ФАСЕТОЧНАЯ ЛИНЗА С НАПРАВЛЕННЫМ ПРИЗМАТИЧЕСКИМ ДЕЙСТВИЕМ Российский патент 2010 года по МПК G02B3/10 G02C7/02 

Изобретение имеет отношение к оптике, в первую очередь медицинской, но может быть использовано и в других областях науки и техники. В офтальмологии, в частности, решает проблемы: а) центрирования оптических центров линз в диоптрийных очках относительно осей зрения пользователя, b) проблемы толщины и веса линз высокодиоптрийных очков, а также с) создает однонаправленные микропризматические эффекты, полезные для зрения.

Известно, что при изготовлении диоптрийных очков любого рода стремятся сопоставить оптические центры линз со зрачками. Это бывает трудной задачей, поскольку расположение зрачков на лице каждого человека уникально. Людей различает расстояние между зрачками, зрачки не всегда расположены симметрично относительно переносицы, зрачки не всегда находятся на одном уровне по горизонтали. С другой стороны, очковая оправа, в которую вставляются линзы, меняет свое положение относительно глаз в зависимости от ее положения на переносице в вертикальном направлении. Сама переносица, на которой держатся очки, может иметь искривление, что в свою очередь может приводить к смещению центров линз относительно зрачков по горизонтали.

Отдельно приходится иметь в виду то, что при движении взгляда вправо, влево, вверх, вниз, в косом направлении оси зрения также отклоняются от оптических центров даже идеально подобранных очков, что приводит к отклонению оптических характеристик в данных зонах относительно тех, что заложены в рецепте. В сферических очках, например, возникают призматические эффекты, ориентированные относительно оптических центров линз. Лучи отклоняются к основанию призмы, каковым является толстый центр плюсовой линзы или толстый край минусовой линзы. В очках с классическими плюсовыми сферическими линзами при взгляде вниз глазам приходится «гнаться» за изображением, «убегающим» вниз, что дополнительно нагружает мышцы, обеспечивающие опускание взора (нижние глазные мышцы, мышцы шеи и туловища), а при фокусировке зрения на объектах, расположенных ближе, чем предусмотрено рецептом, подобным образом усиливаются конвергентные нагрузки.

В случаях же, если оси зрения не сопоставлены идеально оптическим центрам линз, при отклонении взгляда в любом из направлений возникают разнонаправленные призматические аберрации, затрудняющие работу зрительного анализатора, в ряде случаев приводящие к головным болям и появлению других неприятных симптомов.

Эту проблему пытаются решить тем, что линзы накладывают на сам глаз, чтобы максимально совместить оптический центр линзы и зрачок. Для очков существует рекомендация носить их как можно ближе к глазам, чтобы уменьшить отклонение взора от оптического центра линзы.

Контактные линзы, имея в качестве достоинства совмещение оптического центра линз и центров зрачков, имеют ряд недостатков. К числу главных из них относится их чужеродность по отношению к глазу, недолговечность, нежелательность длительного их использования, относительная дороговизна и др. Несмотря на внедрение контактных линз в широкую практику, большое количество людей продолжают пользоваться классическими очками для коррекции зрения и для разгрузки его в профилактических целях.

При изготовлении высокодиоптрийных очков возникают следующие технические проблемы: возрастает до критической толщина линз в центре (плюсовые очки) или на периферии (минусовые очки), или с бока (очки с призматическим компонентом). Неизбежное утолщение, утяжеление линзы приводит к тому, что она с трудом вставляется в оправу.

Даже использование высокопреломляющих материалов не всегда решает эти проблемы. Оптимизация веса за счет удаления малофункциональных зон линзы и оставления только существенного «пятна» или «коридора», с одной стороны, ограничивает поле зрения, с другой - снижает технологические свойства очков, добавляя к процессу изготовления операцию, которая удорожает стоимость конечного продукта.

Уменьшение проема очков, как еще один вариант решения этой проблемы, также приводит к сужению поля зрения, делает очки неэстетичными.

В то же время известны фасеточные глаза насекомых, предположительно дающие мультицентровость и широту восприятия зрительной информации, одинаковое восприятие информации со всех направлений. Известны перфорационные очки, которые создают эффект мультицентрового восприятия, когда свет попадает в зрачок через несколько отверстий.

С XIX века известны призматические насадки Френеля [4], решающие проблему оптимизации толщины призмы за счет разбивки ее на серию подпризм. Нужный призматический и сферический эффект достигается не суммарной единой линзой, делающейся толще от одного конца к другому, а серией призм с нужным наклоном, следующих друг за другом «лесенкой» или концентрическими кругами. Относительно тонкая насадка без «финального» утолщения ее от края к краю может создать призматическое и сферическое действие необходимой силы. Френелевские линзы, однако, обладают следующим недостатком: в случае, если применены для создания сферического эффекта в очковых линзах, они остаются центрированными относительно зрачка пользователя.

Френелевские линзы взяты как наиболее близкий прототип изобретения.

Целью изобретения является разрешить:

1) проблему центровки линз в очках относительно фактического положения зрачков пользователя;

2) решить проблему аберраций зрительного восприятия, связанных с непопаданием осей зрения в оптические центры линз при смещении взора относительно оптических центров даже и при использовании правильно подобранных и изготовленных очков;

3) разрешить проблемы толщины и веса очковых линз, используемых для коррекции больших степеней близорукости, дальнозоркости, астигматизма, а также проблему толщины и веса линз в очках профилактического назначения с призматическими компонентами, в частности в разгрузочных очках Ермошина [1];

4) создать оптическое поле с однонаправленными призматическим эффектом, который может быть полезным для оптимизации работы зрительного аппарата.

Указанная цель достигается следующим образом. Линза формируется по фасеточному принципу, при этом в качестве микроячеек, формирующих макролинзу, используются одинаковые фрагменты четвертей сферической линзы, ориентированные в одном направлении. Это создает призматический эффект, который может быть полезен в очках для близи. Например, при ориентировании фрагментов 90-градусных секторов «толстым» краем в направлении внутреннего нижнего угла глаза создается эффект, «вынимающий» взгляд из нижнего внутреннего угла, куда он обычно попадает при работе на близком расстоянии с объектом, расположенным ниже уровня горизонта, при чтении например. При ориентировании «толстых» краев в направлении переносицы создается призматический эффект, разгружающий конвергенцию при взгляде вперед. Призматический эффект, формирующийся таким образом, оказывается не только безвредным, но даже и полезным.

Именно подобный эффект и именно в заявленном направлении осознанно формируют в сферопризматических очках, предназначенных для работы на близких расстояниях [1-3, 5, 6].

Поскольку речь идет о микроэффекте, он не будет вреден и в очках для дали.

В то же время разбивка поля линзы на микроячейки приводит к постоянному «сбросу» толщины линзы, что препятствует накоплению толщины от края к краю и делает возможным создание сверхтонкой линзы с оптическими характеристиками в широком диапазоне.

Ячейки фасеточной линзы с направленным призматическим действием, представляющие собой одинаковые участки четвертей сферической линзы, могут быть разных размеров, разных оптических характеристик, разных форм. Чтобы глазу было легко интегрировать изображения от разных ячеек, целесообразно делать ячейки минимальными по размеру.

Технически фасеточные линзы с ячейками, несущими в себе характеристики одинаковых участков четвертей сферической линзы, могут изготавливаться наборным способом или, что представляется более перспективным с точки зрения технологии, методом литья под давлением в пресс-форму с использованием термопласт-автомата или методом литья реактопластов в литьевую форму, при этом в геометрии форм должны быть заложены необходимые параметры. Возможны и другие способы изготовления, в том числе с использованием нанотехнологий.

Фасеточная поверхность может оставаться открытой, тогда она будет иметь ячеистый вид с микровыступами, или закрытой гладкой адиоптрийной пластиной. Фасеточная поверхность может быть как плоской, так и иметь привычную для очковых линз сферическую форму, корреспондирующую с поверхностью роговицы.

На фигуре 1 сплошной линией выделен участок сферической микролинзы, характеристики которого закладываются в ячейку в случае, если в качестве формы для ячейки выбран квадрат. В соответствии с выбранной формой отсекаются нефункциональные периферические части 90-градусных секторов. Ячейки могут быть не только квадратной формы, но и шестигранной, подобно сотам, и другой формы. Неизменной остается ориентация их скатами (выпуклыми или вогнутыми - не имеет значения) в одном направлении. Могут использоваться как прицентральные зоны четвертей сферической линзы, с меньшей призматичностью, так и периферические, с большей призматичностью, в зависимости от потребности в призматическом эффекте.

На фигуре 2 показано как ячейки, представляющие собой одинаковые фрагменты 90-градусных секторов сферической линзы, в виде квадратов формируют совокупное поле линзы. При таком способе формирования поверхности линзы достигается отсутствие нефункциональных промежутков между ячейками. При использовании в очках они могут быть ориентированы основаниями (утолщениями) в любом из нужных направлений. Наиболее естественной представляется для правого глаза (с точки зрения пользователя) ориентация линзы так, как изображено на фигуре, для левого - симметрично этому. Одна и та же линза может быть развернута нужным образом при использовании в оптическом устройстве. Как было отмечено выше, размеры, форма и оптические характеристики ячеек могут варьировать в широком диапазоне. При прогрессировании технологии они могут быть микроскопическими, что позволит создавать сверхтонкие линзы с большими диоптрийными характеристиками.

На фигуре 3 показан поперечный разрез линзы в случае, если выбрана сферическая форма фасеточной поверхности и фасеточная поверхность имеет адиоптрийную площадку и адиоптрийное покрытие.

Источники информации

1. Ермошин А.Ф. Способ первичной профилактики расстройств зрения. Патент на изобретение №2177282, приоритет от 17.11.2000.

2. Лялин А.Н. Способ профилактики и лечения близорукости. Патент на изобретение №2145827, дата публикации: 2000.02.27.

3. Лялин А.Н., Лялин А.А., Чаузов В.А. Очки для профилактики и лечения синдрома зрительного утомления. Патент на изобретение №2199987, дата публикации 10.03.2003.

4. Розенблюм Ю.З. Оптометрия (подбор средств коррекции зрения). - Изд. 2-е, испр. и доп. - Спб.: Гиппократ, 1996. - 320 с.

5. Утехин Ю.А. "Активная реабилитационная оптометрия" Научно-информационный бюллетень. Корпорация "Собко и К^o", М.: 2000. С.7.

6. Утехин Ю.А., Цамерян А.П. Метод профилактики и стабилизации близорукости с помощью бифокальных сферопризматических очков (БСПО). Международный симпозиум "Близорукость". Патогенез, профилактика прогрессирования и осложнений. - М.: 1990 С.109, 110.

Фасеточная линза может быть использована в первую очередь в медицине. Фасеточная линза с направленным призматическим действием формируется по фасеточному принципу из ячеек, представляющих собой одинаковые фрагменты 90-градусных секторов сферических линз, ориентированные скатами в одном направлении. Технический результат - уменьшение толщины и веса очковых линз, оптимизация работы зрительного аппарата за счет однонаправленного призматического эффекта. 3 ил.

Фасеточная линза с направленным призматическим действием, отличающаяся тем, что формируется по фасеточному принципу из ячеек, представляющих собой одинаковые фрагменты 90-градусных секторов сферических линз, ориентированные скатами в одном направлении.