DE10122707A1

DE10122707A1 - Verfahren zum Entwurf und zur Herstellung eines Einstärken-Brillenglases und Herstellsystem

Info

Publication number: DE10122707A1
Application number: DE10122707A
Authority: DE
Inventors: Moriyasu Shirayanagi
Original assignee: Asahi Kogaku Kogyo Co Ltd
Current assignee: Pentax Corp
Priority date: 2000-05-10
Filing date: 2001-05-10
Publication date: 2001-11-15
Also published as: US6554426B2; GB0111299D0; GB2364508B; JP2001318349A; GB2364508A; US20010050752A1; JP3869624B2; FR2810121A1; FR2810121B1

Abstract

Ein Entwurfsverfahren für ein Brillenglas sieht vor: das Wählen eines oder mehrerer Linsenparameter als Variable aus einer Vielzahl Linsenparameter, das Zuordnen von Werten derselben optischen Aberration an unterschiedlichen Auswertepunkten der Linse zu allen Auswertefunktionen, die die optische Aberration auswerten, und das Optimieren der gewählten Linsenparameter durch Nullsetzen von Vorgabewerten der Auswertefunktionen. Der Optimierungsschritt enthält das Wiederholen der Berechnung der Größe der Auswertefunktion an jedem Auswertepunkt der Linse und einen Einstellschritt für die Werte der gewählten Linsenparameter, derart, dass die Auswertefunktionen dem Wert 0 näher kommen.

Description

Die Erfindung betrifft Verfahren zum Entwurf und zur Herstellung eines rotations symmetrischen Einstärken-Brillenglases mit mindestens einer asphärischen Fläche sowie ein Herstellsystem hierfür.

Viele Brillengläser haben auf einer Seite eine asphärische Fläche. Hierbei wird die Krümmung kleiner unter Beibehaltung einer vorbestimmten Brechkraft, verglichen mit einem Brillenglas, dessen beide Seiten sphärisch sind, wodurch die maximale Linsendicke abnimmt.

Beim Entwurf eines rotationssymmetrischen Einstärken-Brillenglases werden das Linsenmaterial und eine Scheitelbrechkraft vorgegeben. Entsprechend dieser Vorgabe und zusätzlichen Vorgaben wird eine Formkombination der Front- und der Rückseite so gefunden, dass die optischen Aberrationen minimal sind. Die Form der Linsenfläche wird unter Anwendung eines Optimierungsalgorithmus berechnet, beispielsweise nach dem Verfahren der gedämpften kleinsten Qua drate. Bei dem Optimierungsprozess werden ein oder mehrere (im allgemeinen fünf oder sechs) Linsenparameter als Variable aus einer Vielzahl Linsenparameter gewählt, die das Brillenglas definieren, und Werte der optischen Aberration an Auswertepunkten, deren Abstände zur optischen Achse unterschiedlich sind, werden als Auswertefunktionen verwendet. Zu den Linsenparametern gehören der Brechungsindex des Linsenmaterials, der Linsendurchmesser, der Krümmungsra dius der Frontfläche, der Krümmungsradius der Rückfläche, die zentrale Dicke, ein Konizitätskoeffizient und Koeffizienten höherer Ordnung der asphärischen Fläche. Einige Linsenparameter werden als Variable gewählt. Der Brechungsindex und der Linsendurchmesser werden üblicherweise als Konstanten gesetzt. Die zentrale Dicke wird als Konstante gesetzt, wenn eine Negativlinse entworfen wird. Sie sollte zum Beibehalten einer geeigneten Kantendicke eine Variable sein, wenn eine Positivlinse entworfen wird. Während die Krümmungsradien der Front- und der Rückfläche Variable sein können, wird im allgemeinen ein Krümmungsradius als Konstante, der andere als Variable gesetzt. Da der Konizitätskoeffizient in engem Zusammenhang mit den Koeffizienten höherer Ordnung für die asphäri sche Fläche steht, wird er als Konstante gesetzt, während die Koeffizienten höhe rer Ordnung als Variable gesetzt werden.

Andererseits kann eine Scheitelbrechkraft als Auswertefunktion für die Mitte der Linse verwendet werden. An jedem Auswertepunkt können optische Aberrationen wie Brechkraftfehler, Astigmatismus und Verzeichnung sowie eine Leistung ent sprechend der Linsenform wie die Linsendicke und der Asphärizitätsbetrag als Auswertefunktionen verwendet werden. Als Brechkraftfehler kann der meridionale Brechkraftfehler, der sagittale Brechkraftfehler und ein mittlerer Brechkraftfehler gewählt werden, der den Mittelwert des meridionalen und des sagittalen Brech kraftfehlers darstellt.

Das gewichtete Quadrat der Differenz des Wertes der Auswertefunktion und eines gewünschten Vorgabewertes wird für jeden Auswertepunkt berechnet, und es wird die bestmögliche Kombination der Variablen, für die eine Gütefunktion, d. h. die Gesamtsumme der gewichteten Quadrate der Differenzen minimal ist, gefunden. Bei dem Verfahren der gedämpften kleinsten Quadrate wird die bestmögliche Kombination der Variablen gefunden, während die Variationen der Variablen unter Berücksichtigung der Nichtlinearität des Systems und der gegenseitigen Abhän gigkeit gedämpft werden. Für einige Auswertefunktionen können Gleichheitsgren zen definiert werden.

Da ein Einstärken-Brillenglas für verschiedene Objektentfernungen eingesetzt werden sollte, sollte die optische Leistung in einem Entfernungsbereich von 30 cm bis Unendlich ausgeglichen sein. Bei einem üblichen Entwurfsverfahren eines Einstärken-Brillenglases werden die Aberrationen bei unendlicher und endlicher Objektentfernung gleichzeitig als Auswertefunktionen verwendet, und die Linsen parameter werden so optimiert, dass die Gütefunktion, die diese Auswertefunktio nen enthält, minimiert wird.

Zwei Beispiele üblicher Entwurfsverfahren unter Anwendung des Verfahrens der gedämpften kleinsten Quadrate werden beschrieben. Fig. 27 bis 30D zeigen Daten und Leistung eines Brillenglases, das nach einem ersten konventionellen Verfahren entworfen wurde. In diesem Beispiel ist die sphärische Brechkraft (SPH) -8,00 Dioptrien. Die Frontfläche ist sphärisch, die Rückfläche asphärisch. Eine rotationssymmetrische asphärische Fläche wird durch die folgende Glei chung angegeben:

X(h) ist ein sag-Wert, d. h. der Abstand einer Kurve von einer Tangentialebene an einem Flächenpunkt mit der Höhe h über der optischen Achse. Das Symbol c ist eine Krümmung (1/r) am Scheitelpunkt der Fläche, κ ist ein Konizitätskoeffizient, A₄, A₆, A₈ und A₁₀ sind Koeffizienten vierter, sechster, achter und zehnter Ordnung der asphärischen Fläche.

Wie Fig. 27 zeigt, sind die Linsenparameter der Brechungsindex N, der Linsen durchmesser DIA, der Krümmungsradius R1 der Frontfläche, der Krümmungsra dius R2 der Rückfläche, die zentrale Dicke CT, der Konizitätskoeffizient κ und die Koeffizienten A₄, A₆, A₈, A₁₀ höherer Ordnung der asphärischen Fläche. Die Parameter, die in der rechten Spalte "VARIABLE" mit V bezeichnet sind, sind die Variablen. R2 und A₄, A₅, A₈, A₁₀ sind also als Variable gesetzt, die anderen Parameter sind konstant. Die numerischen Werte der Variablen in der Spalte "WERT" sind die Endwerte nach Optimierung.

Wie Fig. 28 zeigt, sind die mittleren Brechkraftfehler DAP und die Astigmatismen AS bei Entfernung Unendlich an unterschiedlichen Auswertepunkten sowie die mittleren Brechkraftfehler DAP und die Astigmatismen AS bei endlicher Objek tentfernung -300 mm (die Objektentfernung hat auf der Objektseite der Linse ein negatives Vorzeichen) an den Auswertepunkten den Auswertefunktionen als optische Aberrationen zugeordnet, und die Scheitelbrechkraft AP an der Linsen mitte ist als Gleichheitsgrenze hinzugefügt. In der in Fig. 28 gezeigten Tabelle ist VE die Auswertefunktion, OD die Objektentfernung, h der Abstand des Auswerte punktes zur optischen Achse und TV der Vorgabewert. Zwanzig Auswertepunkte, deren Abstände zur optischen Achse gegeneinander unterschiedlich sind, sind auf der Linsenfläche gesetzt. Der zentrale Auswertepunkt liegt auf der optischen Achse (Abstand 0 mm), und der Abstand des äußersten Auswertepunktes ist 40 mm. Der gegenseitige Abstand der Auswertepunkte ist 2 mm. Die Gesamtzahl der Auswertepunkte ist 81, da vier Arten der optischen Aberration an den zwanzig Auswertepunkten und die Scheitelbrechkraft AP angewendet werden. Die Vorga bewerte der Auswertefunktionen für die optische Aberration sind 0. Der Vorgabe wert der Auswertefunktion für die Scheitelbrechkraft ist mit -8,00 gesetzt. Wie die Werte in der Spalte "GEWICHTUNG" in Fig. 28 zeigen, sind die erhaltenen Werte, d. h. die Unterschiede der Werte der Auswertefunktionen und der Vorgabewerte so gewichtet, dass die Gewichtung mit dem Abstand zur optischen Achse abnimmt, und die Variablen sind unter Anwendung des Verfahrens der gedämpften klein sten Quadrate optimiert.

Fig. 29A bis 29D sind grafische Darstellungen der optischen Aberrationen des optimierten Brillenglases nach dem ersten konventionellen Verfahren abhängig von einem Sichtwinkel β (Einheit: Grad) auf der vertikalen Achse; Fig. 29A zeigt den meridionalen Brechkraftfehler DM, Fig. 29B zeigt den sagittalen Brechkraft fehler DS, Fig. 29C zeigt den mittleren Brechkraftfehler DAP und Fig. 29D zeigt den Astigmatismus AS. Die durchgezogene Linie gilt für die Aberration bei einer Objektsicht, die der Kehrwert der Objektentfernung (Einheit: m) ist, von 0 D (äqui valent der Objektentfernung Unendlich), die langgestrichelte Linie gilt für die Aberration für die Objektsicht -2 D (Objektentfernung -500 mm), und die kurzge strichelte Linie gilt für die Aberration bei der Objektsicht -4 D (Objektentfernung -250 mm).

Fig. 30A bis 30D sind grafische Darstellungen der optischen Aberrationen des optimierten Brillenglases nach dem ersten konventionellen Verfahren abhängig von der Objektsicht DO (Einheit: D) auf der vertikalen Achse; Fig. 30A zeigt den meridionalen Brechkraftfehler DM, Fig. 30B zeigt den sagittalen Brechkraftfehler DS, Fig. 30C zeigt den mittleren Brechkraftfehler DAP und Fig. 30D zeigt den Astigmatismus AS. Die durchgezogene Linie zeigt die Aberration bei einem Sicht winkel von 20°, die langgestrichelte Linie zeigt die Aberration bei einem Sichtwin kel von 30°, und die kurzgestrichelte Linie zeigt die Aberration bei einem Sichtwin kel von 40°.

Fig. 29A bis 29D zeigen, dass die verschiedenen Aberrationen wellenförmig, jedoch nicht monoton mit einer Änderung des Sichtwinkels β variieren. Fig. 30A bis 30D zeigen, dass die Objektsicht für die minimale Aberration abhängig von dem Sichtwinkel variiert und dass der Fern-Nah-Ausgleich abhängig von dem Sichtwinkel β variiert.

Fig. 31 bis 34D zeigen Daten und Leistung eines Brillenglases, das nach einem zweiten konventionellen Verfahren entworfen wurde. Bei diesem Beispiel ist die sphärische Brechkraft (SPH) +6,00 Dioptrien, die Frontfläche ist asphärisch, die Rückfläche sphärisch. Die Art der Linsenparameter entspricht derjenigen des ersten konventionellen Entwurfsverfahrens. Die Parameter, die in der rechten Spalte "VARIABLE" mit V bezeichnet sind, sind die Variablen. Der Krümmungsra dius R2 der Rückfläche, die zentrale Dicke CT und die Koeffizienten A₄, A₆, A₈, A₁₀ höherer Ordnung für die asphärische Fläche sind also als Variablen, die anderen Parameter als Konstanten gesetzt.

Gemäß Fig. 32 sind die mittleren Brechkraftfehler DAP und die Astigmatismen AS bei Objektentfernung Unendlich und -300 mm an den Auswertepunkten den Auswertefunktionen als optische Aberrationen zugeordnet, die Scheitelbrechkraft AP und die Randdicke T sind als Gleichheitsgrenzen hinzugefügt. Die Gesamtzahl der Auswertefunktionen ist 82. Die erhaltenen Werte sind in derselben Weise wie bei dem ersten Entwurfsverfahren gewichtet und unter Anwendung des Verfahren der gedämpften kleinsten Quadrate optimiert.

Fig. 33A bis 33D sind grafische Darstellungen der optischen Aberrationen des optimierten Brillenglases des zweiten konventionellen Entwurfsverfahrens abhän gig von dem Sichtwinkel β (Einheit: Grad) auf der vertikalen Achse. Fig. 34A bis 34D sind grafische Darstellungen der optischen Aberrationen des optimierten Brillenglases des zweiten konventionellen Entwurfsverfahrens abhängig von der Objektsicht DO (Einheit: D) auf der vertikalen Achse. Diese Darstellungen zeigen, dass die verschiedenen Aberrationen abhängig von dem Sichtwinkel β schwan ken, und dass der Fern-Nah-Ausgleich abhängig von dem Sichtwinkel β variiert.

Wie oben beschrieben, verwenden die konventionellen Entwurfsverfahren eine große Zahl Auswertefunktionen, wodurch der Rechenaufwand hoch ist und der Fern-Nah-Ausgleich abhängig von dem Sichtwinkel β variiert.

Da es außerdem theoretisch unmöglich ist, alle Auswertefunktionen gleich Null zu setzen und die Aberration sich abhängig von dem Sichtwinkel β bei konstanter Gewichtung wellenförmig ändert, muss man die Gewichtung steuern, um die Aberrationen den gewünschten Vorgabewerten anzunähern. Dies erhöht die Arbeitskosten, und die optimierten Ergebnisse für ein und dieselbe Spezifikation kann abhängig von der jeweiligen Arbeitskraft unterschiedlich sein.

Außerdem ist die Variation der Gütefunktion bei dem konventionellen Entwurfs verfahren außerordentlich komplex, da die Zahl der Auswertefunktionen groß ist. Dadurch kann die Gütefunktion in einem lokalen Minimum gehalten werden. Dies heißt, dass es sehr wahrscheinlich ist, dass die Optimierung an einem lokalen Minimum beendet wird, das kein wahres Minimum ist. Um dies zu vermeiden, muss die Arbeitskraft den Optimierungszustand überwachen.

Eine solche zusätzliche Tätigkeit ist unproblematisch, wenn ein Einstärken- Brillenglas in einem Herstellbereich als Fertigartikel entworfen wird. Wird jedoch ein Einstärken-Brillenglas nach Bestellung gefertigt, ist der zusätzliche Arbeits aufwand in Hinsicht auf Kosten und Wiederholbarkeit des Entwurfs problematisch, da die Linse optimaler optischer Leistung mit verschiedenen Spezialvorgaben wie einer Kurve, einem Durchmesser, einer Linsenart und einem Formausgleich zwischen rechter und linker Linse personenspezifisch entworfen werden sollte. Dies bedeutet, dass mit ein und derselben Vorschrift nicht immer dasselbe Ergeb nis erzielt wird.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Entwurfsverfahren für ein Brillenglas anzugeben, mit dem die bestmögliche Lösung kurzzeitig ohne eine Arbeitskraft gefunden wird und die Variation des Fern-Nah-Ausgleichs abhängig von dem Sichtwinkel reduziert wird. Außerdem sollen ein Herstellverfahren und ein nach dem Entwurfsverfahren arbeitendes System angegeben werden.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung ein verbessertes Entwurfsverfah ren für ein Brillenglas vor, bei dem ein oder mehrere Linsenparameter als Variable aus einer Vielzahl Linsenparameter gewählt werden, Werte derselben optischen Aberration an unterschiedlichen Auswertepunkten der Linse allen Auswertefunk tionen, die optische Aberrationen auswerten, zugeordnet werden, und die ge wählten Linsenparameter durch Setzen von Vorgabewerten der Auswertefunktio nen auf Null optimiert werden. Allgemein gibt es eine große Zahl Auswertefunktio nen, welche die Gleichheitsbegrenzungen enthalten. Die Auswertefunktion kann eine optische Aberration oder einen Linsenparameter auswerten. Bei der vorlie genden Erfindung sind solche Auswertefunktionen, die die optische Aberration auswerten, als die Werte derselben optischen Aberration an den verschiedenen Auswertepunkten definiert. Da der Linsenparameter üblicherweise als Gleich heitsgrenze verwendet wird, kann der Zuordnungsschritt so definiert werden, dass Werte nur einer optischen Aberration für die Auswertefunktionen mit Ausnahme der Gleichheitsgrenzen gewählt werden.

Der Optimierungsschritt enthält das Wiederholen des Schritts zur Berechnung der Größen der Auswertefunktionen und das Einstellen der Werte der gewählten Linsenparameter derart, dass die Auswertefunktionen näher Null liegen. Die Werte der gewählten Linsenparameter werden also so eingestellt, dass die Güte funktion, die die Gesamtsumme der gewichteten Quadrate der Unterschiede der Auswertefunktionen und der Vorgabewerte ist, minimal wird.

Mit diesem Verfahren wird durch die kleine Zahl der Auswertefunktionen der Rechenaufwand reduziert, und man kann alle Endwerte der Auswertefunktionen unter Voraussetzung der optischen Aberration 0 benutzen. Daher sind eine Ein flussnahme zur Steuerung der Gewichtung und ein Überwachen des Zustandes der Optimierung überflüssig, wodurch die Arbeitskosten reduziert werden und die Wiederholbarkeit des Entwurfs beibehalten wird. Ferner kann die Variation des Fern-Nah-Ausgleichs, die abhängig von dem Sichtwinkel auftritt, trotz der Zuord nung der Werte derselben optischen Aberration zu allen Auswertefunktionen reduziert werden.

Die als Auswertefunktion verwendete optische Aberration kann der meridionale Brechkraftfehler, der sagittale Brechkraftfehler oder eine Aberration sein, die als gewichtete Summe dieser Fehler definiert ist. Wie Fig. 30A bis D und Fig. 34A bis D für die konventionellen Entwurfsverfahren zeigen, variieren der meridionale Brechkraftfehler DM, der sagittale Brechkraftfehler DS, der mittlere Brechkraft fehler DAP und der Astigmatismus AS abhängig von der Objektsicht linear. Ferner werden die folgenden Beziehungen für den spezifischen Sichtwinkel eingehalten:

DM ≈ A × DO + B
DS ≈ C
DAP = (DM +DS)/2 ≈ A/2 × DO × (B + C)/2
AS = DM - DS ≈ A × DO + (B - C)

Darin sind A, B und C Konstanten.

Die Steigung A der geraden Linie des meridionalen Brechkraftfehlers DM hängt von der Basiskurve der Linse ab und ändert sich unabhängig von der kleinen Änderung der asphärischen Fläche nicht. Der sagittale Brechkraftfehler DS ist unabhängig von der Objektentfernung praktisch konstant. Werden die optischen Aberrationen DM, DS, DAP und AS, die in engem Zusammenhang stehen, gleich zeitig als Auswertefunktionen verwendet, so erfolgt nur eine Zunahme der Kom plexität der Gütefunktion, jedoch nicht des Wirkungsgrades der Optimierung. Wird andererseits die optische Aberration auf den meridionalen Brechkraftfehler DM, den mittleren Brechkraftfehler DAP, der sich mit 0,5 × DM + 0,5 × DS ergibt, oder den Astigmatismus AS begrenzt, der sich mit DM + (-1) × DS ergibt, begrenzt, kann ein besseres Ergebnis bei dem Rechenaufwand und der optischen Leistung erzielt werden.

Werden der meridionale Brechkraftfehler, der mittlere Brechkraftfehler oder der Astigmatismus als Auswertefunktionen der Optimierung gewählt, so kann die Lösung, bei der alle Auswertefunktionen Null werden, durch Wahl einer speziellen Objektentfernung (einschließlich einer augenseitigen virtuellen Entfernung) gefun den werden. Werden die Objektentfernung richtig gewählt und die Vorgabewerte der Auswertefunktion gleich Null gesetzt, so erreicht die Gütefunktion die am besten geeignete Lösung mit Stabilität, und die Beurteilung der Konvergenz der Optimierung wird leichter. Die Auswertefunktionen können die Werte der opti schen Aberration bei einer bestimmten Objektentfernung oder die berechneten Ergebnisse der Werte der optischen Aberration bei unterschiedlichen Objektent fernungen sein. Im letzteren Fall kann die Auswertefunktion ein Mittelwert der Werte des Astigmatismus für die beiden bestimmten Objektentfernungen sein. Diese können z. B. Unendlich und -300 mm sein.

Bei dem Optimierungsschritt kann als Optimierungsalgorithmus entweder ein Verfahren kleinster Quadrate oder ein Verfahren gedämpfter kleinster Quadrate angewendet werden. Gleichheitsgrenzen können bei der Optimierung einge schlossen werden. Mindestens die minimale Linsendicke oder die Scheitelbrech kraft können als Gleichheitsgrenzen eingeschlossen werden. Die Scheitelbrech kraft kann durch Biegen an Stelle der hinzugefügten Gleichheitsgrenzen einge stellt werden.

Andererseits enthält das Herstellverfahren des Brillenglases nach der Erfindung das Wählen eines oder mehrerer Linsenparameter als Variable aus einer Vielzahl Linsenparameter, das Zuordnen von Werten derselben optischen Aberration an unterschiedlichen Auswertepunkten der Linse zu allen Auswertefunktionen, das Optimieren der gewählten Linsenparameter durch Setzen von Vorgabewerten der Auswertefunktionen auf Null abhängig von Auftragsdaten, das Berechnen von Herstelldaten aus den optimierten Linsenparametern und das Bearbeiten einer Brechungsfläche der Linse entsprechend den Herstelldaten. Der Optimierungs schritt enthält das Wiederholen der Berechnung der Größen der Auswertefunktio nen und das Einstellen der Werte der gewählten Linsenparameter derart, dass die Auswertefunktionen dem Wert 0 näher kommen.

Ferner enthält das Herstellsystem für das Brillenglas nach der Erfindung eine Eingabevorrichtung, die das Eingeben von Auftragsdaten ermöglicht, welche eine Spezifikation eines Brillenglases definieren. Außerdem enthält das System eine Rechenvorrichtung, die eine optimale Linsenform aus den Auftragsdaten berech net, und eine Bearbeitungsvorrichtung, die die Linse auf der Grundlage der opti malen Linsenform bearbeitet. Die Rechenvorrichtung wählt einen oder mehrere Linsenparameter als Variable aus einer Vielzahl Linsenparameter und ordnet Werte derselben optischen Aberration an unterschiedlichen Auswertepunkten der Linse allen Auswertefunktionen zu, und sie optimiert die gewählten Linsenpara meter durch Auswerten der Auswertefunktionen.

Die Erfindung wird im Folgenden an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Darin zeigen:

Fig. 1 ein Flussdiagramm des Herstellverfahrens eines Einstärken- Brillenglases nach der Erfindung,

Fig. 2 ein Blockdiagramm eines Herstellsystems für ein Brillenglas nach der Erfindung,

Fig. 3 eine Tabelle der Linsendaten für ein erstes Ausführungsbeispiel,

Fig. 4 eine Tabelle der Auswertefunktionen für das erste Ausführungsbei spiel,

Fig. 5A bis 5D grafische Darstellungen der optischen Aberrationen des optimierten Brillenglases nach dem ersten Ausführungsbeispiel abhängig von ei nem Sichtwinkel,

Fig. 6A bis 6D grafische Darstellungen der optischen Aberrationen des optimierten Brillenglases nach dem ersten Ausführungsbeispiel abhängig von ei ner Objektsicht,

Fig. 7 eine Tabelle der Linsendaten für ein zweites Ausführungsbeispiel,

Fig. 8 eine Tabelle der Auswertefunktionen für das zweite Ausführungsbei spiel,

Fig. 9A bis 9D grafische Darstellungen der optischen Aberrationen des optimierten Brillenglases nach dem zweiten Ausführungsbeispiel abhängig von einem Sichtwinkel,

Fig. 10A bis 10D grafische Darstellungen der optischen Aberrationen des optimierten Brillenglases nach dem zweiten Ausführungsbeispiel abhängig von einer Objektsicht,

Fig. 11 eine Tabelle für Linsendaten für ein drittes Ausführungsbeispiel,

Fig. 12 eine Tabelle der Auswertefunktionen für das dritte Ausführungsbei spiel,

Fig. 13A bis 13D grafische Darstellungen der optischen Aberrationen des optimierten Brillenglases nach dem dritten Ausführungsbeispiel abhängig von ei nem Sichtwinkel,

Fig. 14A bis 14D grafische Darstellungen der optischen Aberrationen des optimierten Brillenglases nach dem dritten Ausführungsbeispiel abhängig von ei ner Objektsicht,

Fig. 15 eine Tabelle der Linsendaten für ein viertes Ausführungsbeispiel,

Fig. 16 eine Tabelle der Auswertefunktionen für das vierte Ausführungsbei spiel,

Fig. 17A bis 17D grafische Darstellungen der optischen Aberrationen des optimierten Brillenglases nach dem vierten Ausführungsbeispiel abhängig von einem Sichtwinkel,

Fig. 18A bis 18D grafische Darstellungen der optischen Aberrationen des optimierten Brillenglases nach dem vierten Ausführungsbeispiel abhängig von einer Objektsicht,

Fig. 19 eine Tabelle der Linsendaten für ein fünftes Ausführungsbeispiel,

Fig. 20 eine Tabelle der Auswertefunktionen für das fünfte Ausführungsbei spiel,

Fig. 21A bis 21D grafische Darstellungen der optischen Aberrationen des optimierten Brillenglases nach dem fünften Ausführungsbeispiel abhängig von einem Sichtwinkel,

Fig. 22A bis 22D grafische Darstellungen der optischen Aberrationen des optimierten Brillenglases nach dem fünften Ausführungsbeispiel abhängig von einer Objektsicht,

Fig. 23 eine Tabelle der Linsendaten für ein sechstes Ausführungsbeispiel,

Fig. 24 eine Tabelle der Auswertefunktionen für das sechste Ausführungs beispiel,

Fig. 25A bis 25D grafische Darstellungen der optischen Aberrationen des optimierten Brillenglases nach dem sechsten Ausführungsbeispiel abhängig von einem Sichtwinkel,

Fig. 26A bis 26D grafische Darstellungen der optischen Aberrationen des optimierten Brillenglases nach dem sechsten Ausführungsbeispiel abhängig von einer Objektsicht,

Fig. 27 eine Tabelle der Linsendaten eines nach einem ersten konventio nellen Verfahren entworfenen Brillenglases,

Fig. 28 eine Tabelle der Auswertefunktionen des nach dem ersten konven tionellen Verfahren entworfenen Brillenglases,

Fig. 29A bis 29D grafische Darstellungen der optischen Aberrationen des optimierten Brillenglases nach Fig. 27 und 28 abhängig von einem Sichtwinkel,

Fig. 30A bis 30D grafische Darstellungen der optischen Aberrationen des optimierten Brillenglases nach Fig. 27 und 28 abhängig von einer Objektsicht,

Fig. 31 eine Tabelle der Linsendaten eines nach einem zweiten konventio nellen Verfahren entworfenen Brillenglases,

Fig. 32 eine Tabelle der Auswertefunktionen des nach dem zweiten konven tionellen Verfahren entworfenen Brillenglases,

Fig. 33A bis 33D grafische Darstellungen der optischen Aberrationen des optimierten Brillenglases nach Fig. 31 und 32 abhängig von einem Sichtwinkel, und

Fig. 34A bis 34D grafische Darstellungen der optischen Aberrationen des optimierten Brillenglases nach Fig. 31 und 32 abhängig von einer Objektsicht.

Im Folgenden werden ein Entwurfsverfahren, ein Herstellverfahren und ein Sy stem für ein Einstärken-Brillenglas nach der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Zunächst wird der Ablauf des Herstellverfahrens an Hand der Fig. 1 und 2 beschrieben, wonach konkrete Ausführungsbeispiele er läutert werden, die nach dem Entwurfsverfahren entwickelt wurden.

Fig. 1 zeigt ein Flussdiagramm des Herstellverfahrens nach der Erfindung. Fig. 2 zeigt ein Blockdiagramm des Herstellsystems, bei dem das Herstellverfahren angewendet wird.

Wie Fig. 2 zeigt, umfasst das Herstellsystem ein Optikgeschäft 10, ein Übertra gungsnetz 20 und einen Hersteller 30. Ein Bestell-Endgerät 11 befindet sich in dem Optikgeschäft 10. Bei dem Hersteller 30 befinden sich ein Hauptrechner 31, ein Datenrechner 33, ein Herstelldatenrechner 34 und Bearbeitungsmaschinen 35, 36, . . .

Das Bestell-Endgerät 11 kann über das Übertragungsnetz 20 mit dem Hauptrech ner 31 des Herstellers 30 verbunden werden. In Fig. 2 ist nur ein Optikgeschäft 10 dargestellt, jedoch kann eine große Zahl von Bestell-Endgeräten in unterschiedli chen Optikgeschäften mit dem Hauptrechner 31 verbunden werden.

Der Hauptrechner 31 ist mit einem örtlichen Netz (LAN) 32 verbunden. Der Daten rechner 33 und der Herstelldatenrechner 34 des Herstellers 30 sind gleichfalls mit dem örtlichen Netz 32 verbunden. Die Bearbeitungsmaschinen 35, 36, . . . wie hochgenaue CNC-Schneidemaschinen und Kopierpoliermaschinen sind mit dem Herstelldatenrechner 34 verbunden. Die Bearbeitungsmaschinen 35, 36, . . . bear beiten das Brillenglas auf der Basis von NC-Daten, die mit dem Herstelldaten rechner 34 berechnet werden.

Im Folgenden wird das Herstellverfahren unter Anwendung des Herstellsystems nach Fig. 2 unter Bezugnahme auf Fig. 1 beschrieben.

Wird ein Auftrag von einem Kunden empfangen, so werden Brillengläser nach den in Fig. 1 gezeigten Schritten hergestellt. In Schritt S1 gibt eine Bedienungsperson die Kunden-Auftragsdaten (d. h. Spezifikationen der rechten und der linken Linse) in das Bestell-Endgerät 11 ein. Die Kundendaten (Vorgaben) enthalten den Pro dukttyp, Scheitelbrechkraftwerte für die rechte und die linke Linse (SPH, CYL und AXIS), den Pupillenabstand, die Form der Linsenfassung, eine Spezialbeschrei bung, den Linsendurchmesser, eine Basiskurve, prismatische und Kantendaten, die Dicke und den Formausgleich zwischen rechter und linker Linse. Ferner gehö ren zu den Kundendaten Anforderungen der optischen Leistungen wie die Wahl eines Entwurfstyps zwischen einem leistungsorientierten Entwurf und einem kosmetisch orientierten Entwurf, eine Auswahl der regulären (d. h. am häufigsten gebrauchten) Objektentfernung aus fern, mittel und nah. Unter Produkttyp ist der Brechungsindex des Linsenmaterials zu verstehen. Alle diese Daten müssen nicht unbedingt eingegeben werden, jedoch sind der Produkttyp und die Scheitelbrech kraftwerte wichtig.

In Schritt S2 werden die Auftragsdaten von dem Bestell-Endgerät 11 über das Übertragungsnetz 20 zu dem Hersteller 30 übermittelt. In Schritt S3 werden die Liefer- und Preisdaten der bestellten Brillengläser mit dem Hauptrechner 31 bestimmt, und dieser überträgt diese Daten sowie weitere Daten an den Daten rechner 33 über das örtliche Netz 32.

In Schritt S4 wählt der Herstelldatenrechner 34, der mit dem Datenrechner 33 über das örtliche Netz 32 verbunden ist, die geeigneten halbfertigen Rohlinge mit Hilfe der Auftragsdaten. In diesem Beispiel werden halbfertige Linsenrohlinge, deren Frontseiten endbearbeitet sind, bei dem Hersteller gelagert bereitgehalten. Es gibt verschiedene Arten halbfertiger Linsenrohlinge, deren Krümmungsradien an der Frontfläche unterschiedlich sind. Die Form der Frontfläche wird aus den vorbestimmten Formen gewählt, und die Rückfläche wird entsprechend den Auftragsdaten später (Schritt S12) bearbeitet. In Schritt S5 werden die Formdaten der Frontflächen der gewählten halbfertigen Linsenrohlinge gesetzt.

In Schritt S6 werden die Variablen aus den Linsenparametern gewählt. Der Bre chungsindex N und der Linsendurchmesser DIA sind feste Konstanten. In diesem Beispiel werden im Hinblick auf die asphärische Rückfläche der Krümmungsradius R1 und der Konizitätskoeffizient κ als Konstanten und der Krümmungsradius R2 der Rückfläche sowie die Koeffizienten A₄, A₆, A₈ und A₁₀ höherer Ordnung für die asphärische Fläche als Variablen gewählt. Die zentrale Dicke CT wird als Kon stante gesetzt, wenn eine Negativlinse entworfen wird. Sie sollte eine Variable sein, um eine geeignete Kantendicke beizubehalten, wenn eine Positivlinse ent worfen wird.

In Schritt S7 werden die Werte derselben optischen Aberration allen Auswerte funktionen mit Ausnahme der Gleichheitsgrenzen zur Optimierung zugeordnet. Es können die Werte des meridionalen Brechkraftfehlers DM, des mittleren Brech kraftfehlers DAP oder des Astigmatismus AS gewählt werden. In diesem Beispiel werden die mittleren Brechkraftfehler DAP an den Auswertepunkten gewählt. In Schritt S8 wird die Objektentfernung aus den Auftragsdaten zur Optimierung bestimmt. Wird die Leistung für Fernsicht als wichtig angesehen, so wird die Objektentfernung für die Optimierung beispielsweise auf 1000 mm eingestellt.

In Schritt S9 wird die Scheitelbrechkraft AP als Gleichheitsgrenze für die Optimie rung gesetzt. Wird eine positive Linse entworfen, so wird eine Kantendicke gleichfalls als Gleichheitsgrenze gesetzt. In Schritt S10 werden die Variablen zur Definition der Rückfläche mit dem Optimierungsprogramm optimiert. Ziele (d. h. Vorgabewerte) der Auswertefunktionen werden auf Null gesetzt. Dies bedeutet, dass die Größe der Auswertefunktion (der mittlere Brechkraftfehler DAP) an jedem Auswertepunkt berechnet und ausgewertet wird, und dann werden die Werte der Variablen so eingestellt, dass die Auswertefunktionen dem Wert 0 näher kommen. Die Prozesse des Berechnens und der Einstellung werden wie derholt, bis die beste Lösung (d. h. optimale Kombination der Variablen) gefunden ist. Der Prozess der Schritte S4 bis S10 entspricht dem Entwurfsverfahren eines Brillenglases.

In Schritt S11 werden die NC-Daten aus den optimierten Linsenparametern der Rückfläche erzeugt. Die NC-Daten können in dem Herstelldatencomputer 34 erzeugt werden. Die optimierten Linsenparameter können auch von dem Herstell datenrechner 34 zu dem Datenrechner 33 übertragen werden, und dann können die NC-Daten in einem eigens dafür vorgesehenen Rechner erzeugt werden, der die optimierten Linsenparameter aus dem Datenrechner 33 lädt.

In Schritt S12 wird die Rückfläche des halbfertigen Linsenrohlings mit der rech nergesteuerten hochgenauen CNC-Schneidemaschine erzeugt. In Schritt S13 wird die Rückfläche zum Bilden einer Spiegelfläche mit der Kopierpoliermaschine poliert. In Schritt S14 werden die Front- und die Rückfläche durch Aufbringen eines Farbstoffs und/oder eines Antireflexbelages auf der Basis der Auftragsdaten endbearbeitet. In Schritt S15 werden die Scheitelbrechkraft und die Erschei nungsform der fertigen Linse geprüft. Diese wird dann in Schritt S16 an den Kunden abgesandt.

Sechs konkrete Ausführungsbeispiele des asphärischen Einstärken-Brillenglases, das nach dem vorstehenden Verfahren hergestellt wurde, werden im Folgenden erläutert.

Erstes Beispiel

Fig. 3 bis 6 zeigen Daten und Leistung eines Brillenglases des ersten Beispiels. Hier ist die sphärische Brechkraft (SPH) -8,00 Dioptrien, die Frontfläche ist sphä risch, die Rückfläche asphärisch.

Wie Fig. 3 zeigt, sind die Linsenparameter der Brechungsindex N, der Linsen durchmesser DIA, der Krümmungsradius R1 der Frontfläche, der Krümmungsra dius R2 der Rückfläche, die zentrale Dicke CT, der Konizitätskoeffizient κ und die Koeffizienten A₄, A₆, A₈, A₁₀ höherer Ordnung der asphärischen Fläche. Die Parameter, die in der rechten Spalte "VARIABLE" mit V bezeichnet sind, sind die Variablen. R2 und A₄, A₆, A₈, A₁₀ sind als Variablen gesetzt, die anderen Para meter sind Konstanten. Die numerischen Werte der Variablen in der Spalte "WERT" sind die Endwerte nach der Optimierung.

Gemäß Fig. 4 werden die mittleren Brechkraftfehler DAP bei Objektentfernung Unendlich an den Auswertepunkten als optische Aberration den Auswertefunktio nen zugeordnet, und die Scheitelbrechkraft AP an der Linsenmitte wird als Gleichheitsgrenze hinzugefügt. Zwanzig Auswertepunkte, deren Abstände zur optischen Achse untereinander unterschiedlich sind, werden auf der Linsenfläche gesetzt. In der in Fig. 4 gezeigten Tabelle ist VE die Auswertefunktion, OD die Objektentfernung, h der Abstand des Auswertepunktes zur optischen Achse und TV der Vorgabewert. Der zentrale Auswertepunkt liegt auf der optischen Achse (Abstand 0 mm), und der weiteste Abstand eines Auswertepunktes zur optische Achse ist 40 mm. Der gegenseitige Abstand der Auswertepunkte ist 2 mm. Die Gesamtzahl der Auswertefunktionen ist 21, da eine Art der optischen Aberration an den zwanzig Auswertepunkten und die Scheitelbrechkraft AP verwendet wer den. Die Vorgabewerte der Auswertefunktionen abhängig von der optischen Aberration (mittlerer Brechkraftfehler DAP) sind 0. Der Vorgabewert der Auswer tefunktion betreffend die Scheitelbrechkraft ist auf -8,00 gesetzt. Wie die Werte in der Spalte "GEWICHTUNG" in Fig. 4 zeigen, sind die erhaltenen Werte, also die Unterschiede der Werte der Auswertefunktionen und der Vorgabewerte, so ge wichtet, dass die Gewichtung mit dem Abstand zur optischen Achse abnimmt. Die Variablen sind nach dem Verfahren der gedämpften kleinsten Quadrate optimiert.

Die Linsen des ersten Beispiels haben dieselbe Spezifikation wie die nach dem ersten konventionellen Entwurfsverfahren hergestellten Linsen. Da die Zahl der Auswertefunktionen des ersten Beispiels aber etwa ¼, verglichen mit der Linse des konventionellen Verfahrens ist, kann der Rechenaufwand bei dem ersten Beispiel extrem reduziert werden.

Fig. 5A bis 5D sind grafische Darstellungen der optischen Aberrationen des opti mierten Brillenglases des ersten Beispiels abhängig von dem Sichtwinkel β (Ein heit: Grad) auf der vertikalen Achse; Fig. 5A zeigt den meridionalen Brechkraft fehler DM, Fig. 5B zeigt den sagittalen Brechkraftfehler DS, Fig. 5C zeigt den mittleren Brechkraftfehler DAP und Fig. 5D zeigt den Astigmatismus AS. Die durchgezogene Linie betrifft die Aberration bei der Objektsicht 0 D (äquivalent der Objektentfernung Unendlich), die langgestrichelte Linie betrifft die Aberration bei der Objektsicht -2 D (Objektentfernung -500 mm) und die kurzgestrichelte Linie betrifft die Aberration bei der Objektsicht -4 D (Objektentfernung -250 mm).

Ferner sind Fig. 6A bis 6D grafische Darstellungen der optischen Aberrationen des optimierten Brillenglases des ersten Beispiels mit Bezug auf die Objektsicht DO (Einheit: D) auf der vertikalen Achse; Fig. 6A zeigt den meridionalen Brech kraftfehler DM, Fig. 6B zeigt den sagittalen Brechkraftfehler, Fig. 6C zeigt den mittleren Brechkraftfehler DAP und Fig. 6D zeigt den Astigmatismus AS. Die durchgezogene Linie betrifft die Aberration bei einem Sichtwinkel von 20°, die langgestrichelte Linie betrifft die Aberration bei einem Sichtwinkel von 30° und die kurzgestrichelte Linie betrifft die Aberration bei einem Sichtwinkel von 40°.

Fig. 5A bis 5D zeigen, dass der mittlere Brechkraftfehler DAP bei der Objektent fernung Unendlich unabhängig von der Änderung des Sichtwinkels β vollständig korrigiert ist, und die verschiedenen Aberrationen variieren monoton bei der Änderung des Sichtwinkels β. Fig. 6A bis 6D zeigen, dass der Fern-Nah-Ausgleich des Astigmatismus gegenüber der Objektsicht beibehalten wird, unabhängig von der Änderung des Sichtwinkels β. Fig. 6A bis 6D zeigen, dass der Fern-Nah- Ausgleich des Astigmatismus gegenüber der Objektsicht unabhängig von der Änderung des Sichtwinkels β beibehalten wird.

Zweites Beispiel

Fig. 7 bis 10 zeigen Daten und Leistung eines Brillenglases des zweiten Beispiels. Bei diesem Beispiel ist die sphärische Brechkraft (SPH) +6,00 Dioptrien, die Frontfläche ist asphärisch und die Rückfläche sphärisch.

Wie Fig. 7 zeigt, sind der Krümmungsradius R2 der Rückfläche, die zentrale Dicke CT und die Koeffizienten A₄, A₆, A₈, A₁₀ höherer Ordnung der asphärischen Flä che als Variablen und die anderen Parameter als Konstanten gesetzt.

Gemäß Fig. 8 sind die mittleren Brechkraftfehler DAP bei der Objektentfernung Unendlich an den Auswertepunkten als optische Aberration den Auswertefunktio nen zugeordnet. Die Scheitelbrechkraft AP in der Linsenmitte und die Kantendicke T an der Stelle mit einem Abstand von 35 mm zur optischen Achse sind als Gleichheitsgrenzen hinzugefügt. Die Gesamtzahl der Auswertefunktionen ist 22, da eine Art der optischen Aberration an den zwanzig Auswertepunkten, die Scheitelbrechkraft AP und die Kantendicke T verwendet werden. Die Vorgabe werte der Auswertefunktionen betreffend die optische Aberration (mittlerer Brech kraftfehler DAP) sind 0. Der Vorgabewert der Auswertefunktion betreffend die Scheitelbrechkraft ist auf +6,00 gesetzt, und der Vorgabewert der Kantendicke ist auf 1,00 gesetzt. Wie die Werte in der Spalte "GEWICHTUNG" in Fig. 8 zeigen, sind die erhaltenen Werte so gewichtet, dass die Gewichtung mit dem Abstand zur optischen Achse abnimmt, und die Variablen sind unter Anwendung des Verfahrens der gedämpften kleinsten Quadrate optimiert.

Das Brillenglas des zweiten Beispiels hat dieselbe Spezifikation wie das nach dem zweiten konventionellen Verfahren. Da die Zahl der Auswertefunktionen des zweiten Beispiels aber ca. ¼, verglichen mit dem Brillenglas des konventionellen Verfahrens ist, kann der Rechenaufwand bei dem zweiten Beispiel extrem verrin gert werden.

Fig. 9A bis 9D sind grafische Darstellungen der optischen Aberrationen des opti mierten Brillenglases des zweiten Beispiels hinsichtlich des Sichtwinkels β (Ein heit: Grad) auf der vertikalen Achse und Fig. 10A bis 10D sind grafische Darstel lungen der optischen Aberrationen des optimierten Brillenglases des zweiten Beispiels hinsichtlich der Objektsicht DO (Einheit: D) auf der vertikalen Achse.

Fig. 9A bis 9D zeigen, dass der mittlere Brechkraftfehler DAP bei Objektentfer nung Unendlich unabhängig von der Änderung des Sichtwinkels β vollständig korrigiert ist, und die verschiedenen Aberrationen variieren monoton bei einer Änderung des Sichtwinkels β. Fig. 10A bis 10D zeigen, dass der Weit-Nah- Ausgleich des Astigmatismus abhängig von der Objektsicht unabhängig von der Änderung des Sichtwinkels β beibehalten wird.

Drittes Beispiel

Fig. 11 bis 14 zeigen Daten und Leistung eines Brillenglases des dritten Beispiels. Bei dem dritten Beispiel ist die sphärische Brechkraft (SPH) -4,00 Dioptrien, die Frontfläche ist sphärisch und die Rückfläche asphärisch.

Wie Fig. 11 zeigt, sind der Krümmungsradius R2 der Rückfläche und die Koeffizi enten A₄, A₆, A₈, A₁₀ höherer Ordnung der asphärischen Fläche als Variable und die anderen Parameter als Konstanten gesetzt.

Gemäß Fig. 12 sind die mittleren Brechkraftfehler DAP bei der Objektentfernung 1000 mm an den Auswertepunkten als die optische Aberration den Auswertefunk tionen zugeordnet, die Scheitelbrechkraft AP in der Linsenmitte ist als Gleich heitsbegrenzung hinzugefügt. Die Gesamtzahl der Auswertefunktionen ist 21, da eine Art der optischen Aberration an den zwanzig Auswertepunkten sowie die Scheitelbrechkraft AP verwendet werden. Die Vorgabewerte der Auswertefunktio nen für die optische Aberration (mittlerer Brechkraftfehler DAP) sind 0. Der Vorga bewert der Auswertefunktion für die Scheitelbrechkraft ist auf -4,00 gesetzt. Wie die Werte in der Spalte "GEWICHTUNG" in Fig. 1 zeigen, sind die erhaltenen Werte so gewichtet, dass die Gewichtung mit dem Abstand von der optischen Achse abnimmt, und die Variablen sind unter Anwendung des Verfahrens der gedämpften kleinsten Quadrate optimiert.

Fig. 13A bis 13D sind grafische Darstellungen der optischen Aberration des opti mierten Brillenglases des dritten Beispiels hinsichtlich Sichtwinkel β (Einheit: Grad) auf der vertikalen Achse, und Fig. 14A bis 14D sind grafische Darstellungen der optischen Aberrationen des optimierten Brillenglases des dritten Beispiels hinsichtlich der Objektsicht DO (Einheit: D) auf der vertikalen Achse.

Diese grafischen Darstellungen zeigen, dass die verschiedenen Aberrationen monoton bei einer Änderung des Sichtwinkels β variieren, und der Weit-Nah- Ausgleich des Astigmatismus hinsichtlich der Objektsicht wird unabhängig von der Änderung des Sichtwinkels β beibehalten.

Da die Objektsicht des Ausgleichspunktes des Astigmatismus AS -1,5 D beträgt, ist das Brillenglas des dritten Beispiels für Fernsicht optimiert. Wenn nur die Objektentfernung für die Optimierung von der Entfernung Unendlich auf eine endliche Entfernung bei dem ersten und dem zweiten Beispiel geändert wird, kann die Linsenleistung für die weite Entfernung oder die nahe Entfernung ohne Ände rung der Vorgabewerte der Auswertefunktionen und der Gewichtungen optimiert werden.

Viertes Beispiel

Fig. 15 bis 18 zeigen Daten und Leistung eines Brillenglases des vierten Beispiels. Hier ist die sphärische Brechkraft (SPH) +4,00 Dioptrien, die Frontfläche ist as phärisch und die Rückfläche sphärisch.

Wie Fig. 15 zeigt, sind der Krümmungsradius R2 der Rückfläche, die zentrale Dicke CT und die Koeffizienten A₄, A₆, A₈, A₁₀ höherer Ordnung für die asphäri sche Fläche als Variablen und die anderen Parameter als Konstanten gesetzt.

Gemäß Fig. 16 sind die Astigmatismen AS bei der Objektentfernung -600 mm an den Auswertepunkten als optische Aberration den Auswertefunktionen zugeord net, die Scheitelbrechkraft AP an der Linsenmitte und die Kantendicke T an dem Punkt mit dem Abstand 35 mm zur optischen Achse sind als Gleichheitsgrenzen hinzugefügt. Die Gesamtzahl der Auswertefunktionen ist 22, da eine Art der optischen Aberration an den zwanzig Auswertepunkten, die Scheitelbrechkraft AP und die Kantendicke T verwendet werden. Die Vorgabewerte der Auswertefunk tionen hinsichtlich optischer Aberration (Astigmatismus AS) sind 0. Der Vorgabe wert der Auswertefunktion hinsichtlich Scheitelbrechkraft ist mit +4,00 gesetzt, und der Vorgabewert der Kantendicke ist mit 1,00 gesetzt. Wie die Werte in der Spalte "GEWICHTUNG" in Fig. 16 zeigen, sind die erhaltenen Werte so gewichtet, dass die Gewichtung mit dem Abstand zur optischen Achse abnimmt, und die Variablen sind unter Anwendung des Verfahrens der gedämpften kleinsten Quadrate opti miert.

Fig. 17A bis 17D sind grafische Darstellungen der optischen Aberrationen des optimierten Brillenglases des vierten Beispiels hinsichtlich des Sichtwinkels β (Einheit: Grad) auf der vertikalen Achse, und Fig. 18A bis 18D sind grafische Darstellungen der optischen Aberrationen des optimierten Brillenglases des vierten Beispiels hinsichtlich Objektsicht DO (Einheit: D) auf der vertikalen Achse.

Diese grafischen Darstellungen zeigen, dass die verschiedenen Aberrationen monoton bei einer Änderung des Sichtwinkels β variieren, und der Fern-Nah- Ausgleich des Astigmatismus hinsichtlich der Objektsicht wird unabhängig von der Änderung des Sichtwinkels β beibehalten. Die Objektsicht des Ausgleichspunktes des Astigmatismus AS beträgt -1,67 D.

Fünftes Beispiel

Fig. 19 bis 22 zeigen Daten und Leistung eines Brillenglases des fünften Bei spiels. In dem fünften Beispiel ist die sphärische Brechkraft (SPH) -5,00 Dioptrien, die Frontfläche ist asphärisch und die Rückfläche sphärisch.

Wie Fig. 19 zeigt, sind der Krümmungsradius R2 der Rückfläche und die Koeffizi enten A₄, A₆, A₈, A₁₀ höherer Ordnung für die asphärische Fläche als Variablen und die anderen Parameter als Konstanten gesetzt.

Gemäß Fig. 20 sind die meridionalen Brechkraftfehler DM bei der Objektentfer nung -1000 mm an den Auswertepunkten als optische Aberration den Auswerte funktionen zugeordnet, die Scheitelbrechkraft AP in der Linsenmitte ist als Gleich heitsgrenze hinzugefügt. Die Gesamtzahl der Auswertepunkte ist 21, weil eine Art der optischen Aberration an den zwanzig Auswertepunkten und die Scheitel brechkraft AP verwendet sind. Die Vorgabewerte der Auswertefunktionen hinsicht lich optischer Aberration (der meridionale Brechkraftfehler DM) sind 0. Der Vorga bewert der Auswertefunktion hinsichtlich Scheitelbrechkraft ist mit -4,00 gesetzt. Wie die Werte in der Spalte "GEWICHTUNG" in Fig. 20 zeigen, sind die erhalte nen Werte so gewichtet, dass die Gewichtung mit dem Abstand zur optischen Achse abnimmt, und die Variablen sind unter Anwendung des Verfahrens der gedämpften kleinsten Quadrate optimiert.

Fig. 21A bis 21D sind grafische Darstellungen der optischen Aberrationen des optimierten Brillenglases des fünften Beispiels hinsichtlich Sichtwinkel β (Einheit: Grad) auf der vertikalen Achse, und Fig. 22A bis 22D sind grafische Darstellungen der optischen Aberrationen des optimierten Brillenglases des fünften Beispiels hinsichtlich der Objektsicht DO (Einheit: D) auf der vertikalen Achse.

Diese grafischen Darstellungen zeigen, dass die verschiedenen Aberrationen monoton bei Änderung des Sichtwinkels β variieren, und der Fern-Nah-Ausgleich des Astigmatismus hinsichtlich der Objektsicht wird unabhängig von der Änderung des Sichtwinkels β beibehalten. Die Objektsicht des Ausgleichspunktes des Astigmatismus AS beträgt -2,0 D.

Da die optischen Aberrationen DM, DS, DAP und AS einen engen Zusammen hang haben, ist der Ausgleich des optimierten Brillenglases des fünften Beispiels, dessen Auswertefunktionen die Astigmatismen AS sind, ähnlich demjenigen des ersten Beispiels, dessen Auswertefunktionen die mittleren Brechkraftfehler DPA sind.

Sechstes Beispiel

Fig. 23 bis 26 zeigen Daten und Leistung eines Brillenglases des sechsten Bei spiels. Bei dem sechsten Beispiel ist die sphärische Brechkraft (SPH) +3,00 Dioptrien, die Frontfläche ist sphärisch und die Rückfläche asphärisch.

Wie Fig. 23 zeigt, sind der Krümmungsradius R2 der Rückfläche, die zentrale Dicke CT und die Koeffizienten A₄, A₆, A₈ und A₁₀ höherer Ordnung für die asphä rische Fläche als Variablen und die anderen Parameter als Konstanten gesetzt.

Gemäß Fig. 24 sind die mittleren Astigmatismen ASavg an den Auswertepunkten den Auswertefunktionen als optische Aberration zugeordnet, die Scheitelbrech kraft AP an der Linsenmitte und die Kantendicke T an dem Punkt mit dem Ab stand 35 mm zur optischen Achse sind als Gleichheitsgrenzen hinzugefügt. Der mittlere Astigmatismus ASavg ist der Mittelwert der Astigmatismen AS bei den Objektentfernungen Unendlich und -300 mm. Die Gesamtzahl der Auswertefunk tionen ist 22, da eine Art der optischen Aberration an den zwanzig Auswerte punkten, die Scheitelbrechkraft AP und die Kantendicke T verwendet werden. Die Vorgabewerte der Auswertefunktionen hinsichtlich optischer Aberration (gemittel ter Astigmatismus ASavg) sind 0. Der Vorgabewert der Auswertefunktion hinsicht lich Scheitelbrechkraft ist mit +3,00 gesetzt, und der Vorgabewert der Kantendicke ist mit 1,00 gesetzt. Wie die Werte in der Spalte "GEWICHTUNG" in Fig. 24 zeigen, sind die erhaltenen Werte so gewichtet, dass die Gewichtung mit dem Abstand zur optischen Achse abnimmt, und die Variablen sind mit dem Verfahren der gedämpften kleinsten Quadrate optimiert.

Fig. 25A bis 25D zeigen grafische Darstellungen der optischen Aberrationen des optimierten Brillenglases des sechsten Beispiels hinsichtlich Sichtwinkel β (Ein heit: Grad) auf der vertikalen Achse, und Fig. 26A bis 26D sind grafische Darstel lungen der optischen Aberrationen des optimierten Brillenglases des sechsten Beispiels hinsichtlich Objektsicht DO (Einheit: D) auf der vertikalen Achse. Diese grafischen Darstellungen zeigen, dass die verschiedenen Aberrationen monoton bei Änderung des Sichtwinkels β variieren, und der Weit-Nah-Ausgleich des Astigmatismus hinsichtlich Objektsicht wird unabhängig von der Änderung des Sichtwinkels β beibehalten. Die Objektsicht des Ausgleichspunktes des Astigma tismus AS ist -1,67 D, dies ist der mittlere Punkt zwischen Unendlich (0 D) und -300 mm (-3,33 D).

Bei dem sechsten Beispiel ist der Rechenaufwand größer als bei den anderen Beispielen, da zwei Astigmatismen bei jedem Auswertepunkt zu berechnen sind, um den mittleren Astigmatismus ASavg zu ermitteln. Das sechste Beispiel zeigt, dass eine neue Aberration, die eine Kombination des meridionalen Brechkraft fehlers DM, des sagittalen Brechkraftfehlers DS, des mittleren Brechkraftfehlers DAP und des Astigmatismus AS ist, als Auswertefunktion verwendbar ist, um einen ähnlichen Optimierungseffekt zu erreichen.

Wie vorstehend beschrieben, kann bei dem Verfahren zum Entwurf eines Einstär ken-Brillenglases der Rechenaufwand durch Verringern der Zahl der Auswerte funktionen verringert werden, und es ist möglich, alle Endwerte der Auswertefunk tionen für die optische Aberration Null zu benutzen. Daher ist es überflüssig, die Steuerung der Gewichtung zu beeinflussen und den Zustand der Optimierung zu überwachen, wodurch der Arbeitsaufwand verringert und die Wiederholbarkeit des Linsenentwurfs beibehalten wird. Da ferner die Werte nur einer optischen Aberra tion als Auswertefunktionen verwendet werden können, ist es möglich, die Variati on des Fern-Nah-Ausgleichs abhängig von der Änderung des Sichtwinkels zu verringern.

Claims

1. Verfahren zum Entwurf eines rotationssymmetrischen Einstärken- Brillenglases mit mindestens einer asphärischen Fläche, umfassend:
Wählen eines oder mehrerer Linsenparameter als Variable aus einer Viel zahl Linsenparameter;
Zuordnen von Werten derselben optischen Aberration an unterschiedlichen Auswertepunkten der Linse zu allen Auswertefunktionen, die die optische Aberration auswerten;
Optimieren der gewählten Linsenparameter durch Nullsetzen von Vorgabe werten der Auswertefunktionen,
bei dem zur Optimierung die Berechnung der Größen der Auswertefunktio nen wiederholt und die Werte der gewählten Linsenparameter so eingestellt werden, dass die Auswertefunktionen dem Wert 0 näher kommen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die den Aus wertefunktionen zugeordnete optische Aberration der meridionale Brech kraftfehler, der sagittale Brechkraftfehler oder die Aberration als gewichtete Summe des meridionalen und des sagittalen Brechkraftfehlers ist.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die den Aus wertefunktionen zugeordnete optische Aberration der mittlere Brechkraftfeh ler ist, der mit 0,5 × DM + 0,5 × DS berechnet ist, wobei DM der meridionale Brechkraftfehler und DS der sagittale Brechkraftfehler ist.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die den Aus wertefunktionen zugeordnete optische Aberration als Auswertefunktion der Astigmatismus ist, der mit DM + (-1) × DS berechnet ist, wobei DM der meri dionale Brechkraftfehler und DS der sagittale Brechkraftfehler ist.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, dass jede Auswertefunktion die Größe der optischen Aberration für eine vorbestimmte Objektentfernung liefert.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass jede Auswertefunktion das Rechenergebnis der Größen der optischen Aberration für mehrere vorbestimmte Objektentfernungen liefert.

7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerte funktion den Mittelwert der Werte des Astigmatismus für zwei unterschiedli che Objektentfernungen liefert.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, dass zur Optimierung entweder das Verfahren der kleinsten Qua drate oder das Verfahren der gedämpften kleinsten Quadrate als Optimie rungsalgorithmus angewendet wird.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, dass zur Optimierung entweder ein Verfahren der kleinsten Qua drate oder ein Verfahren der gedämpften kleinsten Quadrate mit Gleich heitsbegrenzungen als Optimierungsalgorithmus angewendet wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleich heitsbegrenzungen die minimale Linsendicke und/oder die Scheitelbrechkraft enthalten.

11. Verfahren zum Herstellen eines rotationssymmetrischen Einstärken- Brillenglases mit mindestens einer asphärischen Fläche, umfassend:
Wählen eines oder mehrerer Linsenparameter als Variable aus einer Viel zahl Linsenparameter;
Zuordnen von Werten derselben optischen Aberration an unterschiedlichen Auswertepunkten der Linse zu allen Auswertefunktionen, die die optische Aberration auswerten;
Optimieren der gewählten Linsenparameter durch Nullsetzen von Vorgabe werten der Auswertefunktionen abhängig von Auftragsdaten,
Berechnen von Herstelldaten aus den optimierten Linsenparametern, und Bearbeiten einer brechenden Fläche der Linse entsprechend den Herstell daten,
wobei zur Optimierung die Berechnung der Größe der Auswertefunktion an jedem Auswertepunkt der Linse wiederholt wird und die Werte der gewählten Linsenparameter so eingestellt werden, dass die Auswertefunktionen dem Wert 0 näher kommen.

12. System zum Herstellen eines rotationssymmetrischen Einstärken- Brillenglases mit mindestens einer asphärischen Fläche, umfassend:
eine Eingabevorrichtung zur Eingabe von Auftragsdaten, die eine Spezifika tion eines Brillenglases darstellen,
eine Rechenvorrichtung zum Berechnen einer optimalen Linsenform aus den Auftragsdaten, und
eine Bearbeitungseinrichtung zum Bearbeiten der Linse entsprechend der optimalen Linsenform,
bei dem die Rechenvorrichtung einen oder mehrere Linsenparameter als Variable aus einer Vielzahl Linsenparameter wählt und dieselbe optische Aberration an unterschiedlichen Auswertepunkten der Linse allen Auswerte funktionen zuordnet, die die optische Aberration auswerten, und die ge wählten Linsenparameter durch Auswerten der Auswertefunktionen opti miert.