Zentrieren und Zentriertoleranzen bei Zweistärkengläsern

12.1. Wichtige Begriffe und Grundlagen des Zentrierens

Die Zweistärkengläser – sehr oft auch Bifocalgläser genannt – gehören zur Gruppe der Mehrstärkengläser. Bei Mehrstärkengläsern handelt es sich um Brillengläser, die verschiedene, sichtbar gegeneinander abgegrenzte Bereiche besitzen, die sich im sphärischen Anteil ihrer dioptrischen Wirkung unterscheiden. Mehrstärkengläser können aus einem Grundglas und einer oder mehreren „Zusatzlinsen“ bestehen. Die am häufigsten vorkommenden Arten sind die verschiedensten Ausführungen von Zweistärkengläsern, seltener sind Dreistärkengläser bzw. spezielle Sonderformen.

Am besten erkennt man den Unterschied der verschiedenen Brillengläserarten (gemeint sind hier Einstärkengläser und Mehrstärkengläser) aus ihrem Verwendungszweck. Ein Einstärkenglas dient der Korrektion einer Fehlsichtigkeit, also einer Kurz- oder Übersichtigkeit und gegebenenfalls eines Astigmatismus. Auch als Nahglas bei Alterssichtigkeit findet das Einstärkenglas Verwendung. Die Scharfeinstellung auf verschieden weit vom Auge entfernte Objekte bleibt dabei der Akkommodation des Auges überlassen, soweit dieses zum Akkommodieren (noch) im Stande ist.

Ein Mehrstärkenglas dagegen soll die mit zunehmendem Lebensalter immer geringer werdende Akkommodationsfähigkeit (Akkommodationsbreite) des Auges dadurch ergänzen, dass im Brillenglas gleichzeitig Teile mit verschiedenen Wirkungen enthalten sind, durch die ein/e Brillenträger/in nacheinander blicken muss, um so dem Auge nacheinander verschieden starke zusätzliche Sehhilfen zu geben. Damit können dann verschieden weit entfernte Gegenstände trotz verringerter oder fehlender Akkommodation scharf gesehen werden. Dazu ist eine „richtige Lage“ dieser beiden Glasteile erforderlich. (Erklärungen zu dieser „richtigen Lage“ folgen.)

Im Vergleich zur Versorgung mit je einer Brille für das Sehen in die Ferne und für das Lesen bzw. die Naharbeit entfällt beim Tragen einer Mehrstärkenbrille das lästige Wechseln der Brillen, wenn man vom Fern- zum Nahsehen übergeht. Trotzdem erfordert das Tragen von Zweistärkengläsern eine Gewöhnung an ganz bestimmte Besonderheiten dieser Gläser. Dies betrifft insbesondere die Größe der für Ferne und Nähe zur Verfügung stehenden Glasteile, die Lage der Bezugspunkte bzw. der optischen oder geometrischen Mittelpunkte usw. . Davon wird später noch die Rede sein.

12.1.1. Das ideale Zweistärkenglas und dessen optimale Zentrierung

Ein ideales Zweistärkenglas sollte folgende Eigenschaften besitzen:

Jedes Zweistärkenglas weist zwischen den verschiedenen unterschiedlich wirkenden Teilen Grenz- oder Trennungslinien auf. Je nach Art der Herstellung des Glases ist diese Trennungslinie mehr oder weniger sichtbar beziehungsweise mehr oder weniger stufenförmig in der Oberfläche des Glases ausgebildet. (Einige Beispiele zeigt Abbildung 12.3.) Fernteilwirkung, Nahzusatz (Addition) und Platzierung des Nahteils beeinflussen sowohl die Lagen der optischen Mittelpunkte (OF und ON) als auch — als unmittelbare Folge — bestimmte prismatische Wirkungen. Es lassen sich also voraussichtlich nicht alle oben genannten Anforderungen gleichzeitig erfüllen. Man muss deshalb Kompromisse schließen und den einen oder anderen Nachteil zugunsten der Erfüllung (einiger) der übrigen Forderungen in Kauf nehmen.

Am Beispiel eines verbreitet verwendeten Zweistärkenglases mit seitlich und in der Höhe versetzt zum Punkt OF eingearbeitetem Nahteil (siehe Abbildung 12.4) soll gezeigt werden, wie ein solches Glas optimal zentriert werden muss. Dies bedeutet insbesondere zu klären, welche Faktoren eine solche ideale Nahteillage beeinflussen. Die Lage des Fernteilbezugspunktes für die Sehaufgabe Ferne und die Lage des Nahteiles für die Sehaufgabe Nähe müssen gleichzeitig stimmen. Um dem Ideal nahe zu kommen, sind herstellerseitig eine bestimmte seitliche Versetzung (sog. „Inset“) und eine gewisse Höhenversetzung vorgenommen (siehe Abbildung 12.5). Unter Beachtung der geltenden Anpassregeln durch die/den Augenoptiker/in bzw. die Umsetzung dieser Regeln durch das Werkstattpersonal kann dann eine gut verträgliche Zweistärkenbrille entstehen.

Es muss also den Blickverhältnissen für die Ferne durch die richtige Lage der Fernteilbezugspunkte (in der Regel BF = OF = HBF) und zugleich den Blickbedingungen für die Nähe durch die richtige Lage der Nahteilmitten bzw. -oberkanten (vgl. Abbildungen 12.6 und 12.7 sowie nächsten Abschnitt) genüge getan sein. Das klappt am ehesten, wenn die Blickfeldforderung für die Nahteillage eingehalten wird. Wird diese Zentrierbedingung erfüllt, überlagern sich die beiden Einzelblickfelder (die die Nahteile durch ihre Breite/n und Höhe/n ermöglichen) zu einem größtmöglichen binokularen Blickfeld in der Einstellebene. Für die richtige seitliche Zentrierung der Nahteillinsen zeigt dies die Abbildung 12.8.

12.1.2. Einflussgrößen im Zusammenhang mit der richtigen Nahteillage

Bei Einstärkenbrillen waren immer bestimmte Ihnen bekannte Zentrierbedingungen zu erfüllen, die nun unverändert auch auf Brillen mit Zweistärkengläsern übertragen gelten sollen. Demnach muss für Bifocalgläser Folgendes verlangt werden:

– Beim Sehen durch Fernteile und Nahteile sollen keine durch Zentrierfehler verursachten Vergenzen nötig werden.

– Fern- und Nahteile müssen so zentriert sein, dass die Korrektion der Abbildungsfehler optimal erhalten bleibt.

Zusätzlich ergeben sich weitere Zentrierbedingungen aus der Lage der Fern- und Nahteile in der Brille:

– Beim Sehen in die Ferne sollen die Nahteile nicht störend in Erscheinung treten.

– Die Nahteile müssen so zentriert sein, dass sich alle Sehaufgaben im Nahbereich bei normaler Kopf- und Körperhaltung ausführen lassen.

Auch hier müssen bei der Zentrierung – wie schon bei manchen Sehaufgaben mit Einstärkenbrillen – bisweilen Kompromisse eingegangen werden, weil wiederum nicht alle Bedingungen gleichzeitig erfüllt werden können. Welche davon Vorrang erhalten, ergibt sich jeweils aus der bevorzugten Sehaufgabe, dem verwendeten Nahteiltyp, den vorliegenden Gläserstärken usw.

12.2. Richtige Horizontal- zentrierung bei Mehrstärkengläsern des Typs 2

Für die Zentrierung der Fernteile eines Zweistärkenglases gelten die gleichen Anforderungen wie bei einer Fernbrille der gleichen dioptrischen Wirkung: zF = p. Richtige Ausrichtung des Mittelteils der Fassung vorausgesetzt bedeutet dies, dass die Hauptblickrichtungen der Augen durch die Fernteilbezugspunkte verlaufen und die optischen Achsen der Brillengläser durch den jeweiligen Augendrehpunkt. Dies gilt allerdings nicht bei Fernteilen mit prismatischer Wirkung.

Beim Blick auf ein nahe gelegenes Objekt muss das Augenpaar konvergieren (und auch akkommodieren). Für diese Hauptblickrichtung (Nähe) ergeben sich Durchstoßpunkte in der Brillengläserebene innerhalb, also nasal der Fernteilbezugspunkte: zN = q. An diesen Stellen sollten die geometrischen Mitten der Nahteile der Gläser liegen: HBN = GN. Dabei liegt GN sicher auf der Mittelsenkrechten des Nahteils, da ja die Nahteile als (in sich) symmetrisch vorausgesetzt werden. Bei Blickschwenkungen nach links und rechts ergibt sich so ein größtmögliches binokulares Blickfeld. Eine falsche Nahteillage hingegen verkleinert dieses beidäugig nutzbare Blickfeld unter Umständen sehr stark. Es ist also eine seitliche Versetzung der Nahteile „nach innen“ im Glas erforderlich, damit gleichzeitig Fernteile und Nahteile „richtig liegen“ können. Bei den meisten Bifocalgläsern dieses Typs ist ein nasaler Versatz (= Inset) von im Mittel ca. 2,5 mm herstellerseits serienmäßig vorhanden. Andere mm-Werte für den Inset sind als Standardausführung von „normalen Bifos“ selten, jedoch als Sonderanfertigungen in der Regel bei den meisten Lieferanten erhältlich.

Nun sollte überlegt und geklärt werden, ob denn diese 2,5 mm immer dem Ideal ausreichend nahe kommen beziehungsweise welcher seitliche Versatz in Abhängigkeit von verschiedenen Faktoren denn eigentlich erforderlich wäre. Dazu sollten wir fragen: Welche Faktoren sind es denn, die die Größe des nasalen Verlagerung der Nahteile beeinflussen? Und wie stark wirken sich diese Faktoren auf die Größe der erforderlichen „Nahteilversetzung“ aus?

Die Skizze der Abbildung 12.8 greift die weiter oben gemachten Aussagen über HBF und HBN auf und zeigt (nur) das Nahteil in richtiger geometrischer Lage. Die Blickfeldforderung ist für das Nahteil erfüllt; seine „Stärke“ wird hier nicht beachtet. Auch ist für diese Überlegung die eventuell vorhandene Fernteilwirkung (zunächst) ohne Bedeutung.

Die Abbildungen 12.10 bis 12.13 zeigen jeweils Augenpaare beim Blick auf den Einstellpunkt E mit konvergenten Blickrichtungen.

12.2.1. Die Einstellentfernung (der „Arbeitsabstand“)

Für unterschiedliche Einstellentfernungen (= Objektabstände) ergeben sich selbstverständlich unterschiedlich große Konvergenzwinkel. Dies leuchtet sicher sofort ein und wird verdeutlicht durch die Abbildung 12.10. Eine Zweistärkenbrille für einen großen Arbeitsabstand (60 bis 70 cm) erfordert demnach für die dabei vorliegende geringe Konvergenz eine andere Nahteillage als eine andere Bifocalbrille, mit der der gleiche Kunde z. B. in 25 cm Entfernung (mit entsprechend mehr konvergierenden Augen) lesen will.

12.2.2. Der Augendrehpunktabstand (die „FernPD“)

Legt man als übliche mittlere Leseentfernung 33 cm zugrunde, so könnte man (fälschlicherweise) annehmen, dass für die Zweistärkenbrillen aller Kunden, die in diesem Abstand lesen, immer die gleiche Nahteilversetzung nötig wäre. Dem ist aber nicht so, weil die Augendrehpunktabstände („Fern-PDs“) und damit die Konvergenzwinkel ganz unterschiedlich ausfallen. Und auf Grund dessen muss natürlich jemand, der eine große Fern-PD (z. B. 72 mm) hat, für das Lesen in 33 cm oder gar in 25 cm stärker konvergieren als eine andere Person mit kleiner Fern-PD von vielleicht 56 mm dies tun muss. Auch diesen Sachverhalt verdeutlicht eine Skizze (siehe Abb. 12.11).

12.2.3. Der Hornhautscheitelabstand (HSA)

Verschiedene Fassungsmodelle können mit ihren Brillengläserebenen an ein und derselben Person ganz unterschiedlich weit von den Augen entfernt liegen. Dies drückt sich in der Größe des Hornhautscheitelabstandes (HSA) aus. Auch in diesem Zusammenhang ergibt sich wegen der konvergenten Blickrichtungen ein Einfluss auf die korrekte (ideale) Lage der Nahteile. In der Regel wird sich dieser zwar erst bei recht großen HSA-Unterschieden bzw. größeren Abweichungen vom durchschnittlichen HSA bemerkbar machen, aber zu leugnen ist dieser Einfluss des HSA sicher nicht. In der Abbildung 12.12 ist der Zusammenhang zu erkennen: Ein großer Abstand der Brillengläser von den Augen erfordert in den Bifocalgläsern weiter nach innen versetzte Nahteile als ein kleinerer HSA.

12.2.4. Die dioptrische Wirkung im Fernteil (= die „Fernteilwirkung“)

Die zunächst außer acht gelassene Wirkung der Fernteile muss nun doch auch im Zusammenhang mit der richtigen Nahteillage betrachtet werden (momentan noch ohne prismatische Wirkung im Fernteil). Da die optischen Mittelpunkte richtig auf die „Fern-PD“ zentriert sein sollen und auch hinter den Nahteillinsen das Grundglas ( = das tragende Fernteil) ebenso optisch wirksam ist, zeigt sich: Es wird beim Blick auf das nahe gelegene Objekt in jedem Fall neben dem optischen Mittelpunkt des Fernteiles durchgesehen. Und daraus resultiert bekanntermaßen eine prismatische Wirkung des Fernteils, die umso größer wird, je höher die optische Wirkung des horizontalen Hauptschnittes ist (und umso weiter neben dem OF durch das Glas geschaut wird; siehe u. a. die Prentice-Formel). Den qualitativen Zusammenhang für ein Fernteil mit Pluswirkung zeigt die Abbildung 12.13, die Größe der erforderlichen Nahteilversetzung ist aus Tabelle 12.14 ersichtlich.

Für die Faktoren Arbeitsabstand, HSA und Fern-PD können Sie einen Eindruck von der zahlenmäßigen Größe des jeweiligen Einflusses aus der Betrachtung der mm-Werte von Tabelle 12.15 gewinnen. Diese Tabelle und die Grafik der Abbildung 12.16 zeigen die erforderlichen monokularen Versetzungen der Nahdurchblickpunkte auf der Grundlage rein geometrischer Zusammenhänge, also ohne Einfluss der Fernteilwirkung.

Arbeitsauftrag 36:

Für Bifos existieren als Anpassregeln zum Beispiel eine so genannte „Fernteilzentrierung“ und eine „Zentrierung auf Nah-PD“.

Arbeitsauftrag 37:

Suchen Sie Beispiele aus dem Marktangebot an Bifocalgläsern, wo eine andere Nahteilver- setzung ( = ein anderes Inset) vorliegt als die verbreitet anzutreffenden 2,5 mm!

Welche „Sehbedingungen“ liegen bei den jeweiligen Beispielen vor? Kommentieren Sie die Glaskonzepte und deren Eignung für bestimmte Sehaufgaben!

12.3. Richtige Vertikal- zentrierung bei Mehrstärkengläsern des Typs 2

Die übliche Blickrichtung auf ein nahe gelegenes Objekt (beispielsweise beim Lesen) ist etwas mehr nach unten geneigt als die Hauptblickrichtung bei Sehaufgabe Ferne. Waren es dort durchschnittlich 10 Grad Neigung gegen die (exakt horizontal verlaufende) Nullblickrichtung, so wird nun in der Regel von etwa 15 Grad Neigung ausgegangen – wobei dieser Wert stark variieren kann, aber als ungefährer Anhalt brauchbar ist. In jedem Fall ist darauf zu achten, dass für diese (Haupt-)Blickrichtung Nähe das gesamte durch die Pupille eintretende Strahlenbündel bereits vollständig durch das Nahteil verläuft, und zwar für beide Augen.

Als durchschnittliche Anpasshöhe wird hier angenommen, dass beim Blick von vorn auf den Brillenträger die Trennlinie des Bifocalglases in Höhe der Oberkante des unteren Augenlides liegen soll. Auf Grund der anatomischen Gegebenheiten entspricht dies einer Stelle in der Fassungsebene, die etwa 6 mm unter dem Nulldurchblickpunkt liegt. (Siehe dazu die Abbildungen 12.18 und 12.20.) Die vertikalen Abstände dieser Stellen nach unten (nach DIN bis zur unteren Kastenlinie) in der rechten und linken Scheibe werden dann als Nahteilhöhen ausgemessen und an die Werkstatt weitergeleitet. Genaueres dazu im nächsten Kapitel.

Für Trifocalgläser ist eine etwas andere Höhenlage zum Auge erforderlich (siehe Abb. 12.19). Der Grund dafür liegt auf der Hand: Blickrichtungen und Sehaufgaben sind dort etwas anders als beim Sehen durch Zweistärkengläser.

Bei Bifos (und Trifos) gibt es mehrere Einflussgrößen, welche die im Einzelfall jeweils beste(n) Einschleifhöhe(n) für R und L (mit)bestimmen. An dieser Stelle finden Sie diese nur aufgezählt mit einem kurzen Kommentar. Genauere Erläuterungen folgen in einem späteren Abschnitt. Die genannten Faktoren sind:

12.3.1. Arbeitsabstand (bzw. Blicksenkung)

Weil zum Beispiel bei einer Bildschirm-Arbeitsbrille eine andere (geringere) Blicksenkung vorliegt, erfordert dies weniger weit nach unten eingearbeitete Nahteile als eine „normale“ Lese- brille.

12.3.2. Körpergröße, Körperhaltung, Kopfhaltung

Bei „normaler“ Kopf- und Körperhaltung ergibt sich eine horizontal verlaufende so genannte „habituelle Nullblickrichtung“. Ihr lässt sich eine individuelle für die entsprechende Nah-Sehaufgabe geeignete Nahteilhöhe zuordnen.

12.3.3. Häufigkeit der Verwendung von Fernteil und Nahteil

Da Nahteilhöhen immer Kompromisse darstellen im Widerstreit der Nutzung von Fern- und Nahteilen des Glases, kann bei vorwiegender Verwendung der Zweistärkenbrille zum Lesen die Nahteiloberkante „etwas höher“ eingearbeitet werden. Im umgekehrten Fall (überwiegend Sehen in die Ferne, ganz wenig lesen) „ein wenig tiefer“ als die durchschnittliche Anpasshöhe.

Harald Eggl