MASARYKOVA UNIVERZITA V BRNĚ LÉKAŘSKÁ FAKULTA
BRÝLOVÉ ČOČKY Bakalářská práce
Autorka: Milena Mojžišová Optometrie
Vedoucí bakalářské práce: MUDr. Jan Richter
Brno, Květen 2008
Brýlové čočky
Prohlášení Prohlašuji, že jsem bakalářskou práci na téma Brýlové čočky vypracovala samostatně a použila jen literaturu uvedenou v seznamu použité literatury. Souhlasím s tím, aby se moje práce mohla použít dále.
V Brně, dne 29.4.2008 ____________________ Podpis
2
Brýlové čočky
Anotace Tato bakalářská práce shrnuje poznatky o základních materiálech brýlových čoček, jejich rozdělení podle optického účinku, možnosti povrchových úprav a využití brýlových čoček při korekci aberací nižšího řádu ( myopie, hypermetropie a astigmatismu).
Annotation This baccalaureate work summaries piece of knowledge about basic materials of spectacle lenses, their partition based on optical action, possibilities counting and using spectacle lenses for correction of low aberration (myopia, hypermetropia, astigmatism).
3
Brýlové čočky
Poděkování Chtěla bych poděkovat panu MUDr. Janu Richterovi, vedoucímu mé bakalářské práce, za jeho ochotu,cenné připomínky a trpělivé vedení.
4
Brýlové čočky
OBSAH 1. ÚVOD .............................................................................................................................. 7 2. HISTORIE BRÝLÍ A BRÝLOVÝCH ČOČEK ......................................................... 8 3. ZÁKLADNÍ VLASTNOSTI MATERIÁLŮ BRÝLOVÝCH ČOČEK................... 12 4. ROZDĚLENÍ BRÝLOVÝCH ČOČEK PODLE MATERIÁLU ............................ 14 4.1
ANORGANICKÉ BRÝLOVÉ ČOČKY ................................................................................... 14
4.1.1 4.1.2 4.2
Sklo ...................................................................................................................................... 14 Vysokoindexové sklo............................................................................................................ 16
ORGANICKÉ BRÝLOVÉ ČOČKY ......................................................................................... 17
4.2.1 4.2.2 4.2.3 4.2.4 4.2.5
Pryskyřice CR 39, ORMA 1000 ........................................................................................... 17 Vysokoindexové plastové čočky ........................................................................................... 18 Polykarbonát (PC) .............................................................................................................. 19 Polymetylmetakrylát (PMMA)............................................................................................. 20 Trivex .................................................................................................................................. 21
5. ROZDĚLENÍ BRÝLOVÝCH ČOČEK PODLE OPTICKÉHO ÚČINKU ........... 22 5.1
UNIFOKÁLNÍ BRÝLOVÉ ČOČKY ........................................................................................ 22
5.1.1 5.1.2 5.1.3 5.1.4
Sférické čočky ...................................................................................................................... 22 Asférické čočky .................................................................................................................... 24 Torické čočky ...................................................................................................................... 24 Prizmatické čočky................................................................................................................ 27
5.2
BIFOKÁLNÍ ČOČKY................................................................................................................ 27
5.3
TRIFOKÁLNÍ ČOČKY ............................................................................................................. 29
5.4
MULTIFOKÁLNÍ ČOČKY ...................................................................................................... 29
6. POVRCHOVÉ ÚPRAVY BRÝLOVÝCH ČOČEK ................................................ 31 6.1
TENKÉ VRSTVY ....................................................................................................................... 31
6.1.1 6.1.2 6.1.3 6.1.4 6.1.5 6.2
Antireflexní vrstva ............................................................................................................... 32 Reflexní (zrcadlové) vrstvy .................................................................................................. 33 Hydrofobní vrstva................................................................................................................ 34 Absorpční vrstvy .................................................................................................................. 35 Tvrzení................................................................................................................................. 35
ZUŠLECHŤUJÍCÍ HMOTY .................................................................................................... 37
6.2.1 6.2.2 6.2.3 6.2.4 6.2.5 6.2.6
Tvrzení................................................................................................................................. 37 Barvení plastových čoček .................................................................................................... 38 Barvení minerálních čoček .................................................................................................. 38 Fototropní čočky ................................................................................................................. 38 UV filtr ................................................................................................................................ 38 Tenčení ................................................................................................................................ 39
5
Brýlové čočky
7. POUŽITÍ BR. ČOČEK KE KOREKCI ABERACÍ NIŽŠÍHO ŘÁDU .................40 7.1
POSTUP PŘI SUBJEKTIVNÍM VYŠETŘENÍ REFRAKCE................................................ 40
7.2
MYOPIE A KOREKCE BRÝLOVÝMI ČOČKAMI ............................................................. 41
7.3
HYPERMETROPIE A KOREKCE BRÝLOVÝMI ČOČKAMI .......................................... 43
7.4
ASTIGMATISMUS A KOREKCE BRÝLOVÝMI ČOČKAMI............................................ 45
8. ZÁVĚR ......................................................................................................................... 48 9. POUŽITÁ LITERATURA.......................................................................................... 49 10. POUŽITÉ WEBOVÉ STRÁNKY .............................................................................. 51 11. KLÍČOVÁ SLOVA...................................................................................................... 52
6
Brýlové čočky
1. Úvod Zhoršující se zrak a problémy, které z toho plynou, provázejí lidstvo tak, jak od počátku jeho existence. A proto tak jak se vyvíjelo lidstvo samotné, tak se vyvíjela i korekce zraku. Od jakýchsi čtecích kamenů, přes monokulární brýle, které se přidržovali rukou, se brýlová korekce v průběhu staletí vyvinula na takovou úroveň, jak ji známe dnes.
Když na počátku existovali čočky vyráběné jen z jednoho druhu materiálu (skla), dnes náš trh zaplavují výrobci nespočetným množstvím brýlových čoček zhotovených z různého materiálu (organického i anorganického), různých tvarů a typů.
V mé práci jsem se proto snažila vytvořit přehled brýlových čoček, ať už z hlediska materiálů, z kterých jsou vyrobeny, nebo jejich optických účinků, možností povrchových úprav a jejich využití v praxi při korekci refrakčních vad.
7
Brýlové čočky
2. Historie brýlí a brýlových čoček První písemní zmínka o potřebě korekce zhoršujícího se zraku pochází z období kolem roku 100 před naším letopočtem. Nacházíme ji v listě napsaném významným Římanem, který v něm vyjadřuje svou frustraci a beznaděj nad svým věkem a problémy z toho plynoucími. Za svůj nejvážnější problém považuje zhoršující se zrak. Ten se mu zhoršil natolik, že se musel úplně spoléhat na své otroky, co bylo pro muže jeho postavení nepřijatelné. První důkaz o použití korekční pomůcky však pochází až z let kolem roku 4 před naším letopočtem. Jednalo se o kouli naplněnou vodou, která poskytovala zvětšení a pomocí ní pří Seneca – římský tragéd, přečetl všechny knihy, které se v tom období nacházeli v Římě. Dalším významným Římanem, který používal korekční pomůcku, byl císař Nero. Ten si při sledování gladiátorských zápasů dával před oko smaragd, jehož zelená barva filtrovala sluneční záření a poskytovala mu tak ochranu před poškozením zraku slunečným zářením. V jeho případě však nešlo o korekční pomůcku v pravém slova smyslu, ale spíš o předchůdce dnešních slunečních brýlí. Kolem roku tisíc našeho letopočtu vznikli tzv. „čtecí kameny“. Jednalo se o sférické sklo, které se pokládalo na čtený text. Dnes je známe převážně pod pojmem lupy a jsou pokládané za první zvětšovací pomůcku.
Obr.č.1. Čtecí kámen z roku 1482
Obr.č.2. Čtecí kámen z roku 1495
Za první, skutečně doložené důkazy o vzniku brýlí pokládáme až dokumenty pocházející ze 13. století. Hlavním dokumentem potvrzující tenhle fakt je dílo Angličana Rogera Bacona „Opus majus“ z roku 1267. V tomto díle se dozvídáme, že staří lidé
8
Brýlové čočky
můžou vidět písmena opět dostatečně velké použitím skleněných kulových segmentů. Tenhle poznatek proto můžeme považovat za první důležitý krok ke vzniku brýlí. Jméno a místo vzniku brýlí však doposud neznáme. Většina historiků se však přiklání k teorii, že brýle vznikli v Benátkách nebo ve Florencii v letech 1285 – 1289. Tuhle teorii podporuje i několik dochovaných dokumentů. Například v rukopisu z roku 1289 „ Traite de con uite de la famille“ se jeho autor Ital Popoze vyjádřil, že pokud by nebyly vynalezeny brýle tak by nemohl ve svém pokročilém věku číst a psát. Z dokumentu taky vyplývá, že brýle byly vynalezeny nedávno, co skutečně podporuje teorii, že brýle museli skutečně vzniknout někdy mezi roky 1268 – 1289. Významným dokumentem je taky výnos Vysoké rady města Benátek z roku 1301, ve kterém je uvedené, že bylo zakázané nahrazovat křišťálové sklo pro brýle sklem obyčejným pro jeho nevyhovující vlastnosti. Teorii, že brýle vznikli někdy mezi roky 1268 - 1289 podporuje i další dochovaný dokument pocházející z roku 1306. V něm mnich Giordano da Rivalto z Pisy zaznamenal, že od vynálezu brýlí, jednoho z nejužitečnějších vynálezu světa neuplynulo ještě ani dvacet let. Zápis o prvém samostatném výrobci brýlí pochází z roku 1305 a jeho jméno bylo Alexandr della Spina. V tomhle období byly brýle zhotovovány z plankonvexních (plankonkávních) kulových segmentů, broušených ze skla nebo křišťálů. První brýle ještě nemněli stranice a proto se museli přidržovat mezi okem a písmem. Brýlové skla se začali vkládat do obroučky až později. Nejdřív se vkládali do jedné a později do dvou obrouček (očnic) spojených můstkem. Můstek měl tvar otočeného písmene „V“ a spájel dvě samostatné skla osazené v obroučce. První obroučky byly vyrobeny z kostí, později se začali požívat i jiné materiály jako například železo, stříbro, zlato, rohovina, kůže, želvovina nebo dřevo. Tyto brýle bylo nutno přidržovat před nosem.
Obr.č.3. Brýle s „V“ nosníkem
9
Brýlové čočky
Obr.č.4. Kožené brýlové obroučky
Obr.č.5. Dřevěné brýlové obroučky
První brýle zachycené umělcem pocházejí z roku 1352, čeho důkazem jsou malby Tommasa da Modenu. Jedná se vlastně o soubor fresek, na kterých jsou zobrazení dva bratři, kteří čtou nebo opisují rukopisy. Jeden drží v ruce lupu, ale druhý má na nose nasazené brýle. Od momentu vynalezení brýlí existoval problém jejich přichycení na hlavu. S tímhle problémem si vynálezci lámali hlavu téměř 350 let. V průběhu těchto let se brýle upevňovali ke klobouku, skřipcem na nos, přivazovaly se tkaničkami přes zátylek, nebo byly tkaničky vedeny za uši a na koncích měly závažíčka. Postupně se začali dělat brýle s pevnými straničkami, no ty nebyly zahnuté za ušima, ale přítlakem držely po straně hlavy. S pokusy přichycení brýlí pomocí pásků kovu jdoucích k uším se začalo až v 17. století. K rozvoji tohohle typu uchycení přispěli i španělští a italští misionáři, kteří přinesli do Evropy model brýlí vyrobených v Číně. Tyto brýle obsahovali malé keramické nebo kovové pásky připojené k očnicím. V roce 1730 pak na základě těchto brýlí sestrojil londýnský optik Edward Scarllet brýle se straničkami, které se upínaly za ušima. Tyto brýle se pak rozšířily po celém kontinentě. V roce 1752 vylepšil James Ayscough straničky vynalezené Edwardem Scarlettem. Šlo o straničky vyrobené ze dvou pásků kovu, které se stejně jako straničky před tím upínaly za ušima. Rozdíl byl však v tom, že straničky vyrobené Ayscoughem byli skládací. Tenhle systém se používá dodnes. Čočky byly vyrobeny s tenkého čirého skla. Ayscough si také všiml, že bílé světlo procházející přes čočky často způsobuje potíže. Proto začal čiré čočky nahrazovat zelenými, nebo modrými skly. Můžeme tedy říct, že Ayscough byl významný nejen vynálezem skládajících straniček, ale také ho můžeme považovat za jednoho s prvních, kteří vynalezli brýle sloužící k ochraně před slunečním zářením. V tomto období vznikají také
10
Brýlové čočky
ve Španělsku první barevné čočky zásluhou Pabla Mingueta . Šlo o čočky tyrkysové, zelené nebo žluté. Brýle se postupem času dostali také do Ameriky. Výraznou zásluhu na tom mněli hlavně evropští kolonizátoři, kteří začali s brýlemi obchodovat. Tyto brýle však byli příliš drahé. V roce 1700 stály zhruba 200 dolarů.
Obr.č.6. Brýle sestrojené E. Scarlletem
Obr.č.7. Brýle sestrojené J. Ayscoughem
V roce 1780 vynalezl Benjamin Franclin první bifokální čočky. Jak se sám vyjádřil, k tomuto objevu ho přiměla vlastní lenivost. V průběhu cestování vlakem často psal nebo četl a taky obdivoval z okna okolní krajinu. To ho však neustále nutilo měnit brýle na dálku a na čtení. Jednoho dne ho napadlo, že kdyby přepůlil čočky na dálku a na blízko a zasadil je do očnic, získal by brýle, které by mohl používat na čtení i na dívání se na dálku. A tak vznikly první bifokální brýle. V roce 1825 vynalezl Angličan Sir George Airy první astigmatické brýle. O rok později pak John Hawkins sestrojil trifokální čočky.
Obr.č.8. První bifokální brýle sestrojené B. Franclinem
Vývoj brýlí a brýlových čoček prošel dlouhým vývojem, který neustále pokračuje a světoví producenti přicházejí každoročně s novými a dokonalejšími typy brýlových čoček, které se liší od svých předchůdců lepším optickými i estetickými vlastnostmi.
11
Brýlové čočky
3. Základní vlastnosti materiálů brýlových čoček Brýlové čočky jsou základní a zároveň hlavní částí optického korekčního prostředku – brýlí. Použitím brýlových čoček korigujeme refrakční vady (myopii, hypermetropii, presbyopii). Za základní parametry pro určení kvality brýlové čočky považujeme index lomu, hustotu a Abbeovo číslo. Index lomu
Je bezrozměrná fyzikální veličina, vyjadřující poměr rychlosti světla ve vakuu (c) k rychlosti světla v daném optickém prostředí (v). Rychlost šíření světla je zde závislá na vlnové délce procházejícího světla. Čím je vlnová délka kratší, tím je i rychlost šíření nižší (a naopak). Index lomu látky tedy mění svou hodnotu podle vlnové délky světla λ.
Rozeznáváme dva základní indexy lomu:
a) Absolutní index lomu
Poměr (Nλ) rychlosti světla ve vakuu (c) k rychlosti (vλ) světla o vlnové délce λ v uvažovaném prostředí.
b) Relativní index lomu
Poměr absolutních indexů lomu dvou prostředí.
Pro praxi má největší význam tzv. relativní index lomu vzhledem ke vzduchu. Jde o poměr rychlosti světla ve vzduchu (voλ) k rychlosti světla v uvažovaném prostředí (vλ).
12
Brýlové čočky
Hustota
Udává hmotnost v gramech na jeden centimetr krychlový daného optického materiálu. Abbeovo číslo
Je bezrozměrné číslo, které udává disperzní mohutnost daného průhledného prostředí v oblasti pro viditelné světlo. Abbeovo číslo (V) je vyjádřené následujícím vztahem:
nD, nF, nC je index lomu příslušného materiálu odpovídajících vlnovým délkám Frauenhoferových čár D, F a C (tj. 589,2 nm, 486,1 nm a 656,3 nm). Čím je hodnota Abbeovho čísla vyšší, tím menší má materiál disperzi a je tedy vhodnější pro použití při konstrukci brýlových čoček. Běžné hodnoty jsou v rozsahu cca. 20 až 70.
Propustnost
Množství světla, které projde skrz brýlovou čočku.
Odrazivost
Bezrozměrná veličina, která je určená poměrem odraženého světelného toku k toku dopadajícímu, kde Φo je odražený světelný tok a Φ je dopadající světelný tok.
Absorpce světla
Je fyzikální proces, při kterém je energie fotonu pohlcena předmětem. Pohlcená energie pak může být opět vyzářena nebo může být přeměněna na tepelnou energii.
13
Brýlové čočky
4. Rozdělení brýlových čoček podle materiálu Brýlové čočky obecně dělíme podle na čočky vyráběné z anorganických a organických hmot. Do první skupiny tzv. anorganických čoček patří čočky, které taky označujeme jako čočky skleněné, minerální nebo silikátové. Druhů skupinu, tzv. organických čoček pak také označujeme jako čočky plastové. Nejdůležitější podmínkou pro výrobu čoček je naprosto dokonalá optická čistota těchto materiálů.
4.1 Anorganické brýlové čočky Do této skupiny brýlových čoček zařazujeme čočky vyrobené z přírodních materiálů – skla.
4.1.1
Sklo
Vlastnosti skla jsou obecně dobře známy. Sklo jako takové je tvrdý, špatně vodivý materiál, který může při prudkých teplotních změnách praskat. V minulosti bylo sklo takřka jediným materiálem používajícím se pro výrobu brýlových čoček, protože plasty začali pronikat do výroby brýlových čoček až po druhé světové válce.
Obr.č.9. Sklo
Sklo je ztuhlá tavenina sklotvorných oxidů s příměsí taviv a stabilizátorů. Nejdůležitější složkou skla je ztuhlá tavenina sklotvorných oxidů (nejčastěji oxidu křemičitého). Hlavní úlohou taviv (oxid draselný, oxid sodný) je podstatné snížení
14
Brýlové čočky
energeticky nároční teploty tavení oxidu křemičitého. Stabilizátory (oxid olovnatý, oxid vápenatý) zvyšují chemickou stálost skla a ovlivňují jeho vlastnosti. Výroba optického skla se rozvinula v Jeně (Německo) na přelomu 19. a 20. století. Hlavní zásluhu na tom měli hlavně O. Schott, E. Abbe a K. Zeiss. Důkladným výběrem a poměrem jednotlivých surovin vznikla postupně celá řada optických skel s různými hodnotami optických veličin, podle kterých je pak zařazujeme do skupin s podobným složením a vlastnostmi. Značení skla není ve všech státech světa stejné. Nejznámější je označování podle Schotta. Toto značení se skládá z písmene, které je zkratkou německého názvu skupiny skel a za ním následuje číslo určující pořadí v takto pojmenované skupině skel (např. SF 3, K 13).
Základní veličinou skloviny je index lomu. U korunového skla nabývá hodnotu 1,523. Vysokoindexové čočky dosahují indexu lomu až 1,9. S rostoucím indexem lomu klesá rozdíl mezi zakřivením zadní a přední plochy čočky a čočka se stává plošší a tenší.
Další významnou veličinou je Abbeovo číslo, které udává stupeň disperze. Disperze roste s klesající hodnotou Abbeova čísla co je nežádoucí, protože se tím zhoršuje kvalita zobrazení čočkou. Čočky s nízkým Abbeovým číslem se projevují při stranovém pohledu přes čočku nápadnými „duhovými lemy“ hlavně na černo bílých rozhraní předmětů. Nezanedbatelnou veličinou je také hustota skloviny použité na výrobu brýlových čoček. U minerálních čoček se tato hodnota pohybuje v rozsahu 2,55g/cm3 – 4,02g/cm3. Hustota čočky může být zavádějící, protože je potřeba brát v úvahu celkový objem zabroušené čočky.
Nejdůležitější vlastnosti a nejvhodnější použití skleněných brýlových čoček udává tabulka:
Označení
Hmotnost
Index lomu 1,5
****
Odolnost proti
Odolnost proti
poškrábání
rozbití
*****
**
Použití ideální pro náhradní brýle
15
Brýlové čočky
4.1.2
Vysokoindexové sklo
Rozdíl mezi vysokoindexovými čočkami a čočkami vyrobenými se skla je v tom, že do vysokoindexového skla je při výrobě přidán materiál s opticky vyšším indexem lomu. Díky tomu je výsledná čočka tenší, než brýlová čočka vyrobena ze základního materiálu o stejné dioptrické hodnotě. Vzhledem k tomu, že na výslednou čočku je použito méně materiálu, mohlo by se zdát, že čočka bude lehčí. Není to bohužel pravda, protože přidávaný materiál má vyšší měrnou hustotu (tedy je těžší), co má za následek, že výsledná čočka je v nejlepším případě pouze stejně těžká jako čočka vyrobena ze základního materiálu. Ovšem z estetického pohledu jsou výsledné brýle mnohem „tenší“.
Obr.č.10. Brýlové čočky vyrobené z vysokoindexového skla
Nejdůležitější vlastnosti a nejvhodnější použití vysokoindexových skleněných brýlových čoček udává tabulka:
Označení
Hmotnost
Odolnost proti poškrábání
Odolnost proti rozbití
Index lomu 1,6
****
*****
**
Index lomu 1,7
****
*****
**
Index lomu 1,8
****
*****
**
Index lomu 1,9
****
*****
*
Použití vady od 0,0 Dpt do ± 2,5 Dpt vady od ±2,0 Dpt do ±4,0 Dpt vady od ±4,0 Dpt do ±7,0 Dpt vady nad ±6,0 Dpt
16
Brýlové čočky
4.2 Organické brýlové čočky Historie použití plastů při výrobě brýlových čoček sahá do 30. let 20. století. Šlo hlavně o snahu narušit monopolní postavení korunového skla použitím umělých hmot a to hlavně polymetylmetakrylátem (plexisklem). Hlavní výhodou organických brýlových čoček je jejich nižší hmotnost oproti sklu (hmotnost nižší o 30-50%). Tyto čočky také zabraňují pronikání UV záření do oka, jsou méně náchylné na rozbití, ale jsou měkčí co má za následek, že jsou náchylnější k poškrábání. Proto je vhodné opatřit organické čočky ochrannou vrstvou, která stvrdí povrch proti poškrábání.
Obr.č.11. Organické brýlové čočky
4.2.1
Pryskyřice CR 39, ORMA 1000
Materiál CR 39 (Columbia Resin 39) byl vynalezen v USA v roku 1939 na vojenské účely. CR 39 a ORMA 1000 patří do skupiny allylových esterů. Estery jsou vlastně deriváty organických kyselin, které se připravují esterifikací. K základním surovinám tohoto materiálu patří fosgen, allylalkohol a etylalkohol. Jeho dobré optické i mechanické vlastnosti ho předurčili k použití v brýlové optice a tak se začal od 50. let 20. století používat na výrobu brýlových čoček.
Později byly vyvinuty metody povrchových úprav, které měli použitím vytvrzení, barvení a snížení odrazivosti, upevnit jeho pozici na trhu. Index lomu základní hmoty CR 39 je kolem 1,5 a Abbeovo číslo je 58. CR 39 nemůžeme řezat řezačem na sklo ani běžným způsobem olamovat. Při ručním olamování je nutno použít stranové štípací kleště na kov. Velikou výhodou CR 39 je jeho nízká hustota – 1,32g/cm3.
17
Brýlové čočky
Obr.č.12. CR 39
Nejdůležitější vlastnosti a nejvhodnější použití organických brýlových čoček udává tabulka:
Označení
Hmotnost
Odolnost proti poškrábání
Odolnost proti rozbití
Použití
Index lomu 1,5
**
**
***
ideální pro základní brýle
4.2.2
Vysokoindexové plastové čočky
Princip je v podstatě stejný jako u vysokoindexových skleněných čoček. Jsou to tedy plasty, do kterých je při výrobě přidán materiál s opticky vyšším indexem lomu. Výsledná čočka je pak tenší, než brýlová čočka o stejné dioptrické hodnotě ze základního materiálu. Nedochází však k tak velkému rozdílu v hmotnosti jako u skleněných čoček.
Obr.č.13. Vysokoindexové plastové čočky
18
Brýlové čočky
Nejdůležitější vlastnosti a nejvhodnější použití organických brýlových čoček udává tabulka:
Označení
Hmotnost
Odolnost proti poškrábání
Odolnost proti rozbití
Použití
Index lomu 1,56
***
**
***
od ±2,0 Dpt do ±4,0 Dpt
Index lomu 1,61
***
**
***
od ±2,0 Dpt do ±6,0 Dpt
Index lomu 1,67
***
**
***
od ±4,0Dpt
4.2.3
Polykarbonát (PC)
Polykarbonát byl vyvinut v roce 1957 v USA. V 60. letech 20. století se začal využívat na výrobu průzorů přileb kosmonautů a oken kosmických lodí v programu Apollo. Polykarbonátové čočky byli poprvé vyrobené v roce 1978 firmou Gentex Corporation (ta je dnes součástí firmy Essilor). Tento materiál patří do skupiny termoplastů, které jsou měkčí, ale podstatně pružnější, odolnější proti nárazu nežli CR 39, mají vysoký index lomu (1,59), malou středovou tloušťku (1mm), nízkou hmotnost (jsou o 30% lehčí než plast a o 60% lehčí nežli sklo) a vysokou odolnost vůči poškrábání (4x odolnější nežli plast a 24x odolnější nežli sklo).Nezanedbatelné je taky to, že pohlcují 100% UV záření. Právě díky tímto vlastnostem byl použit na výrobu brýlových čoček pro riziková zaměstnání a sporty. Čočky vyrobené z tohoto materiálu nejsou dostatečně odolné vůči chemikáliím. Musíme si dávat pozor hlavně na aceton, lepidla na bázi acetonu a další rozpouštědla.
Obr.č.14. Polykarbonát
19
Brýlové čočky
Nejdůležitější vlastnosti a nejvhodnější použití polykarbonátových brýlových čoček udává tabulka:
Označení Index lomu 1,59
4.2.4
Hmotnost
Odolnost proti poškrábání
*
Odolnost proti rozbití
Použití
*****
Ideální pro náhradní brýle
**
Polymetylmetakrylát (PMMA)
Polymetylmetakrylát má nejčastěji formu desek, bloků nebo granulí (perel), které se pak používají ve vstřikovacích lisech. Deskový polymetylmetakrylát bývá označován jako organické sklo i když se takto označují všechny plastické hmoty, které jsou bezbarevné, průhledné a tvrdé.
Polymetylmetakrylát je průhlednější než křišťálové sklo a propouští minimálně 92% viditelného světla. Důležitou vlastností tohoto materiálu je jeho optická stálost vůči dlouhodobému působení světla. Index lomu je 1,49 a Abbeovo číslo je 58.
Polymetylmetakrylát poměrné dobře odolává chemikáliím kromě rozpouštědel (chloroform, aceton, toluen). Hlavní nevýhodou polymetylmetakrylátu je jeho nízká otěruvzdornost. V současné době se tyto čočky již běžně nevyrábějí, protože nemají tak dobré vlastnosti jako již zmíněné čočky.
Obr.č.15. Polymetylmetakrylát
20
Brýlové čočky
Nejdůležitější vlastnosti a nejvhodnější použití polymetylmetakrylátových brýlových čoček udává tabulka:
Označení Index lomu 1,49
4.2.5
Hmotnost **
Odolnost proti poškrábání **
Odolnost proti rozbití
Použití
***
V současné době se již nepoužívají
Trivex
Trivex je první materiál na výrobu brýlových čoček, který v sobě zahrnuje tři důležité charakteristiky – skvělé optické vlastnosti, výborná odolnost vůči nárazu a taky váhu, která je ještě o 10% nižší než u polykarbonátu. Index lomu čočky je 1,5 a Abbeovo číslo 43, zachytává 99% UV záření. Tento druh čoček se doporučuje používat u dětí a sportovců.
Obr.č.16. Brýlová čočka vyrobená z Trivexu
Nejdůležitější vlastnosti a nejvhodnější použití brýlových čoček z Trivexu udává tabulka:
Označení
Hmotnost
Odolnost proti poškrábání
Odolnost proti rozbití
Použití
Index lomu 1,5
*
**
*****
Vrtané brýle a brýle na sport
21
Brýlové čočky
5. Rozdělení brýlových čoček podle optického účinku Hlavní veličinou, která popisuje brýlové čočky je vrcholová lámavost v dioptriích s ohledem na znaménko. Podle optického účinku rozdělujeme čočky na:
a) Unifokální b) Bifokální c) Trifokální d) Multifokální
5.1 Unifokální brýlové čočky Za unifokální brýlové čočky považujeme všechny sférické, torické čočky a čočky s asférickou plochou s jedním ohniskem případné s dvěma ohniskovými rovinami u torických čoček.
Obr.č.17. Unifokální brýlová čočka
5.1.1
Sférické čočky
Sférické čočky základním a tradičním sortimentem brýlových čoček. Unifokální sférické čočky obsahují sférickou plochu a používají se ke korekci rotačně symetrických (sférických) refrakčních vad. Charakteristické jsou konstantními poloměry křivosti na funkčních optických plochách.
22
Brýlové čočky
Podle poloměrů křivosti můžeme sférické čočky rozdělit na čočky:
a) Plusové – spojné – konvexní
Spojná čočka neboli taky konvexní čočka je čočka, která je charakteristická tím, že z rovnoběžného svazku paprsků vytváří svazek sbíhavý.
Plusové čočky mají tlustší
středovou část a ke krajům se oplošťují. Používá se ke korekci hypermetropie. Tyto čočky mohou mít následující tvary: bikonvexní, plankonvexní, konkávnokonvexní.
b) Minusové – rozptylné – konkávní
Rozptylné čočky neboli konkávní čočka jsou čočky, které vytvářejí z rovnoběžného svazku paprsků svazek rozbíhavý. Tyto čočky jsou uprostřed tenší nežli na okrajích. Používají se při korekci krátkozrakosti (myopie). Podle tvaru rozeznáváme rozptylné čočky: bikonkávní, plankonkávní nebo konvexkonkávní.
Obr.č.18. Spojná bikonvexní čočka
Obr.č.19. Rozptylná bikonkávní čočka
Bikonvexní a bikonkávní čočky Bikonvexní a bikonkávní čočky mají základní bi- tvar. Můžou být dvojvypuklé – bikonvexní a dvojduté – bikonkávní. Jestli mají tyto čočky stejné poloměry křivosti lišící se jenom znaménkem, mluvíme o tzv. ryze bikonvexních resp. bikonkávních čočkách. Tento druh brýlových čoček však není příliš vhodný pro použití v oční optice, nakolik jejich zobrazovací vlastnosti nejsou příznivé a v současné době se již s nimi nesetkáváme.
23
Brýlové čočky
Plankonvexní a plankonkávní čočky Za nejjednodušší základní plochu považujeme rovinnou plochu. Z této plochy pak odvozujeme ploskovypuklé a ploskoduté čočky.
Sférickými čočkami můžeme za běžných situací splnit podmínky ideálního zobrazování jenom v omezeném rozsahu a to zhruba +8D až - 21D. Při vyšších hodnotách kladných čoček je třeba použit čočky s asférickými plochami.
5.1.2 Asférické čočky Brýle by měli kromě požadavku na dobré vidění vyplnit také požadavky a přání jejich uživatelů a tedy dobře vypadat a co možná nejmenší váha brýlových čoček. Tyto požadavku zabezpečují v současné době asférické čočky s jejich asférickou plochou. Asférická plocha je vlastně plocha s variabilním poloměrem zakřivení. Nejde teda o kulovou „sférickou“, ale rotačně asférickou plochu, která se ke kraji oplošťuje. To umožňuje výrobu tenké a lehké čočky, která má zároveň v periferii velmi dobré zobrazovací vlastnosti. Kvalitní asférické čočky se nezhotovují jako plankonvexní nebo plankonkávní, protože rovné plochy působí jako zrcadlo a vyvolávají rušivé reflexy.
Obr.č.20. Asférická brýlová čočka
5.1.3 Torické čočky Unifokální torické čočky se používají na korekci astigmatismu. Nazýváme je též skly cylindrickými nebo torickými. Od standardních sférických skel se liší způsobem lomu světelných paprsků. Naproti sférické se u torické plochy rovnoběžné paprsky nesbíhají
24
Brýlové čočky
do jednoho bodu, ale vznikají dvě ohniskové linie v různých vzdálenostech od torické plochy. Tato vzdálenost je závislá na optické mohutnosti a na orientaci hlavních řezů. Ohnisková linie je vždy kolmá na svůj meridián.
Obr.č.21. Torická brýlová čočka
Druhy torických čoček: a) Plan – cylindrické b) Sféro – cylindrické c) Sféro – torické
5.1.3.1 Plan – cylindrické čočky Plan – cylindrické čočky jsou nejstarším typem sférického a zároveň astigmatického skla. Tvar této čočky dostaneme seříznutím rotačního válce (cylindru) v jeho podélné ose.
Na ploše plan-cylindru rozlišujeme dvě hlavní roviny s maximálními hodnotami lomivosti. Rovinu procházející rovnoběžně s osou rotačního válce považujeme za první hlavní řez. Dioptrická hodnota v této rovině je minimální, co v případě plan-cylindru znamená, že se rovná nule. Naopak rovina procházející kolmo na osu rotačního válce vykazuje maximální lomivost, která je v případě plan-cylindru rovna přímo celkové optické mohutnosti dané cylindrické plochy. Označujeme ji za druhý hlavní řez plancylindru.
25
Brýlové čočky
Obr.č.22. Plan-cylindrická čočka
5.1.3.2 Sféro – cylindrické čočky Sféro – cylindrické čočky vznikají kombinací sférické čočky s plan-cylindrem. Optická mohutnost prvního hlavního řezu není nulová a je rovná optické mohutnosti sférického skla. Lámavost druhého hlavního řezu sféro-cylindrické čočky pak odpovídá součtu sférické a cylindrické hodnoty lomivosti.
Obr.č.23. Sféro-cylindrická čočka
5.1.3.3 Sféro – torické čočky Sféro – torické čočky se stali náhradou plan-cylindrických a sféro-cylindrických skel. Jsou konstrukčně dokonalejší, co se dá vypozorovat při periferním pohledu přes jejich funkční plochu, přes kterou vykazují nepřístupný stupeň astigmatismu šikmých paprsků. Torickou plochu získáme v případě rotace kružnice mimo svůj střed. Touto rotací pak vzniká tvar podobný pivnímu soudku. Mohli bychom také říct, že se jedná o kombinaci sférické a cylindrické plochy v jedné křivce. Od cylindrické plochy se torická plocha liší
26
Brýlové čočky
tím, že ani v jednom řezu nemá nulovou lomivost. Nejlepší je kombinovat torickou plochu s plochou sférickou, čím vznikne sféro-torická čočka. Tato kombinace dnes představuje nejběžnější variantu astigmatických korekčních čoček využívaných v praxi.
Obr.č.24. Sféro-torická čočka
5.1.4 Prizmatické čočky Prizmatická čočka má tvar klínu. Bývá zhotovena ze skla nebo plastu. Každé prizma má bázi, vrchol a dvě lámavé plochy. Světelný paprsek procházející těmito plochami se dvakrát lomí v stejném směru a to vždy bází k prizmatu. Předmět, který pozorujeme přes prizma, e posunuje směrem k vrcholu prizmatu. Prismatický účinek se udává v prizmatických dioptriích. Prizma síly jedné prizmatické dioptrie odkloní světelný paprsek ve vzdálenosti jeden metr o jeden centimetr. Aby hodnota prizmatu odpovídala skutečnosti je nutno, aby světelný paprsek dopadal kolmo na přední plochu hranolu.
U unifokálních prizmatických čoček se můžeme setkat na funkčních plochách s (a)sférickým nebo (a)torickým účinkem, ale navíc se projevuje taky jejich vzájemný sklon, v závislosti na hodnotě předkládaného účinku. S použitím tohohle typu čoček se setkáváme u léčby heteroforie a heterotrofie.
5.2 Bifokální čočky Bifokální čočka nebo taky dvouohnisková čočka je charakteristická tím, že má spojenou se „základní“ jednoohniskovou čočkou ještě jednu tzv. „přídavnou“ čočku. Základní díl je používán při pohledu do dálky a přídavný díl při pohledu do blízka. Přídavný díl může být do základní čočky zataven nebo vybroušen. Podle toho dělíme
27
Brýlové čočky
bifokální brýlové čočky na bifokální čočky zatavované a bifokální čočky vybrušované. Tvary segmentů se s postupným vývojem měnily od rovného ohraničení, přes kulatý díl do blízka až po segment tvaru ležícího písmene D s rovným nebo mírně obloukovitým průběhem horní části segmentu. Největší nevýhodou bifokálních čoček je skok obrazu při přechodu z dálky do blízka. Na rozhraní dělící linie mezi dílem do dálky a do blízka působí různé prizmatické účinky a při přechodu fixační osy oka přes tuto linii se zdá, jakoby obraz „skočil“. Díky hodnotě adice dochází k uvolnění určité (původně vyvíjené) části akomodačního úsilí, ale velikost obrazu na sítnici vzroste a tím dojde k větší námaze očí. Tento fyziologicky nepřirozený jev způsobuje u bifokální brýlové korekce různé potíže v prostorové orientaci. Uživatel bifokálních brýlí si ale po krátké době zvykne, skok obrazu si přestane uvědomovat a naučí se orientovat v prostoru.
Na bifokální brýlové čočky jsou kladeny čtyři základní požadavky:
a) Díl do dálky i do blízka musí být vzhledem k oku správně centrován – optická osa dílu do dálky i do blízka by měla procházet skutečným středem otáčení oka.
b) Oba díly – jak díl do dálky tak díl do blízka by měly být bodově zobrazující.
c) Prizmatický účinek na předělu by měl být shodný pro oba díly skla – odstraní se tak nežádoucí účinek tzv. skoku obrazu.
d) Měla by být respektována hygienická i estetická hlediska v návrhu vícefokální korekce – snaha navrhnout, co nejméně nápadné sklo s hladkou plochou bez vizuálně rušivého předělu
Obr.č.25. Bifokální čočka zatavovaná
Obr.č.26. Bifokální čočka vybrušovaná
28
Brýlové čočky
Bifokální čočky centrujeme podle PD do dálky, výška dělící linie bifokálních čoček se umisťuje 2-3 mm pod okraj dolního očního víčka při pohledu do dálky.
Bifokální čočky používáme jako nejlepší korekci presbyopického oka při vadě na blízko i do dálky. Výhodou tohohle typu čoček je, že na společné ploše můžeme společně korigovat sférické ametropie, astigmatizmus i okohybné úchylky. Rozdíl mezi vrcholovou lámavostí dolní a horní části by neměl být větší než 4 dioptrie.
5.3 Trifokální čočky Trifokální brýlové čočky se používají při vyšší hodnotě přídavku na blízko nad 2D a současně s poklesem akomodační šíře pod 2D. Rozdíl mezi bifokálními a trifokálními čočkami spočívá jenom ve vložení tzv. mezidílu. Hlavním úkolem mezidílu je vyrovnat přídavné důsledky nepřiměřeně narůstající korekce v obou dílech čočky.
Obr.č.27. Trifokální čočka zatavovaná
5.4 Multifokální čočky Multifokální (progresivní) brýlové čočky umožňují na rozdíl od bifokálních čoček ostré vidění na všechny vzdálenosti a mají plynulý přechod z dílu do dálky do dílu na blízko. Optická mohutnost čočky se mění spojitě od zóny pro pohled do dálky, přes koridor (progresivní kanál) pro střední vzdálenost až k oblasti pro čtení. Multifokální čočky jsou vyrobeny z jediného kusu optického materiálu. Tyto čočky jsou ideální pomůckou ke korekci ametropií spojených s presbyopií. Přední plocha multifokálních čoček bývá asférická – poloměr křivosti se plynule zkracuje přibližně od středu čočky mírně šikmo dolů, což vede k plynulému zvyšování hodnoty adice. Tato přechodová progresivní zóna spojuje horní polovinu čočky určenou pro dívání do dálky s oblastí ve spodní části čočky
29
Brýlové čočky
určenou pro dívání do blízka. V periferních částech progresivního kanálu a dílu do blízka vznikají malé optické vady, ty se nedají zcela odstranit, ale jsou dnes již tak malé, že téměř neruší a jsou velmi rychle akceptovány. Důležitou podmínkou k tomu, aby byla dosažena spokojenost uživatele, je správný způsob používání multifokálních brýlí a vhodný výběr obruby. Uživatel musí vědět, že optimální korekční hodnotu na střední vzdálenosti se musí naučit vyhledat v přechodové zóně vhodným předozadním nakláněním hlavy. Při pohledu do blízka musí sklopit oči více než při používání bifokálních brýlí.
Pro zhotovení kvalitních multifokálních brýlí by měly být splněny tyto základní pokyny:
a) Vybrat brýlovou obrubu s dostatečně vysokými očnicemi alespoň 22 mm od středu zornice ke spodnímu okraji obruby.
b) Obrubu přizpůsobit tak, aby pevně držela na obličeji, aby byly očnice co nejblíže očím a spodní části očnic byly co nejblíže tvářím, čímž se dosáhne širšího zorného pole.
c) Dále je nutné zjistit přesnou polohu obou zornic ve vodorovném i svislém směru, nejlépe zakreslením na fólii, při pohledu do nekonečna a normálním přirozeném postavení hlavy.
d) Přesně centrovat označený bod na povrchu brýlové čočky podle pokynů výrobce na nalezený střed zornice pravého a levého oka.
Obr.č.28. Multifokální brýlová čočka
30
Brýlové čočky
6. Povrchové úpravy brýlových čoček Hlavní funkcí povrchových úprav brýlových čoček je optimalizace optických a mechanických vlastností. Povrchové úpravy můžeme rozdělit do dvou základních skupin a to na:
a)
Tenké vrstvy
b)
Zušlechťující hmoty
Tyto vrstvy pak ještě rozdělujeme podle toho, zda se nanášejí na anorganické nebo organické čočky.
6.1 Tenké vrstvy Mezi tenké vrstvy řadíme vrstvy, kterých tloušťka vrstvy leží v rozmezí vlnových délek elektromagnetického záření. Do této skupiny vrstev patří: antireflexní, reflexní, hydrofobní, absorpční, fototropní vrstvu a tvrzení.
Možnosti použití jednotlivých vrstev u anorganických a organických čoček zobrazuje tabulka:
Tenká vrstva
Anorganické brýlové čočky
Organické brýlové čočky
Antireflexní vrstva
ANO
ANO
Reflexní vrstva
ANO
ANO
Hydrofobní vrstva
ANO
ANO
Absorpční vrstva
ANO
NE
Tvrzení
NE
ANO
Fototropní čočky
NE
ANO
31
Brýlové čočky
6.1.1
Antireflexní vrstva
Hlavní úlohou antireflexní vrstvy nanesené na brýlovou čočku je zvýšit jejich propustnost pro světlo, nakolik můžou na brýlové čočce vznikat různé druhy reflexů:
a) Vnitřní reflexy Vznikají při šikmém dopadu světla na pupilu, kdy se na ní odráží světlo a za určitých podmínek může vzniknout i dvojité zobrazení.
b) Rohovkové reflexy Jde v podstatě o několikanásobné odrazy mezi rohovkou a brýlovou čočkou. Ty jsou sice díky nízké reflexní schopnosti přední plochy rohovky méně rušivé, ale při vyšších dioptriích mohou způsobit dvojitý obraz. c) Vnější reflexy V tomhle případě jde o reflexy předních ploch, které sami o sobě nejsou rušivé, ale omezují pohled do očí.
Samotný účinek antireflexní vrstvy je založen na interferenci světla. Aby k ní mohlo dojít je nutno splnit dvě základní podmínky:
a) Fázovou Světlo odražené na prvním a druhém rozhraní musí mít vzájemně opačnou fázi. Na to, aby platila tahle podmínka je nutno vytvořit vrstvu, pro kterou platí, že se rovná jedné čtvrtině vlnové délky světla. d=λ/4n2 b) Amplitudovou Světlo odražené musí mít stejnou amplitudu jako světlo dopadající. Z toho plyne, že antireflexní vrstva musí mít vhodný index lomu: nv2 = nc nv – index lomu antireflexní vrstvy nc – index lomu brýlové čočky
32
Brýlové čočky
Antireflexní vrstvy můžou být jednovrstvové, u kterých se volí taková tloušťka a index lomu, aby došlo k utlumení odrazu světla o vlnové délce 550nm, nebo vícevrstevné. U vícenásobných antireflexních vrstev dochází vlivem interference k minimálnímu odrazu, co zabezpečuje střídání vrstev s nižším a vyšším indexem lomu a tloušťky jednotlivých vrstev.
Obr.č.29. Brýlová čočka s antireflexní úpravou
6.1.2
Reflexní (zrcadlové) vrstvy
Pomocí reflexní vrstvy na brýlové čočce se snažíme o snížení propustnosti světla ve viditelné oblasti a to za pomoci odrazivosti, protože se odrazivost vplyvem interference zvyšuje. Reflexní vrstvy se zhotovují z materiálů o vyšším indexu lomu, odolných vůči mechanickému poškození a stálostí na vzduchu. Používají se hlavně kovy (stříbro, hliník, rhodium), protože při dopadu světla na volné elektrony dochází k jejich uvolnění do vynucených kmitů. Část dopadajícího světla je pak kovem absorbována a mění se na tepelnou energii. Odražená část světla je tím vyšší, čím lépe vede kov elektrický proud. Odrazivost (R) je závislá na dvou optických veličinách a to na indexu lomu (n) a indexe absorpce (k) pro které platí vztah: R=(n-1)2+k/(n+1)2+k2.
Obr.č.30. Brýlová čočka s modrou reflexní úpravou
33
Brýlové čočky
6.1.3
Hydrofobní vrstva
Hydrofobní vrstva je v dnešní době jednou z vrstev antireflexní vrstvy, kde zabezpečuje, aby byla tato vrstva ve styku se vzduchem. Při běžném používání brýlových čoček je jeho povrch neustále ve styku s okolním prostředím, které ho znečisťuje. Nejčastěji se setkáváme s nečistotami jako otisky prstů, zaschnutou vodou a látkami v ní obsaženými. To má za následek, že na antireflexní vrstvu je nanesena další vrstva, která má nespecifikovatelné vlastnosti. Tato vrstva pak způsobí, že antireflexní vrstva v zasaženém místě není v styku se vzduchem a v důsledku toho změní své optické vlastnosti.
Může se zdát, že antireflexní vrstva je na svém povrchu hladká no není tomu tak. Většina materiálů používaných na nanášení antireflexní vrstvy jsou krystalické látky, které nevytvářejí sklovinovou vrstvu. Tato vrstva je ve skutečnosti jemně polykrystalická a její povrch je tvořen velmi malými krystalovými plochami. To usnadňuje zachycení nečistot na povrchu antireflexní vrstvy. Nečistoty, které se již jednou usadí, se špatně odstraňují.
Povrchové napětí při styku s vodou je poměrně malá, Takže kapka vody dopadající na povrch antireflexní vrstvy se rozlije na velkou plochu. Tato skutečnost je způsobená poměrem povrchového napětí mezi fázemi v místě kontaktu kapky vody s povrchem čočky a okolním vzduchem. Povrch kapaliny, který je v kontaktu s jinou fází (pevnou, kapalnou, plynnou) se chová jako by byl pokryt pružnou vrstvičkou, která se pokouší stáhnout povrch kapaliny tak, aby byl pokud možno co nejmenší. V místě, kde se setkávají všechny tři fáze, dochází k rovnováze těchto napětí a kapalina se po povrchu roztéká nebo shlukuje. Pokud se povrchové napětí kapalina/pevná fáze rozlije po povrchu pevné fáze na velkou plochu, takový povrch označujeme jako smáčivý. Naopak pokud se povrchové napětí kapalina/pevná fáze shlukuje, hovoříme o nesmáčivém povrchu.
Při výrobě hydrofobní vrstvy se nesmáčivý povrch čoček vytváří dvěma způsoby, a to lakováním nebo vakuovým napařováním. První způsob se používá hlavně u minerálních čoček a druhý u plastových čoček.
34
Brýlové čočky
Použití hydrofobní úpravy přináší uživateli nemalé výhody. Brýle s hydrofobní úpravou odpuzují vodu, nečistoty se nemohou pevně přichytit na povrchu čoček a dají se pak snadno odstranit. To má velký význam hlavně pro plastové čočky.
Obr.č.31. Brýlová čočka s antireflexní a hydrofobní úpravou
6.1.4
Absorpční vrstvy
Absorpční vrstvy jsou charakteristické tím, že snižují propustnost viditelného záření do oka. To je podmíněno rovnoměrným snížením propustnosti v celém rozsahu viditelného světelného spektra bez velkých selektivních absorpcí. Absorpční vrstvy mají šedý odstín se slabým nádechem hnědé popřípadě zelené barvy, to je způsobené materiálem, z kterého jsou zhotoveny (oxidy kovů). Tyto vrstvy se napařují na zadní stranu brýlové čočky a na ně se pak ještě nanáší antireflexní vrstva, protože odrazy od zadní plochy čočky jsou více rušivé nežli odrazy od přední plochy brýlové čočky.
6.1.5 Tvrzení Tenhle druh úpravy brýlové čočky se provádí jenom u plastových čoček. Vytvrzené plastové brýlové čočky se stávají odolnější vůči poškrábání. Vytvrzená vrstva je o něco tlustější nežli antireflexní vrstva a může mít dva základy:
a) Vrstvy na báze křišťálů Tyto vrstvy se vyznačují vysokou tvrdostí, odolností vůči poškrábání, ale mají také jedno negativum. Mají zlou přilnavost k organickým podkladům a při vysokých teplotách praskají.
35
Brýlové čočky
b) Monokompozitní látky, polysiloxanové látky Jsou to vrstvy obsahující jemně rozdrtěný křemen nebo křemík. Tyto vrstvy také vykazují odolnost vůči otěru a dobře se přizpůsobí objemovým změnám podkladu.
U tohohle typu tenké vrstvy na brýlové čočce by měl být index lomu čočky a vrstvy stejný aby nedocházelo ke komplikacím s přilnavosti při samotné výrobě. V současné době je tvrzení součástí antireflexu.
Obr.č.32. Tvrzení plastové brýlové čočky
7.1.6. Fototropní vrstvy
Čočky s fototropní vrstvou mohou být vyrobeny ze skla i plastu. Intenzita zabarvení závisí na UV záření a na teplotě okolního prostřední. Čím je teplota nižší a intenzita UV záření vyšší tím se fototropní čočky rychleji zabarví. Fototropní čočky dosahují své optimum při teplotě kolem 23 stupňů celsia a vysoké intenzitě UV záření. Fototropní čočky nejsou nikdy úplně čiré a zbytkové zabarvení činí 3 – 16%.
Fototropní čočky ovšem mají i svou nevýhodu. Ta se projevuje hlavně při řízení automobilu, protože čelní sklo auta odruší UV záření a fototropní čočky se pak nezabarvují dostatečně a dochází k oslunění. V současné době se vyrábějí fototropní brýlové čočky s hnědým nebo šedým zabarvováním. Současně s fototropní vrstvou se doporučuje nanést také antireflexní vrstvu s tvrzení, aby byla zabezpečena zvýšená odolnost vůči poškrábání a snížené nepříjemné odlesky.
36
Brýlové čočky
6.2 Zušlechťující hmoty Mezi zušlechťující hmoty zařazujeme tvrzení, barvení, fototropie a UV filtr. Možnosti použití u jednotlivých druhů brýlových čoček zobrazuje tabulka:
Zušlechťující hmota
Anorganické brýlové čočky
Organické brýlové čočky
Tvrzení
ANO
NE
Barvení
ANO
ANO
Fototropie
ANO
NE
UV filtr
ANO
ANO
Tenčení
ANO
ANO
6.2.1 Tvrzení Pokud mluvíme o tvrzení jako o zušlechťující hmotě, mluvíme vlastně o tvrzení anorganických čoček. Tato vrstva způsobuje u anorganických čoček to, že se při rozbití čočka nerozpadá.
Podle způsobu výroby tvrzené vrstvy dělíme tvrzení na tvrzení: a) Tepelné Výhody tepelného tvrzení spočívají v nízkých nákladech na výrobu jako i rychlost vytvrzovacího procesu. Nevýhodou naopak jsou individuální nastavení doby trvání vytvrzovacího procesu, možný vznik deformací optických ploch při čočkách s velkými rozdíly mezi středovou a okrajovou tloušťkou a taky to, že nemůžeme tepelně vytvrdit fototropní čočky.
b) Chemické Výhodou chemicky vytvrzených čoček je to, že jsou až čtyřikrát odolnější vůči nárazům. Tímto způsobem je taky možné vytvrdit i fototropní čočky. Nevýhodou je delší doba tvrzení a hlavně nebezpečenství vzniku toxických plynů.
37
Brýlové čočky
6.2.2
Barvení plastových čoček
Při barvení plastových čoček dochází k difúznímu pronikání barviva do molekulární struktury plastické hmoty. Nejčastěji se jako barvivo používají textilní barviva, kterých jeden gram se rozpustí v jednom litru vody. Do takto vytvořeného koupele se pak přidává ještě speciální barvivo, které pohlcuje škodlivé UV záření.
6.2.3 Barvení minerálních čoček Barvení minerálních čoček má omezené barevné možnosti. Minerální čočky se zabarvují pouze na hnědou nebo na šedou barvu.
Obr.č.33. Barvené plastové čočky
Obr.č.34. Hnědá minerální brýlová čočka
6.2.4 Fototropní čočky Fototropní brýlové čočky se svou strukturou rovnají normálnímu korunovému sklu avšak, aby mohlo dojít k procesu tmavění, byli do směsi potřebné na výrobu brýlové čočky přidané halogeny stříbra. Proces tmavění skla se aktivuje působením UV světla o vlnové délce 300-400nm. Tenhle druh zušlechtění brýlové čočky je mezi zákazníky velice oblíben, protože tyto čočky nemění svou strukturu a nejeví žádnou známku únavy a dokonce nedochází ani k zpomalení procesu.
6.2.5 UV filtr Lidské oko je schopno vnímat světlo v rozmezí 380až 760nm. Vlnové délky kratší nežli 380nm mohou oko a pokožku poškozovat. Skleněná čočka filtruje světlo do 320-
38
Brýlové čočky
350nm, plastová čočka filtruje světlo do 350-380nm a polykarbonátová čočka filtruje světlo do 385nm. Tyto hodnoty platí u nezabarvených brýlových čoček, protože UV filtr nemá v tomto případě nic společného s barvou čočky.
6.2.6
Tenčení
Tenčené brýlové čočky jsou vyrobeny z vysokoindexového materiálu. Vyšší index lomu čoček umožňuje vyšší lomivost paprsku světla, a tedy umožňuje, aby byla čočka tenší. Tenčená čočka vzniká přidáním přísad s opticky vyšším indexem lomu do základního materiálu a to jak skla, tak i plastu. Skleněné čočky jsou však samy o sobě těžké, a přimícháním dalších přísad se zvyšuje hustota materiálu a tím stoupá i výslední hmotnost brýlových čoček. Naopak je tomu u plastových čoček, kde nejsou váhové rozdíly příliš výrazné, spíše jsou tenčené čočky lehčí než čočky netenčené. Tenčení brýlových čoček se doporučuje hlavně u vyšších dioptrických hodnot. Brýle s tenčenými čočkami pak poskytují mnohem estetičtější vzhled, než poskytují brýle s čočkami bez tenčení. Vysoký index lomu materiálu snižujeme hlavně okrajovou tloušťku u minusových čoček. Plusové čočky se mohou tenčit třemi způsoby a to buď volbou průměru čočky, čím menší průměr tím nižší bude středová tloušťka, vytvořením asférické přední plochy čočky, přední plocha čočky je rovnější proto může být čočka tenší, zvolením vysokoindexového materiálu. Na dosažení maximálního ztenčení plusových čoček je ideální kombinace všech tří způsobů tenčení.
39
Brýlové čočky
7. Použití brýlových čoček ke korekci aberací nižšího řádu Brýlové čočky používáme především k brýlové korekci aberací nižších řádu a tedy myopie, hypermetropie a astigmatismu. Aberace vyšších řádů jako jsou například coma, sférická aberace, trefoil, kvadrufoil, sekundární astigmatismus už nejsme schopní vykorigovat brýlovými čočkami a u těchto vad volíme léčbu pomocí laseru.
7.1 Postup při subjektivním vyšetřování refrakce Vyšetřování refrakce začínáme vždy stanovením naturálního visu.
Naturální visus vyšetřujeme pomocí optotypů. Pacienta posadíme, nasadíme mu zkušební obrubu, vycentrujeme ji a zakryjeme levé oko. Pacienta pak vyzveme, aby začal číst písmena (znaky) v posloupnosti od největších po nejmenší řádek (od 0,05 – 1,0). Zastavíme se u řádku, kde pacient ještě rozezná jednotlivé znaky. Číslo tohoto řádku pak udává hodnotu, kterou přiřadíme stupňovací tabulce. Celý postup pak zopakujeme při zakrytém pravém oku i na levém oku.
Naturální visus Předpokládané dioptrie méně než 0,05
2,0 nejméně
0,05 – 0,2
1,0
0,2 – 0,5
0,5
více než 0,5
0,25
Po stanovení naturálního visu, předsuneme do zkušební obruby sférickou plusovou čočku podle stupňovací. Pak se ptáme pacienta, zdali je vidění horší nebo stejné. Pokud je vidění stejné čočku ponecháme a pacient je hypermetrop. Jestli se vidění zhorší, je pacient emetrop nebo myop a čočku odložíme. Předsuneme sférickou minusovou čočku a zeptáme se pacienta, zdali je vidění lepší nebo ne. Pokud pacient řekne, že je to lepší je myop, jestli ne je emetrop.
40
Brýlové čočky
7.2 Myopie a korekce brýlovými čočkami Myopie neboli také krátkozrakost je refrakční vada, u které vytvářejí rovnoběžně vstupující paprsky do oka ohnisko před sítnicí.
Obr.č.35. Chovaní paprsků po průchodu myopickým okem
Nejčastější příčinou vzniku myopie bývá prodloužení předozadní osy – osová myopie. Mnohem vzácnější jsou pak křivkové myopie, které vznikají zvýšeným zakřivením rohovky, přední nebo zadní plochy čočky. Myopie může vzniknout i při diabetu v důsledku sníženého indexu lomu čočkových hmot nebo v důsledku zvýšené lomivosti jádra čočky při kataraktě. Většinu myopických očí můžeme považovat za fyziologickou nebo biologickou úchylku od normálu. Tento typ myopie pak považujeme za relativně stacionární. Za relativně stacionární myopii můžeme považovat tzv. školní myopii. Ta se objevuje kolem šestého až sedmého roku a zřídka přesahuje 6 dioptrií. Progrese bývá pomalá a stabilizuje se kolem dvacátého roku. Vyššího stupně nedosahuje ani tzv. pozdní myopie, která vzniká po osmnáctém roce. Ta obecně nepřekročí hodnotu třech dioptrií. Do této skupiny můžeme zařadit i intermediální a vrozenou myopii. Internediární myopie se projevuje nefyziologickou, obvykle větší předozadní délkou oka dosahující hodnoty až 32,5mm, což je o 8mm nad normou. U vysokých myopií se dříve nebo později objevují změny na očním pozadí. Progresivní, patologická nebo taky maligní myopie vzniká obvykle již v prvním roce života, co má později za následek vysokého stupně dioptrií. Silně myopické oko bývá dlouhé a vyvolává dojem exoftalmu, přední komora je hluboká, zornice širší a pomaleji reaguje, skléra je v zadní polovině ztenčená na méně než čtvrtinu tloušťky.
41
Brýlové čočky
Paralelní paprsky vstupující do oka vytvářejí v krátkozrakém oku ohnisko před sítnicí, divergentní paprsky mohou vytvořit ohnisko i na sítnici. Ke korekci myopie proto užíváme rozptylky, nakolik nekorigované krátkozraké oko vidí ostře jenom předměty, které se nacházejí v dalekém bodě, který se u myopů nachází blízko před okem. Mírou stupně krátkozrakosti je vzdálenost dalekého bodu. Pokud se nachází jeden metr od oka, je myopie rovná jedné dioptrii.
Obr.č.36. Obraz myopického oka
Při předepisování brýlové korekce myopovi si musíme uvědomit, že nekorigovaní myopové často nemají žádné problémy a obvykle jsou se svým viděním spokojení. U těchto lidí pak může brýlová korekce způsobit obtíže ve formě zvýšeného akomodačního úsilí. Proto při každé zjištěné myopii musíme rozhodnout, zdali budeme korigovat myopii plně, nebo jenom tak aby bylo dosaženo užitečného vidění. V žádném případě však nesmíme myopa překorigovat, protože nekorigovaný myop je zvyklý konvergovat bez akomodace a překorigováním ho pak nutíme akomodovat bez konvergence.
Při lehké myopii, kolem -0,5 dioptrií je pří dostatečné dobrém osvětlení zraková ostrost dostatečná a brýlovou korekci pak předepisujeme jen pro příležitostní nošení. Střední myopie vzniká kolem desátého roku, oči byly před vznikem myopie emetropické s dobrou akomodací, konvergencí a svalovou rovnováhou. Proto je vhodná plná korekce do dálky, při čem předepisujeme nejslabší rozptylky, se kterými myop vidí ostře do dálky. Při progresivní myopii bývá slabá akomodace a konvergence. Plná korekce bývá jenom zřídka možná, a proto předepisujeme brýlové čočky o -2 až -3 dioptrie slabší. Dobrou volbou u některých myopů můžou být i převrácené bifokály. Pokud předepíšeme korekci na dálku, je nutné zkontrolovat, zdali tato korekce vyhovuje i do blízka. Při korekci
42
Brýlové čočky
musíme taky počítat s tím, že myopové jsou zvyklí číst z menší vzdálenosti z důvodu změn na očním pozadí. V případě velkých anizometropií snižujeme korekci obou očí o stejnou hodnotu.
7.3 Hypermetropie a korekce brýlovými čočkami Hypermetropie neboli dalekozrakost je refrakční vada, u které paprsky dopadající rovnoběžně na rohovku oka vytvářejí ohnisko za sítnicí.
Obr.č.37. Chování paprsků po průchodu hypermetropickým okem
Hypermetropie bývá ve většině případů vadou osovou a tvoří jeden stupeň při normálním vývoji oka. Oko dalekozraké proto můžeme považovat za neúplně vyvinuté popřípadě za oko, které se opozdilo ve vývoji. Zkrácení předozadní osy oka přesahuje hodnotu 2 mm jen zřídka, při čem změna o 1 mm představuje změnu refrakce asi o tři dioptrie. Hypermetropie může být způsobená i chorobou a to například tlakem nádoru, nebo zánětlivých hmot na zadní pól oka, nadzvednutím sítnice v místě žluté skvrny nebo odchlípením sítnice.
Hypermetropie zapříčiněná zmenšeným zakřivením některé refrakční plochy může být vrozená i získaná a toto zvětšení zakřivení rohovky o 1mm vede ke zvýšení hypermetropie o šest dioptrií. Indexová hypermetropie bývá zapříčiněná sníženým indexem lomu čočky. Vyskytuje se u starších lidí nebo při léčbě diabetu.
U hypermetropického oka vzniká obraz pozorovaného předmětu za sítnicí. Obraz bývá často zamlžený, nezřetelný a menší.
43
Brýlové čočky
Hypermetropii můžeme rozdělit na latentní a manifestní. Za latentní hypermetropii považujeme tu část hypermetropie, která je vyrovnávána fyziologickým napětím ciliárního svalu. Zbývající hypermetropie je manifestní. Manifestní hypermetropii můžeme dále rozdělit na hypermetropii fakultativní a absolutní. Za fakultativní hypermetropii považujeme hypermetropii, při které je zvětšeným akomodačním úsilím ciliárního svalu možné zvýšení lomivosti čočky více, než dává fyziologický tonus tohoto svalu. Naopak část hypermetropie, kterou takto nemůžeme vykorigovat nazýváme -
absolutní
hypermetropie. Součet latentní a manifestní hypermetropie nám pak dává celkovou, totální hypermetropii. Astigmatizmus a korekce brýlovými čočkami.
Obr.č.38. Obraz vytvořený hypermetropickým okem
Můžeme tedy říct, že absolutní hypermetropii nám určuje hodnota nejslabší spojky, která umožňuje pacientovi vidění do dálky. Rozdíl dioptrické hodnoty mezi nejslabší a nejsilnější spojkou, se kterou vidí pacient ještě ostře do dálky, nám pak určuje hodnou fakultativní hypermetropie. Součet těchto spojek udává hodnotu manifestní hypermetropie. Hodnotu latentní hypermetropie můžeme zjistit po nakapání atropinu a tedy zrušení tonusu ciliárního svalu, čím získáme zvýšenou hodnotu spojky, která zaručuje ostré vidění do dálky. Dalekozraké oko a taky rohovka je relativně malé. Čočka se zdá být relativně velká a přední komora je obyčejně mělká. Hypermetropické oko má proto predispozice ke glaukomu. Korekci malé hypermetropie s normálním viděním, kdy pacient nemá žádné obtíže, není třeba korigovat. U dětí do sedmi let se hypermetropie koriguje jenom tehdy, jedná-li se o vysokou hypermetropii, nebo když dítě šilhá.
U starších dětí korigujeme
hypermetropii při snížené zrakové ostrosti až při astenopických potížích. Vždy je nutná
44
Brýlové čočky
cykloplegie, po které je nutné odečíst jednu dioptrii. Pokud je vada vyšší než tři dioptrie, doporučujeme nošení brýlí na stálo. Při nižších hypermetropiích stačí nošení korekce do blízka. U dospělých lidí bez obtíží, s hodnotou do tří dioptrií není nutná korekce. Korekci na blízko předepisujeme obvykle až po 35. roce života. V pozdějším věku bývá nutná korekce na dálku i nablízko. U dospělých, kteří nevidí dobře na dálku, předepisujeme nejsilnější spojky, se kterými ještě vidí ostře. Tuto korekci můžeme obyčejně při binokulárním vidění něco zvýšit, obvykle o +0,25 dioptrie.
7.4 Astigmatismus a korekce brýlovými čočkami Astigmatismus je asférická refrakční vada, při které mají rovnoběžné paprsky procházející přes oko v různých meridiánech ohnisko v různé rovině.
Obr.č.39. Chování paprsků po průchodu astigmatickým okem
Astigmatismus může způsobit vada zakřivení, nesprávná centrace nebo index lomu. Fyziologicky větší zakřivení rohovky způsobuje tlak horního víčka ve svislem meridiánu (může dosáhnout hodnotu až 1 dioptrie). Astigmatismus však způsobují zejména asymetrie rohovky, lámavých ploch čočky, excentricita uložení čočky nebo chybným indexem lomu.
Do asymetrií rohovky patří fyziologický astigmatismus a získané změny rohovky způsobené, které můžou vznikat jako následek úrazů, operací či onemocnění. Astigmatismus způsobený oční čočkou je méně ojedinělý a může být způsoben změnou indexu lomu při začínající kataraktě, subluxací čočky nebo třeba vrozeným větším či menším zakřivením předního či zadního pólu čočky, které se nachází u lentikonu.
45
Brýlové čočky
Za příčinu vzniku pravidelného astigmatismu považujeme interakci mezi růstem rohovky, čočky, rigiditou obalů oka, tlakem víček a nitroočním tlakem. Astigmatismus vzniká většinou v prvním roce života a v pozdějších letech je jeho vznik již málo pravděpodobný. Důvodem je předozadní nárůst oka a jeho oplošťování. Astigmatismus můžeme rozdělit na:
a)
Astigmatismus nepravidelný (irregularis)
Jedná se o asymetricky lomivé oko, kdy nejsou oba hlavní meridiány na sebe kolmé.
b)
Astigmatismus pravidelný (regularis)
Pravidelný astigmatismus má oba hlavní meridiány k sobě kolmé. Pravidelný astigmatismus dělíme na jednoduchý, složený a smíšený.
Jednoduchý astigmatismus (simplex), má jeden meridián emetropický a druhý myopický nebo hypermetropický.
Složený astigmatismus (compositus), má oba meridiány buď myopické, nebo hypermetropické.
Smíšený astigmatismus (mixtus), má jeden meridián myopický a druhý hypermetropický.
Přímý astigmatismus (podle pravidla), má více lomivý svislý meridián nežli horizontální. Patří sem rohovkový astigmatismus. Vyskytuje se u 80% lidí s astigmatismem.
Nepřímý astigmatismus (proti pravidlu), má svislý meridián méně lámaví nežli horizontální. Do této skupiny řadíme čočkový astigmatismus. Vyskytuje se u 10% lidí s astigmatismem.
Šikmý astigmatismus (obliquus), má nejlámavější meridiány v ose 45º a 135º. Nelze tedy přesně určit, který meridián je horizontální nebo vertikální. Vyskytuje se u 10% lidí s astigmatismem.
46
Brýlové čočky
Lidé, kteří mají astigmatismus, jsou schopni akomodací vykorigovat sférickou složku refrakční vady, ale nedokážou vykorigovat cylindrickou. Proto musíme vždy při korekci astigmatismu plně vykorigovat cylindrickou složku. Při korekci dospělých, kteří nenosili cylindrickou korekci, musíme začínat vždy se snesitelnou korekcí. Při korekci astigmatismu musíme taky respektovat polohu osy cylindru. V případě nerespektování totiž vzniká nový astigmatismus v nové ose. Ke korekci astigmatizmu používáme torické a cylindrické čočky.
Obr.č.40. Obraz vytvořený astigmatickým okem
47
Brýlové čočky
8. Závěr Moje práce je zaměřená na rozdělení brýlových čoček podle materiálu, jejich optických účinků, možností povrchových úprav a použití při korekci aberací nižších řádů jako jsou myopie, hypermetropie a astigmatismus.
Brýlové čočky resp. brýlová korekce je i v dnešní době, kdy se do popředí dostávají laserové operace a kontaktní čočky, nejčastěji využívanou metodou korekce refrakčních vad. Trh nabízí velké množství různých druhů a typu brýlových čoček, ze kterých pak musí optik v závislosti na refrakční vadě a věku vybrat nejvhodnější brýlovou korekci každého zákazníka. Pro děti se doporučují čočky plastové z polykarbonátu, tvrzené, vhodný je taky UV filtr a antireflexní vrstva. U dospělých se pak rozhodujeme podle hodnoty a druhu refrakční vady (myopie, hypermetropie, astigmatismus, presbyopie) nároků na brýlovou korekci ( sport, práce na PC, běžné nošení), estetického hlediska a v neposlední řadě taky od finančních možností zákazníka.
48
Brýlové čočky
9. Použitá literatura
a) Jednosvazkové dílo (kniha): Anton M., Refrakční vady a jejich vyšetřovací metody, Národní centrum ošetřovatelství a nelékařských zdravotnických oborů v Brně, 2004, 21 – 33s.
b) jednosvazkové dílo (kniha): Najman L., Dílenská praxe očního optika, Brno, Institut pro další vzdělávání pracovníků ve zdravotnictví, 2001, 124 s.
c) Jednosvazkové dílo (kniha) Polášek J., Technický sborník oční optiky, Praha, Nakladatelství technické literatury ve středisku interních publikací, 1974-1975.
d) Jednosvazkové dílo (kniha) Rutrle M., Brýlová Technika, estetika a přizpůsobování brýlí, Brno, Institut pro další vzdělávání pracovníků ve zdravotnictví, 2001, 144 s.
e) Citace článku v časopisu Najman L., Co je to torická plocha, Česká oční optika, 45, 2004, č.1. s. 18-19
f) Citace článku v časopisu Najman L., Co je to asférická a atorická plocha, Česká oční optika, 45, 2004, č.2. s. 14-15. g) Citace článku v časopisu Najman L., Co je to sférická plocha, Česká oční optika, 44, 2003, č.4. s. 8-9.
h) Citace článku v časopisu Najman L., Plasty, Česká oční optika, 42, 2001, č.4. s. 16-17.
49
Brýlové čočky
i) Citace článku v časopisu Rudolf V., Antireflexní vrstvy v oční optice, Česká oční optika, 42, 2001, č.4. s. 1214.
j) Citace článku v časopisu Straka V., Ochrana základního materiálu plastových brýlových čoček tvrdým lakem, Česká oční optika, 44, 2003, č.1. s. 22-23.
k) Citace článku v časopisu Synek J., hydrofobní úpravy brýlových čoček, Česká oční optika, 44, 2003, č.2. s. 1415.
l) Citace článku v časopisu Synek J., Vady a poškození povrchových vrstev brýlových čoček, Česká oční optika, 44, 2003, č.3. s. 14-15.
m) Citace článku v časopisu Synek J., Vady a poškození povrchových vrstev brýlových čoček, Česká oční optika, 44, 2003, č.4. s. 12-14.
50
Brýlové čočky
10. Použité webové stránky www.okoptik.cz www.courses.science.fau.edu/~rjordan/rev_notes/spec.01.htm www.eyetopics.com www.antiquespectacles.com www.teagleoptometry.com/history.htm www.zeiss.de www.college-optometrists.org www.cs.wikipedia.org www.bryle.cz www.eyeny.com/eye/index.shtml www.lasikinistanbul.com www.dioptra.cz www.gettyimages.com www.acencorp.com www.bienvoir.com www.americas.kyocera.com
51
Brýlové čočky
11. Klíčová slova Brýlové čočky, sférické čočky, torické čočky, bifokální čočky, trifokální čočky, multifokální čočky, antireflex, tvrzení, absorpční vrstva, reflexní vrstva, barvení čoček, korekce myopie, korekce hypermetropie, korekce astigmatizmu.
Keywords Spectacle lenses, spherical lenses, torical lenses, bifocal lenses, trifocal lenses, multifocal lenses, antireflection layer, setting, absorbent layer, reflective layer, coloration lenses, correction of myopia, correction of hypermetropia, correction of astigmatism.
52
