HU208584B - Multifocus double refraction lens system - Google Patents

Description

A találmány tárgya többfókuszú, nem akromatikus vagy akromatikus, több részből álló optikai lencserendszer pontosabban olyan lencserendszer, amelyben a lencserészeknek legalább egyike kettős fénytörésű.

Kettős fénytörésű lencsék már régóta ismertek. A 231848 számú GB (nagy-britanniai) szabadalmi leírás polarizátorban használható kettős fénytörésű lencsét ismertet. A kettős fénytörésű lencsék különböző irányú, derékszögben polarizált két fénykévét állítanak elő, ezért egy fényrekeszt vagy izotróp lencsét alkalmaznak a két polarizált fénynyaláb megszüntetésére akkor, amikor csak egyirányú polarizált fénynyalábot kívánnak kapni. A 2317809 számú US (amerikai egyesült államokbeli) szabadalmi leírás olyan plánkonvex kettős fénytörésű lencsét ismertet, amely a konvex oldalán egy plánkonkáv izotróp lencséhez van ragasztva. Ez a rendszer olyan lencseként hat, amely az egyik lineáris polarizáció állapothoz tartozó fény számára pozitív nagyítóként szolgál, a másik, a derékszögű polarizációs állapothoz tartozó fény számára pedig nulla optikai nagyítású párhuzamos lemezeként működik. A lencserendszer fényképészeti célokra szolgáló keresőbe van beépítve. A 865 361 számú GB (nagy-britanniai) szabadalmi leírás megoldásánál egy prizmás kettős fénytörésű lencse egy izotróp fedőlencsével úgy van kombinálva, hogy a lencsék kombinációjának két nagyítása egyenlően tér el a sugárzást felfogó felületen levő nagyítástól. A lencserendszer szemvizsgálathoz alkalmazott optikai berendezésbe van beépítve. A berendezés az o- és e-sugarak révén formált két képet szétválasztja úgy, hogy a szem vizsgálása folyamán egymás mellett egyidejűleg két különböző élességű két képet lehet látni. (A kétféle fényhullám közül o-sugárnak nevezzük a rendes fényhullámokat, és e-sugárnak a rendkívüli fényhullámokat.) A 3 211048 számú US (amerikai egyesült államokbeli) szabadalmi leírás olyan plánkonvex/plánkonkáv lencsékből álló rendszert említ, amelyben a lencsék azonos kettős fénytörésű anyagból vannak. A rendszerben a két kettős fénytörésű lencse egyike egy sík felülettel kiképzett izotróp lencsével helyettesíthető. A rendszer egy fényszóró optikai résszel, például egy prizmával és egy polarizátorral együtt vannak beépítve egy spektrométerben. Beeső polarizált fény fáziseltolásának létrehozására a 3 432238 szám US (amerikai egyesült államokbeli) szabadalmi leírás szintén plánkonkáv/plánkonvex kettős fénytörésű lencsékből álló rendszert ismertet.

Az eredményként nyert interferencia képek spektrometriai készülékben használhatók.

Mivel a kettős fénytörésű lencsének egy nagyítása van a lineáris polarizáció egyik síkjához tartozóan, és más nagyítása a polarizáció másik, ortogonális síkjához tartozóan, ezért a polarizáció síkjának elfordítására alkalmas eszközöket lehet használni a két nagyítás közül az egyiknek megválasztására, ha a beeső fény lineárisan polarizált. A 3 410624 szám US (amerikai egyesült államokbeli) szabadalmi leírás megoldása elektrooptikai szabályozó eszközt (Kerr-cellát) használ, kettős fénytörésű lencsékkel és prizmákkal együtt. E szabadalmi leírás ismerteti, hogy egy lencsét és egy elektrooptikai cellát tartalmazó m rendszer 2^m fókuszpontot tud létrehozni. Egy n elektro-optikai cellából és n kettős fénytörésű lencséből álló hasonló rendszert ismertet az 1552 198 számú FR (francia) szabadalmi leírás. A 3520592 számú US (amerikai egyesült államokbeli) szabadalmi leírásban és Eng és társa „Multiple Imagery with Birefringent Lenses” című cikkében amely utóbbi az Applied Optics című szaklap 8. kötet 10. szám 2117-2120. oldalain (1969. október) található, olyan fókuszáló optikai rendszer van ismertetve, amely egy vagy több kettős fénytörésű lencsét használ, és mindegyik lencse a fény polarizáló síkjához egy szabályozó szerkezetrésszel van kombinálva. A 3563632 számú US (amerikai egyesült államokbeli) szabadalmi leírás olyan számjegyes optikai fókusztávolság szabályozót ismertet, amelyben egy-egy Kerr-cellából és egy-egy fokozatos görbületű, kettős fénytörésű lencséből álló, egymásra következő fokozatok rendszere van egy közös elektrolitikus tartályba merítve. A lencsék úgy vannak kialakítva, hogy az elektrolit törésmutatójának hőmérséklet-függősége ki van egyenlítve. A 3 565510 számú US (amerikai egyesült államokbeli) szabadalmi leírás Kerr-cellánként két kettős fénytörésű lencse használatát ismerteti egy olyan rendszerben, ami hasonló az előbbi 3 563 632 számú US (amerikai egyesült államokbeli) szabadalmi leírásban ismertetett rendszerhez. Osipov a „Binary polarizing lenses” című, az Optical Technology című szaklap 40. kötete, 5. száma 277-279. oldalain megjelent (1973. május) cikkében olyan kettősen polarizáló lencsét ismertet, amelyben egy kettős fénytörésű plánkonvex/plánkonkáv lencserendszer van. Ez a lencserendszer egy izotróp lencsével kombinálható, abból a célból, hogy egy párhuzamos referencia fénynyaláb és egy fókuszált jelző fénynyaláb álljon elő. A fénynyalábok ortogonálisán vannak polarizálva, lézer rendszerekben való felhasználásra. A 3 758 201 számú US (amerikai egyesült államokbeli) szabadalmi leírás egy plánkonvex/plánkonkáv kettős fénytörésű kettős lencsét ismertet, amely egy izotróposan változtatható nagyítású lencserendszerrel van kombinálva. E rendszert szemvizsgálathoz alkalmazzák. A 3 990 798 számú US (amerikai egyesült államokbeli) szabadalmi leírás egy plánkonvex/plánkonkáv kettős fény törésű kettős lencsét ismertet, amely egy mikroszkóp szemlencséjeként vagy szemlencséjében alkalmazható abból a célból, hogy különböző tárgysíkokban levő tárgyak képeit egyetlen képsíkban állítsa elő. Plánkonvex/plánkonkáv kettős lencséket ismertet a 4566762 számú US (amerikai egyesült államokbeli) szabadalmi leírás is, amely lencsék kettős fénytörésű anyagból vannak. E szabadalmi leírás kettős fókuszrendszert ismertet, amelyben különböző távolságokban levő tárgyak képei azonos nagyításokat mutatnak. A 4 575 849 számú US (amerikai egyesült államokbeli) szabadalmi leírás plánkonvex/plánkonkáv kettős fénytörésű lencséket ismertet, amelyeket optikai szűrő-polarizátor kombinációban fázislapként alkalmaznak.

Az előzőkből kitűnik, hogy a kettős fénytörésű lencséket elsősorban plánkonvex/plánkonkáv rendszerek2

HU 208 584 Β ben használták. Egy ilyen rendszer van kombinálva például Osipov megoldásánál - egy izotróp lencsével annak érdekében, hogy polarizált fény párhuzamos fénynyalábját állítsák elő. Prizmás kettős fénytörésű és prizmás izotróp lencsék kombinációja van használva a 865 361 számú GB (nagy-britanniai) szabadalmi leírásban abból a célból, hogy szemvizsgálatnál egy tárgy képeit, két képét egymás mellett állítsák elő. Több szabadalmi leírás javasol továbbá olyan lencseösszeállításokat vagy lencserendszereket, amelyek mindegyikében a polarizáló sík helyzetének beállítására egy szabályozó eszköz és kettős fénytörésű lencse van, és így a lencserendszer változtatható fókusztávolságú lehet.

Az előzőekben fölsorolt szabadalmi leírásokban a kettős fénytörésű lencsék anyagaként szervetlen kristályok, így kvarc és kaiéit van említve. Kettős fénytörési tulajdonsága bizonyos szerves polimereknek is lehet. így például a 4384107; 4393 194; 4933 196; 4433 132; 4446 305; 4461 886; 4461 887; 4503 248; 4520189; 4521588; 4525413; 4575547; 4608429 és 4628 125 számú US (amerikai egyesült államokbeli) szabadalmi leírások olyan polimereket ismertetnek, amelyek nagymértékű kettős fénytörési tulajdonságokat mutatnak és utánozzák az egytengelyű kristályok optikai tulajdonságait. Ilyen kettős fénytörésű polimereket javasolnak izotróp rétegekkel való felhasználásra többréteges fényátbocsátó és polarizáló készülékekben.

Az a tény, hogy kettős fénytörésű polimerek például feszültségek vizsgálatára alkalmasak, már régóta ismert. A polarizált fénnyel való foto-elaszticitás és feszültség analízis egész területe ezen a jelenségen alapul. Az is ismert, hogy egy polimernek rugalmassági határán túl való nyújtása révén a polimerben visszafordíthatatlanul kettős fénytörési tulajdonságot lehet kelteni. Ezt említi például a 3522985 számú US (amerikai egyesült államokbeli) szabadalmi leírás.

A több fókuszú oftalmikus lencséknek és főként a kontakt lencséknek ez a tulajdonsága ismert például a 3794414; 4210391; 4340283; 4338005, 4637697; 4641 934; 4642112 és 4655565 számú US (amerikai egyesült államokbeli) szabadalmi leírásokból. Ezeknél a lencséknél közös jellemző, hogy az ezek gyártásához alkalmazott optikai anyagok izotrópok. Az egyidejűleg való több nagyítás - az ismertetések szerint - azáltal érhető el, hogy a lencséket megfelelő geometriai paraméterekkel készítik.

A korábban ismert, kettős fénytörésű lencsével rendelkező eszközök nem tették lehetővé a lencsék felületi görbületének egymástól független megválasztását, és nem engedtek meg egy olyan tervezési szabadságfokot, mint ami az ilyen jellegű feladathoz elengedhetetlenül szükséges.

A 3990791 számú, White-tól származó, US szabadalmi leírás egy bifokális (kétfókuszú) eszközt ismertet, mely egy mikroszkópba van beszerelve annak érdekében, hogy két különálló tárgy képét egy képsíkban egyesítse. A bifokális eszköz egy plánkonkáv és egy plánkonvex lencserészből áll. A két lencserész a komplementáris felületeik mentén össze van ragasztva, mivel mindkét felületnek azonos Rj a görbületi sugara.

Amint az a fenti dokumentumban ismertetett 2 egyenlet a bifokális eszköz alábbi két nagyításértékét adja eredményül:

p _ (tte — %) p _ (ⁿe ~ Bp)

R R ahol n₀ a rendes fénysugár optikai törésmutatója, az n_e pedig a rendkívüli fénysugár törésmutatója, és az R a lencse görbületi sugara.

Ebből a két egyenletből látható, hogy a két nagyítás nem választható meg egymástól teljesen függetlenül, sőt mi több, a komplementer lencsék R görbületi sugara funkcionálisan összefügg a P_x és P_y nagyításértékekkel.

Ebből a gondolatmenetből kiderül, hogy a lencsék felületi görbülete nem választható meg a hozzájuk tartozó fókuszértékektől és nagyításértékektől függetlenül.

Abban az esetben, ha a lencserendszer két lencserésze közül csak az egyik kettős fénytörésű, eredményül az alábbi nagyításértékeket kapjuk:

ahol n az izotróp lencserész optikai törésmutatója, n₀ a rendes fénysugár optikai törésmutatója, az n_e pedig a rendkívüli fénysugár törésmutatója, az R a lencse görbületi sugara.

A fenti egyenletpárból kiderül, hogy a kettős fénytörésű lencserészekből álló lencserendszer esetében is fennáll egy összefüggés a felületek R görbületi sugara és a P_x, P_y nagyításértékek között. Ennek megfelelően a fenti gondolatmenet - tekintettel a kettős fénytörésű lencserészekből felépülő lencserendszerre - alkalmazható a kettős fénytörésű lencserészből és izotróp lencserészből összeállított lencserendszerre is.

A 3758201 számú US (amerikai) szabadalmi leírás, mely MacNeille találmányát tartalmazza, egy plánkonkáv és egy plánkonvex lencserészből álló kettős fénytörésű lencserendszert ismertet, amely egy állítható nagyítású izotróp lencserésszel van összeszerelve.

A MacNeille-féle lencserendszer valamennyi geometriai paraméterét az előre kiválasztott dioptriaérték és a lencse előállítására használt alapanyag határozza meg. Emiatt a MacNeille-féle lencserendszer sem rendelkezik semmiféle tervezési szabadságfokkal.

A 2317809 számú US (amerikai) szabadalmi leírás, mely Sauer nevéhez fűződik, egy plánkonkáv és egy plánkonvex lencserészből álló bifokális lencserendszert ismertet, mely hasonlít a White- és a MacNeille-féle szabadalomhoz. Abban az esetben, amikor a bifokális lencserész kisebb optikai törésmutatója (pl. n,,) ugyanakkora, mint a második lencserész optikai törésmutatója (pl. n), a bifokális lencseösszetevő a következő nagyításértékkel rendelkezik:

HU 208 584 Β

Magától értetődik, hogy a fentiekben elmondottak egyaránt vonatkoznak a Sauer-féle, a White- és a MacNeille-féle szabadalmak megvalósításra is.

Összefoglalva az eddig ismert megoldásokat, valamennyi megoldás sajátossága, hogy a leírások csak olyan lencserendszereket mutatnak be, ahol az eredményként kapott nagyításértékek nem függetlenek egymástól, és ahol a nagyítás vagy nagyítások a lencserészek felületi görbületeinek függvényei.

A találmány célja elsődlegesen, olyan többfókuszú, például kétfókuszú, háromfókuszú, négyfókuszú stb., nem akromatikus vagy akromatikus, kettős fénytörésű lencserendszer kialakítása, amelyben legalább két fókuszérték egymástól teljes függetlenül megválasztható.

A találmány másik feladata olyan többfókuszú, nem akromatikus vagy akromatikus, kettős fénytörésű lencserendszer létrehozása, amelyben a nemkívánatos, akaratlan fókuszok vagy nagyítások száma minimálisra korlátozódik.

A találmány további feladata olyan nem akromatikus vagy akromatikus, többfókuszú kettős fénytörésű lencserendszer létrehozása, amely a többfókuszú lencserendszerek más ismert típusaihoz viszonyítva a képélesség, a színi vagy kromatikus tulajdonságok és a nagyítások választásának szabadságfoka szempontjából kiváló.

A találmány feladata még olyan nem akromatikus vagy akromatikus, kettős fénytörésű lencserendszer létrehozása, amely egészében vagy részben optikai minőségű polimerekből van.

A találmány más feladata egy nem akromatikus vagy akromatikus, kettős fénytörésű lencserendszernek egy vagy több fény polarizáló eszközzel és - nem kötelezően - egy vagy több polarizáló szűrővel való kombinálása abból a célból, hogy lehetővé váljon a használható nagyítások sokaságából a nagyításoknak vagy a nagyítások kombinációinak kiválasztása.

A találmány további feladata olyan többfókuszú, nem akromatikus vagy akromatikus, kettős fénytörésű lencserendszer létrehozása, amelyben legalább egy lencsefelület a lencserészek gyártásában alkalmazott anyag fizikai paramétereitől és az előre megválasztott fókuszoktól független.

A találmány feladatai közé tartozik olyan kettős fény törésű lencserendszer létrehozása, amely az előre megválasztott fókuszok legalább egyikében kívánt mértékű kromatikus eltérést mutat.

A találmány feladata olyan oftalmikus lencsék, pontosabban szemüveglencsék, kontaktlencsék és szemlencsén belüli lencsék létrehozása is, amelyek a találmány szerinti nem akromatikus vagy akromatikus, kettős fénytörésű lencserendszeren alapulnak.

A találmány feladatai közé tartozik a találmány szerinti kettős fénytörésű lencserendszereket tartalmazó optikai készülékek, így például oftalmikus diagnosztizáló készülékek, fényképezőgépek, távcsövek és látcsövek, mikroszkópok, másolók, optikai műszerek, spektrográfok stb. létrehozása is.

A találmány többfókuszú, kettős fénytörésű lencserendszerre vonatkozik, mely legalább két lencserészből áll, ahol az első lencserész, egy kettős fénytörésű lencse és a második lencserész szomszédságában helyezkedik el, A második lencserész, amely az első kettős fénytörésű lencserésszel kombinálva van kialakítva, lehet egy izotróp vagy pedig egy kettős fénytörésű lencse. Olyan többfókuszú lencserendszer esetén, ahol a második lencserész izotróp, eredményként két nagyításértéket kapunk. Ott, ahol a második lencserész kettős fénytörésű, eredményként négy dioptriaértéket kapunk.

A találmányi gondolat azon alapul, hogy a két kettős fénytörésű lencse találmány szerinti elrendezésében a négy eredményül kapott nagyításértékből legalább kettő, a kettős fénytörésű és izotróp lencse kombinálásával létrehozott lencserendszerben pedig mindkét nagyításérték előre kiválasztott, tetszőleges értékű lehet.

A találmány szerinti lencserendszerben az első vagy második lencserész tetszőleges felületének görbülete az előre megválasztott tetszőleges nagyításértékektől (vagy dioptriaértékektől), valamint az előre megválasztott fókuszértékektől függetlenül megadható.

A találmány szerinti elrendezés olyan, hogy a két lencserész szomszédos felületeinek görbületei egymással komplementer (kiegészítő) párt alkotnak.

A kitűzött célnak megfelelően a találmány szerinti többfókuszú, nem akromatikus kettős fény törésű lencserendszer, amely lencserendszer egy lencsetengelyt tartalmaz, és a legalább két lencserészt foglal magába, ahol

- az első lencserész egy kettős fénytörésű, anizotróp közegű lencse, amely lencserész optikai tengelye merőleges a lencserész geometriai tengelyére, és fénytörő tulajdonságú az anizotrop közegre beeső mindkét fényhullámra, azaz a rendes és a rendkívüli fényhullámra vonatkozóan, továbbá az első lencserésznek egymástól különböző görbületi sugarú felületei vannak

- a második lencserész az első lencserészhez illeszkedően helyezkedik el, és a második lencserész optikai tengelyének iránya eltérő az első lencserész geometriai tengelyének irányától, és fénytörő tulajdonságú mindkét fényhullámra, azaz a rendes és a rendkívüli fényhullámra vonatkozóan, továbbá a második lencserésznek egymástól különböző görbületi sugarú felületei vannak, ahol a második lencserésznek az első lencserésszel illeszkedő szomszédos felületének görbületi sugara és az első lencserésznek a második lencserésszel illeszkedő szomszédos felületének görbületi sugara komplementárisak (egymás kiegészítői), továbbá a második lencserész vagy egy kettős fénytörésű vagy pedig egy izotropikus lencse.

A találmány szerinti lencserendszernél a második kettős fénytörésű lencserész optikai tengelyének az első lencserész optikai tengelyétől eltérő iránya van; vagy a második lencserésznek a kétféle fényhullámra, mint a rendes és a rendkívüli fényhullámra vonatkozó optikai törésmutatója eltér az első lencserész rendes és rendkívüli fényhullámra vonatkozó optikai törésmuta4

HU 208 584 Β tójától; vagy a második lencserész rendes fényhullámokra vonatkozó törésmutatója megegyezik az első lencserész rendes fényhullámokra vonatkozó törésmutatójával, viszont a második lencserésznek a rendkívüli fényhullámokra vonatkozó törésmutatója más, mint az első lencserész törésmutatója rendkívüli fényhullámokra; vagy a második lencserész rendkívüli fényhullámokra vonatkozó törésmutatója ugyanaz, mint az első lencserész törésmutatója a rendkívüli fényhullámokra, viszont ebben az esetben a második lencserésznek a rendes fényhullámokra vonatkozó törésmutatója más, mint az első kettős fénytörésű lencse törésmutatója a rendes fényhullámokra vonatkoztatva, a lencserendszer továbbá úgy van kialakítva, hogy a lencsék tengelyével párhuzamosan beeső fénysugarak számára a lencserendszer egyidejűleg legalább két fókusszal rendelkezik, amelyek mindegyike a lencserendszer tengelyének egy előre meghatározott pontján, pozitív vagy negatív fókusztávolságra helyezkedik el, valamint, hogy az első lencserész vagy a második lencserész szomszédos vagy nem szomszédos felületeinek görbületi sugarai közül legalább egy görbületi sugár értéke az említett két fókusztól független értékű.

A találmány szerinti lencserendszer további ismérve, hogy legalább egy olyan első lencserésszel vagy egy olyan második lencserésszel rendelkezik, amelyik a rendkívüli sugarakat a fényhullám áthaladási útjában lévő első lencserész vagy második lencserész optikai tengelyére merőleges irányban átengedi.

Az egyik ismérv szerint a lencserészek közül egy vagy több darab kettős fénytörésű lencserész kettős fény törésű polimer anyagból van.

Egy másik ismérv szerint a második lencserész legalább egy darab kettős fénytörésű lencserészt vagy legalább egy darab ízotróp lencserészt tartalmaz.

A lencserendszer egy polarizáló eszközt tartalmaz, ahol legalább egy darab polarizáló szűrő vagy csak egy vagy pedig kettő darab kettős fény törésű lencserésznek geometriai tengelyével megegyező irányban, a kettős fénytörésű lencse beeső fény irányában lévő oldalán van elhelyezve.

A találmány szerinti többfókuszú kettős fénytörésű lencserendszer egy további megoldásában, amelynek legalább egy fókuszában akromatikus vagy amelynek legalább egy fókuszában meghatározott mértékű kromatikus eltérés van, és amely lencserendszer egy lencsetengelyt tartalmaz; ahol

- az első lencserész egy kettős fénytörésű lencse, amely lencserész optikai tengelye merőleges a lencserész geometriai tengelyére és a lencse fénytörő tulajdonságú az anizotróp közegre beeső mindkét fényhullámra, azaz a rendes és a rendkívüli fényhullámra vonatkozóan;

- a második lencserész, az első lencserészhez illeszkedően helyezkedik el, amely lencserész optikai tengelye eltérő irányú az első lencserész geometriai tengelyétől; mely lencserész fénytörőként viselkedik mindkét fényhullámra, azaz a rendes és a rendkívüli fényhullámra vonatkozóan; és a második lencserész egy kettős fénytörésű vagy egy izotrópikus lencse. A találmány szerinti lencserendszer oly módon van kialakítva, hogy a második kettős fénytörésű lencserész optikai tengelyének az első lencserész optikai tengelyétől eltérő iránya van; vagy a második lencserésznek a kétféle fényhullámra, mint a rendes és a rendkívüli fényhullámra vonatkozó optikai törésmutatója eltér az első lencserésznek a kétféle fényhullámra, azaz a rendes és a rendkívüli fényhullámra vonatkozó optikai törésmutatójától, vagy a második lencserész rendes fényhullámra vonatkozó törésmutatója ugyanaz, mint az első lencserész rendes fényhullámokra vonatkozó törésmutatója, viszont ebben az esetben a második lencserésznek a rendkívüli fényhullámokra vonatkozó törésmutatója más, mint az első lencserész rendkívüli fényhullámokra vonatkozó törésmutatója, vagy pedig a második lencserész rendkívüli fényhullámokra vonatkozó törésmutatója ugyanaz, mint az első lencserész rendkívüli fényhullámokra vonatkozó törésmutatója, viszont ekkor a második lencserésznek a rendes fényhullámokra vonatkozó törésmutatója más, mint az első kettős fénytörő lencse rendes fény hullámokra vonatkozó törésmutatója, a lencserendszer továbbá úgy van kialakítva, hogy a lencsék tengelyével párhuzamosan beeső fénysugarak számára a lencserendszer egyidejűleg legalább két fókusszal rendelkezik, amelyek mindegyike a lencserendszer tengelyének egy előre meghatározott pontján, pozitív vagy negatív fókusztávolságra helyezkedik el, valamint a két fókusz közül legalább az egyiknek a fókusztávolsága alapvetően azonos két, egymástól különböző hullámhosszú fókuszált fényre vonatkoztatva.

A legalább egyik fókuszában akromatikus vagy meghatározott mértékű kromatikus eltéréssel rendelkező lencserendszer további ismérve, hogy legalább egy olyan első lencserésze vagy egy olyan második lencserésze van, amelyik a rendkívüli sugarakat a fényhullám áthaladási útjában lévő első lencserész vagy második lencserész optikai tengelyére merőleges irányban átengedi.

A második lencserész olyan kettős fénytörésű tulajdonsággal rendelkezik, mely lényegében véve azonos két különböző hullámhosszra vonatkoztatva.

A találmány szerinti lencserendszerre jellemző, hogy a második lencserész legalább két további izotróp lencserészből van összeállítva, és az említett lencserendszer két, mátrixegyenlettel meghatározható nagyításértékkel rendelkezik.

A leírásban használatos kifejezéseket az alábbiak szerint értelmezzük:

A kettős fénytörésű lencserendszer első és második lencserészének egymáshoz viszonyított elhelyezésével kapcsolatban használt „mellett” kifejezés alatt egyrészt azt az állapotot értjük, amikor a lencserészek gyakorlatilag az egész szemben levő felületeiken egymással közvetlenül érintkeznek, azaz „összetett lencsét” (többrészes lencsét) képeznek, másrészt azt az állapotot, amikor az egymással szemben levő felületeik a közös tengelyük mentén egymástól kis távolságra, általában néhány milliméterre vagy ennél is közelebb vannak.

A többfókuszú, nem akromatikus, kettős fénytörésű lencserendszer első és második lencserésze egymással szemben levő felületeinek görbületére vonatkozóan

HU 208 584 Β használt „gyakorlatilag egybevágó vagy kiegészítő” kifejezés alatt azt értjük, hogy amikor ezek a felületek egymással érintkező állapotban vannak, ezek a határfelületeik mentén minden ponton illeszkednek egymáshoz, így például gyakorlatilag azonos görbületek esetén, amikor a felületek akár végtelen sugarakkal kiképzett sík felületek is lehetnek, a szemben fekvő felületek teljesen egymáshoz feküdnek. A kiegészítő felületekre például szolgálnak az egymáshoz illeszkedő konkáv és konvex felületek, vagy egyforma görbületű, egyforma görbületi sugarú konvex és konkáv felületek.

Az „összetett lencse” kifejezés alatt olyan lencserendszert értünk, amelynek legalább két lencserésze van, a szomszédos lencserészek két egymással szemben levő lencse felülete gyakorlatilag azonos vagy kiegészítő, úgyhogy a két lencserész az egymással szemben levő felületeik mentén összeragaszthatok, azaz plánkonkáv/plánkonvex lencserendszerré alakíthatók. Az „összetett lencse” kifejezés olyan lencserendszerre vonatkozóan is használható, amelynél a lencserészek egymással szemben levő felületei egy bizonyos távolságra vannak egymástól abból a célból, hogy lencsétől eltérő egyféle vagy többféle optikai eszközben, például polarizálóban is alkalmazható legyen.

A „kontakt lencse” kifejezés alatt olyan lencserendszert értünk, amelynek legalább két lencserésze van, és amely lencserendszer lényegében kielégíti azt a követelményt, hogy a lencserendszer optikai nagyítása egyenlő a lencserészek optikai nagyításainak összegével.

A „nem akromatikus” kifejezést olyan lencsére, vagy lencserendszerre vonatkoztatva használjuk, amelynek egy vagy több olyan nagyítása van, amely a fókuszált (azaz használt) fény hullámhosszától függ, ami a lencse vagy lencserendszer gyártásához alkalmazott kettős fénytörésű és/vagy izotróp optikai anyag szóró tulajdonságának tudható be.

Az „akromatikus” kifejezést olyan lencserendszerre vonatkoztatva használjuk, amelynek egy vagy több nagyítása van, amelyek közül legalább egy olyan dioptrikus értéket mutat, ami a fókuszált (azaz használt) fény legalább két különböző hullámhosszára állandó.

A találmány szerinti többfókuszú, nem akromatikus és akromatikus kettős fénytörésű lencserendszerekben az előzőekben ismertetett módon egy kettős fénytörésű lencserész legalább egy másik kettős fénytörésű lencserésszel és/vagy legalább egy izotrópikus lencserésszel számos változatban és kombinációban összekapcsolható, feltételezve, hogy a lencserendszerben a kapott fókuszok vagy nagyítások közül legalább kettő előre megválasztható, ezek a fókuszok a lencse tengellyel párhuzamosan beeső fényhez tartozó lencse tengely mentén vannak, és hogy akár az első, akár a második lencserész görbülete az előre megválasztott fókuszoktól függetlenül választható. E követelmények révén meghatározott korlátozásokon belül a többfókuszú optikai konstrukciók sokféle változata hozható létre úgy, hogy ezek sok gyakorlati követelménynek megfelelnek. így például a találmány keretében létrehozható olyan lencserendszer, amelyben egy kettős fénytörésű lencserész egy vagy több izotróp lencserésszel van kombinálva összetett lencsék vagy lencsék sorozatának előállítása céljából; egy kettős fénytörésű lencserész legalább egy másik kettős fénytörésű lencserésszel van kombinálva akár összetett lencseként, akár lencsék sorozataként szabadon választhatóan egy vagy több izotróp lencserésszel stb. Ezenkívül - amint a következőkben még ismertetjük - a találmány szerinti többfókuszú, kettős fénytörésű lencserendszerek alkalmazhatók más polarizáló eszközzel vagy polarizáló szűrőkkel összekapcsolva is, amely polarizáló eszköz vagy polarizáló szűrők egy vagy több szomszédos pár kettős fénytörésű lencserész között és/vagy a lencserendszer előtt vagy után vannak elhelyezve, ami által lehetővé válik a használható nagyítások sokaságából egy vagy több nagyítás kiválasztása.

A találmány szerinti többfókuszú, kettős fénytörésű lencserendszer lehetővé teszi az optikai nagyításoknak széles tartományból való választását, ami az alkalmazások számos területén előnyösen hasznosítható, például olyan oftalmikus kétfókuszú lencsék tervezésénél, amelyeknél a nagyításban aránylag nagy eltérések könnyen elérhetők viszonylag vékony lencsékkel, és különböző típusú optikai szerkezeteknél és készülékeknél, így teleszkópoknál, videó és fényképező kameráknál, vagy ezek lencséinél, mikroszkópoknál, másolóknál, optikai műszereknél, spektrográfoknál stb.

A találmány szerinti többfókuszú kettős fénytörésű lencserendszert részleteiben a rajzokon látható példaképpeni kiviteli alakjaival kapcsolatban ismertetjük.

Az 1. ábra a találmány szerinti kettős fény törésű lencserendszer egy példaképpeni kiviteli alakjának elvi vázlata, amely „tökéletes geometriájú” kialakítást mutat.

A 2. ábra egy lehetséges találmány szerinti lencserendszerbe helyezhető kettős fénytörésű lencserész elvi vázlata.

A 3A. ábra a kettős fénytörésű lencserendszer egy további kialakítását szemléltető vázlat.

A 3B. ábra egy további lehetséges kialakítás elvi vázlata.

A 4. ábra a találmány szerinti kettős fénytörésű lencserendszer egy további példaképpeni kiviteli alakjának elvi vázlata.

Az 5. ábra további példaképpeni kialakítást szemléltető elvi vázlat.

A 6. ábra a találmány szerinti kettős fénytörésű lencserendszert egy polarizáló eszközzel kombinálva szemlélteti.

A 7. ábra a 6. ábrán látható kettős fénytörésű lencserendszert szemléltető vázlat, amely lencserendszer két kettős fénytörésű lencserészből van, amelyek kettőnél több egyidejű nagyítást mutatnak.

A 8. ábra a 7. ábrán látható lencserendszert egy polarizáló eszközzel kombinálva mutatja.

A 9A. ábra egy olyan szemüveglencse vázlatos elölnézete, amelybe egy a találmány szerinti kettős fénytörésű lencserendszer van építve.

A 9B. ábra a 9A. ábrán látható szemüveglencse oldalnézeti vázlata.

A következőkben a többfókuszú nem akromatikus, kettős fény törésű lencserendszereket ismertetjük.

HU 208 584 Β

Valamennyi ismert kettős fénytörésű lencserendszernek egy optikai tengelye (azaz a kristályos kettős fénytörésű anyag belsejében levő tengely) van, amely merőleges a lencsetengelyre. így egy kettős fénytörésű lencserendszernek két különleges törésmutatója van, az n₀ (az egyszerű hullámokhoz vagy sugarakhoz) és n_e (a rendkívüli hullámokhoz vagy sugarakhoz), azonban csak abban a különleges esetben, amikor az e-sugarak abban az irányban haladnak át a kettős fénytörésű lencsén, amely merőleges, azaz derékszögű a lencse tengelyre. Minden más irányban való áthaladáskor az esugaraknak olyan tényleges n_eeff törésmutatója van, amelynek értéke n₀ és n_e közötti. Ilyen esetben nem lehet megbízhatóan előre megmondani, hogy a kettős fénytörésű lencserendszernek az e-sugarakhoz milyen lesz az optikai működése vagy viselkedése.

Ebből az okból kívánatos lehet egy olyan kétfókuszú lencserendszer alkalmazása, amelynek két függetlenül választható nagyítása (vagy fókusza) van, és amelynél az e-sugarak a kettős fénytörésű lencsén kizárólag az optikai tengelyre merőleges irányban haladnak át. Az olyan kialakítást, amelynél valamennyi e-sugár a kettős fénytörésű lencsén az optikai tengelyre derékszögűén halad át, „tökéletes geometriájú” kettős fénytörésű lencserendszer kialakításnak nevezzük.

Az 1. ábra ilyen tökéletes geometriájú kettős fénytörésű lencserendszer egy példaképpeni kiviteli alakját mutatja, amelynek Rí és R₂ görbületi sugarú gömbfelületekkel kiképzett izotróp (10) lencserésze és R₃ és R₄ görbületi sugarú gömbfelületekkel kiképzett izotróp (30) lencserésze van, amelyek kettős fénytörésű (20) lencserész előtt, vagy után vannak elhelyezve. A (20) lencserészt kiegészítő R₂ és R₃ görbületi sugarú gömbfelületek határolják és a (20) lencserész optikai tengelye a tömör nyíllal van föltüntetve. (Az optikai tengelyt valamennyi ábrán tömör nyíl jelzi, a beeső fény irányát pedig a szaggatott vonalhoz tartozó nyílirány.) Egy tökéletes geometriájú kétfókuszú lencserendszernél a megfelelő fókuszokat is meghatározó, előre megválasztott D_a és D_b nagyításokhoz a követke-

ző egyenletek tartoznak: D34 + Do + D12 = Da D34 + De + θΐ2 = Db és a „tökéletes geometria” egyenlete:	(la) (lb)
1 (rie — l)x —D[2	(2)
amelyben D12 és D34 az elülső, vagy hátsó izotróp lencserészek nagyításai, és Do és De a kettős fénytörésű lencserész nagyításai az o-sugarakhoz és e-sugarakhoz. E tökéletes geometriájú kialakításhoz a következő egyenletek alkalmazhatók:
Do De n0 - 1 ne - 1	(3)
vagy De = mxD0	(4)

ahol

Ezek után az 1. ábrán látható „tökéletes geometriájú” kétfókuszú lencserendszer a következő egyenletekkel határozható meg:

D_a-D_b = -^—-x(n₀-l) (6a) **o “e

D_a-D_b

D_e---- χ (n_e—1) (6b) n₀ n_e

D34 ⁼ D;,-D₀-D j 2 (7)

Ha például előre megválasztjuk az R₃ görbületi sugarat, akkor az R₂ görbületi sugár a (6a) vagy (6b) egyenletekből kiszámítható. Ezután a számított R₂ görbületi sugárral és a (2) egyenlettel az R] görbületi sugár meghatározható, és az előre megválasztott R₃ görbületi sugárral és a (7) egyenlettel az R₄ görbületi sugár kiszámítható. Elvileg a négy sugár bármelyike előre megválasztható.

Egy nem tökéletes geometriájú lencserendszer általánosan előforduló kialakításánál az e-hullámok a kettős fénytörésű lencsén olyan irányban haladnak át, amely nem szükségszerűen merőleges az optikai tengelyre. Az e-sugaraknak így n_{e eff} egyedi tényleges törésmutatójuk van, amelynek értéke n_e és n₀ közötti. Mivel sem a tényleges n_{e eff} törésmutató, sem az e-sugaraknak a kettős fénytörésű lencsén belüli útja nem ismert előre, az utak és a tényleges n_{e ff} törésmutatók kölcsönösen egymástól függnek, a kettős fénytörésű lencsét tartalmazó lencserendszer alkalomszerű működését az n_e értékek és a lencse geometriája szempontjából nem lehet közvetlenül megbecsülni, megítélni.

A kettős fénytörésű lencsék működésének ésszerű számítása a fénysugaraknak lencsén keresztüli, részletesen megtervezett sugárátvezetésén alapulhat. Az ilyen sugárátvezetés tartalmazza egy izotróp és egy kettős fény törésű anyag közötti, tetszőleges helyzetű belső válaszfelület előtti és utáni fényterjedési sebességvektorok térbeli komponenseinek meghatározását is. A kettős fénytörésű anyag optikai tengelyének egy adott megválasztásához vagy orientálásához ez a meghatározás tartalmazza a Huygens-szerkezetet, azaz egy elliptikus toraidon levő érintő sík szerkezet általános esetét, amint például J, Strong „Concepts of Classical Optics” című munkája (megjelent: W. H. Freeman and Company, 1958) a 138. oldalon ismerteti. Az ilyen sugárátvezetési számítások alapján - amelyek természetesen o-sugarakhoz is alkalmazhatók - gyakorlatilag valamennyi érdekes működési adat kiszámítható, így például a lencsenagyítás, a képélesség, valamint a kromatikus és gömbi eltérések is. Két optikai anyag közötti határfelületet átszelő fény átvitt amplitúdójának meghatározásához a Fresnel-formulát alkalmazva lehetővé válik egy többrétegű lencsénél az átvitt fényerő meghatározása is.

HU 208 584 Β

A következőkben a 2-5. ábrákkal kapcsolatban a találmány szerinti, nem tökéletes geometriájú kettős fénytörésű lencserendszerek néhány példaképpeni kiviteli alakját ismertetjük. Ezekben a példákban, vagy ezek következő ismertetése során a következő meghatározásokat használjuk:

DVO A szokásos hátsó csúcsnagyítás számításokból nyert hátsó csúcsnagyítás o-sugarakhoz.

DVE A szokásos hátsó csúcsnagyítás számításokból nyert hátsó csúcsnagyítás e-sugarakhoz.

DO Sugárátvezetés számításokból nyert hátsó csúcsnagyítás o-sugarakhoz.

DE Sugárátvezetés számításokból nyert hátsó csúcsnagyítás e-sugarakhoz.

ACM Az „élesség mértéke”, azaz a minimális gyújtóponti folt és a lencse felületének (azaz keresztmetszetének) viszonya.

PTR A nagyításhoz tartozó beeső fényerő átlagos átbocsátott fényerő százaléka.

n₀ A kettős fény törésű lencse törésmutatója osugarakhoz.

n_e A kettős fénytörésű lencserész törésmutatója e-sugarakhoz abban az esetben, amikor az e sugarak merőlegesek az optikai tengelyre.

n₁₂ Az izotróp lencserész törésmutatója, amely lencserész R, és R₂ görbületi sugarakkal van kiképezve.

n₃₄ Az R₃ és R₄ görbületi sugarakkal kiképzett izotróp lencserész törésmutatója.

gamma Az optikai tengely és a lencse tengelye közötti szög.

alfaj A beeső fénysugarak és a lencse tengelye közötti szög.

alfap A beeső fénysugarak és a lencse tengelye révén képzett sík, valamint a kettős fénytörésű lencserész optikai tengelye és a lencse tengely révén formált sík közötti szög.

Rí, R2, R3 és R₄ A 2-5. ábrákon látható lencserendszer gömbi lencsefelületeinek görbületi sugarai.

d A lencserendszer átmérője.

C₁₂, C₂₃, és C₃₄ A 2-5. ábrákon látható lencserendszerek közepén levő vastagságok.

DF A gyújtóponti folt és a lencserendszer hátfelülete közepének fordított (reciprok) távolsága (dioptriákban).

D_pr A prizmás nagyítás prizmás dioptriákban (1 prizmás dioptria = méterenként 1 cm fénysugáreltérítés).

A 2. ábrán látható kettős fény törésű (20) lencserész szerkesztési adatai a következők:

Elülső felület sugara: R₂ = 7, 5 mm

Hátsó felület sugara: R₃ =7,8 mm

A közép vastagsága: C₂₃ = 0,05 mm

A lencserendszer átmérője: d = 6 mm

Az optikai tengely orientáltsága: gamma = 90° Törésmutatók: n₀ = 1,443; n_e = 1,8

A beeső fény iránya: alfa,. = 0°

1A táblázat

A 2. ábrán látható kettős fénytörésű lencserész o-sugarakhoz számított adatai

DVO	DO	ACM	PTR
2,39	2,84	4,8xl0-3	93%

1B táblázat

A 2. ábrán látható kettős fény törésű lencserész e-sugarakhoz számított adatai

DVE	DE	ACM	PTR
4,42	5,11	2,85xl0-3	79%

Az előbbi adatok mutatják, hogy a DO és DE hátsó csúcsnagyítások tényleges értékei nagyobbak, mint a megfelelő DVO és DVE értékek. Ez a fénysugarak belépő nyalábja nem-nulla apertúrájának tulajdonítható. Valóban látható, hogy nulla apertúrájú beeső fénynél a DO és DVO teljesen egyező, továbbá DE és DVE közel összeesik. Tengelyen beeső fény esetében a két gyújtóponti folt pontosan a lencse tengelyén helyezkedik el. Megjegyezzük, hogy az e-sugarak képélessége az o-sugarak élességéhez viszonyítva kiváló. Az e-sugarakhoz tartozó átbocsátási veszteségek nagyobbak az o-sugarakhoz tartozó átbocsátási veszteségeknél, mert az e-sugarak nagyobb mértékben térnek el, mint az o-sugarak.

A 3A és 3B ábrákon látható kettős fénytörésű lencserendszerben a 2. ábra szerinti kettős fénytörésű (20) lencserész izotróp (10 és 30) lencserészekkel van kombinálva. E két lencserendszer közötti egyetlen eltérés a kettős fény törésű (30) lencserész optikai tengelyének elhelyezkedésében van. A 3A ábrán látható megoldásnál a (30) lencserész optikai tengelye merőleges a lencse tengelyére, a 3B ábrán látható megoldásnál pedig a lencse tengelyéhez viszonyítva megközelítően 60° alatt hajlik. Mindkét lencserendszerben a lencse-paraméterek úgy vannak megválasztva, hogy a lencserendszerek az egyszerű sugarakhoz gyakorlatilag afokálisak (azaz a nagyításuk nulla), az e-sugarakhoz pedig pozitív nagyításúak. Ezek a paraméterek a következők:

Görbületi sugarak: R₍ = 7,85 mm

R₂ = 7,5 mm R₃ = 7,8 mm R₄ = 7,8 mm

A vastagság középen: C₁₂ = 0,04 mm

C₂₃ = 0,05 mm C₃₄ = 0,03 mm

A lencserendszer átmérője: d = 6 mm

A lencse anyag törésmutatója: n₁₂ = 1,443 n₀= 1,443 n_e=l,8 n₃₄ = 1,443

A beeső fény irányítottsága: gamma = 90°

A beeső fény iránya: alfaj = 0°

HU 208 584 B

2A táblázat

A 3A ábrán látható kettős fénytörésű lencserész o-sugarakhoz számított adatai

DVO	DO	ACM	PTR
-0,10	-0,10	0,75x10-3	93%

2B táblázat

A 3A ábrán látható kettős fénytörésű lencserész e-sugarakhoz számított adatai

DVE	DE	ACM	PTR
1,93	2,11	7,5x103	85%

A lencse tengellyel párhuzamosan beeső valamennyi fénysugárhoz tartozó két gyújtóponti folt pontosan a lencse tengelyen helyezkedik el. Az e-sugarak átbocsátóit fényereje egyetlen kettős fénytörésű lencse (2. ábra) esetéhez viszonyítva megnő, azonban az élesség kissé romlik.

A 3A ábrán vázolt lencserendszerrel kapcsolatban ismertetjük a tengelyen kívüli beeső fény esetében mutatkozó működést is. A 3. és 4. táblázatban a számításokat és ezek eredményeit csupán az e-sugarakra korlátozottan tüntettük föl, mert az o-sugarak úgy viselkednek, ami meghatározható az ismert izotróp lencsékből.

A 3. táblázatban a beeső fénysugarak nyalábjának arra az esetére tüntettük föl az adatokat, amely esetben a beesés síkja és a kettős fénytörésű lencserész optikai tengelye közötti szög nulla.

3. táblázat

A beeső fény iránya: alfar = 30°; alfa_p = 0°

DVE*	DF	ACM	PTR	Dpr
1,93	1,93	98x10-3	89%	0,75

* A tengelyen beeső fényhez számítva

Ezekből az adatokból kitűnik, hogy egy a találmány szerinti kettős fénytörésű lencserendszernek DF tényleges nagyítása van, ami gyakorlatilag a tengelyen beeső fény DVE nagyításával azonos. Lencseszerkesztési szempontból az ilyen karakterisztika előnyös lehet például ofitalmikus lencsék és kontakt lencsék esetében, amelyeknél kívánatos lehet ugyanazt a tényleges nagyítást tartani, tekintet nélkül a beeső fénynek a lencse tengelyhez viszonyított szögére, még akkor is, ha a képélesség bizonyos mértékben csökken.

A 4. táblázatban e lencserendszer viselkedési adatait arra az esetre vonatkozólag tüntettük föl, amely esetben a fénysugarak a tengelyen kívül esnek be, és amely esetben az optikai tengely merőleges a beeső fény síkjára.

4. táblázat

Az érkező beeső fény iránya: alfa,. = 30°; alfa_p = 90°

DVE*	DF	ACM - e-sugarak	PTR	°pr
1,93	2,24	35xl0-3	89%	0,74

^x A tengelyen beeső fényhez számítva

Az ilyen típusú beeső fényre vonatkozó összehasonlító vizsgálatok azt mutatják, hogy a találmány szerinti kettős fénytörésű lencserendszer nagyon hasonlít egy azonos DVE nagyítású izotróp lencserendszerhez. Ennek gyakorlati következménye, hogy egy kontakt lencse szokványos optikai viszonyai és tulajdonságai gyakorlatilag megmaradnak az ilyen típusú beeső fény esetében a találmány szerinti kettős fénytörésű lencserendszerben is.

A 3. és 4. táblázatok kombinált adatai azt mutatják, hogy egy kettős fókuszú kontakt lencse esetében az olvasáshoz való kiegészítés előnyösen az e-sugarak figyelembevételével, a távolbalátási kiegészítés pedig előnyösen az o-sugarak figyelembevételével van meghatározva. Ezek az adatok azt is mutatják, hogy egy kettős fókuszú kontakt lencse optikai tengelye olyan irányúra állítható be, ami lényegében függőleges. Ekkor a látási mezőt vízszintesnek, például balról jobbra terjedőnek tételezzük fel. Fordítva, ha a látási mezőt elsősorban függőleges irányúnak tételezzük fel, akkor a 3. és 4. táblázatok adatai azt mutatják, hogy a kétfókuszú kontakt lencse optikai tengelyének iránya lényegében vízszintes lehet.

Mint már ismertettük, csak egy kettős fénytörésű lencserész és egy izotróp lencserész szükséges ahhoz, hogy két, egymástól független, előre megválasztott nagyítást kapjunk. Különleges feladatok végzésére előnyös lehet három vagy több lencserészből levő rendszer alkalmazása. Egy ilyen, találmány szerinti lencserendszer látható a vázlatos 3A ábrán. E lencserendszer egy, a szem ínhártyájára helyezhető kontakt lencse, amelyben egy, a pupilla maximális átmérőjével azonos átmérőjű, kettős fénytörésű (20) lencserész van egy olyan izotróp lencserészbe ágyazva, amelynek átmérője megfelel a pupilla átmérőjének. A kettős fénytörésű (20) lencserész előtt izotróp (10) lencserész, mögötte pedig izotróp (30) lencserész van. A (10 és 30) lencserészek különálló lencsékként működnek annak ellenére, hogy a valóságban egy darabot képeznek. A különböző részek ugyanolyan vagy különböző optikai anyagokból készíthetők. így például alkalmazható olyan kettős fénytörésű polimer, amilyeneket az előzőkben felsorolt szabadalmi leírások ismertetnek, vagy egy irányított polimer, például polimetil metakrilát, amely nyújtva van. Ez kombinálható valamilyen izotróp kontakt lencse anyaggal, így hidrometil metakrilát polimerrel vagy (nyújtatlan) polimetil metakriláttal. Ezekből megfelelő, találmány szerinti kétfókuszú kontakt lencse állítható elő.

A 4. ábra egy további, találmány szerinti kettős fénytörésű lencserendszert szemléltet, amely kettős fénytörésű (20) lencserészből és izotróp (30) lencserészből áll. E lencserendszer szerkezeti paraméterei a következők:

Sugarak: R₂ - 38 mm

R₃ = 50 mm R₄ = -50 mm

Vastagság középen: C₂₃ = 0,2 mm

C₃₄=l,0mm

A lencserendszer átmérője: d = 6 mm

HU 208 584 Β

Lencse anyaga:

Az optikai tengely iránya: A beeső fény iránya:

n₀= 1,443 n_e = 1,8 n₃₄ = 1,443 gamma = 90° alfa, = 0°

5A táblázat

A 4. ábrán látható kettős fénytörésű lencserész o-sugarakhoz számított adatai

DVO	DO	ACM	PTR
20,63	20,77	0,007xl0-3	93%

5B táblázat

A 4. ábrán látható kettős fénytörésű lencserész e-sugarakhoz számított adatai

DVE	DE	ACM	PTR
22,96	23,03	0,008xl0-3	88%

Az előbbi eredmények mutatják, hogy a találmány szerinti kettős fénytörésű lencserendszer kettős fókuszú szemlencsén belüli lencseként használható.

A 3B ábra mutatja, hogy a találmány szerinti kettős fénytörésű lencserendszerek akkor is kettős fókuszúak, amikor az optikai tengely iránya, elhelyezkedése eltér a lencse tengelyre merőlegestől.

6A táblázat

A 3B ábrán látható kettős fénytörésű lencserész o-sugarakhoz számított adatai

DVO	DO	ACM	PTR
-0,10	-0,10	0,75x103	93%

6B táblázat

A 3B ábrán látható kettős fénytörésű lencserész e-sugarakhoz számított adatai

DVEXX	DE	ACM	PTR
1,93	1,80	68x10'3	85%

“gamma - 90°-hoz számítva.

Amint az előző számításokból látható, az e-sugarakhoz tartozó nagyítás csökkent. Ez annak következménye, hogy a tényleges n_e>eff törésmutatók n_e-nél kisebbek. Az e-sugarakhoz tartozó képminőség gyengébb, mint a gamma = 90° esetében. Ezért csak néhány esetben lehet megfelelő az optikai tengely és a lencse tengely között gamma = 90°-tól eltérő szöget alkalmazni.

A gamma = 90°-tól eltérő szögek esetében is kielégítő lencse működést lehet a legtöbb esetben elérni akkor, ha az eltérés kicsi. Ezért a találmány keretébe tartozik egy, a lemez síkjában levő optikai tengelyű, kettős fénytörésű polimer lemeznek olyan meghajlítása is, amely olyan hengeres felületet ad, amely hengeres felület tengelye merőleges az ekkor kör alakú optikai tengelyre. A kör alakú felület sugara például olyan lehet, ami megfelel a kettős fénytörésű lencse sugarai egyikének. Az ilyen lencsék vizsgálata azt mutatja, hogy ez majdnem azonos módon viselkedik, vagy működik egy olyan lencsével, amelynek optikai tengelye merőleges a lencse tengelyre.

Az előzőekben ismertetett példaképpeni kiviteli alakoknál egy kettős fénytörésű lencserész egy vagy két izotróp lencserésszel van kombinálva abból a célból, hogy két különböző nagyítást hozzunk létre, amelyek nagysága egymástól teljesen függetlenül állítható elő úgy, hogy az összetett lencserendszer számára szabad geometriai paraméter is marad. így például kontakt lencsék esetében ez a szabad paraméter a lencserendszer hátfelülete görbületének megfelelő megválasztására használható. Ez az eredmény általában elérhető két kettős fény törésű lencserész kombinálása révén is. Csupán két nagyítás létrehozása céljából a két kettős fénytörésű lencse optikai tengelyei között 90°-os szögnek kell lenni, úgyhogy az első kettős fénytörésű lencsében o-sugarak a másodikban e-sugarakat képeznek és fordítva. Ez a kialakítás, amely „keresztezett kettős fénytörésű” lencserendszernek nevezhető, az 5. ábrán van szemléltetve.

Az 5. ábrán látható, kettős fény törésű (20 és 21) lencserészekből álló lencserendszer szerkezeti paraméterei a következők:

Elülső felület sugara: Közbenső felület sugara:

Hátsó felület sugara:

Első lencse közepének vastagsága:

Második lencse közepének vastagsága:

Optikai anyag első lencse:

második lencse:

Optikai tengely iránya:

7,9 mm 7,5 mm 7,8 mm

0,06 mm

0,06 mm n₀ = 1,443; n_e = 1,8 n₀ = 1,443; n_e = 1,8 gamma, = gamma₂ = 90°

Optikai tengelyek közötti szög: 90°

Beeső fény iránya: alfa,. = 0°

Az alábbi 7. táblázatban feltüntetett értékjelek a következőket jelentik:

DOE Az első lencsében levő o-sugarakhoz tartozó és a második lencsében levő e-sugarakhoz tartozó nagyítás.

DEO Az első lencsében levő e-sugarakhoz tartozó és a második lencsében levő o-sugarakhoz tartozó nagyítás.

DVOEésDVEOA szokásos hátsó csúcsnagyítás számításokból nyert megfelelő nagyítások.

5Q 7. táblázat

Az 5. ábrán látható kettős fény törésű lencserendszer számított adatai

DVOE	DOE	DVEO	DEO
1,60	1,84	-2,66	-2,82

Az 5. ábrán látható lencserendszer révén létrehozott képélesség tengelyen beeső fény esetében körülbelül ugyanolyan mértékű, mint például a 3A ábra szerinti izotróp kettős fénytörésű lencserendszer esetében.

HU 208 584 Β

Keresztezett kettős fénytörésű kialakítások képesek nagy nagyítás-eltérések létrehozására két derékszögben polarizált kilépő fényhullámok esetében, és ezt igen vékony lencsékkel is el tudják érni. Ennek megfelelően az ilyen kialakítások kontakt lencsékhez használhatók.

Az előző példaképpeni kiviteli alakok mutatják, hogy a találmány szerinti kettős fénytörésű lencserendszer előnyösen használható mint oftalmikus kontakt lencse vagy mint szemlencsén belüli lencse, amelynél legalább két különböző nagyításra van szükség, egyre a távolbalátáshoz és egyre az olvasáshoz.

A találmány szerinti kettős fénytörésű lencserendszerek megoldásai szolgálhatnak oftalmikus fél szemüveg lencsékként is, vagy ilyenekbe is beépíthetők. Az ilyen lencséknek egy előnyös példaképpeni kiviteli alakját szemléltetik a 9A és 9B ábrák, amelyeken a kettős fókuszú kettős fénytörésű (40) lencserész például egy kettős fénytörésű-izotróp lencserendszerrel olvasásra és távolbalátásra szolgál, az egyfókuszú (50) lencserész pedig a távolbalátásra használható és szokásos izotróp anyagból van készítve. A 9A és 9B ábrákon látható fél szemüvegben a (40) lencserész o-sugaraihoz tartozó nagyítás azonos az (50) lencserész nagyításával. A (40 és 50) lencserészek anyaga előnyösen izotróp és azonos, például poliakrilát, és az a kettős fénytörésű anyag, amiből a kettős fénytörésű (40) lencserész van készítve, az nyújtott poliakrilát. Az olvasáshoz elsősorban a tengelyen beeső fénysugarak használhatók, azaz a szem mozgása olyan, hogy az olvasott szöveg és a pupilla között egy egyenes vonalat (pontosabban a lencse tengelyét) megtartja. Az ilyen szemmozgás általában nem kívánja meg a fej mozgatását. A szem előtt általában 40 cm-re kell az olvasott szövegnek lenni és a nyomtatott szöveg szélessége balról jobbra általában 20 cm. Következésképpen a szem lencse tengelye vízszintesen nyomott szövegek olvasása folyamán mintegy 30°-os szögben végzi a letapogatást, az olvasást. A szemüveg lencséje általában 12 mm-re van a szaruhártya előtt. Ezért egy fél szemüveg lencséjének az a területe, amelyen az olvasáshoz szükséges nagyítást szolgáltatja, vízszintes irányban nem nagyobb mint körülbelül 1 cm. Mindenesetre az olvasáshoz szükséges kiegészítő térnek nem kell 2 cm-nél szélesebbnek lenni. Függőleges irányban az olvasáshoz szükséges kiegészítő térnek, vagy felületnek csupán 1-1,5 cm-nek kell lenni. Az olvasáshoz szükséges lencserésznek előnyösen a szemüveg lencse alján kell a helyét kijelölni, amint a 9A és 9B ábrákon vázolt példaképpeni kiviteli alaknál látható.

A kettős fénytörésű, kettős fókuszú lencserendszernek olvasó lencserészként való alkalmazása az olyan szokásos, két szakaszból álló kettős fókuszú fél szemüveg lencsékhez viszonyítva jelentős előnyöket biztosít, amely fél szemüveg lencsék mindkét szakasza egyfókuszú. Az olvasó lencserész szükséges méreteire vonatkozó előbbi megfontolások alkalmazhatók ugyan szokásos kettős fókuszú fél szemüveg lencséknél is, azonban az ilyen lencséknél rendszerint jelentősen nagyobb az olvasáshoz használható rész. Ez főként annak következménye, hogy a szokásos fél szemüveg lencsék ilyen kisméretű nagyobb nagyítást szolgáltató szakasza kozmetikai szempontokból nem rokonszenves.

A találmány szerinti kettős fénytörésű lencserendszerek ezzel szemben olyan benyomást keltenek, mintha egyfókuszú lencsék lennének, ami azt jelenti, hogy az olvasásra szolgáló szakasz látástávolságból nem különböztethető meg akkor, ha a kettős fény törésű lencsének olyan n₀ törésmutatója van, ami azonos a távolbalátó lencse törésmutatójával. A találmány révén jelentősen kisebb olvasáshoz használható lencserészt kapunk, ugyanekkor az olvasáshoz igen nagy nagyítás is megvalósítható, és mindemellett a lencse vastagsága kicsire választható, ami lehetővé teszi a szemüveg lencsék összsúlyának jelentős csökkenését. Mindezek mellett a találmány szerinti kettős fénytörésű lencserendszer mind olvasáshoz, mind távolbalátáshoz egyidejűleg szolgáltatja a kívánt nagyításokat. Ezért a látómező az egész szemüveglencsére kiterjed, ami főként abban az esetben fontos, ha távolbalátás közben lefelé kell nézni, például ha valaki a függőleges iránytól eltérő irányban, távolban levő tárgyakat néz. A szokásos kettős fókuszú fél szemüvegek használata esetén a találmány szerinti kettős fénytörésű lencserendszer használatától eltérően a használónak a fejét jelentősen előre kell hajtani abból a célból, hogy képes legyen átnézni a szemüveg lencse olvasásra használható része fölött.

Mint már ismertettük, a kettős fénytörésű lencserendszer két nagyítását két derékszögűén polarizált fényhullám hozza létre. Ha például a távolbalátás nagyítása egy függőleges polarizációs síkban levő fényhullámhoz, az olvasási nagyítás pedig egy vízszintes polarizációs síkban levő fényhullámhoz tartozik, akkor jelentősen polarizáló szűrőket tartalmazó napszemüvegek alkalmazhatók a két használható nagyításból bármelyiknek kizárólagos kiválasztására, amely kiválasztás a szűrőháló helyzetétől, irányától függ. Ilyen módon például olyan napszemüvegek állíthatók elő, amelyekben olyan polarizáló szűrő van, amely a távolbalátáshoz a szemüveg lencse nagyobb szakaszában függőlegesen polarizált fényt állít elő, és olyan polarizáló szűrő, amely az olvasáshoz szükséges kisebb szakaszban vízszintesen polarizált fényt hoz létre. A lencserendszerben a távolbalátáshoz szükséges lencseszakasz és az olvasáshoz szükséges lencseszakasz egymáshoz viszonyított nagyságát és elhelyezkedését a 9A ábra mutatja. Az ilyen napszemüvegekkel az olvasási nagyításból származó, fókuszon kívüli fény a távolbalátás nagyításában ki van küszöbölve, és fordítva. Fényerő veszteség nincs, ha összehasonlítást végzünk azzal a fényerővel, ami a szokásos polarizáló napszemüvegekből hasznosítható, azaz lényegében a két fókusz mindegyikében a beeső fényerő 50%-a hasznosítható. A napszemüvegek fizikai megjelenése úgy van tervezve, hogy nem különbözik a szokásos polarizáló napszemüvegektől, ami kozmetikai szempontokból előnyös.

Ha a két kettős fénytörésű lencse optikai tengelyei nem 90°-os szögben vannak, akkor általában négy különböző nagyítást kapunk, mivel az első lencsének oés e-nagyításai kombinálódnak a második lencse o- és e-nagyításaival. Az 5. ábrán látható lencserendszerben

HU 208 584 Β a két járulékos nagyítás 0,51 és 0,47 dioptria, azaz a lencse gyakorlatilag három fókuszú.

A 7. ábrán olyan kettős fénytörésű lencserendszer van szemléltetve, amelyben olyan két (20 és 21) lencserész van, amelyek optikai tengelyei közötti szög 90°-tói eltérő. Általánosságban a két kettős fénytörésű lencserészt tartalmazó lencserendszer négy nagyítását a következő egyenletek határozzák meg:

Dlo + θ2ο = Da	(8a)
Dió + D2e = Db	(8b)
Die + D2o = Dc	(8c)
Dle + D2e = Dd	(8d)

amelyekben D_lo az első lencse o-sugarakhoz tartozó nagyítása, D_le az első lencse e-sugarakhoz tartozó nagyítása és így tovább, és D_a, D_b, D_c és D_d a kombinációk eredő nagyításai, amikor a két lencse érintkezik egymással.

Jó közelítéssel egy lencse nagyítása (J. Strong szerint, a 319. oldalon, a fenti hivatkozást lásd a leírásunk 7. oldalán):

D = (n-l)xS (9) amelyben D a nagyítás, n a törésmutató és S a lencsének úgynevezett „alaktényezője”. A (9) egyenlet akkor is alkalmazható, ha a kettős fény törésű lencse nem tökéletes geometriájú (például a 3A, 4. és 5. ábrán). A (9) egyenletet figyelembe véve az első lencse o- és e-sugarakhoz tartozó D_lo és D_le nagyításai:

θΐο“(ηι_ο- l)xS, (10a)

D_le = (n_Ie-l)xS, (20b)

D_le = m,xD_l0 (10c) ahol és ahol n_le és n_lo az első lencsének e- és o- sugarakhoz tartozó törésmutatói. Az egyenletek hasonló módon a második lencséhez is alkalmazhatók.

A következőkben olyan lencserendszerrel foglalkozunk, amelyben két kettős fénytörésű lencserész van, amely lencserészek ugyanabból a kettős fénytörésű anyagból vannak készítve. Az (5’), (10) és (8) egyenleteket figyelembe véve az ilyen kialakítású lencserendszer négy nagyítását a következő egyenletek határozzák meg:

Dió + D2o = Da	(Ha)
Dió + nixD2o = Db	(11b)
mxDl0 + D2o = Dc	(11c)
mxDlo + mxD2 - Dd	(lld)

Ez az egyenlet sorozat mutatja, hogy a négy nagyítást nem lehet egymástól függetlenül megválasztani. A (11) egyenletek a keletkező négy nagyításból csupán kettőnek előre való megválasztását engedik. Ez akkor is igaz, ha a két kettős fény törésű lencserész különböző kettős fénytörésű anyagból van készítve.

Ha egy a 7. ábra szerinti lencserendszer három fókuszú, akkor a négy nagyításból kettőnek egyformának kell lenni. Amint a (11) egyenletekből kitűnik, csupán két lehetőség van, amelyek:

D_a = D_d (12) vagy

D_b = D_c (13)

Abban az esetben, amikor D_a = D_d, akkor D_l0 =

-D_2o és következésképpen D_a = D_d = 0. Ekkor e lencserendszer három nagyítása:

Db = Dlox(l-m)	(14)
Da = Dd = 0	(15)
Dc =-D2ox(l - m)	(16)

azaz közöttük egyenlő eltérések vannak. A három nagyítás közötti állandó eltérés szabadon választható meg, azaz a három nagyítás közül kettő szabadon, vagy pedig előre megválasztható. Az eltérés megválasztása határozza meg a D_)o értéket, vagy ezek összefüggnek. Egy lencse felületének valamely adott megválasztása esetén D_lo határozza meg a másik lencse felületét akkor, ha a két lencsének közös vagy kiegészítő szemben levő felületei vannak.

D_b = D_c esetében D_l0 = D_2o, és a három nagyítást a következő egyenletekből kapjuk:

D_a = 2xD_l0 (17)

D_b = D_c = (m+l)xD_l0 (18)

D_d = 2xmxD_l0 (19)

Amint a (17), (18) és (19) egyenletekből látható, a három nagyítás egyikének értéke is meghatározza a másik két nagyítást, így ebben a különleges esetben nem áll fönn az a lehetőség, hogy két nagyítást egymástól függetlenül előre megválasszunk.

Az előző ismertetésből nyilvánvaló, hogy az izotróp lencsével való kiegészítés által a nagyítások sorozata egy kívánt értéksorozat felé tolható el, természetesen anélkül, hogy az egyes nagyítások közötti eltéréseket megváltoztatnánk.

Ha két darab kettős fénytörésű lencserészt tartalmazó lencserendszerben a kettős fénytörésű lencséknek bizonyos mértékű szabadsága van a lencse tengely körüli elfordulásra, akkor a lencserendszer vagy négyfókuszú, vagy kétfókuszú lencseként működik, ha polarizálatlan fényt használunk, vagy négyfókuszú, kétfókuszú vagy egyfókuszú lencseként működik akkor, amikor polarizált fény jut a lencserendszerbe. A 8. ábra egy ilyen lencserendszer vázlatát mutatja, amely lencserendszerben (60) polarizáló szűrő és két kettős fénytörésű lencserész, a (20 és 21) lencserész van. Amint már ismertettük, a négy használható nagyítás közül csak kettő határozható meg előre függetlenül akkor, ha a lencserendszerben két kettős fénytörésű lencserész van és nem izotróp lencserészek. Ha például a két kettős fénytörésű lencserész egyike másik izotróp vagy kettős fénytörésű lencserésszel van kombinálva, akkor a kombinált lencserésznek két egymástól függetlenül megválasztható Dj és D₂ nagyítása van. Következés képpen az eredményként kapott négy nagyítást a következő egyenletek révén lehet meghatározni:

Di + D2o = Fa	(20a)
D, + mxD2o = Db	(20b)
D2 + D2o = Dc	(20c)
D2 + mxD2o = Dd	(20d)

A (20) egyenletekből kitűnik, hogy a négy nagyításból mindig háromnak értéke választható meg előre, csak egy marad, a negyedik nagyítás, amely az előre megválasztott három nagyítástól függ.

HU 208 584 Β

Az előző eredményeket általánosítva a következő megállapítások tehetők:

(1) Egy adott anyagból levő kettős fénytörésű lencsének két különböző nagyítása van egyidejűleg, amely nagyítások közül csak az egyiknek nagyságát lehet előre megválasztani, a másik nagyítás az előre megválasztott nagyítás nagyság vagy mérték függvénye, (2) Egy kettős fénytörésű lencserészből és egy izotróp vagy másik kettős fénytörésű lencserészből levő lencserendszernek két nagyítása van, amelyek mindegyike előre megválasztható, a másiktól teljesen függetlenül.

(3) Két kettős fénytörésű lencsét tartalmazó lencserendszernek általában négy nagyítása van, a négy nagyításból kettő függetlenül választható meg, a másik két nagyítás pedig a két megválasztott nagyítás függvénye.

(4) Ha két kettős fénytörésű lencse egy izotróp vagy másik kettős fénytörésű lencserésszel van kombinálva, akkor a négy nagyítás közül három előre megválasztható, csak a negyedik nagyítás lesz a három előre megválasztottnak vagy ezek egyikének függvénye.

(5) Látható, hogy három kettős fénytörésű lencsét tartalmazó lencserendszerben az eredményként kapott nyolc nagyítás közül csak három választható meg előre függetlenül.

(6) Ha a három kettős fénytörésű lencse egy izotróp vagy másik kettős fénytörésű lencsével van kombinálva, akkor az eredményként kapott nyolc nagyítás közül csak négy választható meg tetszés szerinti mértékűre.

Általában véve egy M kettős fénytörésű lencsét tartalmazó lencserendszer eredményeként kapott N nagyításainak száma a következő egyenletből határozható meg (például: a már korábban, leírásunk 2. oldalán hivatkozott Eng és társai szerint):

N = 2^M (21)

Az N_szabad nagyítások száma, amely nagyítások teljesen szabadon választhatók meg:

^szabad ⁼ M (22)

Ha M kettős fénytörésű lencserészt tartalmazó lencserendszerben legalább egy lencserész egy izotróp vagy másik kettős fénytörésű lencserésszel van kombinálva, akkor az eredményként kapott nagyítások száma ismét N, azonban az N_szabad nagyítások száma a következő egyenlettel határozható meg:

N_szabad = Μ + 1 (23)

Az előbbi összefüggések előre meghatározott M kettős fénytörésű anyag esetében alkalmazhatók. Ha az M kettős fénytörésű anyag meghatározásánál választani lehet, akkor lehetőség nyílik arra, hogy az N_szabad nagyítások számánál több nagyításnak adjunk kívánt nagyítási mértéket.

A kettős fénytörésű lencsék és lencserendszerek lehetőséget kínálnak arra, hogy különböző fényerőkhöz különböző nagyítások tartozzanak. A fényerő viszonyokkal kapcsolatban először azt említjük, hogy a beeső természetes fény vektoriálisan osztódik, azaz az o- és e-sugarakhoz, hullámokhoz tartozó A_o és A_e amplitúdók mértékei:

ahol A a beeső fény amplitúdója. Mindebből következik, hogy a hasznosítható fényerő 50%-a irányul a két fókusz mindegyike felé.

Az előbbi tény következtében a fókuszált és a fókuszon kívüli fény aránya, vagy a fényerősség aránya mindkét fókuszban 1: 1. Ez rendkívül kedvező, ha ezt az eredményt más ismert, egyidejű látást szolgáltató kétfókuszú lencse megoldásokkal, az ezekkel elérhető eredményekkel hasonlítjuk össze.

Ez az arány bármilyen kívánt mértékűre beállítható, ha a legalább egy kettős fénytörésű lencsét tartalmazó lencserendszerbe lineárisan polarizált fény esik be. A 6. ábra olyan kettős fénytörésű lencserendszer vázlatát mutatja, amelyen a kettős fénytörésű (20) lencserész optikai tengelyének a beeső polarizált fény rezgési síkjához viszonyított, relatív irányát béta szög jelöli. A polarizált fényt (80) polarizáló eszköz állítja elő. Az oés e-sugarakhoz tartozó I_o és I_e fényerősségek a következő egyenletekből nyerhetők:

I_o = I_p sin²béta (25a)

I_e = Ip cos²béta (25b) ahol I_p a beeső polarizált fény fényereje. A (25) egyenletekből kitűnik, hogy az I_o és I_e közötti arány a béta szög megfelelő megválasztásával bármilyen mértékűvé tehető. Ha a polarizált fény előállítására egy szokásos polarizáló szűrő van használva, ez az arányválasztás a teljes fényerősség vesztesége árán érhető el. Azonban bizonyos alkalmazási területeken igen fontos lehet, hogy inkább az egyik nagyításnál a fókuszon kívüli fény fényereje csökkenjen, minthogy mindkét nagyításnál a fényerő nagyobb, azonban egyenlő legyen. Bizonyos alkalmazási területeken lehetséges olyan nagy fényáteresztő képességű polarizátor alkalmazása, amilyet például a 3 552 985 számú US (amerikai egyesült államokbeli) szabadalmi leírás ismertet, amely esetben a felületi fényerősség lényegében nincs érintve.

Az előbbi kiviteli alakok gyakorlatilag kettős fénytörésű kétfókuszú lencserendszerek, amelyek például két egymáshoz fekvő lencserészt (5. ábra) tartalmaznak, vagy olyan lencserendszerek, amelyekben egy kettős fénytörésű és egy vagy több izotróp lencserész van 3A, 3B és 4. ábrák.

A 7. ábra szerinti kettős fény törésű lencserendszer négy nagyításához tartozó fényerősség a következő egyenletekből nyerhető:

1(00) = (I/2)xcos²béta₁₂ (26a)

I(OE) = (I/2)xsin²béta₁₂ (26b)

I(EO) = (I/2)xsin²béta₁₂ (26c)

I(EE) = (I/2)xcos²béta₁₂ (26d) ahol 1(00) az o-sugarakhoz tartozó fényerősség az első kettős fénytörésű lencsében és az o-sugarakhoz tartozó második kettős fénytörésű lencsében és így tovább; az I pedig a beeső polarizálatlan fény fényerőssége és béta₁₂ a két kettős fény törésű lencserész optikai tengelye közötti szög. A (26) egyenletekből kitűnik, hogy a különböző nagyításokhoz tartozó fény13

HU 208 584 Β erősségek szempontjából feltételezhető bizonyos mértékű szabadon való választás. Ha például a lencserendszer három fókuszára van készítve, amelynél mindhárom nagyítás fényerőssége egyforma, akkor D_l0 = -D_2o esetében a béta₁₂ szög a következő egyenletekből határozható meg:

I (00) + I (EE) = I (OE) = I (EO) (27) vagy cos²bétai2 = (sin²béta12)/2 (27’) aminek eredményeként béta,₂ = 54,7° (28)

Más lehetséges esetben, amikor D_lo = D_2o a két optikai tengely közötti szögnek béta₁₂ = 35,3°-nak kell lenni (29).

Ha egy két kettős fénytörésű lencserészt és szabadon választhatóan egy vagy több iztoróp lencserészt tartalmazó lencserendszer elülső részén polarizáló szűrőt használunk, amint a 8. ábra mutatja, akkor az eredményként nyert négy nagyítás fényerősségeit a következő egyenletekből lehet meghatározni:

I(CO) = (I/2)xsin²bétaxcos²béta₁₂ (30a)

I(OE) = (I/2)xsin²bétaxsin²béta₁₂ (30b)

I(EO) = (I/2)xcos²bétaxsin²béta₁₂ (30c)

I(EE) = (I/2)xcos²bétaxcos²béta₁₂ (30d)

A (30) egyenletek mutatják, hogy a 8. ábrán vázolt lencserendszer egyfókuszúra, kétfókuszúra vagy négyfókuszúra készíthető akkor, ha a kettős fénytörésű lencsék úgy vannak készítve, hogy a lencse tengely körül való elfordíthatóság szempontjából szabadságfokkal rendelkeznek.

A következőkben olyan többfókuszú kettős fénytörésű lencserendszereket ismertetünk, amelyek akromatikusak, vagy amelyek egy előre meghatározott mértékű kromatikus eltérést mutatnak.

A találmány szerinti, egy vagy több kettős fény törésű és egy vagy több izotróp lencserészt tartalmazó, többfókuszú lencserendszerek változó mértékben akromatikusak is lehetnek. A lencserendszerek akromatizálásával kapcsolatos következő megfontolások összemérhetők azokkal a fejtegetésekkel, amelyeket például M. Herzberger a „Handbook of Physics” című könyvében (McGraw-Hill, 1967, 6-42. oldal) ismertet. Az akromatizmusnak Herzberger által való kezelése némileg eltér attól a sokkal általánosabban alkalmazott elmélettől, amely például J. Strong a már említett hivatkozású helyen a 319. oldalon vagy M. Bőm „Optik” című munkájának (Springer-Verlag, 1972.) 82. oldalán található. Megjegyezzük, hogy az akromatikus kettős fénytörésű lencserendszerek következő ismertetése során az egyes részeknek egymáshoz viszonyított elhelyezkedésével kapcsolatban alkalmazott „mellett” kifejezést olyan értelemben használjuk, mint az előzőekben ismertettük, azonban a nem akromatikus lencserendszerek, azaz az 1., 3A, 3B és 4-9. ábrákon látható, előzőekben ismertetett lencserendszerek az akromatikus lencserendszerektől eltérnek abban, hogy az utóbbiakban nincs szükség azonos vagy kiegészítő görbületű, két egymással szemben levő lencsefelületre.

Egy kettős fénytörésű lencserészt és legalább egy izotróp lencserészt tartalmazó, tökéletes vagy nem tökéletes geometriájú lencserendszer mindkét előre megválasztott nagyításban akromatikus akkor, ha megoldhatók a következő egyenletek (a legáltalánosabb esetet vesszük figyelembe, amikor is egy kettős fénytörésű és két izotróp független lencse van a lencserendszerben, amely a tökéletes geometriájú kialakítást tartalmazza):

D,,bl + D2obl + D3,bl = Da,bi	(31a)
Di,r + D2or + D3r = Dar	(31b)
D,,bi + D2e,bi + θ3,Μ = Dbbl	(31c)
θΙ,Γ + D2e,r + D3r = Dbr	(31d)
azzal a feltétellel, hogy
Da,bl = Da,r“ Da	(32)
és
Db.bl = Db,r = Db	(33)

A (31-33) egyenletsorozatban D_lbl az „1” izotróp lencsék kék fényhez („bl”) való nagyítására, D_2ob, a „2” kettős fény törésű lencse o-sugarakhoz és kék fényhez („bl”) való nagyítására, D_3r izotróp lencse vörös fényhez („r”) való nagyítására vonatkozik és így tovább.

Megjegyezzük, hogy a „bl” és „r” indexek csupán azt jelentik, hogy ezek két különböző hullámhosszra vonatkoznak és a következő ismertetés nem korlátozódik a kék és vörös fényre, azaz erre a két kiválasztott hullámhosszra.

A következőkben figyelembe vesszük, hogy egy lencse alaktényezője, amit S betűvel jelölünk, jó megközelítéssel kapható a következő egyenletből:

S = -^- (9’) η- 1 ahol D a lencse nagyítása és n az ehhez a nagyításhoz tartozó törésmutató. Az egyszerűsítés kedvéért az η - 1 értéket ezután n’-nek jelöljük, azaz η’ = η - 1 így például a D_3bl és D_3r nagyítások a következő egyenlettel kapcsolhatók össze:

Ha a (31) egyenlet lencserendszerének mindkét nagyításban akromatikusnak kell lenni, akkor a következő feltételeket kell kielégíteni:

D₂o,bl ~ ü_2e,bl ⁼ θ2ο,Γ ^— D_2e,r (35) aminek eredménye korlátozás szempontjából:

ⁿ2o,bl ^{_ n}2e,bl “ ⁿ2o,r ⁿ2e,r (36)

Az e- és o-fényhullámokhoz tartozó törésmutatók közötti eltérést az anyag „kettős fénytörésének” nevezzük. Következésképpen az egy kettős fénytörésű lencserészt és legalább egy izotróp lencserészt tartalmazó lencserendszer mindkét előre megválasztott nagyításban akromatikussá tehető mind nem tökéletes, mind tökéletes geometriájú kiviteli alak esetén akkor, ha a kettős fénytörésű lencserész kettős fénytörése két sugárzást felfogó felületi hullámhossznál, például „bl” és „r” vonatkozásában az előzőekben ismertetett módon azonos.

HU 208 584 Β

Egy kettős fény törésű lencsét és két izotróp lencsét tartalmazó, két előre megválasztott nagyítás előállítására képes lencserendszer általában a két előre megválasztott nagyítás egyikében tehető akromatikussá. Például olyan lencserendszert ismertetünk, amelyben az e-sugaraknak megfelelő nagyítás akromatikus. Ekkor a következő egyenlet-sorozatot kell kielégíteni, vagy megoldani:

D,,bi + Ye,bi ⁺ Y.bi = D_abi (37a)

Dl,_r + ^2e,r + Y,r ⁼ Y.r (37b)

Y,bl + ^2o,bl ⁺ Y.bl = D_bbl (37c)

A (9’) és (34) egyenletek miatt ez az egyenlet-sorozat a következőképpen alakul át:

1	n’2e,bl	1		Y.bl		Y.bl
	n 2o,bl
n’i,r	n’2e,r	1	X	D2o,bl	=	Da,r
n I,bl	n 2o,bl
1	1	1		13>3,bl		Y.bl

Egy akromatikus lencséhez meg kell tartani a következő követelményt:

D_a>bi = D_a,_r (39)

D_{a bl} és D_ar előre megválasztott különböző értékű is lehet akkor, ha ebben a nagyításban a lencse bizonyos kromatikus eltérést, színhibát is mutathat.

A (38) egyenlet a Ü! _bl, D_2obl és D_{3 bl} adatok ismerete esetén megoldható, a (34) egyenlet figyelembevételével minden nagyításra.

Egy lencsének egy adott nagyításnál a lencse geometriájának egy szabadságfoka megmarad. Következésképpen egymással érintkezésben levő három lencse három ilyen szabadságfokkal rendelkezik, két közös felülettel kialakított összetett lencse egy harmadik lencsével érintkezve két szabadságfokot mutat, három lencserészből álló, összetett lencse pedig egy ilyen lencserendszer geometriájához még egy szabadságfokkal rendelkezik.

Ha az a követelmény, hogy a (38) egyenlet lencserendszere az előre megválasztott nagyítások egyikében akromatizmust és tökéletes geomeriát mutasson, ez a következő különböző módokon érhető el:

(1) A kettős fény törésű lencserész elöl helyezhető el úgy, hogy a fény először erre esik, és a kettős fénytörésű lencse elülső felülete síkra van képezve.

(2) A lencserendszer geometriája a következő egyenlettel van korlátozva:

D] = -D_{2e fs} (40) ahol D_{2c fs} az első izotróp lencse mellett levő kettős fénytörésű lencse elülső felületének felületi nagyítása és D, az első lencse nagyítása. D, és D_2efs minden látható hullámhossznak megfelel.

(3) Ha a kettős fénytörésű összetett lencse előtt két izotróp lencserész van, akkor ki kell elégíteni a

D, + D₃ = -D_2e,_fs (41) egyenletet, amelyben D₃ a többi izotróp lencse nagyítása.

Szigorúan véve a „bl” és „r” hullámhosszakhoz egyedül csak az (1) egyenleteknek megfelelően áll elő tökéletes geometria, továbbá a (40) és (41) egyenletekben választott hullámhosszakhoz csak a (2) és (3) egyenlet hoz létre tökéletes geometriát. Az izotróp és kettős fénytörésű anyagok törésmutatójának általában mérsékelt hullámhossztól való függése következtében azonban a (2) és (3) egyenletek korlátozó hatása eredményeként olyan geometriák nyerhetők, amelyek lényegében tökéletesek.

A következőkben kettős fénytörésű lencserendszerek két előre megválasztott nagyításban való akromatizálását ismertetjük.

Olyan lencserendszer esetében, amelyben két keresztezett kettős fény törésű lencserész van, azonban izotróp lencse rész nincs, a következő egyenlet sorozatot kell megoldani:

lo,bl + ^2e,bl “ θβ,ϋΐ	(42a)
lo,r ^2e,r ~ ^a,r	(42b)
le,bl + ^2o,bl ~ ^b.bl	(42c)
le.r ^2o,r ~ ^b,r	(42d)

akromatikus feltételekkel:

Y.bl ~ Y.r ⁼ Ybl ^_ Y.r “ θ (43)

A (42) és (43) egyenletek megoldhatók, feltételezve, hogy a következő feltételek érvényesek:

(^Blo,r ^{— R}le,r) ^— (^2o,r ^— ^2e,r) ~ (ⁿlo,bl “ ⁿle,bi) “ (ⁿ2o,bl ~ ⁿ2e,bl) (44)

Következésképpen a két lencse kettős fénytörése közötti eltérésnek egyenlőnek kell lenni a két figyelembevett hullámhosszhoz. A kettős fénytörésű anyag kiválasztásánál ez ismét bizonyos mértékű korlátozást jelent.

Végül két keresztezett kettős fénytörésű lencserészt és két izotróp lencserészt tartalmazó lencserendszert ismertetünk. Ha egy ilyen lencserendszernek mindkét előre megválasztott nagyításban akromatikusnak kell lenni, akkor a következő egyenlet sorozatot kell tudni megoldani:

Ybl + Yo.bl + I^3e,bJ + Y,bl ~ Y,bl (45a) Y.r + Yo,r + Ye.r + Y,r ⁼ Yi.r (45b)

Cl,b. + Ye.bl + Yo.bl ⁺ Y,bl ⁼ Y,bl (45c) Di,_r + D_2er + D_3o>r + D_4r = D_ar (45d) amelyek a következőképpen alakíthatók át:

HU 208 584 Β ⁿ’3o,bl

Π l,r ti 2o,r ti _3er ⁿ’l,bl ⁿ’2o,bl ⁿ’_3obl tt 2o,bl tt l,r ti 2e,r ti _{3o r} ⁿ’i,bi ⁿ’_2ob! n’_3ob,

Ha a két előre megválasztott nagyításnak akromatikusnak kell lenni, akkor a (43) egyenletnek is érvényesnek kell lenni.

Általában a (46) egyenlet megoldható, azonban csak két különböző kettős fénytörésű anyag esetében.

Amint már ismertettük, egy adott nagyítású lencse geometriájának egy szabadságfoka van. Ha a (46) egyenlet négy lencséje kapcsolatban van, de nem öszszetett kialakításban, akkor tervezési, szerkesztési célokra maximálisan négy szabadságfok áll rendelkezésre. Ezek a szabadságfokok felhasználhatók arra, hogy tökéletes geometriájú lencserendszereket állítsunk elő.

Ha például az a kívánság, hogy az első kettős fénytörésű lencserészben biztosítsuk valamennyi e-sugárnak az optikai tengelyre gyakorlatilag derékszögben való irányítását, akkor ezt a lencserészt egy izotróp lencserész mögött kell elhelyezni. Ekkor az izotróp lencserész nagyítása D_b ami kielégíti a

Di = -D_2efs (47) egyenletet, amelyben D^ az első kettős fénytörésű lencse elülső felületi nagyítása egy látható hullámhosszhoz.

Ha mind az első kettős fénytörésű lencserészben levő e-sugaraknak, mind a második kettős fénytörésű lencserészben levő e-sugaraknak merőlegesnek kell lenni a megfelelő optikai tengelyre, akkor a két kettős fénytörésű lencserész elülső felületét úgy kell megszerkeszteni, hogy a (47) egyenleten kívül kielégítsék a

Di + D_2o = -D_3efs (48) egyenletet is. A D_{3e fs} az elülső felületnek az e-sugarakhoz és egy látható fényhez, hullámhosszhoz való nagyítása a második kettős fénytörésű lencserésznél. Mivel a (47) és (48) egyenletek kielégítéséhez csupán két szabadságfok szükséges, és mivel négy szabadságfok áll rendelkezésre, a találmány szerint elő lehet állítani olyan lencserendszert, amelynek egymástól függetlenül előre megválasztható két akromatikus nagyítása és mindkét kettős fénytörésű lencserészben tökéletes geometriája is van.

Megjegyezzük, hogy nagy törésmutatójú lencserészeknél a kettős törésmutatójú lencserész belsejében levő e-sugarak irányában az e-sugarakhoz tartozó törésmutatónak az iránytól való függése sokkal fontosabb, mint a törésmutatónak a hullámhossztól való függése. Következésképpen az akromatikus több fókuszú, kettős fény törésű lencserendszerek konstruálása szempontjából fontos lehet a tökéletes geometriájú kialakítás.

	X	Di.bi D2o,bl D3o,bl	II	Da,bl Da,r Db,bl
		D4,bl		Db,r
		—		- —

Ha a két kettős fény törésű lencserész nem keresztezett, azaz ha a két optikai tengely közötti szög 90°-tól vagy O°-tól eltérő, akkor ennek a lencserendszernek lényegében négy nagyítása van. Mivel egy kettős fénytörésű lencsében az o-sugarak felérnek, összehasonlíthatók egy izotróp lencsében levő egyszerű fénysugarakkal, az o-sugarakhoz a tökéletes geometria fogalma alkalmazásának nincs jelentősége. Ezért az o-sugarakhoz tartozó nagyítás mind az első, mind a második kettős fénytörésű lencsében akromatikus, függetlenül attól, hogy a lencserendszer kielégíti-e azokat a tökéletes geometriára vonatkozó korlátozásokat, megszorításokat, amelyek az e-sugarak esetében fölmerülnek. Következésképpen az első és második kettős fénytörésű lencsében a megfelelő o- és o-sugarakhoz, o- és e-sugarakhoz és e- és o-sugarakhoz tartozó nagyítások kielégítik a szigorú akromatikus és/vagy tökéletes geometriai megszorításokat, követelményeket, egyedül az első kettős fénytörésű lencsében levő e-sugarak és a második kettős fénytörésű lencsében levő e-sugarak nagyítás kombinációja nem igényli a tökéletes geometriai kialakítást. Mivel az eredményként kapott négy nagyítás közül három előre megválasztott mértékűnek tekinthető, előnyös az o-ο-, o-e- és e-o nagyítások előre való megválasztása.

Az egész előző ismertetésben föltételezzük, hogy a beeső fény párhuzamos fénysugarakból áll. Ha az ismertetett lencserendszerek valamelyikét nem nulla hajlítású fényhez kívánjuk használni, akkor a lencserendszer előtt egy fénypárhuzamosító lencse helyezhető el, amely a nem nulla hajlású fényt nulla hajlású fénnyé alakítja. Ez a fénypárhuzamosító lencse lehet egy ismert vagy szokásos akromatikus lencse. Egy olyan lencserendszer használható nagyításai előre való megválasztásának számítása, amely lencserendszerben egy vagy több járulékos izotróp lencserész van, ugyanolyan módon végezhető, mint párhuzamos beeső fényre vonatkozóan ismertettük, szokásos optikai módszerek szerint.

A számítások végzése során általában lehetőség van arra, hogy az egymást követő izotróp lencserészek bármilyen j>2 számát D_x és D_y nagyítású két izotróp lencserésszel helyettesítsük, azaz

Ci,bi + D₂bi + .... D_Jjbl = D_{x bl} + D_{y bl} (49a)

Di,_r + D_{2 r} + .... Dj _r = D_{x r} + Dy _r (49b)

Ezek az egyenletek D_x-re és D_y-ra megoldhatók.

Az előzőkből kitűnik, hogy polarizáló eszköz járu16

HU 208 584 Β lékos alkalmazása, továbbá a kettős fénytörésű lencserész és a polarizáló eszköz lencse tengely körüli elfordításának egy szabadságfoka a találmány szerinti lencserendszert változtatható akromatikus nagyítású lencserendszerré alakítja át.

Mindazok a megfontolások, amelyeket nem akromatikus lencsékkel és lencserendszerekkel kapcsolatban ismertettünk, érvényesek és alkalmazhatók akromatikus lencsék és lencserendszerek esetében is.

A találmány szerinti, akár akromatikus, akár nem akromatikus lencserendszerek kombinációi nagyteljesítményű optikai készülékek és szerkezetek előállítását teszik lehetővé. Az akromátok együttese, összege is akromatikus, ezért különböző nagyító készülékek képesek egyedi vagy többszörös nagyítások akromatikus előállítására akkor, ha akromatikus lencserendszereket más akromatikus lencserendszerekkel kombinációban használunk. Különböző nagyítások választhatók a polarizáló eszköz megfelelő elfordítása és/vagy a kettős fénytörésű lencserész vagy lencserendszer elfordítása révén.

Ezenkívül két vagy több, akár akromatikus, akár nem akromatikus kettős fénytörésű lencserendszer egy olyan rendszerben kombinálható, amelyben a lencserendszerek közül egy vagy több a lencserendszer tengelye mentén el is mozgatható, ilyen értelmű szabadságfokkal is rendelkezik. Ilyen kombinált rendszer változtatható nagyítású készülékként használható, amint ez az optikai területeken ismert. A kívánt nagyítások kiválasztásához a kettős fénytörésű lencserészek és/vagy polarizáló eszközök elfordítására vonatkozó járulékos szabadságfokok további járulékos szabadságfokokkal szolgálnak.

Az előbbi megjegyzések csupán arra kívánnak utalni, hogy a találmány szerinti lencserendszerek alkalmazásának milyen széles határok között van lehetősége, így alkalmazhatók például fényképezőgépekhez, teleszkópokhoz, mikroszkópokhoz, fénymásolókhoz, optikai műszerekhez és készülékekhez, robotokhoz stb.

A találmányt az előzőekben néhány, a rajzokon is vázolt példaképpeni kiviteli alakjával kapcsolatban ismertettük, azonban természetesen a találmány nem korlátozódik ezekre az ismertetett kiviteli alakokra. Az ismertetett kiviteli alakokon a találmány tárgykörében jártas szakember természetesen különböző változtatásokat és módosításokat végezhet anélkül, hogy a találmány alapgondolatától vagy jellemzőitől eltérne.

Claims (12)

1. Többfókuszú, nem akromatikus kettős fény törésű lencserendszer amely lencserendszer egy lencsetengelyt tartalmaz, és legalább két lencserészt foglal magába, ahol

- az első lencserész (20) egy kettős fénytörésű, anizotróp közegű lencse, amely lencserész (20) optikai tengelye merőleges a lencserész (20) geometriai tengelyére és fénytörő tulajdonságú az anizotróp közegre beeső mindkét fényhullámra, azaz a rendes és a rendkívüli fényhullámra vonatkozóan, továbbá az első lencserésznek (20) egymástól különböző görbületi sugarú (R₂, R₃) felületei vannak

- a második lencserész (10, 30), az első lencserészhez (20) illeszkedően helyezkedik el, és a második lencserész (10, 30) optikai tengelyének iránya eltérő az első lencserész (20) geometriai tengelyének irányától és fénytörő tulajdonságú a beeső mindkét fényhullámra, azaz a rendes és a rendkívüli fényhullámra vonatkozóan, továbbá a második lencserésznek (10, 30) egymástól különböző görbületi sugarú (R₃, R₄) felületei vannak, ahol a második lencserésznek (10, 30) az első lencserésszel (10) szomszédos felületének görbületi sugara (R₃) és az első lencserésznek (20) a második lencserésszel (10, 30) illeszkedő szomszédos felületének görbületi sugara (R₃) komplementárisak (egymás kiegészítői), továbbá a második lencserész (10, 30) vagy egy kettős fénytörésű vagy pedig egy izotrópikus lencse, azzal jellemezve, hogy a második kettős fénytörésű lencserész (10, 30) optikai tengelyének az első lencserész (20) optikai tengelyétől eltérő iránya van; vagy a második lencserésznek (10, 30) a kétféle fényhullámra, mint a rendes és a rendkívüli fényhullámra vonatkozó optikai törésmutatója eltér az első lencserész (20) rendes és rendkívüli fényhullámra vonatkozó optikai törésmutatójától; vagy a második lencserész (10, 30) rendes fényhullámokra vonatkozó törésmutatója megegyezik az első lencserész (20) rendes fényhullámokra vonatkozó törésmutatójával, viszont a második lencserésznek (10, 30) a rendkívüli fényhullámokra vonatkozó törésmutatója más, mint az első lencserész (20) törésmutatója rendkívüli fényhullámokra; vagy a második lencserész (10, 30) rendkívüli fényhullámokra vonatkozó törésmutatója ugyanaz, mint az első lencserész (20) törésmutatója a rendkívüli fényhullámokra, viszont ebben az esetben a második lencserésznek (10, 30) a rendes fényhullámokra vonatkozó törésmutatója más, mint az első kettősfénytörésű lencse (20) törésmutatója a rendes fényhullámokra vonatkoztatva, a lencserendszer továbbá úgy van kialakítva, hogy a lencsék tengelyével párhuzamosan beeső fénysugarak számára a lencserendszer egyidejűleg legalább két fókusszal rendelkezik, amelyek mindegyike a lencserendszer tengelyének egy előre meghatározott pontján, pozitív vagy negatív fókusztávolságra helyezkedik el, valamint, hogy az első lencserész (20) vagy a második lencserész (10,30) szomszédos vagy nem szomszédos felületeinek görbületi sugarai (R_b R₂, R₃, R₄) közül legalább egy görbületi sugár (R_h R₂, R₃, R₄) értéke az említett két fókusztól független értékű.

2. Az 1. igénypont szerinti lencserendszer, azzal jellemezve, hogy legalább egy olyan első lencserésszel (20) vagy egy olyan második lencserésszel (10, 30) rendelkezik, amely a rendkívüli sugarakat a fényhullám áthaladási útjában lévő első lencserész (20) vagy második lencserész (10, 30) optikai tengelyére merőleges irányban átengedi.

3. Az 1. igénypont szerinti lencserendszer, azzal jellemezve, hogy a lencserészek (10, 20, 30) közül egy

HU 208 584 Β vagy több darab kettős fénytörésű lencserész (10, 20, 30) kettős fénytörésű polimer anyagú.

4. Az 1. igénypont szerinti lencserendszer, azzal jellemezve, hogy a második lencserész (10, 30) legalább egy darab kettős fény törésű lencserészt tartalmaz.

5. Az 1. igénypont szerinti lencserendszer, azzal jellemezve, hogy a második lencserész (10, 30) legalább egy darab izotróp lencserészt tartalmaz.

6. Az 1. igénypont szerinti lencserendszer, azzal jellemezve, hogy polarizáló eszközt tartalmaz, ahol legalább egy darab polarizáló szűrő (80, 90) vagy csak egy vagy pedig kettő darab kettős fénytörésű lencserésznek (20, 21) geometriai tengelyével megegyező tengelyirányban, a kettős fénytörésű lencse (20, 21) beeső fény irányába eső oldalán van elhelyezve.

7. Többfókuszú kettős fénytörésű lencserendszer, amelynek legalább egy fókuszában akromatikus vagy amelynek legalább egy fókuszában meghatározott mértékű kromatikus eltérés van, és amely lencserendszer egy lencsetengelyt tartalmaz; ahol

- az első lencserész (20) egy kettős fénytörésű, anizotrop közegű lencse, amely lencserész (20) optikai tengelye merőleges a lencserész (20) geometriai tengelyére és fénytörő tulajdonságú az anizotróp közegre beeső mindkét fényhullámra, azaz a rendes és a rendkívüli fényhullámra vonatkozóan;

- a második lencserész (10, 30), mely az első lencserészhez (20) illeszkedően helyezkedik el, amely lencserész (10,30) optikai tengelye eltérő irányú az első lencserész (20) geometriai tengelyétől; mely lencserész (10,30) fénytörő mindkét beeső fényhullámra, azaz a rendes és a rendkívüli fényhullámra vonatkozóan; és a második lencserész (10, 30) egy kettős fény törésű vagy egy izotrópikus lencse, azzal jellemezve, hogy a második kettős fénytörésű lencserész (10,30) optikai tengelyének az első lencserész (20) optikai tengelyétől eltérő iránya van; vagy a második lencserésznek (10, 30) a kétféle fényhullámra, mint a rendes és a rendkívüli fényhullámra vonatkozó optikai törésmutatója eltér az első lencserésznek (20) a kétféle fényhullámra, azaz a rendes és a rendkívüli fényhullámra vonatkozó optikai törésmutatójától, vagy a második lencserész (10, 30) rendes fényhullámra vonatkozó törésmutatója ugyanaz, mint az első lencserész (20) rendkívüli fényhullámokra vonatkozó törésmutató viszont ebben az esetben a második lencserésznek (10, 30) a rendkívüli fényhullámokra vonatkozó törésmutatója más, mint az első lencserész (20) rendkívüli fényhullámokra vonatkozó törésmutatója, vagy pedig a második lencserész (10,30) rendkívüli fényhullámokra vonatkozó törésmutatója ugyanaz, mint az első lencserész (20) rendkívüli fényhullámokra vonatkozó törésmutatója, viszont ekkor a második lencserésznek (10,30) a rendes fényhullámokra vonatkozó törésmutatója más, mint az első kettősfénytörő lencse (20) rendes fényhullámokra vonatkozó törésmutatója, a lencserendszer továbbá úgy van kialakítva, hogy a lencsék tengelyével párhuzamosan beeső fénysugarak számára a lencserendszer egyidejűleg legalább két fókusszal rendelkezik, amelyek mindegyike a lencserendszer tengelyének egy előre meghatározott pontján, pozitív vagy negatív fókusztávolságra helyezkedik el, valamint a két fókusz közül legalább az egyiknek a fókusztávolsága alapvetően azonos két, egymástól különböző hullámhosszú fókuszált fényre vonatkoztatva.

8. Az 7. igénypont szerinti lencserendszer, azzal jellemezve, hogy legalább egy olyan első lencserésszel (20) vagy egy olyan második lencserésszel (10, 30) rendelkezik, amely a rendkívüli sugarakat a fényhullám áthaladási útjában lévő első lencserész (20) vagy második lencserész (10, 30) optikai tengelyére merőleges irányban átengedi.

9. A 7. igénypont szerinti lencserendszer, azzal jellemezve, hogy a második lencserésznek (20) két különböző hullámhosszra vonatkozó kettős fénytörésű tulajdonsága azonos.

10. A 7. igénypont szerinti lencserendszer, azzal jellemezve, hogy a második lencserész (20) legalább két további izotróp lencserészből (10, 30) van összeállítva, és az említett lencserendszer két (D_a és D_b) nagyításértékkel rendelkezik, és amelyre az alábbi mátrix-egyenlet érvényes:

1 n’u n’2e,bl ⁿ*2o,bl Π 2e,r 1 1 X ^DI,bl D_2o,bl Da.bl Da,r ⁿ l,bl ⁿ 2o,bl 1 1 1 T^3,bl Db.bi

ahol n’2e,bi = n^.bi -1, ^a rendkívüli fényhullám optikai törésmutatója az első lencserészre (20) ibolya színű fény esetében;

n’_2o,bi = n_2obl - 1, ahol n_2obl a rendes fényhullám optikai (20) törésmutatója az első lencserészre (20) ibolya színű fény esetében;

n’i _r = Π] _r - 1, ahol az első izotróp lencserész (10, 30) optikai törésmutatója vörös fény esetében; ⁿ’i,bi ^{= n}i,bi ^_ 1, ^ah°l ⁿi,bi ^az első izotróp lencserész (10, 30) optikai törésmutatója vörös fény esetében; n’_2er = ⁿ2e,r ^- L ahol ⁿ2e,r ^az rendkívüli fényhullám optikai törésmutatója az első lencserészre (20) vörös színű fény esetében;

Dj _bl az első izotróp lencserész (20) nagyítása ibolya színű fény esetében;

D_2obl az első kettős fény törésű lencserész (20) rendes fényű hullámjának nagyítása ibolya színű fény esetében bi a második izotróp lencserész (10, 30) nagyítása ibolya színű fény esetében

D_a,bi és D_ar egyenként előre megválasztott nagyítás ibolya és vörös színű fény esetében;

Db.bl előre megválasztott nagyítás ibolya színű fény esetében,

11. A 7. igénypont szerinti lencserendszer, azzal jellemezve, hogy legalább két kettős fénytörésű lencserész (20, 31) még legalább két további izotróp lencserészből (10, 30) van összeállítva, és az említett lencserendszer két, D_a és D_b nagyításértékkel rendelkezik, melyekre az alábbi mátrixegyenlet érvényes:

HU 208 584 Β ⁿ3o,bl rc i,r rc 2ο₄ rc _3er rc i,bi rc 2o,bi rc _3o,bi ⁿ’2o,bl ⁿ’i.r rc’_2e,r rc’_3or rc’l.bl ⁿ’2o,bl ⁿ’_3obl ahol n’_2or = ⁿ2o,r “ b ahol ⁿ2₀,r ^az első kettős fénytörésű lencserész (20, 21) optikai törésmutatója rendes fényhullámra vörös színű fény esetében ⁿ’3e,bi ^{= n}3e,bi - b ahol n3e,_bI a második kettős fény törésű lencserész optikai törésmutatója rendkívüli fényhullámra vonatkoztatva ibolya színű fény esetében;

ⁿ’3o,bi ^{= n}3o,bi ~ b ahol n3obl a második kettős fénytörésű lencserész optikai törésmutatója rendes fényhullámra ibolya színű fény esetében;

ⁿ’₃e,r ^{= n}3e,r ^_b ahol n^,. a második kettős fénytörésű lencserész optikai törésmutatója rendkívüli fényhullámra vörös színű fény esetében n’_3o,r = n_3or - 1, ahol n_3or a második kettős fény törésű lencserész optikai törésmutatója rendes fényhullámra vörös színű fény esetében;

n’_4r = ⁿ44 ~ b ahol n4 r a második izotróp lencserész optikai törésmutatója vörös színű fény esetében ⁿ’4,bi ^{= n}4,bi ~ b ahol n_4bl a második izotróp lencserész optikai törésmutatója ibolya színű fény esetében D₄,bl a második izotróp lencserész nagyítása ibolya színű fény esetében;

D_br és D_{b bl} egyenként előre megválasztott nagyítása ibolya és vörös színű fény esetében;

D_ar és D_{a bl} egyenként előre megválasztott nagyítása ibolya és vörös színű fény esetében;

lencserész optikai törésmutatója rendkívüli fényhullámra ibolya színű fény esetében; n’_2obI = n_{2o bl} - 1, ahol n_{2o bI} az első kettős fénytörésű lencserész optikai törésmutatója rendes fényhullámra ibolya színű fény esetében;

ⁿ’i,r = ⁿi,r - 1, ^ahol nlr az első izotróp lencserész optikai törésmutatója vörös színű fény esetében; rc’i.bi ^{= n}i,bi “ b ahol nl bl az első izotróp lencserész optikai törésmutatója ibolya színű fény esetében; n’2er = ⁿ2e,r - b ahol n2er az első kettős fénytörésű lencserész optikai törésmutatója rendkívüli fényhullámra vörös színű fény esetében;

D[ _bl az első izotróp lencserész nagyítása ibolya színű fény esetében;

D_2obl az első kettős fénytörésű lencserész nagyítása rendes fényhullámra ibolya színű fény esetében; és végül

D_{3o bl} a második kettős fény törésű lencserész nagyítása rendes fényhullámra ibolya színű fény esetében.

12. Az 7. igénypont szerinti lencserendszer, azzal jellemezve, hogy polarizáló eszközt tartalmaz, ahol legalább egy darab polarizáló szűrő (80, 90) vagy csak egy vagy pedig kettő darab kettős fénytörésű lencserésznek (20, 21) geometriai tengelyével megegyező tengelyirányban, a kettős fénytörésű lencse (20, 21) beeső fény irányába eső oldalán van elhelyezve.