Новые дизайны прогрессивных очковых линз

• Введение
• Прогрессивные линзы с контролирующей призмой
• Прогрессивные линзы, призванные уберечь человека от падений
• Прогрессивные линзы, которые полностью корригируют астигматизм при зрении вблизи
• Прогрессивные линзы с приоритетными зонами
• Прогрессивные линзы для дали и промежуточных расстояний

Введение

В середине 2010-х годов несколько крупных производителей запатентовали необычные дизайны очковых линз с постепенным изменением оптической силы. При этом в некоторых случаях объект патентования – улучшение дизайна и способа производства линз. Например, патент 8550622:2013 [1], который был выдан в США компании Hoya Lens Manufacturing, зарегистрированной на Филиппинах, описывает задание межцентрового расстояния для зрения на средних дистанциях при любом рабочем расстоянии, полученного с помощью таких приборов, как аккомодометр AA-2000 (Nidek) или авторефрактометр GR-2100/GR-3100K (Grand Seiko). Если таких приборов в салоне оптики нет, центрирование рекомендуется осуществлять на основании расчета с помощью значений межцентрового расстояния для дали и рабочего расстояния на промежуточной дистанции.

В других патентах зафиксированы новые функции, определяемые назначением линз, и на них мы подробнее остановимся в этой статье. Некоторые из этих линз пока еще не выпускаются (на момент публикации статьи в 2017 году. – Примеч. пер.), но в будущем они могут появиться на рынке, если возникнет соответствующий спрос.

Прогрессивные линзы с контролирующей призмой

Обратимся к патенту, выданному на прогрессивные линзы с контролирующей линзой [2], согласно которому линза обладает горизонтальной призмой с постоянно растущей силой, с основанием внутрь или кнаружи, которая задается между зонами для дали и близи. Цель такого дизайна – создание горизонтального призматического эффекта, составляющего по меньшей мере 2,0 прдптр; сила призмы определяется как разница между горизонтальными призматическими эффектами, созданными в реперной точке для дали (D) и в реперной точке для близи (N). Согласно патенту сила призмы находится между 2,0 и 5,0 прдптр, а в идеале должна быть между 2,5 и 3,5 прдптр. Такая сила призмы, как говорится в патенте, при ее ориентации основанием кнутри будет благотворно влиять на качество зрения пациентов с экзофорией при зрении вблизи, а линза с призмой основанием кнаружи будет полезна пациентам с эзофорией при зрении вблизи.

В патенте также указано, что такое изобретение в сфере очковых линз может быть эффективным в деле контроля миопии у детей. Согласно данным исследований, в ходе которых изучалась эффективность замедления прогрессирования миопии, было показано, что назначение только аддидации не может быть результативным методом в отношении всех миопов. Это объясняется тем, что при зрительной работе на близком расстоянии и аккомодация, и конвергенция могут быть перегружены. А одна из целей обсуждаемого изобретения – это создание механизма, который позволяет одновременно сбалансировать аккомодацию и конвергенцию, с тем чтобы предотвратить вообще или хотя бы отсрочить дебют миопии у ребенка или подростка. Кроме того, в патенте говорится, что при подборе таких линз при пресбиопии добавление к сегменту для близи призмы основанием кнутри способно дать отдых глазодвигательному аппарату благодаря снятию недостаточности конвергенции.

На рис. 1 изображены сечения вдоль горизонтальных меридианов такой прогрессивной линзы с призмой основанием кнутри на правом глазу. Для наглядности виды в разрезе через линзу представлены справа, передняя и задняя поверхности в зоне для дали выглядят плоскими, а градиентное увеличение толщины наблюдается к носу. Из рисунка видно, что глаз по мере поворота вниз от зоны для промежуточного расстояния будет смотреть постепенно через увеличивающуюся толщину линзы, пока не дойдет до зоны для близи.

Рис. 1. Горизонтальные сечения линзы, иллюстрирующие нарастание аддидации, с добавленной горизонтальной призмой в нижней части прогрессивной линзы

На рис. 2 показано, как увеличивается сила призмы от референсной точки для дали (D) к референсной точки для близи (N) при движении глаза вниз. Как следует из профиля силы призмы, в зоне для дали призматический эффект отсутствует, а по мере движения к зоне для близи он увеличивается до 3,5 прдптр. Оптический профиль линзы, который здесь не приведен, конечно, будет определяться величиной аддидации.

Рис. 2. Добавление горизонтальной призмы с увеличением ее оптической силы в зонах для зрения на промежуточных расстояниях и вблизи в прогрессивной линзе (Essilor)

Прогрессивные линзы, призванные уберечь человека от падений

В середине 2010-х годов были опубликованы несколько статей, в которых обсуждалась проблема того, что у тех людей, кто носит бифокальные или прогрессивные линзы, увеличивается риск падения [3]. Главная мысль авторов заключалась в том, что очки с такими линзами не обеспечивают четкого зрения в нижнем сегменте поля зрения, в результате чего пациенты спотыкаются при подъеме или спуске по лестнице, задевают ногами препятствия на полу или асфальте. На самом деле, говорится в цитируемой статье, избежать всех этих падений можно было просто: следовало назначить мультифокальные линзы только с зоной для промежуточного расстояния. И тогда у человека в таких очках будет возможность видеть поверхность, по которой он движется, а иногда, когда нужно, очки позволят ему что-то читать на близком расстоянии (не длительное время). Неплохо вспомнить в таком случае, что в прошлом преимуществом бифокальных очков с ленточными сегментами считалось предоставление человеку возможности хорошо видеть вдаль при взгляде ниже сегмента, так что он уверенно двигался по любой поверхности, в том числе по лестнице.

Получен патент на изобретение прогрессивной линзы, в которой заложено увеличение оптической силы в целях обеспечения полной аддидации для зрения вблизи в точке, которая примерно на 12 мм ниже установочного креста, после чего оптическая сила линзы уменьшается, так что под зоной для близи создается зона, которая обеспечивает четкое зрение на промежуточных дистанциях – между 1,0 и 1,5 м [4]. Цель такого дизайна – снизить травмоопасность подъема и спуска по лестнице. На рис. 3 показаны четыре различные зоны такой линзы и оптический профиль для линзы с нулевой оптической силой для дали и аддидацией 2,00 дптр. Как видно из рисунка, оптическая сила растет от зоны для дали, через первую зону прогрессии (PZ) в сторону зоны для близи, которая расположена на 12 мм ниже установочного креста. Последний находится примерно на 4 мм выше геометрического центра линзы. В нижней референсной точке (NP) линза обладает полной аддидацией 2,00 дптр. Затем, если двигаться вниз по линзе, оптическая сила уменьшается примерно до половины полной аддидации, в нашем случае это 1,00 дптр, благодаря чему создается зона для зрения на промежуточных расстояниях (IP) внизу линзы, смотря через которую, человек хорошо видит возможные препятствия под ногами, в результате чего перестает спотыкаться и больше не падает.

Рис. 3. Прогрессивная линза с зоной для промежуточных расстояний, расположенной под зоной для близи (Essilor)

На рис. 4 показан профиль оптической силы для линзы с нулевой оптической силой для дали и аддидацией 2,00 дптр. На нем видно, как меняется сила аддидации по мере вращения глаза вдоль меридиана. В зоне для дали среднее значение аддидации остается постоянным до точки, расположенной в 8 мм над геометрическим центром линзы (референсной точкой призмы), в которой она начинает расти. На установочном кресте (обозначен на рисунке FC) аддидация выросла до +0,25 дптр, а в референсной точке призмы (G) ее значение составляет (A – 0,50) / 2, где А – это полное значение аддидации. Для дизайна, представленного на рис. 4, где полное значение аддидации +2,00 дптр, аддидация в референсной точке призмы равна +0,75 дптр.

Рис. 4. Профиль оптической силы линзы с зоной для промежуточных расстояний, расположенной под зоной для близи (Essilor)

Ниже геометрического центра линзы аддидация возрастает до своего полного значения в референсной точке для близи N, которая примерно на 8 мм ниже точки G. Зона для близи, в которой аддидация составляет 0,25 дптр от рецептурного значения, представляет собой узкую полоску шириной 6 мм, центрированную по точке N. Ниже точки N сила аддидации уменьшается примерно на одну четверть от полного значения к точке Е, которая расположена на 5 мм ниже N, где она составляет +1,50 дптр. Ближе к краю, в точке, расположенной примерно на 15 мм ниже референсной точки призмы, аддидация снижена уже примерно на половину – до +1,00 дптр.

В патенте говорится, что такие прогрессивные линзы, в которых зона для промежуточных расстояний расположена под зоной для близи, подбирают только в диапазоне аддидаций от +2,00 до +4,00 дптр.

Прогрессивные линзы, которые полностью корригируют астигматизм при зрении вблизи

Хорошо известен факт, что за исключением случаев, когда глаза не аккомодируют, например при афакии, цилиндрическая составляющая рефракции линзы, которая корригирует астигматизм при зрении вдаль, не корригирует астигматизм при зрении вблизи. Поскольку очковая линза расположена перед глазом, астигматизм в пучке, выходящем из линзы, не совпадает с астигматизмом в пучке, который исходит от первой главной точки глаза.

Например, возьмем очковую линзу со следующими параметрами: Sph +5,00 дптр; Cyl +2,00 дптр; ax 90°. Пусть она расположена в 15 мм перед первой главной точной глаза, так что астигматизм, измеренный в плоскости линзы, составляет: Cyl +2,00 дптр; ax 90°. В то же врем астигматизм в пучке, который достиг глаза, – Cyl +2,41 дптр; ax 90°, что и является действительным астигматизмом глаза (рис. 5). Если провести трассировку параксиального пучка лучей от ближней точки ясного зрения, расположенной в 33,33 см перед линзой (которую мы считаем тонкой линзой), астигматизм в пучке, входящем в глаз, составит Cyl +2,20 дптр; ax 90°, то есть мы получаем недокоррекцию примерно на +0,25 дптр. по цилиндру в этом меридиане.

Рис. 5. Астигматизм глаза (АГ) при зрении вдаль (а) и вблизи (б) в случае его коррекции линзой с параметрами Sph +5,00 дптр; Cyl +2,00 дптр; ax 90°

Для полной коррекции астигматизма глаза нужно сделать так, чтобы астигматизм в пучке лучей, достигших глаза, составил Cyl +2,41 дптр; ax 90°. Взяв за основу то, что глаз способен справиться с минимальным требованием аккомодации в вертикальном меридиане, пучок лучей в горизонтальном меридиане должен иметь параметры: (+2,06) + (+2,41) = Cyl +4,47 дптр; ax 90°. Это соответствует пучку, покидающему линзу в горизонтальном меридиане, со значением Cyl +4,19 дптр, так что сила линзы, которая полностью корригирует астигматизм глаза при зрении вблизи на расстоянии 0,33 м составит: Sph +5,00 дптр; Cyl +2,19 дптр; ax 90°. Видим, что приходится увеличивать значение цилиндрической составляющей для дали при желании целиком скорригировать астигматизм при зрении вблизи.

Разница между значениями цилиндра для дали и близи можно найти с помощью простой формулы [5]. Увеличиваем цилиндр для близи на –2d (L + A) / 10%, где d –расстояние от линзы до первой главной точки глаза, L – расстояние до ближней точки ясного зрения, выраженное в диоптриях, а А – это значение назначенной пациенту аддидации. В случае, представленном на рис. 5, d = 15 мм, L = –3,00 дптр, А = 0 (поскольку аддидация не назначалась). Таким образом, получается, что цилиндр для близи нужно увеличить на [–2 × 15 × (–3,0)] / 10 = 9%. Девять процентов от +2,00 составляет +0,18; это значение близко к тому, что мы получили из трассировки лучей.

Очевидно, что к изменению значения цилиндра для близи обычно прибегают в случаях высоких значений астигматизма. Но даже если и так, вносимые изменения не особо отличаются от тех, которые требуются при компенсации рецепта, когда действительная оптическая сила отличается от рецептурной в силу особенностей пантоскопического угла оправы или лицевого угла пациента. Поскольку методы производства линз со свободной формой поверхности позволяют задавать шаг изменения оптической силы в одну сотую диоптрии, на таких линзах можно легко добиваться компенсации цилиндрической составляющей для близи. Может даже возникнуть необходимость слегка изменить направление оси цилиндра для близи, поскольку некоторые глаза при конвергенции при взгляде на близкие предметы могут вращаться.

Сегодня некоторые крупные производители линз предлагают очковые линзы, в которых сила цилиндра и даже его ось в сегменте для близи отличаются от сегмента для дали. Хотя такая специализированная форма коррекции уже многие годы доступна с помощью применения бифокальных линз, появление технологии свободной формы поверхности в наши дни дает возможность задавать разные значения цилиндра и оси в зонах для дали и близи прогрессивных очковых линз.

Компания Essilor еще в 2007 году запатентовала линзу, у которой значения цилиндра для дали и близи отличаются [6].

Прогрессивные линзы с приоритетными зонами

В настоящее время существует несколько дизайнов прогрессивных линз, которые обеспечивают обширное поле зрение при взгляде через те или иные зоны. Например, в прогрессивных линзах с «жестким» дизайном, обычно с коротким коридором прогрессии, как правило, расширено поле зрения для дали с меньшим астигматизмом Минквица, нежели у линз с «мягким» дизайном, у которых обычно удлиненный коридор прогрессии, с тем чтобы увеличить доступное поле зрения на промежуточных дистанциях и вблизи. Как правило, их продвигают на рынке под торговым описанием типа «Линзы для водителей», «Линзы для улицы», «Линзы для дороги», «Ясные линзы» и др.

Типичные различия в распределении астигматизма Минквица в прогрессивных линзах для вождения по сравнению с линзами общего применения показаны на рис. 6.

Рис. 6. Астигматизм Минквица в современных прогрессивных линзах:
а – линза «жесткого» дизайна с широкой зоной для дали, что хорошо для вождения автомобиля; б – линза общего применения «мягкого» дизайна с расширенными зонами для промежуточных дистанций и для близи

Патент 66853167, выданный в США компании Rodenstock, описывает приоритетные зоны и задает косметическое улучшение внешнего вида линзы, это достигается благодаря приданию ее поверхности тороидальной формы с маленькой базовой кривизной вдоль наибольшего геометрически меридиана. Например, у большинства современных оправ А-расстояние (горизонтальное) больше, чем Б-расстояние (вертикальное), как можно видеть на рис. 7, а.

На рис. 7, б показана прогрессивная линза, у которой номинальные кривые в зоне для дали в верхней части линзы имеют сферическую форму. Оптическая сила для дали составляет –2,00 дптр, а передняя кривая в зоне для дали – +4,00 дптр. На рис. 7, в форма передней поверхности линзы в верхней ее части – тороидальная с параметрами Cyl +4,00 дптр; ax 180° / Cyl +6,00 дптр; ax 90°. Более крутая кривая – с радиусом +6,00 дптр – расположена в горизонтальном меридиане. А это означает, что она будет снижать навес передней поверхности над передним ободком оправы по сравнению с линзой с горизонтальной сферической кривой лишь +4,00 дптр. Как правило, астигматизм, наведенный выпуклой тороидальной поверхностью, нужно нивелировать с помощью вогнутой тороидальной задней поверхности; в случае линзы, изображенной на рис. 7, ее параметры составят Cyl –6,00 дптр; ax 180° / Cyl –8,00 дптр; ax 90°. Оптическая сила для дали при этом остается прежней: –2,00 дптр.

Рис. 7. Применение комбинированной аторической/прогрессивной поверхности для нейтрализации толщины края линзы в современной оправе:
а – типичная современная очковая оправа; б, в – прогрессивные линзы со сферической (б) и с тороидальной (в) передней базовой поверхностью

Конечно же, стоит скомбинировать переднюю прогрессивную поверхность линзы с ее торической задней поверхностью, вогнутая поверхность превратится в аторическую прогрессивную со свободной формой. На рис. 8 на основании одного патента дано сравнение изоцилиндрических кривых и средней оптической силы линз двух дизайнов: одна – с номинальной сферической передней поверхностью, другая – с номинальной торической передней поверхностью; из него видно, что не существует заметной разницы в оптических функциях каждого из дизайнов.

Рис. 8. Изоцилиндрические кривые и средняя оптическая сила для прогрессивных линз, дптр, согласно патенту 6685316 (2004), выданному в США:
слева – изоцилиндрические кривые; справа – средняя оптическая сила; 1 – сферическая поверхность; 2 – прогрессивная поверхность; 3 – торическая поверхность; 4 – аторическая прогрессивная поверхность

Прогрессивные линзы для дали и промежуточных расстояний

Компания Rodenstock получила патент [8] на прогрессивную линзу, которая предназначена для зрения вдаль и на промежуточных расстояниях, в ней нет зоны для полной аддидации. Ее принцип действия примерно такой же, как и в случае дегрессивных очковых линз, с тем только отличием, что особое внимание уделено тому, чтобы верхняя часть линзы обеспечивала широкое поле зрения вдаль, а зона для промежуточных дистанций – широкое поле зрения до расстояния 1 м от человека. Зоны для близи в линзе нет.

Список литературы

1. Mori T, et al, (2013) US Patent 8550622 B2 Progressive power lens and progressive power lens design method.
2. Poulain I, et al, (2007) US Patent 7216977 Ophthalmic lens with progressive addition of power and prism.
3. Elliott DB, et al, Intermediate addition multifocals provide safe stair ambulation with adequate short term reading, Ophthalmic Physiol. 2016 Jan; 36(1) 60-8, Epub 2015 Aug. 25.
4. Giraudet G, et al, (2011), US Patent 8061838 Progressive lens for ophthalmic spectacles having an additional zone for intermediate vision.
5. Jalie M. (2016) Principles of Ophthalmic Lenses, 5th Edition, ABDO, Godmersham.
6. Donetti B. et al, (2007), US Patent 7249850, Method for determination of an ophthalmic lens using an astigmatism prescription for far sight and for near sight.
7. Baumbach P, et al, (2004), US Patent 6685316 Method of Manufacturing Progressive Ophthalmic Lenses.
8. Dorsch R, et al, (2006), US Patent 7033022 B2, Progressive spectacle lens for seeing objects at a large or average distance.

Автор: М. Джали, приглашенный профессор оптометрии Ольстерского университета (Ирландия)

Перевод: И. В. Ластовская

Статья опубликована в журнале Optician (08.04.2017). Перевод публикуется с разрешения редакции. Печатается с сокращением

Copyright © РА «Веко»

Печатная версия перевода статьи опубликована в журнале «Современная оптометрия» [2020. № 3 (133)].