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Die Erfindung betrifft eine optische Linse, insbesondere zur Verwendung als Brillenglas, mit einem ersten Linsenelement und zumindest einem zweiten Linsenelement, wobei das erste Linsenelement und das zweite Linsenelement zumindest teilweise achromatisch miteinander zusammenwirken.
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Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Herstellen einer optischen Linse, insbesondere zur Verwendung als Brillenglas.
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Eine solche optische Linse ist aus dem Dokument
GB 487 546 A bekannt. Die dort beschriebene optische Linse wird als Katarakt-Linse verwendet. Diese Linse kann jedoch prinzipiell auch als Brillenglas verwendet werden.
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Es ist allgemein bekannt, dass Brillengläser aufgrund der Wellenlängenabhängigkeit des Brechungsindexes der optischen Materialien, aus denen sie gefertigt sind, Farbfehler hervorrufen, wenn das Brillenglas aus nur einem Linsenelement gefertigt ist. Zu den Farbfehlern gehört der Farblängsfehler (auch Achsenabweichung oder longitudinale chromatische Aberration genannt), der unterschiedliche Foki für unterschiedliche Wellenlängen des Lichts erzeugt. Neben dem Farblängsfehler tritt als weiterer Farbfehler der Farbquerfehler (auch Farbvergrößerungsfehler oder transversale chromatische Aberration genannt) auf, der sich durch Farbsäume bzw. Farbränder in der Bildebene, im Fall eines Brillenglases auf der Netzhaut des Auges, äußert, die der Brillenträger wahrnimmt und ab einer gewissen Stärke als störend empfindet.
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Im Fall von Brillengläsern machen sich Farbfehler, insbesondere der Farbquerfehler, bei Brillengläsern mit geringer Stärke für den Brillenträger nicht störend bemerkbar; allerdings nehmen die Farbfehler, insbesondere der Farbquerfehler, bei Brillengläsern mit zunehmender Stärke zu, unabhängig davon, ob die zu korrigierende Fehlsichtigkeit auf Kurzsichtigkeit oder Weitsichtigkeit beruht.
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Heutzutage werden oft hochbrechende Materialien, insbesondere Kunststoffe oder hochbrechende Glassorten verwendet, um die Brillenglasdicke aus kosmetischen Gründen so dünn wie möglich zu halten. Aber gerade bei Materialien mit einem hohen Brechungsindex wird auch der Farbquerfehler deutlich stärker, weil allgemein mit zunehmendem Brechungsindex eine geringere Abbe-Zahl einhergeht.
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Daher ist es wünschenswert, solche Farbfehler, insbesondere den Farbquerfehler, der durch ein Brillenglas erzeugt wird, zumindest abzuschwächen.
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Auf dem Gebiet der Objektive, beispielsweise für Kameras, ist es bekannt, Farbfehler durch sog. Achromaten zu korrigieren. Unter einem Achromaten wird in der Optik ein System aus zumindest zwei Linsen verstanden, die aus Materialien mit unterschiedlicher Abbe-Zahl und/oder unterschiedlichem Brechungsindex und somit unterschiedlichem Dispersionsverhalten, bestehen. Von den beiden Linsen ist die eine eine Sammellinse, die üblicherweise aus einem Material höherer Abbe-Zahl (beispielsweise Kronglas) gefertigt ist, und die andere Linse ist eine Zerstreuungslinse aus einem Material mit kleinerer Abbe-Zahl und somit stärkerer Dispersion als die Sammellinse, wobei diese Linse beispielsweise aus Flintglas gefertigt ist.
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Die beiden Linsen sind so geformt und an zueinander komplementären Flächen miteinander verbunden, dass der Farbfehler für zwei Wellenlängen so gut wie möglich aufgehoben ist. Die beiden Linsen wirken dann achromatisch zusammen.
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Unter ”zumindest teilweise achromatisch” miteinander zusammenwirken, wird im Sinne der vorliegenden Erfindung verstanden, dass der oder die Farbfehler nicht unbedingt vollständig eliminiert wird bzw. werden, sondern zumindest abgeschwächt wird bzw. werden.
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Die zuvor beschriebenen herkömmlichen Achromaten sind zur Verwendung als Brillengläser nicht geeignet. Da diese Achromaten nämlich aus zwei vollständigen Linsen zusammengesetzt sind, besitzen sie auch eine entsprechende Dicke und damit einhergehend ein zu hohes Gewicht.
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Die in dem eingangs genannten Dokument
GB 487 546 A offenbarte Linse besteht aus zwei Linsenelementen, die im Wesentlichen den gleichen Brechungsindex aufweisen, von denen das eine Linsenelement aus Flintglas mit einem Brechungsindex von etwa 1,61 und einer reziproken relativen Dispersion von etwa 36 gefertigt ist. Das andere Linsenelement ist aus Barium-Kronglas mit einem Brechungsindex von etwa 1,61 und einer reziproken relativen Dispersion von etwa 50 gefertigt. Das zuerst genannte Linsenelement ist ein streuendes Linsenelement, und das an zweiter Stelle genannte Linsenelement ist ein sammelndes Linsenelement. Die beiden Linsenelemente sind an zueinander komplementären Flächen miteinander verbunden.
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Die so hergestellte Linse weist eine Rückseite, d. h. dem Auge des Trägers zugewandte Seite auf, die vollständig durch das zerstreuende Linsenelement gebildet ist, während die Vorderseite der Linse, d. h. die vom Auge des Trägers abgewandte Seite der Linse teilweise durch die Oberfläche der sammelnden Linse und in ihrem Randbereich durch die Oberfläche der streuenden Linse gebildet wird.
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Diese Linse leidet weiterhin unter dem Nachteil, dass sie aus zwei vollständigen Linsenelementen besteht und somit relativ dick und von hohem Gewicht ist.
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Mit der Verminderung von Farbfehlern von Brillengläsern befasst sich auch der Fachartikel:
"Hybrid diffractive-refractive achromatic spectacle lenses", W. N. Charman, Ophthal. Physiol. Opt. 1994, Band 14, Seiten 389 bis 392. Dort wird betont, dass Achromaten, die eine Linse mit geringem Brechungsindex und hoher Abbe-Zahl und eine Linse mit einem hohen Brechungsindex und geringer Abbe-Zahl aufweisen, von denen die eine Linse zerstreuend und die andere sammelnd sind, als Brillengläser nicht praktikabel sind, da sie dem Wunsch nach geringer Dicke und geringem Gewicht von Brillengläsern zuwiderlaufen. Dort wird zur Behebung der Nachteile von Achromaten vorgeschlagen, eine refraktive Linse mit einem diffraktiven Element zu kombinieren, wobei die Kombination aus der refraktiven Linse und dem diffraktiven Element im Wesentlichen die gleiche Dicke und das gleiche Gewicht haben kann wie die refraktive Linse allein.
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Ein Brillenglas, das aus einer refraktiven Linse und einem diffraktiven Element zusammengesetzt ist, ist jedoch hinsichtlich seiner Herstellung sehr aufwändig, da das diffraktive Element mit einer hohen Präzision hergestellt werden muss, um zu vermeiden, dass durch das diffraktive Element andere Abbildungsfehler induziert werden.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine optische Linse der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, dass die Linse trotz ihrer zumindest teilweise achromatischen Wirkung eine möglichst geringe Dicke und ein möglichst geringes Gewicht aufweist.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe hinsichtlich der eingangs genannten optischen Linse dadurch gelöst, dass das zweite Linsenelement als zumindest ein Linsensegment ausgebildet ist, das nur in einem Randbereich des ersten Linsenelements angeordnet ist.
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Die erfindungsgemäße optische Linse löst sich von dem bisher verfolgten Konzept, eine achromatische Wirkung über die gesamte Fläche der Linse hinweg zu erreichen. Stattdessen ist bei der erfindungsgemäßen optischen Linse die zumindest teilweise achromatische Wirkung auf den Randbereich der Linse beschränkt. Die erfindungsgemäße optische Linse stellt mit anderen Worten einen Teilachromaten dar, d. h. im Fall der Verwendung der optischen Linse als Brillenglas ist das Brillenglas nur in einem Randbereich achromatisiert. Im Stand der Technik wurde nicht bedacht, dass insbesondere der Farbquerfehler, der sich in der Wahrnehmung von Farbsäumen äußert, von der Mitte des Brillenglases, d. h. von seiner optischen Achse, die der Geradeausblickrichtung entspricht, zum Rand des Brillenglases stark zunimmt. Störende Farbsäume werden vom Träger der Brille erst wahrgenommen, wenn die Blickrichtung (Sehwinkel) von der Geradeausblickrichtung stark abweicht, d. h. wenn der Träger der Brille durch den Rand des Brillenglases hindurchschaut.
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Bei der erfindungsgemäßen optischen Linse ist das zweite Linsenelement dazu auf ein oder mehrere Linsensegmente beschränkt, das bzw. die nur in einem Randbereich des ersten Linsenelements angeordnet ist bzw. sind. Im mittleren Bereich der optischen Linse, der die optische Achse enthält, ist dagegen das zweite Linsenelement nicht vorhanden, so dass in diesem Bereich die Linse wie bei einem herkömmlichen Brillenglas beschaffen sein kann.
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Der Vorteil der erfindungsgemäßen optischen Linse besteht darin, dass die achromatisierende Wirkung dort bekämpft wird, wo sie am stärksten ist und vom Träger der Brille merklich wahrgenommen wird, während die optische Linse insgesamt im Wesentlichen die gleiche Dicke und das gleiche Gewicht haben kann wie ein Brillenglas ohne Achromatisierung.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung erstreckt sich das zumindest eine Linsensegment entlang dem Randbereich des ersten Linsenelements teilumfänglich.
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Hierbei ist von Vorteil, dass weiter Gewicht eingespart werden kann, indem das zumindest eine Linsensegment sich nur über einen Teilbereich des Randbereichs des ersten Linsenelements, d. h. teilumfänglich, erstreckt. In diesem Fall wird das zumindest eine Linsensegment an einer Stelle am Randbereich des ersten Linsenelements vorzusehen sein, an der eine Achromatisierung der Linse gewünscht ist.
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Alternativ zu der zuvor genannten Ausgestaltung weist das zweite Linsenelement vorzugsweise genau ein Linsensegment auf, das sich entlang dem Randbereich des ersten Linsenelements vollumfänglich erstreckt.
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Hierbei ist von Vorteil, dass die erfindungsgemäße Linse entlang ihres gesamten Randbereichs zumindest teilweise achromatisiert ist.
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In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist das zweite Linsenelement auf der Rückseite des ersten Linsenelements angeordnet.
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”Rückseite” bezeichnet hier die dem Auge des Trägers zugewandte Seite der Linse.
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Da optische Linsen, die als Brillengläser verwendet werden, üblicherweise eine vom Auge des Trägers aus gesehen konkave Krümmung haben, hat diese Maßnahme den Vorteil, dass die Dicke der optischen Linse auch in ihrem Randbereich trotz des Vorhandenseins des zweiten Linsenelements in diesem Randbereich nicht gegenüber herkömmlichen optischen Linsen übermäßig dick ist. Eine Dickenerhöhung wird insbesondere dann vermieden, wenn die Rückseite des ersten Linsenelements konvex ist, und das zumindest eine Linsensegment des zweiten Linsenelements im Scheitelbereich der Rückseite des ersten Linsenelements angeordnet ist.
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Erfindungsgemäß wird auch ein Verfahren zum Herstellen einer optischen Linse, insbesondere zur Verwendung als Brillenglas, bereitgestellt mit den Schritten:
Bereitstellen eines ersten Linsenelementrohlings und eines zweiten Linsenelementrohlings, wobei der zweite Linsenelementrohling aus einem Material gefertigt ist, dessen Abbe-Zahl und/oder Brechungsindex von der Abbe-Zahl und/oder dem Brechungsindex des Materials des ersten Linsenelementrohlings verschieden ist,
Abnehmen von Material vom zweiten Linsenelementrohling, bis aus dem zweiten Linsenelementrohling ein zweites Linsenelement entsteht, das als zumindest ein Linsensegment ausgebildet ist.
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So kann der zweite Linsenelementrohling bspw. als bikonkave Zerstreuungslinse bereitgestellt werden, von der der mittlere Bereich innerhalb des Randbereichs dieses Linsenelementrohlings vollständig entfernt wird.
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Das so entstandene zumindest eine Linsensegment kann dabei entweder anschließend auf den ersten Linsenelementrohling aufgebracht und mit diesem bspw. durch Verkitten verbunden werden, oder, wie in einer bevorzugten Ausgestaltung vorgesehen ist, werden der erste und der zweite Linsenelementrohling vor dem Abnehmen von Material von dem zweiten Linsenelementrohling miteinander verbunden, insbesondere miteinander verkittet.
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Gemäß dieser Maßnahme wird zunächst somit ein ”Grundachromat” aus den beiden Linsenelementrohlingen hergestellt, und anschließend wird aus diesem Grundachromaten durch Abnehmen von Material von dem zweiten Linsenelementrohling der erfindungsgemäße Teilachromat hergestellt.
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Dabei ist es weiterhin bevorzugt, wenn zusätzlich Material vom ersten Linsenelementrohling abgenommen wird, um ein entsprechend dem Rezept zur Korrektur einer Fehlsichtigkeit bearbeitetes erstes Linsenelement zu erhalten.
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Im Zusammenhang mit der zuvor genannten Maßnahme kann die Materialabtragung von dem zweiten Linsenelementrohling in den ersten Linsenelementrohling hinein fortgesetzt werden, wobei dabei die Bearbeitung des ersten Linsenelementrohlings gemäß dem Rezept zur Korrektur der Fehlsichtigkeit dient. Der erste Linsenelementrohling kann in Zusammenhang mit dieser Maßnahme als ursprünglich bikonvexe Linse bereitgestellt werden.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen optischen Linse in Form eines Teilachromaten lässt sich mit den vorstehend genannten Maßnahmen besonders einfach und kostengünstig durchführen.
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Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und der beigefügten Zeichnung.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in Bezug auf diese hiernach näher beschrieben. Es zeigen:
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1 eine schematische Darstellung einer optischen Linse, die als Teilachromat ausgebildet ist, in einer Vorderansicht;
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2 die optische Linse in 1 in einem Schnitt entlang der Linie II-II in 1; und
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3 eine Vorform der optischen Linse in 1 zur Erläuterung eines Verfahrens zum Herstellen der optischen Linse in 1.
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In 1 und 2 ist eine mit dem allgemeinen Bezugszeichen 10 versehene optische Linse dargestellt, die zur Verwendung als Brillenglas bestimmt ist.
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Die Linse 10 ist gemäß 1 als Linse mit kreisförmigem Rand 12 dargestellt. Es versteht sich jedoch, dass die vorliegende Erfindung nicht auf kreisförmige optische Linsen beschränkt ist, sondern die Linse 10 kann beliebige andere, beispielsweise eckige, insbesondere rechteckige, ovale oder andere Grundformen aufweisen.
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Die Linse 10 weist eine Vorderseite 14 und eine Rückseite 16 auf. Die Rückseite 16 ist diejenige Seite der Linse 10, die bei Verwendung der Linse 10 als Brillenglas dem Auge des Trägers der Brille zugewandt ist. Die in 2 dargestellten Krümmungen der Vorderseite 14 und der Rückseite 16 sowie die (Mitten-)dicke der Linse 10 sind beispielhaft zu verstehen.
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Die Linse 10 weist ein erstes Linsenelement 18 und ein zweites Linsenelement 20 auf.
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In dem gezeigten Ausführungsbeispiel weist das erste Linsenelement 18 eine vordere Oberfläche 22 und eine hintere Oberfläche 24 auf. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist die vordere Oberfläche 22 konvex und die hintere Oberfläche 24 konkav. Die hier konvex-konkave Ausgestaltung des ersten Linsenelements 18 ist jedoch nur beispielhaft zu verstehen, und die Erfindung ist hierauf nicht beschränkt.
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Das erste Linsenelement 18 ist auch nicht darauf beschränkt, ob es eine sammelnde oder zerstreuende Wirkung besitzt. Vielmehr ist das erste Linsenelement 18 hinsichtlich Form, Material, Schliff, usw. auf die optische Wirkung angepasst, die zur Korrektur einer Fehlsichtigkeit entsprechend einem kundenspezifischen Rezept erforderlich ist.
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Das zweite Linsenelement 20 ist in Form zumindest eines, hier genau eines Linsensegments 26 ausgebildet, das nur in einem Randbereich 28 des ersten Linsenelements 18 angeordnet ist.
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Das Linsensegment 26 erstreckt sich dabei vollumfänglich entlang dem Randbereich 28 des ersten Linsenelements 18.
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Das Linsensegment 26 ist auf der Rückseite 16 des ersten Linsenelements 18 angeordnet.
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Das Linsensegment 26 ist mit dem ersten Linsenelement 18 entlang zueinander komplementärer Flächen 30, 31 des ersten Linsenelements 18 bzw. Linsensegments 26 fest verbunden, bspw. durch Verkitten. Da die Fläche 30 des ersten Linsenelements 18 konvex ist, ist die entsprechende Fläche 31 des Linsensegments 26 konkav. Eine Rückseite 32 des Linsensegments 26 ist dabei ebenfalls konkav, so dass das Linsensegment 26 insgesamt bikonkav ausgebildet ist. Das Linsensegment 26 hat somit eine zerstreuende optische Wirkung, während das erste Linsenelement 18 zumindest in seinem Randbereich 28 aufgrund seiner dortigen bikonvexen Ausgestaltung sammelnd ist.
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Das zweite Linsenelement 20 in Form des Linsensegments 26 wirkt mit dem ersten Linsenelement 18 zumindest teilweise achromatisch zusammen. Das Material des ersten Linsenelements 18 und das Material des zweiten Linsenelements 20 sind dazu hinsichtlich ihrer Abbe-Zahlen und/oder Brechungsindizes entsprechend ausgewählt. Das zweite Linsenelement 20 und das erste Linsenelement 18 sind hinsichtlich ihres Dispersionsverhaltens so aufeinander abgestimmt, dass die gewünschte achromatisierende Wirkung der Linse 10 in ihrem Randbereich erzielt wird.
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Da das zweite Linsenelement 20 in Form des Linsensegments 26 nur im Randbereich 28 des ersten Linsenelements 18 vorhanden ist, wird die Rückseite 16 der Linse 10 im Wesentlichen durch die Rückseite des ersten Linsenelements 18 gebildet, d. h. in einem mittleren Bereich 34 ist nur das erste Linsenelement 18 vorhanden.
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Die Höhe h des Randbereichs 28, über die sich das zweite Linsenelement 20 in Bezug auf eine optische Achse 36 erstreckt, ist abhängig von der optischen Wirkung der Linse 10, dem verwendeten Material, insbesondere dessen Abbe-Zahl, dem Design der Linse 10, d. h. ob die Linse 10 flach, krumm, asphärisch usw. ist, und der individuellen Empfindlichkeit des Trägers der Brille, in der die Linse 10 verwendet wird.
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Durch eine entsprechende Bearbeitung der Rückseite 16, beispielsweise durch Einbringen einer Asphäre, eines Atorus, einer Freiform, etc. können die für Brillengläser wichtigen Abbildungsfehler wie sphärische Abweichung, Astigmatismus schiefer Bündel etc. unter Berücksichtigung der Materialkonfiguration der Linse 10 korrigiert werden.
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Mit Bezug auf 3 wird nachfolgend beschrieben, wie die optische Linse 10 hergestellt werden kann.
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Das Herstellungsverfahren zum Herstellen der optischen Linse 10 besteht zunächst darin, einen ”Grundachromaten” zu fertigen.
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Dazu wird ein erster Linsenelementrohling 40 und ein zweiter Linsenelementrohling 42 bereitgestellt. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist der erste Linsenelementrohling 40 bikonvex und der zweite Linsenelementrohling 42 bikonkav ausgebildet.
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Der erste Linsenelementrohling 40 und der zweite Linsenelementrohling 42 werden anschließend entlang zueinander komplementärer Flächen 44 des ersten Linsenelementrohlings 40 und 46 des zweiten Linsenelementrohlings 42 miteinander verbunden, beispielsweise verkittet.
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Der so entstandene Grundachromat 48 wird anschließend zur Herstellung der fertigen optischen Linse 10 weiterbearbeitet.
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Dazu wird von einer Rückseite 50 des zweiten Linsenelementrohlings 42 aus Material vom zweiten Linsenelementrohling 42 abgenommen, beispielsweise durch übliche Materialabtragungsverfahren, die beim Herstellen von Brillengläsern zum Einsatz kommen.
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Das Abtragen von Material vom zweiten Linsenelementrohling 42 endet dabei nicht an der Fläche 44 des ersten Linsenelementrohlings 40, sondern es wird auch Material vom ersten Linsenelementrohling 40 abgenommen, bis eine Rückseite 52 des Grundachromaten 48 entsteht, die in 3 als unterbrochene Linie dargestellt ist, und die der Rückseite 16 der fertigen optischen Linse 10 gemäß 2 entspricht. Die Rückseite 52 wird dann noch feinbearbeitet, beispielsweise feingeschliffen und poliert.
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Durch das Materialabnehmen vom zweiten Linsenelementrohling 42 bis in den ersten Linsenelementrohling 40 hinein entstehen somit das erste Linsenelement 18 und das zweite Linsenelement 20 in Form des Linsensegments 26, das sich vollumgänglich entlang des Randbereichs 28 des ersten Linsenelements 18 erstreckt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- ”Hybrid diffractive-refractive achromatic spectacle lenses”, W. N. Charman, Ophthal. Physiol. Opt. 1994, Band 14, Seiten 389 bis 392 [0015]
