MASARYKOVA UNIVERZITA HRANOLY V OPTICE, OPTOMETRII A OFTALMOLOGII

Transkript

1

2 MASARYKOVA UNIVERZITA Lékařská fakulta HRANOLY V OPTICE, OPTOMETRII A OFTALMOLOGII Bakalářská práce Vedoucí bakalářské práce: Mgr.Ondřej Vlasák Autor bakalářské práce: Barbora Zedníčková Optika a optometrie Brno, květen 2017

3 MASARYKOVA UNIVERZITA Katedra optometrie a ortoptiky JMÉNO A PŘÍJMENÍ AUTORA: NÁZEV BAKALÁŘSKÉ PRÁCE: VEDOUCÍ BAKALÁŘSKÉ PRÁCE: Barbora Zedníčková Hranoly v optice, optometrii a oftalmologii Mgr. Ondřej Vlasák ROK OBHAJOBY: 2017 ANOTACE Bakalářská práce se zabývá různými způsoby využití hranolů v optice, optometrii a oftalmologii. První kapitoly se věnují základům geometrické optiky, optickým vlastnostem hranolů a jejich druhům. Následuje popis optického klínu, včetně možností výpočtu klínového účinku. Další kapitoly se zabývají některými optickými přístroje a dále oftalmologickými přístroji, důležitými k vyšetřování zraku, využívajícími ve své stavbě hranoly. Další část práce uvádí druhy prizmatických čoček a způsoby využití klínové korekce včetně zobrazovacích vad. Poslední kapitola zmiňuje využití prizmat k diagnostice v optometrické praxi. KLÍČOVÁ SLOVA Hranol, optický klín, refraktometr, keratometr, prizmatická korekce, zakrývací test s prizmaty

4 MASARYK UNIVERSITY Department of Optometry and Orthoptics NAME OF THE AUTHOR: THEME OF THE WORK: LEADER OF THE WORK: Barbora Zedníčková Prisms in optics, optometry and ophthalmology Mgr. Ondřej Vlasák YEAR OF DEFENSE: 2017 ANNOTATION The bachelor work deals with various ways of using prisms in optics, optometry and ophthalmology. The first chapters are devoted to basics of geometric optics, optical properties of prisms and their types. Following chapter describes the optical wedge including the possibilities of calculation of prismatic effect. The next chapters deal with some optical devices and ophthalmologic devices, important for an examination of vision, which exploit prisms in their construction. Another part presents types of prismatic lenses and ways of using prismatic correction including aberrations. The last chapter mentions using prisms for diagnostics in optometric practice. KEY WORDS Prism, optical wedge, refractometer, keratometer, prismatic correction, prism cover test

5 PROHLÁŠENÍ Prohlašuji, že jsem bakalářskou práci s názvem Hranoly v optice, optometrii a oftalmologii vypracovala samostatně pod vedením Mgr. Ondřeje Vlasáka. Literatura a odborné zdroje, ze kterých jsem čerpala, jsou uvedeny v seznamu na konci této práce. Souhlasím, aby práce byla uložena na Masarykově univerzitě v Brně v knihovně Lékařské fakulty a byla zpřístupněna studijním účelům. V Brně dne Barbora Zedníčková

6 PODĚKOVÁNÍ Tímto bych chtěla poděkovat vedoucímu své bakalářské práce Mgr. Ondřeji Vlasákovi za cenné rady a připomínky poskytnuté v průběhu psaní práce.

7 OBSAH 1 ZÁKLADNÍ POZNATKY Z GEOMETRICKÉ OPTIKY Základní zákony geometrické optiky Index lomu optického prostředí Zákon odrazu Zákon lomu Totální reflexe a mezní úhel OPTICKÝ HRANOL Průchod světla hranolem Disperze světla Polarizace světla Polarizace odrazem a lomem Polarizace dvojlomem Druhy hranolů Disperzní hranoly Polarizační hranoly Odrazné hranoly OPTICKÝ KLÍN Deviace a prizmatický účinek Stupeň, centradián a prizmatická dioptrie Výpočet prizmatického účinku Druhy optických klínů HRANOLY V OPTICKÝCH PŘÍSTROJÍCH Triedr Refraktometr Pulfrichův refraktometr Abbeův refraktometr Ponorný refraktometr Polarimetr Spektrální přístroje HRANOLY V OPTOMETRICKÝCH A OFTALMOLOGICKÝCH PŘÍSTROJÍCH Diasporametr Oční refraktometr Rodenstockův oční refraktometr Hartingerův koincidenční refraktometr Optorefraktor dle Reinera...42

8 5.3 Keratometr Javal-Schiötzův keratometr Hartingerův keratometr Sutcliffeův keratometr Littmanův keratometr Štěrbinová lampa VYUŽITÍ HRANOLŮ KE KOREKCI Prizmatická korekce Působení prizmatu na oční pár Typy prizmatických čoček Použití prizmat k rozšíření zorného pole Zobrazovací vady klínové korekce Speciální korekční brýle Brýle kyfózní Brýle pro ležící Prizmatické dalekohledové brýle Reverzní prizmatické brýle VYUŽITÍ PRIZMAT V DIAGNOSTICE Zakrývací test s prizmaty Prizmatický test rohovkových reflexů Krimského test Vyšetření cyklodeviací Maddoxovým dvojitým klínem Test s hranolem k průkazu fúze Čtyřprizmatický fúzní test Měření šířky fúze Vyšetření sítnicové korespondence s prizmaty a červeným sklem ZÁVĚR...65 SEZNAM POUŽITÉ LITERATURY...66 SEZNAM POUŽITÝCH OBRÁZKŮ...69

9 ÚVOD Hranol jako optický prvek umožňuje změnu chodu světelného paprsku. Proto bývá součástí konstrukce mnoha optických přístrojů. Dle typu může posouvat či invertovat obraz, rozkládat světlo na jednotlivé spektrální složky nebo oddělovat polarizační stavy světla. Výhodou jejich použití je, že hranoly fungují na principu totálního odrazu, proto se po dopadu na hranolové rozhraní veškeré světlo odráží zpět a nedochází ke ztrátám. Hranoly nachází uplatnění v řadě přístrojů převážně technických oborů, jejichž popis by byl již nad rámec této bakalářské práce. Proto se zaměřuji pouze na vybraná optická zařízení a dále na optometrické a oftalmologické přístroje, se kterými se optometrista ve své praxi často setkává. Optometrie se stala moderním a rychle se rozvíjejícím oborem, protože je kladen stále větší důraz na správnou zrakovou korekci vedoucí ke zlepšení životního komfortu člověka. Kromě běžně korigovaných refrakčních vad se vyskytují také vady méně zjevné, které se projevují pouze určitým diskomfortem. Mezi takové vady patří i heteroforie, označovaná též jako skryté šilhání. Heteroforii můžeme korigovat použitím optického klínu neboli prizmatu. Prizma se uplatňuje také jako diagnostická pomůcka v optometrické praxi. Z hlediska návaznosti jsou v práci nejprve vysvětleny základní zákony geometrické optiky a principy optických účinků hranolu. 9

10 1 ZÁKLADNÍ POZNATKY Z GEOMETRICKÉ OPTIKY Slovem optika je označována ta část fyziky, která se zabývá podstatou šíření světla a jeho interakcí s látkou. Do odvětví optiky patří nejstarší geometrická optika, vlnová optika a kvantová optika. Geometrická optika se zabývá optickým zobrazováním, přičemž nebere v úvahu jevy způsobené vlnovou povahou světla. To je možné proto, že délka vln viditelného světla je kratší než tisícina milimetru. Šíření světla vysvětluje pomocí světelných paprsků a pracuje s geometrickými předpoklady, mezi které patří například to, že světelný zdroj považuje za matematicky bezrozměrný bod a světelný paprsek za přímku, podél které se světelná energie šíří. [1], [2] 1.1 Základní zákony geometrické optiky Geometrická optika se řídí čtyřmi hlavními zákony: zákon o přímočarém šíření světla, zákon o vzájemné nezávislosti světelných paprsků, zákon o záměně chodu světelných paprsků a zákon odrazu a lomu. Tyto zákony vycházejí z Fermatova principu, který říká, že pokud se světlo šíří z bodu A do bodu B, vybere si ze všech možných drah, které tyto body spojují, tu, která mu zabere extrémní časový interval (může být tedy nejkratší, ale i nejdelší). Zákon o přímočarém šíření světla Ve vakuu či v homogenním izotropním prostředí (prostředí, které vykazuje ve všech místech i směrech stejné vlastnosti) se světlo šíří přímočaře ve formě vlnoploch směrem od zdroje. Světelný paprsek je tedy přímkou kolmou na vlnoplochu. Ve vlnové optice tento zákon neplatí, protože v místech překážky řádově srovnatelné s vlnovou délkou světla může docházet k ohybu (tj. odklonu od přímočarého šíření). Zákon o vzájemné nezávislosti světelných paprsků Daným místem prostoru může procházet současně libovolné množství paprsků, aniž by se mezi sebou navzájem ovlivňovaly. Šíří se tak, jako by ostatních paprsků nebylo. Tento zákon je pro vlnovou optiku opět neplatný, protože při setkání dvou vlnění dochází k jejich interferenci. 10

11 Zákon o záměně chodu světelných paprsků Pokud se paprsek dostane z bodu A do bodu B po určité dráze, bude se stejnou cestou také vracet, pokud změníme jeho směr na opačný. Toto platí i pro odraz a lom světla. Zákon odrazu a lomu Tyto zákony udávají, pod jakým úhlem se bude paprsek odrážet a lomit. Po dopadu na rozhraní dvou optických prostředí se paprsek dělí na dva paprsky, z nichž jeden se vrací do původního prostředí (odráží se) a druhý postupuje do následujícího prostředí (lomí se). Paprsek dopadá na rozhraní dvou prostředí vždy do bodu dopadu. Přímka procházející tímto bodem, kolmá na rozhraní, se nazývá rovina dopadu. Tyto zákony budou podrobněji popsány v následujících kapitolách. [1], [2], [3] 1.2 Index lomu optického prostředí Optickým prostředím je myšleno prostředí, ve kterém se světlo šíří. Zákon o přímočarém šíření světla předpokládá homogenní a izotropní prostředí. Významnou charakteristikou optického prostředí je veličina index lomu, závislá na vlnové délce světla. Jde o bezrozměrnou veličinu značící se písmenem n, která udává, kolikrát rychleji se šíří světlo v daném prostředí, vzhledem k rychlosti šíření světla v prostředí referenčním. Pokud srovnáváme dvě prostředí, to s větším indexem lomu se označuje jako opticky hustší a to s menším indexem lomu jako opticky řidší. Absolutní index lomu Absolutní index lomu N λ je poměr rychlosti světla ve vakuu c a rychlosti světla o určité vlnové délce v uvažovaném prostředí v λ, lze ho vypočítat ze vzorce: Nλ = (1) Pokud není vlnová délka definovaná, index lomu se vztahuje k vlnové délce žlutého sodíkového světla (λ = 589,3 nm). Je-li výsledek absolutního indexu lomu prostředí např. 1,6, znamená to, že světlo se v daném prostředí šíří 1,6 krát pomaleji než ve vakuu. Absolutní index lomu vzduchu má pro vlnovou délku žlutého sodíkového světla hodnotu 1, (při teplotě 0 C a normálním tlaku). Prakticky je proto rychlost světla ve vakuu a vzduchu považována za shodnou. 11

12 Relativní index lomu Relativní index lomu n λ je dán podílem absolutních indexů lomu dvou prostředí. Z následujícího vzorce poté vyplývá, že relativní index lomu prvního prostředí vzhledem k druhému prostředí může být vyjádřen podílem rychlosti světla v druhém prostředí a rychlosti světla v prostředí prvním. nλ1,2 = = = (2) Kde n λ1,2 značí relativní index lomu 1. prostředí vzhledem ke 2. prostředí, N λ1,2 absolutní index lomu 1. a 2. prostředí, c rychlost světla ve vakuu a v 1,2 rychlost světla určité vlnové délky v 1. a 2. prostředí. Je-li výsledek relativního indexu lomu prvního prostředí vzhledem k druhému prostředí 1,6, znamená to, že v prvním prostředí se světlo šíří 1,6 krát pomaleji než v prostředí druhém. V praxi má největší význam index lomu optického prostředí, který se vztahuje na vzduch. Dá se vyjádřit vzorcem: [1], [2] nλ0 = (3) Kde n λ0 označuje relativní index lomu 1. prostředí vzhledem ke vzduchu a v 0,1 rychlost světla určité vlnové délky ve vzduchu a v 1. prostředí. 1.3 Zákon odrazu Při dopadu světla na rozhraní dvou optických prostředí se část dopadajícího světla vrací zpět do původního prostředí, čemuž se říká odraz. Odrazivost se liší podle kvality povrchu dopadové plochy. Směrová reflexe vzniká na hladkém leštěném povrchu, jehož drsnost je v porovnání s vlnovou délkou dopadajícího světla malá. K difúzní reflexi dochází na drsnějším povrchu, světlo je po dopadu rozptýleno všemi směry s různou intenzitou. Smíšená reflexe vzniká na hladkém neleštěném povrchu. Geometrická optika se zaobírá pouze směrovou reflexí. [1] Pokud v bodě dopadu vztyčíme normálu kolmou na rozhraní, úhel, který svírá dopadající paprsek s touto přímkou, se nazývá úhel dopadu α a odražený paprsek s normálou 12

13 svírá úhel odrazu α. Úhly jsou měřeny směrem ke kolmici, ve směru pohybu hodinových ručiček má úhel kladnou hodnotu, v opačném směru hodnotu zápornou. Pro oba úhly platí: α = - α (4) Zákon odrazu říká, že dopadající a odražený paprsek svírají s normálou úhly stejné hodnoty, lišící se pouze znaménkem. Odražený paprsek zůstává v rovině dopadu. [3] 1.4 Zákon lomu Lomem světla se rozumí změna směru jeho chodu, která je zapříčiněna změnou rychlosti světla vlivem odlišného indexu lomu následujícího prostředí. Pokud paprsek přechází z prostředí opticky řidšího (menší index lomu a rychlejší šíření světla) do prostředí opticky hustšího (větší index lomu a pomalejší šíření světla), láme se ke kolmici. V opačném případě, tedy při přechodu z prostředí opticky hustšího do opticky řidšího, se láme od kolmice. Máme opět daný úhel dopadu α. Úhel, který při přechodu z prostředí o indexu lomu n do prostředí o indexu lomu n svírá lomený paprsek s normálou, se nazývá úhel lomu β. Zákon lomu (Snellův zákon) říká, že poměr sinů úhlu dopadu a úhlu lomu je pro dané prostředí konstantní a rovná se převrácenému poměru indexů lomu obou prostředí. Lze jej vyjádřit vztahem: = (5) n.sinα=n.sinβ Mezi lomeným paprskem a prodloužením směru dopadajícího paprsku je úhel δ, který značí odchylku paprsku od původního směru. [2], [4] Obr. 1.: Schéma lomu a odrazu světelného paprsku 13

14 1.5 Totální reflexe a mezní úhel Ze zákona lomu vyplývá, že pokud paprsek přechází z prostředí opticky hustšího o indexu lomu n do prostředí opticky řidšího o indexu lomu n, lomí se směrem od kolmice. Pokud paprsek na rozhraní dopadá pod tzv. mezním úhlem ε m, dochází k maximálnímu možnému lomu ε = 90. Pro mezní úhel ze zákona lomu plyne: sinε = (6) Je-li úhel dopadu ε 1 větší než mezní úhel, k lomu nedochází a paprsek se pouze odráží v tzv. totální reflexi. Totální reflexe se využívá v hranolech, jejichž stěny odrážejí beze ztrát veškeré dopadající světlo.[3] Obr. 2.: Schéma mezního úhlu a totální reflexe 14

15 2 OPTICKÝ HRANOL Nejjednodušším hranolem je průhledné optické prostředí, vytyčené dvěma rovinami, které mezi sebou svírají lámavý úhel φ. Roviny neboli strany hranolu se protínají v lámavé hraně. Základní řez hranolem, kolmý k lámavé hraně, má v tomto případě trojúhelníkovitý tvar. Třetí rovina hranolu je opticky neúčinná a nazývá se základna. [5] 2.1 Průchod světla hranolem Uvažujeme hranol obklopený vzduchem o indexu lomu n a lámavém úhlu φ. Na tento hranol dopadá paprsek monochromatického světla pod úhlem ε 1, který se na první lámavé ploše lomí pod úhlem ε 1. Paprsek dále prochází hranolem k druhé lámavé ploše, na kterou dopadá pod úhlem ε 2 a je lomen pod úhlem ε 2. Velikost úhlu ε 2 paprsku opouštějící hranol se vypočítá následujícími vztahy: sin = (7) ε = ε φ (8) sinε =sinε.n (9) Rovnice číslo 7 je zákonem lomu na první lámavé ploše, rovnici číslo 8 dostaneme, pokud použijeme vztah pro výpočet úhlů v trojúhelníku a rovnice číslo 9 je zákonem lomu na druhé lámavé ploše. Úhel, který svírá dopadající paprsek s lomeným, se nazývá deviace δ. Její velikost se vypočítá jako součet částečných deviací na první a druhé lámavé ploše hranolu, z čehož po dosazení dostaneme vzorec: δ= ε ε φ (10) Deviace závisí na úhlu dopadu paprsku, lámavém úhlu hranolu a indexu lomu skla, z něhož je hranol vyrobený. Pokud máme hranol s danou hodnotou indexu lomu n a lámavého úhlu φ, závisí velikost deviace pouze na úhlu dopadu ε 1. Bylo dokázáno, že pro určitou hodnotu ε 1 nabývá deviace minimální hodnoty δ m. Ta nastane, pokud paprsek prochází hranolem kolmo k ose lámavého úhlu. Minimální deviace je veličina důležitá k určování indexu lomu látek Fraunhoferovou metodou. [1], [5] 15

16 Obr. 3.: Schéma průchodu světla hranolem a deviace 2.2 Disperze světla Disperzí světla rozumíme jevy, které vznikají vlivem závislosti indexu lomu prostředí na vlnové délce světla. Při lomu světla dochází nejen k odchýlení paprsku od původního směru, ale i k jeho rozkladu (disperzi) na barevné pruhy, označované jako spektrum. Bílé světlo je složeno ze světel různých vlnových délek, přičemž každé vlnové délce odpovídá určitá barevná část spektra. Platí, že index lomu se s rostoucí vlnovou délkou snižuje. Disperze se nejlépe pozoruje při dopadu světelného paprsku na trojboký hranol. Světlo je hranolem rozloženo na spektrální barvy, které v sebe plynule přecházejí, proto se toto spektrum nazývá spojité. Spektrálních barev rozlišujeme šest: červenou, oranžovou, žlutou, zelenou, modrou a fialovou. Od původního směru se nejméně odchyluje barva červená a nejvíce barva fialová. Platí proto, že n C < n F. V bílém slunečním světle se následkem absorpce světla v plynném slunečním obalu objevují ve spektru tmavé tzv. Fraunhoferovy čáry. Tyto čáry jsou označovány písmeny abecedy od A po H. Protože tyto čáry odpovídají určitým vlnovým délkám, používají se v optice k vyjádření disperzní schopnosti optických skel. Disperzní schopnost se vyjadřuje tzv. střední disperzí n, tedy rozdílem indexů lomu pro světlo Fraunhoferových čar F a C. n=n n (11) Orientační charakteristiku optických vlastností skla lze určit, pokud známe střední index lomu n D a Abbeovo číslo. Skla s menší střední disperzí (např. korunové sklo) mají větší Abbeovo číslo a naopak skla s větší střední disperzí (např. flintové sklo) mají menší Abbeovo číslo. Abbeovo číslo lze získat ze vzorce: [2], [5] 16

17 v= (12) 2.3 Polarizace světla Světlo jako elektromagnetické vlnění je charakterizované dvěma vzájemně kolmými vektory intenzitou magnetického pole B a intenzitou elektrického pole E. Rovinu kmitů určuje směr šíření světla a vektor E. U světla vyslaného zdrojem se kmity dějí nepravidelně ve všech možných směrech, takže koncový bod opisuje křivku, která se stále mění. Pokud však světlo podrobíme odrazu, lomu nebo dvojlomu, lze dosáhnout toho, že kmity vektoru E mají geometricky určené trajektorie. Takové světlo nazýváme polarizované. Koncový bod poté opisuje neproměnnou křivku, která může nabývat různého tvaru. V obecném případě se jedná o elipsu (eliptická polarizace), která může přecházet v kružnici (cirkulární polarizace) nebo přímku (lineární polarizace). V současné době má praktický význam hlavně cirkulární polarizace, jejíž princip se využívá u novějších přístrojů (například LCD optotypů). [6], [2] Polarizace odrazem a lomem K polarizaci odrazem dochází, pokud při dopadu na rozhraní dvou optických prostředí svírá paprsek odražený a lomený pravý úhel. Aby k tomu došlo, musí úhel dopadu α splňovat podmínku, označovanou jako Brewsterův zákon: tanα= (13) Kde n označuje index lomu vzduchu a n index lomu prostředí, na které světlo dopadá Odražený paprsek kmitá v rovině kolmé k rovině dopadu, a je zcela polarizován pouze při splnění Brewsterova zákona. Lomený paprsek kmitá v rovině dopadu a je vždy polarizován částečně. [2] Polarizace dvojlomem Při lomu světla do opticky anizotropního prostředí dochází k rozdělení světelného paprsku ve dva. Oba jsou lineárně polarizované, kmitají ve vzájemně kolmých rovinách 17

18 a postupují jiným směrem i rychlostí. Výrazný dvojlom pozorujeme v klenci islandského vápence. Jeden lomený paprsek splňuje zákon lomu a označuje se jako řádný, druhý je posunutý, neřídí se zákonem lomu a označuje se jako mimořádný. [2] 2.4 Druhy hranolů Všechny známé druhy hranolů mohou být rozděleny do tří skupin. První skupinou jsou disperzní hranoly, které slouží k rozložení bílého světla na spektrum, polarizační hranoly přeměňují přirozené světlo v lineárně polarizované a odrazné hranoly, které se využívají zejména v přístrojích k totálnímu odrazu. [7] Disperzní hranoly Trojboký hranol Jedná se o jednoduchý trojboký skleněný nebo plastový hranol, kterým prochází světlo a rozkládá se ve spektrum, jak již bylo popsáno v kapitole 2.2. Hranol achromatický Jedná se o kombinaci hranolu ze skla flintového s hranolem ze skla korunového. Pokud tyto hranoly položíme na sebe tak, aby jejich lámavé hrany byly na opačných stranách rovnoběžné, vhodně zvolíme lámavý úhel a materiál, můžeme dosáhnout toho, že barvy určité vlnové délky splývají. Tímto je zrušena disperze. Amiciho hranol Tento hranol bývá často užíván ve spektrometrech. Skládá se z hranolu flintového skla s lámavým úhlem zpravidla 90. K němu jsou kanadským balzámem natmeleny dva stejné hranoly skla korunového. Úhly jsou pečlivě voleny tak, aby paprsek světla o vlnové délce, pro kterou je hranol navržen, pokračoval po výstupu z hranolu paralelně s paprskem dopadajícím. Paprsky jiných vlnových délek jsou odkloněny. Takový systém kompenzuje odchylky pro určitou vlnovou délku světla. [6], [7], [12] 18

19 Obr. 4.: Schéma průchodu světla Amiciho hranolem Polarizační hranoly Tyto hranoly slouží k získání lineárně polarizovaného světla a pracují na principu polarizace dvojlomem. Může být použit jeden nebo oba paprsky vzniklé dvojlomem a podle toho se tyto systémy rozlišují na jednopaprskové či dvoupaprskové. Nikolův hranol Jedná se o jednopaprskový polarizátor, vyrobený z krystalu vápence, který navrhl anglický fyzik W. Nicol. Upravil klenec vápence tak, že zbrousil koncové stěny krystalu ze 71 na 68 a rozřízl ho podél kratší úhlopříčky na dvě stejné poloviny. Obě poloviny poté slepil kanadským balzámem o indexu lomu 1,54. Dosáhl toho, že řádný paprsek se totálně odráží a absorbuje na stěně krystalu, v němž je Nikolův hranol uložen. U mimořádného paprsku, který má nižší index lomu, nemůže dojít k totálnímu odrazu, proto hranolem prochází. Nikol má poměrně malé zorné pole (přibližně 24 ), proto vznikly snahy upravit hranol tak, aby se zvětšilo zorné pole nebo alespoň snížila jeho cena. Obr. 5.: Nikolův hranol Foucaltův hranol Jedná se opět o jednopaprskový polarizátor skládající se obdobně jako Nikolův hranol ze dvou částí, které spolu nejsou spojeny, ale ponechává se mezi nimi vzduchová mezera. Díky tomu je mezní úhel řádného paprsku mnohem menší, a proto může být menší i sklon vstupní stěny vzhledem k řezu, díky čemuž je hranol kratší a zároveň levnější. 19

20 Rochonův hranol Patří mezi dvojpaprskové polarizátory a skládá se ze dvou pravoúhlých hranolů islandského vápence. Světlo vstupuje do prvního hranolu, který má optickou osu rovnoběžnou se směrem paprsků. Druhý hranol ji má kolmou na tento směr. Mimořádný paprsek z tohoto hranolu vychází odchýlen od původního směru, zatímco řádný nikoliv. Rozestup obou paprsků není velký, u Wollastonova hranolu se dosahuje až dvojnásobného. Wollastonův hranol Patří také mezi dvojpaprskové polarizátory a opět se skládá ze dvou pravoúhlých hranolů islandského vápence, které jsou podél přepon slepeny. Paprsek přirozeného světla dopadá kolmo na první plochu, vzniká paprsek řádný a mimořádný, které jdou stejným směrem kolmo k optické ose rozdílnými rychlostmi. Ve druhém hranolu opět postupují kolmo k optické ose, ale protože jsou optické osy obou hranolů navzájem kolmé, změní se řádný paprsek v mimořádný a naopak. Díky této záměně se paprsky lomí se značným rozestupem. [6] Obr. 6.: Rochonův a Wollastonův hranol Odrazné hranoly Odrazné hranoly jsou využívány především v optických přístrojích, kde nahrazují rovinná zrcadla, protože totální odraz má oproti odrazu na kovech řadu výhod. Pokud dopadá hlavní paprsek na hranol pod úhlem větším než je mezní úhel, dochází k totálnímu odrazu. Tím odpadá na rozdíl od zrcadel nutnost pokovení, které postupem času ztrácí na kvalitě a klesá jeho odrazivost. Hranoly navíc netvoří dvojitý obraz, jako je tomu u zrcadel s pokovenou zadní stranou. Celek hranolu je stabilnější a sestaven tak, aby byly střední paprsky svazků kolmé ke vstupní i výstupní stěně. Tím dochází k eliminaci světelných ztrát a optických vad. Existuje velké množství druhů a kombinací odrazných hranolů, proto jsou v práci zmíněny převážně základní. [9] 20

21 Jednoduché odrazné hranoly Pravoúhlý hranol Pravoúhlý hranol je nejjednodušším příkladem odrazného hranolu, který může paprsky lomit či odchylovat o požadovaný úhel. Existují dvě základní možnosti průchodu paprsku. První případ znázorňuje obr. 7a, kdy paprsek dopadá kolmo na vstupní plochu, kterou prochází beze změny směru. Na přeponu hranolu dopadá pod úhlem větším než mezní úhel a zcela se odráží na výstupní plochu. Ke ztrátám dochází pouze na vstupní a výstupní ploše, a to v celkovém rozsahu asi 8%. Výsledný obraz je stranově či výškově převrácený. V druhém případě hranol odchyluje osový paprsek o úhel 180, jak znázorňuje obr. 7b. Skládá se ze dvou ploch odrazných, na kterých se uplatňuje totální reflexe, a jedné lámavé. Paprsek je po průchodu hranolem odchýlen a zároveň příčně posunut. Příčné posunutí je závislé na úhlu dopadu a vzniká obraz převrácený ve směru roviny hlavního řezu. Obr. 7a,7b: Průchod paprsku pravoúhlým hranolem Doveův hranol Doveův hranol má tři funkční plochy, dvě jsou lámavé a jedna odrazná. Jedná se vlastně o pravoúhlý hranol, jehož horní část byla odstraněna. Paprsek z hranolu vystupuje v prodlouženém směru paprsku dopadajícího. Směr vystupujícího paprsku závisí na úhlu dopadu. Výsledný obraz je převrácen v rovině hlavního řezu. Tento hranol je přímohledný a bývá použit k rotaci obrazu. Pokud hranolem pootočíme o úhel α, obraz se otočí o úhel dvojnásobný. Obr. 8.: Průchod světla Doveovým hranolem 21

22 Pentagonální hranol Pentagonální neboli pětiboký hranol je složen ze čtyř funkčních ploch. Dvě z nich jsou lámavé, svírají úhel 90 a dvě odrazné, svírají úhel 45. Odrazné plochy musí být postříbřeny, protože na ně paprsek dopadá pod úhlem menším než mezní úhel. Paprsek procházející tímto hranolem je odchýlen od původního směru o úhel 90 a orientace obrazu je nezměněna. Rhombický hranol Rhombický hranol se skládá ze čtyř navzájem rovnoběžných funkčních ploch, z nichž dvě jsou odrazné a dvě lámavé. Pokud nelze splnit podmínku totální reflexe, je nutné odrazné plochy postříbřit. Paprsek je po výstupu z hranolu příčně posunut beze změny směru, přičemž příčné posunutí závisí na úhlu dopadu paprsku na první lámavou plochu. Tyto hranoly bývají umístěny před okuláry, kvůli pohodlnému nastavení očního rozestupu. Obr. 9.: Průchod světla pentagonálním hranolem Obr. 10.: Průchod světla rhombickým hranolem Lemanův hranol Lemanův hranol má čtyři funkční plochy, vstupní plocha je rovnoběžná s výstupní. Tři z nich jsou odrazné, přičemž druhá odrazná plocha je zároveň plochou výstupní. Na prvních dvou odrazných plochách dochází k totálnímu odrazu, třetí musí být postříbřena. Paprsek dopadá kolmo na vstupní plochu a po průchodu hranolem nemění svůj směr, je pouze příčně posunut. Obraz převrací ve směru roviny hlavního řezu. [4], [8], [11] 22

23 Obr. 11.: Průchod světla Lemanovým hranolem Složené odrazné hranoly Abbeův hranol Abbeův hranol je složen ze dvou jednoduchých hranolů, které jsou stmeleny. Vstupní a výstupní plocha jsou navzájem rovnoběžné a má pět funkčních ploch. Dvě plochy jsou lámavé a tři odrazné, z nichž horní dvě využívají princip totální reflexe a mění směr paprsku, dolní musí být postříbřená. Svazek paprsků, který dopadá kolmo na vstupní plochu, vychází z hranolu v prodlouženém směru dopadu. Není tedy posunutý ani odkloněný od původního směru. Jedná se o přímohledný hranol, jehož výhodou oproti Doveovu je kolmý dopad paprsku na vstupní plochu. Obr. 12.: Průchod světla Abbeovým hranolem Pechanův hranol Pechanův hranol je složen ze dvou jednoduchých hranolů, oddělených od sebe vzduchovou vrstvou a spojených planparalelními destičkami, přitmelenými z boku. Má pět funkčních ploch, z nich všechny jsou odrazné. Na první, třetí a páté dochází k totální reflexi a zbylé dvě jsou postříbřeny. Paprsek dopadá kolmo na vstupní plochu a z hranolu vystupuje 23

24 v prodlouženém směru dopadu. Není tedy posunutý, ani odkloněný, pouze převrácený ve směru roviny hlavního řezu. Jeho velkou výhodou je krátká stavební délka. [4], [8] Obr. 13.: Průchod světla Pechanovým hranolem Hranolové převracející soustavy Porrova soustava prvního a druhého typu Tyto hranolové soustavy jsou používány ke vzpřímení obrazu stranově i výškově. Na obr. 14 je patrné, že otáčejí celý obraz o 180. Porrovu soustavu prvního typu tvoří dva základní pravoúhlé hranoly, ve kterých se paprsek dvakrát odráží. Jejich přeponové stěny jsou navzájem rovnoběžné a přivrácené k sobě, zatímco roviny pravých úhlů k sobě kolmé. Porrovu soustavu druhého typu tvoří stejné pravoúhlé hranoly, dochází však k rozpůlení jednoho z nich na dvě části a následnému přeskupení. Obr. 14.: Průchod světla porro soustavou prvního a druhého typu 24

25 Střechový hranol Všechny typy odrazných hranolů (jednoduché i složené) se dají přeměnit na střechové, pokud jednu odraznou plochu nahradíme střechou. Vlivem střechového uspořádání je obraz převrácen ve směru kolmém na rovinu hlavního řezu. To způsobí, že hranoly, které převracely obraz ve směru hlavního řezu, začnou převracet obraz úplně. Proto mohou být použity jako převracející soustavy. Výhodné je nahrazovat střechou tu plochu, která se nachází nejblíže výstupní ploše. Střecha totiž dělí procházející paprsek na dvě samostatně zobrazující části. Proto musí být úhel mezi plochami střechy přesně 90, jinak by došlo k rozdvojení obrazu. [5], [8] 25

26 3 OPTICKÝ KLÍN Optický klín je druh trojbokého hranolu složený z báze a dvou lámavých ploch. Ty mezi sebou svírají lámavý úhel φ, který nabývá menší hodnoty než je tomu u optického hranolu. Optický klín je použit v případě potřeby odklonit světelný paprsek od původního směru o minimální hodnotu. 3.1 Deviace a prizmatický účinek Pokud paprsek dopadá kolmo na lámavou plochu AB, prochází beze změny k druhé lámavé ploše BC. Na tu dopadá pod úhlem jiným než 90, a je proto odchýlen směrem k bázi prizmatu. Tuto odchylku paprsku od původního směru označujeme jako deviace δ. Obr. 15.: Deviace optického klínu Sestrojíme-li kolmici ke straně BC, dostaneme další dva úhly shodné s lámavým úhlem φ. Z obr. 15 vyplývá, že při uplatnění Snellova zákona dostaneme rovnici: n sinφ=nsin(φ δ) (14) Vezmeme-li v úvahu, že hodnota lámavého úhlu je 10 či méně, můžeme s dobrou přesností považovat hodnotu úhlu v radiánech rovnou hodnotě jeho sinu a dostaneme vzorec: n φ=nφ nδ (15) Pokud je klín umístěn ve vzduchu, hodnota indexu lomu okolního prostředí je n = 1. Po upravení dostaneme vzorec pro výpočet deviace, která v případě kolmého dopadu paprsku závisí na indexu lomu materiálu, z něhož je klín vyroben a na jeho lámavém úhlu. [10] 26

27 δ=(n 1) φ (16) Odchylka paprsku od původního směru je v oftalmologii vyjadřována prizmatickým účinkem značeným a udávaným v prizmatických dioptriích (pd). Prizmatický účinek jedné prizmatické dioptrie vykazuje klín, který odkloní na vzdálenost g = 1m kolmo dopadající paprsek o hodnotu d = 1cm. Prizmatický účinek je vyjádřen vzorcem:[3] = pd = (17) Obr. 16.: Prizmatický účinek Mezi prizmatickým účinkem klínu a jeho deviací δ platí vztah: =100 tanδ (18) 3.2 Stupeň, centradián a prizmatická dioptrie Zatímco lámavý úhel prizmatu je vždy vyjádřen ve stupních, deviace může být vyjádřena jak stupni, tak prizmatickými dioptriemi. Prizmatická dioptrie se od stupně či radiánu liší tím, že se nejedná o jednotku obloukové míry. Radián je definován jako středový úhel, který přísluší oblouku o délce rovnající se poloměru kružnice. Ze skutečnosti, že centradián odpovídá setině radiánu a prizmatická dioptrie je posun o jednu jednotku na vzdálenost sta jednotek, vyplývá, že pro malé hodnoty se tyto jednotky dají považovat za shodné. Při převodu se řídíme pravidly: 1 = 0,0175 rad (1,75 ctds) 1 = 1,75 pd 27

28 Na obr. 17 je ukázáno, že se vzrůstajícím úhlem roste tečna tohoto úhlu (analogická s pd) mnohem rapidněji než samotný úhel. Je tedy důležité určit velikost úhlu, pro kterou se již hodnoty prizmatické dioptrie a centradiánu nedají považovat za shodné. Obr. 17.: Schéma hodnot centradiánu a prizmatických dioptrií vzhledem ke vzrůstajícímu úhlu Následující tabulka ukazuje, že vada vznikající při předpokladu shodnosti centradiánu a prizmatické dioptrie vzrůstá od 0,1% pro úhel 10 až po hodnotu 55,8% pro úhel 57,3 (1 rad). Lámavý úhel φ ( ) Deviace δ (ctds) Deviace δ (pd) Chyba (%) 1 1,74 1, ,45 17,63 0, ,18 26,79 0, ,90 36,40 1, ,36 57,73 8, ,53 100,00 27,3 57,3 100,00 155,76 55,8 Protože se oftalmologická prizmata téměř nikdy nepředepisují silnější než 5 pd před každé oko, není chyba vznikající převodem nijak markantní. Nicméně vyšetření forií a fúzní vergence zahrnuje použití prizmat o síle pd. To znamená, že při předpokladu shodnosti pd s centradiánem toto měření zahrnuje chybu 1-1,5%. [10] 28

29 3.3 Výpočet prizmatického účinku Roku 1896 britský optometrista Ch. J. Prentice zavedl systém pro výpočet prizmatického účinku. Prizmatický efekt byl vztahován na teoreticky tenkou čočku. Je to možné proto, že pokud paprsek prochází čočkou, sleduje stejnou trasu jako při průchodu klínem, jehož lomná plocha je tečnou k zakřivené ploše plankonvexní čočky v bodě výstupu paprsku. Pokud paprsek prochází čočkou podél optické osy, tedy v případě, že se oko přes čočku dívá optickým středem, nedochází k deviaci paprsku. Na oko proto nepůsobí žádný nežádoucí účinek (kromě sférického nebo cylindrického). Pokud však paprsek neprochází optickým středem čočky o vrcholové lámavosti S, ale bodem vzdáleným o hodnotu dec, oko je zatíženo prizmatickým účinkem, který můžeme určit Prenticeho rovnicí: = S dec = (19) Častěji se setkáváme se vzorcem vyjadřujícím decentraci v milimetrech. [18], [20] = (20) V následujících letech bylo zjištěno, že Prentice nerespektuje polohu korekčního skla před okem, tedy vzdálenost mezi zádní plochou čočky a středem otáčení oka. Proto byla Prenticeho rovnice rozšířena Weinholdem, který tuto vzdálenost při výpočtu zohledňuje. = (, ) (21) Kde S označuje vrcholovou lámavost čočky, dec odchylku v centraci, d vzdálenost zadní plochy brýlové čočky od rohovky (uvažuje se 0,012 m) a hodnota 0,013 je vzdálenost rohovky od středu otáčení oka (v metrech). Weinholdova rovnice klade důraz na přesnost vymezení základních termínů při předpisu brýlových skel s prizmatickým účinkem mezi oftalmologem a optometristou. [3] I při použití rozšířené Prenticeho rovnice však stále dochází k chybě v předpisu požadovaného prizmatického účinku. Rovnice platí pouze pro teoreticky tenkou čočku, ale většina brýlových čoček tuto podmínku pro svou přílišnou strmost nesplňuje. Je tedy nutné použít rovnice, které kromě vzdálenosti mezi zadní plochou čočky a středem otáčení oka kladou důraz ještě na centrální tloušťku čočky a zakřivení základní plochy. [18] 29

30 3.4 Druhy optických klínů Optické klíny obecně slouží k lomu paprsku pod malým úhlem. V některých zařízeních se ukazuje jako výhodné optickým klínem posouvat, či vytvořit soustavu dvou prizmat. Posuvné prizma Jedná se o jednoduché prizma, kterým prochází konvergentní paprsek, čímž dojde k jeho odchýlení. Díky tomu bude obraz laterálně posunutý o vzdálenost, úměrnou prizmatické deviaci a vzdálenosti prizmatu od obrazové roviny. Velikost posunutí se tedy mění při pohybu prizmatu po optické ose. Tohoto principu bylo využíváno v armádních optických zaměřovačích před nástupem zaměřovačů laserových. Princip může být aplikován do různých moderních zařízení, které vykazují potřebu laterálního posunu obrazu o malé vzdálenosti. Pokud bude posuvné prizma používáno v systému s čočkou o velké ohniskové vzdálenosti, bude zařízení zároveň achromatické. Risleyho systém klínů Jedná se o systém dvou identických klínů uspořádaných za sebou a otočených proti sobě okolo optické osy. Toto uspořádání umožňuje přesné zamíření laserového paprsku na vzdálený cíl (výhodné např. pro měření vzdáleností pomocí optického dálkoměru). Oftalmologové mohou tyto systémy využívat k měření fúzních rezerv, kde prizmata vychylují obraz pozorovaného předmětu. Zde je výhodou možnost předkládání prizmat rovnoměrně před obě oči. Na obr. 18 je schematicky znázorněna funkce Risleyho klínů. V pohledu (a) jsou hranoly orientovány tak, že oba lámou paprsek stejným směrem. Tím působí jako jediný hranol s dvojnásobnou odchylkou paprsku. Pohled (b) znázorňuje stav, kdy jsou oba hranoly stočeny kolem optické osy o stejný úhel, ale v opačném směru. Toto uspořádání umožňuje vyslat paprsek o určité světelné intenzitě do požadovaného směru, daného stočením prizmat. V pohledu (c) jsou klíny orientované bází proti sobě a systém vystupuje jako planparalelní deska s nulovou deviací. Protože rotace prizmat v Risleyho systému zajišťuje rozdílnou deviaci pouze v jednom směru, bývá použit ještě jeden identický systém, který zajistí samostatnou deviaci ve směru kolmém. Deviace obou systémů se následně vektorově sčítá pomocí obdélníkového souřadnicového systému. 30

31 Obr. 18.: Schematické znázornění funkce klínů v Risleyho systému Systém klínů s nastavitelným zaměřením Systém tvoří dvě identická optická prizmata s bází nastavenou proti sobě a zmechanizována tak, že každé může být stejně laterálně posouváno od optické osy. Toto zajišťuje rozdílný průchod paprsku soustavou. Pokud systémem prochází konvergentní paprsek, je umožněna rozdílná obrazová vzdálenost, tudíž i obraz pozorovaného objektu může být v různých vzdálenostech. Tento systém bývá někdy použit ve vysokoaperturních vzdušných kamerách a teleskopech, které sledují rakety a jejich odpalovací zařízení. Pro tyto účely je totiž třeba rychle měnit rozsah zaměřování. Běžná optická zařízení jsou příliš velká a těžká, a proto nejsou schopna rychlého pohybu ani přesnosti v malých detailech. Naopak využití systému klínů s nastavitelným zaměřením požadovanou přesnost i rychlost umožňuje. [11] 31

32 4 HRANOLY V OPTICKÝCH PŘÍSTROJÍCH Průchodu paprsku hranolem či jejich soustavou využívají mnohé optické přístroje. Své zastoupení mají všechny dříve zmiňované druhy hranolů. Nejvíce se uplatňují hranoly odrazné (dálkoměry ve stavebnictví a zeměměřictví, dalekohledy, laboratorní přístroje). Spektrální a polarizační hranoly nacházejí místo převážně v laboratorní technice. V následujících kapitolách blíže popisuji triedr a vybrané optické laboratorní přístroje. 4.1 Triedr Nejpoužívanějšími hranolovými dalekohledy jsou binokulární typy zvané triedry. Tyto dalekohledy umožňují pozorování oběma očima současně. Pro zajištění pohodlného pozorování musí triedry splňovat dvě náležitosti. Optické osy obou částí jsou konstruované rovnoběžně, čímž je zajištěna akomodace očí na nekonečně vzdálený předmět. Dále by měly vykazovat stejné optické zvětšení, aby nedošlo k narušení prostorového vidění. Dalekohledy jsou využívány ve vojenské i civilní praxi, a proto je kladen důraz na co nejmenší váhu i rozměry. Toho se docílí použitím převracejících hranolů typu Porro či střecha. Porro soustava prvního typu pracuje na principu zpětného chodu paprsku mezi hranoly. Tím výrazně zkracuje stavební délku dalekohledu. Druhý typ Porro soustavy se používá spíše pro vyhlídkové dalekohledy ukotvené na stativu. Hranolové soustavy jsou uloženy v hranolové skříňce tvořící tělo dalekohledu. Kloubní propojení hranolových skříněk obou polovin umožňuje měnit vzájemnou polohu os okulárů o dostatečnou hodnotu (55-72 mm). Toto rozpětí si pozorovatel nastavuje podle svého očního rozestupu. Okuláry bývají buď uloženy v objímkách se závitem, nebo se celá okulárová část posouvá tzv. středním zaostřením. Takto může člověk s ametropií přizpůsobit dalekohled své vadě. [4], [15] 32

33 Obr. 19.: Průběh světla triedrem, využívajícím střechovou konstrukci (vlevo) a Porro soustavu (vpravo) 4.2 Refraktometr Refraktometrie je laboratorní metoda sloužící k měření indexu lomu látek, přičemž hranoly využívá metoda měření pomocí mezního úhlu. Její výhodou je rychlost a potřeba pouze malého množství měřené látky. Jak již bylo popsáno, paprsek se může lomit pouze tehdy, pokud na rozhraní dvou optických prostředí dopadá pod úhlem maximálně mezním. Paprsky dopadající pod úhly většími, se do druhého prostředí šířit nemohou, proto se zde vytvoří rozhraní mezi světlem a stínem. Velikost úhlu, při kterém toto rozhraní vzniká, určuje hodnotu mezního úhlu. Index lomu je poté počítán ze vzorce [14]: n=sinφ N sin i cosφ.sini (14) Kde n značí index lomu zkoumané látky, N index lomu hranolu, φ lámavý úhel hranolu, i je úhel udávající hodnotu rozhraní světla a tmy Pulfrichův refraktometr V tomto přístroji je jako měřící jednotka použit hranol ze skla o vysokém indexu lomu, s lámavým úhlem 90. Refraktometr nemá zařízení kompenzující disperzi, proto musí být jako zdroj použito monochromatické světlo. Lze jím tedy měřit index lomu pevných a kapalných látek, ale i optickou disperzi. 33

34 Index lomu pevných látek je zde měřen na vzorcích s rovinně vybroušenou plochou, přikládající se na vrchní plochu hranolu. K zajištění lepší přilnavosti, se mezi hranol a vzorek kape imerzní kapalina (např. monobromnaftalen). Pro měření kapalin se k hranolu přitmelí kruhová kyveta, jejíž dno tvoří samotný hranol. Jako tmel může být použit kanadský balzám. Eliminace rušivého účinku tmelu je odstraněna seříznutím strany hranolu přivrácené ke zdroji, vzniklá ploška se navíc zmatní. Paprsek monochromatického světla vychází ze zdroje, je veden kondenzorem a kondenzorovou clonou na lámavou plochu hranolu. Lomený svazek paprsků poté vystupuje z hranolu do vzduchu a do pozorovacího dalekohledu. K přesnému odečtení mezního úhlu slouží nonius. [13], [14] Kde: 1 zdroj světla, 2 kondenzor, 3 kondenzorová clona, 4 lámavý hranol, 5 kyveta, 6 dalekohled, 7 nitkový kříž, 8 mikrometrický šroub, 9 nonius, 10 kruhový kotouč, 11 pomocná lupa, 12 zajišťovací šroubek Obr. 20. : Schéma Pulfrichova refraktometru Abbeův refraktometr Pro svou všestrannou použitelnost bývá také nazýván univerzální. Měřící jednotkou je zde hranol ze skla o vysokém indexu lomu, s lámavým úhlem 60. Abbeův refraktometr má kompenzátor optické disperze, kterým je Amiciho hranol, a proto může být osvětlen bílým světlem. Měření pevných látek se provádí stejně jako v případě Pulfrichova refraktometru. Při měření kapalin se na měřící hranol kápne kapka měřené látky a přiklopí se osvětlovacím hranolem. Tato soustava se poté překlopí tak, že se osvětlovací hranol dostává dolů. Světlo vstupuje do osvětlovacího hranolu, jehož jedna stěna je matná a poté difúzně osvětluje kapalinu. Z ní přechází do měřícího hranolu a na stupnici se může rovnou odečítat index lomu. [12], [14] 34

35 Obr. 21.: Schéma univerzálního refraktometru Ponorný refraktometr Ponorný refraktometr slouží pro měření indexu lomu pouze kapalin. Měřící jednotkou je zde hranol s lámavým úhlem 60, nasazený na konci dalekohledu. Hranol se vkládá do kapaliny, kterou chceme proměřovat, čímž se dosáhne ostřejšího rozhraní světlo/stín, a tím přesnějšího měření. Ze světelného zdroje difúzně vychází záření, které prostupuje kádinkou s kapalinou. Paprsky poté dopadají na lámavý hranol, procházejí kompenzačním Amiciho hranolem a spojnou čočkou jsou vedeny do dalekohledu. [13], [14] Kde: A zrcátko, B vzorek v kádince, C měrný hranol, D Amiciho hranol, E spojná čočka, F čočka se stupnicí, G mikrometrický šroub, H okulár, I zorné pole dalekohledu Obr. 22.: Schéma ponorného refraktometru 35

36 4.3 Polarimetr Polarimetrie je laboratorní metoda, která se zabývá měřením schopnosti látky stáčet rovinu lineárně polarizovaného světla. Tuto schopnost mají tzv. opticky aktivní látky. Většinou se jedná o organické molekuly obsahující ve své struktuře asymetrický uhlík nebo krystaly všech soustav kromě krychlové. Opticky aktivní látky mohou rovinu polarizovaného světla stáčet o určitý úhel na obě strany. Pokud sledujeme paprsek proti směru jeho šíření, látky, které stáčejí rovinu ve směru chodu hodinových ručiček, se označují jako pravotočivé a látky, které stáčejí rovinu proti směru chodu hodinových ručiček, jako levotočivé. Velikost úhlu, o který se rovina pootočí, závisí na teplotě a vlnové délce použitého světla. Je přímo úměrná tloušťce vrstvy, u roztoků koncentraci aktivní složky. Každý polarimetr se skládá ze dvou základních zařízení. Prvním je pevně ukotvený polarizátor, který umožňuje získat lineárně polarizované světlo. Druhým je otočný analyzátor, který zjišťuje polarizační rovinu tohoto světla. V praxi se nejčastěji používají hranoly z dvojlomných látek, např. Nikolův hranol. Paprsek vychází z monochromatického zdroje záření, prochází sběrnou čočkou přes štěrbinu, která vymezí pouze úzký svazek. Prochází polarizátorem a štěpí se v řádný a mimořádný paprsek. Řádný paprsek pohlcuje začerněný obal nikolu a pro měření se využívá pouze mimořádný. Ten prochází analyzátorem a je pozorován dalekohledem. Před začátkem měření musíme analyzátorem otáčet, dokud zorné pole za ním úplně nevyhasne. V takovém případě je polarizační rovina polarizátoru a analyzátoru kolmá a mezi oba nikoly se může vložit měřená látka. V důsledku toho dojde k pootočení roviny lineárně polarizovaného světla, které prochází analyzátorem a zobrazuje se v zorném poli dalekohledu. Je nutné analyzátorem otočit o úhel α, pod kterým dojde opět k zatemnění, a který odpovídá optické otáčivosti. Vzhledem ke skutečnosti, že polarimetry jsou přístroje subjektivní, vkládá se mezi oba nikoly ještě polostínové zařízení, které rozdělí zorné pole dalekohledu na dvě poloviny, a místo hodnocení maximálního zčernání se porovnává světelná intenzita obou polovin. Sacharimetr Slouží k měření koncentrace sacharózy ve vodném roztoku. Jeho součástí je navíc kompenzátor, který vyrovnává i disperzi, proto může být použito bílé světlo. [13], [14] 36

37 Kde: A zdroj světla, B polarizátor, C analyzátor, D dalekohled, E kyveta (vzorek), F polostínové zařízení, G sběrná čočka, H oko Obr. 23.: Schéma polarimetru 4.4 Spektrální přístroje Jedná se o přístroje sloužící k oddělení paprsků různých vlnových délek, vysílaných různými světelnými zdroji, pomocí nichž můžeme zkoumat vlastnosti a povahu těchto zdrojů. Každý spektrální přístroj je složen ze dvou základních částí. První část je disperzní, jejím úkolem je rozložit světlo na spektrum. Může být tvořena mřížkou, jednoduchým či složeným hranolem i hranolovou soustavou. Druhá část zaznamenává záření jednotlivých vlnových délek. Prostřednictvím kolimátoru vzniknou z rozbíhavých svazků vyslaných zdrojem svazky rovnoběžné. To je možné pomocí obdélníkové štěrbiny v předmětové ohniskové rovině objektivu kolimátoru. Dalekohled či fotografická komora zaznamenávají obraz vzniklý štěrbinou a umožňují zkoumání vzniklého spektra. Spektrální přístroje s dalekohledem, sloužící k subjektivnímu pozorování, se označují jako spektroskopy. Jsou-li opatřeny stupnicí, jde o spektrometry, které mohou proměřovat spektrum. Přístroje s fotografickou komorou, tzv. spektrografy, umožňují trvalé zaznamenání obrazu pro objektivní posouzení. [5] Kde: 1 zdroj světla, 2 štěrbina, 3 objektiv kolimátoru, 4 disperzní hranol, 5 - objektiv dalekohledu či komory, 6 jeho ohnisková rovina Obr. 24.: Jednoduché schéma spektrálního zařízení 37

38 5 HRANOLY V OPTOMETRICKÝCH A OFTALMOLOGICKÝCH PŘÍSTROJÍCH V optometrických i oftalmologických přístrojích bývá také využito lomu paprsku pomocí jednotlivých optických členů zrcadel, čoček i hranolů. Důraz je kladen na jejich vysokou kvalitu. Taková zařízení poté vytvářejí obraz, jehož pozorování je na rozdíl od pozorování pouhým okem přesnější i účelnější. Jedná se zejména o mechanické přístroje staršího typu, které byly postupem času zautomatizovány a doplněny o elektroniku. Tyto starší modely však při vyšetřování stále neztrácejí své místo. 5.1 Diasporametr Můžeme se setkat též s označením prizmatický kompenzátor či Herschelovo prizma. Diasporametr navozuje prizmatický účinek, který se využívá zejména při zjišťování rozsahu vergenčního systému. Jedná se o zařízení tvořené dvojicí shodných klínů umístěných v kulaté objímce. Objímku lze symetricky rotačně ovládat pomocí malého ozubeného kolečka. Nastavené prizmatické hodnoty se odečítají rovnou na stupnici. Diasporametr může být součástí foropteru nebo se vkládá do zkušební obruby, a jeho prizmatická hodnota se průběžně mění. Poloha navozeného klínového účinku se stanovuje dle orientace šipky na objímce, jež je vůči prizmatické stupnici v pohybu. Pokud stanovujeme například horizontální prizmatický účinek, musí být diasporametr do obruby vložen držátkem vzhůru. Podle toho, které oko vyšetřujeme, pohybujeme objímkou směrem temporálním či nazálním. Diasporametr bývá použit také jako přídatné zařízení k fokometru, pokud chceme měřit vyšší rozsah prizmatického účinku. Paprsek procházející touto soustavou vykazuje deviaci, která obvykle odpovídá 15 pd. Právě o tuto hodnotu se následně rozšiřuje základní prizmatická stupnice fokometru. [17] Obr. 25.: Diasporametr používaný ve zkušební obrubě 38

39 5.2 Oční refraktometr Refraktometry jsou přístroje, které se v optometrické praxi používají pro určení refrakčního stavu oka. Jejich principem je zaostření testové značky v dalekém bodu oka R. Jeho poloha se v závislosti na refrakční vadě liší. Nejstarší refraktometr (optometr) tvořila pouze jedna oftalmoskopická Badalova čočka, která sloužila jak pro pozorování, tak i pro osvětlení. V důsledku toho vznikaly rušivé parazitní obrazy. Úkolem současných očních refraktometrů je dosáhnout tzv. bezreflexního pozorování, které spočívá v eliminaci těchto rušivých obrazů. Té se docílí oddělením pozorovacího a osvětlovacího paprsku v místě pupily. Hranoly v těchto přístrojích slouží k výraznému zkrácení jejich stavební délky a k převrácení obrazu pozorovaného předmětu. V případě Rodenstockova refraktometru zajišťují zároveň oddělení pozorovacího a osvětlovacího svazku paprsků Rodenstockův oční refraktometr Bezreflexní pozorování může být zajištěno různým konstrukčním uspořádáním. Firma Rodenstock využívá princip zobrazený na obr. 26. Vnější kruhový prstenec slouží pro osvětlení a zobrazuje testovou značku na sítnici, zatímco vnitřní kruh je pozorovací. Opačný chod paprsků zdůrazňuje rozdílné šrafování. Obr. 26.: Princip oddělení osvětlovacího a pozorovacího paprsku firmou Rodenstock Refraktometr využívá princip zaostřování testu promítaného na sítnici. Zkušební test leží za kondenzorem a zdrojem světla. Má formu Raubitschekovy křivky, což je vhodné pro hodnocení astigmatismu. Po průchodu paprsků tzv. měřícím prizmatem je test zobrazen ve dvojnásobné ohniskové vzdálenosti v původní velikosti. 39

40 Takto vytvořený meziobraz slouží jako předmět pro první oftalmoskopickou čočku, která jej promítá do nekonečna. Definitivní obraz se tedy u emetropického oka vytváří na sítnici. Pokud je oko ametropické, je pro změření hodnoty refrakční vady nutné posouvat měřícím hranolem, což umožní přímé odečtení výsledku. K rozdělení chodu paprsků dochází na tmeleném hranolu s polopropustnou vrstvou pod úhlem 45. Stěny hranolu jsou zešikmené z důvodu eliminace rušivých reflexů. Vlivem použití prizmatu může přístroj pracovat s pevnou polohou testové značky a účelně se zkracuje stavební délka. To potvrzuje fakt, že poloviční posunutí měřícího hranolu odpovídá dvojnásobné vzdálenosti, o kterou by se musel pohyblivý test posouvat. Chod pozorovacího svazku paprsků má částečně podobný průběh. Přes oftalmoskopické čočky vznikají dva meziobrazy, z nichž druhý je určen k pozorování dalekohledem. Aperturní clona pozorovacího systému vzhledem ke specifickému tvaru zajistí kvalitní bezreflexní pozorování. [17] Obr. 27.: Schéma Rodenstockova očního refraktometru 40

41 5.2.2 Hartingerův koincidenční refraktometr Hartingerův refraktometr dosahuje bezreflexního pozorování principem znázorněným na obr. 28. Dva vnější osvětlovací segmenty tvaru půlměsíce, které odpovídají Scheinerově štěrbině, zobrazují testovou značku na sítnici. Střed zornice slouží k pozorování. [17] Obr. 28.: Hartingerův princip oddělení osvětlovacího a pozorovacího paprsku U dosavadních refraktometrů byla nedostatkem skutečnost, že vyšetřující není schopen stoprocentně odhadnout, zda je obraz na sítnici již neostřejší nebo mírně rozostřen. Hartingerův refraktometr byl proto navržen na principu Scheinerova pokusu ze 17. století. Pokus vychází z toho, že lidské oko snáze zaregistruje zdvojení tenké čáry než rozostření. Nejsnadněji oko rozeznává odchylky od koincidence (návaznosti) úseček. Člověk je tedy schopen posoudit, zda dvě úsečky leží na stejné myšlené přímce, či na dvou od sebe nepatrně vzdálených přímkách. [3], [12] Jako aperturní clona je zde použita Scheinerova štěrbina se dvěma poloměsíčitými segmenty. Paprsky procházejí pentagonálním hranolem, který zde pouze zkracuje stavební délku. Jejich odrazem na oftalmoskopickém zrcátku se zobrazují oba segmenty na duhovku měřeného oka a tím i testová značka na sítnici. První oftalmoskopická čočka slouží pozorovacímu i osvětlovacímu svazku paprsků. Druhá oftalmoskopická čočka soustřeďuje paprsky na sítnici. Třetí čočka má úlohu objektivu. Okulár je umístěn na nosné konstrukci spolu s testem. Kompenzuje refrakční vady vyšetřujícího, díky čemuž je na sítnici vytvořen optimální obraz. [17] 41

42 Kde: Obr. 29.: Schéma Hartingerova koincidenčního refraktometru S zdroj světla, K kondenzor, Z značka, Č 1 první oftalmoskopická čočka, H pentagonální hranol, C clona, F - obrazové ohnisko druhé oftalmoskopické čočky, Č 2 druhá oftalmoskopická čočka, LO oko, Zr zrcadlo, O objektiv, Ok okulár U Hartingerova refraktometru jsou jako testové značky zvoleny dělené přímky znázorněné na obr. 30. Ty se ostře zobrazí na sítnici pouze tehdy, pokud jsou v koincidenci. V tu chvíli lze hodnoty refrakce odečítat přímo v dioptriích a orientaci astigmatických řezů ve stupních pomocí TABO schématu. [16] Obr. 30.: Uvedení přímek do koincidence Optorefraktor dle Reinera Jedná se v podstatě o adaptovaný optometr, subjektivně vyhodnocující refrakci. Optorefraktor je určen spíše k předběžnému stanovení axiální refrakce, na kterou by mělo navazovat přesné subjektivní dokorigování. Přístroj měří visus s korekcí či bez ní, astigmatismus, akomodační šíři. Umožňuje ale také měřit subjektivní autorefrakci, při níž se výsledky dobře shodují s objektivními metodami. Důvodem je redukce přístrojové myopie vhodnou konstrukcí. 42

43 Základ přístroje tvoří optometr, který hvězdářským dalekohledem zobrazuje testovou značku do nekonečna. Systém je doplněn soustavou převracejících hranolů, z nichž jeden je pohyblivý. Změnou chodu paprsků mezi objektivem a okulárem dochází k posunu obrazu testové značky, takže lze nastavit korekční hodnoty v rozmezí od -15 do +20 D. V rovině meziobrazu dalekohledného systému se nachází Stokesova cylindrická čočka, sloužící k měření a kompenzaci astigmatismu do hodnoty 4,00 D. Pro samotnou refrakční zkoušku jsou k dispozici čtyři testová pole. Obsahují dvě tabulky s optotypy, červeno-zelený test a astigmatický vějíř. Kde: 1 světelný zdroj, 2 kondenzor, 3 testový znak, 4 kolimátor, 5 Stokesův cylindr, 6,7 dalekohledná soustava, 8 měřené oko, 9 paprskový dělič, 10,11 převracející hranoly Obr. 31.: Schéma optorefraktoru dle Reinera 43

44 5.3 Keratometr V jiných zdrojích může být uváděn jako oftalmometr. Keratometr slouží k měření zakřivení přední plochy rohovky v její centrální části, což je hodnota důležitá zejména pro aplikaci kontaktních čoček. Principem všech keratometrů je umístění dvou koincidenčních testových značek T 1 a T 2 před přední plochu rohovky o poloměru r, která je využívaná jako konvexní zrcadlo. Značky jsou od sebe vzdálené o hodnotu y a jsou umístěny ve vzdálenosti x od vrcholu rohovky. Na povrchu rohovky vznikne obraz testových značek T 1 a T 2 a vyhodnotí se jejich vzdálenost y. Výpočtem přes Gaussovu rovnici a příčné zvětšení dostaneme keratometrickou rovnici (15) pro výpočet zakřivení rohovky. r = ( ) ( ) (15) Pomocí manuálních keratometrů však měření hodnoty velikosti rohovkového obrazu není snadné kvůli mimovolním očním pohybům. Využívá se proto hranolové zdvojující soustavy, která poskytuje odraz původních testových značek na měřící stupnici. [16] Javal-Schiötzův keratometr Využívá tradiční testové značky v podobě děleného obdélníku a třístupňové pyramidy v komplementárních barvách, se středovou vertikální linií pro nastavení koincidence. Jsou umístěny na otočném ramenu ve vzdálenosti 25 cm před rohovkou. Objektiv přístroje je složen ze dvou čoček O 1 a O 2, přičemž testové značky se promítají do ohniskové roviny rohovky. Rozdvojení paprskového svazku zajišťuje Wollastonův hranol, který dělí paralelní svazek paprsků na paprsky částečné, ty se vzájemně polarizují. Důležité je, že oba svazky spolu svírají úhel 1. Druhá čočka objektivu zobrazuje testové značky do ohniska okuláru, kde jsou pozorovány. Pro správnou funkci zařízení je nutné dodržet požadovanou pozorovací vzdálenost. Obraz zaostřujeme pohybem keratometru vpřed a vzad, polohu hlavních meridiánů stanovujeme otáčením oblouku se značkami. Po uvedení značek do koincidence je možné na kalibrované stupnici přímo odečíst zakřivení rohovky. [16], [17] 44

45 Obr. 32.: Schéma Javal-Schiötzova oftalmometru Hartingerův keratometr Hartingerův keratometr využívá pevné značky a výsledek je závislý na přesné vzdálenosti od měřené rohovky. Potřebného rozdvojení je dosaženo pomocí dvojice Herschelova otočného biprizmatu, umístěného mezi čočkami objektivu. Jedno je umístěno ve středu měřící a zobrazovací hlavy a druhé je ve formě mezikruží jej obklopujícího. Pro nastavení správné pracovní vzdálenosti jsou zde ještě dvě světelná mezikruží, která se promítají do roviny očí. Svým koincidenčním postavením signalizují, v jakém okamžiku bylo vzdálenosti dosaženo. Přístroj je jinak používán shodně s předešlým typem. [17] Obr. 33.: Schéma Hartingerova oftalmometru Sutcliffeův keratometr U Sutcliffeova keratometru opět výsledek měření ovlivňuje jeho přesné postavení před rohovkou. Hlavní přednost spočívá v tom, že se hlava nemusí při měření otáčet a vyšetřující tak může z jedné pozice přístroje proměřit parametry obou hlavních 45

46 astigmatických řezů. Zdvojení testové značky se uskutečňuje ve dvou na sebe kolmých směrech pomocí prizmatického páru s bázemi v horizontále i vertikále. Díky tomu vyšetřující osoba vnímá tři testovací kružnice. Zakřivení rohovky v jednotlivém směru můžeme dostatečně přesně určit po uvedení kružnic do koincidence. Testová značka v podobě kružnice je výhodou, protože lidské oko citlivě vnímá její porušení, a proto se nepravidelnosti rohovky mohou projevit velmi zřetelně. [17] Littmanův keratometr Littmanův keratometr není citlivý na změny polohy vůči měřené rohovce a využívá energetického dělení svazku paprsků. První testová značka M 1 má podobu plného kříže, který se zasouvá do druhé testové značky M 2 v podobě dutého kříže. Tím se snadno rozpoznají odchylky od koincidence. Obě testové značky jsou umístěny v ohniscích kolimátoru a jsou tedy zobrazeny do nekonečna. Za první čočkou objektivu O 1 se nachází první systém hranolů I s vnitřní polopropustnou zrcadlící plochou, který dělí paprskový svazek do dvou energeticky vyvážených svazků. Stejný systém hranolů II oba paprsky sloučí a druhá čočka objektivu O 2 vytváří ve svém ohnisku obraz testových značek, který je primárně zobrazen na měřené rohovce. Zdvojení obrazu zajišťuje dvojice slabých rozptylek L 1 a L 2. Decentrované rozptylky vykazují klínový účinek, který způsobí paralelní posunutí. Tím se posiluje nezávislost na pozorovací vzdálenosti a refrakčním či akomodačním stavu vyšetřujícího. [17] Obr. 34.: Schéma Littmanova oftalmometru 46

47 5.4 Štěrbinová lampa Štěrbinová lampa je přístroj využívaný zejména k pozorování předního očního segmentu a hodnocení usazení kontaktní čočky. V kombinaci s gonioskopickou čočkou slouží k vyšetření sklero-korneálního úhlu. Pomocí přídatné Hrubyho či Volkovy čočky vyšetřujeme oční pozadí. Dále může tvořit nosnou konstrukci pro další zařízení, jako jsou optický pachymetr, tonometr, kamera či jiná dokumentační zařízení. Mezi základní části štěrbinové lampy patří osvětlovací a pozorovací systém. Osvětlovací systém využívá halogenovou žárovku či LED diodu a pracuje na Köhlerově principu. Podle něj je obraz vytvořený objektivem stejnoměrně osvětlen tehdy, pokud kondenzor soustřeďuje osvětlovací paprsky do roviny tohoto objektivu. V blízkosti kondenzoru se nachází různě nastavitelná štěrbinová clona, regulovat lze rovněž intenzitu osvětlení. Pozorovací systém je de facto stereo mikroskop, kterým můžeme binokulárně pozorovat přední segment vyšetřovaného oka, a to se zvětšením 10x až 50x. Optická dráha pro pravé i levé oko má společný objektiv, v jehož předmětovém ohnisku se nachází vyšetřované oko. Obraz je následně zvětšen a promítnut do nekonečna. Prochází hranolovou převracející soustavou, přes proměnlivou polní clonu až do okuláru, kde je pozorován. Obě části mají společnou mechanickou základnu, kterou je možno posouvat. Také obě hlavní komponenty lze nezávisle na sobě otáčet kolem společné osy. [16] Obr. 35.: Schéma pozorovacího systému štěrbinové lampy 47

48 6 VYUŽITÍ HRANOLŮ KE KOREKCI 6.1 Prizmatická korekce Prizmatická (klínová) korekce se využívá u dětí k terapii strabismu, což je předmětem práce spíše ortoptistů a oftalmologů. U dospělých slouží ke korekci heteroforie (skrytého šilhání), nízkých tropií (zjevného šilhání) či ke zkvalitnění binokulárního vidění na základě korekce fixační disparity, což má k oboru optometrie podstatně blíže Působení prizmatu na oční pár Po nasazení prizmatické korekce vykonává oční pár kompenzační fixační postavení. To spočívá ve stočení fixačních os z přímého směru pohledu do směru proti bázi prizmatu. Tímto krokem se uvolní zatížení motorické fúzní vergence, která působí proti směru úchylky a s velkým úsilím se snaží zajistit jednoduché binokulární vidění. Díky prizmatické korekci tedy ustupují astenopické potíže vzniklé nadměrným zatížením vergenčního systému, mezi které patří slzení, pálení očí, světloplachost, bolest hlavy atd. [18], [19] Typy prizmatických čoček Prizmatické čočky lze rozdělit na několik druhů. Rozdělení spočívá zejména v odlišném materiálu, či způsobu výroby. Telerovy prizmatické čočky Tyto skleněné prizmatické čočky jsou součástí sady zkušebních brýlových skel v brýlové skříni. Jsou kulatého tvaru, umístěny v plastové objímce, která se zasouvá do zkušební brýlové obruby. Jejich nevýhodou je právě skleněný materiál, který nabývá při rostoucí prizmatické hodnotě na tloušťce a hmotnosti. Používají se zejména v diagnostice. [21] Waferovo prizma Tato tvrdá prizmata jsou vyrobena z akrylátu jako řada malých shodných hranolků s bázemi orientovanými ve stejném směru. Je možné ho závěsem připevnit k brýlovému sklu. 48

49 Hlavní výhoda Waferova prizmatu spočívá v redukci hmotnosti oproti konvenční skleněné čočce stejné prizmatické hodnoty. Naopak nevýhodou jsou viditelné a rušivé hranice mezi jednotlivými hranolky. [21] Obr. 36.: Závěsná Waferova prizmata o síle 15 pd před každým okem Fresnelova prizmatická folie V roce 1970 byla pro oftalmologické účely vynalezena tenká flexibilní membrána složená z nahuštěných mikroprizmat se stejnou orientací báze, označená jako Fresnelovo prizma. Vyrábí se z čistého polyvinylchloridu a adhezně se aplikuje na zadní stranu klasické brýlové čočky. Index lomu materiálu 1,525 se blíží indexu lomu korunového skla. Rozpětí prizmatických hodnot od 0,5-30 pd umožňuje korekci jak heteroforie, tak i strabismu. Membrána má tloušťku jen 0,8 mm a relativní průměr 64 mm, můžeme z ní proto vystřihnout většinu tvarů brýlových čoček. Jsou určené k permanentní korekci a lze je měnit dle okamžité potřeby. Reliéf mikroprizmat snižuje zrakovou ostrost a kontrastní citlivost uživatele. Samotná aplikace Fresnelovy folie probíhá tak, že se vystřihne tvar shodný s korekční čočkou. Čočka i folie se navlhčí, hladká strana folie přilne k zadní ploše čočky. Po odstranění nečistot a bublinek ze spojení se zkontroluje, zda je folie správně usazena. Během několika hodin voda prostoupí polyvinylchloridem a zajistí adhezní spojení. [22] Obr. 37.: Postup aplikace Fresnelovy prizmatické membrány 49

50 Prizmatická čočka Prizmatického účinku se dosahuje dvěma způsoby. Prvním je decentrace brýlové čočky, což je výhodné zejména pro rychlé zpracování a nižší cenu. Problémy způsobuje to, že průměry polotovarů brýlových čoček jsou vyráběny v omezených hodnotách. Nevýhodou je také fakt, že decentrací lze navodit prizmatický účinek pouze u sférické a tórické čočky. Krom toho se decentrací nevyhneme vzniku zobrazovacích vad. Jako druhou možnost můžeme volit objednání speciální prizmatické čočky přímo u výrobce. [18] Navození prizmatického účinku decentrací Decentrací korekčního skla se rozumí posunutí jeho optického středu (sečný bod brýlové čočky s optickou osou) oproti středu geometrickému (bod ležící zpravidla uprostřed brýlové očnice) o požadovanou vzdálenost. Dosáhneme toho, že paprsek rovnoběžný s optickou osou, dopadající právě do tohoto geometrického středu umístěného v pohledové ose oka, vykazuje po průchodu čočkou požadovaný prizmatický účinek v určitém směru. [3] U sférické (kulové) čočky optický střed splývá se středem geometrickým a každou si můžeme představit jako soubor prizmat různé síly s bázemi orientovanými dovnitř (spojná čočka) či vně (rozptylná čočka). Síla prizmat lineárně vzrůstá se vzdáleností od optického středu a s hodnotou vrcholové lámavosti. Bude-li se oko dívat mimo optický střed, bude vystaveno klínovému účinku. Decentrace konvexních (konkávních) čoček zevně vykazuje účinek jako prizma bází zevně (dovnitř), decentrace konvexních (konkávních) čoček dovnitř vykazuje účinek jako prizma bází dovnitř (zevně). Požadovanou hodnotu prizmatického účinku ve směru α tedy získáme ze vzorce:[3], [21] dec= ve směru α (16) Plan-cylindrická (válcová) čočka je tvořena pouze cylindrickým účinkem C v jednom hlavním směru β, zatímco sférický účinek je roven nule. Ve směru prvního hlavního řezu vykazuje nulový prizmatický účinek. Decentrací libovolným směrem lze dosáhnout prizmatického účinku pouze ve směru druhého hlavního řezu. Nemá optický střed, a proto se o decentraci mluví ve smyslu posunu osy válce, jehož velikost získáme ze vzorce: [2], [3] dec= (17) ve směru γ měřeném od prvního hlavního řezu válcové čočky, který odpovídá = 90 0,. =

51 Sféro-cylindrická čočka je tvořena jednou sférickou a jednou cylindrickou plochou. Optický účinek je vyjádřen vrcholovou lámavostí S kulové plochy a vrcholovou lámavostí C tórické plochy v druhém hlavním řezu. Směr prvního hlavního řezu tórické složky je dán úhlem β. Polohu decentrovaného geometrického středu vzhledem k optickému lze vyjádřit složkami d 1 a d 2, jenž jsou rovnoběžné s hlavními cylindrickými řezy. Velikost decentrace tak lze určit pomocí Pythagorovy věty: dec =d d (18) Jsou-li veličiny sféro-cylindrického skla s požadovaným prizmatickým účinkem vyjádřeny obvyklým zápisem sph S dpt ʘ cyl C dpt ax β ʘ pd ax α, kde S a C je již zmiňovaná vrcholová lámavost sférické a tórické složky, β je úhel, který svírá osa prvního hlavního řezu s vodorovným směrem, je požadovaný prizmatický efekt a α úhel mezi vodorovným směrem a směrem hranolového účinku. Složky decentrace mají poté velikost: Decentrace je dána vztahem: d = ( ) d = ( ) (19) dec=10 ( ) ( ) ( ) (20) Její směr svírá s prvním hlavním řezem cylindrické složky úhel γ určený vztahem: = tg( ) (21) Z předchozího vztahu vyplývá, že u sféro-cylindrické korekce není směr decentrace obecně totožný se směrem požadovaného prizmatického účinku. [3] Obr. 38.: Schéma decentrace sférické, plan-cylindrické a sféro-cylindrické čočky 51

52 Výrobní prizmatická čočka V případě požadavku prizmatického účinku takové hodnoty, kterou nelze kvůli nedostačujícímu průměru navodit decentrací, je možné si u výrobce objednat speciální prizmatickou čočku. Ty se vyrábějí jako jedno- i víceohniskové, případně jako planární, vykazující pouze prizmatický účinek. Prizmatická čočka je tvořena vrcholem a bází. Při průchodu paprsku čočkou dochází k jeho lomu směrem k bázi a předměty zobrazované touto čočkou se jeví posunuty proti směru báze. U prizmatických čoček vždy optický bod splývá s geometrickým. Prizmatickou čočku lze vyrobit natmelením na prizmatický kroužek, mající po svém obvodu rozdílnou tloušťku, která koresponduje s požadovanou hodnotou prizmatu. Další možností je naklonění ramene frézky tak, aby došlo k ubroušení funkčních ploch a mezi nimi vznikl požadovaný lámavý úhel. Výrobní proces takovéto prizmatické čočky je nákladnější a může trvat déle. Vykazuje však jednoznačný přínos v minimalizaci zobrazovacích vad.[18], [23] Obr. 39.: Prizmatická čočka o síle -10 D s přídavkem 12 pd bází vně 52

53 6.1.3 Použití prizmat k rozšíření zorného pole V roce 2000 Peli navrhl použití periferních prizmat pro rozšíření binokulárního zorného pole pacientům s homonymní hemianopsií. Prizmatické segmenty se umisťovaly nad a pod pohledovou linii na neprizmatickou nosnou čočku. Obvykle se aplikovaly unilaterálně na hemianopickou stranu s bází ve směru defektu. Taková prizmata sice zajistí rozšíření zorného pole nad a pod horizontálním meridiánem, ale směrem z centra zůstává vertikální mezera, která je problémová zejména u řidičů. K překonání tohoto efektu je zapotřebí vyšší prizmatická síla, které lze dosáhnout následujícími způsoby. Sektorové prizma na prizmatické čočce Jedná se o dvě prizmatické čočky o stejné síle, umístěné před oběma očima ve stejném směru. Tyto slouží jako nosná konstrukce pro pevné prizmatické Fresnelovy folie, vyrobené z PMMA, jejichž báze je orientovaná v opačném směru než konstrukce. Tím je výsledný prizmatický efekt celého systému zvýšen. Systém vyžaduje vrtání a zasazení folie do nosné konstrukce, jednoduchá adhezní aplikace nemá na zvýšení vliv. Pokud se použije nosné prizma o síle 10 pd bází vpravo v kombinaci s prizmatickou folií o síle 36 pd bází vlevo (jako je tomu na obr. 40), vede to k rozšíření zorného pole o 26. Právě ono nosné prizma kompenzuje snížený vertikální rozsah zorného pole, způsobený nutností překonat mezeru mezi oběma segmenty. I přes toto rozšíření je však rozsah vidění stále omezen. Obr. 40.: Nosné prizma 10 pd bází vpravo v kombinaci s Fresnelovou fólií 36 pd bází vlevo 53

54 Nosná čočka o síle 10 pd je velmi silná, těžká a nevzhledná. Krom těchto kosmetických vad způsobuje disperzi a distorzi obrazu v oblasti zbytkového zorného pole, což může nositeli způsobovat diskomfort. Dvojitá Fresnelova folie Jedná se o dvě Fresnelovy folie síly 36 pd, spojené k sobě pomocí šroubku tak, aby se úhel mezi nimi mohl měnit. Pokud je umístíme paralelně na sebe, úhel dopadu na druhém segmentu bude příliš vysoký, což povede ke ztrátě transmise. Jejich vzájemným nakloněním je transmise umožněna. Obr. 41.: Dvojitá Fresnelova folie Paprsek trasujeme přes dvojité prizma tak, jako by vycházel z oka místo z pozorovaného objektu. Využíváme tedy právě ten paprsek, který po odchylce prizmaty dopadá na nejcitlivější místo sítnice (foveu). Výsledná deviace je dána součtem deviací obou segmentů. Prizmatický efekt vzrůstá s rostoucím úhlem dopadu. Pokud se pacient dívá směrem k defektní straně, zvětšuje se rozsah jeho zorného pole. V bodě tzv. kritického úhlu dopadu je dosaženo maximální teoreticky možné efektivní prizmatické síly. V této situaci je však transmise světla nulová. Proto se v praxi využívá nižší úhel dopadu, při kterém dochází alespoň k 50% transmisi. Vyčnívání tohoto systému do prostoru zvyšuje riziko rozbití či poškození a jeho špatné čištění. Průchod světla dvěma segmenty také značně redukuje kvalitu obrazu. [24] 54

55 6.1.4 Zobrazovací vady klínové korekce Návyková doba u prizmatické korekce může být v porovnání s klasickými čočkami značně prodloužena. Uživatelé subjektivně vnímají vedlejší účinky této korekce, na které by měl optometrista při předpisu prizmat upozornit. Zejména u vyšších stupňů binokulárních poruch jsou však tyto vady vedlejší v porovnání s úlevou, jakou prizmata uživateli přinášejí. V současné době jsou tyto vady vlivem asférických designů a individuálního přístupu maximálně sníženy. [19] Astigmatismus šikmých paprsků Projevuje se zejména u prizmatických čoček vyráběných decentrací. Požadavkem bodového zobrazení korekčního skla je, aby jeho optická osa procházela skutečným středem otáčení oka. Posunem optického středu brýlové čočky mimo střed zornice se posouvá i její optická osa mimo střed otáčení oka. Tím dochází k nerespektování podmínky bodového zobrazení a výsledkem je astigmatismus šikmých paprsků. U individuálně vyráběných prizmatických čoček je možné ho redukovat zhotovením asférické plochy. [19] Zkreslení Zkreslení způsobené prizmaty bylo zaznamenáno a popsáno v 19. století. Nejvíce je viditelné u vyšších hodnot spojných a rozptylných prizmatických čoček. Spolu se zkreslením se projevuje i disperze světla formou duhových lemů. Celkové zkreslení vznikající pozorováním čtvercové mříže prizmaty je znázorněno na obrázku 43. Dle Ogleovy analýzy může být rozděleno na pět jednoduchých složek. Jedná se o horizontální a vertikální zvětšení, zakřivení vertikálních linií, asymetrické horizontální zvětšení a vertikální zvětšení se stočením. Obr. 42.: Celkové zkreslení způsobené prizmaty a jeho pět složek 55

56 Horizontální a vertikální zvětšení prizmatických čoček rapidně roste se zvyšující se prizmatickou hodnotou. Zejména v případě výrazně odlišných prizmatických hodnot na pravém a levém oku je pro nositele nepříjemná rozdílná velikost a tvar retinálních obrazů. V takových případech je výhodné použít prizmatickou folii, kdy je zvětšení téměř konstantní. Např. pokud pacient potřebuje folii o síle 15 pd na jednom oku a žádné prizma na druhém, rozdíl retinálních obrazů by byl pouze 1,5%, zatímco v případě použití čočky 5%. Ostatní složky nemají téměř žádný vizuální význam. [25] Pseudostereoskopický efekt Tato vada je patrná u čoček s vyšší prizmatickou hodnotou a u materiálů s nižším Abbeovým číslem. Jedná se o barevnou vadu polohy, která vzniká disperzí a projevuje se rozdílným vnímáním hloubky. Červená barva dlouhé vlnové délky se uživatelům jeví blíže, než barvy z krátkovlnné oblasti spektra (fialová, modrá, zelená). Uživatel poté vnímá barevné předměty v odlišných rovinách. [19] Obr. 43.: Barevná vada polohy vznikající vlivem disperze Parazitní obrazy Zdvojené parazitní obrazy vznikají vlivem odrazu světla od dvou odrazných ploch. Při dopadu na odraznou plochu se paprsek láme i odráží a ke stejnému jevu dochází na ploše druhé. Pokud se v jednom místě setká paprsek dopadající s paprskem odraženým od druhé plochy, skládají se a vzniká parazitní obraz. Ten působí rušivě zejména za sníženého osvětlení, protože je i přes nízkou světelnou intenzitu více vnímán na tmavém pozadí. Mohou tak být zdvojeny například reflektory protijedoucího auta. U prizmat s bází orientovanou dovnitř může vidění ovlivnit i lesk zadní plochy. Parazitní obrazy se eliminují použitím antireflexní úpravy, bez níž se v současnosti nedoporučují žádné čočky. [19] 56

57 Obr. 44.: Triplopie vzniklá na tmavém pozadí Mikropsie a makropsie Jedná se o zdánlivou změnu ve velikosti vnímaného obrazu. K mikropsii dochází v případě pacienta s esoforií, kterému jsou předepsána prizmata s bází orientovanou zevně. Na tuto korekci oči reagují kompenzačním sbíhavým postavením fixačních os, což způsobí subjektivní vnímání menšího obrazu. U pacienta s exoforií dochází k případu opačnému. Oči na korekci bází dovnitř reagují kompenzačním rozbíhavým postavením fixačních os a obraz se subjektivně jeví zvětšený. [26] 57

58 6.2 Speciální korekční brýle Brýle kyfózní Tato speciální optická pomůcka je určena pro pacienty trpící kyfózou. Ta se projevuje omezením hybnosti páteře ve všech směrech například při Bechtěrevově chorobě. V pokročilém stádiu onemocnění je již páteř natolik ztuhlá, že pacient není schopen pohledu přímo vpřed. Jeho zorné pole je omezeno pouze na oblast pod ním. Optický princip brýlí je založen na zákonu odrazu a lomu. Starší formu tvoří soustava dvou zrcadel, v současné době se však využívají spíše hranoly. Prizmatické kyfózní brýle bez očnic tvoří dva trojboké klíny o síle 20 pd orientované bází vzhůru. Nosník je vzadu a dole pevně podepřen z důvodu stability. Brýle umožňují uživateli pozorovat prostor před ním, což mu usnadní život. [3], [27] Brýle pro ležící Tyto speciálně upravené brýle jsou pomůckou pro pacienty dlouhodobě upoutané na lůžko, kteří nesmí mít ani podloženou hlavu. Opticky mohou být tvořeny prizmaty nebo soustavou dvou zrcadel v opačném pořadí oproti kyfózním brýlím. Prizmatické brýle pro ležící využívají pentagonální hranol, jehož nevýhodou je vysoká hmotnost. Praktičtější je proto použití speciálního střechového hranolu. Oba hranoly jsou umístěny v posuvných držácích, a mohou se tak nastavit podle vzdálenosti středů zornic. Toto uspořádání upravuje zorné pole na 90. Uživatel směřující pohledem vzhůru je schopen číst knihu přidržovanou na hrudníku. Jiné praktické využití poskytují tyto brýle pacientům podstupujícím magnetickou rezonanci, kteří trpí klaustrofobií. Použitím těchto brýlí vidí před sebe, což redukuje diskomfort vznikající ve stísněném prostoru. [3], [28] Obr. 45.: Prizmatické brýle pro ležící pacienty 58

59 6.2.3 Prizmatické dalekohledové brýle Prizmatické dalekohledové brýle jsou doporučovány pacientům se střední nebo těžkou slabozrakostí (visus pod 5/50). Uživateli umožní vidět ostře na všechny vzdálenosti. Nejvíce jsou však využívány při přeostřování z dálky na střední vzdálenost. Součástí konstrukce je zmenšený Keplerův dalekohled, složený ze spojného objektivu i okuláru. Obraz je výškově převrácen systémem hranolů. Nabízejí rozsahy zvětšení 2,75x až 10x. Posouváním objektivu zaostříme nekonečně vzdálený i blízký předmět. Rozsah zorného pole se pohybuje kolem hodnoty 12,5. Přestože jsou čočky opatřeny antireflexní vrstvou, Keplerovy systémy pohlcují mnoho světla. Podmínkou použití je proto dobře osvětlené prostředí. [29] Obr. 46.: Prizmatické dalekohledové brýle a jejich optický princip Reverzní prizmatické brýle Reverzní prizmatické brýle slouží k převrácení obrazu výškově nebo stranově. První výzkum provedl americký vědec George Stratton roku Uvádí, že po několikadenním používání se jeho motorický systém na výškově převrácený vjem adaptoval. Podrobněji se touto problematikou zabývají i novější výzkumy. Studie Briana Bartona z roku 2014 využívá 75 subjektů. Všichni byli podrobeni zrakově motorickým testům s nasazenými brýlemi zrcadlově převracejícími obraz. Ty jsou zkonstruovány pomocí dvou pravoúhlých hranolů zasazených do plastového rámu. Dosahují rozsahu zorného pole vertikálně a horizontálně. Podle výsledků studie vykazuje kortex schopnost neurální plasticity, tedy změny spojení neurálních obvodů v závislosti na vstupním vjemu. Vlivem toho se mozek dokáže adaptovat na zrcadlově převrácený obraz. Takové zjištění by mohlo podpořit rozvoj terapie pro pacienty s poškozením kortikální oblasti (po prodělané cévní mozkové příhodě) i periferních senzomotorických vizuálních drah. Vše je prozatím ve fázi výzkumu. [30] 59

60 7 VYUŽITÍ PRIZMAT V DIAGNOSTICE Při předřazení prizmatu se sítnicový obraz vychýlí ve směru báze. Skutečnosti, že oko tím pádem provede pohyb směrem k vrcholu prizmatu, aby obraz dopadl do fovey, se může dobře využít při diagnostice očního stavu. 7.1 Zakrývací test s prizmaty Zakrývací test je základní vyšetřovací metoda, kterou můžeme na oku odhalit přítomnost strabismu a odlišit, zda se jedná o heterotropii či heteroforii. Použitím prizmatické lišty lze zjistit velikost této úchylky. Test se provádí na vzdálenost 0,5 a 5 m při fixaci očí na určitou značku. Následně dochází ke střídavému zakrývání obou očí pomocí destičky. Je výhodné použít průhlednou destičku z matného skla, protože tak můžeme sledovat pohyb očí za destičkou a zůstane zachována dobrá světelná bilance. Zakrytím oka je u forie zrušena fúze, která udržuje oči v paralelním postavení a oko se uchýlí. Po odkrytí se pomalým fúzním pohybem vrací zpět do paralelního postavení. V případě tropie oko po odkrytí buď setrvává v úchylce, nebo rychlým pohybem přebírá fixaci, zatímco druhé se uchyluje. Při testu tedy vyšetřovaný sleduje značku a vyšetřující střídavě zakrývá obě oči destičkou. Před jedno oko klade prizmatickou lištu s hranoly vzrůstající hodnoty orientovanými bází proti směru úchylky. Cílem je předložení prizmatu o takové síle, při níž vymizí zpětný kompenzační pohyb očí. U tropie se provede vyšetření s předkládáním prizmat před vedoucí oko a poté s předkládáním i před oko uchýlené. [21], [31] Obr. 47.: Zakrývací test s prizmaty A:exotropie, OS fixuje; po zakrytí OS přebírá fixaci OD s vykonáním fixačního pohybu; po zakrytí OD fixační pohyb OS; B: exotropie je neutralizovaná prizmatem o požadované síle a při dalším střídavém zakrývání je OD a OS bez pohybu 60

61 7.2 Prizmatický test rohovkových reflexů Tento test se používá ke zjištění velikosti úchylky strabismu a je vhodný u velmi malých nespolupracujících dětí. Probíhá ve tmavé komoře, kde vyšetřující osvítí obě oči vyšetřovaného, čímž vyvolá rohovkový reflex. Na fixujícím oku nacházíme jeho fyziologickou polohu (lehce nazálně a nahoře od středu zornice). Na uchýleném oku je umístěn excentricky (u esotropie temporálně, u exotropie nasálně). Následně vyšetřující umisťuje před uchýlené oko prizma bází ve směru excentricity tak dlouho, dokud nejsou reflexy symetrické. [21] 7.3 Krimského test Krimského test je velice podobný testu rohovkových reflexů s prizmaty. Jediný rozdíl spočívá v tom, že se prizma stoupající hodnoty předkládá před oko fixující. Test probíhá tak, že vyšetřovaný sleduje světelný bod a vyšetřující hodnotí pozici rohovkových reflexů. Následně se před fixující oko klade prizma rostoucí hodnoty orientované bází proti směru úchylky. Při pohledu přes hranol je fixující oko nucené překonat prizmatický účinek a začne se pohybovat ve směru vrcholu hranolu. V souladu s Heringovým zákonem, který říká, že z motorického centra přichází stejný nervový impulz do dvojice synergistů pro pohyb v určitém směru, se pohybuje i oko uchýlené, což zajistí vycentrování reflexu. Jakmile se předkládáním prizmat dosáhne fyziologicky umístěného rohovkového reflexu na uchýleném oku, dosáhlo se tzv. bodu neutralizace, jehož hodnota je shodná s velikostí úchylky. [31] Obr. 48.: Krimského test A: excentricky uložený reflex na OD; B: kladení hranolu stoupající síly před fixující oko; C:rohovkový reflex OD ve fyziologické poloze 61

62 7.4 Vyšetření cyklodeviací Maddoxovým dvojitým klínem Maddoxův dvojitý klín jsou dvě prizmata o síle 4 pd spojená bázemi, která se předkládají před nevyšetřované oko. Vyšetřovaný má za úkol sledovat bílý papír, na kterém je nakreslena silná vodorovná černá čára. Okem bez prizmatu vidí střední vodorovnou čáru a okem s předřazeným prizmatem vidí horní a dolní čáru, ve které se vlivem prizmatického účinku rozdělila čára střední. Pokud jsou všechny tři čáry vodorovné, u vyšetřovaného není přítomna cyklodeviace. Je-li střední přímka stočená, na vyšetřovaném oku se vyskytuje cyklodeviace, přičemž přímka se vždy stáčí proti směru úchylky. V případě incyklodeviace (excyklodeviace) ven (dovnitř). [21], [32] Obr. 49.: Vyšetření Maddoxovým dvojitým prizmatem A: oko bez cyklodeviace; B: incyklodeviace pravého oka; C: excyklodeviace pravého oka 7.5 Test s hranolem k průkazu fúze Tento test u nás zavedl do praxe Kubík, proto je označován jako Kubíkův test. Je velice jednoduchý a vhodný k rychlému zjištění fúze při hromadných vyšetřováních strabismu. Dítě má za úkol na 50 cm fixovat svisle postavenou tužku, přičemž se mu před jedno oko umístí hranol o síle 10 pd bází vně. Má-li dítě fúzi, hranol vyvolá diplopii a tužka se rozdvojí. Poté jsou dva obrazy tužky fúzním pohybem v nazálním směru spojeny. Po odstranění hranolu se oko vrací do přímého postavení. Pokud dítě fúzi nemá, oko za hranolem zůstává nehybné (útlum) či vykonává pohyb dovnitř, ale současně s ním se pohybuje druhé oko zevně (fixuje oko za hranolem). [21] 62

63 7.6 Čtyřprizmatický fúzní test Tento test je obdobou Kubíkova testu a slouží opět k rychlému zjištění přítomnosti fúze. Vyšetřovaný fixuje bod na dálku i blízko po dobu sekund. Používá se prizma o síle 4 pd umístěné bází temporálně. Za přítomnosti jednoduchého binokulárního vidění způsobí předložené prizma verzní pohyb obou očí ve směru vrcholu prizmatu, a poté oko bez prizmatu provede vergenční pohyb ve směru opačném. Vyšetřující musí sledovat zejména druhou složku, která je průkazem fúze. Pokud u vyšetřovaného není přítomna motorická fúze, při předložení prizmatu před fixující oko dojde k verznímu pohybu očí ve směru vrcholu hranolu, vergenční pohyb druhého oka však přítomen není. Při předložení prizmatu před postižené oko nedojde k žádnému pohybu. [31] Obr. 50.: Schéma pohybu očí u čtyřprizmatického fúzního testu A: předložení prizmatu před nefixující oko nezpůsobuje žádný pohyb; B: předložení prizmatu před fixující oko způsobí verzní pohyb ve směru vrcholu prizmatu 7.7 Měření šířky fúze Změření šířky fúze umožňuje posoudit rozsah binokulární fúze. Vyšetření fúzních rezerv je důležité v souvislosti s výskytem heteroforie. Pacienti s touto vadou používají své fúzní rezervy ke korekci úchylky, díky čemuž se mohou objevit astenopické potíže. Vyšetření fúzních rezerv se provádí na blízko (33-40 cm) i na dálku (5-6 m). Vyšetřovanému se nejprve před jedno, a poté i před druhé oko, předkládají prizmata stoupající síly. Tím dochází k vytvoření vergenční zátěže a pacient se snaží udržet jednoduchý binokulární vjem. Při umístění prizmatu bází vně se oko stáčí nazálně, čímž dojde k obnovení dopadu obrazu do fovey. Takto se posuzuje pozitivní (konvergentní) fúzní rezerva. Negativní (divergentní) fúzní rezerva se hodnotí předkládáním prizmat bází dovnitř. Při měření vertikální šířky fúze se před oko umisťuje prizma nahoru či dolu. Pro vyšetření pozitivní fúzní 63

64 rezervy do dálky i do blízka a negativní fúzní rezervy do blízka se stanovuje bod rozostření, rozdvojení i opětovného spojení. Pro vyšetření negativní fúzní rezervy do dálky a vertikální fúzní rezervy do dálky i do blízka pouze bod rozdvojení a opětovného spojení. Pacient fixuje testovou značku a před oko je mu předkládána prizmatická lišta se vzrůstající prizmatickou hodnotou. Nejprve vyšetřovaný (ne však každý) vnímá rozostření obrazu, tedy blur point. V případě, že vergenční systém klienta již není schopen trvalé fúze, dojde k rozdvojení obrazu v místě tzv. break pointu. Poté hodnotu předkládaných prizmat snižujeme do okamžiku, kdy se obraz opět spojí v tzv. recovery pointu. Nejsilnější hodnota prizmatu, při které ještě pacient viděl fixovanou značku jednoduše, udává hodnotu fúzní rezervy. [21], [33] Obr. 51.: Měření šířky fúze do blízka pomocí prizmatické lišty 7.8 Vyšetření sítnicové korespondence s prizmaty a červeným sklem Test je podobný zakrývacímu testu, ale roli zde hraje i subjektivní hodnocení pacienta. Vyšetřovaný sedí ve vzdálenosti 6 m od bodového zdroje světla umístěného ve středu stupnice. Vyšetřující střídavě zakrývá obě oči a opět předkládá prizma bází proti směru úchylky, dokud nevymizí zpětný pohyb. V tom okamžiku dopadá obraz na fovey obou očí. Před prizma se poté předřadí ještě červené sklo a vyšetřovaný je tázán, jak se mu jeví světlo. Při normální retinální korespondenci, kdy jsou fovey obou očí hlavními korespondujícími místy, by mělo dojít ke spojení vjemu obou očí a pacient by měl vidět jedno růžové světlo. Častěji se však stává, že obrazy spojit nedovede a vidí obě světla v těsné blízkosti. Při anomální retinální korespondenci spolupracuje fovea vedoucího oka a disparátní místo oka uchýleného. Vyrovnáváním úchylky pomocí prizmat vzniká paradoxní foveo-foveolární diplopie, díky níž pacient udává jedno červené a jedno bílé světlo. Pokud je u vyšetřovaného přítomen útlum, vidí pouze jedno světlo. [21], [32] 64