SE454025B - Optiskt gitter for korrigering av optiska aberrationer - Google Patents

Description

15 20 25 30 35 454 025 2 nämnda stenopeiska glasögon uppfanns och deras optiska egenskaper beskrevs av Daza de Valdés år 1623 och först utnyttjades kliniskt av de franska oftalmologerna Serre år 1857 och Frans Donders år 1964. I nämnda bok nämnes också klart att huvudnackdelen med ett stenopeiskt hål är att det ger ett mycket litet synfält och att det, ' eftersom det inte rör sig tillsammans med ögat, är av ringa fördel för en bärare, som rör sig. I boken anges också, att en skiva, vilken-består av opakt material och i vilken många sådana öppningar har borrats, kan för allmänna ändamål vara bättre än ingenting alls, varmed man menar att de stenopeiska synhjälpmedlen har visat sig vara högst ineffektiva artiklar. Såsom är välkänt och beskrives i många optiska böcker, har ett stenopeiskt hål som sitt enda syfte att hindra att de diffraktionscirklar, som vanligtvis àtföljer rena ljus- stràlar, hindras från att inträda i det defekta ögat eller den defekta linsen, varför de stenopeiska hålen uppenbarligen måste ha cirkulär form; såsom Duke-Elder m fl helt tydligt nämner i sin ovannämnda bok, måste de steopeiska hålen i en grupp av sådana hål i ett syn- hjälpmedel befinna sig på ett.avstànd av ca 4 mm fràn varandra för att vara effektiva och mäste hälen ha en diameter av ca 1,5 mm för seende på långt häll och 0,3 mm för syn seende på nära hàll.

Det faktum, att stenopeiska hàl har som sitt enda syfte att hindra inträdet av diffraktionscirklarna, varigenom hålens form uppenbarligen måste vara cirku- lär, och det faktum, att avståndet mellan hälen i ste- nopeiska synhjälpmedel måste vara relativt stort, gör att stenopeiska synhjälpmedel är ytterst opraktiska anordningar för allmänt bruk så till màtto som att bä- rarens möda inte kompenseras av fördelen av en förbätt- ring av bilduppfattningsförmàgan eller -perceptionen.

Följaktligen har nämnda stenopeiska synhjälpmedel un- der denna långa tid inte blivit accepterade av allmänhe- ten, trots det faktum att mànga personer kan vara i verk- ligt behov av någonting annat än vanliga glasögon eller 10 15 20 25 30 35 454 025 3 kontaktlinser för att få bättre synuppfattningsför- måga.

I det mexikanska patentet 132 553 (10 februari 1976) beskrivas ett optiskt gitter, som utnyttjas för att åstadkomma interferens av ljusstràlar och som i _ stor utsträckning undvikit defekterna hos anordningar av de ovan beskrivna typerna, inbegripet de stenopeiska synhjälpmedlen.

Nämnda optiska gitter har utformats för att an- bringas pà synhjälpmedel och omfattar ett otal kvadra- tiska öppningar, varvid gittret är antingen plant eller konkavt för att kunna anpassas till ringarna hos de vanliga glasögonbàgarna och användas i dessa tillsammans med konventionella glas och/eller som ersättning för sådana. Även om det optiska gitter, som beskrivas i det mexikanska patentet 132 553, är mycket effektivt och korrigerar optiska aberrationer, särskilt sådana som orsakas av överdriven ljushetsgrad, genom en typ av ljusinterferens, som orsakas av flertalet kvadratiska hål i det optiska gittret, har detta optiska gitter inte visat sig vara värdefullt för korrigering av optis- ka aberrationer av andra typer, och nämnda optiska git- ter är naturligtvis huvudsakligen baserat pá en minsk- ning av ljusintensiteten genom nämnda interferens, vil- ket sálunda ger en otydlighet eller lägre intensitet hos det detekterade ljuset med åtföljande bättre synupp- fattning eller -perception av bilderna. Den avsevärda minskning av ljusstyrkan, som åstadkommas av de optiska gittren enligt det mexikanska patentet 132 553, är i sig själv en olägenhet med hänsyn till att man, när ett sådant optiskt gitter användes särskilt pà mörka ställen eller 1 skymningstiden samt pà natten, orsakar en sådan kraftig förlust av bildintensiteten som inte kompenseras av en förbättring av bildperceptionen eller -uppfattningsförmågan; detta kan följaktligen orsaka en förlust av uppfattningen av många mörka föremål. 10 15 20 25 30 35 454 025 4 Med undantag för det optiska gitter, som beskrives i det mexikanska patentet 132 553, som kan anses innebä- ra en väsentlig förbättring i förhållande till dåvarande känd teknik, har alla andra kända anordningar varit absolut oanvändvara och kan dessa anordningar, såsom .mycket tydligt anges av Stewart Duke-Elder i den ovan beskrivna boken, anses vara endast något som är "bättre än ingenting".

Föreliggande uppfinning åstadkommer ett optiskt gitter, som är användbart för att korrigera optiska aberrationer och ger ökad förmåga till bilduppfattning eller -perception och som är användbart för såväl ögon- linser som artificiella linser, och detta optiska gitter består huvudsakligen av tvâ serier av stänger, vilka har triangulär tvärsektion och är parallella med var- andra, varvid de båda serierna är anordnade vinkelrätt mot varandra för att de båda serierna tillsammans skall bilda ett gitter, som kvarlämnar fria kvadratiska öpp- ningar, varvid stängernas spetsar är riktade mot gitt- rets ytteryta, genom vilken ljuset inträder, och varvid stängernas baser är riktade mot gittrets inneryta, vil- ken är vänd direkt mot den lins, vars defekter önskas korrigerade, varjämte de kvadratiska fria mellanrummen mellan de båda serierna av stänger bildar öppningar med en kvadratisk stympad pyramidform, vars större bas ligger vid det optiska gittrets ytteryta och vars mindre bas ligger vid det optiska gittrets inneryta, varjämte areorna av öppningarnas större och mindre basytor står i ett förhållande av från ca 36:l till 2,25:l till var- andra och varvid den lilla basytans totala area hos 2 och varjämte varje kvadratisk öppning är ca 0,94-4 mm stängernas bredd är ca l mm.

Uppfinningen skall i det följande närmare beskrivas under hänvisning till de bifogade ritningarna, som visar några specifika utföringsformer, vilka inte får anses begränsa uppfinningens omfattning. 10 15 20 25 30 35 454 025 5 Fig l visar delar av en frontvy av ett optiskt gitter enligt en första utföringsform av uppfinningen.

Fig 2 visar en tvärsektion längs linjen 2-2 i fig l.

Fig 3 visar i perspektiv ett exempel på en speciell användning av ett optiskt gitter i glasögonbàgar.

Fig 4 visar en tvärsektion genom gitterstrukturen och glasögonbågarna i fig 3 för att visa deras kon- struktion.

Pig 5 visar en tvärsektion genom ett andra exempel på användningen av ett optiskt gitter enligt uppfinningen samt en fotografisk bikonvex lins.

Fig 6 visar en tvärsektion genom ett optiskt gitter enligt en andra utföringsform av uppfinningen.

Pig 7 visar en tvärsektion genom ett optisk: gitter enligt en ytterligare utföringsform av uppfin- ningen.

Fig 8 visar i perspektiv ett tredje exempel pà en spe- ciell användning av ett optiskt gitter enligt föreliggande uppfinning och visar anordningen för att öka ljusstyrkan hos dessa.

I fig l och 2 visas ett optiskt gitter, som an- vändes för att korrigera optiska aberrationer och som är utformat enligt en första utföringsform av uppfin- ningen. Detta optiska gitter l omfattar ett flertal stänger 2, som har triangulär tvärsektion och är arran- gerade parallellt med varandra och vinkelrätt mot ett andra flertal stänger 3, vilka också har triangulär tvärsektion och är anordnade parallellt med varandra, varigenom de bada serierna av stänger 2 och 3 bildar ett gitter, vilket kvarlämnar fria kvadratiska öppningar 4 för att tillåta passage av ljus.

Stängernas 2 och 3 baser 7 är baksida eller insida, dvs den sida vänd direkt mot den lins, vars aberrationer skall kor- vända mot gittrets av gittret, som är rigeras. Spetsarna S och 6 på stångerna 2 och 3 är där- emot riktade mot gittrets utsida eller framsida, dvs den sida, genom vilket ljuset inträder enligt pilarna i fig 2. 10 15 20 25 30 35 454 025 6 De öppningar 4, genom vilka ljuset passerar är sålunda de kvadratiska öppningar, som bildas av mel- lanrummen mellan stängerna 2 och 3 och som har formen av stympade kvadratiska pyramider, vilkas större baser är vända mot gittrets framsida och vilkas mindre basytor är vända mot gittrets baksida.

För att åstadkomma ett lämpligt avlägsnande av de oönskade ljusvàgorna genom interferens och för att också på lämpligt sätt korrigera aberrationerna hos den lins, som det optiska gittret enligt uppfinningen utnyttjas tillsammans med, samt för att ge en förbättrad bildperception eller -uppfattningsförmàga, har det vi- sat sig, att den mindre och den större basytan hos öpp- ningarna 4 måste stå i ett förhållande av från 1:36 till l:2,25, företrädesvis 1:4, till varandra, eftersom det har experimentellt konstaterats, att man inom detta relationsområde erhåller de optimala resultaten, särskilt i fràga om bästa tydlighet och upplösning av iakttagna föremáls perception, átföljt av en absolut korrektion av sfäriska, astigmatiska och kromatiska aberrationer, under förutsättning att varje öppnings 4 mindre basyta har en sida av mellan ca 0,2 mm och 2 mm, dvs en total area av från 0,04 till 4 mmz och under förutsättning att stängernas bredd är ca l mm.

Ehuru den exakta naturen av den fysikaliska förkla- ringen av det fenomen, som uppträder i det optiska gitt- ret enligt föreliggande uppfinning, icke har helt för- státts, har det genom experiment konstaterats, att före- komsten av öppningarna med formen av stympade kvadratis- ka pyramider med sina små basytor riktade mot gittrets baksida och med sina större basytor riktade mot gittrets framsida samt med de angivna dimensionerna (areaförhàl- landet från 1:36 till l:2,25 mellan den mindre och den 2 för den mind- större arean och med en area av 0,04-4 mm re arean samt med en bredd av l mm för stängerna), över- raskande nog ger en korrigering av optiska aberrationer, som inte har kunnat korrigeras med kända anordningar, inklusive medelst gittret enligt det mexikanska patentet 10 15 20 25 30 35 454 025 7 132 S53. Ju lägre förhållandet är mellan den mindre och den större arean, desto bättre blir tydligheten av den uppfattade bildeni Pig 3 och 4 visar en speciell användning av ett optiskt gitter enligt uppfinningen, där gittret 1 har konkav form och är utformat innanför ringarna hos en glasögonbàge 8 för att bilda ett par glasögon eller synhjälpmedel för korrigering av syndefekter såsom låg kromatisk perception, astigmatism, làngsynthet och andra ögondefekter, som orsakas av den sfäriska formen hos hornhinnan, samt fokuseringsdefekter hos ögonlinsen.

Fig 5 visar däremot ett optiskt gitter enligt före- liggande uppfinning använt i samband med en fotografisk bikonvex lins 9, t ex en sådan lins som vanligtvis använ- des i billiga fotografiska kameror. När ett optiskt git- ter enligt föreliggande uppfinning utnyttjas tillsam- mans med sádana linser, ger gittret avsevärda fördelar genom att det förbättrar linsen i fråga om dels den sfäriska aberration, som normalt finns hos denna typ av bikonvexa linser, dels den kromatiska aberration, som erhålles vid randområdena eller periferiomrâdena av den- na lins. Genom användning av ett optiskt gitter eller galler enligt uppfinningen kan linsindustrin eller objek- tivindustrin utnyttja en större area av varje enskild lins, vilket innebär en avsevärd fördel i fråga om denna typ av bikonvexa linser, som allmänt användes för billi- ga fotografiska kameror, där det i normala fall är nöd- vändigt att vid utnyttjande av känd teknik avmaska en stor del av linsens randomràde medelst en bländare för att man skall använda enbart de centrala delarna av linsen och därigenom minska dessa aberrationer. Det optiska gittret enligt föreliggande uppfinning och dess korrigeringsförmàga för korrigering av sådana aberratio- ner samt dess förmåga att ge ökad bildperception, gör det möjligt att massproducera bikonvexa linser med större användbara öppningar än vad som hittills kunnat utnyttjas och detta utan att orsaka de välkända aberrationer, som vanligtvis alstras av denna typ av bikonvexa linser. 10 l5 20 25 30 35 454 025 8 Fig 6 visar en tvärsektion genom en del av ett annat optiskt gitter, som är utformat enligt en andra utföringsform av uppfinningen. I detta fall är gittrets ytteryta belagd med en beläggning 10, som i fig 6 har visats med överdriven tjocklek och som omfattar ett skikt av ljusreflekterande material, t ex ett metalli- » serat skikt eller ett av spegeltyp varande skikt, vil- ket tjänar till att avsevärt öka ljusstyrkan hos gittret enligt uppfinningen, jämfört med_ett gitter som inte har nämnda skikt 10. Detta spegelreflekterande skikt på gittrets yta ger helt överraskande, särskilt när gittret utnyttjas för glasögon, en sådan avsevärd ökning av ljusperceptionen eller ljusuppfattningsförmàgan, att det optiska gittret enligt denna utföringsform av 'uppfinningen kan användas som glasögon eller tillsammans med sådana eller tillsammans med fotografiska linser i utrymmen och på platser, som kan vara mörkare än vad som är möjligt, när ett gitter enligt känd teknik utnytt- jas.

Skälet till varför ett reflekterande överdrag 10 på det optiska gittrets ytteryta i enlighet med fig 6 ger en ökning av ljusperceptionen har ej helt kunnat förklarats, eftersom det reflekterande siktet inte är "synligt" för den lins, som det optiska gittret_använ- des till, men det har experimentellt bestämts, att denna ökning av ljusstyrkan förvisso uppstår, särskilt när det optiska gittret användes i glasögon för att korrige- ra syndefekter hos en individ.

Fig 7 visar en annan utföringsform av uppfinningen, där det optiska gittret liknar det optiska gittret i fig 6 men skiljer sig från detta i det att innerytan eller baksidan av-gittret har en beläggning ll av ljus- reflekterande material, som inte är glansigt utan i stället är matt för att man därigenom skall undvika ströreflexer mot den lins, som det optiska gittret an- vändes tillsammans med. Denna beläggning ll ger över- raskande nog en avsevärd ökning av bildernas färgpercep- _: 10 15 20 25 30 35 454 025 9 tion. Nämnda beläggning ll utgöres företrädesvis av ett matt metallöverdrag, särskilt ett matt silveröver- drag såsom av alpastatypen, Det är också helt överras- kande, att ett matt överdrag ll, som är ljusreflekteran- de och som är anordnat på baksidan av det optiska gitt- ret, i sig själv kan ge en avsevärd ökning av den kroma- tiska perceptionen hos den lins, som det optiska gittret användes till.

Skälen till denna effekt har inte heller kunnat förklaras, men det har visat sig i experiment, att den uppträder, t ex när det optiska gittret användes i sam- band med färgfotografering eller vid avnjutande av färg- television, när man utnyttjar gittret i samband med glasögon, dvs en föredragen utföringsform av uppfin- ningen.

Fig 8 pà ritningarna visar en ytterligare utförings- form av uppfinningen, när denna användes i samband med glasögon. Denna utföringsform av uppfinningen ger ett intryck av en avsevärd ökning av gittrets ljusstyrka, när gittret utnyttjas för glasögon till människor.

Vid denna speciella utföringsform av uppfinningen har vart och ett av gittren l anbringats i ringarna på glasögonbágar, och gittren har två sidofönster 12 och 13 av rektangulär natur, eftersom det har experimen- tellt konstaterats, att sàdana sidofönster 12 och 13 ger en avsevärd ökning av det optiska gallrets ljusstyr- ka, jämfört med ett optiskt gitter som inte har sådana fönster l2 och 13. Vid denna speciella utföringsform av uppfinningen är gittrets båda ytor företrädesvis svarta eller utformade med mycket mörk färg för att undvika alla reflexer till de ögon, vilkas defekter skall korrigeras. De ovannämnda bàda fönstren är pla- cerade på båda sidorna av vartdera ögats gitter och utanför glasögonbärarens synfält, varigenom bäraren alltid kommer att se genom det område, som befinner sig mellan de båda fönstren 12 och 13 och sålunda alltid kommer att se genom det optiska gittret, så att hans 454 025 lO 15 20 25 30 35 10 optiska defekter fullt korrigeras samtidigt som en avse- värd ökning av den skenbara ljusstyrkan uppnås genom förekomsten av de båda sidofönstren.

Av det ovanstående torde klart framgå, att man för första gången åstadkommit ett optiskt hjälpmedel för att korrigera optiska defekter hos människoögat eller för att korrigera vissa optiska aberrationer hos konstgjorda linser, såsom fotografiska linser, där man utnyttjar en princip, som helt skiljer sig från princi- pen hos stenopeiska hål eller stenopeiska glasögon i det att man för första gången åstadkommit ett flertal nära varandra belägna kvadratiska öppningar i ett optiskt gitter som möjliggör perceptionen av ett normalt synfält, vilket står i kraftig motsats till det mycket begränsade synfält, vilket erhålles av stenopeiska hål, vilka även när ett flertal sådana hål placerats i stenopeiska syn- hjälpmedel, inte har givit något ökat synfält eftersom bäraren varit tvungen att se genom just ett enda hål och sålunda måste vända huvudet tillsammans med syn- hjälpmedlet för att kunna iakttaga det skymda synfältet.

Vidare gäller att det faktum, att de kvadratiska hålen i det optiska gittret enligt föreliggande uppfinning har formen av stympade kvadratiska pyramider, ger ett verkligt och fullständigt avlägsnande av alla oönskade ströljusstrålar, som fördärvar synintrycket, varigenom det optiska gallret kan korrigera de flesta optiska defekterna hos människoögat och de flesta optiska aber- rationerna hos artificiella linser utan att avsevärt minska den uppfattade ljusstyrkan, vilken också kan ökas på mycket enkelt sätt med hjälp áv ljusreflekteran- de beläggningar på gittrets ytteryta eller genom ut- nyttjande av ett par sidofönster pà ömse sidor om syn- fältet.

För första gången har man också åstadkommit ett optiskt gitter, som avsevärt förbättrar den kromatiska perceptionen hos linser genom den enkla åtgärden att åstadkomma ett matt men ljusreflekterande överdrag pà gittrets baksida. ° 10 454 025 ll Vad som anses vara den viktigaste effekten av fö- religgande uppfinning är emellertid att uppfinningen för första gången har åstadkommit ett optiskt hjälpme- del, som kan utnyttjas i synhjälpmedel och som inte försämrar personens synfält men ända korrigerar de fles- ta syndefekterna hos personen utan att åstadkomma avse- värda oönskade defekter annat än de faktum, att bäraren måste utnyttja ett gitter framför sina ögon, en nackdel som vid prov har visat sig övervinnas inom nagra få timmars användning.

Claims (7)

454 025 10 15 20 25 30 12 PATENTKRAV

1. l. Optiskt gitter för korrigering av optiska aber- rationer, vilket gitter ger ökad förmåga till bildper- ception samt är utformat för användning till människoögat ' eller konstgjorda linser, k ä n n e t e c k n a t därav, att det består väsentligen av två serier av stäng- er med triangulär tvärsektion, varvid stängerna i den ena serien är parallella med varandra och vinkelräta mot stängerna i den andra serien, vars stänger också är parallella med varandra, så att de båda serierna av stänger bildar ett gitter med fria kvadratiska öpp- ningar, varvid stängernas spetsar är riktade mot gitt- rets framsida, mot vilken ljuset infaller, och varvid stängernas basytor är riktade mot gittrets baksida, som är vänd direkt mot den lins, vars defekter skall korrigeras, och att de kvadratiska fria öppningarna har formen av stympade kvadratiska pyramider, varvid öppningarnas större basyta och öppningarnas mindre bas- yta har ett areaförhàllande av fràn ca 36:l till 2,2S:l och varvid den totala arean hos den mindre basytan hos varje kvadratisk öppning är från ca 0,04 till ca'4 mmz och varvid stängernas bredd är ca l mm.

2. Optiskt gitter enligt patentkravet l, k ä n n e - t e c k n a t därav, att gittrets framsida är helt belagd med ett ljusreflekterande överdrag, särskilt ett metalliserat eller speglande överdrag för att öka gittrets skenbara ljusstyrka.

3. Optiskt gitter enligt patentkravet l eller 2, k ä n n e t e c k n a t därav, att gittrets hela bak- sida är belagd med ett matt men ljusreflekterande skikt, särskilt ett metalliserat, av alpastatyp varande över- drag för att öka den kromatiska perceptionen genom gitt- ret. _

4. Optiskt gitter enligt patentkravet l, 2 eller 3, k ä n n e t e c k n a t därav, att det är plant. 10 454 025 13

5. Optiskt gitter enligt patentkravet 1, 2 eller 3, k ä n n e t e c k n a t därav, att det optiska gittret är konkavt mot linsen.

6. Optiskt gitter enligt något av patentkraven l-5, k ä n n e t e c k n a t därav, att det användes i kombination med ringarna hos en oftalmologisk båge för att bilda glasögon.

7. Optiskt gitter enligt patentkravet 6, k ä n- n e t e c k n a t tion med ringarna hos en oftalmologisk båge för att bilda glasögon, varvid vartdera gittret har två stora därav, att det användes i kombina-_ rektangulära sidoöppningar utanför glasögonbärarens synfält för att öka glasögonens ljusstyrka. L-