DE3018578A1

DE3018578A1 - Ophthalmische progressive linse sowie verfahren zu ihrer herstellung

Info

Publication number: DE3018578A1
Application number: DE19803018578
Authority: DE
Inventors: Lawrence James Davenport
Original assignee: Younger Manufacturing Co
Current assignee: Younger Manufacturing Co
Priority date: 1979-05-18
Filing date: 1980-05-14
Publication date: 1980-11-27
Also published as: GB2056106A; CA1135544A; FR2464497A1; FR2464497B3; US4274717A; GB2056106B

Description

Ophthalmische progressive Linse sowie Verfahren zu

ihrer Herstellung

Die. Erfindung betrifft ophthalmische Linsen bzw. Augenlinsen. Insbesondere befaßt sich die Erfindung mit ophthalmischen Linsen mit progressiv variierender Fokalleistung.

Das menschliche Auge ist ein außerordentliches und empfindliches Organ. Es besitzt eine Linse, das auf der Augenaußenseite Licht von Gegenständen im Sichtfeld des Auges empfängt. Es besitzt auch eine Retina (Netzhaut) auf der Rückseite der Linse, die als Lichtschirm für durch die Augenlinse richtig fokussierte Gegenstände dient. Wenn das normale Auge relativ entfernte Gegenstände sieht, befindet die Linse sich in relaxierter Stellung; in dieser Stellung hat sie die richtige Krümmung auf der Oberfläche und fokussiert den Gegenstand auf der Netzhaut.

Beobachtet man Gegenstände aus der Nähe, so wirken die die Linse umgebenden Augenmuskeln auf die Linse, um ihre Krümmung zu vergrößern und die Brennweite der Linse gerade ausreichend zu vermindern, um das Bild des nahen Gegenstandes auf der Retina gerade ausreichend zu fokussieren. Die Fähigkeit des Auges, sich auf variierende Objektweiten einzustellen, ist als "Anpassung" (accommodation) bekannt. Mit zunehmendem Alter sinkt das Akkommodationsvermögen des Menschen. Dies resultiert aus der Tatsache, daß seine Augenmuskeln steif und schwach werden. So kann ein Kind normalerweise die Brennweitenleistung seines Auges um mehr als* 14 Dioptrien verändern.

030048/0782

In mittlerem Alter ist das Akkommodationsvermögen auf etwa 3 Diopter vermindert und im Alter kann dieses Akkommodationsvermögen völlig verschwinden.

Multifokallinsen wie Bifokallinsen und Trifokallinsen wurden entwickelt, um die Sehfähigkeit von Menschen zu unterstützen, die an vermindertem Akkommodationsvermögen leiden. Die Bifokallinse beispielsweise wird nämlich aus zwei gesonderten Segmenten unterschiedlichen dioptrischen Vermögens gebildet. Die Leistung eines Segments ist derart, daß die Durchsicht die Fokussierung auf nahe Gegenstände ., beispielsweise wie beim Lesen, ermöglicht. Das andere Segment korrigiert die Sicht zum Sehen von entfernten Gegenständen.

Trifokallinsen werden nun tatsächlich aus drei getrennten Segmenten unterschiedlicher dioptrischer Stärke oder Wirkung gebildet. Diese Linsen sind der Bifokallinse ähnlich, umfassen jedoch ein zwischengeschaltetes Sehelement.

Ein erheblicher Nachteil der bekannten Multifokallinsen ist in der Tatsache zu sehen, daß optisch scharfe Differenzen zwischen den Sichtbereichen bestehen. Dies führt .zu Verwirrung, wenn die Sichtlinie die optischen die Segmente unterteilenden L,inien überstreicht. Diese Verwirrung stört nicht nur den Benutzer, kann vielmehr auch recht gefährlich sein, da dies ernsthafte Verletzungen wie beispielsweise das Herabstürzen über Treppen oder dergleichen;zur Folge haben kann.

Verschiedene Versuche wurden bisher unternommen, um die Linien der optischen Grenze" in Bifokallinsen oder Trifokallinsen zu eliminieren. Eine Lösung für dieses Problem ist in einem Zwischenbereich zwischen den Segmenten für nahes und weites Sehen mit Eigenschaften zu sehen, die allmählich mit der Entfernung über die Fläche sich verändern, so daß ein allmählicher Obergang zwischen

Q30048Y0782

den Teilen der Linse für nahes und weites Sehen sich ergibt. Solche Linsen werden oft auch als "progressive" Linsen bezeichnet.

Eine progressive Linse der bekannten Art umfaßt zwei Brechungsflächen auf gegenüberliegenden Seiten eines Blockes lichtbrechenden Materials. Die erste (innere) der beiden Brechungsflächen ist gewöhnlich eine sphärische oder torische Fläche und die zweite (die äußere konvexe) ist die sogenannte progressive Fläche.

Die progressive' Fläche ist typischerweise so ausgelegt und hergestellt, daß sie einen oberen sphärischen Flächenteil mit einfachem Fokus aufweist, der eine Zone für Weitsicht oder einen solchen Linsenteil aufweist. Dieser Teil hat eine erste Brennweitenleistung und dessen optische Mitte ist gleich der optischen Mitte der gesamten progressiven Linse.

Auch vorhanden ist dann ein unterer sphärischer Oberflächenteil mit einfachem Fokus, der die nahe oder Lesesehzone oder -linsenteil bildet. Dieser Teil hat eine zweite höhere Brennweitenleistung und befindet sich um einen Punkt herum, der als Nahsichtszentrum bezeichnet wird.

Schließlich gibt es noch einen zwischengeschalteten progressiven Oberflächenteil, dessen Meridiankurve von dem optischen Zentrum der Linse bis zum Nahsichtszentrum reicht und Progressionsmeridian bezeichnet wird. Die sphärische Leistung der Linse variiert längs des Progressionsmeridians von seinem Wert im optischen Zentrum der Linse bis zu seinem Wert am Kopf des Nahsichtszentrums, und zwar entsprechend einem vorbestimmten Gesetz

030048/0782

Die folgenden US-Patente beschreiben den Stand der Technik sogenannter progressiver Linsen auf dem Fachgebiet soweit der Anmelderin bekannt:

2 869 422 Cretin- Maitenaz

2 8 78 721 . Kanolt "

3 785 724 Cretin-Maitenaz

4 055 379 Winthrop
4 056 311 Winthrop

Zusätzlich wird auf die Artikel von A.G.. Bennette im Oktober und November 1970 und Februar sowie März 1971 im "The Optician" hingewiesen, wo mehrere Versuche zur Schaffung von progressiven Linsen diskutiert sind.

Sämtliche bekannten progressiven Linsen zeitigen wenigstens einen gemeinsamen Nachteil. Als eine Folge der asphärischen Fläche der bekannten progressiven Linse war ein gewisser Anteil von Astigmatismus und Verzerrung typischerweise vorhanden. Diese Verzerrung sowie Unscharfe war besonders vorherrschend an den Umfangsteilen der Übergangs- oder Zwischensichtζone der Linse. Das unerwünschte Ergebnis dieser Verzerrung war der Eindruck des Verschwimmens beim Benutzer, sobald er den Kopf normal bewegte. Dieser Effekt zusammen mit dem Verschwimmen durch die Umfangsbereiche der Linse war im weiten Grade verantwortlich für die umfangreiche Ablehnung der progressiven Linse.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile der bekannten progressiven Linsen zu beheben. Allgemein wird das Problem dadurch gelöst, daß die Bereiche der Linse, die normalerweise verstärkte Verzerrung verursachen, wieder in den Bereichen der Linse angeordnet werden, die vom Benutzer der Linse minimal verwendet werden.

030048/0782

Hierbei soll in neuer und ungewöhnlicher Weise eine ophthalmisehe Linse mit "progressiver Leistung vorgeschlag'en werden, bei der Astigmatismus und Verzerrung in den Umfangsbereichen der beim gewöhnlichen Sehen verwendeten Linse beachtlich vermindert werden.

Eine progressive Linse der vorgenannten Art soll auch so weitergebildet werden, daß die Sichtfelder der Zone zwischen den Sichtfeldern für Nahbereich und Weitbereich, die _:am häufigsten vom Benutzer verwendet werden, neuartig konfiguriert und schichtenartig angeordnet sind, um in merklicher Weise ein Verschwimmen oder eine Verzerrung zu vermindern, wenn der Benutzer auf Gegenstände im Zwischenbereich schaut.

Erreicht wird dies dadurch, daß bei einer ophthalmischen Linse aus lichtbrechendem Material und mit variierender Brennweite die Linse mit zwei lichtbrechenden Flächen ausgestattet ist,von. denen die eine in erste, zweite und dritte Sichtfelder unterteilt ist, die jeweils für Weitsehen, Sehen im Zwischenbereich und im Nahfeld bestimmt sind. Das erste Sichtfeld der Linse nimmt im wesentlichen die obere Hälfte dieser einen Oberfläche ein und hat eine im wesentlichen konstante Krümmung und liefert eine im wesentlichen konstante Brennweite für Weitsehen. Die dritte Zone der Linse nimmt den unteren zentralen Teil dieser einen Fläche ein und hat eine im wesentlichen konstante Kurve, wodurch eine im wesentlichen konstante Brennweite für Sehen im Nahbereich geschaffen wird. Die zweite Zone der Linse liegt zwischen .'de η -.ersten und dritten Zonen und hat eine variierende Krümmung* was zu einer variierenden Brennweite führt, wobei die Krümmung der zweiten Zone progressiv gegenüber der im wesentlichen konstanten Krümmung der dritten Zone variiert. Die Verbesserung in der Linse besteht vor allen; Dingen in der Art und Weise, in welcher die das

03004 87 0 7 82

zweite Sichtfeld umfassende Linsenflache erzeugt wird, so daß ein einzigartig konfiguriertes geschichtetes Zwischensichtfeld geschaffen wird, welches völlig frei von Astigmatismus und Verzerrung ist.

Der Vorteil der Erfindung liegt in einer neuartigen Multifokallinse, bei der die Grenzlinien zwischen den Sichtfeldern für den Entfernungsbereich, den Übergangsbereich und den Nahbereich.unsichtbar gemacht sind.

Eine solche Linse kann auch relativ leicht und preiswert auf reproduzierbarer Basis und in großen Mengen geformt werden.

Zweckmäßig ist auch ein neuartig konfiguriertes Zwischenfeld der progressiven Linse, die ein Minimum an Verschwimmen und Verzerren in den vom Benutzer am meisten benützten Bereichen sichert.

Diese in drei unterteilte Bereiche hat einen wesentlichen vertikalen Meridian, der in einer x, y-Ebene liegt und durch die optische Mitte der Linse geht und diese Zonen traversiert, wobei die Krümmung des Meridians sich auszeichnet durch den Ausdruck

d²x

^R dy²

-3/2

Wie . Fig. 1 der Zeichnungen erkennen läßt, nimmt diese erste Zone der Linse die obere Hälfte dieser einen Fläche sowie in etwa kuchenstückartige Umfangsteile unterhalb der horizontalen Achse der Linse ein und hat eine im wesentlichen konstante Krümmung, was zu einer wesentlichen konstanten Brennweite für das Weitsehen führt. Die dritte

0300A8/0782

Zone der Linse nimmt einen unteren Teil dieser einen Fläche ein und hat eine im wesentlichen konstante Krümmung und sorgt für eine im wesentlichen konstante Brennweite für das Sehen im Nahbereich. Die zweite Zone liegt zwischen der ersten und dritten Zone und hat eine variierende Krümmung, was zu einer variierenden Brennweite führt; die Krümmung dieser zweiten Zone variiert an aufeinanderfolgenden Punkten längs des Meridians progressiv von der im wesentlichen konstanten Krümmung der ersten Zone zu der im wesentlichen konstanten Krümmung der dritten Zone.

Diese eine Fläche der Linse wird in neuartiger Weise durch Teile einer Familie von Kreisen erzeugt, die selbst erzeugt werden, indem eine geneigte Ebene durch eine Vielzahl von Kugeln bekannten Radius geführt wird und jede der Kugeln durch eine Aufeinanderfolge von Punkten geht, wobei diese Punkte die Meridionalkurve bilden. ■

Beispielsweise Äusführungsformen der Erfindung sollen nun mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert werden; diese zeigen in

Fig. 1 eine isometrische Darstellung einer Form der , ophthalmischen Linse progressiver Stärke, wobei Konfiguration und Lage der Weitbereichs-,

Zwischenbereichs- und Nahbereichszonen zu sehen sind; Fig. 2 ein erläuterndes Diagramm für. die Gestalt der MeridiOnalkürve ausgedrückt als der Reziprokwert

seines Radius sowie der y-Achse der Linse; Fig. 3 ein Schaubild, welches zeigt, wie die Krümmung der Meridionalkurve in der x,y-Ebene der Linse

abgelenkt wird;
Fig. 4 ein der weiteren Erläuterung dienendes Diagramm, wobei erläutert wird, wie die Linsenfläche mathematisch durch den Durchgang der geneigten Ebenen durch Kugeln bekannten Radius definiert wird,

030048/0782

-U-

wobei die Kugeln durch die Vielzahl der die Meridionalkurve der Linse bildenden Punkte geht;

Fig. 5 ein Diagramm ähnlicn Fig. 4 für den Ort der drei Sichtfelder der Linse;

Fig. 6 ein zu Fig. 5 gehörendes Diagramm, wobei Konfiguration und Lage des Nahbereichssichtfeldes der Linse zu sehen sind;

Fig. 7 ein Erläuterungsdiagramm, das mathematisch die Geometrie der Linse in der x,y-Ebene festlegt;

Fig. 8 ein der Erläuterung dienendes Diagramm mit der Konfiguration einer der Ellipsen, die erzeugt werden, indem die geneigte Ebene durch eine gegebene Kugel geführt wird, wobei letztere durch einen bestimmten Punkt auf der Meridionalkurve geht;

Fig. 9 Bilder eines quadratischen Gitters, gesehen durch eine typische an sich bekannte progressive Linse;

Fig. 10 in Gegenüberstellung zu Fig. 9 die Bilder eines quadratischen Gitters, gesehen durch eine Ausführungsform der neuartigen progressiven Linse nach der Erfindung; und

Fig. 11 ein der Erläuterung dienendes Diagramm, wobei Sehstärkekoordinaten in Dioptrien auf einer 2 plus C2 add) Linse erzeugt werden, die eine Oberflächengestalt einer Ausführungsform, der progressiven Linse nach der Erfindung bildet.

In den Zeichnungen und insbesondere in den Fig. 1 und 3 ist eine Ausführungsform einer ophthalmischen Linse 1o nach der Erfindung mit progressiver Leistung dargestellt. Die Linse 10 umfaßt zwei Brechungsflächen auf gegenüberliegenden Seiten eines Blockes lichtbrechenden Materials, wobei die hintere brechende Fläche 11 eine einfache Fläche und die vordere brechende Fläche 12 eine sog. progressive Fläche ist. Die einfache Fläche und die progressive Fläche bestimmten zwischen sich einen oberen Einfachfokus-Linsenteil oder ein erstes Sichtfeld 14 für das Weitsehen mit

0300A8/0782

einer ersten Fokalstärke, und deren optische Mitte mit der optischen Mitte der gesamten Linse zusammenfällt; weiter einen unteren einfachen Fokuslinsenteil oder ein drittes Sichtfeld 16 für den Nahbereich mit einer höheren Fokalstärke und das um einen Punkt, die sog. Nahsiehtsmitte.angeordnet ist sowie einen Zwischenlinsenteil mit progressiver Stärke oder ein zweites Sichtfeld 18,das von der optischen Mitte der Linse zur Nahbereichsmitte und zu beiden Seiten der Meridianebene der die Nahbereichsmitte enthaltenden Linse geht.

Wie Fig. 1 zeigt, hat die zweite Zone oder das Zwischensichtfeld 18 eine besondere Gestalt und ist schichtartig zwischen den ersten und dritten Sichtfeldern angeordnet, um einen richtigen Übergang bei minimaler Verzerrung oder Unscharfe zu liefern, während das Auge des Benutzers relativ zur Linse sich bewegt und sich auf Gegenstände , die auf der Zwischendistanz liegen, fokussiert. Wie Fig. 3 zeigt, nimmt die Fokalstärke im Zwischensichtfeld progressiv von einer ersten Fokalstärke in der optischen Mitte der Linse zu einer zweiten höheren Fokalstärke am Nahbereichszentrum entsprechend eines ersten vorbestimmten Progressionsgesetzes längs der Meridianebene zu, die das NahbereichsZentrum sowie die Meridianebene der Progression enthält. Die neuartige Art und Weise, in der die dieses neuartige dritte Sichtfeld bildende Fläche erzeugt wird, soll nun in den folgenden Abschnitten näher erläutert werden.

Die Linse TO kann aus einem optischen Material mit einem gleichförmigen Brechungsindex, beispielsweise Glas optischer Qualität aufgebaut sein oder kann aus einem der bekannten Kunststoffmaterialien optischer Qualität hergestellt sein, wie CR-39 (Allyldiglykolkarbonat), Lexan (Polykarbonat) oder Methylmethacrylat.

030048/0782

Wie am besten die Figuren 1 und 3 erkennen lassen, sind die Zonen 14, 16 und 18 nach innen gegen das Auge mit progressiver Entfernungszunähme nach oben längs der Progressivstärkenlinse gekrümmt. Dies erkennt man in Fig. 3 durch die Kurve 20, welche die Meridionalkurve der Linse'Harstellt. Der Ausdruck "Meridionalkurve" bezieht sich auf die Kurve, die durch die Linse längs einer Linie 22 in Fig. 1 gebildet ist, und die tatsächlich die Linse in gleiche Hälften unterteilt. Jede Lage auf einer Hälfte hat eine entsprechende Lage mit ähnlichen' Eigenschaften hinsichtlich Krümmung und Größe der Brennweite der anderen Hälfte.

Die Meridionalkurve 20 ist eine an jeder Stelle glatte Kurve und hat keine Diskontinuitäten und Unterbrechungen. Obwohl sie glatt ist, kann die Meridionalkurve, wie vorher angegeben, einen unterschiedlichen Krümmungsradius an jeder Stelle aufweisen. Die Krümmungsradien an den verschiedenen Stellen längs der Meridionalkurve 20 sind bei 24, 26 und 28 in Fig. 3 zu sehen. Der Ort der Mittelpunkte der Krümmung "C" der Meridionalkurve umfaßt eine kontinuierlich ebene Kurve, bekannt als "Evolute" der gegebenen Kurve. Eine typische Evolute ist bei 30 in Fig. 3 zu sehen. Damit die Linse richtig arbeitet, sollte die Evolute glatt sein und an keiner Stelle Diskontinuitäten aufweisen.

Nach Fig. 2 ist der Reziprokwert der Krümmungsradien "R" an verschiedenen Stellen längs, der Meridionalkurve relativ zur y-Achse der Linse in der in Fig. 1 definierten Weise aufgetragen. Man sieht, daß über den Weitbereich sowie den Nah- oder Lesebereich der Krümmungsradius längs der Meridionalkurve konstant ist. Über den Zwischenbereich oder die Übergangskurve jedoch variieren die Krümmungsradien wie durch die progressive ebene Kurve angegeben, die in Fig. 2 mit 32 bezeichnet ist. Die gewünschte Gestalt der progressiven Meridionalkurve 32 kann durch bekannte Gesetze der Progression

030048/0782

Bestimmt werden,wobei die Formel in Werten des Radius R sowie der χ und y-Koordinaten der Linse 10 (Fig. 1) bestimmt wird:

1 A. ^R " dy²

dy

-3/2

Das Wesen der Erfindung liegt vor allen Dingen darin, wie die Fläche der Linse in der Zwischenzone 18, Fig. 1, erzeugt wird. In den folgenden Abschnitten werden die mathematischen Berechnungen zur Festlegung dieser neuartigen Linsenfläche genauer diskutiert. Grundsätzlich jedoch wird die Fläche durch Teile einer Familie von Kreisen erzeugt, die entwickelt werden, indem eine geneigte Ebene durch eine Vielzahl von Kugeln bekannten Radius geführt wird, wobei jede der Kugeln durch eine Punktfolge geht, welche die Meridionalkurve bilden.

Nach Fig. 4 liegt die Meridionalkurve 20 in der xy-Ebene des dreidimensionalen xyz-Koordinatensystems der Fig. Die Kurve 20 ist eine Tangente an die positive y-Achse im Ursprung (0,0,0).

Die Meridionalkurve 20 kann in tabellarischer Form durch eine Folge von Punkten P,. bestimmt sein, wobei die Punkte für irgend eine gegebene Linsenauslegung entsprechend den Progressionsgesetzen unter Verwendung der vorher genannten Formel berechnet sein können. An jedem Punkt Pw ist ein gegebener Krümmungsradius R„ und ein gegebener Winkel θ^ vorgesehen, der, wie Fig. 4 zeigt, der Winkel zwischen der Tangentenlinie an die Kurve 20 sowie der positiven x-Achse ist. Man kann also jedem Punkt P.. auf der Meridionalkurve das Fünffache an reellen Zahlen zuordnen:

0300 48/0782

30Ί8578

von denen die ersten drei (x_M,y ,O) die rechtwinkl. Koordinaten des P„ darstellen. Die Mitte C_M des Krümmungskreises in Pw hat die Koordinaten

M ⁺ ^RM^{sin 9}M' ^yM " ^RM^{C0S 9}M' ⁰⁾·

Es soll nun eine Kugel £_ .. des Radius R., durch den Punkt

^~ M M

Pw von der Mitte C_w geführt werden und dann wird diese Kugel durch den Punkt P„ umgehende Ebene /C,, geschnitten, welche senkrecht zur xy-Ebene steht. Diese EbeneVCw schneidet die xy-Ebens in einer geraden Linie parallel zur z-Achse und die xy-Ebene in einer geraden durch den Punkt P„ gehenden Linie. Der Winkel φ, um den die letztgenannte Schnittlinie nach unten gegen die positive x-Achse geneigt ist, soll unabhängig vom Punkt P„ und einem gegebenen konstanten Durchsatz gewählt werden.

Es ist klar, daß die Ebene JL w durch P_w die Kugel £_M in einem Kreis S„ schneidet, der durch P^ geht und den Radius RwSin(sz5+9w) hat. Während dann der Punkt Pw sich längs der Meridiankurve bewegt, erzeugt die Familie der Kreise S„ eine Fläche. Der Teil der Fläche, der der yz-Ebene "gegenüberliegt" ist die gewünschte Linsenfläche L.

Nach den Figuren 5 bis 8 der Zeichnungen nun ermöglicht die mathematische Beschreibung der Linsenfläche L eine wirksame Berechnung der Koordinaten der Punkte der Fläche.

Jeder Punkt P auf der Linsenfläche L, der durch die Punkte Pw auf der Meridiankurve 20 erzeugt ist, hat die rechtwinkligen Koordinaten ".-■-"

(1) χ = x„ + R„sin(^+e_M)cosizSC1-cost)

y - ^yM
ζ =

.-sinfizS+Q-A
MM

030048/0782

wo Cx ,y_M50,R_M,9_M) gleich das Fünffache in Zuordnung Punkt P ist
t f 27b ist.

zum Punkt P ist und t ein reeller Parameter im Bereich

JHe Ableitung der Gleichungen (1) nutzen die Tatsache, daß der Kreis S^, der von der Kugel £"„ durch die Ebene^. durch den Punkt Pj, abgeschnitten wird, im Punkt Dj. zentriert ist mit den Koordinaten

(2) U_M ⁺R_Msin(0+e_M)cos0, y_M-R_Msin(0+Q_M)sin?5, 0).

Der Kreis S„ hat einen Radius R,,sin(0+9w) und geht durch den Punkt Pw, wie vorher erwähnt. Jeder Punkt P auf dem Kreis S^ hat also die durch (1) gegebenen Koordinaten, wo t den Winkel in der SchnittebeneX_M von der xy-Ebene zur geraden Linie bezeichnet, die den Punkt P mit der Mitte D_w verbindet und dessen Koordinaten durch (2) gegeben smd. Durchgehend wird der Winkel t als positiv im Gegenuhrzeigersinn der positiven z-Achse gemessen.

Sämtliche bisher vorgenommenen Berechnungen sind unter den folgenden Annahmen gemacht:

(i) Der Teil der Meridiankurve 20 "oberhalb" der xz-Ebene, d.h. der Teil von 20, dessen Punkte die Koordinaten (x„,y_M,0) mit y_M > 0 haben, ist ein Kreisbogen mit dem Radius R > 0, welcher gebildet wird durch die Gleichung

x-R (R ² ν ²1^1/2 ^XM - ^Ro ^CRO ⁷M-¹

(ii) Der Teil der Meridiankurve 20 "unterhalb" der xz-Ebene, d.h. der Teil von 20, dessen Punkte die Koordinaten (x„,y_M,0) mit y„K.0 haben, enthält einen kreisförmigen Arm vom Radius R>0, der das "add-on"-Lesen (wörtlich: aufaddierendes Lesen) der Linse erzeugt. Der "höchste" Punkt P^v auf diesem Kreisbogen von 20 hat die Koordinaten (x^j,y^j,O} mit Xn y 0, yn < 0 und den Koordinaten seines Mittelpunkts ("Zentrum") P^ sind (xs,yr,,0) , wo x^ xri

030048/0782

und y^ < y^.

(iii) Der Winkel φ, um den die sich schneidenden Ebenen %y, unter der xz-Ebene geneigt sind und der Winkel Θ- der Tangentenlinie an den kreisförmigen Bogen Kj

von 20 in Pp sind verknüpft durch die Beziehung φ + θ_ζ = ff .

So ist der "unterste" Punkt des Kreisbogens von 20, der die "add-on"-Lesung erzeugt, der Schnittpunkt dieses Bogens mit der Ebene^fr; durch den "höchsten" Punkt P.-,.

Als Ergebnis dieser Annahmen ist die gesamte Linsenfläche L natürlich in die drei vorher identifizierten sich gegenseitig ausschließenden Sichtfelder unterteilt, d.h. (siehe Fig. 1, 2 und 5):

Das erste oder Weitsichtfeld 14 oberhalb der Schnittebene %p. durch den Ursprung (0,0,0,.), der eine sphärische Fläche vom Radius R ist.

Das zweite oder Übergangssichtfeld T8 zwischen der Schnittebene % _n und der Schnittebene Αλ durch den "höchsten" Punkt P„ der "add-on"-Lesung.

Die dritte Zone für Nahsehen "add-on" 16, bei der es sich um eine sphärische Kappe unterhalb der Schnittebene Ky. durch P^ handelt; sowie jede der Zonen 14, 16 und 18 ermöglichen einfache analytische Besehreibungen ausgedrückt in Koordinaten ihrer Punkte.

Sämtliche Punkte in der ersten Zone 14 der Linse haben Koordinaten (x,y,z) welche beide die Ungleichung

-:Q;3LQ.04a/0782

■50,18578

sowie die Gleichung

- ? — ? -2 1/7

erfüllen. . -

Ähnlich haben sämtliche Punkte der dritten Zone 16, die die "add-on"-Lesung erzeugt, die Koordinaten (χ,/Ϋ,ζ,) und erfüllen beide die Ungleichung (IE2) (1 "+ ^Y ~Z^k_ · _ώ )² + ( .2 _; )² i und die Gleichung

x = i - (R^z - (y - y)^z - ζ Y¹ wo . --.".■■".".-.-

; _; t = _x- ₊ RSi₁₁₉-, _y = y- - .Rcose_fi.

Die Koordinaten sämtlicher dieser Punkte im neuartigen Übergang bzw. in der Zwischenzone 18 zwischen den schneidenden Ebenen /L^ und JC - müssen die ursprüngliche Gruppe von Gleichungen erfüllen, nämlich

(E3). χ = x_M +

-.■■"■"■f. ^{= 7}M " R_Msin(0+e_M)sin0 (1-cost) ζ = R_Msin(0+e_M)sint, .

Insbesondere muß für jeden Punkt mit den Koordinaten (x,y,z), für die y und ζ die beiden Ungleichungen (IE1) und (TE2). nicht erfüllen das Fünffache (x_M,y_M,O,R_M,0_M) sowie der Parameter t so für einen gewissen Punkt Pw auf der Meridiankurve 20 (unter der xz-Ebene) bestimmt sein, daß sämtliche drei Gleichungen (E3) gleichzeitig erfüllt sind.

Das Rechenverfahren zum Berechnen der Koordinaten der Punkte der Linsenoberfläche L basiert völlig auf der analytischen Darstellung der Grenzen der Übergangsbereiche, ausgedrückt als die quadratischen Ungleichungen und (IE2) .

Bei der tatsächlichen Herstellung der Linse nach der Erfindung muß eine Maschine wie eine numerisch geregelte Schleifmaschine programmiert werden, um entweder die Linse aus einem Linsenrohling geeigneten Materials herzustellen oder eine Form zu erzeugen, in der die Linse entweder aus einem Glas optischer Qualität oder einem polymerisierbaren Material gegossen werden kann. Die Techniken der Programmierung sowie der Betätigung numerischer gesteuerter Maschinen sowie zum Präzisionsguß von Linsenformen unter Verwendung geeigneter Formen ist in der Literatur beschrieben und dem Fachmann bekannt. Die genauen Details des Einsatzes von Computern, des Programmieren der Maschine und des Gießens der Linse werden daher hier nicht weiter beschrieben.

Die neuartige Linse nach der Erfindung die, wenn sie entsprechend den oben genannten Verfahren und mathematischen Berechnungen hergestellt ist, zeichnet sich aus durch neuartig konfigurierte und geschichtet angeordnete erste, zweite und dritte Sichtfelder entsprechend Fig. 1. Die neuartige Gestalt dieser Sichtzonen, die für das normale Sehen durch den Benutzer der Linse optimiert wird, resultiert daraus, daß die Oberfläche der Linse im Zwischensichtfeld bzw. in der zwischengefügten Sehzone erzeugt wird durch Teile einer Familie ναι Kreisen, die dadurch entwickelt werden, daß die geneigte Ebene /{,

3004870782

(Fig. 4 und 5) durch eine Vielzahl von Kugeln bekannten Radius geht und jede dieser Kugeln durch die Folge der die Meridionalkurve 20 bildenden Punkte geht.

Fig. 10 der Zeichnung, bei der es sich um ein Bild bei einer Linse nach der Erfindung handelt,zeigt, daß die Verzerrung und Unscharfe auf einem absoluten Minimum über die am meisten verwendeten Teile der Linse gehalten wird. Ein Vergleich des Bildes einer typischen progressiven Linse nach dem Stand der Technik - Fig. 9 - mit dem Bild, das durch die. Linse nach der Erfindung erzeugt wird, zeigt sofort die erhebliche Verbesserung gegenüber dem Stand der Technik. Besonders hervorzuheben ist die erhebliche Verbesserung in den Verzerrungscharakteristiken der Linse in den Umfangsbereichen der Linse unmittelbar unterhalb der z-Achse und in den am häufigsten verwendeten Teilen der zwischengeschalteten Sehzone bzw. des Sichtfeldes 18.

Um Verständnis für die Koordinaten der Stärke einer typischen Linse nach der Erfindung, beispielsweise die für das Bild der Fig. TO verantwortliche Linse zu gewinnen, sind in Fig. 11 die Ergebnisse dargestellt, die mit Linsen erhalten wurden, deren rückseitige Fläche entsprechend den hier gegebenen Lehren ausgebildet ist.

Im Hinblick auf eine knappe Darstellung wurde die Erfindung nur anhand einer Ausführungsform erläutert. Änderungen und Abänderungen liegen im Rahmen der Erfindung.

0300A8/0782

2U-

Leerseite

Claims

PATENTANSPRÜCHE

1. Ophthalmische Linse mit progressiv variierender Brennweite mit zwei Brechungsflächen, dadurch g e ken η ζ e i c h η e t ,daß eine hiervon (12) in erste, zweite und dritte Sichtfelder oder Sehzonen unterteilt ist, die jeweils- für Weitsicht, das Sehen im Zwischenbereich sowie im Nahbereich bestimmt sind, wobei diese eine Fläche (12) eine Meridionalkurve (20) zeitigt, die durch die optische Mitte der Linse (C) geht und diese Zonen durchsetzt; daß diese Meridionalkurve (20) durch eine Folge von Punkten auf dieser einen Fläche (12) und wesentlichen Umfangsteilen der unteren Hälfte dieser einen Fläche gebildet ist und eine im wesentlichen konstante Krümmung mit einer im wesentlichen konstanten Brennweite für das Weitsehen.aufweist und daß das dritte Sichtfeld (16) einen unteren Teil dieser einen Flache (12) einnimmt und für das Sehen im Nahbereich im wesentlichen konstante Brenn-

03Q0A8/0782

301857

weite aufweist und das zweite Sichtfeld (18) zwischen erstem und drittem Sichtfeld liegt und dem Sehen im Zwischenbereich dient; daß das zweite Sichtfeld weiter auf jeder Seite des Meridians im wesentlichen symmetrische Zonen der Astigmatismusfehler besitzt und die eine Fläche der zweiten Sichtzone durch Teile einer Familie von Kreisen erzeugt ist, die entwickelt sind, indem eine geneigte Ebene durch eine Vielzahl von Kugeln bestimmten Radius geführt wird und jede dieser Kugeln eine Tangente an diese Folge von die Meridionalkurve bildenden Punkten ist.

2. Linse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß jeder Punkt auf der Fläche der durch die Folge von Punkten der Meridionalkurve gebildeten Linse die folgenden rechtwinkligen Koordinaten besitzt:

^{X = X}M ^{+ R}

y ^{= Y}M ~ Bj₄SiIiW+e_fi)sin_(/C1-cost)" ζ = ^RM^sin W⁺Öjj)s int

wo (X_M,Yw,0,R_M,9w) das jedem Punkt dieser Punktfolge zugeordnete Fünffache und t ein reeller Parameter im Intervall O < t ^ 2 TT ist.,

3. Linse nach Anspruch 2, dadurch g e k e η η ζ e i c h η e t , daß:

a) der Teil der Meridionalkurve, der sich innerhalb

des ersten Sichtfeldes (14) befindet, ein Kreisbogen vom Radius R > O, dargestellt durch die Gleichung:

% ^=Ro - C^Ro² "V^ ^1/2 ist und daß

b) alle Punkte in diesem ersten Sichtfeld (14) Koordinaten C^x>y>z) aufweisen, die sowohl die Ungleichung Π + Υ " λ 2 \ r ζ- γ 2 > _Λ- ^U Rcostfsin0 ^{J L} R ^J '

.030048/0782

und die Gleichung

erfüllen.

4, Linse nach Anspruch 2> dadurch g e k e η η ζ. ei c h η e t , daß sämtliche Punkte im zweiten Sichtfeld (TS): Koordinaten C^X»T>^Z) aufweisen, die sowohl die Ungleichung

Rsin

und die Sleichüng

■» - ff - ER² - β - ?>² -lH ^U1

erfüllen^ wo

5t ~^: Linse nach: Äßsprucit 4_K dadurch g e k en η - ζ eic h η e t _x daß sämtliche Punkte in der Z&ne Koordinaten (5^y₁Z.)- aufweisen^, die den folgenden gleichungen genägeit:

&. Verfahren zur Hersteflung einer ö^hthalroischen Linse mit einer x, y und z_Achse von progressiv variierender Brennweite mit zwei Brechungsflachen^ von denen die eine unterteilt ist in. erstre,, zweite und dritte Sicht fei der, die für Weitsicht,, Sehen im Zwischenbereich und nahen Bereich bestimmt sind, wofoei die eine Fläche eine Meridionalkurve aufweist, die durch die optische Mitte der Linse geht und diese Zonen durchsetzt und die Meridionalkurve definiert ist durch eine Folge von Punkten auf dieser einen Fläche, wobei das erste Sichtfeld die obere Hälfte dieser einen Fläche und wesentliche Umfangsteile

03D0A B/07.8 2 ORIGINAL INSPECTED

der unteren Hälfte dieser einen Fläche einnimmt und eine im wesentlichen konstante Krümmung aufweist und für eine im wesentlichen konstante Brennweite für Weitsehen sorgt, wobei das dritte Sichtfeld einen unteren Teil dieser einen Fläche einnimmt und eine im wesentlichen konstante Brennweite für Sehen im Nahbereich bietet und das zweite Sichtfeld (18) zwischen dem ersten und dritten'Sichtfeld (14;16) liegt und für Sehen im Zwischenbereich sorgt, wobei das zweite Sichtfeld weiterhin auf einer Seite des Meridians im wesentlichen symmetrische Zonen von .Astigmatismusfehlern besitzt, dadurch gekennzeichnet , daß die eine Fläche des zweiten Sichtfeldes erzeugt wird,indem zur Bildung dieser Fläche kombiniert werden eine Vielzahl von Kreisen, die entwickelt werden, indem eine geneigte Ebene unter einem bestimmten Winkel relativ zu der Achse der Linse durch eine Vielzahl von Kugeln bestimmten Radius geführt wird, wobei jede der Kugeln durch diese Folge von die Meridionalkürve bildenden Punkten geht und der Radius der Kugeln sowie der Winkel der geneigten Ebene derart gewählt werden, daß jeder Punkt auf der Fläche die folgenden rechtwinkligen Koordinaten hat:

x = x_M + R_Msin(0+ö_M) COS^(I-y = y_M - R_Msin(0+Ö_M)sin0(1-cost)

ζ = R_Msin(0+O_M)sint

wo (%>^νΜ>0>^ΚΜ>^Μ) ^^{as e}i-^nen entsprechenden Punkt dieser Folge "von Punkten zugeordnete Fünffache . und t ein reeller Parameter im Bereich O^ t ^- 2 ist.

7. Verfahren zur Herstellung einer Linse nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß diese eine Fläche der ersten Sichtzone erzeugt wird, indem zur Bildung dieser Fläche eine Vielzahl von Kreisen kombiniert werden, die dadurch entstehen, daß eine

Q300A8/0782

ORIGiNALlNSPECTED

geneigte Ebene unter einem bestimmten Winkel relativ zur Achse der Linse durch eine Vielzahl von Kugeln bestimmten Radius gelegt wird, wobei jede der Kugeln durch die Folge der die Meridionalkurve bildenden Punkte geführt ist und der Radius der Kugeln sowie der Winkel der Ebene derart gewählt wird, daß a) der Teil der Meridionalkurve innerhalb der ersten Sichtzone ein kreisförmiger Bogen vom Radius R > O, definiert durch-die Gleichung ^XM ^{= R}o " t%² - ^YM^{2) 1/2} ist; und daß

;bO sämtliche Punkte in der ersten Sichtzone Koordinaten (x,y,z) aufweisen, die sowohl die Ungleichung

Π ■'■ + y f + C Z wie die "R cos0-sin0 R_Qcos0 χ .. = ' Gleichung 2
7 - -2_Λ 1
ζ ) erfüllen R- - (R ² -
.0 > 0 I/2

8. VerfahrefL zur Herstellung einer Linse nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , daß diese eine Brechungsfläche der dritten .Sichtzone erzeugt wird, indem zur Bildung der Fläche eine Vielzahl von Kreisen kombiniert werden, die entstehen, indem eine geneigte Ebene unter einem bestimmten Winkel relativ zur x-Achse der Linse durch eine Vielzahl von Kugeln bestimmten Radius geführt wird, wobei jede der Kugeln durch diese Folge von die Meridionalkurve bildenden Punkten gelegt ist und daß der Radius dieser Kugeln und der Winkel dieser Ebene derart gewählt wird, daß sämtliche Punkte in der zweiten Sichtzone Koordinaten (x, y, z) aufweisen, die sowohl die Ungleichung

Π ,■-·--* -^M-- 2 , ( _l_ )²f ₁

_. -^u.. .■^ Rsin(0+9_fl) sin0^J ■ Rs in (0+Og) . '

wie die Gleichung

■/ - χ = X-CR²- Cy- y)² - i²)^1/2

erfüllen, worin

0 30 0A8/0782

^Rsin9M '

030048/0782