Линзы с высоким значением показателя преломления

• Показатель преломления материалов очковых линз
• Влияние показателя преломления на свойства линз
• Высокопреломляющие очковые линзы компании Carl Zeiss
• Высокопреломляющие очковые линзы компании Essilor
• Высокопреломляющие очковые линзы компании Rodenstock

Показатель преломления материалов очковых линз

Показатель преломления – величина, характеризующая преломляющую силу прозрачной среды. Он обозначается латинской буквой n и определяется как отношение синуса угла падения к синусу угла преломления луча света, входящего извне в данную прозрачную среду. С физической точки зрения показатель преломления материала показывает отношение скорости распространения света в воздухе к скорости его распространения в данном материале.

Показатель преломления зависит как от свойств среды, так и от длины волны света, в частности увеличивается с ее уменьшением. Поэтому к букве n приписывают индекс, указывающий, к какой длине волны относится показатель. Например, для стекла ТФ-1 показатель преломления в красной части спектра nC составляет 1,64210, а в фиолетовой – nG' = 1,67298.

Сегодня на оптическом рынке представлены органические материалы для очковых линз со значениями показателя преломления от 1,49 до 1,76 и минеральные материалы с его значениями от 1,52 до 1,90. Согласно одной из классификаций, оптический материал в зависимости от значения n можно отнести к какой-нибудь из групп со следующим показателем преломления:

• обычным – 1,48 ≤ n < 1,54;
• средним – 1,54 ≤ n < 1,64;
• высоким – 1,64 ≤ n < 1,74;
• очень высоким – n ≥ 1,74.

Влияние показателя преломления на свойства линз

Для пользователей очков очень большое значение имеет их внешний вид, обусловленный толщиной линз, а также их вес. Толщина линз зависит от ряда параметров: характеристик самих линз (оптической силы, дизайна); размера и формы оправы, а также ее типа (ободковой или безободковой конструкции); децентрации линз; показателя преломления материала, из которого они изготовлены; их толщины по центру или краю.

Увеличение показателя преломления материала очковых линз приводит к уменьшению их толщины и объема, что, как правило, ведет к снижению веса. Разница в толщине высокопреломляющих очковых линз и очковых линз из стандартных материалов зависит от оптической силы очковой линзы, и она особенно существенна при больших значениях рефракции – от 4,0 дптр и выше. В ряде случаев увеличение n может привести к уменьшению толщины и веса очковой линзы на 30 % и даже больше. Однако высоко­преломляющие материалы широко используются и при меньших значениях оптической силы, так как многие пользователи хотят иметь максимально легкие и тонкие очковые линзы. Следует также учитывать, что увеличение показателя преломления способствует снижению кривизны поверхности, и это делает высокодиоптрийные линзы менее выпуклыми, а значит, очки с ними – более эстетически привлекательными. 

Тем не менее необходимо принимать во внимание такие особенности оптических материалов с высокими значениями показателя преломления, как большие потери на отражение и хроматическая аберрация. Более высокий показатель преломления материала способствует уменьшению его светопропускания и увеличению количества отраженного света: так, у материала с n = 1,498 отражение от одной поверхности соста­вит 3,97 %, а у материала с n = 1,7 – уже 6,72 %. Суммарные потери на отражение от обеих поверхностей составят 7,79 и 12,99 % соответственно. Устранить эту проблему позволяет нанесение качественных просветляющих покрытий, благодаря чему суммарные потери на отражение от обеих поверхностей уменьшаются до 1 %.

Хроматическая аберрация обусловлена зависимостью показателя преломления материала от длины волны проходящего через нее излучения (то есть дисперсией света). На практике хроматическая аберрация приводит к появлению окрашенной каймы вокруг изображения высококонтрастного предмета. Количественной характеристикой дисперсии и вероятности появления хроматической аберрации является число Аббе (v). Оно рассчитывается по формуле v = (ne – 1)/(nf – nc), в которой используются показатели преломления для трех значений длины волны: голубой – f, зеленой – е и красной – с.

Число Аббе для очковых линз изменяется от 30 до 58, причем чем оно больше, тем «комфортнее» линзы для глаз. С увеличением показателя преломления оно снижается. Для материалов со стандартным значением показателя преломления 1,5 число Аббе обычно составляет от 50 до 58, для оптических материалов со значениями показателя преломления 1,6–1,7 – от 40 до 30.

При отклонении зрачка от оп­ти­­ческого центра очковых линз возникает хроматическая аберрация, но последние исследования показывают, что с этим явлением следует считаться начиная с оптической силы ±7,0 дптр. Решить проблему хроматической аберрации помогут оправы с меньшими геометрическими проемами. Если же клиент ранее испытывал проблемы с радужным ореолом вокруг изображений и предпочитает оправу большого размера, то лучше выбрать материалы со средними значениями показателя преломления, имеющими несколько более высокое число Аббе, равное 38 ± 43.

На российском оптическом рынке представлены очковые линзы из разнообразных материалов с высоким и сверхвысоким значениями показателя преломления, благодаря чему можно изготовить более тонкие, легкие и комфортные очки самым «сложным» клиентам. Мы попросили представителей оптических компаний, которые производят очковые линзы, ответить на следующие вопросы:

1. Какие материалы с высоким значением показателя преломле­ния имеются в вашем ассортименте?

2. Какие материалы со сверх­высоким значением показателя преломления есть в ассортименте?

3. Представлены ли в предлагаемом ассортименте высокопреломляющие фотохромные линзы?

4. Начиная с какой рефракции пациентам можно рекомендовать линзы из материала с высоким значением показателя преломления, 1,64 ≤ n < 1,74, а кому следует предлагать линзы из материалов, имеющих сверхвысокий показатель преломления – 1,74 и выше?

5. Если можно, приведите для сравнения характеристики (вес, толщину по центру или краю) линз одинаковой рефракции и диаметра, выполненных из обычных материалов с показателем преломления 1,5 и линз из материалов с высоким показателем преломления.

Ниже представлены ответы компаний.

Высокопреломляющие очковые линзы компании Carl Zeiss

Компания Carl Zeiss изготавливает очковые линзы из органического материала с высокими значениями показателя преломления – 1,67 и 1,74. Эти материалы представлены в самых разных дизайнах линз: как в однофокальных, так и в мультифокальных. Кроме того, производя минеральные очковые линзы, Carl Zeiss предоставляет возможность выбора материалов с высокими значениями показателя преломления – от 1,7 до 1,9 включительно в однофокальных дизайнах и до 1,8 включительно в мультифокальных дизайнах.

Carl Zeiss выпускает как органические, так и минеральные линзы из материалов со сверхвысокими значениями показателя преломления – соответственно со значениями 1,74 и 1,8; 1,9.

Эта компания производит фото­хромные органические высокопреломляющие линзы из материала с показателем преломления 1,67, при этом используется собственная запатентованная технология PhotoFusion с применением метода трансбондинга. Фотохромные линзы PhotoFusion из материалов со всеми значениями показателя преломления представлены в следующих пяти цветах в активированном состоянии: сером, экстрасером, коричневом, серо-зеленом и синем. Высокопреломляющие минеральные фотохромные линзы предлагаются под маркой Umbramatic Equitint в единственном цвете, обозначенном как greyish-brown, то есть они имеют серо-коричневый оттенок. Благодаря особой конструкции – фото­хромной пластине на передней поверхности линзы затемнение всегда равномерное и не зависит от оптической силы. Минеральные фотохромные линзы Umbramatic Equitint изготавливаются из материала с показателем преломления 1,7.

Если говорить о рекомендациях высокопреломляющих линз, то, бесспорно, они предназначены для высоких значений рефракции. Однако оптимальное решение о конкретном материале очковой линзы целесообразно принимать на основе взвешенного выбора, исходя, помимо рефракции, из ряда факторов. Например, нужно правильно учитывать предварительный опыт ношения: какой материал использовался в предыдущих очках, каков световой проем окуляра, как он изменился относительно предыдущих очков, каков необходимый диаметр линзы, а иногда даже стоит принимать во внимание предпочтения мастера и его советы. Поэтому не только оптическая сила линз должна руководить выбором конкретного материала, этот выбор является результатом комплексного решения. Компания Carl Zeiss предлагает использовать для высокодиоптрийных линз или в случае астигматической составляющей хотя бы на одном «плюсовом» меридиане систему уменьшения веса и толщины линз, которая называется Optima. При этом происходит оптимизация по толщине с учетом рефракции, дизайна линзы и обязательно формы и размеров окуляра. При использовании системы Optima часто удается получить более тонкие линзы даже при меньшем значении показателя преломления материала. Так, например, линза из материала с n = 1,67 при всех прочих одинаковых условиях (например, рефракции, диаметра, дизайна) может оказаться тоньше, чем с n = 1,74 вследствие оптимизации. Система Optima также рекомендуется для применения в случаях призматической коррекции независимо от сферического компонента рецепта – является ли он «плюсовым» или же «минусовым». Безусловно, все эти особенности следует учитывать при выборе материала линз.

Высокопреломляющие очковые линзы компании Essilor

В ассортименте продукции компании Essilor к материалам с высоким значением показателя преломления относится полимер Stylis (n = 1,67). Для изготовления самых тонких высокопреломляющих линз компания использует полимерный материал Lineis (n = 1,74) и минеральное стекло Stigmal 18 (n = 1,8).

Essilor предлагает широкий ассортимент высокопреломляющих фотохромных линз разнообразных цветов (трех классических – сером, коричневом, серо-зеленом и четырех модных – «сапфир», «аметист», «изумруд» и «янтарь»), изготовленных по самым передовым технологиям. Новое поколение линз Transitions Gen8 имеет высочайшую скорость и степень изменения цвета, стабильные долговременные свойства. А в сочетании с премиальными покрытиями Crizal эти линзы обеспечивают максимальную защиту глаз от вредных воздействий ультрафиолетового излучения и синего света. Партнеры компании имеют возможность предложить покупателям высокопреломляющие фотохромные линзы Transitions Gen8 разных категорий:

• однофокальные сферические из материала Stylis (n = 1,67) и асферические из материалов Stylis (n = 1,67) и Lineis (n = 1,74);
• однофокальные индивидуаль­ные Essilor f-360° из материала Stylis (n = 1,67);
• линзы с поддержкой аккомодации Crizal Eyezen из материала Stylis (n = 1,67);
• мультифокусные линзы Varilux.

Кроме того, Essilor предлагает высокопреломляющие линзы из материала Stylis (n = 1,67) Transitions XTRActive, однофокальные сферические и мультифокусные Varilux Comfort Max, – фотохромные линзы, которые достигают 2-й категории затемнения за ветровым стеклом, чтобы защитить глаза от солнечного света во время вождения.

Обычно линзы из материалов с высокими и самыми высокими значениями показателя преломления рекомендованы для изготовления очков при высокой степени аметропии (свыше 6,0 дптр). 

Однако в ряде случаев применение высокопреломляющих материалов оправдано и для коррекции более низких степеней аномалии ре­фракции. Например, в случае выбора оправ с большим проемом ободка, полуободковых и безобод­ковых конструкций со значительной величиной децентрации. В каждом случае стоит учесть все параметры заказа и подобрать самый оптимальный вариант материала линз в сочетании с их дизайном для достижения наилучшего результата.

Представленные примеры – рис. 1–3 и таблицы расчетов в них – очень убедительно демонстрируют разницу в толщине и весе очковых линз из разных материалов при расчете с указанием конкретных параметров рецепта и выбранной покупателем оправы.

Рис. 1. Линзы из материала Orma (n = 1,5) (а) и таблица расчетов (б):
Здесь и на рис. 2 и 3: А, В – геометрические размеры линз по горизонтали и вертикали; H – установочная высота; P – монокулярное межзрачковое расстояние; DBL – ширина переносицы; RE – правая линза; LE – левая линза

Рис. 2. Линзы из материала AS Stylis (n = 1,67) (а) и таблица расчетов (б)

Рис. 3. Линзы из материала AS Lineis (n = 1,74) (а) и таблица расчетов (б)

Например, для рецепта OU Sph –4,00 Cyl –3,00 ax 15⁰ Dpp 60 мм приведен расчет толщин и веса для линз из разных материалов. Очевиден выигрыш в весе и толщине высокопреломляющих линз.

Высокопреломляющие очковые линзы компании Rodenstock

Компания Rodenstock для изготовления легких и тонких очковых линз использует пластик со следующими значениями показателя преломления: 1,54 (только для фотохромных линз ColorMatic IQ 2 и ColorMatic X-tra Fast); 1,6; 1,67; 1,74. Кроме того, применяется минеральное стекло с такими значениями показателя преломления, как 1,52; 1,6; 1,7; 1,8; 1,9. Из этих материалов выпускаются линзы всех категорий – от индивидуальных прогрессивных до сферических однофокальных.

Из материалов со сверхвысоким значением показателя преломления для изготовления линз используется пластик с n = 1,6 (из него производятся фотохромные линзы ColorMatic IQ 2 и ColorMatic Sun 2); n = 1,67 (из него изготавливаются фотохромные линзы ColorMatic IQ 2) и n = 1,74, а также стекло со значениями этого показателя 1,7; 1,8; 1,9.

Высокопреломляющие фото­хромные линзы представлены следующими наименованиями: из материала с показателем преломления 1,6 – ColorMatic IQ 2 трех цветовых вариантов в активированной стадии и ColorMatic Sun 2 шести цветовых вариантов в активированной стадии, включая три версии с эффектом повышения контрастности; из материала с показателем преломления 1,67 – линзы ColorMatic IQ 2.

Если говорить о рекомендациях к назначению, то линзы из материала с показателем преломления 1,67 прекрасно себя показали при изготовлении очков с оптической силой линз –2,5 дптр или +2,0 дптр. Линзы из материалов со сверхвысоким показателем преломления 1,74 традиционно предлагаются для высоких минусовых рефракций, однако использование материала с n = 1,74 и числом Аббе больше 32 позволило Rodenstock выпускать линзы, в том числе прогрессивные, в диапазоне рефракций от –18,0 до +13,0 дптр, а из материала с показателем преломления 1,67 – в диапазоне от –17,0 до +13,0 дптр. В таблице на начало 2020 года приведены диапазоны рефракций для самых топовых прогрессивных линз из пластика с показателем преломления 1,67 разных производителей.

Сравнительные характеристики линз из обычных материалов и материалов с высокими значениями показателя преломления от компании Rodenstock приведены на рис. 4.

Рис. 4. Сравнительные характеристики линз Cosmolit от компании Rodenstock

Преимущества линз из материалов с высоким и сверхвысоким значениями показателя преломления бесспорны. На их основе можно изготовить очки с более легкими и тонкими линзами для клиентов с высокими значениями аметропии, астигматической и призматической составляющих. Работа с такими линзами предоставляет специалистам оптического салона возможность удовлетворить потребности клиентов в комфортных и эстетически привлекательных средствах коррекции зрения и существенно увеличить размер чека на готовые очки.