درک مقادیر اسفر، سیلندر و محور در نسخه عدسی عینک

اسفر: پایه نسخه عینک
مقدار اسفر در نسخه نشان دهنده درجه نزدیک بینی یا دوربینی است. این مقدار بر حسب دیوپتر بیان می شود و قدرت پایه عدسی های عینک را تعیین می کند. قرنیه ای با شکل کروی (اسفر) کاملاً گرد است و عدسی اسفر با خم کردن نور به صورت یکنواخت در همه جهات، بینایی را اصلاح می کند. اگر خطای اسفر دارید، شکل قرنیه شما شبیه یک توپ گرد است و مقدار اسفر در نسخه با این خطا مقابله کرده و وضوح بینایی را بهبود می بخشد.

سیلندر: اصلاح آستیگماتیسم
آستیگماتیسم زمانی رخ می دهد که قرنیه بیشتر شبیه یک توپ فوتبال باشد تا یک اسفر کامل، که منجر به تاری یا انحراف دید می شود. مقدار سیلندر در نسخه با ارائه قدرت اضافی عدسی در نواحی مشخص، این مشکل را اصلاح می کند. این مقدار خمیدگی ناهموار قرنیه را تصحیح کرده و تضمین می کند که نور به درستی روی شبکیه متمرکز شود.

محور: دقت در موقعیت دهی عدسی
محور برای اصلاح آستیگماتیسم اهمیت زیادی دارد. این مقدار بر حسب درجه اندازه گیری می شود و جهت قدرت سیلندر را مشخص می کند. محور تضمین می کند که اصلاح سیلندری دقیقاً با انحنای آستیگماتیک قرنیه هم راستا باشد و بینایی واضحی ارائه دهد.

توان افزودنی یا Addition: بهبود بینایی نزدیک
برای افرادی که دچار پیرچشمی هستند، ادیشن یک مؤلفه ضروری است. این مقدار نشان دهنده توان اضافی بزرگ نمایی مورد نیاز برای فعالیت های نزدیک مانند مطالعه است. این مقدار معمولاً در عدسی های دوکانونی یا تدریجی دیده می شود و به تمرکز روی اجسام نزدیک کمک می کند.

می توان تصور کرد که فرم های پایه ای عدسی ها را به صورت منشورها در نظر گرفت. همان طور که نور هنگام عبور از یک منشور به سمت پایه منشور خمیده می شود، عدسی های منفی شبیه دو منشور با رأس به رأس هستند که پرتوهای نور را هنگام عبور از عدسی به سمت بیرون می گسترانند، در حالی که عدسی های مثبت شبیه دو منشور با پایه به پایه هستند که پرتوهای نور را هنگام عبور از عدسی به هم نزدیک می کنند.

البته، بیشتر عدسی ها از سطوح منشوری زاویه دار تشکیل نشده اند و دارای سطوح بیس دار هستند. ساده ترین این بیس ها، اسفر است. منحنی روی سطح یک عدسی اسفر، اگر در همه جهات ادامه یابد، یک توپ یا اسفر کامل را شکل می دهد. اندازه اسفر بسته به بالابودن شیب متفاوت است. بیس های شیب بالا و با قدرت بالاتر، اسفر کوچکتری با شعاع کمتر ایجاد می کنند، در حالی که منحنی های شیب پایین و با قدرت کمتر، اسفر بزرگ تری با شعاع بیشتر شکل می دهند.

علاوه بر اینکه بیس های اسفر بر اساس قدرت یا شعاع توصیف می شوند، جهت نیز دارند. بیسی که به سمت داخل است، مقعر (concave) نامیده می شود، در حالی که بیسی که به سمت بیرون است، محدب (convex) نامیده می شود. با بازگشت به مثال منشور، عدسی منفی که نور را واگرا می کند نیاز به سطح اسفر مقعر دارد، در حالی که عدسی مثبت که نور را همگرا می کند نیاز به سطح محدب دارد. بنابراین، از علامت منفی (-) برای نشان دادن بیس های مقعر، علامت مثبت (+) برای بیس های محدب و اصطلاح «پلانو» (plano) برای توصیف منحنی صاف یا صفر استفاده می کنیم.

یک عدسی دارای دو سطح بیس دار است که بر بینایی فرد تأثیرگذارند: سطح جلویی و سطح پشتی. شکل های رایج عدسی که توسط آزمایشگاه های عمده فروشی اپتیک تولید می شوند، بر اساس بیس های جلویی و پشتی توصیف شده اند.

قدرت اصلاحی یک عدسی با جمع کردن منحنی جلویی و منحنی پشتی تعیین می شود. این رابطه با معادله زیر بیان می شود:

F₁ + F₂ = Fₜotal

همان طور که از این معادله مشخص است، برای هر مقدار قدرت اصلاحی مشخص، تعداد بی نهایتی ترکیب منحنی می تواند برای رسیدن به همان نتیجه مورد استفاده قرار گیرد.

مثال:

+6.00 D + -2.00 D = +4.00 D
+4.00 D + 0.00 D (plano) = +4.00 D
+2.00 D + +2.00 D = +4.00 D

از نظر عملی، آزمایشگاه با تعداد محدودی از ترکیب های بیس دار کار می کند. بلانک های عدسی توسط تولیدکنندگان با انتخاب محدودی از بیس های جلویی، که به عنوان بیس پایه (base curve) نیز شناخته می شوند، عرضه می شوند و برای هر بیس، محدوده قدرت پیشنهادی مشخص شده است. علاوه بر این، از آنجایی که خطاهای نوری (aberration) هنگامی رخ می دهند که چشم از مرکز اپتیکال عدسی فاصله می گیرد، آزمایشگاه بیس هایی را انتخاب می کند که این خطاها را به حداقل برسانند. عدسی هایی که با بیس های انتخاب شده برای کاهش خطاهای نوری ساخته شده اند، به عنوان عدسی های «بیس دار اصلاح شده» (corrected curve) یا «بست فرم» (best form) شناخته می شوند.

نمودار زیر، راهنمایی های پایه ای برای انتخاب بیس های پایه به منظور کاهش خطاهای نوری محیطی را نشان می دهد.

به خاطر داشته باشید که این ها تنها راهنمایی های پایه ای برای انتخاب بیس های پایه هستند و معمولاً عوامل بسیاری در انتخاب بیس پایه دخیل اند، از جمله: توصیه های تولیدکننده، انتخاب فریم، جنبه های زیبایی شناسی، جنس عدسی و سابقه بیمار.

علاوه بر بیس اسفر، بسیاری از نسخه ها نیاز به بیس سیلندر برای اصلاح آستیگماتیسم دارند. بیس سیلندر در امتداد یک محور خمیده و در محور عمود بر آن صاف است. همچنین، در حالی که تمرکز یک بیس اسفر در یک نقطه است، تمرکز منحنی سیلندر به صورت یک خط است. مریدین (خط طولی) که در آن هیچ قدرت سیلندر در عدسی وجود ندارد و به همین ترتیب مریدین تمرکز سیلندری نیز نامیده می شود، محور سیلندر است. محور سیلندر بر حسب درجه و در بازه ۰ تا ۱۸۰ بیان می شود.

اکثر نسخه ها شامل ترکیبی از بیس های اسفر و سیلندر هستند. عدسی ای که هر دو بیس اسفر و سیلندر را ترکیب می کند، به عنوان عدسی مرکب (compound lens) یا توریک (toric) شناخته می شود. استفاده از مفهوم «صلیب قدرت» (power cross) به درک عدسی مرکب کمک می کند. صلیب قدرت نمایانگر دو مریدین اصلی سطح عدسی است. ساده ترین ترکیب برای تصور، یک عدسی پلانو با سیلندر +۴.۰۰ دیوپتر است.

مثال های بالا بیس سیلندر را در زاویه های قائمه نشان می دهند. توجه کنید که قدرت در مریدین محور سیلندر پلانو است، در حالی که قدرت مریدین عمود بر محور سیلندر +۴.۰۰ دیوپتر است. با این حال، برای درک کامل بیس سیلندر، مهم است که فرم عدسی در مریدین هایی غیر از ۹۰º و ۱۸۰º نسبت به محور سیلندر نیز در نظر گرفته شود.

شکل بالا بیس سیلندر +۴.۰۰ دیوپتر را در زاویه ۴۵º نشان می دهد. توجه کنید که بیس ها در ۹۰º و ۱۸۰º اکنون +۲.۰۰ دیوپتر هستند و بیس +۴.۰۰ دیوپتر اکنون در ۱۳۵º قرار دارد. با چرخش مریدین از محور سیلندر، بیس به تدریج از ۰ به قدرت کامل بیس سیلندر (+۴.۰۰ دیوپتر در این مثال) تغییر می کند، زمانی که مریدین عمود بر محور سیلندر باشد.

یک معادله ساده برای تعیین مقدار قدرت سیلندر در هر مریدین وجود دارد:

F = F_cyl × (sin θ)²

که در آن F_cyl قدرت سیلندر و θ زاویه بین محور سیلندر و مریدین جدید است. همچنین به راحتی می توان زوایای اصلی ۳۰º، ۴۵º، ۶۰º و ۹۰º را به ترتیب ۲۵٪، ۵۰٪، ۷۵٪ و ۱۰۰٪ از قدرت سیلندر به خاطر سپرد.

از آنجا که یک بیس اسفر در تمام مریدین ها یکسان است، اگر یک منحنی اسفر -۲.۰۰ دیوپتر با یک سیلندر +۴.۰۰ دیوپتر در زاویه ۴۵º ترکیب شود، در نهایت یک عدسی مرکب به دست می آید که با استفاده از صلیب قدرت (power cross) زیر توصیف می شود.

این بیس ها روی سطح عدسی می توانند به راحتی با ابزاری به نام«بیس متر» (lens clock) اندازه گیری شوند.

بیس متر دارای سه نقطه تماس است که بر روی سطح عدسی قرار می گیرند تا بیس آن را اندازه گیری کنند. دو نقطه خارجی ثابت هستند، در حالی که نقطه داخلی حرکت می کند تا عمق ساژیتال (sagittal depth) عدسی را اندازه گیری کند. از روی عمق ساژیتال، نشانگر دستگاه بیس را بر حسب دیوپتر نمایش می دهد، به گونه ای که بیس های مثبت (+) در یک جهت و بیس های منفی (-) در جهت دیگر نشان داده می شوند.

همچنین می توان از بیس متر برای تعیین کروی یا توریک بودن سطح عدسی استفاده کرد. برای این کار، بیس متر روی مرکز اپتیکال عدسی قرار داده شده و دستگاه حول مرکز چرخانده می شود. اگر نشانگر هنگام چرخش تغییر نکند، سطح عدسی کروی است. اگر نشانگر تغییر کند، سطح عدسی توریک است و کمینه و بیشینه مقادیر نشانگر به مریدین های قدرت عدسی متناظر هستند.

هنگام استفاده از بیس متر، به یاد داشته باشید که این ابزار برای خواندن قدرت عدسی هایی با ضریب شکست ۱.۵۳ کالیبره شده است، بنابراین عدسی های با ضریب شکست بالاتر دارای قدرت واقعی بیشتری نسبت به مقدار نشان داده شده خواهند بود.

با استفاده از بیس متر، صلیب قدرت و معادله قدرت کل (F₁ + F₂ = Fₜotal)، امکان تعیین قدرت اسمی عدسی های اسفر و توریک فراهم می شود. به عنوان مثال، اگر با بیس متر بیس سطح جلویی یک عدسی را در همه مریدین ها +۴.۰۰ دیوپتر و بیس سطح پشتی همان عدسی را در همه مریدین ها -۲.۰۰ دیوپتر بیابیم، می توانیم نتیجه بگیریم که بیس ها اسفر هستند و قدرت کل عدسی به شرح زیر تعیین می شود:

حال، اگر بیس سطح جلویی عدسی را +۶.۰۰ دیوپتر و سطح پشتی را توریک با مقادیر -۸.۰۰ دیوپتر در مریدین ۹۰º و -۵.۰۰ دیوپتر در مریدین ۱۸۰º بیابیم، تعیین قدرت عدسی به صورت زیر خواهد بود:

منبع: Understanding Sphere, Cylinder, and Axis in the Eyeglass Lens Prescription