ABBILDUNGSFEHLER VON BRILLENGLÄSERN

Dünnere und leichtere Gläser zu produzieren.(4)

Von Prof. Mo Jalie

Die Dickenreduktion ist das Ergebnis eines aus zwei Schritten bestehenden Prozesses. Zuerst einmal kann man durch die Verwendung einer flacheren Basiskurve ein wesentlich weniger stark gekrümmtes Glas erhalten. Zweitens wird die Mittendicke durch einen kleineren Sagittalschnitt an der Vorderfläche reduziert.

Abbildung 1
Vergleich der Mittendicke von +4.00 D Gläsern unterschiedlicher Form aus CR39 mit einem Durchmesser von 70 mm und einer Randdicke von 1,0 mm. Es wird deutlich, dass die Mittendicke mit der Krümmung des Glases zunimmt.

Flachere Formen In Abbildung 1 ist die Mittendicke von Gläsern mit +4.00 D aus CR39, einem Durchmesser von 70mm und einer Randdicke von 1,0 mm dargestellt. Man sieht: Je flacher das Glas, desto dünner ist es. Wenn das Glas mit einer Basiskurve von -1.50 statt mit der üblichen Innenkurve von -5.25 hergestellt wird, die notwendig ist, um ein punktuell abbildendes Glas zu erhalten, reduziert man die Mittendicke um 0,6 mm. Diese flachere Form erfährt jedoch eine astigmatische Abweichung, wenn das Auge durch Achsfeme Bereiche des Glases sieht. In Abbildung 2 ist die Verschlechterung der Achsfemen Leistung dargestellt. Abbildung 2a ist ein Blickfelddiagramm für ein Glas mit +4.00 D und einer rückseitigen Kurve von -5.25. Man sieht, dass die tangentielle und die sagittale schräge Scheitelkugel-Wirkung für alle Blickrichtungen die gleiche ist. Diese Form weist keinen Astigmatismus schräger Bündel auf und stellt für diese Wirkung eine punktuell abbildende Form dar. In Abbildung 2b ist die achsferne Leistung eines mit sphärischen Flächen hergestellten Glases mit +4.00 D und einer rückseitigen Hächenwirkung von -1.50 dargestellt. Es wird deutlich, dass die reale Wirkung des Glases, wenn sich das Auge um 35° von der optischen Achse entfernt, 4.05/+0.87 beträgt. Bei dieser geringen Krümmung erhält man eine astigmatische Abweichung von fast 1.00 D, wenn sich das Auge um 35° von der optischen Achse entfernt. Um die astigrnatische Abweichung zu eliminieren, kann eine asphärische Fläche mit einer Form benutzt werden, die einen negativen Flächenastigmatismus erzeugt und den Astigmatismus schiefer Bündel neutralisiert.

Abbildung 2
Vergleich der achsfernen Leistung von +4.00 D Gläsern unterschiedlicher Form.
a) +4.00 D punktuell abbildendes Glas mit sphärischen Flächen.
b) +4.00 Glas mit einer rückseitigen Kurve von -1.50 D und sphärischen Flächen.
c) +4.00 D Glas mit einer rückseitigen Kurve von -1.50 D und einer konvexen Hyperboloidfläche.

Abbildung 2 zeigt die achsferne Leistung eines Glases mit +4.00 D und einer rückseitigen Flächenwirkung von -1.50, das mit einer konvexen asphärischen Fläche hergestellt wird, deren p-Wert speziell ausgewählt wurde, um den Astigrnatismus schiefer Bündel zu neutralisieren. Diese Form hat die gleichen schrägen Scheitelkugel-Wirkungen wie die punktuell abbildende Form mit sphärischen Flächen, deren Leistung in Abbildung 2a dargestellt ist. Die Fläche ist ein konvexes Hyperboloid mit einem p-Wert von -.18.

Kleinere Sagittalschnitte:

Die zweite Etappe des Prozesses, mit dem ein dünneres Glas hergestellt werden soll, besteht darin, dass der erforderlichen asphärischen Fläche für einen

gegebenen Durchmesser ein kleinerer Sagittalschnitt verliehen wird als einer sphärischen Fläche mit dem gleichen Scheitelpunktradius. Der kleinere Sagittalschnitt an der Vorderfläche führt zu einer weiteren Reduktion der Mittendicke des Glases: Man spart zusätzliche 0,6 mm ein. Die asphärische Glasforrn führt im Vergleich zur

traditionellen sphärischen Form zu einer Gesamtreduktion der Mittendicke von 1,2 mm. Man kann die Dicke des Glases noch stärker reduzieren, indem man ein Höherbrechendes Material verwendet. Wenn man zudem noch die gleiche astigmatische Abweichung von fast 1.oo D, wenn sich das Auge um 35° von der optischen Achse entfernt. Um die astigrnatische Abweichung zu eliminieren, kann eine asphärische Fläche mit einer Form benutzt werden, die einen negativen Flächenastigmatismus erzeugt und den Astigmatismus schiefer Bündel neutralisiert. Abbildung 2c zeigt die achsferne Leistung eines Glases mit +4.oo D und einer rückseitigen Flächenwirkung von -1.50, das mit einer konvexen asphärischen Fläche hergestellt wird, deren p-Wert speziell ausgewählt wurde, um den astigrnatismus schiefer Bündel zu neutralisieren. Diese Form hat die gleichen schrägen Scheitelkugel-Wirkungen wie die punktuell abbildende Form mit sphärischen Flächen, deren Leistung in Abbildung 2a dargestellt ist. Die Fläche ist ein konvexes Hyperboloid mit einem p-Wert von -1.8.

Kleinere Sagittalschnitte

Die zweite Etappe des Prozesses, mit dem ein dünneres Glas hergestellt werden soll, besteht darin, dass der erforderlichen asphärischen Fläche für einen gegebenen Durchmesser ein kleinerer Sagittalschnitt verliehen wird als einer sphärischen Fläche mit dem gleichen Scheitelpunktradius. Der kleinere Sagittalschnitt an der Vorderfläche führt zu einer weiteren Reduktion der Mittendicke des Glases: Man spart zusätzliche 0,6 mm ein. Die asphärische Glasforrn führt im Vergleich zur

traditionellen sphärischen Form zu einer Gesamtreduktion der Mittendicke von 1,2 mm. Man kann die Dicke des Glases noch stärker reduzieren, indem man ein höherbrechendes Material verwendet. Wenn man zudem noch die gleiche Basiskurve verwendet, erzielt man eine zweifache Dickenreduktion. Erstens erhält man die offensichtliche Reduktion durch die Sagittalschnitte der Kurven, weil längere Kurvenradien verwendet werden, und da die Verwendung der gleichen Basiskurve für diese Wirkung mit einem höherbrechenden Material einen längeren Kurvenradius am Scheitelpunkt erforderlich macht, wird das Glas noch flacher und erfordert eine größere Asphärisierung, damit die Fläche die achsferne Leistung erzielen kann. Man sieht in Abbildung 3, wie man die Mittendicke eines Glases von +4.00 D mit einem Durchmesser von 70 mm reduzieren würde, wenn das Glas aus Materialien mit einem Brechungsindex von 1.60 bzw. 1.70 hergestellt werden würde.

Abbildung 3

Vergleich der Mittendicke von asphärischen Gläsern mit +4.00 D aus Materialien mit unterschiedlichen Brechungsindizes.

Wie in der Abbildung gezeigt, wurde die Asphärisierung der konvexen Flächen speziell ausgewählt, um für jedes Glas die gleiche achsferne Leistung zu erzielen. Aus Abbildung 3 kann man einen anderen großen Vorteil dieser asphärischen Designs für Gläser mit geringer optischer Wirkung zur Hypermetropie- Korrektion ersehen. Das -4.00 D Originaldesign der besten Form mit sphärischen Flächen erforderte eine Mittendicke von 6,6 mm, um bei einem Durchmesser von 70 mm eine Randdicke von 1,0 mm zu erhalten. Wenn dieses nicht abgekantete Glas auf einen fertigen Durchmesser von 50 mm heruntergeschliffen wird, hat es eine Randdicke von 4,1 mm, was für ein Glas dieser optischen Wirkung nicht akzeptabel ist. Demgegenüber weist das asphärische Design aus einem Material mit einem Brechungsindex von 1.60 eine Mittendicke von 4,5 mm auf und hätte eine Randdicke von 2,6 mm, wenn es auf einen fertigen Durchmesser von 50 mm heruntergeschliffen werden würde. Das asphärische Design eignet sich also wesentlich besser für das Ausliefern von Gläsern mit einem großen Durchmesser, die noch nicht abgekantet sind und entsprechend der gewählten Form und Größe des Glases auf kleinere Durchmesser heruntergeschliffen werden müssen.

Asphärische Gläser zur Myopiekorrektion

Abbildung 4

Vergleich der Randdicke von -4.00 D Gläsern unterschiedlicher Form aus CR39 mit einem Durchmesser von 70 mm und einer Mittendicke von 2,0 mm.

Die Methode des Abflachens eines gekrümmten Glases, um es dünner zu machen, und dann der Asphärisierung einer Fläche, um die gewünschte achsferne Leistung zu erzielen, kann auch auf Minusgläser angewendet werden. Die Dickenreduktion, die man bei Gläsern mit -4.00 D aus CR39, einem nicht abgekanteten Durchmesser von 70 mm und einer Mittendicke von 2,o mm erhält, ist in Abbildung 4 gezeigt. Man sieht, dass das traditionelle Design bester Form mit sphärischen Flächen eine Basiskurve von +4.75 D verwenden kann, wenn die sich ergebende Randdicke 8,0 mm beträgt. Wenn die Basiskurve auf +7.5 D abgeflacht wird, erhält man eine Randdicke von 7,1 mm, d. h. man spart am Rand 0,9 mm ein. Die Asphärisierung des flacheren Glases, um die gleiche achsferne Leistung zu erhalten wie beim sphärischen Design bester Form, führt zu einer Randdicke von 6,4 mm, d. h. zu einer Reduktion um weitere 0,7 mm. Das endgültige asphärische Design ist um 1,6 mm dünner als die traditionelle sphärische Form. Asphärische Minusgläser enthalten eine konvexe asphärische Fläche, die dazu dient, die Konvexität der Vorderfläche zum Glasrand hin zu erhöhen (Abb. 5). Im Allgemeinen kann ein konvexes abgeplattetes Ellipsoid verwendet werden, dessen Tangentialkurve sich schneller erhöht als die einer sphärischen Fläche mit dem gleichen Scheitelpunktradius.

Abbildung 5
Konvexe abgeplattete ellipsoidale Fläche zur Reduktion der Randdicke eines Minusglases. Die Fläche erzeugt einen positiven Astigmatismus, der dem negativen

Flächenastigmatismus, welcher mit dem abgeflachten asphärischen Design einhergeht, entgegenwirkt.

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