Vorteile und Optik asphärischer Plusgläser

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Ein asphärischer Schliff bringt besonders bei Pluswirkungen ein flacheres und dünneres Design. Nebenbei kann auch noch das Gewicht des Brillenglases minimiert werden. Die geringere Eigenvergrößerung gegenüber sphärischen Gläsern bringt einen entscheidenden ästhetischen Vorteil. Außerdem ist die wesentlich bessere Abbildungsqualität, unter anderem durch die Optimierung des Verzeichnungsfehlers, zu bemerken.

Schon in der Wikingerzeit wurden asphärische, also nicht kugelförmige, Bergkristall-Linsen hergestellt. Es ist jedoch fraglich ob die Flächen zufällig entstanden sind oder ob diese optimierten Flächen gezielt hergestellt wurden. Im 19. Jahrhundert wurden die Asphären erstmals berechnet und in der Instrumentenoptik eingesetzt. Mehrere monochromatische Abbildungsfehler konnten so erstmals vermindern werden.

Alvar Gullstrand brachte 1909 die Asphären in die Brillenoptik ein. Primär war ihm die Entwicklung eines verbesserten Starglases ein Anliegen. Die technischen Möglichkeiten waren zu dieser Zeit noch stark begrenzt, was in einem überdurchschnittlichen hohen Preis für solche Brillengläser resultierte.

Erst durch Unterstützung durch CNC gesteuerte Schleif- und Poliermaschinen wurden ab Mitte der 80er Jahre asphärische Brillengläser für den breiten Gebrauch herstellbar. Weitere Impulse bei der Fertigung asphärischer Gläser erhielt die Industrie im Zuge der Berechnung von Gleitsichtgläsern. Vor allem das Bedürfnis nach immer dünneren und leichteren Brillengläsern förderte die breitere Entwicklung der asphärischen Brillengläser.

Die Oberflächengeometrie der Plusasphären ist folgendermaßen beschaffen: Der Vorderflächenradius nimmt von der Mitte zum Glasrand hin zu, d.h. das Glas wird zum Rand hin flacher. Der Brillenträger profitiert von folgenden Vorteilen:

  • Die Brillengläser werden ästhetisch vorteilhafter, da sie flacher werden. Die Scheiteltiefe wird geringer.
  • Im Zuge der flacheren Vorderfläche wird die Mittendicke minimiert. Die Brillengläser werden dünner.
  • Flachere, dünnere Gläser werden in Folge leichter.
  • Vorderflächenradius, Mittendicke und Brechzahl des Brillenglases bestimmen die jeweilige Eigenvergrößerung (Eigenvergrößerung N = 1 / (1 – d/n * D1). Durch die flachere Vorderfläche und der geringeren Mittendicke ist die Eigenvergrößerung reduziert. In Kombination mit höherbrechenden Materialien profitieren träger asphärischer Brillengläser von einer geringeren Vergrößerung der Augenpartie.
  • Durch den geringeren Vorderflächenbrechwert asphärischer Gläser, kann auch die Rückfläche weniger stark gewölbt gefertigt werden. In Folge rückt der Scheitelpunkt S2 näher zum Auge – der HSA ist kleiner als bei sphärischen Brillengläsern mit gleichem Gesamt-Scheitelbrechwert. Durch den geringeren HSA wird die Verzeichnung (Distorsion) verringert. Gehört der Brillenträger einer Berufsgruppe an, die besonders auf die Beurteilung gerader Linien angewiesen ist, kann eine Verwendung asphärischer Plusgläser deutliche Verbesserungen erzielen. So sind vor allem Architekten und Personen in der Bauwirtschaft mit asphärischen Plusgläsern besser versorgt. Neben der verbesserten Abbildungsqualität auf der Netzhaut wird auch die Augenpartie des Trägers verzerrungsfreier gesehen.
  • Der geringere HSA führt außerdem zu Durchblickspunkte, die näher an der optischen Achse liegen. Dadurch kommt es zu einer weiteren Reduktion der monochromatischen Abbildungsfehler.

Bei hochwertigen Brillengläsern wird zudem der auf der Vorderfläche entstehende Astigmatismus schiefer Bündel durch eine kompensatorischen Astigmatismus auf der Rückfläche ausgeglichen. Hier lohnt sich ein Vergleich bei der Auswahl seines Produktportfolios.

Bei sphärischen Gläsern steigt der Brechwert zum Rand hin an. Durch die Abflachung der asphärischen Brillengläser zum Rand hin wird dieses Phänomen unterbunden. Teilweise sinkt der Brechwert zum Rand hin sogar. Die leichte Unterkorrektur am Rand kann mittels Akkommodation ausgeglichen werden.

Natürlich muss – wie bei jedem Plusglas – der kleinst mögliche Gasdurchmesser bestellt werden um die ästhetischen Vorteile nicht zu verspielen. Zudem müssen asphärische Brillengläser ausnahmslos nach der Augendrehpunktsforderung zentriert werden. Jeder Punkt einer Asphäre wurde vom Hersteller im Normalfall für einen genau definierten Blickwinkel berechnet und hergestellt. Wird ein asphärisches Brillenglas nun falsch zentriert, kommt es verstärkt zu Abbildungs- und Refraktionsfehlern. Der Visus kann in Folge deutlich reduziert werden. Wird zum Beispiel nach Messung und Fertigung die Brille stärker inkliniert, ist im oberen Bereich eine Verstärkung und im unteren Bereich eine Verringerung der Pluswirkung zu beobachten. Um solche Fehler zu vermeiden, muss unbedingt vor der Höhenmessung die jeweils passende Inklination eingestellt werden.

Falsche Zentrierungen in der Horizontalen führen ebenfalls zu Abbildungs- und Refraktionsfehlern. Nahbrillen sind deshalb ebenfalls immer auf Fern-PD zu zentrieren. Sollte eine Konvergenzunterstützung benötigt werden, darf dies nur mit Prismen mit der Basislage innen erfolgen. Ein selbst hergestelltes Prisma mittels Dezentrierung führt unweigerlich zu den genannten Abbildungs- und Refraktionsfehlern.

Die Vorteile asphärischer Plusgläser werden von immer mehr Brillenträgern geschätzt. Neben den besseren Abbildungseigenschaften führt vor allem die bessere Kosmetik primär zur Kaufentscheidung beim Konsumenten.

Literaturquellen:
[1] Seit wann nutzt man die Vergrößerung optischer Linsen, www.optiker.at/archiv/museum/visby/visby.htm
[2] Der Augenoptiker 5/2001
[3] Formelsammlung für Augenoptiker, Dipl.Ing. A. Dambach
[4] Auge und Brille, Josef Reiner
[5] Handbuch zur Geschichte der Optik, E.H. Schmitz