Построение изображения в линзах
Геометрические построения помогают определить положение изображения, а также его характер. Для этой цели применяют свойства стандартных лучей, направление которых определено. Это лучи, которые проходят через оптический центр либо один из фокусов линзы, и лучи, параллельно расположенные главной либо одной из побочных оптических осей. Рисунки 3.3.3 и 3.3.4 демонстрируют данные построения.
Рисунок 3.3.3. Построение изображения в собирающей линзе.
Рисунок 3.3.4. Построение изображения в рассеивающей линзе.
Стоит выделить то, что стандартные лучи, использованные на рисунках 3.3.3 и 3.3.4 для построения изображений, не проходят через линзу. Данные лучи не используются в построении изображения, но могут быть использованы в этом процессе.
Определение 10
Для расчета положения изображения и его характера используется формула тонкой линзы. Если записать расстояние от предмета до линзы как d, а от линзы до изображения как f, то формула тонкой линзы имеет вид:
1d+1f+1F=D.
Определение 11
Величина D – это оптическая сила линзы, равная обратному фокусному расстоянию.
Определение 12
Диоптрия (дптр) является единицей измерения оптической силы, фокусное расстояние которой равно 1 м: 1 дптр=м-1.
Формула тонкой линзы аналогична формуле сферического зеркала. Можно вывести ее для параксиальных лучей из подобия треугольников на рисунках 3.3.3 либо 3.3.4.
Фокусное расстояние линз записывается с определенными знаками: собирающая линза F>, рассеивающая F<.
Величина d и f тоже подчиняются определенным знакам:
- d> и f> – применительно к действительным предметам (то есть реальным источникам света) и изображений;
- d< и f< – применительно к мнимым источникам и изображениям.
Для случая на рисунке 3.3.3F> (линза собирающая), d=3F> (действительный предмет).
Из формулы тонкой линзы получаем: f=32F>, означает, что изображение действительное.
Для случая на рисунке 3.3.4F< (линза рассеивающая), d=2|F|> (действительный предмет), справедлива формула f=-23F<, следовательно, изображение мнимое.
Линейные размеры изображения зависят от положения предмета по отношению к линзе.
Определение 13
Линейное увеличение линзы Г – это отношение линейных размеров изображения h’ и предмета h.
Величину h’ удобно записывать со знаками плюс или минус, в зависимости от того, прямое оно или перевернутое. Она всегда положительна. Потому для прямых изображений применяется условие Γ>, для перевернутых Γ<. Из подобия треугольников на рисунках 3.3.3 и 3.3.4 нетрудно вывести формулу для расчета линейного увеличения тонкой линзы:
Г=h’h=-fd.
В примере с собирающей линзой на рисунке 3.3.3 при d=3F>, f=32F>.
Значит, Г=-12< – изображение перевернутое и уменьшенное в два раза.
В примере с рассеивающей линзой на рисунке 3.3.4 при d=2|F|>, справедлива формула f=-23F<; значит, Г=13> – изображение прямое и уменьшенное в три раза.
Оптическая сила D линзы находится в зависимости от радиусов кривизны R1 и R2, ее сферических поверхностей, а также и от показателя преломления n материала линзы. В теории оптики имеет место следующее выражение:
D=1F=(n-1)1R1+1R2.
Выпуклая поверхность имеет положительный радиус кривизны, а вогнутая поверхность – отрицательным. Данная формула применима в изготовлении линз с заданной оптической силой.
Многие оптические приборы устроены таким образом, что свет последовательно проходит через 2 или несколько линз. Изображение предмета от 1-й линзы служит предметом (действительным или мнимым) для 2-й линзы, выстраивающей, в свою очередь, 2-е изображение предмета, которое также может быть действительным либо мнимым. Расчет оптической системы из 2-х тонких линз состоит в2-кратном применении формулы линзы, причем расстояние d2 от 1-го изображения до 2-й линзы следует предложить равное величине l–f1, где l – это расстояние между линзами.
Вычисленная, по формуле линзы, величина f2 предопределяет положение 2-го изображения, а также его характер (f2> – действительное изображение, f2< – мнимое). Общее линейное увеличение Γ системы из 2-х линз равняется произведению линейных увеличений 2-х линз, то есть Γ=Γ1·Γ2. Если предмет либо его изображение находятся в бесконечности, тогда линейное увеличение не имеет смысла.
Астрономическая труба Кеплера и земная труба Галилея
Рассмотрим частный случай – телескопический ход лучей в системе из 2-х линз, когда и предмет, и 2-е изображение расположены на бесконечно больших расстояниях друг от друга. Телескопический ход лучей выполняется в зрительных трубах: земной трубе Галилея и астрономической трубе Кеплера.
Тонкая линза имеет некоторые недостатки, которые не позволяют получать изображения высокого разрешения.
Определение 14
Аберрация – это искажение, которое возникает в процессе формирования изображения. В зависимости от расстояния, на котором проводится наблюдение, аберрации могут быть сферическими и хроматическими.
Смысл сферической аберрации в том, что при широких световых пучках лучи, находящиеся на далеком расстоянии от оптической оси, пересекают ее не в месте фокуса. Формула тонкой линзы действует лишь для лучей, которые находятся близко к оптической оси. Изображение удаленного источника, которое создается широким пучком лучей, преломленных линзой, размыто.
Смысл хроматической аберрации в том, что на показатель преломления материала линзы влияет длина световой волны λ. Данное свойство прозрачных сред называют дисперсией. Фокусное расстояние линзы различно для света с различными длинами волн. Данный факт приводит к размытию изображения при излучении немонохроматического света.
Современные оптические приборы оснащены не тонкими линзами, а сложными линзовыми системами, в которых есть возможность исключить некоторые искажения.
В таких приборах, как фотоаппараты, проекторы и т.д., используются собирающие линзы для формирования действительных изображений предметов.
КЛАССИФИКАЦИЯ ОЧКОВЫХ ЛИНЗ
Очковые линзы классифицируются по:
- материалу (минеральные/неорганические и полимерные/органические)
- числу оптических зон (афокальные, однофокальные, бифокальные, трифокальные, прогрессивные)
- возможности коррекции дефектов зрения (стигматические, астигматические)
- индексу преломления (стандартные, утонченные, супертонкие, ультратонкие)
- форме преломляющих поверхностей (сферические, асферические, лентикулярные)
- влиянию на интенсивность и свойства светового потока (светлые, цветные, со спектральными покрытиями, фотохромные, поляризационные).
Обычному человеку, не специалисту, для того, чтобы выбрать себе очки, достаточно знать лишь некоторые параметры этого списка, о которых мы расскажем ниже.
Как правильно выбрать контактные линзы?
Чтобы не ошибиться с выбором оптического изделия, помимо кривизны, необходимо обращать внимания еще на ряд параметров:
- Тип офтальмологических отклонений (миопия, гиперметропия, астигматизм и т.д.). Каждая разновидность аномалии требует индивидуального подхода и определенных линз. Изделие подбирают в зависимости от клинических нюансов протекания патологии,
- Оптическая сила. Одна из главных характеристик корректирующих изделий, измеряется в диоптриях со знаком минус или плюс. Показатель может быть разным для левого и правого ока, это нужно учесть при выборе линз,
- Диаметр. Дистанция между двумя краями окуляров. Чтобы ее измерить проводят воображаемую черту от одного конца к другому с пересечением центральной точки. Для мягких линз диаметр составляет от тринадцати до пятнадцати миллиметров. Чаще всего врачи останавливают выбор на среднем показателе: от 13,8 до 14,5 мм.,
- Толщина контактной линзы. Ее измеряют в центральной части. «Плюсовые» изделия имеют максимальный показатель в середине, а вот по краям окуляр намного тоньше. «Минусовые» модели, напротив, толстые на периферийных областях.
Не менее важная роль отведена радиусу и ширине зоны скольжения. При астигматизме, когда человеку требуются уникальные торические линзы, к перечню важных характеристик прибавляют ось наклона и оптическую силу цилиндра.
Особое внимание на кривизну линзы нужно обращать при кератоконусе. Эта патология меняет подобный показатель роговой оболочки
Если вы приобретете изделие с неподходящими параметрами, то рискуете еще сильней навредить здоровью глаз.
Чтобы понять, насколько подходит та или иная модель, воспользуйтесь «примеркой» и приобретите пробный набор, чтобы иметь возможность максимально достоверно определить результат. Линзу надевают на тридцать минут, ждут пока пройдет усиленное слезотечение и воспаление. Только после этого оценивают плотность посадки и подвижность окуляра, а также ощущения пациента.
Что такое кривизна линз?
Если контактные линзы были назначены окулистом, то в выписанном им рецепте, помимо необходимой для коррекции зрения оптической силы, обязательно будут указаны две аббревиатуры: DIA и BC (иногда — BS).
Первой обозначен диаметр, который иногда различается на правом и левом глазу, а второй — базовая кривизна необходимой линзы.
Не все знают, что это такое, однако, в первую очередь, именно от кривизны зависит удобство посадки линзы на роговицу глаза вне зависимости от того, мягкая она или жесткая.
Поверхность контактной линзы выпуклая с внешней стороны, обращенной к веку, и вогнутая с внутренней, непосредственно прилегающей к глазному яблоку.
Соответственно, радиус кривизны линзы должен совпадать с кривизной роговицы, иначе линза будет прилегать недостаточно плотно, или, напротив, надавливать на глазное яблоко.
Для того чтобы не допустить оплошность и не навредить своим глазам, запомним, что базовая кривизна измеряется в миллиметрах и указывается на упаковке вместе с оптической силой, а некоторые производители ставят маркировку на самой поверхности линзы.
Чем меньше цифра, которой обозначен этот показатель, тем сильнее выгнута поверхность линзы, чем она больше — тем более линза плоская.
Так ли важен правильный подбор этого параметра?
Грамотно определенная базовая кривизна КЛ значима для человека, который решил воспользоваться ими. Это обеспечит:
- Комфортное ношение. Линза не будет ощущаться глазом, ее подвижность при моргании будет в пределах нормы. Это значит, будет исключен риск ее выпадения, а зрение будет предельно четким.
- Безопасность и здоровье глазам. Использование КЛ с неподходящей кривизной может вызвать дискомфорт, гипоксию и отек роговицы глаза, инфекционные заболевания глаз.
Вот поэтому очень важно выбирать КЛ с правильными параметрами. Некоторые линзовые производители выпускают только стандартную продукцию
Это несколько ограничивает выбор. Ведь даже если изделие подойдет по всем другим параметрам – материал, газопроницаемость, степень увлажнения и пр., то неподходящий радиус БК все равно заставит отказаться от понравившейся марки.
Но большинство линзовых производителей максимально заботятся о своих покупателях и выпускают КЛ в нескольких вариантах. Например:
- Acuvue TruEye – есть модели с радиусом 8,5-9,0 мм
- Acuvue Advance и Acuvue 2 – продукция от Johnson&Johnson, радиус БК варьируется в пределах 8,3-8,7 мм.
- Optima FW – базовая кривизна начинается с 8,3 мм и заканчивается 9,0 мм (разные линейки).
Разновидности изделия
При применении плоских видов изделия можно убедиться в их легком отхождении от роговицы, причем к тому же они будут препятствовать хорошему видению происходящего. При моргании будут возникать болевые ощущения, а сами линзы, находясь на поверхности глаз, будут цеплять верхнюю мышцу. В случае попадания в глаза песчинки или соринки будет образовываться покраснение, а в глазах образуется зуд. Контактные линзы радиус кривизны 8 4: при небольших отклонениях от нормы они не оказывают никакой вред глазам, а зачастую и вовсе не ощущаются при ношении.
Это такой вид перехода, когда контактные линзы радиус кривизны 8,4 к 8,6. Контактные линзы радиус кривизны 8 4: а уже, когда происходит наоборот на меньшее, то изделие ощущается глазом и происходят постоянные натирания, образуется чувство дискомфорта. При значительной разнице перехода глаз всегда начинает реагировать, если увеличен радиус, то линза будет плавать на глазах. И не будет успевать за вращением глаз, особенно при моргании (контактные линзы радиус кривизны 9). Контактные линзы радиус кривизны 9 и линзы 8 реже есть в наличии, так как не пользуются большим спросом (контактные линзы радиус кривизны 9 самые редкие).
Выбор контактных линз: Контактные линзы радиус кривизны 8 8 (ACUVUE OASYS) являются медицинским изделием, которое контактирует с поверхностью глаз. Назначает их правильную форму и подбирает только специалист, после осмотра глаз пациента. Проводится личная консультация с врачом, после которой определяются все нормы и размеры изделия, а затем уже приобретается и можно безопасно использовать изделие. Когда у пациента стандартный размер глазного яблока, то в основном при размере радиуса кривизны выходят такие размеры диапазона, как 8,3- 8,8 мм.
При сильно выпуклом выборе линз, намного отличающемся от строения глаза, когда форма посадки намного плотнее будет провоцировать такой выбор состояние напряжения в глазном яблоке. При этом давление будет в кровеносных сосудах, и они будут сужаться. А кислород, который необходим для их питания не сможет поступать в глаза. В результате, в глазах образуется краснота, и качество зрения заметно ухудшится. А вот при выборе изделия плоского вида образуется небольшая подвижность на глазах, но за счет постоянного трения может повредиться роговица и образоваться инфекционное воспаление.
Как правильно выбрать контактные линзы?
Выбор контактных линз
Правильный выбор контактных линз зависит не только от радиуса их кривизны, но и от целого ряда параметров.
- Тип нарушения зрения (дальнозоркость, астигматизм, близорукость). Каждый тип патологии требует подбора контактных линз с определенными характеристиками в зависимости от клинических особенностей ее течения.
- Оптическая сила. Одна из основных характеристик, измеряющаяся в числовых значениях (диоптриях) со знаком «+» или «–», от которого зависит четкость зрения больного. Ее значение может отличаться для левого и правого глаза как по цифровому значению, так и по знаку.
- Диаметр. Расстояние между краями изделия – для его измерения проводится воображаемая линия от края до края через центральную точку. Стандартный диаметр мягких линз составляет от 13 до 15 мм, чаще всего используются приспособления диметром 13,8-14,5 мм.
- Толщина линзы (измеряется в центральной части). Как правило, «плюсовые» оптические средства имеют большую толщину в центре и гораздо меньшую по краям, а «минусовые», наоборот, тонкие в центре и толстые на периферии.
Как выбрать контактные линзы
Кроме того, немаловажную роль играют радиус и ширина зоны скольжения, а при астигматизме, когда больному необходимы особые торические линзы, к списку параметров добавляются оптическая сила цилиндра и ось наклона.
Чтобы определить, насколько линзы с определенными параметрами подходят в конкретном случае, лучше использовать пробный набор, который позволит «примерить» приспособления и оценить результат.
Вначале линзы нужно примерить
Таблица по подбору пробных линз.
Нарушение зренияРадиус кривизны, мм Радиус ширины и зоны скольжения, мм Диаметр, мм Толщина в центральной области, мм Рефракция (оптическая сила), диоптрии
Близорукость 8,0 9,0 х 0,5 13,5-10 0,17 от -5 до -15
8,2 9,2 х 1,0 13,5-10 0,17 от -5 до -15
Кератоконус7,2 7,5 х 1,0, 7,8 х 0,5, 8,1 х 0,5, 8,4 х 0,5, 8,7 х 0,5 15,5/9,5 0,35 -18
7,4 7,9 х 1,5, 8,4 х 1,0, 8,9 х 0,5 15,5/9,5 0,35 от -10 до -15
7,6 8,1 х 1,5, 8,6 х 1,0, 9,1 х 1,0 15,5/8,5 0,35 от -10 до -15
Афакия8,0 9,0 х 0,5 13,5/9,0 0,25 от +10 до +17
8,2 9,2 х 1,0 13,5/9,0 0,25 от +10 до +17
Важно: особое внимание на радиус кривизны линзы следует обратить при кератоконусе – заболевании, которое меняют кривизну роговицы. При подборе оптических средств с неподходящими параметрами состояние глаз может значительно ухудшиться
Силикон-гидрогелевые линзы
После выбора пробных линз проводится их примерка – изделия надевают больному, после чего ожидают полчаса, пока пройдет слезотечение и воспаление, после чего оценивают плотность посадки и подвижность изделия, а также ощущения больного.
Что будет, если диаметр контактных линз подобран неправильно?
Врач после измерений глаз указывает в рецепте нужные значения диаметра и радиуса базовой кривизны. При этом допускается небольшое отклонение до 0,2 мм. Например, если диаметр контактных линз указан 13,8 мм, то теоретически пациенту может подойти модель размером 13,6 мм или, наоборот, 14,0 мм. Такие же небольшие погрешности допустимы и при подборе радиуса базовой кривизны. Однако при этом значение будет иметь также материал и дизайн модели, степень нарушения зрения.
Если выбранные линзы окажутся велики для роговицы, то они будут сползать с нее, при этом существует опасность натереть веко изнутри при моргании. Слишком тесная линза будет плотно охватывать роговицу, мешая свободному омыванию ее слезой в подлинзовом пространстве. В такой ситуации может развиться гипоксия, которая приведет к эрозии роговичных тканей. И в том, и в другом случае также не будет обеспечена хорошая четкость зрения.
По субъективным ощущениям плотная посадка кажется человеку удобнее, чем свободная, и в этом заключается ее опасность.Чтобы избежать таких рисков, первый раз линзы примеряют в кабинете врача после завершения диагностики.
Как определить нормальный радиус кривизны контактных линз
Самостоятельно определить этот параметр невозможно. При обычной примерке нельзя точно узнать каковы её показатели. Подбор правильной контактной оптики, должен осуществлять офтальмолог, а не продавец в магазине.
Фото 1. Пример изменения необходимой кривизны контактной линзы для разной формы роговицы.
Во время обследования врач проводит проверку методом авторефрактометрии. Способ определяет вид и степень нарушения зрения с помощью инфракрасного излучения. В результате чего выявляют степень астигматизма и рефракции. А также проводится осмотр глазного дна при помощи щелевой лампы, для выяснения правильности проведённых измерений.
После этого врач надевает проверочную оптику, предварительно закапав в глаза флуоресцеин. Освещая источником ультрафиолета оценивает правильность посадки изделия, распределение лекарства по глазному яблоку. Только после проведения осмотра специалист выписывает нужный рецепт, в котором точно указывает оптическую силу, диаметр и основной изгиб, которые идеально подходят для глаз.
Внимание! Не рекомендуется покупать продукт по советам знакомых или работников салона оптики. Неправильный подбор изгиба контактной оптики приводит к ухудшению зрения
Что даёт правильный подбор
Правильный выбор основной кривизны средства коррекции зрения даст в первую очередь для пациента определённые гарантии:
- Комфорт при ношении. Не будет ощущения линзы на глазах. Она не сместится при моргании и будет исключена возможность потерять её, а значит, зрение останется чётким.
- Безопасность и здоровье глаз. Неправильный подбор оптики, вызывает дискомфорт, а также приводит к опасным последствиям, как гипоксия роговицы глаза, которая выявляется как отёк из-за невозможности попадания кислорода.
Последствия неправильно подобранного радиуса
При неправильном выборе средств коррекции происходит ухудшение зрения и возникнут следующие проблемы:
- ухудшение самочувствия;
- снижение работоспособности;
- частая головная боль;
- возможно слезотечение, раздражение роговицы и конъюнктивы, зуд;
- гипоксия;
- отёк роговицы;
- снижение остроты зрения.
Моргание становится болезненным процессом, и ощущается будто в глазах песок. После снятия неудачно подобранной оптики, видно, что глазное яблоко порозовело. Такой симптом провоцирует кровоизлияние в передний отдел зрительного органа. Неправильный подбор размера или недостаточно грамотно выбранные линзы, приводят к возникновению инфекционных заболеваний глаз. Происходит снижение местного иммунитета, повреждение целостности слизистой или оболочки склеры, что приводит к инфицированию.
Выпуклая линза давит на кровеносные сосуды глаза, нарушает питание его отдельных частей и процесс слезообмена. При этом слеза не промывает роговицу, и зрение становится неустойчивым.
Менее выпуклая — повышает вероятность потерять контактную линзу, усиливает слезотечение. Моргать становится больно, появляется присутствие инородного тела. Из-за некомпактного прилегания оптика не будет корректировать зрение до конца.
Чтобы избежать таких неприятных осложнений, необходимо правильно подбирать изгиб.
Важно! Допустимо отклонение не более чем на 0,2 мкм. Такие средства коррекции зрения разрешено носить, если они не вызывают особого дискомфорта
Различия в разных брендах
Необходимо знать и о том, что контактная оптика, выпущенная одним брендом, различается по своим характеристикам от контактных средств коррекции зрения иных торговых марок. Параметр 8,5 мм у одного изготовителя может соответствовать 8,6 мм, а у другого — 8,4 мм. Переходя с одной модели на новую, нужно проконсультироваться с врачом-офтальмологом.
Как ее определить?
Подбирать кривизну линз должен офтальмолог, а не продавец очков в магазине
Самостоятельное определение базовой кривизны роговицы невозможно. Простая примерка линз не даст точного представления о том, каковы ее показатели.
Это связано с тем, что дискомфорт, вызванный неправильным их подбором, может возникнуть далеко не сразу.
Кроме того, неверно выбранные материал и диаметр также дают неприятные ощущения, и невозможно будет понять, что конкретно не так с надетыми линзами, не подходят ли они по кривизне или по какому-то другому признаку.
Поэтому для того, чтобы узнать эту характеристику своих глаз, потребуется помощь офтальмолога.
В первую очередь, необходима процедура рефрактокератометрии, которая покажет параметры роговицы глаза. Она безболезненна и занимает не больше нескольких минут.
Кривизна является таким параметром, который ни в коем случае нельзя опускать при выборе линз
Закончив с предварительной диагностикой и получив примерное представление о состоянии и кривизне роговицы, можно примерить линзу и определить плотность ее прилегания к глазу. Для этого после надевания линзы врач проводит осмотр с помощью щелевой лампы.
Для того чтобы убедиться, что линза села на роговицу не слишком сильно, в глаз закапывается флуоресцеин – светящийся под ультрафиолетовой лампой раствор.
По интенсивности и глубине его проникновения под линзу нетрудно понять, правильно ли была подобрана ее кривизна.
Только после этого врач сможет выписать рецепт, в котором будут точно указаны оптическая сила, диаметр и базовая кривизна идеально подходящих линз.
Конечно же, существуют и другие параметры, которые тоже важны при их использовании: это индивидуальная реакция на различные материалы, показатели мягкости и жесткости, однако, они не могут быть выявлены при осмотре и здесь больной должен ориентироваться только на свои ощущения.
Подбор линз
Рынок оптических изделий предоставляет большой ассортимент линз, разных видов и размеров. Подбор осуществляется на приеме у офтальмолога. Учитывая индивидуальность глаз, врач рекомендует определенную оптику. Линзы можно сравнить с одеждой, которая бывает разных размеров.
Изначально человек проходит консультацию у офтальмолога
Важно учитывать образ жизни, предпочтения в выборе оптических изделий. Цель применения – коррекция зрения, изменение цвета глаз
Линзы выбирают с необходимым сроком ношения. Они могут быть для ежедневного и длительного применения. Предпочтение отдают мягкой, комфортной оптике.
Чем чреват неправильный выбор базовой кривизны?
Неподходящие линзы приносят значительные неудобства при ношении:
Ниже, чем нужно | Выше, чем нужно |
При слишком низком радиусе BC линза будет скользить и смещаться, раздражая глаз и вызывая слезотечение и зуд. Также недостаточно выпуклая линза может просто выпасть из глаза или даже повредить роговицу. И, конечно, из-за неплотного прилегания она не будет корректировать недостатки зрения в полной степени. | При слишком высоком показателе кривизны малоподвижная и сдавливающая глаз линза станет препятствием для газообмена и слезообмена, пересохшая и подверженная гипоксии роговица станет уязвимой к воспалительным заболеваниям. Нестабильное зрение, раздражение глаз и слезотечение также могут стать следствием ношения чрезмерно выпуклой линзы. |