Podział soczewek okularowych

Podział soczewek okularowych można przeprowadzać wg różnych kryteriów. W
niniejszym artykule zastosowano następujące:

1.

współczynnik załamania

,

2.

moc optyczna

,

3.

kształt powierzchni czynnych

,

4.

powłoki uszlachetniające

,

5.

barwa

,

6.

materiał

.

1. Współczynnik załamania materiału optycznego, z którego wykonane są soczewki
nazywany jest w branży optycznej indeksem. Współczynnik załamania klasycznego
(mineralnego) szkła okularowego (BK 516/64) wynosi około n = 1,5. Niektóre materiały
stosowane do produkcji soczewek osiągają maksymalnie współczynnik n = 1,9.

Zaletą soczewek wykonanych z materiałów o wysokim indeksie jest to, że są znacznie
cieńsze od soczewek wykonanych z klasycznych materiałów (dla tych samych mocy
optycznych).
W konsekwencji soczewki te są także lżejsze. W przypadku soczewek mineralnych
spadek ciężaru jest jednak mniejszy niż można by tego oczekiwać porównując gabaryty
obu rodzajów soczewek. Wynika to z faktu, że ciężar właściwy materiału używanego do
produkcji soczewek o wysokim indeksie jest wyższy niż materiału stosowanego do
produkcji soczewek o współczynniku załamania n = 1,5 (przy produkcji soczewek o
wysokim indeksie stosuje się dodatki związków pierwiastków ciężkich).

Wadą soczewek o wysokim indeksie jest mały współczynnik Abbego - materiały te
charakteryzuje większa skłonność do dyspersji - rozszczepiania światła na wiązkę
barwną o kolorze tęczy.

Inną wadą materiałów o wysokim współczynniku załamania jest wysoki współczynnik
częściowego odbicia. Przy przejściu przez soczewkę wykonaną z klasycznego szkła
organicznego straty światła z tego tytułu wynoszą około 8%. W przypadku soczewek o
współczynniku załamania n = 1,9 straty te są około 2,5 razy większe. W tej sytuacji
stosowanie powłok przeciwodblaskowych (AR - antyrefleks) staje się koniecznością.
Powłoki przeciwodblaskowe w dużym stopniu niwelują to niekorzystne zjawisko.

Istotną wadą, z punktu widzenie klienta, soczewek o wysokim indeksie jest niewątpliwie
ich stosunkowo wysoka cena (w porównaniu do klasycznych soczewek).

1

Stosowanie soczewek o wysokich indeksach jest uzasadnione w przypadku korekcji
większych wad refrakcji. Ze względów estetycznych ich użycie może być także
uzasadnione przy korekcji mniejszych wad, w przypadku gdy szkła będą wstawiane do
dużych opraw okularowych.

2. Ze względu na moc optyczną soczewki okularowe można podzielić na:



sferyczne,



cylindryczne,



jednoogniskowe,



dwuogniskowe,



wieloogniskowe,



progresywne,



pryzmatyczne.

Spośród ww. najczęściej stosowane są soczewki sferyczne. Używa się ich do korekcji
krótkowzroczności i nadwzroczności.
Obie powierzchnie takich soczewek są fragmentami czasz kulistych. W zależności od
wartości promieni krzywizn rozróżniamy soczewki:

o

dwuwypukłe,

o

płaskowypukłe

o

dwuwklęsłe

o

płaskowklęsłe

o

meniskowe,

o

lentikularne (soczewki o dużych mocach i specjalnej konstrukcji
pozwalającej na zmniejszenie gabarytów i obniżenie ciężaru tych
soczewek).

W optyce okularowej prawie wyłącznie stosowane są soczewki meniskowe.
Z geometrii ww. soczewek wynika ich moc optyczna:



dodatnia (soczewki skupiające) lub



ujemna (soczewki rozpraszające).

Jeśli grubość soczewki w jej centralnej części jest większa niż na krawędziach to mamy
do czynienia z soczewką dodatnią.
Jeśli natomiast grubość centralnej części soczewki jest mniejsza niż grubość soczewki
na krawędziach to mamy do czynienia z soczewką ujemną.

2

Soczewki cylindryczne stosowane są do korekcji astygmatyzmu. Co najmniej jedna z
dwóch powierzchni czynnych jest powierzchnią toryczną (ma dwa różne promienie
krzywizny w prostopadłych do soczewki i wzajemnie do siebie płaszczyznach).

Oba wyżej wymienione rodzaje soczewek (s. sferyczne i s. cylindryczne) zaliczane są do
kategorii soczewek jednoogniskowych.
Szkło okularowe dwuogniskowe to soczewka, która ma wydzielony obszar do dali w
górnej części soczewki i obszar do bliży w dolnej części soczewki. Segment do bliży
może mieć różny kształt i może być różnie położony względem środka szkła. Szkła
dwuogniskowe mogą charakteryzować się wstępną decentracją segmentu do bliży.
Z tego powodu można mówić o soczewkach dwuogniskowych:

•

symetrycznych i

•

niesymetrycznych

W zależności od użytych materiałów i zastosowanej technologii można soczewki
dwuogniskowe podzielić na:

o

monolityczne oraz

o

z wtopionym segmentem

Jeśli w szkłach okularowych można wyróżnić więcej niż dwa obszary o różnych
ogniskowych to mówimy o szkłach wieloogniskowych. Przykładem szkieł
wieloogniskowych są soczewki trzyogniskowe.
Szkło okularowe trzyogniskowe to soczewka, w której oprócz obszaru do dali i obszaru
do bliży znajduje się także obszar przejściowy (pośredni) o stałej (pośredniej) mocy
optycznej.

Dalszym rozwinięciem koncepcji szkieł dwuogniskowych i wieloogniskowych są szkła
progresywne. Dzięki płynnej zmianie odległości ogniskowej poczynając od obszaru do
dali, do obszaru do bliży, możliwe jest ostre widzenie przedmiotów dalekich, bliskich a
także tych, które znajdują się w odległościach pośrednich. Na soczewce progresywnej (w
przeciwieństwie do ww. szkieł wieloogniskowych) nie widać linii podziału pomiędzy
poszczególnymi obszarami. Ma to duże znaczenie estetyczne.
Soczewki progresywne można ze względu na ich konstrukcję podzielić analogicznie jak
soczewki dwuogniskowe na:

•

symetryczne i

•

niesymetryczne

Znakomita większość aktualnie używanych soczewek posiada konstrukcje
asymetryczne, chociaż niektóre firmy nadal oferują tanie soczewki progresywne o
konstrukcji symetrycznej.

3

Ze względu na zakres zastosowań, obecnie produkowane soczewki progresywne można
podzielić na:

•

uniwersalne i

•

specjalne

Soczewki progresywne uniwersalne pokrywają cały zakres widzenia (od dali do bliży).
Soczewki progresywne specjalne zostały stworzone dlatego, że część klientów
dotkniętych starczowzrocznością ma problemy z przyzwyczajeniem się do noszenia
uniwersalnych szkieł progresywnych.
Zasadniczą rolę w procesie adaptacji do posługiwania się szkłami progresywnymi
odgrywa szerokość i długość (wysokość) tzw. kanału progresji. Jest to obszar soczewki
zlokalizowany pomiędzy obszarem do dali i do bliży. Im szerokość i wysokość tego
kanału jest większa tym łatwiejsza jest adaptacja.
Względy konstrukcyjne sprawiają natomiast, że im różnica mocy optycznych obszaru do
dali i obszaru do bliży (tzw. addycja) jest większa tym kanał progresji jest węższy.
Dlatego dla ludzi, którzy wymagają stosowania dużej addycji a przy tym mają kłopoty z
adaptacją do szkieł progresywnych stworzono okulary, których zakres widzenia jest co
prawda mniejszy, jednak kanał progresji jest stosunkowo szeroki. Jest to wynikiem
zmniejszenia addycji. Tego typu soczewki progresywne noszą nazwę specjalnych.
Najbardziej typowymi progresywnymi szkłami specjalnymi są soczewki przeznaczone do:

•

pracy z komputerem (obszar od 25 cm do około 1 m),

•

stosowania w pomieszczeniach (obszar od 25 cm do około 3 m).

Ze względu na opisane wyżej problemy z adaptacją do soczewek progresywnych zaleca
się stosowanie tego typu soczewek już w początkowych fazach presbyopii
(starczowzroczności), gdy addycja jest stosunkowo mała i wynosi od 0,75 do 1,00
dioptrii. W soczewkach z małą addycją obszary stref użytkowych są najszersze, co
znakomicie przyspiesza proces adaptacji i ułatwia późniejsze stosowanie soczewek
progresywnych o większej addycji w miarę postępu presbiopii.

Inna koncepcja rozwiązania problemów z "akceptacją" szkieł progresywnych
przyświecała twórcom tzw. soczewek progresywnych indywidualnych.

o

uniwersalne i

o

specjalne.

Soczewki te wykonywane są w oparciu o parametry pacjenta oraz opraw do których
będą wstawiane.
Większość producentów soczewek progresywnych wykorzystuje tylko jedną z dwóch
powierzchni czynnych soczewki do modelowania obszarów do dali, bliży i kanału
progresji. Od niedawna firma Hoya przystąpiła do produkcji soczewek progresywnych,
które wykorzystują obie powierzchnie czynne soczewki do modelowania poszczególnych

4

obszarów widzenia. Nowa technologia pozwoliła na zmniejszenie zniekształceń obrazu
oraz na poszerzenie kanału progresji.
Soczewki dwuogniskowe, wieloogniskowe oraz progresywne stosowane są u pacjentów
z presbyopią.

Szkła pryzmatyczne służą do korekcji zeza.

3. Soczewki okularowe można podzielić wg kształtu powierzchni czynnych na:

•

sferyczne

•

asferyczne

Obraz uzyskiwany przy pomocy soczewek sferycznych nie jest wolny od wad.
Szczególnie mocne zniekształcenia obrazu wywoływane są przez promienie:

•

przechodzące przez obszary peryferyjne soczewki oraz

•

padające skośnie do powierzchni soczewki.

W pierwszym przypadku mamy do czynienie z tzw. abberacją sferyczną, która polega na
tym że promienie biegnące równolegle do osi optycznej załamywane są przez soczewkę
mocniej lub słabiej w zależności od tego czy przechodzą przez soczewkę w pobliżu osi
optycznej czy też przez obszary peryferyjne soczewki. Równoległe promienie przyosiowe
i peryferyjne nie przecinają się w tym samym miejscu (ognisku) po przejściu przez
soczewkę.
W drugim przypadku obraz punktu leżącego poza osią optyczną soczewki
odwzorowywany jest nie jako punkt tylko jako elipsa lub odcinek.
W obu przypadkach osoba korzystająca z okularów ma poczucie, że obraz przedmiotów
znajdujących się poza osią optyczną soczewki jest mniej ostry od obrazu przedmiotów
znajdujących się w osi patrzenia.
W celu zniwelowania wyżej opisanych błędów odwzorowania opracowano soczewki
asferyczne, w których poprzez zmianę geometrii soczewki ograniczono występowanie
ww. abberacji.

4. Powłoki uszlachetniające, które mogą być nakładane na soczewki są kolejnym
kryterium podziału soczewek .
Stosowane powłoki można podzielić na trzy rodzaje:

•

powłoki utwardzające,

•

powłoki antyrefleksyjne,

•

powłoki ułatwiające pielęgnację (hydrofobowe, oleofobowe).

5

Powłoki utwardzające nanoszone są na soczewki wykonane z materiałów miękkich
(materiałów sztucznych). Zabezpieczają one soczewki przed zarysowaniem.

Powłoki antyrefleksyjne mogą być nanoszone są na wszystkie rodzaje soczewek, jednak
ich użycie w przypadku soczewek wykonanych z materiału o wysokim współczynniku
załamania światła jest nieodzowne. Powłoki antyrefleksyjne pełnią trojaką rolę:

o

eliminują straty światła przy przejściu przez soczewkę (więcej światła
dociera do oczu),

o

eliminują powstawanie obrazów tworzonych przez promienie padające na
soczewkę od tyłu,

o

poprawiają estetykę okularów (oczy osoby korzystającej z okularów są
lepiej widoczne).

Przy budowie powłok antyrefleksyjnych wykorzystuje się dwa zjawiska:

•

ilość promieni odbitych jest tym mniejsza im mniejsza jest różnica
współczynników załamania na granicy ośrodków przez które przechodzi światło
(w przypadku jednej warstwy antyrefleksyjnej ma ona współczynnik załamania
pośredni pomiędzy powietrzem i materiałem z którego wykonana jest soczewka)

•

resztkowe promieniowanie odbite od obu powierzchni warstwy antyreflesyjnej jest
wygaszane przez wzajemną interferencję promieni odbitych od każdej z tych
dwóch powierzchni. Aby doszło do tego zjawiska grubość warstwy
antyrefleksyjnej musi wynosić 1/4 długości fali światła. W związku z tym, że
światło białe jest mieszaniną fal o różnej długości, aby osiągnąć efekt możliwie
pełnego wygaszenia promieni odbitych niezbędne jest stosowanie wielu warstw
przeciwodblaskowych o zoptymalizowanej grubości. Na przemian nanoszone są
warstwy o wyższym i niższym współczynniku załamania światła.

Większość użytkowników uważa, że powłoki antyrefleksyjne odgrywają wyłącznie rolę
estetyczną, tymczasem ich zastosowanie ma istotny wpływ na komfort widzenia. Światło
padające na szkło okularowe ulega częściowemu odbiciu zarówno od powierzchni
zewnętrznej jak i od powierzchni wewnętrznej soczewki.
Dla klasycznego szkła okularowego o współczynniku załamania n=1,5 straty te wynoszą
około 10%. Dla materiałów optycznych o wyższych współczynnikach załamania
(stosowanych do produkcji soczewek cienkich) straty te są znacząco większe.
Powłoki antyrefleksyjne ograniczają straty światła do około 2% (dla typowych szkieł o
wsp. załamania n=1,5). "Odzyskane" światło trafia do oka, a jak wiadomo przedmioty
lepiej oświetlone są lepiej widoczne.
Ponadto przy silnym oświetleniu z tyłu, na wewnętrznej powierzchni soczewki, która nie
jest pokryta powłoką antyrefleksyjną, powstaje odbicie własnego oka i różne świetliste
"duszki", które utrudniają obserwację. Powłoki antyrefleksyjne ograniczają także ten
niekorzystny efekt. Obecność powłoki antyrefleksyjnej możemy stwierdzić obserwując

6

pod odpowiednim kątem odbite światło resztkowe, które najczęściej ma kolor fioletowo-
niebieski.

Zadaniem powłok ułatwiających pielęgnację jest niedopuszczenie do szybkiego
zabrudzenia okularów.
Stosuje się powłoki:

•

hydrofobowe (sprawiają że woda bardzo łatwo spływa po soczewce, nie
pozostawiając na niej zacieków),

•

oleofobowe (sprawiają że tłuszcze nie wykazują tendencji do przylegania do
powierzchni soczewki).

W obu przypadkach wykorzystuje się zjawisko adhezji.

5. Barwa soczewek jest kolejnym kryterium ich podziału. Wyróżniamy soczewki
okularowe:

•

bezbarwne,

•

barwione (równomiernie i gradalnie),

•

fotochromowe.

Szkła bezbarwne są najpowszechniej stosowanymi w optyce okularowej.
Szkieł barwionych najczęściej używa się w okularach słonecznych z korekcją.
Najpowszechniej stosowanymi barwami jest kolor brązowy i szary. Jest sprawą bardzo
ważną, aby zastosowany w soczewkach kolor nie zakłócał naturalnego odbioru barw.
Jest to szczególnie istotne w przypadku okularów stosowanych przez kierowców.
Podstawowe kolory używane w ruchu drogowym (czerwony, zielony i żółty) muszą
pozostać jednoznacznie identyfikowalne.
Wyróżniamy pięć kategorii filtru przyciemniającego soczewkę (od przezroczystej lub
bardzo jasno zabarwionej po bardzo ciemną.

kategoria

filtru

opis

procent

zabarwienia

(absorbcja

światła

widzialnego)

uwagi

0

przezroczysty lub
bardzo jasno
zabarwiony

do 20%

pochmmurne dni,
bardzo jasno oświetlone pomieszczenia

1

jasno zabarwiony

20 - 57%

zachmurzenie umiarkowane

2

średnio zabarwiony

57 - 82%

słoneczne dni

7

3

ciemno zabarwiony

82 - 92%

słoneczne dni w górach

4

bardzo ciemno
zabarwiony

92 - 97%

słoneczne dni w górach, nasłonecznione i
ośnieżone stoki górskie. Nieodpowiedni podczas
kierowania pojazdami i do użytku na drogach.

Do sprzedawanych okularów słonecznych dołączona jest informacja - czy mogą być
stosowane w ruchu drogowym.

W zależności od materiału, z którego wykonane są soczewki stosuje się różne techniki
barwienia:

•

soczewki wykonane z materiałów organicznych (tworzywa sztuczne) barwione są
poprzez zanurzenie w roztworze barwnika (barwnik wnika na nieznaczną
głębokość w głąb materiału soczewki),

•

soczewki wykonane ze szkła mineralnego barwione są w masie. Negatywną
konsekwencją tej technologii jest to, że soczewki o różnej grubości mają
nieznacznie różne zabarwienie. Szkła o dużej mocy optycznej mogą mieć
nieznacznie różną barwę w centrum i na obrzeżach.

Większość szkieł barwionych jest barwiona równomiernie (na całej powierzchni, lub w
masie). Inną formą barwienia jest tzw. barwienie gradalne lub gradientowe. W tym
przypadku soczewki barwione są mocniej w górnych partiach i słabiej w dolnych. Ten
sposób barwienia bardzo cenią sobie kierowcy (ulica jest dobrze widoczna, a przy tym
możliwość rażenia przez światło słoneczne jest ograniczona).
Specyficzną kategorię tworzą filtry polaryzacyjne, które podobnie jak szkła barwione
ograniczają ilość światła wpadającego do oczu. Wygaszają one jednak spolaryzowane
promieniowanie odbite od przedmiotów (szosy, wody, śniegu), którego płaszczyzna
polaryzacji jest prostopadła do płaszczyzny polaryzacji filtrów zastosowanych w
okularach. Stosowanie tego typu soczewek zaleca się w szczególności kierowcom,
wędkarzom, oraz narciarzom.

Szkła fotochromowe (fototropowe) są kategorią pośrednią między soczewkami
bezbarwnymi i barwionymi. Przy ich budowie wykorzystano własności soli srebra, które
pod działaniem promieni ultrafioletowych (UV) i temperatury przejściowo zmieniają swoją
barwę. Soczewki fotochromowe barwią się tym mocniej im więcej pada na nie
promieniowania UV i im niższa jest temperatura otoczenia. Podobnie jak w przypadku
soczewek barwionych, w zależności od materiału, z którego wykonane są soczewki
fotochromowe, stosowane są techniki:

•

wprowadzanie molekuł odpowiedzialnych za właściwości fotochromowe na
głębokość około 0,15 mm w głąb materiału (soczewki z tworzyw sztucznych),

•

barwienia w masie (soczewki ze szkła mineralnego).

8

Kolor organicznych szkieł fotochromowych jest bardzo równomierny niezależnie od mocy
i grubości soczewek gdyż warstwa fotochromowa znajduje się w wierzchniej warstwie
soczewki i ma ona stałą grubość.
W przypadku mineralnych szkieł fotochromowych o różnej grubości lub o dużych mocach
pomimo barwienia materiału w masie soczewki, różnica w odcieniu kolorów jest
nieproporcjonalnie mała w porównaniu do różnicy grubości soczewki gdyż
promieniowanie ultrafioletowe (UV) odpowiedzialne za zmianę barwy wnikają na
stosunkowo małą głębokość w głąb szkła mineralnego.

Najnowszą zdobyczą technologii w tym zakresie są powłoki firmy Transitions o nazwie
"Next Generation", które cechują się bardzo krótkim czasem reakcji na zmiany
oświetlenia, oraz prawie niedostrzegalnym zabarwieniem resztkowym (w oświetleniu
sztucznym są praktycznie bezbarwne).

Ważnym parametrem w przypadku wszystkich soczewek jest ich zdolność do
wygaszania szkodliwego dla oczu promieniowania ultrafioletowego (UV), jednak w
przypadku szkieł barwionych (przeciwsłonecznych) parametr ten ma kluczowe
znaczenie. Jeśli soczewki barwione nie wygaszają w wystarczającym stopniu
niewidocznego promieniowania UV, to okulary słoneczne, w których je zastosowano
mogą być niebezpieczne dla oczu. Jak wiadomo, gdy do oka wpada mniejsza ilość
światła widzialnego to źrenica ulega rozszerzeniu, jeśli w ten sposób na soczewkę oka
pada i do siatkówki dociera większa ilość promieniowania UV to okulary takie w dalszej
perspektywie mogą stać się przyczyną poważnych chorób oczu, dlatego należy kupować
tylko okulary słoneczne posiadające oznaczenie "CE". Okulary te spełniają zapisy
certyfikatu europejskiego - między innymi wygaszają w wystarczającym stopniu
promieniowanie UV.

6. Materiał, z którego wykonano soczewki jest kolejnym kryterium podziału soczewek.
Soczewki mogą być wykonane ze:

•

szkła mineralnego lub

•

szkła organicznego

Szkło mineralne stosowane do produkcji soczewek można podzielić w zależności od
współczynnika Abbego (charakteryzującego stopień dyspersji światła w materiale) na:

•

szkło kronowe (liczba Abbego γ > 50)

•

szkło flintowe (liczba Abbego γ < 50)

Tworzywa sztuczne zaczęto wykorzystywać do produkcji szkła optycznego w okresie
drugiej wojny światowej. Pierwszym materiałem tego typu był CR39 (columbia resins no

9

39). Kolejnym materiałem było szkło organiczne, czyli tzw. plexi. Stosunkowo nowym
materiałem jest poliwęglan a ostatnim krzykiem mody są trivex i NXT.

Porównanie parametrów mineralnych i organicznych soczewek okularowych.

Szkła mineralne

•

Współczynnik załamania od n = 1,5 do n = 1,9.
Bardzo wysokie współczynniki załamania pozwalają na korekcję nawet bardzo
dużych wad refrakcji przy pomocy soczewek o małej grubości.

•

Duża twardość powierzchni.
Soczewki mineralne są bardzo odporne na zarysowania i przez to cechuje je
długa żywotność.

•

Niska dyspersja (także przy dużych współczynnikach załamania).
Niska tendencja do rozszczepiania światła na wiązkę barwną w kolorze tęczy
(niższa niż w przypadku soczewek organicznych).

•

Duża odporność na wysokie temperatury.
Wysokie temperatury nie powodują zmiany kształtu i w konsekwencji zmiany
właściwości soczewek

Szkła organiczne

•

Współczynnik załamania od n = 1,5 do n = 1,665
Wysokie współczynniki załamania pozwalają na korekcję dużych wad refrakcji
przy pomocy cienkich soczewek. Szkła organiczne ustępują jednak pod tym
względem szkłu mineralnemu.

•

Mały ciężar właściwy.
Okulary wykonane przy użyciu soczewek organicznych są lżejsze od
analogicznych wykonanych przy użyciu soczewek mineralnych.

•

Duża odporność na stłuczenie.
Z tego powodu doskonale nadają się do uprawiania sportu, oraz dla dzieci.

•

Możliwość barwienia na dowolne kolory.
W procesie barwienia przez zanurzenie można soczewkom organicznym
nadawać dowolne kolory (w przeciwieństwie do soczewek mineralnych, których
możliwość barwienia jest bardzo ograniczona).

•

Równomierny rozkład koloru na całej powierzchni soczewki (barwionej).
Dotyczy to zarówno soczewek barwionych jak i fotochromowych.

•

Niska twardość powierzchni.
Aby osiągnąć odporność na zarysowania podobną do szkieł mineralnych
konieczne jest nakładanie powłok utwardzających.

•

Niska podatność na zaparowanie.

•

Soczewki organiczne cechujące mała pojemność cieplna, dzięki czemu zimą przy
zmianie otoczenia z zimnego na ciepłe (przy odpowiedniej wilgotności powietrza)

1

w mniejszym stopniu ulegają zaparowaniu i para znika z tych soczewek szybciej
(w porównaniu do soczewek mineralnych).

•

Bardzo dobre wygaszanie promieniowania ultrafioletowego.
W soczewkach wykonanych z nowoczesnych materiałów organicznych
promieniowanie UV C i UVB jest całkowicie pochłaniane, natomiast absorpcja
promieniowania UV A wynosi od 92 do 100 procent.

1