Die Geschichte des Gleitsichtglases

Anlässlich des Kongresses der Deutschen Ophthalmologischen Gesellschaft 1956 kontaktierte ein Leipziger Augenoptiker ZEISS in Jena und in Oberkochen, aber auch Rodenstock in München mit seiner Idee für „Brillengläser mit gleitender Dioptrienzahl“. Richtig erkennt er, dass sein Glas mit unterem sphärischen Nahteil und gleitenden Radien zum oberen asphärischen Fernteil an „unzureichenden Fertigungsmitteln“ scheitern könne. Interessanter sind die Ablehnungsgründe der deutschen Glashersteller. Man ist sich sicher, dass die „grundsätzlichen Nachteile solcher Gläser“, sprich Astigmatismus, nicht behoben werden könnten. Vor allem aber sei der Vorteil für Brillenträger „mehr als zweifelhaft.“ Der ungebrochene Erfolg von Gleitsichtgläsern seit Einführung von Varilux sollte indes hinsichtlich des Kundenbedarfs alle Hersteller eines Besseren belehren.

Die Frage des Astigmatismus löste eine Ostberliner Gruppe, die ebenfalls an „unzureichenden Fertigungsmitteln“ der volkseigenen Industrie der DDR scheitern sollte.

Am Institut für Optik und Spektoskopie der Deutschen Akademie der Wissenschaften begannen 1953 Ernst Lau und Rolf Riekher, unzufrieden mit Bifokalgläsern, mit der Arbeit an „Brillengläsern mit gleitender Dioptriezahl“. Mit rotationssymmetrischen asphärischen Gläsern, die thermisch hergestellt wurden, konnten sie Testpersonen überzeugen. Die Herstellung in Jena wurde nichtsdestotrotz später aufgegeben. Ihr Patent von 1959 verwendete erstmals „gleitende Dioptriezahl“ anstelle von multifokal zur Bezeichnung dieser neuen Art von Gläsern.

Im selben Jahr stieß Günter Minkwitz zu dieser Arbeitsgruppe. Sein „Satz von Minkwitz“ (diese Bezeichnung übrigens 1980 geprägt in einem Aufsatz in der Deutschen Optiker Zeitung - 2) gilt bis heute als Grundlage für das Verständnis und das Design von Gleitsichtgläsern. Es ist wohl kein Zufall, dass Minkwitz eben kein Physiker oder Augenoptiker war, sondern Mathematiker und sich mit neuer Perspektive dem Astigmatismusproblem dieser Gläser näherte. Mit Minkwitz‘ Erkenntnissen zu den mathematischen Grundlagen „kugeliger, optischer Oberflächen“ und dem von Ernst Lau geprägten Begriff „Gleitsichtglas“ ist den Ostberlinern zwar kein kommerzieller Erfolg, aber ein Platz in der Geschichte der Gleitsichtgläser sicher.

Bis Anfang der 1980er Jahre stieg der Anteil von Varilux an den verkauften Multifokalgläsern auch in Deutschland deutlich an. Rodenstock und ZEISS brachten eigene Gleitsichtgläser auf den Markt, die Bedenken hinsichtlich der Verbraucherakzeptanz waren überwunden. Die Konstruktion und Herstellung bedienten sich des einfachen Prinzips der zunehmenden Flächenkrümmung von oben nach unten. Das führte zu massiven Flächenastigmatismen seitlich der Progressionszone und damit hohen Unverträglichkeitsraten aller verfügbaren Gleitsichtgläser.

Aus dieser Zeit, den 1970er Jahren, stammt eine Unterscheidung zwischen „weichen“ und „harten“ Flächendesigns, die allerdings heute kaum noch zur Charakterisierung von Gleitsichtglasdesigns tauglich ist. Die Kennzeichnungen bezogen sich auf die Verteilung des Astigmatismus, den man nicht prinzipiell vermeiden, aber reduzieren und vor allem verschieden verteilen konnte. Bei „weichen“ Designs wird der Astigmatismus bis in die Nah- und Fernbereiche gezogen, das vermeidet relativ plötzliche Unschärfen für das sich bewegende Auge bei Seitenblicken. Bei „harten“ Designs werden die Sehzonen größer gezogen, dafür steigt zum Rand der Astigmatismus stärker an.

Ein Konstruktionsprinzip von Gleitsichtgläsern der ersten Jahrzehnte beeinträchtigte das Wohlbefinden der Brillenträger besonders: die Symmetrie des rechten und des linken Glases. Das heißt, beide Gläser wurden symmetrisch hergestellt. Beim Einschleifen wurden sie dann um neun bis zehn Grad verdreht, um die Nahzonen mit der Vergenz beim Lesen in Einklang zu bringen. Da zudem die Addition in gerader Linie („Nabelpunktlinie“) vom Fernreferenzpunkt aus gesehen angeordnet war, ergab sich bei seitlichem Blick ein eingeschränktes binokulares Sehen.

Die 1983 von ZEISS eingeführten Gradal HS Gläser boten erstmals die sogenannte Horizontalsymmetrie, für deren Berechnung und Fertigung die notwendige asymmetrische Vorgehensweise angewendet wurde. Erstmals wurden rechtes und linkes Glas separat und damit unterschiedlich berechnet, um die Sehzonen bei binokularem Sehen horizontalsymmetrisch zu bieten. Mit dieser optimierten Korrektur für beide Augen in allen Blickrichtungen steigt die Verträglichkeit deutlich.

Mit der Lösung der fundamentalen Herausforderungen in Design und Herstellung sowie bei der Popularisierung von Gleitsichtgläsern als Sehkorrektion erster Wahl für Presbyope hatte ein „altes Leiden“ eine zeitgemäße Antwort gefunden. Die augenoptische Industrie hatte wieder einmal eindrucksvoll ein Vorurteil widerlegt, das seit den 1920er Jahren gehegt wurde: dass Brillengläser „ausentwickelt“ und bahnbrechende Fortschritte nicht mehr zu erwarten seien.

Der Einsatz von Computern, die Digitalisierung der Wertschöpfungsketten, besonders in der Fertigung mit dem Einzug der Freiformtechnologie, sollten in den nächsten Jahrzehnten zu zahlreichen Innovationen auch bei Gleitsichtgläsern führen. Vor allem werden ab Ende der 1990er Jahre individualisierte Gläser, funktionale Zusatznutzen und eine Fülle an Optionen den Gleitsichtglasmarkt prägen. Damit gehen Vorteile für Brillenträger einher, die für Maitenaz, Lau und andere Designer der 1950er bis 1980er Jahre nicht erreichbar waren. Und: Innovationszyklen werden sich mit der Digitalisierung drastisch verkürzen. Konnte die Geschichte von Präzisions- und Gleitsichtgläsern der ersten 90 Jahre in Zehn-Jahres-Schritten erzählt werden, folgen die Neuerungen, Erfindungen und Durchbrüche nach 2000 in deutlich kürzeren Abständen.

Nach Einführung der Horizontalsymmetrie im Design von Gleitsichtgläsern werden regelmäßig Neuerungen vorgestellt. So folgen seit den späten 1980er Jahren etwa Designs mit kurzer Progressionslänge, mit denen auf veränderte Vorlieben bei Brillenfassungen reagiert wurde.

Das neue Jahrtausend beginnt mit einem Epochenwechsel in der Kalkulation und Fertigung von Rezeptgläsern: eine neue Fertigungstechnologie löst nach 200 Jahren die konventionelle Fertigung mit Schleifspindeln und Polierschalen ab. Die fundamentale Innovation, die besonders die Entwicklung der Gleitsichtgläser nachhaltig verändert, ist die Einführung der Freiformtechnologie seit 2000. Damit verbunden sind Effizienzgewinne der Fertigung, vor allem aber eröffnet sich die Möglichkeit der Individualisierung von Glasdesigns und damit Brillengläsern. Augenoptiker können ihren Kunden für ein natürliches, individuell optimales Sehen jetzt mehr bieten, als lediglich ein passendes Glas auf Basis der objektiven und subjektiven Refraktionswerte sowie des Einsatzgebietes zu empfehlen. Mit der Freiformtechnologie lassen sich Einstärken- und Gleitsichtgläser maßschneidern. Das hat Auswirkungen auf alle relevanten Aspekte der augenoptischen Praxis: Seh-Analyse, Refraktion, Beratung, Verträglichkeit, Verbrauchernutzen – und eröffnet eine Fülle der Möglichkeiten.

Zur Bewertung dieser technologischen Revolution ist es wichtig zu wissen, dass damit ein Paradigmenwechsel verbunden ist. Bei allen Glasdesigns gingen die Hersteller davon aus, das Glas optisch zu perfektionieren, Astigmatismus zu reduzieren, Sehzonen zu verbreitern und an Anwendungen beziehungsweise Fassungsmoden anzupassen.

Mit Freiform wird der Prozess gleichsam vom Kopf auf die Füsse gestellt. Bestimmend ist nicht mehr das Design, sondern der Punkt für Punkt kalkulierte Korrektionsbedarf des Brillenträgers. Am Anfang steht jetzt die individuelle Rezeptverschreibung, welche mit einem Glasdesign kombiniert wird. Das Design wird so individuell angepasst, die für die Fertigung notwendigen Daten werden pro Glas gerechnet. Wenn heute bei „Industrie 4.0“ mit Losgröße 1 in der Fertigung kalkuliert wird, so gilt dies in der modernen Rezeptfertigung bereits seit zwanzig Jahren.

Darüber hinaus limitierte die Verfügbarkeit von Schleif- und Polierwerkzeugen das Angebot an Glasdesigns. Für ein neues Glasportfolio waren nicht nur hunderte bzw. tausende Gläser zu berechnen, sondern auch die Werkzeuge herzustellen, deren Zahl schnell in die Zehntausende gehen konnte. Entsprechend viel Zeit nahmen die Vorbereitung, das Design und die Werkzeugherstellung bei neuen Glastypen in Anspruch. Bei Freiformgläsern sind vor allem die Optikdesigner, Technologen und IT-Experten gefragt, um Innovationen in die Produktion überführen zu können. Mit der Freiformtechnologie werden damit Innovationszyklen signifikant beschleunigt – eine Tatsache, die sich etwa an den regelmäßigen Ankündigungen neuer Gleitsichtgläser durch die Hersteller ablesen lässt.

In den vergangenen zehn Jahren haben sich Refraktionstechniken, Herstellungsverfahren, optische Designs, aber auch Ansprüche der Verbraucher an die Leistungsfähigkeit von Brillengläsern signifikant verändert. Die Flexibilität, Individualität und die Spontanverträglichkeit von Brillengläsern sind heute so groß wie nie zuvor. Technologie und persönliche Bedürfnisse, Sehkomfort und Vorlieben, modische Trends und die Digitalisierung treiben die Entwicklung voran.

Seit 2000 ist die Freiformtechnologie zur präzisen, flexiblen und individuell berechneten Bearbeitung optischer Oberflächen für die Brillenglasfertigung im Einsatz. Von den Basistypen – mit Kombination von vorgefertigter Progression der Basiskurve auf der Vorderseite, sphärisch oder asphärischer Rückseite mit torischer oder atorischer Form – hat sich vor allem das ZEISS Patent durchgesetzt. Mit sphärischer Vorderseite als Basiskurve und Freiformfläche auf der Rückseite. Die Vorteile liegen in der Fertigung – das Glas wird nur auf einer Seite bearbeitet, was kürzere Prozesszeiten und weniger Fehleranfälligkeit mit sich bringt. Der Vorteil liegt aber vor allem in der Sehkorrektion und der Ästhetik des Brillenglases: Die optische Qualität ist optimiert, die ebenmäßige Vorderseite spricht ästhetisch an.

Neue Parameter wurden berücksichtigt, die Verträglichkeit deutlich verbessert. Neben den technologischen Möglichkeiten spielen immer auch modische Bedürfnisse eine entscheidende Rolle. Bei Gradal Short I (2003) etwa ist die Progressionszone um 20 Prozent gegenüber Gradal Individual bzw. um 40 Prozent gegenüber herkömmlichen Gleitsichtgläsern verkürzt. Für die damals sehr gefragten schmalen Fassungen mit nur 16 Millimetern Anpasshöhe die optimale Lösung.

Für die Anpassung an das persönliche Sehprofil und das Auge sind bei individualisierten Gleitsichtgläsern die Zentrierdaten – Sitz der Gläser in der Fassung und im Verhältnis zu Physiognomie und Auge – sowie die präzise Berücksichtigung der Objektabstände für Nah- bis Fernzone wichtig. Videogestützte Zentrierdatenerfassung wurde bereits 1992 eingeführt, heute ist digitale 3D-Zentrierdatenerfassung möglich, welche alle notwendigen Daten für eine maßgeschneiderte Anpassung von Brillenfassung und -glas liefern.

Kombiniert werden die Fortschritte bei der Brillenanpassung durch Innovationen der objektiven und subjektiven Refraktion. Prozessbedingt sind bei der subjektiven Refraktion Messschritte von 0.25 Dioptrien gesetzt. Die Bestimmung des Startpunktes der Sehkraftbestimmung hängt sehr von der Erfahrung des Optikers, der Tagesform des Konsumenten ab. Mit der objektiven Vermessungsmethode ist dieses Problem gelöst. Doch der i.Profiler von ZEISS zum Beispiel liefert vor allem eine Vielzahl an individuellen Daten. Mit der Wellenfronttechnologie werden bis zu 1.500 Messpunkte pro Auge berücksichtigt. Die Anpassung des Brillenglases an Sehfehler höherer Ordnung, die Vermessung bei unterschiedlichen Pupillenweiten zur Simulation des Dämmerungs- und Nachtsehens führen zu deutlich komplexeren, aber eben auch optisch optimierten, verträglicheren Brillengläsern, die um ein Vielfaches stärker an persönliche Bedürfnisse und Sehprofile adaptiert werden können. Seit Einführung der Horizontalsymmetrie 1983 und der Individual-Gleitsichtgläser 2000 ist damit eine neue Stufe der Entwicklung erreicht.

Carl Zeiss und Ernst Abbe konnten ihre revolutionären optischen Instrumente erst vervollkommnen, als Otto Schott optische Gläser entwickelte, deren Eigenschaften gezielt beeinflusst werden konnten. Dieses Grundprinzip bestimmt auch die Brillenglasindustrie. Neue Kunststoffe mit verbesserten Materialeigenschaften spielen eine zentrale Rolle und wären ein eigenes Kapitel wert. Die Durchsetzung von Kunststoffen mit Brechungsindex 1.74 mögen hier als Beispiele genügen.

Mit der objektiven Refraktion und neuen Gleitsichtglasdesigns gelang die Perfektionierung der Anpassung des Brillenglases an das menschliche Auge und Sehvermögen. Die nächste Stufe betrifft die Verbesserung des Zusammenspiels Fassung-Brillenglas-Auge. Auch dies ist ein eigentlich altes Problem, das zuerst 1933 mit Perivist-Fassungen von ZEISS gelöst wurde, die einen verrutschsicheren Sitz des Glases mit der Anpassung der Fassung an die menschliche Anatomie möglich machten.

2006 ist das Jahr, in dem ZEISS erstmals flexible Progressionslängen anbietet. In frei wählbaren Schritten von zehntel Millimetern kann die Korridorlänge variabel gewählt werden. War bis dahin die Entscheidung zur Progressionslänge ein Kompromiss, der auf der Wahl zwischen wenigen Optionen und Fassungsgröße basieren musste, ließ sich das Gleitsichtglas nun quasi stufenlos und präzise an alle gängigen Fassungsgrößen anpassen.

Dem modischen Freiraum folgt in den nächsten Jahren die Vielfalt an Optionen für die Auswahl der zum Lebens- und Arbeitsstil passenden Gleitsichtbrille. Spezielle Designs für Computer- und Büroarbeit antworten auf die Anforderungen, die hier an das menschliche Sehen gestellt werden. Die bevorzugten persönlichen Sehdistanzen werden zum Beispiel auf den Zentimeter genau für Bildschirm, Büro und mittlere Sicht gemessen und im Brillenglas bei der Optimierung der optischen Eigenschaften berücksichtigt.

Mit der Berücksichtigung von Abbildungsfehlern höherer Ordnung, der individuellen Physiognomie, des Alters, lebensstilbezogener Faktoren wie Autofahren, Büroarbeit oder Smartphone-Nutzung, von Fassungspräferenzen sind bei weitem nicht alle Faktoren aufgezählt, die heute bei individuellen Gleitsichtgläsern herangezogen werden.

Diese Entwicklung ist nicht allein aus augenoptischen oder designtechnischen Gründen interessant. Immer stärker spielen gesundheitliche Aspekte hinein. Das Bedürfnis nach entspanntem und ermüdungsfreiem Sehen gehört mittlerweile zum Kanon der Selbstverständlichkeiten. Gesundheitsrelevante Anforderungen an die Leistungsfähigkeit moderner Präzisionsbrillengläser werden immer entwicklungsentscheidender, je stärker das Gesundheitsbewusstsein der Konsumenten vor allem in etablierten Märkten zunimmt. Der Mehrwert, den ein Gleitsichtglas zu bieten hat, wird damit auch an Faktoren gemessen, die dem klassischen optischen Design fremd waren.

Ohne Hightech-Beschichtung kein Brillenglas: Auch über der optischen Oberfläche finden neue Technologien statt. Kratzfestigkeit, Klarheit, einfache Reinigung: Standard für moderne Brillenglasbeschichtungen, die heute aus bis zu neun hauchdünnen Schichten aufgedampfter Metalloxide bestehen.

Das Verfahren, 1935 erstmals für Ferngläser eingesetzt und seit 1959 für Brillengläser verfügbar, ist prinzipiell unverändert. Neu sind die Leistungsmerkmale, die für Konsumenten vor allem Bequemlichkeit, zusätzliche Funktionalität und Haltbarkeit des Produkts bedeuten. Denn moderne Gleitsichtgläser sind heute nicht einfach ein Produkt - die Fülle der Möglichkeiten geht über eine bloße Sehkorrektion hinaus. Wenn wir die modische Vielfalt wie Gesundheitsbewusstsein als Entwicklungstreiber für Glasinnovationen beschreiben, gilt dies natürlich auch für Beschichtungen, Verspiegelungen oder Reflexfarben. Diese bedienen ästhetische Bedürfnisse, tragen aber zunehmend entscheidend zum Mehrwert von Gleitsichtgläsern für die Verbraucher bei.

Beschichtungen etwa zur Reduktion der Anteile blauen Lichts von künstlichen Quellen, die manche im Verdacht sehen, das Auge zu schädigen, sind die Antwort auf gesundheitsrelevante Forderungen. Wie immer man selbst die Risiken einschätzt, gehören solche Features zum „Baukasten Gleitsichtglas“ heute unverzichtbar dazu. Bei „Autofahrergläsern“ trägt die Reduktion des für moderne Scheinwerfer typischen Blaulicht-Peaks durch eine Beschichtung zu weniger psychologischer Blendung durch entgegenkommende Fahrzeuge bei – auch für Presbyope ein wichtiger Produktvorteil.

Mit Computerbildschirmen, Smartphones und eReaders sind Geräte unverzichtbarer Bestandteil des Alltags geworden, die für das menschliche Sehen vor allem eins bedeuten: Stress, eventuelle gesundheitliche Risiken und ungewohnte Sehbedingungen. Andere Leseabstände, Mühe mit kleinen Schriften, schnelle und häufige Blickwechsel, unnatürliche Lichtzusammensetzungen mit Auswirkungen auf Schlaf-Wach-Rhythmus und Stoffwechsel – wie andere Hersteller adressiert ZEISS diese Veränderungen mit neuen Brillenglasdesigns für die digitale Welt.

Doch anders als bei manchen Technologien der Vergangenheit ist die Adaption von Gleitsichtgläsern an die speziellen und spürbaren Herausforderungen intensiver Nutzung digitaler Geräte keine Option mehr, die der Kunde wählt oder nicht. Altersunabhängig ist ab Mitte 30 jeder Mensch diesen Belastungen ausgesetzt, und Features für Sehen in der digitalen Welt werden Standard wie Beschichtungen oder individuelle Progressionslängen.

Gleitsichtgläser kommen verstärkt auch für Prä-Presbyope zum Einsatz, die noch nicht im typischen Gleitsichtalter sind, aber gerade bei intensiver Smartphone-Nutzung das Sehen mit einer kleinen Addition ab 0,5 Dioptrien im Brillenglas als entspannend, hilfreich und gesundheitsfördernd erleben. Als "gefühlte Einstärkengläser sind zum Beispiel ZEISS Digital Brillengläser bei 35-45-jährigen populär. Sie können ohne Eingewöhnungszeit getragen werden, bieten Unterstützung beim Nahsehen besonders im typischen 30-35-Zentimeter-Bereich der Generation Smartphone und sind über die Jahre eine gute Eingewöhnung in den späteren Umstieg zu Gleitsichtgläsern mit einer Addition über 1-1,5 Dioptrien.

Es sei an dieser Stelle nur der Vollständigkeit halber erwähnt, kann aber aus Platzgründen nicht angemessen ausgeführt werden: Der Erfolg moderner Freiformgleitsichtgläser hängt entscheidend von der Professionalität des Augenoptikers ab. Der Service des Augenoptikers ist für passende und individuell optimale Gleitsichtbrillen unverzichtbar.

Beispielhaft seien erwähnt: Die Datenerfassung mittels Anamnese sowie die objektive und subjektive Refraktion liefern die Basis für die individuell kalkulierten Gläser. Da Freiformrechnungen ohne Parameter zu Sitz des Glases und der Fassung nicht denkbar sind, ist die digitale Zentrierdatenerfassung heute Goldstandard. Und natürlich ist besondere Sorgfalt bei Fassungsberatung für den Kunden sowie beim Einschleifen notwendig.

Alle führenden Hersteller nutzen Freiformtechnologie und haben in den letzten 20 bis 25 Jahren eigene Design-Philosophien herausgebildet. Die Produktionstechnik mag gleich sein, die Auswahl an Materialien begrenzt – aber die Designs und Glasoptionen unterscheiden sich bei Markengläsern deutlich. ZEISS setzt beim Design auf Perfektion für modernen, digitalen Lebensstil und die Individualisierung jedes einzelnen Glases, je nachdem, was der Brillenträger für optimale Korrektion braucht und welche Präferenzen er bzw. sie für bestes Sehen hat. Die jüngste Innovation ist ZEISS SmartLife – ein komplettes Portfolio für jedes Alter und jeden Bedarf.

Eine Beobachtung des Wettbewerbs und der marktgängigen Angebote führt zur Frage, welche Trends die Zukunft bestimmen werden. Gleitsichtgläser für Linkshänder, Autofahrer, Smartphone-Nutzer, Vielleser, Büroarbeiter, Golfspieler und viele Varianten mehr sind verfügbar. Die Fülle der beworbenen Technologien ist ein weiterer Indikator dafür, dass die Möglichkeiten der Freiformtechnologie und des digitalen Brillenglasdesigns noch lange nicht ausgeschöpft sind. Doch helfen noch mehr Technologien, noch mehr neue Features und Leistungsmerkmale dem Augenoptiker und dem Konsumenten? Oder ist es immer schwieriger, noch einen Überblick über die Gleitsichtglasportfolios zu gewinnen? Und damit immer schwieriger für den Optiker, gut zu beraten und klare, individuelle Empfehlungen zu geben. Und für den Konsumenten wird es unnötig erschwert, eine informierte Entscheidung für seine, ihre besten Gläser zu treffen. Soll im Gleitsichtglasdesign alles verwirklicht werden, was augenoptisch und technisch machbar ist?

ZEISS hat sich entschieden, das gesamte Gleitsichtglasportfolio bedarfs- und bedürfnisorientiert zu gestalten. Technologien und innovative Leistungsmerkmale werden ins Brillenglasdesign integriert, wenn sie dem Verbraucher einen klaren, spürbaren Nutzen bringen, den Augenoptiker in seiner Beratung und im Verkauf unterstützen und wenn es ein Marktpotenzial dafür gibt. Wie auch immer Glashersteller ihre Innovationspolitik ausrichten, grundsätzliche Trends bleiben aber intakt und bestimmend: Individualisierung, Digitalisierung, die Anpassung von Glasdesigns an modische und gesundheitliche Anforderungen sowie der Bedarf, maßgeschneiderte Gleitsichtgläser für individuelle Lebens- und Arbeitsweisen anzubieten.