Очки́ — самый распространённый из оптических приборов, предназначенный для улучшения человеческого зрения при оптических несовершенствах глаза, либо для защиты глаз от различных вредных воздействий.
Очки состоят из линз, стеклянных или пластиковых, удерживаемых оправой, с прикрепленными к ней дужками. Изредка вместо дужек, которые закрепляются за ушами, используется лента или ремешок, охватывающий голову.
Первые очки для защиты глаз от солнечного света изготавливали жители Крайнего Севера, Азии и Америки. Их очки представляли собой кости животных или куски древесной коры с узкими прорезями для глаз.
Впервые солнцезащитные очки — вернее их далекие прародители — появились в Китае. В XII веке пластины дымчатого кварца использовались судьями для того, чтобы свидетели не видели выражение их глаз.[1]
До появления очков в качестве приборов, улучшающих зрение, использовались отдельные полированные кристаллы или куски стекла для одного глаза.
Очки были изобретены, по-видимому, в Италии в XIII веке. Предполагаемый год изобретения — 1284, а создателем первых очков считается Сальвино Д'Армате, хотя документальных подтверждений этим данным нет[2].
Первые документальные свидетельства существования очков относят к 1289 году[2].
23 февраля 1305 года во Флоренции брат-доминиканец Джордано да Ривалто упоминал в проповеди [3],[4]:
Не прошло и 20 лет с тех пор, как было открыто искусство изготовления очков, призванных улучшить зрение. Это одно из самых лучших и необходимых искусств в мире. Как мало времени прошло с тех пор, как было изобретено новое, никогда не существовавшее искусство. Я видел человека, первым создавшего очки, и я беседовал с ним. |
Первое изображение очков содержится на фреске церкви Тревизо (Италия), сделанной в 1352 г. монахом Томмазо да Модена.
Первая попытка определить авторство изобретения сделана Карло Роберто Дати (1619—1676) из Флоренции с помощью Франческо Реди в работе «Очки, являются ли они изобретением древности или нет?», приписавший изобретение Алессандро Спина (? — 1313), монаху и учёному из Пизы. При этом предполагалось, что даже если очки были изобретены ранее неизвестным мастером, то поскольку Спина самостоятельно и только лишь по общему описанию воссоздал метод изготовления очков, слава изобретателя по праву принадлежит ему[4],[5].
Начиная с 1300 года, в уставах гильдии венецианских стекольщиков часто упоминаются зрительные линзы и рекомендуется уничтожать подделки хрусталя из бесцветного стекла, что свидетельствует о быстром вхождении очков в моду в Венеции.
Существует также версия о китайском происхождении очков, основанная на книге 1240 года «Разъяснение загадочных вещей», где говорится
Когда старые люди чувствуют головокружение и их зрение портится, они надевают на глаза аи-таи и способны сосредоточиться, так как очертания букв приобретают чёткость. |
Однако позднейшие исследования показали, что эта цитата была вставлена в XV веке[4].
До XVI века пользовались очками только дальнозоркие, потом появились очки с вогнутыми стеклами для близоруких. Менялась также форма и манера носить очки.
В Китае очки стали известны предположительно в эпоху правления династии Мин (1368—1644), о чём может свидетельствовать отрывок, включенный в это время в книгу философа Чао Цзи Ку (XIII век) «Разъяснение загадочных вещей» (первые экземпляры книги относятся к 1240 году). В Китай очки попали из Европы через арабских и персидских купцов. Это можно предположить из летописи китайского двора (примерно 1410 г.), где упоминается, что король Малакки (королевство на Малазийском полуострове, активно посещаемое арабами и персами) преподнёс в дар императору десять очков.
Китайцы могут претендовать на первенство в изобретении дымчатых очков, изготовлявшихся из дымчатого кварца. Такие очки носили судьи, чтобы скрывать своё отношение к приговору во время его оглашения при дворе. Упоминаются Лью Чи в «Записях о часах досуга» (XII в.).
В XVII веке очками пользовался царь Алексей Михайлович, они были в серебряной оправе с линзами с диоптриями.[6]
Лондонский оптик Эдвард Скарлетт в начале XVIII века добавил к очкам дужки[2].
Первую промышленную партию (около 200 000) солнцезащитных очков современного типа заказал Наполеон для Египетской экспедиции (1798—1801). Он обязал каждого солдата носить затемнённые очки. Во время экспедиции были выявлены нарушители этого распоряжения, глаза которых были поражены катарактой и другими болезнями, вызванными непривычно ярким для «европейских» глаз светом.
Появились различные конструкции — монокль, пенсне.
Бенджамин Франклин изобрел бифокальные линзы которые в верхней части предназначены для дали, а в нижней — для работы вблизи[2].
Очками со специальными линзами пользуются, когда параметры зрения отклоняются от нормы, независимо от того, относится ли отклонение к форме глазного яблока и преломляющих поверхностей, к преломляющей силе оптических средин, к изменению мышечной системы (косоглазие) или к изменению плотности и эластичности хрусталика и проч. Смотря по характеру этих уклонений, назначаются очки сферические (обыкновенные, перископические, франклиновские), цилиндрические, сфероцилиндрические, призматические, стенопические и цветные.
Современным продолжением развития бифокальных линз стали прогрессивные линзы — у них переход диоптрий заложен внутри линзы, внешняя поверхность остаётся гладкой, обеспечивая эстетический внешний вид очков.
Современные технологии позволяют производить очки, с высокой степенью точности подобранные под свойства глаза (до 0,1 D), а также сфероцилиндрические линзы для астигматического глаза (раньше, при вытачивании и полировке стеклянных линз выбор сочетаний сфера-цилиндр был очень ограничен, линзы были дорогие и тяжёлые).
Очки-«хамелеоны» — разновидность очков, в которых используются фотохромные линзы, позволяющие менять окраску (вызывать потемнение) стекла при воздействии на него ультрафиолетового излучения. Этим объясняется отсутствие потемнения «хамелеонов» в остеклённых помещениях, так как силикатное стекло практически не пропускает ультрафиолет.
Выбирая очки для нейтрализации аномалий, нужно обращать внимание на то, сохраняется ли в глазе нормальная острота зрения и не нарушается ли бинокулярное зрение.
В большинстве случаев, глаза можно разделить на три группы:
Назначение очков для амметропных глаз (миопного и гиперметропного) имеет своей целью нейтрализовать аномалии, то есть для миопного глаза расширить пространство между ближайшей и дальней точкой, отодвинув последнюю в бесконечность, а для гиперметропного глаза передвинуть дальнюю точку из отрицательного пространства в бесконечность перед глазами, не прибегая вовсе к помощи аккомодации. Поэтому для миопного глаза надо пользоваться стеклами рассеивающими (нейтрализующими избыток рефракции глаза); а для гиперметропного — собирательными стеклами, дополняющими своей рефракцией недостаточную рефракцию глаза. Фокусные расстояния таких очков должны равняться расстоянию punctum remotum до оптич. центра глаза или его узловой точки.
Степень или сила миопии оценивается дробью 1/Rm и обозначается буквой М = 1/Rm; чем больше Rm, то есть чем более удален punctum remootum, тем слабее миопия, и при R равному бесконечности глаз считают нормальным. Миопию нейтрализуют сферически-вогнутым стеклом, которого оптическая сила — 1/Rm; если расстояние Rm в метрах, то дробь получает наименование диоптрии. Напр., для стекла с показателем преломления 1,53, для средних лучей при R = 18 дюймов, сила стекла 1/18 = 2,25D (диоптрий). Степень гиперметропии оценивается тоже дробью — 1/Rh и чем больше Rh, тем ниже степень гиперметропии. Ее также можно исправить или нейтрализовать сферическим выпуклым собирательным оптическим стеклом (+), которого сила = +1/Rh. Принято называть низшими степенями гиперметропии и миопии все степени до 1/12, то есть до 3,25 D. Средними — от 1/12 до 1/6, то есть 3,25D — 6,5D и сильными аномалиями — все степени больше 1/6 или 6,5 D.
Но не все сферические стекла в одинаковой мере годятся для очков. Плосковыпуклые стекла вовсе непригодны для очков. Самые выгодные в оптическом отношении — вогнуто-выпуклые собирательные и рассеивающие (+ и — мениски), так как эти стекла, будучи обращены к глазу вогнутой стороной, обладают наименьшей сферической аберрацией. За такими очками, названными Вульстеном (Wollaston) перископическими, глаза свободно могут двигаться без вреда для ясности зрения.
С давних пор нумерация очковых стекол велась по радиусу кривизны поверхностей и выражалась в дюймах. Но так как средний показатель преломления стекла, из которого приготовляли и приготовляют очковые стёкла = 3/2, точнее 1,53, а толщина стекол незначительна, то с небольшой погрешностью считали главное фокусное расстояние стекла равным радиусу кривизны. Таким образом под очковыми стеклами +36 и — 8 считали собирательные и рассеивательные стекла, с главными фокусными расстояниями (следовательно с радиусами кривизны) равными 36 дм и 8 дм. Эта дюймовая нумерация стекол в 1875 г., по постановлению международного медицинского конгресса в Брюсселе, заменена новой — метрической при следующем главном положении: означать номера стекол по оптической силе стекла = ± 1/f, где f фокусное расстояние, выраженное в метрах, причём силу стекла с f = 1 м стали называть диоптрией. Таким образом, стёклам с фокусными расстояниями 1/2 м, 1/3 м, 1/4 м должны соответствовать номера 2, 3 и т. д. (по их оптической силе, выраженной в диоптриях). Поэтому в современных наборах очковых стекол общепринята нумерация в диоптриях, но для перехода от старой дюймовой системы к новой принята в России достаточно приближенная формула DN = 40, где D номер по метрической системе в диоптриях, a N — по дюймовой. [Для французских наборов использовались французские дюймы: DN = 36.].
в диоптрияx (по метрической системе) к их номерам по дюймовой системе.
Система | ||
Метрическая | (n** = 1,53) | Дюймовая |
---|---|---|
D | № | |
0,25 | = | 160 |
0,50 | = | 80 |
0,75 | = | 52 |
1,0 | = | 40 |
1,25 | = | 32 |
1,50 | = | 26 |
1,75 | = | 22 |
2,0 | = | 20 |
2,25 | = | 18 |
2,50 | = | 16 |
2,75 | = | 14 |
3,0 | = | 13 |
3,25 | = | 12 |
3,50 | = | 11 |
4,0 | = | 10 |
4,5 | = | 9 |
5,0 | = | 8 |
5,5 | = | 7 |
6,0 | = | 6,5 |
6,5 | = | 6 |
7,0 | = | 5,5 |
8,0 | = | 5 |
9,0 | = | 4,5 |
10,0 | = | 4 |
11,0 | = | 3,5 |
12,0 | = | 3,25 |
13,0 | = | 3 |
14,0 | = | 2,75 |
16,0 | = | 2,5 |
18,0 | = | 2,25 |
20,0 | = | 2 |
** n — показатель преломления стекла, из которого изготовлена линза.
При выборе очков пациент помещается на расстоянии 6 м[7] (19 англ. фут.) от хорошо освещенной специальной таблицы. Каждый глаз исследуется отдельно. Пациент, начиная сверху, читает буквы каждой строки; последняя из прочитанных строк помечается как острота зрения, найденная у пациента без поправки стеклами. Затем приставляют к глазу слабые (длиннофокусные), а потом более сильные (короткофокусные) двояковыпуклые стекла и предлагают пациенту еще раз прочитать последнюю из разобранных им строк. Если это удается и он видит так же хорошо, как и простым глазом, или даже лучше, то у него существует гиперметропия. Для определения степени гиперметропии (Н) приставляют к глазу все более и более сильные стекла, пока пациент не заметит, что он видит хуже. Сильнейшее выпуклое стекло укажет на степень гиперметропии. Если D стекла 10, то есть сила стекла +10D, то степень гиперметропии — 10 D. Если зрение пациента ухудшается от выпуклых стекол, то необходимо выяснить, существует ли миопия или эмметропия. С этой целью приставляют к глазу постепенно усиливающиеся вогнутые стекла; если при этом обнаружится, что зрение заметно улучшается, то имеют дело с миопией. На степень миопии будет указывать слабейшее вогнутое стекло, с которым пациент лучше всего может читать. Если зрение не улучшается и от вогнутых стекол, то существует ослабление остроты зрения, причину которой должен выяснить опытный глазной врач. При этом полезно руководствоваться формулой, выражающей зависимость остроты зрения с возрастом.
Сила аккомодации у различных глаз колеблется в широких пределах. Принято силу аккомодации измерять разностью — 1/A, двух дробей, из которых уменьшаемая дробь есть 1/P, а вычитаемая 1/R, где R>0 для миопа и R < 0 для гиперметропа, то есть: 1/P — 1/R = 1/A; с возрастом сила аккомодации уменьшается, потому что при продолжительном постоянном положении точки R всё-таки точка Р непрерывно удаляется от глаза. По Дондерсу, для нормальных глаз p.р. и р.r. имеют следующие расстояния до узловой точки глаза.
P | R | 1/A | |
---|---|---|---|
10 | 2",66 | ∞ | 1/2,66 |
20 | 3,75 | ∞ | 1/3,75 |
25 | 4,44 | ∞ | |
30 | 5,33 | ∞ | |
40 | 8,27 | ∞ | 1/8,27 |
50 | 15 | —240" | 1/14 |
60 | 48 | —60 | 1/27 |
65 | ∞ | —40 | 1/40 |
70 | —40 | —26 | 1/74 |
75 | —26 | —26 | 0 |
Даже у здорового нормального глаза, с возрастом объясняется постепенным изменением физических свойств хрусталика — его уплотнением и уменьшением упругости. В позднейшем возрасте присоединяется к этим изменения хрусталика и атрофия аккомодирующей ресничной мышцы. Подобное ослабление аккомодации — пресбиопия, или старческая дальнозоркость, — издавна вызывала потребность пользоваться двояковыпуклыми, собирательными очками, и потому ее еще недавно не отделяли совершенно, или отделяли недостаточно от гиперметропии и оба эти состояния глаза называли одним словом: дальнозоркость-пресбиопия. Знаменитый офтальмолог Дондерс установил резко разницу между двумя этими состояниями глаза: аномалией рефракции и ослаблением аккомодации, сохранив слово пресбиопия только для обозначения уменьшения аккомодации и притом такого уменьшения, когда является явное расстройство зрения. Началом появления такой пресбиопии в нормальном глазе Дондерс считает тот момент, когда ближайшая точка удаляется далее двадцати см. Поэтому степень пресбиопии (аналогично со степенью миопии и гиперметропии) Дондерс определяет выражением:
Для вычисления фокусного расстояния очков из двояковыпуклых стекол (biconvex) служит формула 1/В — 1/Р, в которой Р — означает расстояние ближайшей точки при наибольшей возможной аккомодации, а В расстояние, на котором было бы желательно иметь ближайшую точку. Например, ближайшая точка находится от глаза на расстоянии 20", а желательно было бы ее иметь на расстоянии 10". Этого можно достигнуть с помощью двояковыпуклых стекол, фокус которых будет на 20", ибо 1/10 — 1/20 = 1/20. Сила такого стекла 2D, а номер D = 2. Но иногда бывают нужны два рода очков для различных расстояний при частой и быстрой перемене расстояний (у живописцев, учителей); в таком случае при ослабевшей аккомодации удобнее иметь не две пары очков, а употреблять особенные очки; в одной чечевице, выточив поверхность одной кривизны, шлифуют занимающую половину чечевицы поверхность другой кривизны. Иногда чечевица составлена из двух половинок различной кривизны, сложенных по горизонтальному диаметру.
Второе устройство удобнее для глаз. Такие очки называются франклиновскими (бифокальными), а также Verves à double foyer. — Если требуется попеременное частое рассматривание то далеких, то близких предметов, причем рассматривание вдаль не представляет затруднения для глаза, тогда пользуются пантоскопическими очками.
В верхней их половине стекла или плоские, или вовсе отсутствуют, а в нижней стекла соответственного фокуса, для рассматривания вблизи. Цилиндрические О. употребляется в случаях аномалии, известной под именем астигматизма.
Нередко глаз эмметропный не во всех направлениях симметричен около своей оси (асимметрия роговицы), а поэтому в различных меридианах фокусные расстояния различны, причем в двух меридианах, расположенных взаимно перпендикулярно, фокусные расстояния наибольший и наименьший. Эти меридианы называются главными. Такой случай аномалии рефракции называется правильным астигматизмом. Степень его определяется разностью между преломляющей силой в главных меридианах As = 1/F1 — 1/F2 — 1/F. Такую аномалию можно нейтрализовать, как доказал впервые в 30-х годах астроном Эри (Airy), цилиндрическими стеклами, выпуклым или вогнутым. В первом случае ось цилиндра стекла должна совпадать с меридианом, которому соответствует наибольшая рефракция, иначе говоря, наименьшее фокусное расстояние, во втором — ось цилиндра должна быть в главном меридиане, для которого рефракция наименьшая, а, след., f наибольшее. Каждый нормальный глаз до некоторой степени астигматичен — нередко As достигает 1/200 — 1/60. Это физиологический астигматизм, не нарушающий заметно отчетливости зрения. Но астигматизм больше 1/60 ведет уже к расстройствам зрения. Он-то и требует пособия цилиндрических стекол. В различных случаях астигматизм может быть смешан с миопией и гиперметропией.
Поэтому цилиндрические очковые стекла бывают следующих форм: 1) простые цилиндрические стекла выпуклые и вогнутые с одной плоской и одной цилиндрической или же с 2-мя цилиндрическими поверхностями с осями параллельными; означаются в практике по своей силе +1/F с (cylindrique); употребляются для исправления астигматизма эмметропного глаза; 2) бицилиндрические с одной выпуклой и одной вогнутой цилиндрическими поверхностями накрест расположенными — обозначаются 1/F1с 1/F2с и сфероцилиндрические означаются
(обе поверхности или выпуклые или вогнутые). Этими формами стекол поправляют астигматизм, соединенный с миопией и гиперметропией. Стенопические очки устраиваются из непрозрачных стекол с узким прозрачным отверстием в форме полукруга или узкой щели, для ограничения проходящих в глаз лучей света. Они употребляются для улучшения зрения в тех случаях, когда лишь одна часть диоптрического аппарата глаз является прозрачной, для того, чтобы воспрепятствовать рассеянию световых лучей, проходящих сквозь непрозрачные части роговицы а также с целью задержать проникновение в глаз избытка лучей.
Призматические очки — это комбинация призматических и сферических стекол. Пользование ими указано Креке, Дондерсом и Грефе. Их применяют главным образом при страданиях глазных мышц (косоглазие) и при некоторых неправильностях рефракции. Также, сферопризматические очки с призмой, ориентированной основанием к носу и выпуклой (плюсовой) сферой могут применяться с целью профилактики и остановки прогрессирования миопии, лечения и профилактики псевдомиопии при длительной работе на близком расстоянии.
Все указанные исправления сферическими очками главных аномалий рефракции и пресбиопии мы свели в выше помещенную таблицу, пользуясь следующими обозначениями: Э — эмметропия, М — миопия, Г или Н — гиперметропия, П — пресбиопия, р. r. — punctum remotum, p. p. — punctum proximum, A — означает фокусное расстояние той воображаемой прибавочной чечевицы, которая как бы временно приставляется к передней поверхности хрусталика — при наибольшей аккомодации его для ясного видения ближайшей точки (р. р.), Pr — означает условно, по Дондерсу, степень пресбиопии, В — фокусное расстояние, на котором при пресбиопии желательно иметь р. h., Ac (As) — правильный астигматизм и, наконец, 1-й м., 2-й м. — главные меридианы глаза.
Защитные очки предназначены для предотвращения механического, светового, термического или химического поражения глаз, а также от действия ветра, воды и пыли.
Первые солнцезащитные очки использовались жителями Крайнего Севера и представляли собой куски древесной коры и другие материалы (в том числе кости) с прорезанными в них узкими щелями для глаз.
Первыми дымчатые очки стали использовать китайцы. На что есть ссылка в "Записках о часах досуга" Лью Чи (XIIв.).Очки делались из дымчатого кварца. Но, в начале такие очки использовались не для защиты глаз от солнца, а судьями, чтобы скрыть своё отношение к приговору во время его оглашения[8].
Цветные стекла служат для защиты глаз от слишком яркого света. Прежде употребляли зеленые стекла, но с тех пор, как оказалось, что они, пропуская самые яркие лучи спектра, меньше всего достигают цели, стали пользоваться серыми и синими стеклами. Серые дымчатые стекла поглощают все цветные лучи почти одинаково; синие стекла наиболее всего задерживают желтые и оранжевые лучи (наиболее яркие). Цветными делаются также сферические, цилиндрические и призматические.
Пластиковые цветные линзы удобнее стеклянных и безопаснее их, особенно при активном отдыхе. Однако чаще всего в них применяют дешевые пластики, пропускающие ультрафиолетовое излучение. Такие очки солнцезащитными называть нельзя
. Они усугубляют вредное воздействие ультрафиолетового излучения то есть причиняют глазу больший вред, чем их отсутствие вообще . Связан эффект усугубления с тем, что затемнение в видимой области приводит к расширению зрачка, а в расширенный зрачок соответственно проникнет большее количество ультрафиолетового излучения, чем в нерасширенный, без очков. В связи с этим, покупая солнцезащитные очки с пластиковыми линзами, нужно требовать проверки их эффективности в УФ диапазоне.Очки водителя — специальные очки для вождения автомобиля. Их применение позволяет повысить комфорт водителя в условиях плохой видимости. Выпускают жёлтые и коричневые очки. Дополнительно с 2005 г. стали использовать поляризационные фильтры, уменьшающие эффект засветки от бликующего света, отражённого от неметаллических поверхностей (мокрая дорога, стеклянные и окрашенные поверхности автомобилей). Поляризационные очки водителя уменьшают блики, делая изображение более контрастным.
Принцип действия поляризационных очков основан на отсечении преимущественно поляризованного отражённого излучения. При езде на автомобиле отсекается излучение, отражённое от поверхности других автомобилей, а также от мокрой поверхности дорожного полотна. При ловле рыбы отсекается отражённое от поверхности воды излучение. Также для вождения используются хамелеоны.
У северных народов существовали своеобразные «солнцезащитные очки», для предотвращения снежной слепоты. Оказалось, что такого типа дырчатые очки могут быть применены и для коррекции близорукости. Известно, что при наблюдении через небольшое отверстие (например, ирисовую диафрагму) чем меньше диаметр отверстия, тем больше глубина резкости. Человек может даже без хрусталика получать изображение приемлемого качества (см. камера-обскура). Перфорированные очки представляют собой набор маленьких отверстий в тёмной матрице. У этих очков есть недостаток — их нельзя носить постоянно, так как может ухудшиться бинокулярность зрения. Правильный режим ношения этих очков может способствовать расслаблению (отдыху) глазных мышц.
Питер Джеймс, Ник Торп Древние изобретения = Ancient Inventions. — Мн.: ООО "Попурри", 1997. — 768 с. — ISBN 985-438-139-0
Очки.