A Comparative Study on Selected Optical Parameters of Ophthalmic Lenses

Abstract

This study conducts a comparative analysis of the optical properties of ophthalmic lenses manufactured by several commercial producers. The research emphasizes the Abbe number, refractive index, transmittance, and Brewster angle, which are essential for assessing lens performance and visual quality. The Abbe number elucidates chromatic dispersion and color fidelity, whereas the refractive index quantifies the degree of light refraction within the lens material. Transmittance assesses the efficacy of light transmission via the lens, while the Brewster angle denotes the incidence angle at which polarized light is entirely transferred without reflection losses. The study thoroughly examines these characteristics, emphasizing their impact on lens selection, optical performance, and appropriateness for diverse ophthalmic applications. The results establish a solid foundation for enhancing lens material selection in relation to visual comfort, clarity, and specific application needs. The direct comparison between Hikari and Schott glasses underscores realistic trade-offs in material design and informs industrial and ophthalmic applications. The investigation indicated that Hikari PK glass demonstrated the greatest transmittance, whilst Schott PK glass exhibited the highest Abbe number, underscoring the trade-offs across manufacturers.

Keywords

• Abbe Number
• Refractive Index
• Brewster Angle
• Transmission

Oftalmik Lenslerin Seçilmiş Optik Parametreleri Üzerine Karşılaştırmalı Bir Çalışma

Öz

Bu çalışma, çeşitli ticari üreticiler tarafından üretilen oftalmik (gözlük) lenslerin optik özelliklerini karşılaştırmalı olarak analiz etmektedir. Araştırma, lens performansı ve görsel kaliteyi değerlendirmede kritik öneme sahip olan Abbe sayısı, kırılma indisi, geçirgenlik ve Brewster açısı üzerine odaklanmaktadır. Abbe sayısı, kromatik saçılma ve renk doğruluğunu açıklarken; kırılma indisi, ışığın lens malzemesi içinde ne ölçüde büküldüğünü nicel olarak ifade eder. Geçirgenlik, ışığın lens üzerinden ne kadar etkin bir şekilde iletildiğini değerlendirirken; Brewster açısı, polarize ışığın yansıma kaybı olmaksızın tamamen iletildiği geliş açısını tanımlar. Çalışma, bu özellikleri ayrıntılı bir biçimde inceleyerek lens seçimi, optik performans ve farklı oftalmik uygulamalar için uygunluk üzerindeki etkilerini vurgulamaktadır. Elde edilen sonuçlar, lens malzemesi seçiminin görsel konfor, görüntü netliği ve uygulamaya özgü ihtiyaçlar doğrultusunda iyileştirilmesine yönelik sağlam bir temel sunmaktadır. Hikari ve Schott camları arasındaki doğrudan karşılaştırma, malzeme tasarımındaki gerçekçi ödünleşimleri ortaya koyarak endüstriyel ve oftalmik uygulamalar için yol gösterici olmaktadır. Araştırma, Hikari PK camının en yüksek geçirgenliği gösterdiğini, buna karşın Schott PK camının en yüksek Abbe sayısına sahip olduğunu ortaya koyarak üreticiler arası bu ödünleşimi bir kez daha vurgulamaktadır.

Anahtar Kelimeler

• Abbe Sayısı
• Kırılma İndisi
• Brewster Açısı
• İletkenlik

References

1. [1] B. M. Huggins, K. Sun, R. Welch, “Effect of chemical composition on refractive index and Abbe value for ternary silicate glass systems,” Journal of the American Ceramic Society, vol. 29, no. 6, pp. 159–161, 1946.
2. [2] K. Sun, M. L. Huggins, “Effect of chemical composition on relationship between refractive index and Abbe value for binary systems,” Journal of the American Ceramic Society; vol. 28, no.11, pp. 306–307, 1945.
3. [3] I. Kabacelik, “SnO2/MgF2 anti-reflection coatings for optical glass: design, optimization and simulation approaches,” Journal of Optics-India, vol. 54, no. 5, pp. 3712–3721, 2025.
4. [4] G. S. Jha, G., Seshadri, A. Mohan, R. K. Khandal, “Development of high refractive index plastics,” e-Polymers, vol. 7, no. 1, pp. 120, 2007.
5. [5] C. Gao, B. Yang, J. Shen, “Study on syntheses and properties of 2,2′-mercaptoethylsulfide dimethacrylate transparent homo- and copolymer resins having high refractive index,” Journal of Applied Polymer Science, vol. 75, no. 12, pp. 1474–1479, 2000.
6. [6] T. Matsuda, Y. Funae, M. Yoshida, M., T. Yamamoto, T. Takaya, “Optical material of high refractive index resin composed of sulfur-containing aromatic methacrylates,” Journal of Applied Polymer Science; vol. 76, no: 1, pp. 50–54, 2000.
7. [7] T. Kohara, “Development of new cyclic olefin polymers for optical uses,” Macromolecular Symposia, vol. 101, no. 1, pp. 571–579, 1996.
8. [8] L. Yi, W. Xiaodong, Y. Fan, “Microfluidic chip made of COP (cyclo-olefin polymer) and comparison to PMMA (polymethylmethacrylate) microfluidic chip” Journal of Materials Processing Technology, vol. 208, no. 1-3, pp. 63–69, 2008.

9. [9] M. L. Rubin, “Spectacles: past, present, and future,” Survey of Ophthalmology; vol. 30, no. 5, pp. 321–327, 1986.
10. [10] H. Morishiri, S. Kobayashi, “Episulfide compound with high refractive index,” Japanese Kokai Tokkyo Koho, 325274, 2005.
11. [11] H. Morishiri, S. Kobayashi, “Polythiols, transparent polymer compositions containing them, their polymers, their manufacture, their heat-resistant optical materials and lenses with high refractive index,” Japanese Kokai Tokyo, 131724, 2006.
12. [12] R. Okada, T. Ohkubo, M. Kosaka, “Polythiourethanes for optical products and process for preparation thereof,” European Patent; EP53075, 1993.
13. [13] D. Helmut, “Plastics as optical materials,” Angewandte Chemmie International Edition, vol. 18, no. 1, pp. 49–59, 1979.
14. [14] T. Okubo, S. Kohmoto, M. Yamamoto, “Optical polymer having a high refractive index and high Abbe number prepared by radical polymerization using 2,5-bis(2-thia-3-butenyl)-1,4-dithiane” Journal of Macromolecular Science, Part A: Pure and Applied Chemistry, vol. 35, no. 11, pp. 1819–1834, 1998.
15. [15] M. Li, S. Li, L. K. Chin, U. Y. Yu, D. P. Tsai, R. Chen, “Dual-layer achromatic metalens design with an effective Abbe number” Optics Express, vol. 28, no. 18, 26041, 2020.
16. [16] H. Dislich, “Plastics as optical materials” Angewandte Chemie International Edition, vol. 91, no. 1, pp. 52–61, 1979.
17. [17] D. Y. Smith, M. Inokuti, W. Karstens, “Cauchy’s dispersion equation reconsidered: Dispersion in silicate glasses. Radiation Effects and Defects in Solids,” vol. 157, no. 6–12, 823–828, 2020.
18. [18] G. Ghosh, “Sellmeier coefficients and dispersion of thermo-optic coefficients for some optical glasses” Applied Optics, vol. 36, no. 7, pp. 1540–1546, 1997.
19. [19] Y. Hu, J. Lv, Q, Hao, “Refractive Index Measurement of Glass with Arbitrary Shape Based on Brewster's Law and a Focusing Probe Beam,” Sensors (Basel), vol. 21, no. 7, pp. 2421. 2021.
20. [20] J. Luo, H. Chu, R. Peng, M. Wang, J. Li, Y Lai, Ultra-broadband reflectionless Brewster absorber protected by reciprocity. Light Science and Applications, vol. 10, no. 1, pp. 89, 2021.
21. [21] Refractive Index Database. Available at: https://refractiveindex.info (accessed July 30, 2024).