Cam ve Plastik Lens Materyalleri

İnsanoğlu; bir su damlasının yaprak üzerindeki büyütme etkisindeki gizeminden hareketle; optik ve optometrik meslekleri bugünkü seviyelerine taşımışlardır.

Mercimek bitkisinin Latince ismi “lens”tir. Gözlük camları da mercimeğe benzediği için İngilizce “lens” olarak isimlendirilir.

Cam ve plastik olmak üzere iki grup materyal vardır. Tarihsel olarak cam lensler ilk sırada yer alır. Cam 4000 yıl önce Mısırda üretiliyordu. Gözlük camlarının tarihi çok eskilere dayanmaktadır. Marco Polo 1270 yılında yaşlı kişilerin Çin’de konveks camlar kullandığını belirtmiştir. 14 yüz yıl Avrupa’sında çerçevede iki lens şeklinde tarif görür.1371 de Floransa’da Savino Armeti ilk gözlüğü yapmıştır. İlk gözlük sapsız ve burun üzerine oturtularak elle tutulan veya iple bağlanan şekilde idi.1611 de Kepler prizmaları bulmuş,1784 ‘de Benjamin Franlin ilk Bifokal lensleri keşfetmiştir. İlk lensler doğal olarak silikon birleşimi, kuarz ve berildi. Ancak şimdilerde; lens üretiminde ünlü isimler olan Ernst ABBE ve Otto SCHOTT 1885’de Optik cam malzemenin eriğine yeni bazı elementler eklenmesi ile çok daha gelişebileceğini açıkladılar. İleri araştırmalar sonucu bugün temin edilen çeşitli cam türleri üretildi. İyi kalite de gözlük camları 19 cu yüzyıl sonlarında Venedik’te yapılmaya başlanmıştır. Cam mükemmel bir kimyasal terkibe sahiptir. Işığın nerdeyse tamamına yakının içinden geçmesine izin verir. Bu geçiş sırasında camın kimyasal terkibinde bir değişme olmaz. Az bir kısmı camın ön ve arka yüzeyinden yansıma yolu ile kaybolur. Normal camlarda yansıma %8 kadardır. Yüksek indeksli camlarda yansıma %13 kadardır. Bu yansımalar hayal görüntüler oluşturur. Görme kalitesini düşürür. Buda AR kaplamalarla önlenebilir. AR kaplamalar camın optik performansını yükseltir ve daha estetik kılar.

İlk ticari bulunabilir Progressive lens 1959 tarihinde Fransa’da üretilen cam lenslerdi.(Varilux 1 olarak bilinen ilk Progressive Lens Essel şirketi tarafından üretilmiştir. Şirketin bugünkü adı Essilor dur)
Asiferik tek odaklı, plus (+) lensler daha ince daha hafif ve belirgin olarak daha düz ve estetiktir. Kenar kalınlığı minus (-) asiferik lenslerde çok dikkat çekici değildir.

Plastik lensler günümüzde köklü bir öneme sahiptir. Toplum nazarında, teknik olarak gelişmiş ürünlerdir. Günümüzde plastik lensler, cam lenslere tur bindirmiştir. Cam ve plastik lenslerin karşılaştırılmasında ortaya çıkan en belirgin fark bu malzemelerin yoğunluğudur. Plastikler, camlardan daha düşük yoğunluğa sahiptir. Her iki lenste aynı hacımda yapılırsa plastikler daha hafif olacaktır.CR39 lensler ortalama %40 daha cam lenslerden hafiftir. Orta indeks poliüretan lensler ağırlık olarak cam lenslerin ortalama yarısı kadardır.

Yüksek indeksli cam lensler ağırlık olarak crown lenslerden önemli ölçüde farklı değillerdir.

Camlar daha stabil ve atmosfer şartlarına daha dayanıklıdır. Plastikler daha esnektir cam kadar sert değildir. Kolay çizilirler. Çizilmeye karşı yüzey direncini artırmak için özel bir reçine ile kaplanabilmektedirler. Buna rağmen hiçbir zaman, cam yüzeyinin direncine ulaşamazlar. Son yıllarda yapılan hydrophobic ve süper hydrophobic

Kaplamalar sayesinde çizilme zaafı epeyce önlenebilmiştir. Bu kaplamalar sadece su, kir, toz v.b. etkilere karşı iyi bir performans oluşturmakla kalmayıp, aynı zamanda oluşan bu olağanüstü kaygan yüzey nedeniyle, çizilmeye sebebiyet veren sürtünmelere de mukavemet göstermektedir.

Materyal seçiminde, kırılma indisi, Abbe değeri, Yoğunluk ve maliyet belirleyici kriterlerdir

Oftalmik Endüstrisinde; yoğunluk pratik olarak her cm küp için gram ağırlığını ifade eder. .

Cam lenslerin kırılma indisi 1,523 abbe değeri 59 dur.CR 39, organik lenslerin kırılma indisi 1,498 abbe değeri 58 dir.Abbe değeri 40 ‘ın üzerinde olan lenslerde kromatik aberasyon bir problem teşkil etmez.Abbe değeri düştükçe kromatik aberasyon artar.Abbe değeri refractive index’in bir fonksiyonudur.
Kırılma indisi yükseldikçe daha ince cam elde edilir. Ancak gözlük kullanıcısı mademki ince bir lens daha iyi bir görünüme sahip, öyleyse her zaman en yüksek kırılma indisini tercih etmeliyim diye düşünebilir. Yüksek indeksli camlar da abbe değeri düşüktür.1,7 kırılma indisine sahip bir lensin abbe değeri 40 dır.1,8 ‘de abbe değeri 35dir.1,9 indekste abbe değeri 30 olacaktır. Düşük abbe değerlerinde tüm cam bünyesinde özelilikle periferde görüntü kalitesi bozulur. Prizmatik etki meydana gelir. .Buna mukabil anormal seviyede Dispersiyon nedeniyle kontrast bozulması olmakta, bu da algılama performansında düşüşe yol açmaktadır

Yüksek indeksli bu camları, köşeli bir çerçeveden çok, Çerçevenin A ve B boyutu farkı 9 mm den büyük olmayan köşeleri yumuşak hatlı çerçevelere tespiti daha estetik görünmesini sağlar.
Kırılma indisi; Bir ışık demeti dar bir açı ile düşük optik yoğunluktaki bir ortamdan yüksek optik yoğunluktaki bir ortama geçerse kırılarak normale yaklaşır. Işığın boşluktaki hızının bir başka saydam ortamdaki hızına oranına o ortamın kırılma indisi adı verilmektedir. .(Örneklemek gerekirse; ışık hızı 300.000 km/saniyedir. Herhangi bir saydam ortamdan geçerken bu hız,200.000 km/sn olarak gerçekleşiyorsa, o materyalin kırma indisi 1,5’dir. Bu hız yoğunluk arttıkça azalmakta, bu nedenle de kırma indisi yükselmektedir)

Kırılma kanunları; Hollandalı matematikçi Willebrord Snell tarafından 1621’de keşfedilmiştir. O dönemde Snell; kırılma indisi ile ışığın hızı arasındaki ilişkiyi saptayamamıştı. Snell kırılma indisini geliş açısının sinüsünün Kırılma açısının sinüsüne oranı olarak bildirmiştir. Bu ilişki Snell kanunu olarak bilinmektedir. Işık demeti kırıcılık indeksi yüksek bir ortamdan düşük olana geçtiğinde ise (ters yönde geçişte) normalden uzaklaşarak hızlanacaktır.