DE2336708A1

DE2336708A1 - Ophthalmische linse mit progressiv sich aendernder brechkraft

Info

Publication number: DE2336708A1
Application number: DE19732336708
Authority: DE
Inventors: Bernard F Maitenaz
Original assignee: Essilor International Compagnie Generale dOptique SA
Current assignee: EssilorLuxottica SA
Priority date: 1972-07-26
Filing date: 1973-07-19
Publication date: 1974-02-07
Also published as: DE2336708C3; NL176811C; GB1403675A; BE802400A; NL7310190A; SU515473A3; DD107152A5; DE2336708B2; JPS4959652A; CA981075A; AU5851173A; FR2193989B2; FR2193989A2; AU471562B2; JPS5220271B2; RO72099A; HU167920B; NL176811B; AT328765B; BR7305631D0

Description

DIPL.-ING. P. WlRTH · DIPL.-ING. G. DANNENBERG DR. V. SCHMIED-KOWARZIK · DR. P. WEINHOLD · DR. D. GUDEL

6 FRANKFURTAM MAIN

CR. ESCHENHEIMER STRASSE 39

13.JuIi 1973 ,

ESSILOR INTERNATIONAL .

(Compagnie generale d'optique)

Ophthalmische Linse mit progressiv sich ändernder Brechkraft

Die Erfindung betrifft eine ophthalmische Linse mit progressiv sich ändernder Brechkraft, die eine asphärische Oberfläche aufweist, deren Schnitt mit einer im wesentlichen senkrechten, die optische Achse der Linse- enthaltenden Ebene eine ombilische Kurve ist, d.h.eine Kurve, für die in jedem Punkt die beiden Hauptkrümmungsradien der Oberfläche gleich sind, wobei deren Krümmung sich/mindestens zwischen zwei Punkten, von denen der eine das Zentrum für Weitsicht und der andere das Zentrum für Nahsicht ist, derart ändert, daß ein progressiver Zuwachs an Brechkraft der Linse gewährleistet ist, wenn ein in das Auge des Trägers eintretendes Strahlenbündel der ombilischen Kurve folgend, zwischen dem Zentrum für Weitsicht und dem Zentrum für Nahsicht über die Oberfläche der Linse streicht.

Bei den in den deutschen Patentschriften 1.151.955 und 1.198,703 beschriebenen Linsen mit progressiv sich ändernder Brechkraft sind die auf Astigmatismus und Bildfeldwölbung beruhenden Abbildungsfehler längs der ombilischen Linie Null, und sie sind gleichfalls Null oder sehr schwach in einer länglichen schmalen Zone, die sich längs der ombilischen Linie zwischen den Zentren für Weitsicht und Nahsicht erstreckt

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und deren Längsmittellinie diese ombilische Linie ist. In den beiderseits dieser, von den genannten Abbildungsfehlern freien Zone gelegenen Zonen ergibt die Linse jedoch Abbildungsfehler mit sehr störender Verzeichnung. Diese Verzeichnung läßt ein durch, die Linse betrachtetes regelmäßiges Gitter außerhalb der von Abbildungsfehlern freien Zone der Linse deformiert und verzeichnet erscheinen.

Mit den in der deutschen Patentanmeldung P 20 44 639.3 beschriebenen Maßnahmen wird ein Kompromiss verwirklicht, in dem man es zuläßt, daß die Abbildungsfehler aufgrund von Astigmatismus und Bildfeldwölbung in der oben erwähnten länglichen und schmalen Zone einen gewissen Wert erreichen, der natürlich unterhalb der Toleranzschwelle des Trägers liegt, während gleichzeitig die Verzeichnung Über die Gesamtfläche der Linse erheblich vermindert wird. Dies gestattet insbesondere die Betrachtung eines regelmäßigen Gitters ohne merkliche Verformung der horizontalen und vertikalen Linien der seitlichen Teile des Gitters. Während mit Linsen nach der vorgenannten deutschen Patentanmeldung die Sicht für den Fall statischen Sehens durch die seitlichen Partie en der Linse ganz wesentlich verbessert wird hat sich doch gezeigt, daß diese Linsen nicht voll befriedigend sind, wenn es sich um dynamisches Sehen handelt, wie es im täglichen Leben vorkommt. In der vorliegenden Beschreibung steht der Begriff "Statisches Sehen" für den Fall eines einen Objektpunkt durch die Linse betrachtenden Auges, bei dem das in das Auge eintretende Strahlenbündel zum Formen des Objektbildes stets auf die gleiche Stelle der Linsenoberfläche trifft, während unter den Begriff "Dynamisches Sehen" alle diejenigen Fälle fallen, wo beim Betrachten eines Objektpunktes durch die Linse das zum Formen des Objektbildes dienende Strahlenbündelinfolge einer

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Relativbewegung zwischen dem Auge und der Linse über die Linsenoberfläche streicht. Eine solche Relativbewegung kann als Folge davon auftreten, daß das von dem Auge durch die Linse betrachtete Objekt beweglich ist und das Auge bei starrer Haltung des die Brille tragenden Kopfes gedreht wird, oder dadurch, daß beim Betrachten eines festen Objektes der die Brille tragende Kopf gedreht wird, während das Auge auf das Objekt fixiert bleibt. Auf diese ¥eise entsteht beim Betrachten gerader vertikaler oder horizontaler Linien durch eine Linse nach der deutschen Patentschrift, wenn während der Betrachtung das Strahlenbündel horizontal bzw. vertikal über die Linsenoberfläche streicht, beim' Betrachter der Eindruck, daß die vertikalen oder horizontalen Linien sich verformen, was nicht nur unangenehm ist, sondern auch Schwierigkeiten für den praktischen Einsatz solcher Linsen ergibt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine progressive Linse der eingangs genannten Art zu schaffen, die für den Benutzer angenehm zu tragen ist und die insbesondere bei dynamischem Sehen vorteilhafter ist.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung durch eine ophthalmische Linse mit progressiv sich ändernder Brechkraft der eingangs genannten Art gelöst, die sich dadurch kennzeichnet, daß in jedem Punkt der asphärischen Oberfläche der Schnitt dieser asphärischen Oberfläche mit einer Ia wesentlichen vertikalen Ebene parallel zu der Ebene der ombilischen Kurve eine Kurve ist, deren Krümmung Cp in dem betreffenden Punkt der Be-

ii
Ziehung genügt: °

wobei C. die Krümmung der ombilischen Kurve in demjenigen

Punkt dieser Kurve ist, der auf dem gleichen horizontalen Schnitt wie der .

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betreffende Punkt liegt, wenn die Linse in der Gebrauchs stellung ist, und wobei N einen vorbestimmten Wert hat, der der Beziehung entspricht:

3,5 A

wobei A der Zuwachs an Brechkraft in Dioptrieen zwischen den Zentren für Weitsicht und für Nahsicht ist.

Mittels dieser Maßnahmen wird - wie weiter unten näher erläutert ist - die Änderungsgeschwindigkeit der durch die Linse betrachtenden Verformung vertikaler oder horizontaler Linien für einen gegebenen Wert der Winkelgeschwindigkeit des über die asphärische Oberfläche der Linse streichenden Strahlenbündels vermindert, was zu einer wesentlich angenehmeren Situation bei dynamischem Sehen führt. Man erhält dadurch eine Linse, die für den Großteil der Benutzer wesentlich angenehmer zu tragen ist und durch die somit ein echter technischer Fortschritt gegenüber den bisher bekannten Linsen mit progressiv sich ändernder Brechkraft erreicht wird.

Die Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert und zwar zeigen:

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Fig. 1 Schematisch ein Auge,vor dem eine Linse mit

progressiv sich ändernder Brechkraft angebracht ist, wobei die in' Betracht gezogenen Parameter zum Berechnen der durch die Linse in Abhängigkeit von der Winkelstellung des Auges eingeführten Verzeichnung gezeigt sind; ,

Fig. 2 im oberen Teil die Form, die eine durch eine übliche Linse mit progressiv sich ändernder Brechkraft betrachtete Gerade annimmt, und die sich horizontal verschiebt aber parallel zu sich .selbst bleibt, und, im unteren Teil, eine grafische Darstellung der Änderungen des horizontalen Abstands zwischen dem Bild eines Punktes der beweglichen vertikalen Geraden und der Lage, die das Bild dieses Punktes einnehmen würde, wenn es keine Verzeichnung in Abhängigkeit von der Winkelstellung des Auges während des horizontalen ÜberStreichens der Linse gäbe;

Fig. 3 eine der Fig. 2 analoge Darstellung für eine

horizontale Gerade, die sich vertikal verlagert während sie zu sich selbst parallel bleibt;

Fig. 4 schematisch und perspektivisch die asphärische Oberfläche einer Linse mit progressiv sich ändernder Brechkraft gemäß der Erfindung;

Fig. 5 eine Stirnansicht einer asphärischen Linse nach der Erfindung mit einem Zuwachs an Brechkraft von 1,50 D zwischen den Zentren für Weitsicht und Nahsicht;

Fig. 6 eine grafische Darstellung der Minimalwerte und Maximalwerte der Krümmungsradien der vertikalen Schnitte der asphärischen Oberfläche der in Fig. 5 gezeigten Linse in Abhängigkeit vom Krümmungsradius der vertikalen ombilischen Kurve,

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längs deren der Zuwachs an Brechkraft erfolgt;

Fig. 7a u.Tb Tafeln, die in Millimeter die Abweichungen in Bezug auf eine Referenzkugel bzw. die Krümmungen von Vertikalschnitten der asphärischen Oberfläche einer Linse nach der Erfindung zeigen, die einen Zuwachs an Brechkraft von 1,50 D hat, für verschiedene Punkte der asphärischen Oberfläche mit • regelmäßigen gegenseitigen Winkelabständen;

Fig. 8 eine grafische Darstellung, welche zeigt, wie die Krümmung von zwei Vertikalschnitten der durch die Tafeln der Fig. 7a und 7b definierten asphärischen Oberfläche sich ändert, wobei die beiden Ebenen parallel zur Ebene der vertikalen ombilischen Kurve und 10 bzw. 20 Millimeter von dieser entfernt verlaufen;

Fig. 9 eine der Fig. 8 analoge Darstellung, in der zum Vergleich gezeigt ist, wie die Krümmung eines Vertikalschnitts der asphärischen Fläche einer konventionellen Linse mit progressiv sich ändernder Brechkraft sich ändert;

Fig. 10 eine der Fig. 3 entsprechende grafische Darstellung für den Fall einer durch die Tafeln der Fig. 7a und 7b definierten Linse nach der Erfindung ;

Fig. 11a u.11b den Fig. 7a und 7b ähnliche Tafeln für den Fall einer erfindungsgemäßen Linse, deren Zuwachs an Brechkraft 2,50 D beträgt;

Fig. 12 u. 13 den Fig. 8 und 10 entsprechende Darstellungen für den Fall einer durch die Tafeln der Fig. 11 a und 11 b definierten Linse nach der Erfindung.

Bevor die Erfindung selbst beschrieben wird, sei anhand der Fig. 1 bis 3 die beim dynamischen Sehen durch ophthaliaische Linsen mit progressiv sich ändernder Brechkraft auftretende

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Verzeichnung erläutert und zwar für den Fall einer sich horizontal in einer Ebene senkrecht zur optischen Achse der Linse verlagernden aber parallel zu sich selbst bleibenden vertikalen' Geraden, und für den Fall einer sich gleichfalls in einer Ebene senkrecht zur optischen Achse der Linse vertikal verlagernden aber parallel zu sich selbst bleibenden horizontalen Geraden.

In Fig. 2 stellen die Linien V₁,V₂,V-*. ..-V₇, die Bilder der durch eine bekannte Linse mit*)sich ändernder Brechkraft gesehenen oben erwähnten vertikalen Geraden entsprechend verschiedenen von dieser während der Verlagerung eingenommenen, aufeinander folgenden Stellungen dar. Die Bilder V₁ bis Vy sind diejenigen, die erhalten werden, während das Auge den Mittelpunkt der Linie betrachtet und während das zum Abbilden dieses Mittelpunkts dienende Strahlenbündel den mittleren Horizontalschnitt der Linse streicht, während der horizontalen

AL. \

Verlagerung der vertikalen Geraden. / progressiv

Um die Natur der durch die Linse während des horizontalen seitlichen Bestreichens erzeugten Deformation zu erfassen, muß untersucht werden, wie sich für einen Punkt P der vertikalen Geraden der horizontale Abstand β_χ zwischen dem verzeichneten Bild P_±(i= 1,2,3...7) des Punktes P und der Lage P_Q: ändert, die das Bild des Punktes P einnehmen würde, wenn keine Verzeichnung vorhanden wäre. In Fig.2 ist dieser Abstand ε_χ für den Fall des Bildes P₂ des Punktes P der vertikalen Geraden angegeben, wenn deren Bild sich bei V₂ befindet. Die aufeinander folgenden Werte e*, e₂, e·* ... e~, des Abstandes β_χ, gemessen für den Punkt P der Geraden sind in der grafischen Darstellung

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im unteren Teil der Fig. 2 eingetragen. Die so erhaltene Kurve 1 zeigt, wie der Abstand β_χ sich in Abhängigkeit von dem Winkel ^v cLer Augenachse mit der optischen Achse der Linse (Fig.1) während des horizontalen seitlichen Bestreichens ändert. Tatsächlich hängt, wie Fig. 1 zeigt, der Wert von β_χ (oder von β_γ wie weiter unten gezeigt ist) von dem Abstand d zwischen der Linse und der Ebene ab, in der sich die vertikale Gerade (oder die horizontale Gerade wie weiter unten anhand der Fig. 3 gezeigt ist) verlagert. Darum ist es vorzuziehen, den Abstand β_χ (oder e_Y) infolge der Verzeichnung in prismatischen Dioptrieen zu berechnen. Bekanntlich entspricht eine Abweichung ^e^\ (oder er^) von 1 prismatische Dioptrie einem Abstand β_χ (oder β_γ) gleich 1 cm für eine Distanz d von 1m.

In der grafischen Darstellung der Fig. 2 verdeutlichen die Maximalabstände e«. und e₇ die Bedeutung der Verzeichnung des Bildes der vertikalen Geraden. Die Amplitude dieser Deformationen ist bestimmend für die Annehmlichkeit des statischen Sehens bei seitlicher Betrachtung. Im Gegensatz hierzu hängt die Annehmlichkeit des dynamischen Sehens nicht von der Amplitude »der Abweichungen e_Y ab, sondern von dem Ausmaß ihrer Änderungen für eine gegebene Bewegung des seitlichen Bestreichens. Praktische Versucher haben diese wesentliche Erkenntnis bestätigt, daß Je rascher die Deformation eines Bildes ihren Wert bei einer Bewegung des Bestreichens mit gegebener Winkelgeschwindigkeit ändert, diese Deformation umsomehr von dem Auge empfunden und damit die Annehmlichkeit des dynamischen Sehens um so geringer ist. Infolgedessen ist diejenige Größe, die für die Annehmlichkeit des dynamischen Sehens als in erster Linie repräsentativ angesehen werden kann, nicht mehr der Maximalwert von β_χ, sondern der Maximalwert von de_x/du£,d.h. der maximale Winkel °C max, den die Tangente an

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die Kurve 1 mit der X-Achse bildet. Aus Fig. 2 ist ersichtlich, daß der Winkel <* max derjenige Winkel ist, den die Tangente an die Kurve 1 in demjenigen Punkt der Kurve bildet, der dem Fall entspricht, wo die vertikale Gerade sich in der vertikalen Mittelebene der Linse befindet. Zusammenfassend ergibt sich also, daß je kleiner der Winkel <* max umso größer die Annehmlichkeit des dynamischen Sehens ist.

Was vorstehend für horizontale Relativbewegungen erläutert wurde, gilt in gleicher Weise für vertikale Relativbewegungen. Im letzteren Falle sind die visuellen Folgen der Verzeichnung jedoch noch schwerwiegender, weil die Vergrößerung sich in vertikaler Richtung infolge der Änderung der Brechkraft längs der vertikalen oder annähernd vertikalen ombilischen Kurve ändert, nämlich im Progressionsmeridian, für den Fall der Linse mit progressiver Brechkraft. Wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, die für eine bekannte Linse progressiver Brechkraft die aufeinander folgenden Bilder E^_f H₂, Η,...Η™, einer horizontalen Geraden zeigt, die sich vertikal in einer senkrecht zur optischen Achse der Linse liegenden vertikalen Ebene parallel zu sich selbst verlagert, müsste diese horizontale Gerade in einem gegebenen Zeitpunkt ihrer Bewegung tatsächlich auch dann bei H g und nicht ,bei Hg gesehen werden, wenn keine Verzeichnung vorläge, weil während des vertikalen Bestreichens der Linse durch das zur Abbildung des Mittelpunktes der von dem Auge gesehenen Geraden dienende Strahlenbündel die Brechkraft und infolge dessen die vertikale Vergrößerung zugenommen hat, während die horizontale Gerade sich aus ihrer dem Bild H^ entsprechenden Stellung in die dem Bild Hg entsprechende Stellung bewegt hat.

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Tatsächlich erblickt das Auge zu dem vorerwähnten gegebenen Zeitpunkt die horizontale Gerade in der letztgenannten Lage Hg und nicht in der Lage H g, als Folge der Verzeichnung. Man kann daher für einen Punkt Q der horizontalen Geraden, der zu einem gegebenen Zeitpunkt von dem Auge durch die Linse bei Qg gesehen wird, den Abstand βγ messen, dessen Anteil Q_Q Q. Q eine Folge der Vergrößerung ist, während der Anteil Qq Qg eine Folge der Verzeichnung ist. Wie im Falle des Punktes P der bewegbaren vertikalen Geraden der Fig. 2, kann man auch für den Punkt Q der horizontalen Graden, wenn diese sich vertikal parallel zu sich selbst verlagert, die Kurve 2 der Änderung von e^\._pausgedrückt in prismatischen Dioptrieen,in Abhängigkeit von dem Winkel UJ , den die Blickachse mit der optischen Achse der Linse bildet,zeichnen. Diese Kurve 2 ist in der grafischen Darstellung enthalten, die sich im rechten Teil der Fig. 3 befindet. In dieser grafischen Darstellung stellt die strichpunktiert ausgezogene Kurve 3 die Änderungen von QqQ ο ^ Abhängigkeit von CJ dar.

Wie schon weiter oben anhand der horizontalen Verlagerungen erläutert wurde, bestimmt sich die Annehmlichkeit des Sehens bei vertikalen Relativbewegungen durch die Größe des Maximalwinkels A __e„ , den die Tangente an die Kurve der Äd />

Änderungen von e /> in Abhängigkeit von (^j , z.B. die Kurve 2 der grafischen Darstellung der Fig. 3,bildet. Genauer gesagt ist die Annehmlichkeit des dynamischen Sehens umso größer, je kleiner der Winkel β __o„ ist. Bei dem in Fig. 3 dargestellten Beispiel ist der Winkelßmaximal, wenn die bewegliche horizontale Gerade durch die horizontale Mittelebene der Linse geht, und im typischen Beispiel der bekannten Linse mit progressiver Brechkraft liegt die Größe des Winkels A ___ in

I m&jc

der Größenordnung von 34 .

Der Vollständigkeit halber muß hinzu gefügt werden, daß die Auf-

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teilung in vertikale und horizontale Bewegung eine künstliche ist, während die Bewegungen des Kopfes oder der Augen des Brillenträgers im allgemeinen in einer gegenüber der Vertikalen und,der Horizontalen geneigten Richtung erfolgen. Die globale Verzeichnung beim dynamischen Sehen erscheint daher als Kombination der beiden vorstehend analysierten Komponenten in horizontaler und vertikaler Richtung. Die Annehmlichkeit des dynamischen Sehens hängt daher.davon ab, daß gleichzeitig die vertikale dynamische Verzeichnung und die horizontale dynamische Verzeichnung auf ein Minimum gebracht werden, d.h. die gleichzeitige Verminderung der Winkel

Qtmax ^³¹¹^ Änax* ^D^^ese Verminderung ist äußerst wichtig, denn es wurde gezeigt, daß das Gehirn zwar rasch die Verzeichnung bei statischem Sehen kompensiert, aber nur geringfügig oder sehr langsam eine Kompensation der Verzeichnung des dynamischen Sehens vornimmt,die daher wesentlich langer, als erhebliche visuelle Behinderung andauert.

Die Untersuchungen, die auf dem Gebiet der in der deutschen Patentanmeldung P 20 44 639.3 beschriebenen Linsenoberflächen gemacht worden sind, haben gezeigt, daß für einen angenehmen Gebrauch bei dynamischem Sehen es nicht ausreichend ist einfach Oberflächen zu verwenden, deren Schnitte S. durch horizontale Ebenei^Curven sind, deren Krümmungsradius mit zunehmendem Abstand von dem Schnittpunkt A. des Schnittes S. mit der im wesentlichen vertikalen ombilischen Kurve MM. abnimmt (zunehmende Krümmung),wenn der Krümmungsradius der ombilischen Kurve MiyL im Punkt A* größer als der Krümmungsradius des besonderen kreisförmigen Horizontalschnitts C₂ ist, und deren Krümmungsradius mit wachsendem Abstand von dem Punkt A* wächst (abnehmende Krümmung), wenn der Krümmungsradius der ombilischen Kurve MM^ im Punkt A^ kleiner als der Krümmungsradius des genannten Horizontalschnitts C₂ ist (Fig. 4). Durch die Tatsache, daß die durch das Zentrum für

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Weitsicht A* und das Zentrum für Nahsicht A, verlaufenden Horizontalschnitte der Oberfläche gleichfalls ombilische Kurven und/oder Kurven sind, längs deren die vertikale Komponente des prismatischen Effekts konstant ist, und weiter durch die Tatsache, daß die Oberfläche in ihren seitlichen Bereichen wenigstens einen Vertikalschnitt aufweist, längs dessen die horizontale Komponente des prismatischen Effekts konstant ist, wird ein wesentlich angenehmeres Tragen bei statischem Sehen gewährleistet, während das dynamische Sehen noch nicht befriedigend ist.

Gemäß der Erfindung wurde nach langen Bemühungen herausgefunden, daß ein befriedigender Zustand bei dynamischem Sehen zu erreichen ist, wenn in jedem Punkt B... die asphärische Oberfläche der Linse mit sich progressiv verändernder Brechkraft der Schnitt dieser asphärischen Oberfläche durch eine im wesentlichen vertikale Ebene Ii . parallel zu der Ebene VT der ombilischen Kurve MM^ eine Kurve <£·* ist, deren Krümmung Cn in dem betrachteten Punkt B₄. der Bedingung entspricht : ^

wobei C. die Krümmung der ombilischen Kurve MR, in dem Punkt A. dieser ombilischen Kurve ist, der auf dem gleichen Horizontalschnitt S^ wie der betreffende Punkt B.. liegt (bei Gebrauchsstellung der Linse), und N eine vorbestimmte Größe hat, die der Bedingung entspricht:

N^ 3,5 A (2)

wobei A der Zuwachs an Brechkraft in Dioptrieen zwischen den Zentren für Weitsicht A₁ und Nahsicht A,, (Fig. 4) ist.

Vorzugsweise entspricht N der Bedingung:

N = 3 A. (3)

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Diese neuen Bedingungen (1) und (2) oder (1) und (3) für asphärische Oberflächen von Linsen mit progressiv sich ändernder Brechkraft nach der Erfindung ermöglichen es, Linsen zu erhalten, die das Betrachten bei dynamischem Sehen in vertikaler Richtung angenehm machen. Es wäre interessant den Maximalabstand zwischen den Kurven Cg und C. noch kleiner als 3A zu machen, aber diese BeSxngung wSre schon bald zu schwierig mit der Charakteristik bzw. den Charakteristiken in Einklang zu bringen,die in der deutschen Patentanmeldung P 20 44 639.3 beschrieben sind. Im Übrigen hat die Erfahrung gezeigt, daß, wenn die oben angeführten Bedingungen für angenehmes dynamisches Sehen in vertikaler Richtung erfüllt sind, auch die Betrachtung bei dynamischem Sehen in horizontaler Richtung durchaus befriedigend ist.

Angenommen N hat den Wert 3A, so Jäßt sich die Bedingung (1) auch in folgender Form schreiben:

⁰Ai-34 ^ O₀J -^ O₄₁₊-Ji <*>

Wenn mit R₁ der Krümmungsradius der ombilischen Kurve MM«, im Punkt A₁ und mit R₃. der Krümmungsradius des Vertikalschnitts 2j. im Punkt B_±. bezeichnet wird, kann die vorstehend angegebene Beziehung (4) auch wie folgt geschrieben werden:

—1

Als Beispiel: für eine Linse mit progressiv sich ändernder Brechkraft, deren Zuwachs A 1,50 D beträgt, gemessen zwischen den Zentren für Weitsicht A«j und Nahsicht A, mit gegen-

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seitigem Abstand von beispielsweise 25 mm, und wenn der Krümmungsradius der ombilischen Kurve MM^ im Schnittpunkt A. dieser ombilischen Kurve mit einem Horizontalschnitt S. der asphärischen Linsenoberfläche 60 mm beträgt, sollen die Krümmungsradien von Vertikalschnitten £-j ^,zL_ip, ^i ^, Zj , und ^' c- der asphärischen Oberfläche in den Punkten B.«.,B.p,B_i:5,B., und B.,- (Fig.5)zwischen einem Minimalwert Rj_n^_n und einem Maximalwert R_013x liegen, der durch die Ausdrücke gegeben ist:

min ⁼ —3—— = 0,047 m = 47 mm (6)

4,5

= 0,082 m =82 mm

0,060

————· = u.un^ πι ΐ= γλ^ mm

(7)

Ih der grafischen Darstellung der Fig.6 bezeichnen die voll ausgezogenen Kurven 4 und 5 in Abhängigkeit vom Krümmungsradius R* der ombilischen Linie MM.. die Werte der minimalen bzw. maximalen Krümmungsradien, zwischen denen die Krümmungsradien R. . der Vertikalschnitte der asphärischen Oberfläche einer Linse nach der Erfindung liegen sollen, die einen Zuwachs an Brechkraft von 1,50 D zwischen den Punkten A^ und A^ hat.

Lediglich beispielshalber ist nachstehend das Verfahren zum Berechnen und Herstellen einer asphärischen Oberfläche einer Linse mit sich progressiv verändernder Brechkraft beschrieben, die einen Zuwachs von 1,50 D hat. Wie in der deutschen Patentanmeldung P 20 44 639.3 beschrieben, weiß man, daß in erster Annäherung diese asphärische Oberfläche als von einer Familie von konischen Schnitten umhüllt betrachtet werden kann, welche die horizontalen Schnitte S. senkrecht zur ombilischen Kurve bilden. Zum Berechnen einer solchen asphärischen Oberfläche

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geht man wie folgt vor: man beginnt, von klassischen, optischen Berechnungen ausgehend, mit dem, was man als Gerippe der Oberfläche bezeichnen könnte, wobei dieses Gerippe beispielsweise umfasst:

a) die ombilische Kurve MM₁, deren Profil für die gewünschte Progression der Brechkraft längs dieser ombilischen Kurve gewählt ist; und eventuell

b) zwei weitere (nicht dargestellte) ombilische Kurven, die senkrecht zu der Kurve MM₁ durch das Zentrum für Weitsicht A₁ und das für Nahsicht A, gehen. Im übrigen kann man die zusätzliche Bedingung stellen, daß für die beiden Punkte, die sich jeweils im gleichen Abstand von der ombilischen Kurve MM₁ auf den beiden weiteren ombilischen Kurven befinden, die seitlichen Zuwachsraten eine gleiche horizontale Komponente haben, oder mit anderen Worten, daß in diesen beiden Punkten die Senkrechte auf die asphärische Oberfläche gleiche Winkel mit der die ombi-? lische Kurve MM₁ enthaltenden Ebene bildet. Im übrigen kann man auch die zusätzliche Bedingung stellen, daß längs dieser beiden anderen ombilischen Kurven die Tangentialebenen der asphärischen Oberfläche einen im wesentlichen konstanten Winkel mit der Ebene bilden, die das optische Zentrum der Linse enthält und senkrecht zur kurve MM₁ verläuft, mit anderen Worten, daß längs der beiden anderen ombilischen Kurven die Vertikalkomponente des prismatischen Effekts konstant ist.

Nachdem dies festgelegt ist, wird ein Ordinator verwendet, der die Familien konischer Schnitte berechnet, welche die festgelegten Elemente des Gerüstes aufweisen und den obigen Bedingungen entsprechen. Die Berechnung der asphärischen Oberfläche erfolgt dann mit Bezug auf eine Basiskugel, die z.B. einen Radius von 82,02 mm hat, wobei die asphärische Oberfläche mittels einer Tafel von Abweichungen gegenüber dieser

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Kugel bestimmt wird, bezogen auf die Radien dieser Kugel, die durch eine große Anzahl regelmäßig verteilter und durch ihre sphärischen Koordinaten V und V bestimmter Punkte

χ y

gehen. Für jede Familie von den obigen Bedingungen entsprechenden Schnitten S. liefert der Ordinator unmittelbar im gleichen Bezugssystem die Tafel der Abbildungsfehler, die Tafel der prismatischen Effekte und, von diesen ausgehend,die Verzeichnungen (Verzeichnungen des statischen Sehens). Man nimmt dann eine Auswahl und eventuell Interpolationen vor, um restliche Fehler zu korrigieren; hier können dann die horizontalen Schnitte S. aufhören konische Schnitte zu sein. Von diesem Stadium gehen dann die weiteren Schritte zum Herstellen einer asphärischen Oberfläche gemäß der Erfindung aus; tatsächlich kann der Ordinator auch programmiert werden um in dem gleichen Bezugssystem die Krümmungsradien zu liefern oder, vorzugsweise, den Wert der Krümmungen der Schnitte der asphärischen Oberfläche durch vertikale Ebenen parallel zu der die ombilische Kurve MML enthaltenden Ebene. JederFamilie von Horizontalschnitten S^ entspricht daher eine Tafel, welche die Krümmungswerte der vertikalen Schnitte der asphärischen Oberfläche angibt. Man wählt dann unter den Familien von Krümmungen diejenigen, für die die Tafel mit den Krümmungen der Vertikalschnitte derart ist,daß für alle horizontalen Linien dieser Tafel der Unterschied zwischen jeder der Zahlen der vertikalen Kolonnen der Tafel, entsprechend z.B. V = 2,8°, 5,6°,8,4°, ..., und der Zahl,die sich auf der gleichen horizontalen Linie in der vertikalen Kolonne entsprechend V = 0°^höchstens das 3,5fache des Zuwachses A, ausgedrückt in Dioptrieen, und vorzugsweise höchstens 3A beträgt. ·*) befindet,

Der Ordinator liefert dann für die gewählte Oberfläche die Tafel der Abweichungen in mm, bezogen auf die Basis - bzw. Referenzkugel. Die Figuren 7a und 7b stellen dar, die Tafel der Abweichungen in mm, bezogen auf eine Referenzkugel mit

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82,02 mm Radius, bzw. die Tafel der Krümmungen der Vertikalschnitte der asphärischen Oberfläche einer Linse nach der Erfindung mit einem Zuwachs A an Brechkraft von 1,50 D. Wie bereits erwähnt sind die Oberflächen gemäß der Erfindung symetrisch im Bezug auf die Ebene, die die ombilische Kurve MÜYLj enthält. Aus diesem Grunde ist in der Zeichnung nur die Hälfte der. Tafeln wiedergegeben, die symetrisch in Bezug auf die Kolonne V = 0° sind. Auch sei daraufhingewiesen, daß die

Ji

in der Zeichnung wiedergegebenen Tafeln nur eine relativ kleine Anzahl von Werten enthalten, während die tatsächlich in der Praxis zur Verwendung kommenden Tafeln eine wesentlich größere Anzahl enthalten, im allgemeinen mehr als 2 000.

Von der Tafel der Abweichungen bzw. der Abstände gemäß Fig.7a, (die jedoch in der Praxis eine sehr große Anzahl von Werten enthält) ausgehend, schneidet man aus einem Block von Spezialstahl ein Modell der asphärischen Oberfläche mit einer Maschine, mit Diamant-Schleifscheibe, welche durch Abarbeiten die auf der Tafel enthaltenen Abstände in einer großen Anzahl von Punkten der Oberfläche verwirklicht. An einem Block von lichtbrechendem Material wird diese Oberfläche reproduziert, oder an einem Block, der zum Erzeugen eines Modells dient, das die Reproduktion der Linse durch Giessen aus polymerisierbarem Material bzw. Kunststoff ermöglicht. Diese Oberfläche wird dann geglättet und darauf mit einer weichen Polierbürste oder dergleichen poliert.

In der grafischen Darstellung der Fig.. 8 zeigen die Kurven 6,7 und 8, wie sich die Krümmung der ombilischen Linie MM₁, bzw. des Vertikalschnitts Σ _1Q, bzw. der Krümmung des Vertikalschnitts Σ3 ₂₀ der durch die Tafeln der Fig. 7a und 7b bestimmten asphärischen Oberfläche in Abhängigkeit von dem Winkel V ändert» Die Schnitte -S ^₀ und Σ ^₀ liegen in 10 mm bzw. 20 mm Abst&nd von derxombilischen Kurve MSi₁, wobei diese Werte

'^beneaer^ '

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von. 10 und von 20 mm Werten von V von 7° und 14° entsprechen. Wie aus Fig. 8 hervorgeht liegt die Krümmung dieser Vertikalschnitte selbstverständlich immer zwischen den in der obigen Beziehung (4) angegebenen Grenzen, also den Grenzen die in Fig. 8 durch die gestrichelten Kurven 9 und 10 wiedergegeben sind.

Fig. 9 zeigt zum Vergleich wie sich die Krümmung eines Vertikalschnitts (Kurve 12) in 20 mm Abstand von der ombilischen Kurve MlVL der asphärischen Oberfläche einer Linse nach der Patentanmeldung P 20 44 639.3 in Abhängigkeit von V ändert. Ih Fig. 9 gibt weiter die Kurve 11 die Änderung der Krümmung der ombilischen Kurve MM₁ an, während die Kurven 13 und 14 die durch die weiter oben definierte Beziehung (4) gegebenen Grenzen darstellen. Wie deutlich aus Fig.9 ersichtlich ist, geht die Krümmung dieses Vertikalschnitts (Kurve 12) über die durch die Erfindung festgelegten Grenzen hinaus.

In der grafischen Darstellung nach Fig. 10 ist die Kurve 15 unter den gleichen Bedingungen wie die der Fig. 3 gezeichnet, jedoch für den Fall einer Linse nach der Erfindung die durch die Tafel der Fig. 7a definiert ist. Wie ersichtlich beträgt der Winkel B __„ ungefähr 7,5°, also um etwa 5,2 mal weniger als der in Fig. 3 für eine bekannte Linse angegebene Wert. Man erhält daher, wie weiter oben erläutert wurde, ein gegenüber der bekannten Linse deutlich verbessertes dynamisches Sehen.

Nachstehend ist ein weiteres Beispiel einer asphärischen Oberfläche für eine Linse mit einem Zuwachs A an Brechkraft von 2,50 D gegeben. In Fig. 6 zeigen die strichpunktierten Kurven 16 und 17 in Abhängigkeit von dem Krümmungsradius R^ der ombilischen Kurve MM^ die Werte der Radien minimaler und raaxinaler Krümmung, zwischen denen die Krümmungsradien R,. ate ^:^rtikalschnitte der asphärischen Oberfläche liegen. Die

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Figuren 11a und 11b, die den Fig.7a und 7b des vorhergehenden Beispiels entsprechen, stellen eine Tafel der Abweichungen für eine große Anzahl von Punkten der asphärischen Oberfläche der Linse gegenüber einer Referenzkugel mit Radius von 82,02 mm in mm aufgetragen, sowie eine weitere Tafel für die gleichen Punkte wie die der Tafel in Fig. 11a dar, welche die Krümmungen der Vertikalschnitte der asphärischen Oberfläche angibt. Wie beim vorhergehenden Beispiel kann man feststellen, daß für jede horizontale Zeile der Tafel 11b die Differenz zwischen einem beliebigen Wert der Kolonnen V= 2,8°, 7,6°, 8,4°, ... und dem Wert, der sich in der gleichen Zeile in der Kolonne V = befindet, deutlich unterhalb des dreifachen Wertes von dem Zuwachs A befindet, also im vorliegenden Beispiel unter 7,50.

Fig. 12 ist eine der Fig. 8 entsprechende Darstellung. Hier zeigen die Kurven 18,19.und 20, wie sich die Krümmung der ombilischen Kurve MM^, des Vertikalschnitts 2j ^₀ und des Vertikalschnitts ^Li ₂q ändert, wobei die beiden Schnittet ^₀

und 2ü «η ^ Abstand von 10 mm und von 20 mm von der Ebene der ombilischen Kurve MHj liegen. Fig. 12 zeigt auch gestrichelte Kurven 21 und 22, welche die Grenzen für die Krümmung entsprechend der oben angeführten Beziehung (4) angeben. Wie ersichtlich liegen die Krümmungen der beiden Vertikalschnitte innerhalb der durch die Erfindung gegebenen Grenzen.

In der grafischen Darstellung der Fig. 13 wurde die Kurve unter den gleichen Bedingungen erstellt wie in den grafischen Darstellungen der Fig. 3 und 10. Fig. 13 zeigt, daß der Winkel β __a. der für die Annehmlichkeit bei dynamischem Sehen in vertikaler Richtung maßgebend ist, im wesentlichen 12° beträgt, woraus eine Verbesserung gegenüber dem Sehen durch bekannte■Linsen mit progressiv sich

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ändernder Brechkraft resultiert, für die der Wert des Winkels ß 56° erreichen kann, bei einem Zuwachs A = 2,50 D.

Im Vorstehenden sowie in den Zeichnungen wurde davon ausgegangen, daß die ombilische Linie MNL in einer im wesentlichen vertikalen Ebene verläuft. Bekanntlich ist es jedoch ebenso möglich, - um der Konvergenz des Blicks beim Beobachten eines sich dem Brillenträger nähernden Objekts Rechnung zu tragen - die Linse mit progressiv sich ändernder Brechkraft nach der Erfindung in einem Brillengestell so zu montieren, daß die ombilische Kurve MVL um einige Grade gegenüber der Vertikalen von oben nach unten und von der Schläfenseite zur Nasenseite der Linse hingeneigt ist. Im übrigen ist es möglich, wie in der französischen Patentschrift 1 509 090 beschrieben, eine Linse mit progressiv sich ändernder Brechkraft nach der Erfindung so auszuführen, daß die wie vorstehend angegeben geneigte Ebene der ombilischen Kurve MML, im wesentlichen eine schiefe bzw. geneigte Symetrieebene für die asphärische Oberfläche der Linse darstellt.

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Claims

Da/em /f

13.JuIi 1973

Patentansprüche

Ophthalmische Linse mit progressiv sich ändernder Brechkraft, die eine asphärische Oberfläche aufweist, deren Schnitt mit einer im wesentlichen vertikalen, die optische Achse der Linse enthaltenden Ebene eine ombilische Kurve ist, d.h. eine Kurve für deren jeden Punkt die beiden Hauptkrümmungsradien der Oberfläche gleich sind und deren Krümmung sich mindestens zwischen zwei Punkten, von denen der eine das Zentrum für. Weitsicht und der andere das Zentrum für Nahsicht ist, derart ändert, daß ein progressiver Zuwachs an Brechkraft der Linse gewährleistet ist, wenn das in das Auge des Trägers einfallende Strahlenbündel die Oberfläche der Linse zwischen dem Zentrum für Weitsicht und dem Zentrum -für Nahsicht, der ombilischen Kurve folgend, bestreicht, dadurch gekennzeichnet, daß in jedem Punkt (B^) der asphärischen Oberfläche der Schnitt dieser asphärischen Oberfläche mit einer im wesentlichen vertikalen Ebene (fjj .) parallel zu der Ebene (TT") ^der ombilischen Kurve (MMLj) eine Kurve (Σα) ist, deren Krümmung C_ß in dem betreffenden Punkt (B_i·; der Beziehung genügt: ^

^CB_i;) -\r~ N

wobei C_A die Krümmung der ombilischen Kurve (MM^) in demjenigen Punkt (A₁) dieser Kurve ist, der auf dem gleichen horizontalen Schnitt (S₁) wie der betreffende Punkt (B₁-) liegt, wenn die Linse in der Gebrauchsstellung ist, und wobei N einen vorbestimmten Wert hat, der der Beziehung entspricht:

N=^ 3,5 A
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Il

wobei A der Zuwachs an Brechkraft in Dioptrieen zwischen den Zentren für Weitsicht (A-,) und für Nahsicht (A₃) ist.
2. Ophthalmische Linse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß N der Beziehung genügt:

N= 3 A

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/I

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