ОЧКИ ДЛЯ ЗАЩИТЫ И ПРОФИЛАКТИКИ ОРГАНОВ ЗРЕНИЯ ОТ ВОЗДЕЙСТВИЯ ВЫСОКОИНТЕНСИВНЫХ ИСТОЧНИКОВ ИЗЛУЧЕНИЯ, НАБЛЮДАЕМЫХ В ЕСТЕСТВЕННОМ СВЕТЕ Российский патент 2000 года по МПК G02C7/16 

Изобретение относится к охране труда, в частности к средствам защиты и профилактики органов зрения от воздействия высокоинтенсивных источников прямого и косвенного излучений, наблюдаемых в естественном свете, и направлено на дальнейшее совершенствование средств защиты глаз от профзаболеваний. Предлагаемое техническое решение найдет применение среди работников тех профессий, деятельность которых прямо или косвенно связана со зрительной информацией. Кроме того предлагаемые очки могут найти широкий потребительский спрос среди населения для защиты органов зрения от избыточной солнечной радиации, а также тех, кто увлекается телевизором или компьютером.

Причинами расстройства зрения являются стрессы. Любой даже самый незначительный стресс приводит к нарушению функции центральной фиксации глаз и требуется какое-то время для ее восстановления. С возрастом это время увеличивается и, накладываясь на низкий уровень знаний культуры и гигиены зрительного труда, эти расстройства переходят в стойкие патологии, обусловленные тем или иным видом деятельности: близорукость, дальнозоркость, астигматизм и пр. Являясь самокорректирующей системой, функция зрения стремится, по мере возможного, поддерживать себя в норме, но при условии сохранения незыблемого правила естественности света и цвета. Вот почему обычные диоптрийные очки, являясь протезами, хотя и помогают лучше рассмотреть объект за счет увеличения его изображения, не способны поддерживать режим самокоррекции функции зрения из-за обрыва обратной информационной связи мозг-глаз (мешают протезы).

Известны очки, которые сохраняют незыблемое правило самокоррекции функции зрения - естественность света и цвета.

В заявке FR 2461273, опубл. 06.03.81, кл. G 02 C 7/16, описаны очки, которые позволяют без использования стекол улучшить качество зрения, не создавая аберраций, ошибок фокусировки, не требуя аккомодации глаза. Каждый оптический элемент таких очков представляет собой непрозрачную диафрагму со сквозным отверстием, диаметр которого 10 мм, что исключает преломление световых пучков, проходящих через зрачок в стекловидное тело глаза. Пройдя отверстие в диафрагме, световые пучки пересекают центр зрачка и стекловидного тела, попадая затем непосредственно на сетчатку глаза, формируя на ней четкое изображение наблюдаемого объекта.

Очки, оптические элементы которых выполнены из непрозрачного материала с центральным сквозным отверстием, описаны в патенте AT 365347, опубл. 11.01.82, кл. G 02 C 7/16. Там же описано, что такие очки предназначены для защиты и профилактики органов зрения от излучения, наблюдаемого в естественном свете.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому являются очки, описанные в международной заявке PCT 85/02028, опубл. 09.05.85, кл. G 02 C 7/16, как универсальный корректор зрения, используемый для коррекции близорукости, гиперметропии, астигматизма, старческой дальнозоркости и т.д. Каждый оптический элемент таких очков имеет непрозрачную зону, в центре которой на зрительной оси выполнен прозрачный центральный участок (или отверстие), который служит диафрагмой и ограничивает область сетчатки, участвующую в процессе зрения. Площадь центрального участка составляет 0,2 - 3,5 мм².

Известные технические решения обладают общими недостатками:
- оптический элемент - сквозное отверстие, выбрано импирически;
- размер отверстия не имеет функциональной связи с рефракцией глаза;
- не охватывают весь диапазон значений рефракции глаза 20 ≥ |D| ≥ 1.

Целью изобретения является использование в качестве оптического элемента очков отверстия, размеры которого функционально связаны с рефракцией глаза.

Сущность изобретения поясняется камерой-обскура [1].

Точечное отверстие в светонепроницаемом экране может при определенном размере играть роль многофокусной (как положительной, так и отрицательной) линзы [2]. Выполняя в камере-обскура роль объектива, отверстие обеспечивало изображению объекта резкость практически по всей глубине пространственной перспективы. Только из-за низкой светосилы отверстия и крайне низкой светочувствительности существующих в то время фотоматериалов камера-обскура не нашла своего применения. Светочувствительность же человеческого глаза в тысячи раз выше светочувствительности фотопластинок. Поэтому точечное отверстие в сочетании с высокой светочувствительностью глаза может быть с успехом использовано в качестве очков для защиты органов зрения от высокоинтенсивных источников излечения, наблюдаемых в естественном свете и цвете, что не препятствует процессу самокоррекции функции зрения. Применимость и универсальность таких очков вытекает из формулы Релея [1]. При прохождении света через отверстие, размеры которого во много раз превышают длину волны света, мы имеем дело с законами геометрической оптики, при этом наблюдается резкая граница между светом и тенью. При прохождении света через отверстие, размеры которого соизмеримы с длиной волны света, мы переходим из области геометрической оптики в область - волновую, где наблюдаются дифракционные явления в виде чередующихся полос (при дифракции на щели) или концентрических окружностей (при дифракции на круглом отверстии). Но между геометрической и волновой оптиками имеется промежуточная область, которую описал Френель. Если свет проходит через круглое отверстие, размер которого соизмерим с первой зоной Френеля где d - диаметр отверстия; λ - длина волны света 0,55 мкм; f - фокусное расстояние; то при этом происходит дифракция Френеля [3] . Если же дифракция Фраунгофера. Релей, исследуя дифракцию Френеля на отверстии камеры-обскура, ввел безразмерный коэффициент 1,95, и формула для дифракции Френеля получила определенный вид [1]:
, (1)
Вынесем λ из-под корня, а f выразим через преломляющую силу D
f = 1/D, (2)
Выражение (1) примет вид
, (3)
Выражение (3) устанавливает функциональную связь между диаметром отверстия d с его преломляющей силой D, выраженную в диоптриях по модулю.

Преломляющая сила нормального глаза складывается из преломляющей силы роговицы (40 диоптрий) и хрусталика (20 диоптрий), составляя в сумме 60 диоптрий [4].

Для удобства анализа приведем функцию (3) к табличному виду (см. таблицу).

Анализируя функцию (3) и ее табличный вид, приходим к следующему заключению:
1. В предлагаемом техническом решении диаметр отверстия d рассчитывают по формуле (3) для любой величины рефракции глаза |D| (1,41 мм - для нормального зрения, когда |D| = 1; для коррекции ±2-х диоптрий d = 1; при отсутствии хрусталика D = ±20, а d = 0,32 и т.д.) и занимают диапазон 0 < d ∞ < мм, в то время как в прототипе он существенно уже - 0,5 ≥ d ≤ 2,1 мм или (0,2 ≥ s ≤ 3,5 мм²);
2. Возможные значения величины рефракции глаза лежат в диапазоне 20 ≥ |D| ≥ 1 и в предлагаемом техническом решении он реализован полностью, в то время как в прототипе он занимает область 8 ≥ |D| ≥ 1
Таким образом, сущностью предлагаемого технического решения являются универсальные очки для защиты и профилактики органов зрения от высокоинтенсивных источников прямого и косвенного излучений, наблюдаемых в естественном свете, каждый оптический элемент которых имеет точечное отверстие в непрозрачной пластине, центральная ось которого совмещена со зрительной осью глаза, отличающиеся тем, что радиус точечного отверстия составляет 0,95 радиуса первой зоны Френеля, а площадь точечного отверстия меньше 0,2 мм² и больше 3,5 мм².

Точечные отверстия в непрозрачном материале, расчитанные по формуле (3), изготавливают с помощью известных технологий, например, путем:
- сверления по шаблону, представляющему собой разметку координат отверстий заданного диаметра;
- прессования, с использованием пресс-формы, изготовленной по данным того же шаблона;
- штамповки, с использованием штампа, изготовленного по данным шаблона.

Координатами каждого отверстия являются его центр, совмещенный со зрительной осью. Материал и форма очковых пластин не имеет принципиального значения, а их толщина определяется требованиями достаточной жесткости и прочности для конкретных условий применения. Для изготовления шаблона необходимы исходные данные:
- межосевое расстояние глаз пациента;
- вид и степень патологии.

Изготовленные очковые пластины с готовыми отверстиями вставляют в оправу, используя известные технологии для стеклянных очков.

Положительный эффект предлагаемого технического решения - универсальные очки для защиты и профилактики органов зрения от высокоинтенсивных источников прямого и косвенного излучения, наблюдаемых в естественном свете, каждый оптический элемент которых имеет точечное отверстие в непрозрачной пластине, заключается:
- в наличии функциональной связи размера точечного отверстия с величиной рефракции глаза;
- могут быть использованы для коррекции величины рефракции глаза в диапазоне 20 ≥ |D| ≥ 1.
Источники информации
1. Фабрикант В. А. Камера-обскура, в кн.: Физический словарь, под ред. проф. Беликова Л.Н., т. 2, М., 1937 г.

2. Кольер и др. Оптическая голография.- М., 1973, с. 60.

3. Большая советская энциклопедия. М., 1972, т. 8, с. 326.

4. Архангельский В.Н. Глазные болезни. Изд. 2-е, М.: Медицина, 1969, с. 86.

Изобретение относится к области охраны труда, в частности к средствам защиты органов зрения от воздействия высокоинтенсивных источников прямого и косвенного излучений, наблюдаемых в естественном свете, найдет применение в средствах защиты органов зрения металлургов, газосварщиков, газорезщиков, лаборантов, работников высокогорных станций, альпинистов, может быть использовано для защиты и профилактики органов зрения от избыточной солнечной радиации при отдыхе в условиях снежного высокогорья, лыжных прогулок, песчаных пляжей, а также тех, кто увлекается телевизором и компьютерными играми. Технический результат изобретения связан с тем, что очки не вызывают "очковый синдром", пригодны как для людей с нормальным зрением, так и людей, страдающих близорукостью, астигматизмом; просты в изготовлении; не искажают пространственную перспективу. Это достигается за счет того, что каждый оптический элемент имеет точечное отверстие в непрозрачной пластине, центральная ось которого совмещена со зрительной осью глаза. Радиус точечного отверстия составляет 0,95 градуса первой зоны Френеля, а площадь точечного отверстия меньше 0,2 мм² и больше 3,5 мм². 1 табл.

Универсальные очки для защиты и профилактики органов зрения от высокоинтенсивных источников прямого и косвенного излучений, наблюдаемых в естественном свете, каждый оптический элемент которых имеет точечное отверстие в непрозрачной пластине, центральная ось которого совмещена со зрительной осью глаза, отличающиеся тем, что радиус точечного отверстия составляет 0,95 радиуса первой зоны Френеля, а площадь точечного отверстия меньше 0,2 и больше 3,5 мм².