DE3105320A1 - Brillenglas mit zunehmender brennpunktverstaerkung - Google Patents

Description

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Anmelder: ITEK CORPORATION, 10 Maguire Road, Lexington, Massachusetts, U.S.A.

Bezeichnung Brillenglas mit zunehmender Brennpunkt-

der verstärkung

Erfindung

Beschreibung

Die Erfindung bezieht sich im allgemeinen auf Brillengläser und im besonderen auf Brillengläser mit zunehmender Brennpunktverstärkung.

Der Begriff Presbyopie ("Greisenhaftigkeit") wird verwendet, um den Zustand zu beschreiben, bei dem die Elastizität der Augenlinse fehlt oder herabgesetzt ist. Dieses Leiden trifft gewöhnlich die meisten Leute im mittleren Lebensalter und ist durch die Unfähigkeit des Auges gekennzeichnet, eine scharfe Fokussierung für das Nahsehen zu erreichen.

Die herkömmliche Behandlung der Presbyopie besteht darin, korrigierende Gläser mit zwei oder mehreren sphärischen Oberflächen bzw. Segmenten von verschiedener Brechkraft zu verschreiben. Diese Gläser, die auch als Mehrstärkengläser bezeichnet werden, sind so gestaltet, daß die Brechkraft des einen Segments die richtige Fokussierung auf nahe Gegenstände ermöglicht, während das andere Segment bzw. Segmente die Sehkraft

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zur Betrachtung von weiter entfernten Gegenständen korrigiert. Gewöhnlich wird eine von Presbyopie betroffene Person anfänglich Gläser mit zwei Segmenten, die als Bifokalgläser bekannt sind, tragen und bei fortschreitender Verschlechterung des Auges eventuell später Gläser mit drei Segmenten, sogenannte Trifokalgläser, benötigen, damit die Fokussierung auf Objekte in mittlerer Entfernung ermöglicht wird.

Multifokalgläser sind schon seit vielen Jahren in Gebrauch und sind hinsichtlich ihrer Fähigkeit, die Sehkraft zu verbessern, im allgemeinen recht annehmbar. Sie unterliegen jedoch einigen Wachteilen. So besitzen herkömmliche Multifokalgläser eine scharfe Trennungslinie oder Diskontinuität zwischen den verschiedenen Glassegmenten, so daß, wenn die Sehachse diese Trennungslinie überschreitet, gewöhnlich in dem von dem Brillenträger empfangenen Bild ein Sprung auftritt. Viele Brillenträger können sich nur mit Schwierigkeiten an dieses Gefühl gewöhnen.

Darüberhinaus können sich viele Patienten, insbesondere die, die eine stark verringerte Akkomodationsfähigkeit besitzen (d.h. die Fähigkeit des Augas, sich automatisch auf die Betrachtung von Objekten in unterschiedlichen Entfernungen einzustellen), nicht genau auf die Gegenstände fokussieren, die zwischen den Entfernungen liegen, auf die die verschiedenen Glassegmente fokussieren sollen.

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Schließlich zögern viele Leute mit verringerter Akkomodationsfähigkeit Multifokalyläser zu tragan, da sio glauben, daß diese Gläser ihrer äußeren Erscheinung abträglich sind und der Umwelt deutlich machen, daß sie älter werden. Obwohl diese Leute korrigierende Gläser benötigen, tragen sie sie nicht, zumindest nicht regelmäßig, und verzichten dadurch nicht nur auf eine gute Sehkraft, sondern erzeugen auch ein Sicherheitsproblem, wenn sie beispielsweise ohne die geeignete Brille Auto fahren.

In Erkenntnis dieser Nachteile der herkömmlichen Multifokalgläser wurde in den letzten Jahren ein neuer Glastyp auf dan Markt gebracht. Diese Gläser sind im allgemeinen als Gläser mit zunehmend veränderbarer Brennpunktverstärkung oder einfacher, als Gläser mit zunehmender Brennpunktverstärkung bekannt. Sia sind so gestaltet, daß sie die Eigenschaften der Multifokalgläser besitztn, ohne jedoch die scharfe Trennungslinie oder Diskontinuität zwischen den verschiedenen Teilen des Glases aufzuweisen. Im einzelnen sind diese Gläser dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Bereich mit zunehmender Brennpunktverstärkung besitzen, der sich zwischen dem Fern- und Lesebereich des Glases befindet und in diese übergeht. Darüberhlnaus ist der Bereich mit der zunehmenden Brennpunktverstärkung so gestaltet, daß er eine sich kontinuierlich ändernde Brennpunktverstärkung besitzt, dia mit einer der Brechkraft des Fernbereichs an der Verbindungsstelle entsprechenden Brechkraft beginnt und mit einer der Brechkraft des Lesebereichs an der Übergangsstelle entsprechenden Brachkraft endet.

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Diese drei Abschnitte, nämlich Fernbereich, Lesebereich und Bereich mit zunehmender Brennkraft bilden die Funktionszone des Glases und diese Zone schafft die durch die ärztliche Verschreibung bestimmte korrigierende Brennkraft. Die restliche Fläche des Glases bildet der periphere Bereich, der gewöhnlich eine starke Aberration besitzt und keine geeignete korrigierende Brennkraft für den Brillenträger schafft.

Das Grundpatent für diese Art von Glas wurde im Jahre 1915 erteilt (US-PS 1 143 316) und eine weiterentwickelta Version wurde im Jahre 1924 erteilt (US-PS 1 518 405). Beide Patente betrafen hauptsächlich die Funktionszone des Glases. Die zahlreichen folgenden Patente offenbarten verschiedene Formeln für den peripheren Bereich und zielten darauf ab, die Aberrationen zu verringern oder betrafen Herstellungsverfahren oder beides. Die Einführung von numerisch gesteuerten Maschinen zur Herstellung von Oberflächen im letzten Jahrzehnt beseitigte viele Beschränkungen, die aufgrund der Herstellungsverfahren bestanden; demzufolge zielten viele Patente auf die Verringerung der Aberration in dam peripheren Bereich ab.

Zwei Aberrationen in diesem Bereich, die einen grossen Einfluß auf das Wohlbefinden des Brillenträgers haben, sind Astigmatismus und die Verzerrung von horizontalen und vertikalen Linien. Die physischen und mathematischen Eigenschaften dieser beiden

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Aberrationen sind den Fachleuten auf diesem Gebiet wohl vertraut und es ist anerkannt, daß diese Aberrationen nicht vollständig beseitigt werden können wegeo der physischen Anforderungen, die in der Funktionszone erfüllt werden müssen. Dieser Umstand beschränkt das Entwurfsziel auf die Entwicklung einer Oberflächengeometrie, die in dem peripheren Bereich eine besondere Verteilung von Aberrationen besitzt, damit für den Brillenträger der größtmögliche Tragekomfort geschaffen wird.

Besonders störend ist die Verzerrung von horizontalen und vertikalen Linien im temporalen peripheren Bereich. Auch die unvermeidbare astigmatische Aberration ist besonders störend in dem Bereich, der neben dem Fernbereich liegt, da er das nahe periphere Sehen während des Sehens in die Ferne beeinflußt. Eine weitere unerwünschte Stelle für diese Aberration ist der unterste Teil des peripheren Bereichs, da er die Erfassung der wahren Bodenebene verfälscht. Bezeichnenderweise zielen alle neueren US Patente, wie z.B. US-Patent 3 687 528, 3 711 191, 3 910 691, 4 055 379 und 4 062 629, auf die Schaffung der besten Lösung für die oben beschriebenen Verhältnisse.

Die Erfindung richtet sich auf dieselbe Entwurfsaufgabe wie oben, d.h. die Schaffung des bestmöglichen Komforts für den Brillenträger. Im einzelnen schafft die Erfindung ein neues mathematisches Modell für die Geometrie der gesamten Glasoberfläche, das eine Verringerung der Verzerrung der horizontalen J 84 P 108

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und vertikalen Linien in dem temporalen peripheren Bereich auf ein nicht mehr bemerkbares Niveau ermöglicht, das die astigmatische Aberration in der Fläche neben dem Fernbereich verringert und das die astigmatische Aberration in dem unteren Teil des temporalen peripheren Bereichs verhindert.

Darüberhinaus schafft die Erfindung eine neuartige Geometrie, die es ermöglicht, daß diese Eigenschaften nach Drehung des Glases zur Anpassung an das rechte oder linke Auge aufrechterhalten werden. Da die Gläser sowohl für die Nah-, wie auch für die Fernsicht, verwendet werden müssen, kann der optische Mittelpunkt für den Fernbereich und den Lesebereich nicht auf dieselbe vertikale Linie gebracht werden. Stattdessen muß aufgrund der Konvergenz der Augen bei der Betrachtung von naheliegenden Gegenständen der optische Mittelpunkt für den Lesebereich näher an der Nase sowohl für das rechte wie auch das linke Glas liegen (siehe Fig. 4).

Dies erfordert grundsätzlich zwei verschiedene Glasgestaltungen für das rechte und das linke Auge und in der Tat schaffen Ausführungsbeispiele des Standes der Technik einen verschiedenen Glasentwurf für jedes Auge. Eine wirtschaftliche und bevorzugte Lösung dieses Problems besteht darin, daß ein gemeinsamer Glasentwurf sowohl für das rechte wie auch das linke Auge geschaffen wird und danach das Lesesegment dadurch näher an die Nase gebracht

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wird, daß das Glas um den Glaamittelpunkt gedreht wird. Andere bisher offenbarte Gläser auf dem Markt sind derartig gastalbet. Diese Lösung schafft jedoch andere Entwurfsschwierigkeiten. Wenn nämlich das Glas hinsichtlich der Verzerrung der horizontalen und vertikalen Linien in dem peripheren Bereich für eine mittlere Ausrichtung korrigiert ist, verliert es diese Korrektur nachdem es zur Anpassung an das linke oder rechte Auge gedreht worden ist. Bei der Erfindung geht die Korrektur nicht nach der Drehung verloren.

Weitere besondere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden im folgenden in Verbindung mit der detaillierten Beschreibung der besten Ausführungsweise der Erfindung ausgeführt.

In Fig. 1 ist schematisch ein Glas mit zunehmender Brennpunktverstärkung gemäß der Erfindung dargestellt.

In Fig. 2 ist schematisch die Oberfläche eines Glases mit zunehmender Brennpunktverstärkung gemäß der Erfindung dargestellt, die innerhalb eines Koordinatensystems angeordnet ist, das verwendet wird, um eine mathematische Beschreibung der Glasobarflache zu ermöglichen. Im einzelnen sind in Fig.2a die Vorderansicht der Glasoberfläche und in Fig. 2b und 2c Querschnitte der Glasoberfläche in Richtung der Pfeile 2-2 bzw. 3-3 in Fig. 2a dargestellt.

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In Fig. 3a, 3b und 3c ist schematisch die untere Hälfte der Glasoberfläche in demselben Koordinatensystem wie in Fig. 2 zum Verständnis der Erfindung dargestellt. In Fig. 3a wird eine Vorderansicht der Glasoberfläche und in Fig. 3b und 3c Querschnitte in Richtung der Pfeile 4-4 bzw. 5-5 in Fig. 3a dargestellt.

In Fig. 4 werden schematisch Gläser mit zunehmender Brennpunktverstärkung gemäß der Erfindung dargestellt, die in ein Brillengestell eingesetzt sind.

In Fig. 5a und 5b werden die Gläser der Fig. 4 auf einem Gittermuster dargestellt, um die verbesserten optischen Eigenschaften des erfindungsgemäßen Glases mit zunehmender Brennpunktverstärkung zu zeigen.

In Fig. 1 ist schematisch ein Brillenglas mit zunehmender Brennpunktverstärkung 10 gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung und im einzelnen die vordere konvexe Oberfläche 11 eines derartigen Glases dargestellt. Die Glasoberfläche 11 kann als in mindestens vier Oberflächenbereiche geteilt angesehen werden, nämlich den Fernbereich 12, den Lesebereich 13, den Bereich mit zunehmender Brennpunktverstärkung und den peripheren Bereich 16.

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Der Fernbereich 12 nimmt im wesentlichen die obere Hälfte des Glases ein und ist im wesentlichen von sphärischer Krümmung mit überall konstanter Brechkraft; er wird für die Betrachtung von entfernten Gegenständen verwendet. Der Lesebereich 13 befindet sich bei dem unteren Teil des Glases und ist vorzugsweise ebenfalls von sphärischer Krümmung und mit konstanter Brechkraft zur Betrachtung von Gegenständen in normaler Leseentfernung .

Der Bereich mit zunehmender Brennpunktverstärkung 14 befindet sich zwischen den Fern- und Leseberelchen der Glasoberflächa und verbindet diese optisch. Wie in der Lehre bekannt ist und im folgenden ausführlicher erörtert wird, besteht der Bereich mit zunehmender Brennpunktverstärkung 14 aus einer Verbindungsfläche (corridor), die sich von dem Fern- zum Lesebereich erstreckt und deren Brennpunkt sich allmählich und kontinuierlich von einem Brennpunkt, der dem des Fernbereichs an der Verbindungsstelle gleicht, zu einem Brennpunkt ändert, der dem an der Verbindungsstelle mit dem Lesebereich gleicht. Wenn das Auge diesen Verbindungsbereich von oben nach unten durchblickt, können Gegenstände in jeder Entfernung von unendlich bis zur Leseentfernung klar gesehen werden.

Von einem theoretischen Gesichtspunkt aus ist es wünschenswert, daß der Bereich mit zunehmender Brennpunktverstärkung auf seiner

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gesamten Länge frei von astigmatischen Brechkraftunterschieden ist. Von einem physiologischen Standpunkt aus muß aber erkannt .werden, daß das Auge leicht einen gewissen astigmatischen Brechkraftunter schied ertragen kann, insbesondere am Anfang (oberen Bereich) des Verbindungsbereichs. Dieser Teil des Verbindungsbereichs wird sehr selten zum Sehen verwendet, da die restliche Akkomodativkraft es dem Träger ermöglicht, den Fernbereich zum Sehen in diesem Brennpunktbereich zu verwenden. Bei der Erfindung wird davon ausgegangen, daß die Einführung eines tolerierbaren Astigmatismus in dem Bereich mit zunehmender Brennpunktverstärkung insgesamt eine erhebliche funktioneile Verbesserung des Glases bewirkt.

Im einzelnen wird die Krümmung von im wesentlichen jedem vertikalen Element des Verbindungsbereichs immer flacher, d.h. von schwächerer Brechkraft, gemacht als die Krümmung der entsprechenden horizontalen Querschnitte bei dem vertikalen Element. Typischerweise beträgt der Brechkraftunterschied zwischen den vertikalen und horizontalen Krümmungselementen entlang dem Bereich mit zunehmender Brennpunktverstärkung etwa 20% der Additivkraft (add power) beim Beginn des Übergangsbereichs und fällt auf Null am Ende des Obergangsbereichs ab. Da der vertikale Querschnitt des Übergangsbereichs gemäß der Erfindung flacher als beim herkömmlichen Entwurf ist, wird der gesamte Lesebereich nach vorne näher an die den Fernbereich bildende Sphäre ge-

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bracht. Demzufolge ist der periphere Bereich, der die Verbindung zwischen dem Fernbereich und dem Lesebereich schafft, weniger verzerrt, was wiederum in einem geringeren astigmatischen Brechkraftunterschied resultiert. Ein weiterer Vorteil dieser Ausführung besteht darin, daß die Stärke des Rohglases gleichförmiger ist, was in einem dünneren Glas für eine positive Distanzkraft resultiert.

Wie oben angegeben, bilden der Fernbereich, der Lesebereich und der Obergangsbereich die Funktionszone des Glases, die die durch die ärztliche Verschreibung bestimmte korrigierende Brennkraft schaffen. Der Rest des Glases, der mit der Bezugszahl 16 versehen ist, bildet die peripheren Bereiche der Glasoberfläche. Die Aufgabe dieser Flächen besteht nur darin, die übrige Fläche des Glases auszufüllen, um eine kontinuierliche optische Oberfläche zu schaffen. Wie im folgenden deutlich werden wird, befinden sich notwendigerweise Aberrationen in diesen Flächen und die Erfindung bezieht sich hauptsächlich auf diese Flächen, um ein Glas mit durchgängig optimalen Eigenschaften zu schaffen.

An dieser Stelle muß hervorgehoben werden, daß die Trennungslinien, die in Fig. 1 zwischen den verschiedenen Bereichen der Glasoberfläche dargestellt sind, nur aus Erläuterungsgründen vorhanden sind. In Wirklichkeit sind Linien oder Diskontinuitäten weder in physischer noch in optischer Form vorhanden.

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Stattdessen geht jeder Bereich der Glasoberfläche allmählich in den benachbarten Bereich über und verschmilzt mit diesem. Wenn das Auge beispielsweise über das Glas von dem Lesebereich zum Übergangsbereich oder vom Übergangsbereich zum peripheren Bereich geht, kann der Träger keine bestimmte Fläche oder Linie unterscheiden! bei der der Wechsel von einem Bereich zum anderen stattfand.

Des weiteren muß hervorgehoben werden, daß die Erfindung nur die Oberfläche des Glases mit zunehmender Brennkraftverstärkung betrifft, die in dem in der Zeichnung dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiel die konvexe vordere Oberfläche des Glases 10 bildet. Die konkave rückwärtige Oberfläche des Glases wird mit einer sphärischen oder anderen Oberfläche versehen, die genau so gestaltet wird, daß sie das Glas an die bestimmte augenärztliche Verschreibung für den Träger anpaßt.

Wie schon oben erwähnt wurde, besitzen die Fern- und Nahbereiche der Glasoberfläche 11 typischerweise eine sphärische Form, wobei jeder eine bestimmte Brechkraft besitzt. Der unterschied in der Brechkraft zwischen dem Fern- und Lesebereich kann beispielsweise von einer halben Dioptrie bis zu drei oder mehr Dioptrien betragen. Die spezifische Brechkraft dieser Glasbereiche ist für die Erfindung unwesentlich, abgesehen davon, daß der Übergangsbereich selbstverständlich an seiner Oberseite der Brechkraft des Fernbereichs und an seiner Unterseite der Brechkraft

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des Nahbereichs entsprechen muß und über seine Länge allmählich kontinuierlich von der einen Brechkraft zur anderen übergehen muß.

Wenn eine Person Gläser mit zunehmender Brennpunktverstärkung trägt, betrachtet sie gewöhnlich Gegenstände entweder durch den Fern-, Lese- bzw. Übergangsbereich des Glases. Bei vielen Gelegenheiten wird jedoch auch durch den peripheren Bereich des Glases gesehen; daher ist es wichtig, daß auch auf die Gestaltung dieses Bereichs Mühe verwandt wird. Da es jedoch, wie oben erwähnt, nicht möglich ist, diesen Bereich vollkommen frei von Aberrationen zu gestalten, war es bei den jetzt auf dem Markt befindlichen Gläsern mit zunehmender Brennpunktverstärkung Hauptziel, diesen Bereich der Glasoberfläche so zu gestalten, daß Fehler verringert werden oder zumindest, daß die Fehler dem Brillenträger keine Beschwerden verursachen.

Als allgemeine Regel wurde festgestellt, daß es wünschenswert ist, die Verzerrung von vertikalen und horizontalen Linien im temporalen peripheren Bereich zu vermeiden und starken Astigmatismus in dem neben dem Fernbereich liegenden Bereich und in dem untersten Teil des peripheren Bereichs zu vermeiden, da diese sehr leicht bemerkbar sind, wenn etwas durch das Glas betrachtet wird, das diese Eigenschaften besitzt.

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Als Hilfe bei der Erläuterung der Erfindung ist in Fig. 2 schematisch das Glas mit zunehmender Brennpunktverstärkung 10 innerhalb eines dreidimensionalen x,y,z Koordinatensystems dargestellt, damit eine mathematische Beschreibung der Glasoberfläche 11 ermöglicht wird. In Fig. 2a ist eine Vorderansicht der Glasoberfläche, in Fig. 2b ein Querschnitt in Richtung der Pfeile 2-2 in Fig. 2a und in Fig. 2b ein Querschnitt der Glasoberfläche in Richtung der Pfeile 3-3 in Fig. 2a dargestellt. Aus Darstellungsgründen ist nur die vordere Oberfläche mit zunehmender Brennpunktverstärkung 11 des Glases in der Zeichnung dargestellt.

In Fig. 2 ist der Ursprung des gewählten Koordinatensystems an den Scheitel 21 der Glasoberfläche gelegt, wobei der Scheitel mit dem Beginn der Oberseite des Ubergangsbereichs der Glasoberfläche zusammenfällt (siehe auch Fig. 1). Die x-Achse des Koordinatensystems fällt mit der Projektion der vertikalen Mittellinie 24 des Ubergangsbereichs zusammen, wie noch deutlicher aus Fig. 2b hervorgeht. Diese Mittellinie wird auch als ümbilicallinie bezeichnet und erstreckt sich über die gesamte Länge des ubergangsbereichs.

In Fig. 3a, 3b und 3c ist das Glas mit derselben Orientierung wie in Fig. 2a, 2b bzw. 2c schematisch dargestellt, außer daß aus Gründen der besseren Darstellung nur die untere Hälfte der

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Glasoberfläche dargestellt ist. Im einzelnen ist in Fig. 3a eine Vorderansicht der Glasoberflache, in Pig. 3b ein Querschnitt in Richtung der Pfeile 4-4 in Pig. 3a und in Fig. 3c ein Querschnitt in Richtung von beispielsweise den Pfeilen 5-5 in Fig. 3a dargestellt. Wiederum ist aus Gründen der Darstellung nur die Oberfläche mit zunehmender Brennpunktverstärkung 11 des Glases dargestellt.

Die obere Hälfte des Glases bildet den Fernbereich 12 (Fig. 1) des Glases und ist, wie oben erwähnt/ vorzugsweise vollständig sphärisch ausgebildet. In der folgenden Beschreibung der Glasoberfläche wird nur die untere Hälfte erörtert und es muß deshalb hervorgehoben werden, daß jede Erwähnung der Glasoberfläche sich auf die untere Hälfte der Glasoberfläche bezieht.

Die Geometrie der Glasoberfläche (d.h. der unteren Hälfte) ist in Parameterform definiert. Im einzelnen ist jeder Querschnitt der Oberfläche in Ebenen parallel arur yz-Ebene (z.B. Ebenen 31 und 32 in Fig. 3a, die senkrecht zu der Ebene des Papiers und parallel zur y-Achse verlaufen) als sswei-dimensionale Kurve durch eine Gleichung definiert, die Parameter von wechselnden Werten als eine Funktion der Koordinate χ enthält. Weiterhin sind diese zwei-dimensionalen Kurven in zwei Teile geteilt, nämlich einen mittleren Teil, der sich zwischen den Koordinaten -¹Y₁ und +y.. (Fig. 3a oder 3c) befindet, und einen peripheren Teil, der außerhalb der -y₁und +y- Grenzen liegt. Mit anderen

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Worten -y. und +y., definieren die inneren Grenzen der peripheren Teile 16 der Glasoberfläche und diese -y. und +y^ Grenzen können, obwohl sie als gerade Linien dargestellt sind, jede Form besitzen» um die inneren Grenzen der peripheren Teile zu definieren.

Der mittlere Teil der Kurven (d.h. zwischen -y. und +y^,) wird durch die Punktion Z / -, definiert, während der periphere Teil der Kurven durch die Funktion Z , -> definiert wird. Die Parameter-Konstanten in beiden Funktionen hängen grundsätzlich von dem Wert von χ ab.

Die Funktion Z . » wird durch die folgende Gleichung definiert

z -z

^m(X₁Y) - ^Zmo(x)

Die verschiedenen Parameter dieser Funktion werden wiederum wie folgt definiert: Z , » ist die Funktion, die die Geometrie

πιο \ x j

der Umbilicallinie 24 beschreibt (Fig. 3b). Der Verlauf dieser Kurve wird durch die Brechkraftzunahme in dem Übergangsbereich und durch den Wert der Brechkraft in dem Lesebereich des Glases bestimmt.

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B, . ist die konische Konstante für die konische Komponente der Punktion. Sie nimmt die Werte an, die die konische Kurve kontinuierlich von einem Kreis am Beginn des Übergangsbereichs (neben dem Fernbereich) zu einer gestreckten Ellipse am Ende des tibergangsbereichs und dann wieder: zurück zu einem Kreis zur Mitte des Lesebereichs wandeln» ihre Aufgabe besteht im wesentlichen darin, die Oberflächongeometrie bei der Übergangsstelle zwischen dem Übergangsbereich und dem Lesebereich zu verbessern.

4 ix) "^^st ^^{e y}'^{z Kom}P^onente des örtlichen Radius (local radius) der Krümmung R_n./_x\ der durch die Punktion ^z _mo/_x\ defi nierten Umbilicallinie (siehe wiederum Fig. 3b, die diese Punktion für eine bestimmte Querschnittskurve x_ darstellt).

Die Exponent!alkomponente der Funktion (1) schafft einen glatten übergang zur Z .. Funktion.

Der Parameter C. . ist sehr klein* damit der Beitrag dieser Komponente in dem Mittelteil der Kurve unterdrückt wird.

-4 Typischerweise wird er von einem Wert von 10 bei χ = O zu einem Wert von etwa 10 bei χ = maximum übergehen.

Der Parameter η, . ist für die glatte Verbindung €er Kurve ^Zm(x v) ^{mit der Kurve Z}n(x v) ^bei ^^{en Punkten} ""Y-j ^{und +}y-| verantwortlich. Diese Bedingung wird dann erfüllt, wenn dis

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ererste Ableitung der Punktion Z , » der ersten Ableitung der Funktion Z , _x \ bei den Punkten +y. oder -y. gleicht. Demzufolge wird der Wert η, ν dadurch gefunden, daß die folgende Gleichung gelöst wird.

dy dy

^dZn(*,y) far dy ^Iur

^{y i}

Die periphere Kurve Z / _v \ wird durch die folgende Punktion

η ν* l)

definiert:

²S ^Zn(x,y> » ²HO(X) * ^Rp(x) " |/ ^Rp(x) " »² Diese Punktion definiert einen Kreis₅ dessen Scheitel sich auf Kurven befindet, die durch die Parameter-Punktion Z , » bestimmt werden (siehe Fig. 3c).

Die Parameter-Funktion ^z _no/_x\ wird durch die folgende konische Gleichung bestimmt:

^Zno(x) - BU I V L L(x)

Die Konstanten B_r und R₁. werden so gewählt, daß sie die erwünschte Breite für den Leeebereich ergeben und den Astigmatismus in dem neben dem Fernbereich liegenden Bereich verringern.

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t N

f WHiIi-

Der Parameter R_/_x\ gibt eine modifizierte Entfernung zwischen dem Punkt x^y* auf der Kurve und der parallel zur x-Achse verlaufenden und den Mittelpunkt des Fernbereichs C, schneidenden Linie wieder (siehe Fig. 3b). Sie wird durch die Formel bestimmt:

^RP(=O ' ^R(x) (¹^(X)' t5>

in der R, ν der genaue Wert der obigen Entfernung (Fig. 3b) und A/ % ein modifizierender Faktor ist, der typischerweise den Wert von 0,2 bei χ = maximum annimmt und bei χ = minimum O beträgt. Diese modifizierende Komponente wird zur Korrektur der Verzerrung der horizontalen und vertikalen Linien auf der temporalen Seite des peripheren Bereichs nach Drehung des Glases zur Anpassung an das rechte oder linke Auge benötigt, wie im folgenden erläutert wird.

Indem ein Glas gemäß den oben beschriebenen Parametergleichungen gestaltet wird, ist es möglich, ein Glas zu schaffen, in dem astigmatische Fehler in dem unteren Teil des temporalen peripheren Bereichs beseitigt werden, während gleichzeitig die Verzerrung der horizontalen und vertikalen Linien wesentlich verringert wird. Diese Gestaltung erlaubt es, dies zu erreichen, ohne daß der Fernbereich des Glases asphärisch gestaltet werden muß, wie dies bei Gestaltungen gemäß dem Stand der Technik geschieht. Auch ist es nicht erforderlich, daß eine

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Konzentration von sehr starkem Astigmatismus in engen Zonen geschaffen wird, wie dies bei anderen Gestaltungen üblich ist.

Ein besonders wichtiges Merkmal der Erfindung besteht darin, daß die Gestaltung es ermöglicht, die Verzerrung von horizontalen und vertikalen Linien auf der temporalen Seite des peripheren Bereichs zu korrigieren, nachdem das Glas zur Anpassung an das rechte oder linke Auge gedreht worden ist. In Fig. 4 sind schematisch Gläser mit zunehmender Brennpunktverstärkung 41 und 42 dargestellt, die in ein Brillengestell 43 eingesetzt sind. Aus der schematischen Darstellung des Bereichs mit zunehmender Brennpunktverstärkung und des Lesebereichs der Gläser geht hervor, daß beide Gläser nach innen geneigt sind. Dies ist aufgrund der Konvergenz der Augäpfel beim Betrachten von nahen Gegenständen erforderlich. Normalerweise sind diese Gläser 8-10° aus der Vertikalen gedreht.

Zwar ist bei vielen bisher offenbarten Gläsern das Glas zur Korrektur der Verzerrung von horizontalen und vertikalen Linien in dem peripheren Bereich für eine mittlere Orientierung korrigiert, diese Korrektur geht jedoch verloren, nachdem das Glas gedreht wurde. Die vorliegende Erfindung schafft eine besondere Geometrie, die es ermöglicht, auch nachdem das Glas für das rechte oder linke Auge gedreht worden ist, die Korrektur der

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Verzerrung von horizontalen und vertikalen Linien unter einem bemerkbaren Niveau beim temporalen peripheren Bereich zu halten. Dies ist in Fig. 5a und 5b dargestellt, in der ein Glaspaar 51 und 52, das zur Anpassung an das linke und rechte Auge gedreht worden ist, auf einem Raster angeordnet ist. Die Gläser haben eine Null-Distanzkraft (zero distance power) und einen Zwei-Dioptrien Nahsusatz (two diopter add power). Aus diesen Figuren geht deutlich hervor, daß die Verzerrung von horizontalen und vertikalen Linien tatsächlich nicht in den temporalen peripheren Bereichen der Gläser feststellbar ist.

Aus Informationsgründen geben die Umrisse 53 und 54 in Fig. 5a und 5b den Umriß eines Brillengestells wieder und zeigen die Form der Gläser, nachdem sie zur Einpassung in das Gestell geschliffen worden sind.

Das erfindungsgemäße Glas mit zunehmender Brennkraftverstärkung kann entweder aus Glas oder aus Kunststoff hergestellt werden, wie in der Lehre wohlbekannt ist. Vorzugsweise wird jedoch ein aus CR-39, dem üblicherweise bei der Herstellung von Kunststoff-Brillengläsern verwendeten Polymer, hergestelltes Kunststoffglas verwendet. Ein derartiges Glas kann in einer durch zwei voneinander durch eine geeignete Dichtung getrennte Gußteile gebildeten Gußform gegossen werden. Dabei wird ein Gußteil mit einer fortlaufenden Oberfläche (progressive surface) auf seiner konkaven Oberfläche verwendet, damit diese fort-

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laufende Oberfläche auf die konvexe Oberfläche des darin gegossenen Kunststoffglases übertragen wird.

Die Oberfläche der fortlaufenden Gußform kann auch in einer Vielzahl von in der Lehre bekannten Verfahren hergestellt werden. Vorzugsweise wird sie dadurch hergestellt, daß ein kreisförmiges Glasstück, gegen einen Block eines feuerfesten Stoffes oder Metalls gesenkt wird, das mittels maschineller Bearbeitung mit einer fortlaufenden Oberfläche versehen worden ist. Der feuerfeste Block kann selbstverständlich viele Male zur Herstellung von Gußformen verwendet werden, während die Gußteile ebenfalls mehrmals für den Guß von Gläsern verwendet werden können.

Die obige Beschreibung bezieht sich auf das gegenwärtig bevorzugte Äusführungabeispiel der Erfindung. Es muß jedoch hervorgehoben werden, daß verschiedene Änderungen und Abwandlungen möglich sind. Demgemäß ist hervorzuheben, daß die Erfindung nicht über den aus den Ansprüchen sich ergebenden Schutzumfang hinaus beschränkt sein soll.

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Claims (1)

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   Anmelder: ITEK CORPORATION, 10 Maguire Road, 3105320 Lexington, Massachusetts, U.S.A.

   Bezeichnung der Brillenglas mit zunehmender Brennpunkt-Erfindung: verstärkung

   Patentansprüche

   1. Brillenglas mit zunehmender Brennpunktverstärkung, wobei das Glas eine Oberfläche mit zunehmendem Brennpunkt besitzt, die aus einem Pernbereich, einem Lesebereich, einem Übergangsbereich und peripheren Bereichen besteht, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Teil der Oberfläche in Parameterform unter Bezug auf ein dreidimensionales Koordinatensystem definierbar ist, indem sich dter· Ausgangspunkt des Koordinatensystems bei dem Scheitel der Glasoberfläche befindet, die z-Achse senkrecht zu der Oberfläche bei dem Scheitelpunkt steht, die x-Achse vertikal bezüglich der Oberfläche ist und die y-Achse horizontal zu der Oberfläche verläuft, wobei jeder Querschnitt dieses Teils parallel zur yz-Ebene als zweidimensionale Kurve definiert, wobei der mittlere Teil durch die Parameterfunktion Z , * und periphere Teile durch die Punktion Z , ν definiert sind und wobei

   ^Zm(x,y) = ^Zmo(x)

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   und

   ^Zn(x,y) ^{= Z}no(x) ^{+ R}p(x)." \ ^Rp(x)

   wobei Z r ν die Punktion ist, die die Geometrie der Umbilicallinie der Glasoberfläche beschreibt; B, χ die konische Konstante für die konische Komponente der Funktion ist;

   , « die y,z Komponente des örtlichen Radius der Krümmung,

   ^Rm(x) ^{der durch d}^-^e Punktion Z , » definierten Umbilicallinie ist;
   C, s ein sehr kleiner Parameter zur Unterdrückung des

   Eieitrags der Exponentialkomponenten C/ -,yⁿ(x)

   η ^ χ)

   in dem mittleren Bereich der Kurve ist; ⁿ(x) ^der ^^{r d}^*^e S^^a^*^e Verbindung der Kurve Z , » mit der Kurve Z , > verantwortliche Parameter ist, wobei der Wert von η, ν durch Lösung der Gleichung

   ^dZm(x,y) _ ^dZn(x,y)
   dy d"jr

   für die Werte von y gleich den Verbindungspunkten gefunden wird;

   ^Zno(x) ^a BT ^RL ^{+ B}L(x) " ^RL wobei B, und R» so gewählt werden, daß sie die erwünschte

   Breite für den Lesebereich der Glasoberfläche schaffen, ^R _P(X)= ^R(X) ^A(X))

   wobei R/ \ der Entfernung zwischem einem Punkt x.y. auf

   \ X ) IX

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   ¹³·²·¹⁹⁸¹ 130062/0530 "³"

   310532Q

   der Kurve und der parallel zu der χ-Achse verlaufenden und den Mittelpunkt der Krümmung des Fernbereichs der Glasoberfläche schneidenden Linie gleicht und A, . ein modifizierender Faktor zur Korrektur der Verzerrung von horizontalen und vertikalen Linien in der teraporalan Seite des peripheren Teils nach. Drehung des Glases zur Anpassung an das linke oder rechte Auge ist.

   2. Glas gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die untere Hälfte der Glasoberfläche, die den übergangsbereich enthält, der Nahbereich und der periphere Bereich den Teil der Oberfläche bilden, der in Parameterform definiert ist.

   3. Glas gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Fernbereich im wesentlichen die obere Hälfte der Glasoberfläche umfaßt und von sphärischer Krümmung ist.

   4. Glas gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der übergangsbereich so gestaltet ist, daß auf der vertikalen Länge dieses Bereichs die Krümmung eines vertikalen Elements des Bereichs von geringerer Brechkraft ist als die Krümmung des entsprechenden horizontalen Querschnitts bei diesem Element.

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   13.2.1981 - 4 ~

   130062/0530

   5. Glas gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Brechkraftunterschied zwischen der Krümmung eines vertikalen Elements des Übergangsbereichs und der Krümmung seines entsprechenden horizontalen Querschnitts etwa 20% der Additiv-Kraft (add power) an der Oberseite des Übergangsbereichs gleicht und allmählich abnimmt bis er am unteren Ende des ubergangbereichs sich Null nähert. ·

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   13.2.1981

   130 0 62/0530