CH666559A5

CH666559A5 - Multifokale kontaktlinse und verfahren zu deren herstellung.

Info

Publication number: CH666559A5
Application number: CH2115/84A
Authority: CH
Inventors: Benjamin Nuchman; Sang Y Whang
Original assignee: Benjamin Nuchman; Sang Y Whang
Priority date: 1983-04-21
Filing date: 1984-04-24
Publication date: 1988-07-29
Also published as: CA1252322A; US4580882A; ES531724A0; KR880002451B1; GB8410358D0; FI841559A0; PH20802A; KR840008712A; PT78469B; FR2544878A1; NL8401293A; GB2139375B; SE8402221D0; BR8401853A; IS1247B6; DK197384D0; AR241830A1; AU2711684A; IT1199113B; PT78469A

Description

BESCHREIBUNG

Die Erfindung betrifft eine Kontaktlinse gemäss dem Oberbegriff des Anspruches 1 sowie ein Verfahren zu deren Herstellung.

Es besteht eine grosse Nachfrage und ein grosses Interesse bezüglich Kontaktlinsen, welche sowohl zum Betrachten weit und mittelweit entfernter Gegenstände als auch zum Lesen geeignet sind. Dieses Problem ist bisher auf drei verschiedene Weisen angegangen worden : a) mittels bifokaler Kontaktlinsen für abwechselnde Sicht; b) mittels bifokaler Kontaktlinsen für gleichzeitige Sicht nach der Linkes-Auge/ rechtes-Auge-Methode ; und c) mittels gemischter bifokaler Linsen.

Die bifokalen Kontaktlinsen für abwechselnde Sicht weisen im allgemeinen zwei optische Zonen auf. Die erste Zone zum Betrachten weitentfernter Gegenstände befindet sich im allgemeinen im Zentrum der Linse. Die optische Zone zum Betrachten naher Gegenstände ist im allgemeinen um die erste optische Zone herum angeordnet. Jede der optischen Zonen ist grösser als die normale Pupillenöffnung, so dass der Träger die Lage der Linse auf dem Auge der gewünschten Anwendung anpassen muss. Ës ist eine schwierige Aufgabe, den Patienten so zu trainieren, dass er gewünschtenfalls die beiden optischen Zonen bewegen kann. Dies trifft inbesondere zu bei grossen, bequemen, weichen Kontaktlinsen, welche sich nicht frei bewegen lassen, um die Lage der optischen Zonen nach dem Willen des Trägers zu wechseln. Daher befriedigen solche Linsen nicht völlig. Es kommt oft vor, dass der Übergang zwischen den beiden optischen Zonen vor die Pupille zu liegen kommt, was zu unscharfen Bildern führt.

Bifokale Kontaktlinsen für gleichzeitige Sicht nützen die Fähigkeit des menschlichen Hirns aus, das scharfe Bild auszuwählen, wenn gleichzeitig sowohl ein scharfes als auch ein unscharfes Bild auf die Retinas projiziert werden. Diese Fähigkeit, das scharfe Bild auszuwählen, eröffnet bei der Anwendung dieser Methode zwei Möglichkeiten. Bei der Rechtes-Auge/linkes-Auge-Methode wird das eine Auge mit einer Linse für Weitsicht, das andere Auge mit einer Linse für Nahsicht ausgestattet. Das Hirn wählt dann das Bild des einen Auges zur Verarbeitung aus. Da dabei jeweils nur ein Auge «benutzt» wird, verliert der Träger jedoch die Möglichkeit der Distanzbeurteilung.

Die zweite Möglichkeit der Verwendung bifokaler Linsen für gleichzeitige Sicht, ist diejenige des Einsatzes gemischter bifokaler Linsen mit einer optischen Zone, welche kleiner als die Pupillenöffnung ist. Dies ist dem oben beschriebenen Einsatz von Linsen mit zwei optischen Zonen für abwechselnde Sicht ähnlich, die Zone für Weitsicht im Zentrum der Linse wird kleiner als die normale Pupillenöffnung gemacht, um sicherzustellen, dass beide optischen Zonen gleichzeitig vor der Pupille vorhanden sind. Der Übergang von der einen zur anderen optischen Zone ist verwischt. Damit wird angestrebt, einen abrupten Übergang und Glanzeffekte infolge des scharfen Überganges zwischen den beiden Zonen zu vermindern. Ungeachtet der Tatsache, dass der Übergang verwischt ist, besteht keine Kontinuität zwischen den beiden Sichtzonen. Insbesondere werden für jeden Gegenstand, welcher zwischen der Nah- und Weitsichtzone liegt, zwei unfokussierte Bilder auf der Netzhaut erzeugt, was beim Träger zu Verwirrung führt.

Aus dem obigen ergibt sich, dass alle drei Versuche der Anwendung multifokaler Linsen schwierige Probleme aufwerfen, welche allen bifokalen Linsen inhärent sind.

Da die Linsen zwei optische Zonen aufweisen, die eine zum Lesen, die andere für die Weitsicht, ist alles, was dazwischenliegt, beispielsweise das Armaturenbrett eines Autos, entweder verwischt oder erzeugt Doppelbilder; in beiden Fällen sind die Bilder unfokussiert. Ein weiterer Nachteil der erwähnten Vorschläge bei ihrer Realisierung für bequemere weiche Linsen besteht darin, dass es schwierig ist, Astigmatismus zu korrigieren.

Zweck der Erfindung ist daher die Schaffung einer kontinuierlich variierenden multifokalen Kontaktlinse, welche die erwähnten Nachteile nicht aufweist.

Diese Aufgabe wird für die Kontaktlinse der eingangs genannten Art erfindungsgemäss durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst. In vorteilhafter Weise weist die Kontaktlinse nach der Erfindung einen kontinuierlich variierenden multifokalen optischen Gradienten auf, dessen Durchmesser z.B. kleiner als die normale Pupillenöffnung in der Mitte der Kontaktlinse ist.

Die gewünschte Weitsichtmöglichkeit befindet sich vorzugsweise im Zentrum der Linse. Die Stärke der Linse nimmt nach aussen bis zur Erreichung der Nahsichtmöglichkeit bei Erreichen der normalen Pupillenöffnung zu. Dies sind z.B. bei normalem Tragen der Linse zum gleichzeitigen Erzeugen scharfer Bilder sowohl von weit entfernten, mittelweit entfernten als auch von nahen Gegenständen etwa 5 bis 7 mm. Die Kontaktlinse nach der Erfindung kann zur Korrektur von Astigmatismus verwendet werden.

Eine z.B. nichttorische Linse ist völlig rotationssymmetrisch. Eine typische Linse für kurzsichtige Augen weist z.B. im Zentrum eine Stärke von -3 bis 5 Dioptrien auf, welche sich bis zu einem Durchmesser von 5 bis 7 mm auf null vermindert und bei diesem Wert bis zur äusseren Grenze dieser optischen Zone bei etwa 9,7 mm, verbleibt. Die konkave Oberfläche der Linse ist vorzugsweise asphärisch, die übrigen Oberflächen können sphärisch, asphärisch oder torisch sein.

Weiche Linsen werden z.B. vor ihrer Expansion in hartem Zustand hergestellt, so dass z.B. alle Berechnungen, mit Ausnahme derjenigen der optischen Stärke, sich auf die Abmessungen im trockenen (oder harten) Zustand beziehen. Die optischen Stärken für eine expandierbare Linse im feuchten (oder weichen) Zustand werden z.B. auf Grund der Abmessungen im trockenen Zustand, multipliziert mit einem geeigneten Expansionsfaktor, gemäss der folgenden Gleichung berechnet:

r, _ 1 n~l rw — — ,

ri x Exp - t x Exp T2f x Exp n-1 n worin bedeuten:

Exp Expansionsfaktor;

n Brechungsindex des Materials in feuchtem Zustand; t Dicke der Linse;

rv Krümmungsradius der konkaven Oberfläche im Zentrum;

und n Krümmungsradius der konvexen Oberfläche.

Die Kontaktlinse nach der Erfindung kann mit einem Ver5

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fahren hergestellt werden, welches die Merkmale des Anspruches 12 aufweist.

Vorzugsweise presst man eine Scheibe des Materials mittels einer Kugel, beschneidet die Scheibe in gepresstem Zustand und entlastet sie nach dem Beschneiden und Polieren. Vorzugsweise ist die beschnittene und polierte Oberfläche vor dem Entlasten sphärisch und wird nach dem Entlasten asphärisch. Die durch das Pressen bewirkte Verformung wird z.B. mit einem Mikrometer gemessen. Auf Einzelheiten hierzu wird auf die US-PS 4 074 469 verwiesen.

Die mit dem Verfahren nach der Erfindung geschaffene konkave asphärische Oberfläche ist z.B. von einem Durchmesser von etwa 5 mm (vor der Expansion) an nach aussen sphärisch und weist einen Krümmungsradius von n auf. Die asphärische Kurve in der Mitte weist vorzugsweise einen engeren Radius als die Basiskurve n auf. Der Krümmungsradius dieser Kurve ist z.B. im Zentrum am engsten und wird mit n- bezeichnet. Die Differenz zwischen n- und n, wie auch die Verschiebungsdistanz zwischen der tatsächlichen Kurve und der sphärischen Kurve, sowie der Durchmesser des Gradienten werden vorzugsweise durch die Stärke der Pressung, durch den Durchmesser der Presskugel und die Tiefe des Schnittes (oder die verbleibende Dicke der beschnittenen Scheibe) bestimmt. Sind z.B. n und n> einmal bestimmt, werden die Dicke der Linse t und der konvexe Krümmungsradius ri auf Grund der gewünschten optischen Stärke im Zentrum der Linse und der gewünschten Dicke am Berührungspunkt der optischen Zone bestimmt. Die übrigen Parameter der Linse können auf herkömmliche Weise festgelegt werden.

Da die Linse vorzugsweise rotationssymmetrisch ist, ist der geometrische Ort gleicher optischer Stärke ein Kreis. Für ein astigmatisches Auge soll dieser geometrische Ort eine Elipse sein, und es wird auf der Netzhaut ein scharfes Bild erzeugt, solange die horizontale und die vertikale Achse dieser Ellipse innerhalb der normalen Pupillenöffnung liegen, d.h. etwa innerhalb eines Bereiches von etwa 5 mm Durchmesser vor der Expansion der Linse.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert, worin darstellen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine erfindungsgemässe weiche Kontaktlinse, aus welcher der Gradient der optischen Stärke ersichtlich ist:

Fig. 2 einen Querschnitt durch die Linse gemäss Fig. 1 vor der Expansion;

Fig. 3 und 3a Querschnitte von Stufen des Verfahrens zur Herstellung der Linsen gemäss den Fig. 1 und 2;

Fig. 4 einen Querschnitt eines Teils der Linsen gemäss Fig. 1 und 2, aus welchem die Abmessungsverhältnisse ersichtlich sind;

Fig. 5 einen Teilquerschnitt durch den peripheren Teil der Linsen gemäss Fig. 1 und 2;

Fig. 6 eine Draufsicht auf die Linse gemäss Fig. 1, welche die kreisförmigen Bänder der optischen Zonen, welche für die Weit- und die Nahsicht bestimmt sind, zeigen; und

Fig. 7 eine Draufsicht auf die Linse gemäss Fig. 6, welche ein für die Weitsicht bestimmtes Band, welches Astigmatismus korrigiert, zeigt.

Fig. 1 ist eine Draufsicht auf eine erfindungsgemässe kontinuierlich variierende, multifokale, weiche Kontaktlinse in expandiertem feuchtem Zustand, d.h. im Gebrauchszustand. Die Linse ist völlig rotationssymmetrisch und weist im Zentrum die grösste negative optische Stärke von etwa -4 Dioptrien auf. Diese nimmt innerhalb einer Zone von etwa 6 mm Durchmesser auf 0 Dioptrien zu. Die Linse ist linsenförmig und weist eine äussere optische Zone mit einem Durchmesser von etwa 9,7 mm auf. Der Gesamtdurchmesser der expandierten Linse beträgt etwa 14,7 mm.

Die Linse gemäss Fig. 1 kann aus irgendeinem der im Handel erhältlichen, zur Herstellung von Kontaktlinsen geeigneten Materialien geformt werden. Insbesondere können die erfindungsgemässen Linsen aus den folgenden Materialien hergestellt werden: Hydroxyäthylmethacrylat (HEMA) und dessen Analoge; Äthylenglykol-dimethacrylat (EGMA) und dessen Analoge ; Polymethylacrylat (PMMA) und dessen Analog; Polyvinyl-pyrrolidon (PVP). Im allgemeinen schwellen die weichen Linsenmaterialien unter Aufnahme einer bestimmten Menge Wasser, welche vom spezifischen Polymer abhängig ist. HEMA-Linsenscheiben sind im allgemeinen in Qualitäten erhältlich, bei welchen beim Schwellen 55%, 45% oder 38% Wasser aufgenommen wird.

Fig. 2 stellt einen Querschnitt durch die Linse gemäss Fig. 1 in trockenem Zustande vor der Expansion dar. Alle Abmessungen in Fig. 2 sind um 17% kleiner als in Fig. 1. Dies beruht auf der Tatsache, dass die Gestaltung und die Herstellung der erfindungsgemässen weichen Linsen im harten Zustand vor der Expansion geschieht. Im folgenden wird daher von den Abmessungen im trockenen Zustand ausgegangen, ausgenommen für die Berechnung der optischen Stärke. Die optische Stärke wird für den feuchten Zustand berechnet unter Verwendung der Abmessungen in trok-kenem Zustande multipliziert mit dem ungefähren Expansionsfaktor. Für das in den Beispielen verwendete HEMA-Material beträgt dieser Expansionsfaktor 1,21, und die expandierte Linse enthält etwa 45% Wasser. Der Expansionsfaktor für entsprechendes Material, das 35% Wasser enthält beträgt 1,18, derjenige für Material, das 55% Wasser enthält, beträgt 1,31.

Bei der in Fig. 2 dargestellten Linse sind alle Kurven sphärisch mit Ausnahme der konkaven Kurve auf der Innenseite, welche asphärisch ist. Die Basiskurve ist von einem Durchmesser von etwa 5 mm an nach aussen sphärisch und weist den Radius n auf. Wenn die konkave Kurve auf der Innenseite mit demselben Radius n sphärisch wäre, würde sie der gestrichelten Linie in der Mitte der Linse folgen. Wie in Fig. 2 dargestellt, ist diese Kurve in der Mitte jedoch enger als die Kurve n. Der Radius dieser asphärischen Kurve ist im Zentrum am engsten und mit n- bezeichnet.

Die Kontrolle der Differenz zwischen n- und rc, sowie der Verschiebungsdistanz zwischen der tatsächlichen Kurve (durchgehende Linie) und der sphärischen Kurve (gestrichelte Linie), wie auch die Herstellung des optischen Gradienten innerhalb des gewünschten Durchmessers stellen wichtige Aspekte der Erfindung dar. Die konkave Oberfläche der Linse ist asphärisch ; die anderen Oberflächen können asphärisch, sphärisch oder torisch sein. Ausserhalb der zentralen optischen Zone ist die konkave Oberfläche der Linse im wesentlichen sphärisch.

Sind die Abmessungen von n und n- einmal festgelegt, werden auf Grund der gewünschten optischen Stärke im Scheitelpunkt der Linse und der gewünschten Dicke am Rande der vorderen optischen Zone (AOZ) die Dicke der Linse (t) und die konvexe Kurve mit dem Radius ri berechnet. Der Durchmesser der vorderen optischen Zone (AOZ) ist nominell auf 8 mm festgelegt. Der Rest der Kurven wird in herkömmlicher Weise bestimmt. Die Breite der Abschrägung und deren Radius werden auf Grund der Erfahrung festgelegt. Bei dem dargestellten Beispiel beträgt die Breite der Abschrägung 0,85 mm und deren Radius n 10,3 mm. Da die Kurve n am Rande der vorderen optischen Zone im wesentlichen sphärisch ist, kann auf Grund der gegebenen Dicke der Linse am Rande der vorderen optischen Zone (JKT) und der gewünschten Dicke der Linse am Rande s

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(ETK) die Krümmung der peripheren konvexen Kurve, rPxP, berechnet werden.

Um der Linse die gewünschten Eigenschaften, nämlich diejenigen einer multifokalen Kontaktlinse für gleichzeitige Sicht, zu erteilen, muss die optische Stärke vom Zentrum bis zum Rande einer Zone, welche einen Durchmesser aufweist, der kleiner als die normale Pupillenöffnung ist, um etwa 3 bis 5 Dioptrien zunehmen. Eine «normale Pupillenöffnung» ist die maximale Öffnung der Pupille in der Dunkelheit und beträgt im allgemeinen etwa 6 mm. Dementsprechend wird der Gradient der optischen Stärke in einer Zone der Linse gebildet, welche in trockenem Zustand einen Durchmesser von etwa 4,5 bis 5,5 mm aufweist.

Die erfindungsgemässe Kontaktlinse ergibt in einem Zentralbereich mit einer Abmessung, welche kleiner ist als die normale Pupillenöffnung des Trägers, eine graduell variierende fokale Stärke. Auf Grund dieser Tatsache erzeugt zumindest ein Teil der Linse im Zentralbereich auf der Netzhaut ein scharfes Bild entfernter Gegenstände, während ein anderer Teil der Linse auf der Netzhaut ein scharfes Bild nahegelegener Gegenstände erzeugt. Obschon der Zentralbereich der Linse auf der Netzhaut ein unscharfes Bild des nahegelegenen Gegenstandes erzeugt, wird vom menschlichen Gehirn, solange auf der Netzhaut gleichzeitig ein scharfes Bild des nahegelegenen Gegenstandes vorhanden ist, selektiv das scharfe Bild ausgewählt und verarbeitet. Es ist die Fähigkeit des menschlichen Gehirns, das scharfe Bild auszuwählen, welche dazu führt, dass die erfindungsgemässen Linsen einen kontinuierlich variierbaren multifokalen Effekt erzeugen.

Die erfindungsgemässen Linsen können mittels der Vorrichtung und des Verfahrens, welche in der US-PS 4 074 469 beschrieben sind, hergestellt werden. Die dort beschriebene Vorrichtung gestattet die Erzeugung asphärischer Oberflächen bei einer optischen Linse, in dem die Linsenscheibe in vorbestimmter Weise verformt und im verformten Zustand eine sphärische Oberfläche erzeugt wird. Die verformte Linsenscheibe wird daraufhin entlastet, wobei die gebildete konkave Oberfläche asphärisch wird.

Bei dem erwähnten Verfahren wird die unbeschnittene Linsenscheibe mittels einer Kugel mit dem Radius R gepresst. Die Scheibe wird dann in gepresstem Zustand beschnitten und poliert und daraufhin entlastet. Die durch das Pressen erzeugte Verschiebung wird mittels eines Mikrometers gemessen, so dass genau angegeben werden kann, wie gross diese ist. Sie entspricht genau der Verschiebungsdistanz zwischen der asphärischen ausgezogenen Linie und der sphärischen gestrichelten Linie in Fig. 2.

Je grösser die der Linsenscheibe vor dem Beschneiden erteilte Verformung ist, um so grösser ist der Gradient der optischen Stärke in der fertigen Linse. Es kann vorkommen, dass die trockene Scheibe des Linsenmaterials zu brüchig ist, um den gewünschten Betrag gepresst zu werden. In diesem Falle ist es angezeigt, die Scheibe vorzuschneiden, um ein Springen zu verhindern. Ein Polieren ist in diesem Falle nicht notwendig. Die durch das Pressen erzeugte Verschiebung wird ebenfalls mit einem Mikrometer gemessen.

Fig. 3 zeigt die gegenseitige Lage einer Kugel 11 mit dem Radius R und einer unbeschnittenen Linsenscheibe 12, welche beim Verschieben der Kugel 11 in Richtung des Pfeils verformt werden soll. Über der unbeschnittenen Linsenscheibe 12 ist ein Mikrometer 13 angeordnet, um die Verformung der Linsenscheibe 12 zu messen.

Fig. 3a zeigt die Lage der Kugel 11, einer beschnittenen, aber nicht polierten Linsenscheibe 14 und des Mikrometers 13. Die Einzelheiten der Konstruktion einer Vorrichtung, welche geeignet ist, die Linsenscheiben 12 bzw. 14 und den

Mikrometer 13 zu halten, ist in der erwähnten US-PS 4 074 469 beschrieben, so dass sie hier nicht erläutert werden.

Es wurde gefunden, dass für einen gegebenen Betrag der Verschiebung im Zentrum (Pressung), durch die endgültige s Dicke der beschnittenen Scheibe und die Grösse des Radius R der pressenden Kugel die Grösse der Zone, in welcher der Gradient der optischen Stärke auftritt, beeinflusst wird. Ein engerer Radius R der Kugel 11 ergibt engere Bereiche für die asphärischen Zonen, während ein flacherer Radius R der io Kugel 11 weitere Bereiche für die asphärischen Zonen ergibt. Je geringer die endgültige Dicke der Linsenscheibe ist, um so enger ist der Bereich der asphärischen Zone, und je grösser die endgültige Dicke der Linsenscheibe ist, um so weiter ist der Bereich der asphärischen Zone. Desgleichen bedingt bei is gleich grosser Pressung ein kleinerer asphärischer Bereich einen grösseren Stärkegradienten oder eine steilere Kurve vv für dieselbe Basiskurve n, und umgekehrt.

Die im folgenden beschriebene beispielsweise Ausführungsform stellt eine typische Kombination von Pressung 20 und Beschneidung dar und ergibt eine Linse mit den folgenden bevorzugten Eigenschaften:

Typische Kombination:

Radius der Presskugel 25 Betrag der Pressung;

Endgültige Dicke der beschnittenen und polierten Scheibe

Typische Resultate:

30 Bereich der asphärischen Zone Differenzen zwischen n und xv (n-n-) Gradient der optischen Stärke (nach Anfeuchtung)

R = 6 mm Q = 25 Mikrometer

GOZ = 1,8 mm

GOZ = 5,0 mm Ar2 = 0,6 mm

APw = 4 Dioptrien

35 Die obigen Resultate sind typische Durchschnittswerte für erfindungsgemässe Linsen, sind aber in keiner Weise einschränkend. Sie beruhen auf folgenden Beziehungen :

GOZ ^ f (Q + Tb + R)

40 r2 g (Q - Tb - R)

Pw ~ h(Q-Tb-R)

Dies bedeutet, dass eine Vergrösserung von Q eine Ver-grösserung von GOZ, An und APw zur Folge hat, während 45 eine Vergrösserung von Tb und R eine Vergrösserung von GOZ aber eine Verkleinerung von An und APw bewirkt.

Ist die Scheibe einmal gepresst, beschnitten und bezüglich der konkaven Oberflächen, nämlich der zentralen Basiskurve und der Abschrägungskurve, poliert, so wird sie entla-50 stet, und es werden die folgenden Messungen gemacht:

1. Betrag der Pressung

2. Periphers Basiskurve

3. Zentrale Kurve 55 4. Dicke der beschnittenen Scheibe

5. Radius der Abschrägung (normalerweise festgelegt)

6. Periphere optische Zone (normalerweise festgelegt)

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Zur Festlegung der Linsencharakteristik werden noch die folgenden Elemente benötigt, welche entweder festgelegt oder bekannt sind :

n r2' Tb r33

POZ

65 7. Stärke der Linse im Zentrum (in feuchtem Zustand)

8. Gesamtdurchmesser der Linse

9. Vordere optische Zone

Pw DL AOZ

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9. Vordere optische Zone

10. Übergangsdicke bei der vorderen optischen Zone

11. Dicke am Rande

12. Brechungsindex in feuchtem Zustande

13. Expansionsfaktor Im folgenden numerischen Beispiel werden verschiedene

Parameter als invariabel angenommen, und aus praktischen Gründen werden für andere Parameter typische Werte eingesetzt.

1 ) Q = 0,025 mm

2) n = variabel

3) n-= variabel

4) Tb = 1,8 mm

5) n = 10,3 mm

6) POZ = 10,45 mm »

7) Pw = variabel

8) DL = 12,15 mm

9) AOZ = 8 mm

10) JKT = 0,07 mm

11) ETK = 0,06 mm

12) n = 1,4325

13) Exp = 1,21

Unter Verwendung der Werte 1) bis 13) können die folgenden Gleichungen aufgestellt werden:

AOZ Für eine Übergangsdicke JTK = 0,07 mm in Fig. 4:

JKT ©+@+©-©=©

ETK

p„n n - V n2-16 + 0,025 + t - (ri - V ri2—16 ) = EXP cos 02

io und 02 = sin — n

Aufgelöst nach t: is t = ri-V ri2 —16 -

n-Vn2 -16 + 0,025- 0,07 _4_y cos (sin-1 n

20

t = n- V ri2-16-K

wobei K = n - V n2 - 16 + 0,025 ■

0,07

cos (sin-1 n

0

25

(t und n in mm)

Pw =

n-1

r, x Exp t x Exp n' x Exp n' 1,1 Met6r 30 AufSelöst nach 1 mitteIs Gleichungen (2) und (5):

n-1

t = 0,30191 + Cp -V (0,3019 t + Cp)2- 16 -K

(4)

(5)

(6)

(7)

P.=

1

0,4325

ri x 1,21 t x 1,21

n' x 1,21

0,4325

1,4325

Für n und n' in mm: 1

Pw =

357

r2'

357

1184

Durch Umstellung der Gleichung (1): ri t 1

357

1184

Pw 357

n'

n = 0,3019 t +

Pw 1

357 n'

ri = 0,30191 + Cp wobei Cp ;

1

Pw 1

357 n'

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(1)

durch Substitution von ri aus Gl. (2) in Gl. (5) Aufgelöst nach t aus Gleichung (7): t = 2,524 Cp-1,762 K

-V 6,3706 Cp2 - 3,847 KCp + 0,58 K2 - 40,38

0,07 .

K = n - V n2 - 16 + 0,025 — . 4s cos (sin-1 4

n

Cp =

Pw 1

50

357

r2'

(8) (6)

(3)

55

Für gegebene Werte von n, r2' und Pw können Cp und K berechnet werden und t kann aufgrund von Cp und K berechnet werden. Dann werden ri und 0i berechnet.

Beispiel:

n = 6,94, n' - 6,44, Pw - -3

(2)

Cp =

1

(3)

"3 + 1

• = 6,808

357 6,44

65 K = 6,94-1/6^42-16 + 0,025-0,07/cos

Bemerkung: ri, n' sind in den Gleichungen (1), (2) und (3) in mm

(sin-

6,94

-)= 1,2080

7

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t = 2,524 x 6,808 -1,762 x 1,2080 - y 6,3706 x 6,8082-3,847 x 1,2080 x 6,808 + 0,58 x 1,20802-40,38 = 0,08

ri = 6,808 + 0,3019 x 0,085 = 6,83 yi = 4 x 2,075 + y - y = 3,2866 (14)

5

01 = sin-1 — (9) Y2 = 6,075 x 2,075-y = 7,5329 . (15)

(yi + y2) -t- 2 = 5,4098 (16)

ri

4 io rCxp= V yi + y22 + 6,0752

0i = sin-1 —-— = 35,8° r \ W

6,83 ( )

2

Bei der Festlegung der Dicke t ist es erstrebenswert, die rCxP = V 5,40982 + 6,0752 = 8,13 mm

Dicke am Übergangspunkt auf beispielsweise 0,07 mm fest- is zulegen. Für stark negative Linsen kann die Berechnung jedoch eine zu geringe Linsendicke, oder sogar eine negative Wenn t grösser als 0,04 mm ist, ist r«xp immer 8,13 mm.

Linsendicke, ergeben. Für eine normale Bemessung ist daher Für ein berechnetes t = 0,01 mm zum Beispiel ist eine minimale Linsendicke einzuhalten, beispielsweise d3 = 0,0857 + 0,04 - (-0,01) = 0,1357 die tatsächliche JTK,

0,04 mm. In solchen Fällen ist die Übergangsdicke auf einen 20 um eine Dicke im Zentrum von 0,04 mm zu erzielen. In

Wert von grösser als 0,07 mm festzulegen. diesem Falle :

Wenn man n und n, POZ, DL, AOZ und ETK kennt und für JTK den berechneten oder zugewiesenen Wert (0,07 mm y = 0,484+ 1,1037 + 0,1357 = 1,7234 oder grösser) einsetzt, kann die vordere periphere Kurve rcpx in herkömmlicher Weise berechnet werden. Wenn beispiels- 25 yi = 4 x 2,075+1,7234-1,7234 = 3,0927 weise gilt: r2 = 6,94 mm, n = 10,3 mm, POZ = 10,45 mm, DL

= 12,15 mm, ETK = 0,06 mm, so kann JTK 0,07 mm Y2 — 6,075 x 2,075 + 1,7234 = 7,3144 betragen, solange als n weniger als 7,03 mm beträgt. Dann hat rcxp einen Wert von 8,13 mm. (y + ys) + 2 = 5,2035

Für Werte von ri grösser als 7,03 mm nimmt JTK zu, rcxp 30 dagegen ab.

Nachstehend ein Berechnungsbeispiel für rcxp, welches auf r«p = V 5,20352 + 6,0752 = 8,00 mm Fig. 5 Bezug nimmt:

Die Gleichungen (2), (3), (6), (8), (9), (10), (11), (13), (14),

y = d 1 + d2 + d3 - d4 35 ( 15), ( 16) und (17) können entweder von Hand oder mittels eines programmierbaren Computers gelöst werden, wobei di = V n2-5,2252 - V n2 - 6,0752 = 0,5586 die folgenden Werte berechnet werden sollen:

, t, ri, Oi und rcxp für gegebene Werte von n, n- und Pw.

d2 = V n2 - 42 - V T22 - 5,2252 ' 40

Die obigen Ausführungen geben detaillierte Anweisungen für die Berechnung und Herstellung von erfindungsge-dî = 0,07/cos(sin-' — ) fürt>0,04mm (10) mässen Linsen unter Anwendung der Pressungs-, Beschnei-

rz ' dungs- und Polierverfahren. Ist eine Linse einmal auf diese

45 Weise hergestellt worden, kann sie leicht durch Giessen oder Spritzen dupliziert werden. Eine andere Methode der Herds = 0,07/cos (sin-' -l) + 0,04-t fürt<0,04mm (11) steliung würdedarin bestehen dann die asphärischen

' n Scheiben durch Glessen oder Spritzen dupliziert und der vor-

. ,. , „ . , , T. , dere Teil nach den Vorschriften für den Patienten t ist die nach Gleichung (8) berechnete Lmsendicke. 50 beschnitten werden. Zum Zwecke der Herstellung einer ge eigneten Giess- oder Spritzform kann anstelle eines Linsen-d4 = 0,06/cos (sin-1 ) = 0,0743 materials ein geeignetes Metall verwendet werden, um einen

10,3 positiven Formkörper zu erzeugen.

Dieselbe Technik kann auch auf harte Kontaktlinsen ange-

- 55 wendet werden. Der Effekt der variierbaren Brennweite wird y = 0,6586 + V rc2-42 - V n2-5,2252) + d3 - 0,0743 (12) dabei bei einer harten Linse aber stark vermindert, weil die vom zentralen Teil der Hornhaut erzeugte Tränenschicht und die asphärische hintere Oberfläche der Linse insgesamt eine Verminderung des Gradienten der optischen Stärke Für n = 6,94 mm, n' = 6,44 mm und Pw = -3 aus dem obigen «o bewirken. Die Hornhaut ist an sich asphärisch; sie ist aber im Beispiel, ist t = 0,085 mm und somit grösser als der praktisch allgemeinen im Zentrum sphärisch, wird aber gegen den minimale Wert von 0,04 mm. Dann: Rand hin stark flacher. Dies steht im Gegensatz zu der asphä

rischen Oberfläche der Linsen, welche nach dem oben beschriebenen Pressverfahren erhalten werden. Weiche y = 0,484 + (V T22 - 42 - V n2-5,2252) + d3 (13)65 Linsen dagegen passen sich der Oberfläche der Hornhaut an,

so dass die Tränenschicht vernachlässigbar wird. Dies bedeutet, dass beim Tragen weicher Linsen die hintere Ober-= 0,484 + 1,1037 + 0,0857 = 1,6734 fläche der Linsen sphärisch wird, wenn die Hornhaut sphä-

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risch ist, während die vordere Oberfläche asphärisch wird und daher denselben variierbaren Brennweiteneffekt beibehält, für welchen die Linse entworfen wurde.

Fig. 6 zeigt in Schattierung kreisförmige Bänder für Weit-und Nahsicht. Das innere, für Weitsicht bestimmte Band weist eine optische Stärke von etwa -3 Dioptrien auf, während das äussere, für Nahsicht bestimmte Band eine optische Stärke von etwa -0,5 Dioptrien aufweist.

Fig. 7 zeigt eine analoge Linse wie Fig. 6, mit dem Unterschied, dass die optische Zone welche für die Weitsicht bestimmt ist, ein elliptisches Band darstellt, so dass Astigmatismus korrigiert wird. Das in Fig. 7 gezeigte Beispiel betrifft ein Auge,welches im vertikalen Meridian mit -2,5 Dioptrien, im horizontalen Meridian mit -3,5 Dioptrien zu korrigieren ist. Solange diese Linse analytisch ist, d.h. kontinuierlich langsam variiert, und der Gradient der optischen Stärke innerhalb der 6 mm der Pupillenöffnung liegt, weist sie die Eigenschaft des multifokalen Effektes für gleichzeitige Sicht s gepaart mit der Eigenschaft einer Astigmatismus-Korrektur auf. In Fällen stärkeren Astigmatismusses, d.h. eines Astig-matismusses, welcher stärker ist, als durch Variierung der optischen Stärke der Linse korrigiert werden kann, kann die vordere Oberfläche torisch ausgebildet werden, wie dies bei io herkömmlichen Kontaktlinsen, welche Astigmatismus korrigieren sollen, üblich ist. Bei einer multifokalen torischen Linse sind die geometrischen Orte gleicher optischer Stärke nicht, wie in Fig. I dargestellt, konzentrische Kreise, sondern konzentrische Ellipsen.

B

3 Blatt Zeichnungen

Claims

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1. U nunterbrochen variable, multifokale, weiche Kontaktlinse, die zur gleichzeitigen Erzeugung von scharfen Bildern von fernen Objekten, in einem mittleren Bereich befindlichen Objekten und nahen Objekten auf der Netzhaut eines Trägers der Linse geeignet ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Linsenkörper eine konkave Oberfläche und eine konvexe Oberfläche aufweist, dass die Linse eine mittlere optische Zone mit einem sich ununterbrochen ändernden optischen Stärkegradienten in der optischen Zone aufweist, dass die gewünschte Stärke zum Weitsehen in dem mittleren Bereich der optischen Zone vorgesehen ist und in einem Bereich, der eine Abmessung aufweist, die kleiner ist als die maximale Pupillenöffnung des Trägers im Dunkeln, bis zur gewünschten Stärke zum Nahsehen ununterbrochen zunimmt.

2. Kontaktlinse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der sich ununterbrochen ändernde optische Stärkegradient von 3 bis 5 Dioptrien zunimmt.

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PATENTANSPRÜCHE

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3. Kontaktlinse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser des Bereiches des sich ununterbrochen ändernden Stärkegradienten kleiner als 4,5 bis

4. Kontaktlinse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die konkave Oberfläche der Linse nicht sphärisch ist.

5. Kontaktlinse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Restoberfläche in der optischen Zone sphärisch ist.

6 mm, und dass die konkave Oberfläche nicht sphärisch ist, wobei die optische Zone und die konvexe Oberfläche in der optischen Zone nicht sphärisch, sphärisch oder torisch ist.

12. Verfahren zur Herstellung der Kontaktlinse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Linsenform-ling (12, 14) durch Kontaktieren einer ersten Oberfläche mit einer Kugeleinrichtung (11) gedrückt wird, die eine sphärische Oberfläche mit dem Radius (R) aufweist, um die gegenüberliegende Oberfläche des Linsenformlings (12,14) zu deformieren, dass die gegenüberliegende Oberfläche zu s einer gewünschten konkaven sphärischen Form geschnitten und poliert wird, dass der Drückvorgang um den Betrag der Deformierung des Linsenformlings (12,14) und der Radius (R) der Kugeleinrichtung (11) so gesteuert werden, dass nach der Freigabe des Linsenformlings (12,14) eine nicht sphä-lo rische konkave Oberfläche, die eine Dimension aufweist, die kleiner ist als die maximale Pupillenöffnung eines Trägers, gebildet wird und dass die erste Oberfläche so fertiggestellt wird, dass sie eine konvexe Oberfläche der Linse bildet, so dass im befeuchteten und ausgedehnten Zustand eine Kon-15 taktlinse entsteht, die einen sich ununterbrochen ändernden optischen Stärkegradienten mit der gewünschten Stärke zum Weitsehen in dem mittleren Bereich der Linse aufweist, der innerhalb der Abmessung der maximalen Pupillenöffnung bis zu der gewünschten Stärke zum Nahsehen zunimmt. 20 13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Freigabe des Linsenformlings (12,14) nach der Ausdehnung der fertiggestellten Linse die nicht sphärische konkave Oberfläche gebildet wird, deren Dimension kleiner ist als die maximale Pupillenöffnung eines Trä-25 gers im Dunkel und dass die erste Oberfläche nachbearbeitet wird, um die konvexe Oberfläche der Linse zu bilden, um die Kontaktlinse zu schaffen, die den Stärkegradienten im mittleren Bereich der Linse aufweist, der zur gewünschten Stärke zum Nahsehen in der Abmessung der maximalen Pupillen-30 Öffnung des Trägers im Dunkeln zunimmt, und dass die Linse geeignet ist, scharfe Bilder von fernen Gegenständen, in einem mittleren Bereich angeordneten Gegenständen und nahen Gegenständen gleichzeitig auf der Netzhaut eines Trägers abzubilden.

35 14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Drücken des Formlings (12,14) so gesteuert wird, dass sich eine Linse ergibt, bei der die Stärke der Linse in der Mitte mit der folgenden Formel übereinstimmt:

40 1 i pw= î Li

ri x Exp _ t x Exp n' x Exp n-1 n

45 wobei die nicht sphärische Biegung in der Mitte mit n-bezeichnet ist, t die Dicke der Linse in der Mitte bezeichnet, der Radius der vorderen Oberfläche der optischen Zone ri ist und Exp den Ausdehnungsfaktor für das Linsenmaterial und n den Brechungsindex der Linse im feuchten Zustand so bezeichnen, wobei alle anderen Dimensionen sich auf den trockenen Zustand vor der Ausdehnung beziehen.

15. Verfahren nach Anspruch 12 mit einer Form zum Formen der weichen Kontaktlinse, dadurch gekennzeichnet, dass ein Metallformling (12,14) mit zwei gegenüberlie-55 genden planaren Oberflächen durch Kontaktieren einer ersten Oberfläche mit einer Kugeleinrichtung (11), die eine sphärische Oberfläche mit dem Radius (R) aufweist,

gedrückt wird, um die gegenüberliegenden Oberfläche des Metallformlings (12,14) zu deformieren, dass die gegenüber-60 liegende Oberfläche des Metallformlings (12,14) auf eine gewünschte konkave Form geschnitten und poliert wird, dass das Drücken um den Betrag der Deformierung des Formlings (12,14) und der Radius (R) der Kugeleinrichtung (11) so gesteuert werden, dass nach der Freigabe des Metallform-65 lings(12, 14) eine nicht sphärische konkave Oberfläche gebildet wird, dass eine Form aus einer positiven Metallform geformt wird, dass dabei Material für eine weiche Kontaktlinse, das in die Form gegossen wird, einen Linsenformling

6. Kontaktlinse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser des Bereiches des sich ununterbrochen ändernden optischen Stärkegradienten zwischen 5,4 und 6,7 mm liegt.

6 mm ist.

7. Kontaktlinse nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die konkave Oberfläche ausserhalb des Bereiches des sich ununterbrochen ändernden optischen Stärkegradienten im wesentlichen sphärisch ist.

8. Kontaktlinse nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Stärke der Linse in der Mitte mit der folgenden Formel übereinstimmt:

Pw= ! h-1

ri x Exp - t x Exp n' x Exp n-1 n wobei die nicht sphärische Biegung in der Mitte mit n-bezeichnet ist, t die Dicke der Linse in der Mitte bezeichnet, der Radius der vorderen Oberfläche in der optischen Zone ri ist, Exp den Ausdehnungsfaktor für das Linsenmaterial und n den Brechungsindex der Linse im getragenen Zustand bezeichnen und wobei alle anderen Dimensionen sich auf den Zustand vor der Ausdehnung beziehen.

9. Kontaktlinse nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der Linse in der Mitte nicht kleiner als 0,04 mm ist.

10. Kontaktlinse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie aus einem Hydroxyäthylmethacrylat-Polymer besteht.

11. Kontaktlinse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die gewünschte Stärke zum Weitsehen zu der gewünschten Stärke zum Nahsehen in dem Bereich ununterbrochen zunimmt, dessen Durchmesser kleiner ist als etwa

(12,14) bildet, der, nachdem eine vollendete weiche Kontaktlinse aus dem Linsenformling (12,14) geformt ist, eine nicht sphärische konkave Oberfläche in einem Bereich aufweist, der kleiner ist als die maximale Pupillenöffnung eines Trägers im Dunkeln, und dass eine aus dem Formling (12,14) geformte, fertiggestellte Linse geeignet ist, scharfe Bilder von fernen Objekten, in einem Zwischenbereich angeordneten Objekten und nahen Objekten gleichzeitig auf der Netzhaut eines Trägers zu erzeugen.