SK281062B6 - Multifokálna dvojlomná šošovková sústava - Google Patents

Abstract

Sústava využiteľná obzvlášť ako okuliarové, kontaktné alebo intraokulárne šošovky a v spojení s ďalšími optickými prvkami vhodná na diagnostické prístroje, kamery, ďalekohľady, kopírovacie a spektrografické prístroje; pozostáva jednak z prvej šošovky (20), ktorá je dvojlomná a má rôzne indexy lomu riadnych a mimoriadnych lúčov, a jednak aspoň z jednej pripojovacej šošovky (10, 21, 30), ktorá je s prvou šošovkou (20) spojená prostredníctvom svojej privrátenej a v podstate tvarovo identickej pripojovacej plochy, pričom pripojovacia šošovka (10, 30) je izotropný a pripojovacia šošovka (21) je dvojlomná.ŕ

Description

Oblasť techniky

Vynález sa týka multifokálnej dvojlomnej šošovkovej sústavy využiteľnej najmä ako okuliarové, kontaktné alebo intraokuláme šošovky a v spojení s ďalšími optickými prvkami vhodné na diagnostické prístroje, kamery, ďalekohľady, kopírovacie a spektrografické prístroje.

Doterajší stav techniky

Dvojlomné šošovky sú známe a patent GB 231 848 opisuje takúto šošovku používanú ako polarizátor. Pretože dvojlomná šošovka vytvára dva kolmo polarizované svetelné lúče s rôznou optickou mohutnosťou, používajú sa clony alebo izotropné šošovky na to, aby sa jeden z oboch polarizovaných lúčov odstránil a vytvoril zväzok s jedným typom polarizácie. V patente US 2 317 809 je opísaná plankonvexná dvojlomná šošovka, prilepená svojou vypuklou stranou k plankonkávnej izotropnej šošovke. Sústava pracuje ako šošovka s kladnou mohutnosťou na svetlo jedného druhu lineárnej polarizácie a ako rovnobežná doštička s nulovou optickou mohutnosťou na svetlo polarizované kolmo na prvý lúč. Šošovková sústava je integrovaná do hľadáčika fotografického prístroja. V patente GB 865 361 je opísaná hranolová dvojlomná šošovka kombinovaná s izotropnou krycou šošovkou tak, že optické mohutnosti kombinácie šošoviek sú ekvidištančné od požadovanej mohutnosti. Šošovková sústava tvorí súčasť optického prístroja na skúšanie zraku. Prístroj rozdeľuje obidva obrazy vytvorené riadnymi a mimoriadnymi lúčmi, takže je možné pozorovať súčasne a vedľa seba dva obrazy s rôznym stupňom ostrosti počas skúšania oka. V americkom patentovom spise č. 3 211 048 sa spomína plankonvexná/plankonkávna šošovková sústava vyrobená z rovnakých dvojlomných materiálov. V takejto sústave môže byť jedna z oboch dvojlomných šošoviek nahradená izotropnou šošovkou s rovinnou plochou. Sústava pracuje spoločne s rozptylovým zariadením, napr. s hranolom a polarizátorom v spektrometre. Americký pat. spis 3 432 238 rovnako opisuje dvojité plankonkávne/plankonvexné dvojlomné šošovky kvôli vytvoreniu fázového posunutia dopadajúceho polarizovaného svetla. Vznikajúce interferenčné obrazce sa používajú v spektrometrických prístrojoch.

Pretože dvojlomná šošovka má jednu optickú mohutnosť priradenú jednej rovine lineárnej polarizácie a druhú mohutnosť priradenú druhej polarizačnej rovine kolmej na prvú rovinu, je možné použiť pri volbe jednej z dvoch optických mohutností prostriedky, ktoré natáčajú polarizačnú rovinu, keď je dopadajúce svetlo lineárne polarizované. Podľa amerického patentového spisu č. 3 410 624 sa používa elektrooptické regulačné zariadenie, teda Kerrov článok, spolu s dvojlomnými šošovkami a hranolmi. V tomto patentovom spise sa píše, že m sústav, z ktorých každá obsahuje šošovku a elektrooptický článok, môže vytvoriť 2^m ohnísk. Podobná sústava pozostávajúca z n elektrooptických článkov a n dvojlomných šošoviek je opísaná vo francúzskom patentovom spise 1 552 198. Americký pat. spis č. 3 520 592 a Eng a iní opisujú v článku „Multiple Imagery with Birefringent Lenses“ v časopise Applied Optics, zv. 8, č. 10, str. 2117 až 2120, 1969, optickú zaostrovaciu sústavu s jednou alebo niekoľkými dvojlomnými šošovkami, z ktorých každá je kombinovaná so zariadením na reguláciu polarizačnej roviny svetla. V americkom pat. spise 3 563 632 je opísaný digitálny modulátor optickej ohniskovej dĺžky, kde súbor súosových postupných stupňov, z ktorých každý obsahuje Kerrov článok a dvojlomnú šošovku s progresívnou krivosťou, je ponorený do spoločného elektrolytického kúpeľa. Šošovky majú taký tvar, aby bol kompenzovaný vplyv závislosti indexu lomu elektrolytu od teploty. Americký patentový spis č. 3 565 510 opisuje použitie dvoch dvojlomných šošoviek pre jeden Kerrov článok v analogickej sústave. Autor Osipov opisuje v článku „Binary polarizing lenses“, časopis Optical Technology, zv. 40, č. 5, str. 277 až 279, 1973, dvojitú polarizačnú šošovku, ktorá pozostáva z plankonvexnej/plankonkávnej dvojlomnej šošovkovej sústavy. Túto šošovkovú sústavu je možné kombinovať s izotropnou šošovkou, aby vznikol rovnobežný referenčný zväzok a zaostrený signálny zväzok, ktoré sú polarizované kolmo a využité v laserovom systéme. Americký patentový spis č. 3 758 201 opisuje dvojitú plankonvexnú/plankonkávnu dvojlomnú šošovku kombinovanú s izotropnou šošovkovou sústavou s premennou optickou mohutnosťou. Sústava slúži na vyšetrovanie očí. Americký pat. spis č. 3 990 798 opisuje plankonvexnú/plankonkávnu dvojlomnú zloženú šošovku použiteľnú ako okulár mikroskopu na vytvorenie obrazov predmetov, ležiacich v rôznych predmetových rovinách, v jedinej obrazovej rovine. Plankonvexné/plankonkávne zložené šošovky vyrobené z dvojlomného materiálu sú rovnako opísané v americkom pat. spise č. 4 505 762 uvádzajúcom sústavu s dvojitým ohniskom, kde obrazy odlišne vzdialených predmetov majú rovnaké zväčšenie. V americkom pat. spise č. 4 575 849 sú opísané plankonvexné/plankonkávne dvojlomné šošovky, ktoré sú použité ako fázové doštičky v optickom filtri kombinovanom s polarizátorom.

Z uvedeného vyplýva, že dvojlomné šošovky sa používajú predovšetkým v plankonvexných/plankonkávnych šošovkových sústavách. Takáto sústava je podľa článku v časopise Optical Technology kombinovaná s izotropnou šošovkou, aby vznikol zväzok rovnobežných polarizovateľných lúčov. V citovanom britskom pat. spise č. 865 361 slúži kombinácia dvojlomného hranola a hranolovej izotropnej šošovky na vytvorenie dvoch vedľa seba ležiacich obrazov toho istého predmetu kvôli skúške zraku. Okrem toho boli navrhnuté súbory sústav, kde každá sústava obsahovala dvojlomnú šošovku a zariadenie na riadenie orientácie polarizačnej roviny. Tieto súpravy boli navrhnuté v rôznych patentových spisoch ako sústavy s premenlivou ohniskovou vzdialenosťou.

V uvedenej literatúre sa ako materiály dvojlomných šošoviek uvádzajú anorganické kryštály, ako kremeň a kalcit. Dvojlomnosť môže byť takisto vlastnosťou niektorých typov organických polymérov. Napríklad americké patentové spisy č. 4 384 107, č. 4 393 194, č.4 933 169, č. 4 433 132, č. 4 446 305, č. 4 461 886, č. 4 461 887, č. 4 503 248, č. 4 520 189, č. 4 521 588, č. 4 525 413, č. 4 575 547, č. 4 608 429 a č. 4 628 125 opisujú polyméry, ktoré javia vysoký dvojlom a stimulujú optické vlastnosti jednoosových kryštálov. Takéto dvojlomné polyméry sa navrhujú pre optické vrstvy v mnohovrstvových zariadeniach na prenos a polarizáciu svetla.

Skutočnosť, že početné polyméry môžu byť dvojlomné, napríklad pri pôsobení napätia, je známa. Celá oblasť fotoelasticity a analýzy napätia pomocou polarizovaného svetla je založená na tomto jave. Takisto je známe, že predĺžením polyméru za jeho medzu pružnosti je mu možné dodať nenávratne dvojlomné vlastnosti. Zmienka o tom sa nachádza napríklad v americkom pat. spise č. 3 522 985.

Okuliarové Šošovky s niekoľkými ohniskami, obzvlášť kontaktné šošovky s touto vlastnosťou, sú známe napríklad z amerických patentových spisov č.3 794 414, č. 4 162 122, č. 4 210 391, č. 4 340 283, č. 4 338 005, č. 4 637 697, č. 4 641 934, č. 4 642 112 a č. 4 655 565. Tieto šošovky majú

SK 281062 Β6 spoločné, že optické médiá použité pri ich výrobe sú izotropné. Súčasnú existenciu niekoľkých optických mohutností dosahujú šošovky špeciálnymi geometrickými parametrami.

Účelom vynálezu je vytvoriť multifokálnu, napríklad bifokálnu, trifokálnu, kvadrifokálnu atd’„ neachromatizovanú alebo achromatizovanú dvojlomnú šošovkovú sústavu, kde aspoň dva ohniská sú zvolené vzájomne úplne nezávisle, a ktoré javia minimum nežiaducich ohnísk alebo mohutností. Šošovková sústava podľa vynálezu má mať lepši jas obrazu a chromatické správanie, ako aj voľnosť voľby optických mohutností oproti známym druhom multifokálnych šošovkových sústav. Šošovková sústava podľa vynálezu má byť vyrobená úplne alebo čiastočne z optických polymérov. Účelom vynálezu je vytvoriť najmä šošovkovú sústavu s jedným alebo s niekoľkými polarizátormi svetla a prípadne s jedným alebo s niekoľkými polarizačnými filtrami, aby bolo možné voliť mohutnosť alebo kombináciu mohutností z veľkého množstva možných mohutností. Pritom má mať aspoň jedna plocha šošovky tvar nezávislý od fyzikálnych parametrov optického média, použitého pri výrobe šošoviek, a nezávislý od vopred zvolených ohnísk. Šošovková sústava má pritom javiť aspoň v jednom zo zvolených ohnísk ľubovoľne veľkú farebnú chybu.

Podstata vynálezu

Uvedený účel spĺňa multifokálna dvojlomná šošovková sústava, obzvlášť využiteľná ako okuliarové, kontaktné alebo intraokuláme šošovky a v spojení s ďalšími optickými prvkami vhodná na diagnostické prístroje, kamery, ďalekohľady, kopírovacie a spektrografické prístroje, podľa vynálezu, ktorého podstatou je, že obsahuje jednak prvú šošovku, ktorá je dvojlomná a má rôzne indexy lomu pre riadne a mimoriadne lúče, a aspoň jednu pripojovaciu šošovku, ktorá je s prvou šošovkou spojená prostredníctvom svojej privrátenej a v podstate tvarovo identickej pripojovacej plochy, pričom pripojovacia šošovka je izotropná, alebo je pripojovacia šošovka dvojlomná.

Podľa výhodného vyhotovenia sú šošovky vyrobené z rovnakého materiálu.

Podľa ďalšieho výhodného vyhotovenia je aspoň jedna zo šošoviek vytvorená z polymémeho dvoj lomného materiálu. Podľa ďalšieho výhodného vyhotovenia má dvojlomná pripojovacia šošovka smer orientácie svojej optickej osi odlišný od smeru orientácie optickej osi prvej dvojlomnej šošovky.

Podľa ešte ďalšieho výhodného vyhotovenia má pripojovacia šošovka indexy lomu odlišné od indexov lomu prvej dvojlomnej šošovky.

Podľa ďalšieho výhodného vyhotovenia má dvojlomná pripojovacia šošovka indexy lomu pre riadne a mimoriadne lúče zhodné.

A nakoniec podľa ešte ďalšieho výhodného vyhotovenia obsahuje multifokálna dvojlomná šošovková sústava aspoň jeden polarizátor, odlišný od šošovky, ktorý je pripojený na vnútornú plochu prvej dvojlomnej šošovky alebo pripoj o vacej šošovky.

Multifokálna dvojlomná šošovková sústava podľa vynálezu, ktorá môže byť buď neachromatizovaná alebo achromatizovaná, zahŕňa množstvo permutácií a kombinácií dvojlomnej šošovky aspoň s jednou ďalšou dvojlomnou šošovkou a/alebo aspoň izotropickou šošovkou, pričom v takejto sústave sú aspoň dve výsledné ohniská alebo dve optické mohutnosti vopred voliteľné. Tieto ohniská ležia v rovnakej osi šošovky pre svetlo, dopadajúce rovnobežne s osou šošovky a krivosť prvej alebo druhej šošovky je zvolená nezávisle od zvolených ohnísk. V rámci obmedzenia, daného týmito požiadavkami, je možné podľa vynálezu vytvoriť najrôznejšie multifokálne optické usporiadania, ktoré vyhovujú akýmkoľvek praktickým požiadavkám; vynález napríklad zahŕňa šošovkové sústavy, kde jedna dvojlomná šošovka je kombinovaná s jednou alebo niekoľkými izotropnými šošovkami na vytvorenie zloženej šošovky alebo sledu šošoviek, alebo kde dvojlomná šošovka je kombinovaná najmenej s jednou ďalšou dvojlomnou šošovkou, čím vznikne buď zložená šošovka alebo sled takých šošoviek s jednou alebo niekoľkými izotropnými šošovkami, atď. Okrem toho, ako bude ešte vysvetlené, je možné ktorýkoľvek z multifokálnych dvojlomných šošovkových systémov podľa vynálezu použiť s inými polarizačnými prvkami alebo polarizačnými filtrami, ktoré sú umiestnené medzi jednou alebo niekoľkými susednými dvojicami dvojlomných šošoviek a/alebo pred šošovkovou sústavou a za ňou, čo umožňuje výber jednej alebo niekoľkých optických mohutností z veľkého počtu možných mohutností.

Širokú možnosť voľby optických mohutností dvojlomnej šošovkovej sústavy podľa vynálezu možno výhodne využiť v množstve aplikácií, obzvlášť na bifokálne okuliarové sklá, kde je možné dosiahnuť s pomerne tenkými šošovkami značne veľkých rozdielov optickej mohutnosti, a v rôznych optických prístrojoch a zariadeniach, ako sú ďalekohľady, binokuláre, videokamery, fotografické kamery, mikroskopy, kopírovacie stroje, optické lavice, spektrografý a podobne.

Prehľad obrázkov na výkresoch

Vynález je zobrazený na príkladoch vyhotovenia na výkresoch, kde obr. 1 znázorňuje schematicky dvojlomnú s šošovkovú sústavu podľa vynálezu, prejavujúcu dokonalú geometriu, obr. 2 schematicky dvojlomnú šošovku, ktorá'je súčasťou dvojlomnej šošovkovej sústavy podľa vynálezu, obr. 3A, 3B, 4 a 5 schematicky rôzne iné vyhotovenia dvojlomnej šošovkovej sústavy, obr. 6 kombináciu dvojlomnej šošovkovej sústavy podľa vynálezu a polarizátora, obr. 7 dvojlomnú šošovkovú sústavu, pozostávajúcu z dvoch dvojlomných šošoviek prejavujúcich viac ako dve súčasné optické mohutnosti, obr. 8 schematicky šošovkovú sústavu z obr. 7 v kombinácii s polarizátorom a obr. 9A a 9B nárys a bokorys okuliarovej šošovky, zahŕňajúcej dvojlomnú šošovkovú sústavu podľa vynálezu.

Príklady vyhotovenia vynálezu

Výraz „susedné“, týkajúci sa relatívnej polohy prvej a druhej šošovky v dvojlomnej šošovkovej sústave podľa vynálezu, zahŕňa tak prípad, keď sa šošovky priamo dotýkajú prakticky ich celými protiľahlými plochami, takže ide o zloženú šošovku, ako aj prípad, keď sú protiľahlé plochy od seba oddialené pozdĺž spoločnej osi o nepatrnú vzdialenosť, typicky niekoľko milimetrov i menej.

Výraz „v podstate identické alebo doplnkové“, súvisiaci s krivosťou protiľahlých plôch prvej a druhej šošovky multifokálnej neachromatizovanej dvojlomnej šošovkovej sústavy znamená, že ak by tieto plochy boli uvedené do vzájomného styku, dotýkali by sa vo všetkých bodoch na spoločnom rozhraní. Napríklad v prípade v podstate identickej krivosti by tieto plochy boli ploché alebo rovinné, to znamená, že by mali nekonečný polomer krivosti, a v prí3 páde doplnkovej krivosti by mohli byť tieto plochy reprezentované napríklad konkávnou a jej zodpovedajúcou konvexnou plochou.

Výraz „zložená šošovka“ predstavuje šošovkovú sústavu, vytvorenú najmenej dvomi šošovkami, kde proti sebe ležiace plochy susedných šošoviek sú v podstate identické alebo komplementárne, takže obidve šošovky je možné spolu zlepiť pozdĺž ich protiľahlých plôch, napríklad do plankonkávnej/ plankonvexnej šošovkovej sústavy. Uvedené výrazy platia rovnako pre šošovkovú sústavu, kde protiľahlé plochy šošoviek majú medzi sebou medzeru určitej dĺžky na uloženie jedného alebo niekoľkých optických prvkov iných, ako sú šošovky napríklad polarizátorov.

Výraz „dotýkajúce sa šošovky“ sa týka šošovkovej sústavy, ktorá obsahuje najmenej dve šošovky a vyhovuje v podstate požiadavke, aby optická mohutnosť celej šošovkovej sústavy bola rovná súčtu optických mohutností jednotlivých šošoviek.

Pod pojmom „neachromatizovaná“ sa rozumie šošovka alebo šošovková sústava s jednou alebo niekoľkými optickými mohutnosťami, ktoré ešte závisia od vlnovej dĺžky použitého svetla v dôsledku rozptylu, ktorý prejavuje dvojlomné a/alebo izotropné optické médium použité na výrobu šošovky alebo šošovkovej sústavy.

Pojem „achromatizovaná“ predstavuje šošovkovú sústavu s jednou alebo niekoľkými optickými mohutnosťami, z ktorých aspoň jedna prejavuje dioptrickú hodnotu konštantnú aspoň pre dve rôzne vlnové dĺžky použitého svetla.

Všetky známe dvojlomné šošovkové sústavy majú optickú os, to znamená os, ležiacu vnútri kryštalického dvojlomného média, ktorá je kolmá na os šošovky. Dvoj lomná šošovková sústava má teda dva indexy lomu, a to n₀ pre riadne lúče a n_e pre mimoriadne lúče, ale iba v tom prípade, ak mimoriadne lúče e prechádzajú dvojlomnou šošovkou naprieč v smere kolmom, teda ortogonálnom, na optickú os. Pre všetky iné smery má šošovková sústava pre mimoriadne lúče e efektívny index lomu n_{e efí}, ktorý má hodnotu medzi n₀ a n_e. V takomto prípade nie je možné predvídať presne optické správanie sa dvojlomnej šošovkovej sústavy pre mimoriadne lúče e. Z tohto dôvodu môže byť žiaduce použiť dvojlomné šošovkové sústavy s dvomi nezávisle zvolenými mohutnosťami alebo ohniskami a s tým ďalším znakom, že mimoriadne lúče e prechádzajú dvojlomnou šošovkou iba v smere, ktorý je kolmý na optickú os. V prípade, že všetky mimoriadne lúče e prechádzajú dvojlomnou šošovkou v smere kolmom na optickú os, bude toto vyhotovenie dvojlomnej šošovkovej sústavy uvádzané ako „dokonalá geometria.

Obr. 1 znázorňuje jedno vyhotovenie dvojlomnej šošovkovej sústavy s dokonalou geometriou, ktorá obsahuje izotropnú šošovku 10 so sférickými plochami R₂ a R₂, izotropnú šošovku 30 so sférickými plochami R₃ a R₄ a medzi nimi dvojlomnú šošovku 20, ktorá má doplnkové sférické plochy R₂ a R₃, pričom hrubo označená šípka označuje optickú os. Toto označenie bude dodržané aj vo všetkých ostatných zobrazeniach. Ak sa šošovkovej sústave priradia vopred zvolené mi D_a a D_b, ktoré rovnako definujú zodpovedajúce ohniská, platí pre dvojlomnú šošovkovú sústavu s dokonalou geometriou nasledujúce obmedzenie:

D₃₄ + R_u + D₁₂ = D_a(la)

D₃₄ + Rj + D₁₂ = D_b(lb) a obmedzenie dané dokonalou geometriou:

(n_e_l)x_L = _D₁₂’P) k₂ kde D|₂ a D₃₄ sú mohutnosti prednej izotropnej šošovky 10 a zadnej izotropnej šošovky 30 a D_o, D_e sú mohutnosti dvojlomnej šošovky 20 pre riadne a mimoriadne lúče.

Pre toto vyhotovenie s dokonalou geometriou platia
vzťahy:	θο _ θ.	(3)
alebo	n0-l n.-l De = m. Do	(4)
kde	n„ -1 .	(5)
	«o -1

Pomocou týchto vzťahov je možné opísať bifokálnu šošovkovú sústavu s dokonalou geometriou podľa obr. 1 nasledujúcimi rovnicami.

D,-D> Db x(ne 1) ' D„ -De ' '	(6b)
Η34 = υ«·θο·θ12	(7)

Ak je napríklad polomer sférickej plochy R₃ vopred zvolený, potom polomer sférickej plochy R₂ je možné vypočítať z rovníc (6a) alebo (6b). Po výpočte polomeru sférickej plochy R₂ a pomocou rovnice (2) sa určí polomer sférickej plochy R! a na základe vopred zvoleného polomeru sférickej plochy R₃ a rovnice (7) sa vypočíta polomer sférickej plochy R₄. Principiálne je možné zvoliť vopred ktorýkoľvek zo štyroch polomerov.

Pre všeobecnejší prípad dvojlomnej šošovkovej sústavy s nedokonalou geometriou prechádzajú mimoriadne lúče e dvojlomnou šošovkou 20 v smere, ktorý nie je nevyhnutne kolmý na optickú os. Mimoriadne lúče e majú teda jednotlivé efektívne indexy lomu n_{e cfr}, ktorých hodnoty ležia medzi n_e a n₀. Pretože ani efektívne indexy lomu ne,eff, ani dráhy mimoriadnych lúčov e vnútri dvojlomnej šošovky 20 nie sú známe vopred (pričom sú vzájomne závislé), skutočné správanie sa šošovkovej sústavy s dvojlomnou šošovkou 20 nie je možné posúdiť priamo z hodnôt n, a z geometrie šošovky.

Správny výpočet charakteristík dvojlomných šošoviek 20, 21 musí byť založený na podrobnom sledovaní svetelných lúčov prechádzajúcich takouto šošovkou. Takéto sledovanie lúčov zahŕňa určenie priestorových zložiek vektorov šírenia svetla pred a za arbitrálne orientovaným rozhraním medzi izotropným a dvojlomným médiom. Pre danú voľbu orientácie optickej osi dvojlomného prostredia zahŕňa toto určenie Huygensovú konštrukciu, t. j. všeobecný prípad konštrukcie vztýčenej roviny na eliptický toroid. Opisuje to napr. autor J. Strong v publikácii „Concepts of Classical Optics“, str. 138, 1958. Na základe výpočtov sledovania lúčov, ktoré je možné aplikovať samozrejme aj na riadne lúče o, je možné vyhodnotiť prakticky všetky zaujímavé údaje o povahe šošovky, ako je optická mohutnosť, ostrosť obrazu, farebná a sférická chyba. Zahrnutie Fresnelových vzorcov pre prenášanú amplitúdu svetla, prechádzajúceho cez rozhranie medzi dvoma optickými médiami, rovnako umožňuje určiť prenášanú intenzitu svetla v niekoľkovrstvových šošovkách.

Príklady dvojlomnej šošovkovej sústavy s nedokonalou geometriou, vytvorené podľa vynálezu, sú ďalej uvedené v spojení s obr. 2 až 5. V týchto príkladoch sú použité nasledujúce hodnoty a definície:

SK 281062 Β6 hodnota: definícia:

DVO spätná vrcholová mohutnosť pre riadne lúče podľa zvyčajného výpočtu;

DVE spätná vrcholová mohutnosť pre mimoriadne lúče e podľa zvyčajného výpočtu;

DO spätná vrcholová mohutnosť pre riadne lúče podľa výpočtu sledovaním lúčov;

DE spätná vrcholová mohutnosť pre mimoriadne lúče podľa výpočtu sledovaním lúčov;

ACM miera ostrosti, t. j. pomer medzi plochou minimálneho ohniska a plochou, t. j. prierezom šošovky;

PTR percento priemernej prenášanej intenzity z dopadajúcej intenzity priradenej mohutnosti;

n₀ index lomu dvojlomnej šošovky pre riadne lúče o;

n„ index lomu dvojlomnej šošovky pre mimoriadne lúče e, ak sú mimoriadne lúče e kolmé na optickú os;

Π|2 index lomu izotropnej šošovky s polomermi R_b R₂;

n₃₄ index lomu izotropnej šošovky s polomermi R₃, R4; gama uhol medzi optickou osou a osou šošovky;

alfa, uhol medzi dopadajúcimi svetelnými lúčmi a osou šošovky;

alfep uhol medzi rovinou, preloženou dopadajúcimi svetelnými lúčmi a osou šošovky a rovinou preloženou optickou osou dvojlomnej šošovky a osou šošovky;

Rl, ^2,

R_3j R4 polomery sférických plôch šošovkovej sústavy podľa obr. 2 až 5;

d priemer šošovkovej sústavy;

Ci₂> C₂₃,

C54 hrúbka šošovkovej sústavy v strede podľa obr. 2 až 5;

DF prevrátená hodnota vzdialenosti (v dioptriách) medzi ohniskom a stredom zadnej plochy šošovkovej sústavy;

D_pľ prizmatická mohutnosť v prizmatických dioptriách, keď jedna prizmatická dioptria = odchýlka 1 cm na meter.

Dvojlomná šošovka 20 z obr. 2 má tieto hodnoty:

polomer prednej plochy polomer zadnej plochy hrúbka v strede priemer šošovkovej sústavy orientácia optickej osi indexy lomu smer dopadajúceho svetla

R₂ = 7,5 mm

R] = 7,8 mm C₂₃ = 0,05 mm d = 6 mm gama = 90° n₀= 1,446 . íl = 1,8 alfa, = 0°

Tabuľka 1A:

vypočítané hodnoty pre riadne lúče o pre dvoj lomnú šošovku podľa obr. 2

DVO DO

2,39 2,84

ACM PTR

4,8 x 10‘³ 93 %

Tabuľka IB: vypočítané hodnoty pre mimoriadne lúče pre dvojlomnú šošovku z obr. 2

DVE DE ACM PTR

4,42 5,11 2,85 x 10'³ 79%

Uvedené údaje ukazujú, že skutočné spätné vrcholové mi DO, DE sú väčšie ako zodpovedajúce hodnoty DVO, DVE. To je spôsobené nenulovou apertúrou dopadajúceho zväzku svetelných lúčov. Je možné dokázať, že pre dopadajúce svetlo s nulovou apertúrou súhlasí DO a DVO úplne a že DE a DVE takmer splývajú. V prípade svetla dopadajúceho v smere osi, ležia obidva ohniská presne na osi šošovky. Je potrebné poznamenať, že ostrosť obrazu mimo riadnych lúčov e je vynikajúca v porovnaní s ostrosťou riadnych lúčov o. Straty prenosom mimoriadnych lúčov e sú vyššie ako pri riadnych lúčoch o, pretože mimoriadne lúče e sa odchyľujú viac ako riadne lúče o.

V dvojlomnej šošovkovej sústave podľa obr. 3A a 3B je dvojlomná šošovka 20 podľa obr. 2 kombinovaná s izotropnými šošovkami 10, 30. Jediný rozdiel medzi obidvoma sústavami predstavuje orientácia optickej osi dvojlomnej šošovky 20, ktorá je v podstate kolmá na os šošovky na obr. 3A a naklonená približne o 60° oproti osi šošovky na obr. 3B. Parametre v obidvoch šošovkových sústavách sú zvolené tak, aby šošovkové sústavy boli prakticky afokálne, teda mali nulovú m riadnych lúčov a kladnú mohutnosť mimoriadnych lúčov. Parametre sú nasledujúce:

polomery	Ri = 7,85 mm
hrúbka v strede	R2 = 7,50 mm R3 = 7,80 mm R4“ 7,80 mm C12 = 0,04 mm
priemer šošovkovej sústavy	C23 = 0,05 mm C34 = 0,03 mm d = 6 mm
materiály šošoviek	nl2= 1,443
orientácia dop. zv.	n0 = 1,443 ne = 1,8 n34= 1,443 gama = 90°
smer dop. zv.	alfa, = 0°

Tabuľka 2A: vypočítané hodnoty pre riadne lúče o pre dvojlomnú Šošovku podľa obr. 3A

DVO DO ACM PTR

0,10 0,10 0,75 x 10’³ 93%

Tabuľka 2B:

vypočítané hodnoty pre mimoriadne lúče e pre dvojlomnú šošovku podľa obr. 3A

DVE DE ACM PTR

1,93 2,11 7,5 x 10’³ 85%

Pre všetky dopadajúce lúče rovnobežne s osou šošovky ležia obidva ohniská presne na tejto osi. Prenášaná intenzita týchto mimoriadnych lúčov e sa zväčšila v porovnaní s prípadom jedinej dvojlomnej šošovky 20 (obr. 2A), ale ostrosť sa mierne zhoršila.

Funkcia sústavy podľa obr. 3A pre svetlo, dopadajúce mimo osi, je uvedená v tabuľkách 3 až 4, ktoré sú obmedzené na mimoriadne lúče e, pretože riadne lúče o sa správajú spôsobom, ktorý je možné odvodiť od izotropnej šošovky.

V nasledujúcej tabuľke 3 sú uvedené údaje pre prípad zväzku dopadajúcich svetelných lúčov, kde uhol medzi rovinou dopadu a optickou osou dvojlomnej šošovky 20 je nulový:

Tabuľka 3:

smer dopadajúceho svetla: alfa, = 30°, alfap = 30° DVE* DF ACM PTR D_pr

1,93 1,93 98xl0’³ 89% 0,75 * vypočítané pre osové dopadajúce svetlo

Z týchto údajov je zrejmé, že dvojlomná šošovková sústava podľa vynálezu má efektívnu mohutnosť DF prakticky identickú s mohutnosťou DVE svetla dopadajúceho v smere osi. Z konštrukčného hľadiska môže byť takáto vlastnosť výhodná, napr. v prípade korekčnej šošovky a zvlášť kontaktnej šošovky, kde môže byť žiaduce zachovať rovnakú efektívnu mohutnosť nezávisle od uhla dopadu svetla proti osi šošovky, aj keď môže dôjsť prípadne k určitému zhoršeniu ostrosti obrazu.

V nasledujúcej tabuľke 4 sú uvedené údaje o správaní sa tohto šošovkového systému pre svetelné lúče dopadajúce v mimoosovom smere, kde optická os je kolmá na rovinu dopadajúceho svetla.

Tabuľka 4: smer dopadajúceho svetla: alfa, = 30°, alfa? = 90°. DVE* DF ACM-e-lúče PTR D_pr

1,93 2,24 35 x ÍO'³ 89 % 0,7 * vypočítané pre svetlo dopadajúce v smere osi

Pre tento druh dopadajúceho svetla ukazuje porovnávacia analýza, že sa dvoj lomná šošovková sústava podľa vynálezu správa úplne podobne ako izotropná šošovková sústava s identickou mohutnosťou DVE. Praktickým dôsledkom toho, napr. pre konštrukciu kontaktnej šošovky je to, že štandardné optické vzťahy a vlastnosti ostávajú v podstate v platnosti pre dvojlomnú šošovkovú sústavu pre tento druh dopadajúceho svetla.

Spojené údaje z tabuliek 3 a 4 ukazujú, že v prípade bifokálnej kontaktnej šošovky vytvárajú výhodne oblasť pre hľadanie na blízko mimoriadne lúče e a oblasť pre hľadanie na diaľku riadne lúče o. Údaje totiž ukazujú, že optická os bifokálnej kontaktnej šošovky má byť orientovaná v podstate zvisle, keď je zorné pole pozorované vodorovne, napr. zľava doprava. Naopak, keď je zorné pole pozorované prevažne v zvislom smere, ukazujú údaje z tabuľky 3 a 4, že smer optickej osi bifokálnej kontaktnej šošovky má byť v podstate vodorovný.

Ako bolo uvedené, stačí na vytvorenie dvoch nezávisle zvolených mohutností jediná dvojlomná šošovka 20 a jediná izotropná šošovka 10 alebo 30. Ale pre určité aplikácie môže byť výhodné vytvoriť sústavu s tromi alebo ešte väčším počtom šošoviek. Takáto šošovková sústava, schematicky nakreslená na obr. 3A, tvorí sklerálnu kontaktnú šošovku, kde dvojlomná šošovka 20, ktorej priemer zodpovedá maximálnemu priemeru pupily, je uzavretá v izotropnej šošovke 10, 30, ktorej priemer zodpovedá priemeru skléry. Predná izotropná šošovka 10 a zadná izotropná šošovka 30, usporiadané pred dvoj lomnou šošovkou 20 a za ňou, môžu byť považované za dve izotropné šošovky celej šošovkovej sústavy. Jednotlivé šošovky je možné vyrobiť z rovnakého alebo odlišného optického materiálu. Tak je možné napr. kombinovať dvojlomný polymér alebo orientovaný polymér, napr. predĺžený polymetylmetakrylát s ktorýmkoľvek známym izotropným materiálom na kontaktné šošovky, ako je hydrometylmetakrylát alebo nepredĺžený poly-metylmetakrylát, aby vznikla bifokálna kontaktná šošovka podľa vynálezu.

Obr. 4 znázorňuje ďalšiu dvojlomnú šošovkovú sústavu podľa vynálezu, ktorej dvojlomná šošovka 20 a izotropná šošovka 30 majú nasledujúce parametre:

polomery	R2 = 38 mm
hrúbka v strede	R3 = 50 mm R4 = -50 mm C23 = 0,2 mm
priemer šošovkovej sústavy	C34 = 1,0 mm d = 6mm
materiál šošoviek	no= 1,443
orientácia optickej osi	ne=l,8 n34= 1,443 gama = 90°
smer dopadajúceho svetla	3^ = 0°

Tabuľka 5A: vypočítané hodnoty pre lúče o dvojlomnej šošovky z obr. 4 DVO DO ACM PTR

20,63 20,77 0,007 x 10'³ 93%

Tabuľka 5B:

vypočítané hodnoty pre lúče e dvojlomnej šošovky z obr. 4 DVE DE ACM PTR

22,96 23,03 0,008x 10’³ 88%

Predchádzajúce výsledky ukazujú, že dvojlomné šošovkové sústavy podľa vynálezu je možné použiť ako bifokálne vnútroočné šošovky.

Ako je zrejmé z obr. 3B, sú dvojlomné šošovkové sústavy podľa vynálezu bifokálne, keď je optická os orientovaná inak než kolmo na os šošovky.

Tabuľka 6A:

vypočítané hodnoty pre lúče o dvojlomnej šošovky z obr. 3B

DVO DO ACM PTR

0,10 0,10 0,75 x 10'³ 93%

Tabuľka 6B:

vypočítané hodnoty pre lúče e dvojlomnej šošovky z obr. 3B

DVE** DE ACM PTR

1,93 1,80 68xl0’³ 85 % ** vypočítané pre gama = 90°

Ako je zrejmé z predchádzajúcich výpočtov, je mohutnosť priradená mimoriadnym lúčom zmenšená. Je to vyvolané tým, že efektívne indexy lomu n_e, e_ff sú menšie ako index lomu n_e. Kvalita obrazu mimoriadnych obrazov e je horšia ako v prípade uhla gama - 90°. Len v niekoľkých prípadoch je teda vhodné, aby uhol medzi optickou osou a osou šošovky gama bol iný ako 90°.

Ale pre veľmi nepatrné odchýlky od uhla gama = = 90° môže byť správanie sa šošovky vyhovujúce. V rámci vynálezu je teda možné ohnúť list dvoj lomného polyméru, ktorého optická os leží v rovine listu tak, aby mal valcovú plochu, pričom os valca je kolmá na optickú os, ktorá je v tomto prípade kruhová. Polomer valca môže mať napr. hodnotu, ktorá zodpovedá jednému z polomerov dvojlomnej šošovky. Analýza takejto šošovky ukazuje, že sa správa takmer rovnako ako šošovka, ktorej optická os je kolmá na optickú os šošovky v celom telese šošovky. Je zrejmé, že aproximácia je tým presnejšia, čím väčší je polomer valca.

V opísaných vyhotoveniach bola dvojlomná šošovka 20 kombinovaná s jednou alebo dvomi izotropnými šošovkami 10, 30, aby vznikli dve odlišné mohutnosti, ktorých veľkosť je možné zvoliť vzájomne úplne nezávisle aj pri zostávajúcich voľných geometrických parametroch pre spojenú šošovkovú sústavu. Napr. v prípade kontaktnej šošovky je tento voľný parameter k dispozícii pre krivosť zadnej plochy šošovkovej sústavy. Tento efekt je možné všeobecne dosiahnuť pri kombinácii dvoch dvojlomných šošoviek 20, 21. Aby vznikli iba dve mohutnosti, musí sa uhol medzi optickými osami obidvoch dvojlomných šošoviek 20, 21 rovnať 90°, aby riadne lúče prvej dvojlomnej šošovky 20 tvorili mimoriadne lúče druhej dvojlomnej šošovky 21 a naopak. Túto konfiguráciu, ktorú je možné nazvať „prekrížená dvojlomná šošovková sústava“, znázorňuje obr. 5.

Parametre šošovkovej sústavy z obr. 5, ktorá pozostáva z dvojlomných šošoviek 20,21 sú tieto: polomer prednej plochy 7,9 mm polomer strednej plochy 7,5 mm

SK 281062 Β6

polomer zadnej plochy	7,8 mm
hrúbka prvej šošovky v strede	0,06 mm
hrúbka druhej šošovky v strede	0,06 mm
priemer šošovkovej sústavy optické médiá	6,00 mm
prvá šošovka	n0 = 1,443 n, = 1,8
druhá šošovka	n0= 1,443 ne=l,8
orientácia optickej osi	gama, = gama2 = 90°
uhol medzi optickými osami	90°
smer dopadajúceho svetla	alfar = 0°

Pri výpočte hodnoť uvedených v nasledujúcej tabuľke, sú nasledujúce hodnoty definované takto: hodnota: definícia:

DOE mohutnosť, združená s lúčmi o v prvej šošovke a s lúčmi e v druhej šošovke;

DEO mohutnosť, združená s lúčmi e v prvej šošovke a s lúčmi o v druhej šošovke;

DVOE, DVEO zodpovedajúce mohutnosti, zistené zvyčajným výpočtom spätnej vrcholovej mohutnosti.

Tabuľka 7: vypočítané hodnoty pre dvojlomnú šošovkovú sústavu podľa obr. 5

DVOE DOE DVEO DEO

1,60 1,84 -2,66 -2,82

Ostrosť obrazu šošovkovej sústavy podľa obr, 5 je rovnakej radovej veľkosti pre osovo dopadajúce svetlo, ako pri izotropnej dvojlomnej sústave, napr. podľa obr. 3A.

Prekrížené dvoj lomné usporiadania sú schopné vytvoriť väčšie rozdiely mohutnosti pre dve ortogonálne polarizované vystupujúce svetelné vlny, a to aj pri veľmi tenkých šošovkách. Takéto usporiadania je možné teda použiť pre kontaktné šošovky.

Uvedené vyhotovenia dokazujú, že dvojlomné šošovkové sústavy podľa vynálezu je možné výhodne použiť ako kontaktné šošovky alebo ako vnútroočné šošovky, kde sa vyžadujú aspoň dve rôzne mohutnosti, a to najmenej jedna na pohľad na diaľku a najmenej jedna na čítanie.

Dvojlomné šošovkové sústavy podľa vynálezu môžu takisto slúžiť ako šošovky do okuliarov alebo s nimi môžu byť integrované. Výhodné vyhotovenie takejto šošovky je znázornené na obr. 9A a 9B, kde je zakreslená bifokálna dvoj lomná šošovková časť 40, napr. s dvojlomným, izotropným šošovkovým systémom na čítanie a pozorovanie na diaľku, a monofokálna šošovková časť 50, vyrobená z bežného izotropného materiálu. V šošovke na okuliare podľa obr. 9A a 9B je mohutnosť, zodpovedajúca riadnym lúčom o šošovkovej časti 40, rovnaká ako mohutnosť šošovkovej časti 50. Výhodne je izotropné médium použité pre obidve šošovkové časti 40 a 50 rovnaké, napr. polyakrylát, a dvojlomné médium, z ktorého je vyrobená dvojlomná šošovka bifokálnej šošovkovej časti 40, je predĺžený polyakrylát. Na čítanie sa využívajú predovšetkým svetelné lúče, dopadajúce v smere osi, čo znamená, že pohyb oka je taký, aby sa medzi čítaným textom a pupilou udržiavala priamka, teda os šošovky. Takýto pohyb oka spravidla nevyžaduje pohyb hlavy. Typická vzdialenosť na čítanie pred okom je asi 40 cm a tlačené texty majú typicky dĺžku 20 cm zľava doprava. Počas čítania vodorovne tlačených textov vykonáva teda os očnej šošovky pohyb v uhle asi 30°. Šošovka skla okuliarov leží vo vzdialenosti 12 mm pred rohovkou. Následkom toho šošovková časť 40 okuliarovej šošovky nemusí mať teda väčšiu dĺžku ako asi 1 cm vo vodorovnom smere. V žiadnom prípade nemusí byť oblasť na čítanie na blízko širšia ako 2 cm. V zvislom smere môže šošovková časť 40 na čítanie na blízko merať len 1 až

1,5 cm. Táto šošovková časť 40 môže byť výhodne umiestnená v dolnom okraji šošovky okuliarov, ako znázorňujú obr. 9A a 9B.

Použitie dvojlomnej bifokálnej šošovkovej sústavy v takejto šošovkovej časti 40 na čítanie na blízko prináša jednoznačné výhody oproti bežným dvojohniskovým okuliarovým šošovkám s dvoma pásmami, kde obidve tieto pásma alebo šošovkové časti 40, 50 sú monofokálne. Ak by uvedené úvahy o požadovaných rozmeroch pásma na čítanie na blízko platili aj pre konvenčné bifokálne okuliarové šošovky, majú takéto šošovky spravidla podstatne širšie pásma na čítanie na blízko. Je to hlavne z toho dôvodu, že bežné okuliarové šošovky s takým malým pásmom a s vyššou mohutnosťou nevyhovujú zo vzhľadového hľadiska.

V porovnaní s tým majú dvojlomné šošovkové sústavy vzhľad monofokálnych šošoviek, čo znamená, že pásmo na čítanie na blízko alebo šošovková časť 40, nie je rozoznateľné od pásma na pozorovanie do diaľky alebo šošovkovej časti 50, obzvlášť vtedy, ak dvojlomná šošovka má identický index lomu n₀ ako šošovka na videnie do diaľky. Veľmi malé čítacie pásmo môže však vytvoriť značne veľkú mohutnosť pri čítaní pri nepatrných hrúbkach šošovky, takže sa zníži celková hmotnosť šošoviek okuliarov. Nakoniec platí, že dvojlomná šošovková sústava má požadovanú mohutnosť súčasne tak na čítanie, ako aj na pohľad do diaľky. Zorné pole teda siaha po celej ploche okuliarovej šošovky, čo je dôležité v prípade, keď má byť pohľad do diaľky možný v smere dole alebo napríklad, keď sa na vzdialené objekty díva ležiaca osoba. Pri použití súčasných bifokálnych okuliarov musí pozorujúci skloniť hlavu podstatne dole, aby mohol vidieť dopredu nad čítacím pásmom.

Ako bolo uvedené, sú dve mohutnosti dvojlomnej šošovkovej sústavy vyvolané dvomi ortogonálne polarizovanými svetelnými vlnami. Keď je napr. mohutnosť na pozorovanie na diaľku združená so svetelnou vlnou vo vertikálne polarizovanej rovine a mohutnosť na čítanie so svetelnou vlnou v horizontálne polarizovanej rovine, je možné použiť slnečné okuliare s polarizačnými filtrami pri voľbe jednej z obidvoch mohutností v závislosti od smeru pohľadu. Takéto slnečné okuliare by mali podľa tohto príkladu polarizačný filter, ktorý vytvára vertikálne polarizované svetlo vo väčšom pásme alebo šošovkovej časti 50, na videnie na diaľku, a polarizačný filter vytvárajúci horizontálne polarizované svetlo v menšom pásme na čítanie alebo šošovkovej časti 40. Pásma na čítanie a videnie do diaľky budú zodpovedať rozdeleniu znázornenému na obr. 9A. Pri nosení takýchto slnečných okuliarov bude svetlo mimo ohniska pochádzajúce z mohutnosti šošovky na čítanie eliminované v mohutnosti na pohľad do diaľky a naopak, a to bez straty intenzity v porovnaní s intenzitou dosiahnuteľnou v bežných polarizačných slnečných okuliaroch. To znamená, že v podstate 50 % intenzity dopadajúceho svetla bude k dispozícii v každom z obidvoch ohnísk. Vzhľad takýchto slnečných okuliarov nie je odlišný od bežných polarizačných okuliarov a je teda kozmeticky výhodný.

Keď budú optické osi obidvoch dvojlomných šošoviek zovierať uhol 90°, vzniknú vo všeobecnosti štyri rôzne mohutnosti, pretože mohutnosť pre riadne a mimoriadne lúče prvej šošovky sa kombinuje s mohutnosťou pre riadne a mimoriadne lúče druhej šošovky, v šošovkovej sústave podľa obr. 5 sú ďalšie dve mohutnosti 0,51 a 0,47 dioptrií, čo znamená, že šošovka je prakticky bifokálna.

Dvojlomná šošovková sústava s dvomi dvoj lomnými šošovkami 20, 21, kde uhol medzi optickými osami je rôz ny ako 90°, je zakreslená na obr. 7. Vo všeobecnosti sú štyri mohutnosti šošovkovej sústavy s dvomi dvoj lomnými zložkami určené týmito rovnicami:

D₁₀ + D₂₀-D_a(8a)

Dio + Díe = D_b(8b)

D_le + D₂₀ = D_c(8c)

D ic ⁺ D₂e⁼ Dd(8d), kde D,o je mohutnosť prvej šošovky pre riadne lúče o, D_le je mohutnosť prvej šošovky pre mimoriadne lúče e atď., a

D„ D_b, D„ D_d sú výsledné mohutnosti kombinácií, keď sa dve šošovky navzájom dotýkajú.

S dobrou aproximáciou je mohutnosť šošovky vyjadrená vzorcom:

D = (n-l)xS, (9) kde

D je mohutnosť, n je index lomu,

S je tzv. „tvarový súčiniteľ šošovky“.

Rovnicu (9) je možné takisto použiť pre prípad dvojlomnej šošovky s nedokonalou geometriou, napr. podľa obr. 3A, 4 a 5.

Podľa rovnice (9) sú mohutnosti D_]0 a D|_e pre prvú šošovku pre riadne a mimoriadne lúče vyjadrené rovnicami:

Dio-(n]o-1) x S!	(10a)
Dle-(nle- l)xS,	(10b)
D|e = m1xD10,	(10c)
n, -1 m,=—-—,	(5’)

kde nie a n_t0 sú indexy lomu prvej šošovky pre mimoriadne a riadne lúče.

Analogické vzťahy platia aj pre druhú šošovku.

Ako konkrétny príklad bude nasledovne vysvetlená šošovka, ktorá pozostáva z dvoch dvojlomných šošoviek a je vyrobená z rovnakého dvojlomného materiálu. Podľa rovníc (5’), (10) a (8) sú štyri mohutnosti šošovkovej sústavy podľa tohto vyhotovenia určené rovnicami:

D|o + D₂o ^—D_a(11a)

D_l0 + mxD₂₀ = D_b(11b) m x D|o + D₂o = D_c(11c) m x D_lo + m x D₂₀ = D_d(lld)

Táto sústava rovníc je redundantná a nie je možné teda predbežne zvoliť nezávisle od seba všetky štyri mohutnosti. Rovnice (11) umožňujú iba voľbu dvoch zo štyroch výsledných mohutnosti. To platí aj pre prípad dvoch dvojlomných šošoviek vyrobených z odlišného dvojlomného materiálu.

Ak by mala byť šošovková sústava podľa obr. 7 trifokálna, dve zo štyroch mohutností sa musia rovnať. Ako je zrejmé z rovnice (11), existujú iba dve možnosti:

D_a = D_d(12) alebo

D_b = D_c(13)

Ak D_a = D_d, potom D_l0 = D₂₀ a teda D_a = D_d = 0. Tri mohutnosti tejto šošovkovej sústavy sú potom

D_b = D₁₀x(l-m)(14)

D_a = D_d = 0(15)

D_c = -D₂₀x(l-m)(16) to znamená, že sú rovnako vzdialené. Konštantný interval medzi týmito tromi mohutnosťami je možné zvoliť ľubovoľne, teda dve z troch mohutností je možné predvoliť. Voľba intervalu určuje hodnotu D|₀. Pri akejkoľvek danej voľbe povrchu šošovky potom určuje D₁₀ ďalšie plochy šošovky, ak obidve šošovky majú spoločné alebo komplementárne protiľahlé plochy.

Pre D_b = D_c platí D_lo = D₂₀ a tri mohutnosti budú dané vzťahom:

D_a = 2D₁₀(17)

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

D_d = 2mD₁₀(19)

Ako je zrejmé z rovníc (17) až (19), určuje hodnota jednej z troch mohutnosti zvyšné dve mohutnosti. V tomto konkrétnom prípade teda neexistuje možnosť voliť dve mohutnosti nezávisle od seba. Z predchádzajúcich úvah je vidieť, že pridaním izotropnej šošovky 10, 30 je možné posunúť sústavu mohutností na požadovanú sústavu hodnôt bez toho, aby sa zmenili rozdiely medzi jednotlivými mohutnosťami.

Ak sa v šošovkovej sústave s dvomi dvojlomnými šošovkami 20, 21 môžu dvojlomné šošovky 20, 21 otáčať okolo osi sústavy, funguje šošovková sústava buď ako kvadrifokálna alebo bifokálna šošovka pre nepolarizované svetlo alebo ako kvadrifokálna, bifokálna alebo monofokálna šošovka, ak na šošovkovú sústavu dopadá polarizované svetlo. Obr. 8 schematicky znázorňuje takú šošovkovú sústavu, ktorá obsahuje polarizátor 60 a dve dvojlomné šošovky 20, 21. Ako bolo povedané, je možné zvoliť nezávisle iba dve zo štyroch mohutností, ak sústava obsahuje dve dvojlomné šošovky 20, 21 ale žiadnu izotropnú šošovku 10, 30. Ak je napr. jedna z obidvoch dvojlomných šošoviek 20, 21 kombinovaná s izotropnou alebo dvojlomnou šošovkou, potom kombinovaná šošovka má dve nezávisle voliteľné mohutnosti Di a D₂.

Štyri výsledné mohutnosti sú potom určené rovnicami:

Di + D₂₀- D_a(20a)

Dj + m x D₂₀ = D_b(20b)

D₂ + D_2o ⁼ D_c(20c)

D₂ + m x D₂₀ = D_d(20d)

Z tejto sústavy rovníc je možné odvodiť, že ktorékoľvek tri zo štyroch mohutností môžu mať zvolenú vopred stanovenú hodnotu, a že len jediná štvrtá mohutnosť je funkciou troch zvolených mohutností. Zovšeobecnením týchto výsledkov je možné uviesť nasledovné:

(1) Jediná dvojlomná šošovka z daného materiálu má dve rôzne súčasné mohutnosti. Iba jednu z týchto mohutnosti je možné zvoliť, druhá je funkciou tejto zvolenej hodnoty.

(2) Šošovková sústava pozostávajúca z dvoj lomnej šošovky a z izotropnej alebo ďalšej dvojlomnej šošovky má dve mohutnosti, ktoré je možné zvoliť vzájomne úplne nezávisle.

(3) Šošovková sústava pozostávajúca z dvoch dvojlomných šošoviek má všeobecne štyri mohutnosti: dve z nich sa dajú zvoliť nezávisle, zvyšné dve sú funkciou zvolených hodnôt.

(4) Ak sú dve dvojlomné šošovky kombinované s izotropnou alebo ďalšou dvojlomnou šošovkou, tri zo štyroch mohutností je možné zvoliť a iba štvrtá je funkciou troch zvolených hodnôt.

(5) Je možné dokázať, že v šošovkovej sústave obsahujúcej tri dvojlomné šošovky, je možné zvoliť nezávisle iba tri z celkových ôsmich mohutností (6) Ak sú tri dvojlomné šošovky kombinované s izotropnou alebo ďalšou dvojlomnou šošovkou, je možné štyri z ôsmich mohutností zvoliť nezávisle.

Všeobecne je počet N výsledných mohutností šošovkovej sústavy, ktorá obsahuje M dvojlomných šošoviek daný výrazom:

N = 2^m (21) počet Nvol mohutností, ktoré je možné zvoliť úplne nezávisle, je:

Nvol = M (22)

Ak v sústave obsahujúcej M počet dvojlomných šošoviek je aspoň jedna z nich kombinovaná s izotropnou alebo ďalšou dvoj lomnou šošovkou, je počet výsledných mohutností N, ale počet N_Vol je daný rovnicou:

N_Vol = M+1 (23)

Uvedené vzťahy platia pre prípad počtu M vopred stanovených dvojlomných materiálov. Ak je možnosť voľby M dvojlomných médií, je možné, aby viac ako počet N_Vol mohutností mohol byť zvolený.

Dvojlomné šošovky 20, 21 šošovkovej sústavy dávajú možnosť priradiť rôzne intenzity k rôznym mohutnostiam. V úvahách o vzťahoch intenzity je potrebné najprv vziať na vedomie, že amplitúda prirodzeného dopadajúceho svetla sa delí vektorovo, čo znamená, že amplitúdy A,, a A^ prislúchajúce riadnym lúčom o a mimoriadnym lúčom e majú nasledovnú hodnotu:

A.=A.

Ax2°^s (24) kde A je amplitúda dopadajúceho svetla.

Z toho vyplýva, že 50 % intenzity smeruje do každého z dvoch ohnísk. Pomer medzi intenzitami zaostreného a ne zaostreného svetla je v každom z oboch ohnísk 1 : 1. To je veľmi výhodné v porovnaní so známymi bifokálnymi očnými šošovkami, o ktorých bola reč. Tomuto pomeru je možné dať ľubovoľnú hodnotu, ak lineárne polarizované svetlo dopadá na šošovkovú sústavu obsahujúcu najmenej jednu dvojlomnú šošovku 20, 21. Obr. 6 schematicky znázorňuje dvojlomnú šošovkovú sústavu, v ktorej orientácia optickej osi dvoj lomnej šošovky 20 vzhľadom na rovinu kmitov dopadajúceho polarizovaného svetla je daná uhlom β. Polarizované svetlo je vytvárané polarizátorom 80. Intenzity I_o a I_e priradené riadnym lúčom o a mimoriadnym lúčom e sú dané rovnicami:

I_o = I_p sin²beta (25 a)

I_e = I_p cos²beta (25b) kde I_p je intenzita dopadajúceho polarizovaného svetla.

Z rovníc (25) je zrejmé, že pomer medzi I_o a I_e môže byť zvolený ľubovoľnou hodnotou uhla β. Ak slúži na vytvorenie polarizovaného svetla bežný polarizačný filter, dochádza pritom k značnej strate celkovej intenzity. V niektorých aplikáciách však môže byť dôležitejšie zníženie intenzity nezaostreného svetla v jednej mohutnosti ako dosiahnutie vyšších, ale rovnakých intenzít v obidvoch mohutnostiach. Pri niektorých aplikáciách je rovnako možné použiť polarizátor s vysokým prenosom, ako je napríklad opísaný v americkom pat. spise č. 3 552 985, a v tomto prípade nie je celková intenzita ovplyvnená.

Uvedené úvahy sa vo všeobecnosti týkajú dvojlomnej bifokálnej šošovkovej sústavy, to znamená sústavy, ktorá má napr. dve prekrížené dvojlomné šošovky 20, 21 (obr. 5) alebo šošovkovej sústavy s jednou dvojlomnou alebo niekoľkými izotropnými šošovkami 10,30 (obr. 3A, 3B a 4).

Intenzity združené so štyrmi mohutnosťami dvojlomnej šošovkovej sústavy podľa obr. 7 sú dané týmito rovnicami:

1(00) = (1/2) cos²beta₁₂(26a)

I(OE) = (1/2) sin²beta_l2(26b)

I(EO) = (1/2) sin²beta₁₂(26c)

I(EE) = (1/2) cos²beta₁₂,(26d) kde

1(00) je intenzita združená s riadnymi lúčmi o v prvej dvojlomnej šošovke 20 a s riadnymi lúčmi o v druhej dvojlomnej šošovke 21, atď.

I je intenzita dopadajúceho nepolarizovaného svetla beta je uhol medzi optickými osami obidvoch dvojlomných šošoviek 20, 21.

Z rovníc (26) je zrejmé, že pri priraďovaní intenzít jednotlivým mohutnostiam existuje určitý stupeň voľnosti.

Keď je napr. šošovkovú sústava trifokálna s rovnakými intenzitami vo všetkých mohutnostiach, potom pre prípad D₁₀ = -D₂₀ je uhol beta₎₂ daný výrazom

	1(00) + I(EE) = I(OE) + I(EO)	(27)
alebo
	cos2beta|2 = sin2betal2/2,	(27’)
takže
	beta12 = 54,7°	(28)

Pre druhý z možných prípadov, teda D_lo = D₂₀, je uhol beta medzi optickými osami beta₁₂ = 35,3° (29)

Ak je polarizačný filter alebo polarizátor 60 umiestnený pred šošovkovou sústavou, ktorá obsahuje dve dvojlomné šošovky 20, 21 a prípadne jednu alebo niekoľko izotropných šošoviek podľa obr. 8 sú intenzity združené so štyrmi výslednými mohutnosťami dané rovnicami:

1(00) - (1/2) sin²beta cos²beta12 (30a) I(OE) · (1/2) sin²beta sin²beta12 (30b) I(EO) - (1/2) cos²beta sin²betaI2 (30c) I(EE) - (1/2) cos²beta cos²betai2 (30d)

Rovnice (30) ukazujú, že šošovková sústava podľa obr. 8 môže byť monofokálna, bifokálna alebo kvadrifokálna, ak má dvojlomná šošovka 20, 21 alebo dvojlomné šošovky 20, 21 možnosť natáčania okolo osi sústavy.

V nasledujúcom texte bude písané o multifokálnych dvojlomných šošovkových sústavách, ktoré sú achromatické alebo prejavujú vopred stanovenú veľkosť chromatickej chyby.

Multifokálne šošovkové sústavy podľa vynálezu, ktoré zahŕňajú jednu alebo niekoľko dvojlomných šošoviek 20, 21 a jednu alebo niekoľko izotropných šošoviek 10, 30, je možné rovnako do určitého stupňa achromatizovať. Nasledujúce úvahy pre achromatizujúce šošovkové sústavy zodpovedajú formálnemu postupu, ktorý uvádza M. Herzberger v knihe „Handbook of Physics“, McGraw-Hill, 1967, str. 6 až 42. Jeho postup týkajúci sa achromatizmu sa nepatrne líši od bežnejšej teórie, ktorú predložil J. Strong v citovanej literatúre na strane 319 a M. Bom v publikácii „Optik“, Springer Verlag 1972 na strane 82. Ďalej je treba poznamenať, že nasledujúci opis achromatizovanej dvojlomnej šošovkovej sústavy predpokladá, že jednotlivé zložky sú umiestnené „vedľa seba“, ako bolo definované v predchádzajúcom texte, ale na rozdiel od neachromatizovanej šošovkovej sústavy napr. podľa obr. 1, 3A, 3B a obr. 4 až 9, nemusia mať dve protiľahlé šošovkové plochy s identickou alebo doplnkovou krivosťou.

Šošovková sústava obsahujúca jednu dvojlomnú šošovku 20 a najmenej jednu izotropnú šošovku 30, buď s dokonalou alebo nedokonalou geometriou, je achromatická v obidvoch vopred zvolených mohutnostiach, ak je možné vyriešiť nasledovnú sústavu rovníc, pričom sa uvádza všeobecnejší prípad jednej dvojlomnej šošovky 20 a dvoch izotropných šošoviek 10, 30, ktorý zahŕňa vyhotovenie s

dokonalou geometriou:
Ο|,Η + D20bi + D3 bi - Dabi	(31a)
Ďi,r + D20 r + D3 r = Dar	(31b)
D|,r + D2ebi + D, bi= Dbbi	(31c)
Dl,r + D2e r + D3 j = Db,r	(31d)
pod podmienkou:
Da,bl = DKr = Da	(32)
Db.bl = Db.r = Db	(33)

V sústave rovníc (31) až (33) sa D| _W týka mohutnosti izotropnej šošovky „1“ modrého svetla „bľ‘, D₂₀,bi mohutnosti dvojlomnej šošovky „2“ riadnych lúčov a modrého svetla „bl“, D_{3 r} mohutnosti izotropnej šošovky „3“ červeného svetla „r“ atď. Indexy „bl“ a „r“ sú myslené iba v tom

SK 281062 Β6 zmysle, že sa týkajú dvoch rôznych vlnových dĺžok, pričom nasledujúci opis nie je obmedzený na konkrétne vlnové dĺžky zodpovedajúce modrému a červenému svetlu.

V nasledovnom sa využíva skutočnosť, že tvarový súčiniteľ S šošovky je pri dobrej aproximácii určený výrazom:

(9’) kde:

D je mohutnosť šošovky n je index lomu združený s touto mohutnosťou.

Pre zjednodušenie bude výraz n - 1 uvádzaný ďalej ako n’, teda n’=n-1.

Napríklad mohutnosti D_{3 b]} a D_3r sú spolu spojené výrazom:

3,r

(34)

Ak je potrebné, aby šošovková sústava podľa rovnice (31) bola achromatická v obidvoch mohutnostiach, musí byť splnená nasledovná podmienka:

D₂0,bl - D_2e,bl - D₂o,_r - D_2e,_r (35) a z toho vyplýva obmedzenie ⁿ20,bl * ⁿ2e,bl ^{= n}20r - n_2er (36)

Rozdiel medzi indexom lomu mimoriadnych lúčov e a riadnych lúčov o sa nazýva „dvoj lom“ v optickom prostredí. V dôsledku toho šošovková sústava obsahujúca jednu dvojlomnú Šošovku 20 a najmenej jednu izotropnú šošovku 30 sa môže achromatizovať v obidvoch vopred zvolených mohutnostiach tak pri nedokonalej, ako aj pri dokonalej geometrii sústavy, ak je dvojlom v dvojlomnej šošovke 20 rovnaký pre obidve zvolené vlnové dĺžky, napr. v uvedenom príklade pre „bi“ a „r“.

Šošovková sústava, ktorá môže mať dve vopred zvolené mohutnosti a obsahuje jednu dvojlomnú šošovku 20 a dve izotropné šošovky, môže byť vo všeobecnosti achromatizovaná v jednej z oboch zvolených mohutností. Ako príklad pre šošovkovú sústavu, kde mohutnosť zodpovedajúca mimoriadnym lúčom e je achromatická, musí sa teda riešiť nasledujúca sústava:

D|,bl + O2e,bl + Dj.bl = I\bl	(37a)
Dl,r + D2e,r + D3,r = D^,	(37b)
Ď|,bl + Ď20 bl + D3 bl = Dh,b|	(37c)

Vzhľadom na rovnice (9’) a (34) je možné túto sústavu rovníc (37) upraviť do nasledujúceho tvaru:

^Π 2e,b+

n’ ^Π 20,bl

	θι.βι		Da,bl
x	D 20, bl	=	D.,,
	_ ^3,Μ		J\bl

(38)

Okrem toho musí pre achromatickú šošovku platiť podmienka:

I\bi⁼ D_v (39)

D_lbi a D_ar môžu mať taktiež vopred zvolené hodnoty, ak šošovka má prejavovať určitú farebnú chybu pri tejto mohutnosti.

Rovnicu (38) je možné všeobecne vyriešiť pre D_t>bl, D₂₀,bi a D_{3 bl}. Z rovnice (34) je možné zistiť ďalšie hodnoty.

Pre danú optickú mohutnosť šošovky zostáva voľný jeden stupeň voľnosti pre geometriu šošovky. Následkom to ho tri vzájomne sa dotýkajúce šošovky majú tri stupne voľnosti, dve zložené šošovky, to znamená majúce spoločnú plochu, a tretia dotýkajúca sa šošovka, majú dva stupne voľnosti a tri zložené šošovky majú jeden stupeň voľnosti pre voľbu geometrie takejto šošovkovej sústavy.

Ak je potrebné, aby šošovková sústava podľa rovnice (38) bola achromatická v jednej z troch vopred zvolených mohutností a aby mala taktiež dokonalú geometriu, je to možné dosiahnuť nasledujúcimi rôznymi spôsobmi:

(1) Dvojlomnú šošovku 20 je možné umiestniť dopredu tak, aby na ňu dopadalo svetlo ako prvé. Plocha tejto dvojlomnej šošovky 20 sa vytvorí rovinná.

(2) Geometria šošovkovej sústavy môže byť obmedzená podmienkou:

= (40) kde D_2e,_ft je mohutnosť prvej plochy dvojlomnej šošovky 20 susediacej s prvou izotropnou šošovkou 30 a D, je mohutnosť prvej šošovky, kde ako D] tak aj D_2<.f_s platia pre akékoľvek viditeľné vlnové dĺžky.

(3) Keď sú pred dvoj lomnou šošovkou 20 v zloženom vyhotovení umiestnené dve izotropné šošovky 10, 30, musí platiť podmienka:

D_{1 +} D₃ = -D_2e._fs (41) kde D₃ je mohutnosť zostávajúcej izotropnej šošovky.

Presne povedané, má iba tvar rovnice (1) dokonalú geometriu tak pre kmitočet „bl“, ako aj pre kmitočet „r“ a podmienka (2) a podmienka (3) vytvárajú dokonalú geometriu pre vlnové dĺžky zvolené podľa rovníc (40) a (41) a iba pre ne. V dôsledku spravidla nepatrnej závislosti indexov lomu izotropného a dvoj lomného optického prostredia od vlnovej dĺžky majú podmienky (2) a (3) za následok geometrie šošovkovej sústavy, ktoré sú v podstate dokonalé.

Ďalej bude opísaná achromatizovaná šošovková sústava, achromatizovaná v dvoch vopred zvolených mohutnostiach.

V prípade šošovkovej sústavy, ktorá obsahuje dve prekrížené dvojlomné šošovky 20, 21 a žiadnu izotropnú šošovku 10,30, musí byť riešiteľná nasledujúca sústava rovníc:

Dio,bi + D2ebl = Dab|	(42a)
D10,r + D2e,r = Dar	(42b)
Dle,bl + D2o,b| = Db b|	(42c)
Dle,r + D20 r = Db r	(42d)
s podmienkami achromatickosti:
Da,bi - Da r = Db b, - Db r = 0	(43)

Rovnice (42) a (43) je možné riešiť za predpokladu, že platí nasledujúca podmienka:

(ⁿ iO.r ⁿle,r) ' (ⁿ20,r ' n₂e,r) ^_ (ⁿ 10>bl ' ⁿle,bl) ~ (ⁿ20,bI * n2e,bl) (44)

Následkom toho musí byť rozdiel medzi indexom lomu obidvoch šošoviek rovnaký pre obidve uvažované vlnové dĺžky. To predstavuje rovnako obmedzenie týkajúce sa dvoj lomného média.

Ďalej bude opísaná šošovková sústava, ktorá obsahuje dve prekrížené dvojlomné šošovky 20, 21 a dve izotropné šošovky 10, 30. Ak má byť takáto sústava achromatická v obidvoch vopred zvolených mohutnostiach, musí byť riešiteľná nasledujúca sústava rovníc;

D|,bi + D_{20 b]} + D_3eb| + D₄,_bi = D_abl(45a)

D|,_r + D_2Ur + D_3er + D_4r = D_ar(45b)

Dm + D_2cbl + Dj_0>bi + D_{4 b}| = D_bjbl(45c) (45d)

D|,r + D₂e,r + D₃₀,_r ⁺ D_4r = Da,ľ ktorú je možné upraviť do tvaru:

(46)

Ak majú byť obidve vopred zvolené mohutnosti takisto bez chromatickej chyby, musí platiť taktiež rovnica (43).

Rovnicu (46) je možné všeobecne vyriešiť, ale iba pre prípad odlišných dvojlomných materiálov.

Ako bolo vysvetlené, existuje pre šošovku s danou optickou mohutnosťou jeden stupeň voľnosti pre jej geometriu. Keď sú všetky štyri šošovky z rovnice (46) v kontakte, nie sú však zložené, existujú pre všetky vytvorené sústavy maximálne štyri stupne voľnosti. Na vytvorenie šošovkovej sústavy s dokonalou geometriou je možné použiť tri stupne voľnosti.

Ak sa má napríklad zaistiť, aby všetky mimoriadne lúče e boli v podstate kolmé na optickú os v prvej dvojlomnej šošovke 20, musí byť táto dvoj lomná šošovka 20 umiestnená za izotropnou šošovkou 10, 30, ktorá má optickú mohutnosť D_t vyhovujúcu podmienke:

D,=D_2e._fs (47) kde D_2eft Je mohutnosť prednej plochy prvej dvojlomnej šošovky 20 pre viditeľné vlnové dĺžky.

Ak majú byť na príslušné optické osi kolmé tak mimoriadne lúče e prvej dvojlomnej šošovky 20, ako aj mimoriadne lúče e druhej dvojlomnej šošovky 21, musia byť predné plochy obidvoch dvojlomných šošoviek 20, 21 vytvorené tak, aby okrem rovnice (47) platila podmienka:

Di + D₂o = -D_3efs (48) kde D_3efs je mohutnosť prednej plochy druhej dvojlomnej šošovky 21 pre mimoriadne lúče e a pre viditeľné vlnové dĺžky.

Pretože na to, aby sa splnili rovnice (47) a (48) stačia iba dva stupne voľnosti a pretože sú k dispozícii štyri stupne voľnosti, je možné podľa vynálezu vytvoriť šošovkovú sústavu, ktorá má dve nezávisle zvolené mohutnosti bez farebnej chyby a má dokonalú geometriu obidvoch dvojlomných šošoviek 20, 21.

Je potrebné si uvedomiť, že pri šošovkách s vysokým indexom lomu môže byť závislosť indexu lomu mimoriadnych lúčov e od ich smeru v dvojlomnej šošovke 20, 21 dôležitejšia a väčšia ako závislosť indexu lomu od vlnovej dĺžky. V dôsledku toho môžu byť výhodnejšie vyhotovenia s dokonalou geometriou na vytvorenie achromatizovanej multifokálncj dvojlomnej šošovkovej sústavy.

Ak nie sú obidve dvoj lomné šošovky 20, 21 prekrížené, to znamená, že uhol medzi ich optickými osami je rôzny ako 90° alebo ako 0°, má vo všeobecnosti táto šošovková sústava štyri mohutnosti. Pretože riadne lúče v dvojlomnej šošovke 20, 21 splývajú s riadnymi svetelnými lúčmi v izotropnej šošovke 10, 30, neplatí dokonalá geometria pre riadne lúče. Následkom toho je optická mohutnosť združená s riadnymi lúčmi, tak v prvej dvojlomnej šošovke 20, ako aj v druhej dvojlomnej šošovke 21, achromatizovaná nezávisle od toho, či šošovková sústava vyhovuje alebo nevyhovuje obmedzeniu platnému pre dokonalú geometriu pre mimoriadne lúče. Následkom toho mohutnosti združené s riadnymi a mimoriadnymi lúčmi prvej a druhej dvojlomnej šošovky 20, 21 vyhovujú príslušným obmedzeniam da ným achromatickosťou a/alebo dokonalou geometriou; iba kombinácia mohutností mimoriadnych lúčov v prvej dvojlomnej šošovke 20 a mimoriadnych lúčov v druhej dvojlomnej šošovke 21 nie je združená s vyhotovením s dokonalou geometriou. Pretože trom zo štyroch výsledných mohutnosti je možné priradiť vopred stanovené hodnoty, je výhodné zvoliť mohutnosti pre lúče o-o, o-e a e-o.

V predchádzajúcich úvahách sa predpokladalo, že dopadajúce svetlo pozostáva z rovnobežných svetelných lúčov. Ak sa má ktorákoľvek z uvedených šošovkových sústav používať pre svetlo s nenulovým rozptylom, je možné pred šošovkovú sústavu vložiť kolimátor, ktorý premieňa svetlo s nenulovým rozptylom na svetlo s nulovým rozptylom. Týmto kolimátorom môže byť akýkoľvek známy alebo bežný achromát Výpočet vopred zvolených mohutnosti sústavy, ktorá obsahuje jednu alebo niekoľko prídavných izotropných šošoviek 10, 30 je potom možné vypočítať na základe opísaných výsledkov pre rovnobežne dopadajúce svetlo podľa štandardných optických postupov. Pri tomto výpočte je možné vo všeobecnosti nahradiť akýkoľvek počet j > 2 po sebe nasledujúcich izotropných šošoviek 10, 30 dvomi izotropnými šošovkami 10, 30 s mohutnosťami D_x a D_y, teda

D|,bi + D₂bi +... + Dj_b| = D_xbl + D_ybl (49a)

Dl, Γ + O_2>r + ... + D_jr = D_xr + D_{y r} (49b)

Tento systém rovníc je možné vyriešiť podľa D_x a D_y.

Z predchádzajúceho je zrejmé, že pridaním polarizátora a vytvorením stupňa voľnosti na otáčanie dvojlomných šošoviek 20, 21 a polarizátorov okolo osi šošovky sa šošovková sústava podľa vynálezu premení na šošovkovú sústavu achromatického typu s premenlivou mohutnosťou.

Všetky uvedené úvahy o neachromatizovaných šošovkách a šošovkových sústavách platia rovnako pre achromatizované šošovky a achromatizované šošovkové sústavy.

Kombinácia šošovkových sústav podľa vynálezu, a* to tak achromatizovaných, ako aj neachromatizovaných vytvára výkonné optické prístroje a pomôcky. Pretože súčet achromátov je takisto achromatický, môžu zariadenia s premenlivou mohutnosťou generovať achromatické jednotlivé alebo niekoľké mohutnosti, ak sa achromatické šošovkové sústavy používajú v kombinácii s ďalšími achromatickými šošovkovými sústavami. Rôzne mohutnosti je možné voliť vhodným natočením polarizátora 60, 80 a/alebo natočením dvojlomných šošoviek 20,21 alebo šošovkových sústav.

Dve alebo niekoľko dvojlomných šošovkových sústav, tak achromatizovaných, ako aj neachromatizovaných, je možné kombinovať do sústavy, kde jedna alebo niekoľko šošovkových sústav má rovnako stupeň voľnosti po translačný pohyb na osi šošovkovej sústavy. Takýto kombinovaný systém je možné použiť ako zariadenie s meniteľnou mohutnosťou, ako je to známe v bežnej optike. Prídavné stupne voľnosti na natáčanie dvojlomných šošoviek 20, 21 a/alebo polarizátora 60, 80 dodávajú prídavné stupne voľnosti na voľbu požadovaných mohutností. Tieto poznámky udávajú iba široké pole možných aplikácií šošovkových sústav podľa vynálezu. Tieto aplikácie zahŕňajú napr. kameiy, ďalekohľady, mikroskopy, fotokopírovacie prístroje, optické lavice, optické sústavy pre roboty a pod.

Aj keď bol vynález opísaný v súvislosti s vyhotoveniami nakreslenými na výkresoch, nie je obmedzený na tieto vyhotovenia a je možné ho rôzne obmieňať.

Claims (7)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Multifokálna dvoj lomná šošovková sústava využiteľná obzvlášť ako okuliarové, kontaktné alebo intraoku11

   SK 281062 Β6 láme šošovky a v spojení s ďalšími optickými prvkami vhodná na diagnostické prístroje, kamery, ďalekohľady, kopírovacie a spektrografické prístroje, vyznačujúca sa tým, že pozostáva z prvej šošovky (20), ktorá je dvojlomná a má rôzne indexy lomu riadnych a mimoriadnych lúčov a aspoň z jednej pripojovacej šošovky (10, 21, 30), ktorá je s prvou šošovkou (20) spojená prostredníctvom svojej privrátenej a v podstate tvarovo identickej pripojovacej plochy, pričom pripojovacia šošovka (10, 30) je izotropná pripojovacia šošovka (21) je dvojlomná.
2. 2. Multifokálna dvojlomná šošovková sústava podľa nároku 1, vyznačujúca sa tým, že šošovky (20, 21, 30) sú vyrobené z rovnakého materiálu.
3. 3. Multifokálna dvojlomná šošovková sústava podľa nároku 1, vyznačujúca sa tým, že aspoň jedna zo šošoviek (20, 21) je vytvorená z polymémeho dvoj lomného materiálu.
4. 4. Multifokálna dvojlomná šošovková sústava podľa nárokov la 3, vyznačujúca sa tým, že dvojlomná pripojovacia šošovka (21) má smer orientácie svojej optickej osi odlišný od smeru orientácie optickej osi prvej dvojlomnej šošovky (20).
5. 5. Multifokálna dvojlomná šošovková sústava podľa nárokov laž 4, vyznačujúca sa tým, že pripojovacia šošovka (21, 30) má indexy lomu odlišné od indexov lomu prvej dvojlomnej šošovky (20).
6. 6. Multifokálna dvojlomná šošovková sústava podľa nároku 1 alebo 2 alebo 5, vyznačujúca sa tým, že pripojovacia šošovka (30) má indexy lomu riadnych a mimoriadnych lúčov zhodné.
7. 7. Multifokálna dvojlomná šošovková sústava podľa nároku 1, vyznačujúca sa tým, že obsahuje aspoň jeden polarizátor odlišný od šošovky (20, 21, 30), ktorý je pripojený k vnútornej ploche prvej dvojlomnej šošovky (20) alebo pripojovacej šošovky (21, 30).