Выбрать раздел сайта
Полезная информация
Что означают данные в результатах осмотра офтальмологом?
Что такое таблица Сивцева? Методика корректной проверки зрения в домашних условиях.
Онлайн проверка годности призывников к военной службе по зрению.

Очки от А до Я - свойства и типы линз для очков, материалы, виды покрытий, оправы

очки

Первые упоминания об очках встречаются в документах, датированных 13-м столетием нашей эры. Первая оправа была выточена более 2000 лет тому назад в Китае из панциря черепахи. Увеличительное стекло впервые начали использовать монахи приблизительно в 1000 году нашей эры при переписывании манускриптов. В 15-м веке книги стали более доступны широким массам населения, что привело к возрастанию потребности в очках. В то время при чтении их держали в руке или располагали на переносице. И только к 17-му веку в Лондоне были придуманы очки с заушниками.

Первые высококачественные очковые линзы изобретены в Германии в конце 19-го века, а уже в 1914 году Джон Бауш и Генри Ломб начали выпуск таких линз на фабрике в Рочестере штата Нью-Йорк.

Стекло оставалось единственным материалом для изготовления очковых линз до тех пор, пока в 1940 году в Питтсбурге не был изобретён особый вид пластмассы, получившей условное обозначение CR-39. Он составил хорошую конкуренцию стеклу благодаря лёгкости и меньшей хрупкости.


Свойства и типы линз для очков

Все линзы имеют оптическую силу, которая измеряется в диоптриях (дптр). Она прямо пропорциональна преломляющей способности.

Фокусирующая способность определяется различием в кривизне передней и задней её поверхностей, толщиной, а также показателем преломления. Показатель преломления, называемый также индексом рефракции, представляет собой отношение скорости света в вакууме к его скорости в исследуемом материале. Например, у пластика CR-39 он составляет 1,498. Это означает, что свет в 1,498 раз быстрее проходит в вакууме, чем через линзу, изготовленную из такого пластика. Этот эффект объясняется преломлением (изменением направления) светового потока при прохождении через линзу.

Существуют следующие категории оптических линз:
• с нормальным индексом (1,48-1,54)
• со средним индексом (1,54-1,64)
• с высоким индексом (1,64-1,74)
• с ультравысоким индексом (более 1,74)

Показатель преломления заметно влияет на толщину и массу линзы. Чем выше показатель преломления, тем меньше масса и толщина, при одной и той же оптической силе.

Важную роль играет также число Аббе (коэффициент дисперсии). Оно определяется оптической плотностью материала. При использовании линз с низким его значением будет отмечаться окрашивание контуров предметов в поле зрения (хроматические аберрации). Чем выше этот коэффициент, тем лучше оптическая яркость и меньше искажений. Между показателем преломления и числом Аббе существует обратно пропорциональная связь. Линзы с высоким индексом создают больше хроматических аббераций, чем линзы с меньшим индексом рефракции.

Линзы по своему оптическому действию подразделяются на:
• сферические
• астигматические (цилиндрические, торические)
• афокальные (призматические, эйконические)

собирающие и рассеивающие линзы

Если обе поверхности имеют одинаковый радиус кривизны, а значит — и одинаковую преломляющую способность, такие линзы называются сферическими. Если представить себе сферу, распиленную пополам, то наружная (выпуклая) ее сторона будет собирающей или положительной (convergent lens, convex) линзой, а внутренняя (вогнутая) — рассеивающий или отрицательной (divergent lens, concave). Первые используются для коррекции гиперметропии, а вторые — миопии.

Как видно на рисунке, обе поверхности линзы могут быть:
одинаковыми (вогнутыми или выпуклыми) — bi-convex (1) или bi-concave (4);
одна из них может быть вогнутой (выпуклой) а другая — плоской — plano-convex (2) или plano-concave (5);
одна поверхность вогнутая (3), а другая — выпуклая (6) (мениски) — convexo-concave.

астигматическая линза

Поверхность астигматической линзы изогнута неравномерно. Для большей наглядности представьте себе, что вы растянули сферическую линзу за две противоположные точки. В результате этого она стала напоминать уже не часть сферы, а часть эллипсоида (эллипса, или овала, в трёхмерном пространстве). Один из её меридианов имеет больший радиус кривизны, а значит, меньшую преломляющую силу, а другой — меньший радиус и большую преломляющую способность. Самый простой пример астигматической линзы — цилиндрическая. Она имеет оптическую силу только по одной оси.

Чаще всего используются торические линзы, имеющие разную оптическую силу по двум перпендикулярным меридианам. Ось астигматической линзы измеряется в градусах от 0 до 180, причём горизонтальная принимается за 180. С помощью таких линз исправляют астигматизм.

Афокальные линзы не имеют оптической силы. Они могут применяться при изготовлении очков как для людей, не имеющих проблем со зрением (плано), так и при анизейконии (неравенстве изображений на правом и левом глазах, обусловленном большой разницей в рефракции между глазами (афакия, анизометропия). В первом случае такие линзы применяются для изготовления очков, выполняющих функцию модного аксессуара, а не средства для исправления аномалий рефракции. Во втором случае так называемые эйконические очки используются для выравнивания величины изображений на сетчатке правого и левого глаз.

Призматические линзы используются для декомпенсации скрытого, а также для лечения явного косоглазия. Они отклоняют световой поток к своему основанию. Степень отклонения измеряется в призменных диоптриях (прдптр).

По форме линзы могут быть:
• план-формы (одна из поверхностей плоская, а другая — выпуклая или вогнутая)
• би-формы (обе поверхности выпуклые или вогнутые)
• мениски (одна поверхность выпуклая, а другая — вогнутая)

По форме преломляющей поверхности: сферические, асферические, лентикулярные

Поверхность сферической линзы имеет одинаковую оптическую силу на всех участках. Это наиболее распространённая форма очковых линз.

Основным и самым важным отличием асферических линз является форма их поверхности, радиус кривизны которой постепенно уменьшается от центра к периферии, что приводит к ослаблению её оптической силы. Благодаря этому нивелируется влияние увеличения вертексного расстояния (расстояние между вершиной роговицы и внутренней поверхностью линзы) при переводе взгляда от центра к периферии, которое может приводить к появлению аберраций (искажений). Асферический дизайн позволяет сделать линзу более тонкой и лёгкой. Он также сглаживает внешний эффект «увеличения» (для положительных линз) и «уменьшения» (для отрицательных) глаз при взгляде в стороны. Однако асферика не лишена недостатков. Люди, долго носившие обычные очки со сферическими линзами, вначале могут ощущать значительный дискомфорт, проходящий спустя некоторое время. Асферические линзы больше «бликуют» и поэтому рекомендуется нанесение специального просветляющего покрытия.

В лентикулярных линзах необходимая рефракция имеется только в центральной зоне, а периферическая служит её основой. Они применяются для коррекции высоких степеней аметропии.

По количеству оптических зон линзы для очков классифицируются по следующим категориям: монофокальные и мультифокальные (бифокальные, трифокальные, прогрессивные).

Монофокальная линза имеет один фокус (точку пересечения световых лучей, преломлённых ею), чему и обязана своим названием.Она позволяет чётко видеть предметы на определённом расстоянии. Данные линзы используются для коррекции миопии, гиперметропии, астигматизма, могут также назначаться при возрастном ослаблении аккомодации (пресбиопии).

Страдающие пресбиопией могут использовать бифокальные линзы, которые состоят из двух частей: верхняя используется для зрения вдаль, а нижняя — для близи (чтения, шитья и т.д.). Они разделяются чёткой границей, что не позволяет чётко видеть предметы, расположенные между дальней и ближней точкой видения.

В этом плане более удобны трифокальные линзы, которые помимо зон для дали и близи имеют таковую для средней дистанции (50-70 см). Однако и они не лишены такого ощутимого недостатка, как резкие переходы между зонами, что не позволяет глазу плавно переходить от объекта к объекту, расположенным на разных расстояниях.

Прогрессивные линзы избавлены от недостатков, присущих другим видам мультифокальных линз. У них отсутствует чёткая граница между зонами видения и поэтому они выглядят более привлекательно, а пациент более комфортно чувствует себя в них. Однако средняя зона, ответственная за зрение на среднем расстоянии (50-70см), из-за конструктивных особенностей таких линз имеет очень небольшие размеры. Это затрудняет длительное её использование при работе, например, за компьютером, из-за необходимости сохранения вынужденной определённой позы.

Материалы для изготовления линз

Линзы для очков в зависимости от используемого материала подразделяются на стеклянные и пластиковые или, более точно, на минеральные и органические. И те, и другие имеют как свои достоинства, так и недостатки.

Долгое время стекло было единственным материалом для изготовления очковых линз. Оно обладает отличными оптическими свойствами, защищает от ультрафиолета, поверхность линз из стекла устойчива к царапинам. К недостаткам можно отнести то, что такие линзы тяжелее и толще пластиковых. В случае повреждения их осколки могут травмировать глаз, стеклянные линзы не всегда возможно установить в некоторые современные оправы.

Первой альтернативой стеклянным линзам стали линзы из пластика CR-39 (показатель преломления 1,49–1,50). Этот материал является самым распространенным для производства очковых линз. Однако происходит постепенное его вытеснение более легкими материалами с большим показателем преломления. CR-39 самый дешевый органический материал, линзы из него в два раза легче, чем из стекла, и более устойчивы к ударным воздействиям. Простота окрашивания органическими красителями является несомненным преимуществом данного материала. К недостаткам этих линз можно отнести низкую устойчивость к царапинам, слабую защиту от ультрафиолета. Однако эти проблемы легко решаются нанесением специальных покрытий. Такие линзы могут быть рекомендованы при низкой и средней аметропии, а также при необходимости окрашивания

Поликарбонат (показатель преломления 1,59) — один из первых материалов, позволивших изготовить более тонкую и лёгкую линзу. Наиболее ценным качеством его является ударопрочность. Он в 10 с лишним раз прочнее, чем пластик CR-39. По этой причине наряду с трайвексом поликарбонат является лучшим материалом для изготовления безопасных очков для детей, а также людей, активно занимающихся спортом. Он не нуждается в дополнительном покрытии для защиты глаз от ультрафиолета, так как исходно обладает этим свойством. Его высокий индекс рефракции позволяет делать линзы из него тоньше других. Однако из-за этого у линзы снижается число Аббе, что приводит к усилению хроматических аберраций. Таким образом, трайвекс является лучшим выбором среди материалов со средним индексом рефракции.

Трайвекс — сравнительно новый материал для изготовления линз. Он хорошо защищает от ультрафиолета, устойчив к ударным нагрузкам, лёгкий, обладает средним показателем преломления, что позволяет делать из него линзы тоньше, чем из стекла или пластика CR-39. Минимальная толщина по центру для линз отрицательных рефракций составляет всего 1,0 мм. При этом обладает достаточно высоким числом Аббе, что обеспечивает чёткость изображения и практически полное отсутствие аберраций. Кроме того, они отлично подходят для безободковых очковых оправ благодаря своей прочности, необходимой при сверлении и механической сборке.

Линзы из трайвекса прекрасно подходят для рефракции менее 3,0 дптр, они будут более тонкими и легкими, чем линзы из CR-39, причем разница может составить до 25%.

Линзы из высокоиндексного и ультравысокоиндексного пластика могут изготавливаться ещё более тонкими и лёгкими по сравнению с остальными благодаря высокому индексу рефракции. К примеру, у наиболее распространённого из этой группы материала он равен 1,67. Это позволяет производить линзы в два раза тоньше, чем из CR-39, при той же оптической силе. Хотя из-за большей плотности высокоиндексный пластик всё же тяжелее трайвекса, являющегося самым лёгким из известных на данный момент материалов. Он отлично блокирует ультрафиолетовое излучение. Недостатком его является высокая стоимость в сравнении с поликарбонатом и трайвексом. Обусловленное большей оптической плотностью линзы низкое число Аббе приводит к появлению хроматических аберраций, что причиняет дискомфорт пользующимся такими очками, особенно ночью при работе за компьютером. По этой причине на них наносят антибликовое покрытие.

Виды покрытий очковых линз

Ни один из материалов, применяемых для изготовления линз, не обладает идеальными свойствами. Нанесение специальных покрытий позволяет существенно улучшить их качество. Такие покрытия выполняют различные функции, от придания устойчивости к загрязнению и образованию царапин до повышения зрительного комфорта.

Фотохромные линзы

Фотохромные очковые линзы характеризуются способностью изменять свою светопропускаемость в зависимости от освещённости окружающей среды, тем самым защищая глаза от повреждающего действия ультрафиолета. Данный эффект обеспечивается благодаря особым фотохромным пигментам, изменяющим свою структуру под влиянием световых волн. Сами линзы могут быть как из стекла, так и из пластика. Пигмент может наноситься на поверхность материала или равномерно распределяться в нём.

Качественные современные фотохромы должны обладать следующими свойствами:
• длительность ресурса фотохромных свойств ( не менее 2-3 лет);
• скорость затемнения и осветления должна быть высокой, но при этом позволяющей вам видеть при переходе из затенённых мест в освещённые без потерь в качестве изображения (глазу необходимо время для адаптации, а при очень быстром осветлении линз возможно кратковременное ослепление);
• уровень светопропускания очков должен быть максимальным в помещениях с недостаточным освещением и минимальным на открытом пространстве с интенсивным солнечным излучением;
• минимальная подверженность описанных выше свойств влиянию температуры;
• интенсивность окрашивания должна быть стабильной независимо от условий;
• хорошая совместимость с просветляющими покрытиями.

Поляризационное линзы

Поляризационное покрытие очков

Свет, отражённый от горизонтальных поверхностей, становится линейно поляризованным (блики от воды, снега, дорожного полотна и т.д.). Поляризационные линзы применяются для повышения зрительного комфорта и качества зрения. При их производстве используется специальная плёнка (фильтр), которую помещают на поверхности или внутри линзы. Она пропускает только вертикально поляризованные и неполяризованные световые волны. Такие линзы обычно изготавливаются из трайвекса или поликарбоната, имеют несколько дополнительных покрытий, повышающих устойчивость к износу, водоотталкивающих, обладающих антистатическими свойствами.

Просветляющее покрытие

антибликовое покрытие

Антирефлексное (антибликовое, просветляющее) покрытие может наноситься на стеклянные и пластиковые очковые линзы. Необходимость его обусловлена дискомфортом, вызываемым отраженными от поверхности линз, роговицы, склеры световыми лучами. Принцип действия состоит в уменьшении этого эффекта (антирефлексный или антибликовый) и увеличении количества пропускаемого света (просветляющий). Такое покрытие будет особенно полезно работающим за компьютером, водителям. Нанесение его на линзы с высоким индексом рефракции и низким числом Аббе (поликарбонатные, высокоиндексные, асферические) необходимо для уменьшения хроматических аберраций. Последнее время чаще применяется многофункциональное покрытие, обладающее одновременно гидрофобными, облегчающими уход за линзами, просветляющими и упрочняющими свойствами.

Упрочняющее покрытие.
В настоящее время упрочняющее покрытие является стандартным для большинства линз из пластика. Оно наносится на обе поверхности, делая линзу более прочной и устойчивой к царапинам. Такое покрытие может применяться вместе с просветляющим, гидрофобным.

Гидрофобное (водо- и грязеотталкивающее) покрытие входит в состав многофункционального покрытия некоторых линз. Оно придаёт им гладкость, благодаря которой затрудняется скапливание воды, пыли и грязи, облегчается уход.

УФ-блокирующее покрытие.
Длительное воздействие невидимого человеческому глазу ультрафиолетового излучения вредно для организма и может вызвать кожные заболевания, катаракту, повреждение сетчатки. По этой причине, покрытие для защиты от него необходимо для людей, проводящих много времени на солнце. Максимальная защита достигается при поглощении световых волн длиной до 400 нм, т.е., 100% ультрафиолетового излучения.

Такие линзы с защитным покрытием от ультрафиолета делятся на 5 категорий по степени светопропускания видимой части спектра:
0 — от 80 до 100%;
1 — от 43 до 80%;
2 — от 18 до 43%;
3 — от 8 до 18%;
4 — от 3 до 8 %.

Важно отметить, что ношение некачественных солнцезащитных линз, имеющих затемняющую окраску, но при этом не обладающих достаточной поглощаемостью ультрафиолетовых волн, может значительно повредить зрению. Причина в том, что зрачок, приспосабливаясь к более тусклому освещению, расширяется, в результате вредное излучение в большем количестве попадает на хрусталик и сетчатку. Линзы, произведенные из пластика, обладают достаточными защитными УФ-свойствами даже без нанесения защитного покрытия. Поликарбонат является лучшим из них по эффективности поглощения ультрафиолетового излучения.

Зеркальное покрытие.
Зеркальное покрытие используется, в основном, в солнцезащитных очках. Оно наносится на переднюю поверхность линзы и может быть различной цветовой гаммы. Пользование такими очками затруднено в плохо освещённых помещениях и ночью из-за уменьшения количества проникающего в глаза видимого света.

Цветовые покрытия.
В настоящее время очковые линзы могут окрашиваться в огромное количество цветов и их оттенков как с косметической целью, так и с лечебной. Различные цвета превращают очки из обыденных прозрачных в стильные, привлекающие внимание окружающих. Тёмная окраска хорошо подходит для солнцезащитных линз. С лечебной целью могут применяться жёлтые, янтарные, коричневые светофильтры при макулярной дегенерации и катаракте, как увеличивающие контрастность и чёткость зрения.

Каждый цвет при окрашивании линзы придаёт ей определённые качества:
• серый и серо-зелёный пропускают цвета без изменений, защищают от бликов, отлично подходят для ношения в солнечную погоду;
• янтарный и коричневый блокируют синий диапазон световых волн, улучшают восприятие глубины и контрастность; хорошо подходят для видов деятельности, где важны именно эти качества (рыбалка, охота, игра в гольф и т.д.);
• жёлтый повышает контрастность и чёткость, снижает количество бликов как в светлое, так и в тёмное время суток; рекомендован для лётчиков, охотников, стрелков и других, для кого важно исключительное качество изображения;
• красный и розовый оттенки также повышают контрастность, обладают успокаивающим эффектом для глаз; подойдут для пользователей компьютеров, уменьшая напряжение глаз при длительной работе;
• синий уменьшает яркость бликов от снега и воды.
Окрашивание может выполняться как в салоне оптики, так и в заводских условиях, в зависимости от материала линз.

Оправы для очков

От материала оправы зависят её внешний вид, вес, прочность и другие свойства, которые особенно важны при постоянном ношении очков. Основными материалами для изготовления современных очковых оправ служат различные пластмассы и металлы. Наряду с этим, отдавая дань моде, производители используют очень широкий спектр материалов, вплоть до дерева, кожи и даже бивней мамонта.

Пластмассы. Наиболее распространённым материалом для изготовления пластиковых оправ в настоящее время является ацетат целлюлозы. Он дешев в производстве, легкий и предоставляет широкие возможности дизайнерам в выборе цветовой гаммы. Очень популярны сейчас ламинированные оправы, которые могут состоять из слоёв различного цвета, придавая оправе неординарную окраску и рисунок. Популярен также пропионат целлюлозы, обладающий гипоаллергенными свойствами. Он легче, имеет большую прозрачность и глянцевость по сравнению с другими пластмассами.

С 1940 года применяется нейлон (полиамид), который обладает достаточной гибкостью и прочностью. Благодаря этим качествам он хорошо подходит для изготовления спортивных очковых оправ. Недостатком его является пожелтение при воздействии ультрафиолетового излучения.

Металлы. Монель (сплав никеля и меди) широко распространён в производстве оправ. Его ценными свойствами являются пластичность и устойчивость к коррозии. Однако он может вызывать аллергические реакции при контакте с кожей из-за содержащегося в нем никеля. Для предупреждения этого проводится обработка палладием.

Очень часто для изготовления оправ используется титан или его сплав бета-титан — серебристый, лёгкий, прочный, устойчивый к коррозии металл. Он может окрашиваться в различные цвета, а также не вызывает аллергических реакций. При производстве к титану обычно добавляют никель, медь.

Бериллий — металл серого цвета, более дешёвый по сравнению с титаном, имеет схожие с ним свойства (малый вес, гибкость, прочность, устойчивость к коррозии).

Нержавеющая сталь является хорошей альтернативой титану. Также обладает небольшой массой, достаточной прочностью и является гипоаллергенным материалом. В своём составе содержит 10-30% хрома, который придаёт ей отличную устойчивость к коррозии, истиранию и нагреву.

Флексон — сплав на базе титана, обладающий уникальным свойством, называющимся «память металла». Он принимает прежнюю форму после скручивания, изгибания. Лёгкость, гипоаллергенность, устойчивость к коррозии характерны для него так же, как и для титана.

Алюминий используется для создания дизайнерских очковых оправ класса high-end. Он отличается малым весом и особой устойчивостью к коррозии. Применяется обычно в составе сплава с кремнием и железом, которые делают его прочнее.

Золото и серебро используются редко из-за своей стоимости. Они устойчивы к коррозии, химическому воздействию. По причине своей природной мягкости золото чаще используется в составе сплавов.

Оправы из естественных природных материалов изготавливаются вручную, для этого используются дерево, кости, рога и кожа животных. Основное их достоинство — эстетическая ценность. Они обладают изысканностью, элегантностью, красотой, которые не присущи синтетическим материалам. Такие изделия требуют особого ухода. Оправы могут инкрустироваться полудрагоценными и драгоценными камнями (оникс, бирюза, бриллианты и т.д.), что делает их не только эксклюзивными, но и очень роскошными и дорогими.

Выбрать какой материал лучше - не простая задача. Пластмассовые оправы более комфортны, имеют более широкую цветовую гамму, дешевле и не вызывают аллергии. В то же время металлические оправы тоньше, прочнее, выглядят более современно. С каждым годом создаются новые и совершенствуются старые материалы, которые не имеют прежних недостатков.

Автор: Врач-офтальмолог , г. Минск, Беларусь.
Дата публикации (обновления):

Читайте также:

Всё про контактные линзы - материалы, виды, правила обращения

Ночные линзы - ортокератология

Лазерная коррекция зрения: Ласик, ФРК. Описание методов, безопасность.

Интраокулярные линзы: монофокальные, мультифокальные, aккомодирующие, факичные

Визометрия - исследование остроты зрения