DE2942216A1 - Augenlinse, insbesondere fuer starke kurzsichtigkeit - Google Patents
Augenlinse, insbesondere fuer starke kurzsichtigkeitInfo
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Description
BESCHREIBUNG
Die Erfindung betrifft eine Augenlinse, insbesondere für starke Kurzsichtigkeit, mit einer rotationssyitunetrischen
Vorderseite. Insbesondere befaßt sich die Erfindung mit Augenlinsen für Kurzsichtigkeit, deren Stärke zwischen -5
und -20 Dioptrien liegt.
Bekanntlich wird die Stärke einer Linse allgemein durch die Krümmung der Vorder- und/oder Rückseite bestimmt, wobei in
der üblichen Weise als Vorderseite diejenige bezeichnet wird, die von dem zu korrigierenden Auge weiter entfernt ist, und
als Rückseite diejenige, die diesem Auge am nächsten ist. Die Stärke einer Augenlinse ist im wesentlichen gleich der
Summe der Stärken ihrer beiden Seiten, bis auf eine Dickenkorrektur.
Ferner sind bekanntlich diese Linsenflächen meistens rotationssymmetrisch
um die optische Achse der Linse. Für bestimmte Korrekturen kann jedoch eine der beiden Seiten oder können
beide Seiten der Linse torisch oder zylindrisch ausgebildet sein oder gar einen Krümmungsradius aufweisen, der einer
ganz bestimmten Gesetzmäßigkeit gehorcht.
Allgemein können die Augenlinsen für Kurzsichtigkeit einer Stärke unter -5 in drei verschiedene Gruppen unterteilt werden.
Diese werden nachstehend erläutert.
Die erste Gruppe enthält plankonkave Linsen, also Linsen, deren Vorderseite im wesentlichen eben oder leicht konvex ist,
wobei diese Seite nur eine geringe Stärke hat und die gesamte Stärke durch die Rückseite der Linse gegeben ist.
Wegen eines solchen Stärkeunterschiedes divergieren Vorderseite und Rückseite einer solchen Linse schnell auseinander,
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so daß diese Linse an ihrem Rand eine große axial, also parallel zu ihrer Achse gemessene Dicke aufweist. Durch
einen solchen Rand wird das Gewicht der Linse ungünstig beeinflußt, was dem Komfort abträglich ist; außerdem ist
eine solche Linse nicht ästhetisch.
Ferner ergibt sich in der Praxis eine Begrenzung des für die Linse bei großen Stärken möglichen Öffnungsdurchmessers,
da die Rückseite praktisch halbkugelförmig sein muß, wenn die Stärke -15 Dioptrien überschreitet.
Um das Linsengewicht zu reduzieren, ist es üblich, die axiale Dicke des über die Nutzfläche der Linse hinausgehenden Umfangsrandes
zu reduzieren. An dem über diese Nutzfläche hinausgehenden Teil wird z.B. eine ringförmige Facette gebildet, die
eben, konvex oder zunächst konvex und dann eben sein kann.
In allen Fällen ergeben sich dadurch abgewinkelte Ränder, die der Linse ein unschönes Aussehen von der Art eines gewölbten
Fensters verleihen.
Ferner gibt es die konkav-konvexen Linsen, die auch als Meniskuslinsen
bezeichnet werden und deren Vorderseite deutlich konvex ist, jedoch eine geringere Stärke als die Rückseite aufweist,
die konkav ist; eine solche Linse ist z.B. in der US-PS 949 501 beschrieben.
Derartige Linsen haben vorteilhafterweise an ihrem Umfang einen
Rand relativ geringer Dicke. Ferner haben sie relativ gute optische Eigenschaften, insbesondere eine geringe Verzerrung
und einen akzeptablen Astigmatismus.
Es ist jedoch nicht möglich, bei derartigen Linsen andere Fehler zu berücksichtigen, insbesondere die Feldkrümmung. Es
zeigt sich nämlich, daß Maßnahmen zur Beherrschung des Astig-
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matismus zu Lasten der Feldkrümmung gehen können. Eine solche Augenlinse kann also gute Qualitäten hinsichtlich des Astigmatismus
aufweisen, nicht jedoch hinsichtlich der Feldkrümmung.
Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer optischen Augenlinse,
die bei starken Korrekturen einen Umfangsrand relativ geringer Dicke aufweist und sich gleichzeitig durch eine optische
Güte auszeichnet, die wenigstens derjenigen der bisherigen vergleichbaren Linsen entspricht oder besser ist.
Diese Aufgabe wird durch eine Augenlinse, insbesondere für starke Kurzsichtigkeit, mit einer rotationssymmetrischen Vorderseite
gelöst, die gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet ist, daß bei Wahl der optischen Achse der Linse auf der Abszisse
und darauf senkrechter Ordinate die den Halbmeridian darstellende Kurve der Vorderseite der Formel
χ = ay + by01 + cyY
gehorcht, worin der Koeffizient a von Null verschieden und negativ ist, wenigstens einer der Koeffizienten b, c verschieden
von Null und positiv ist, α eine reelle Zahl größer oder gleich 3 und kleiner als 4 ist und γ eine reelle Zahl größer
oder gleich 4 ist.
Bei der erfindungsgemäßen Augenlinse ist also die Vorderseite
asphärisch, während die Rückseite sphärisch oder torisch sein kann.
Die Rechnung zeigt und Versuche bestätigen, daß in nicht vorhersehbarer
Weise die Auslegung der Vorderseite der Augenlinse als Oberfläche, deren den Halbmeridian darstellende Kurve der
oben angegebenen allgemeinen Formel entspricht, die in der Praxis wenigstens eine Formel dritten Grades ist, gegenüber
vergleichbaren bisherigen Augenlinsen zu einer beträchtlichen Reduzierung des Gewichts einer solchen Linse führt, und ferner
zur Erzielung ausgezeichneter optischer Eigenschaften.
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Gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung hat die den Halbmeridian der Linsenvorderseite darstellende Kurve
die allgemeine Formel:
χ = ay2 + by3 + cy4 + dy5, (I)
worin die Koeffizienten c und d gleich Null sein können.
Wenn eine Reduzierung der axialen Dicke des Umfangsrandes der
Linse angestrebt wird, um das Gewicht der Linse weiter zu reduzieren, so ist gemäß einer besonderen Ausführungsform der
Erfindung vorgesehen, daß die den Halbmeridian der Vorderseite dieser Linse darstellende Kurve die allgemeine Formel
χ = ay2 + by3 + cy4 + dy5 + e (y-yo) (H)
hat, worin:
e gleich Null für y kleiner als y , e größer als Null für y größer als y ,
gleich ob es sich um eine Konstante oder um eine Funktion von (y-yo) handelt,
worin ferner y gleich dem halben Durchmesser der Linsenöffnung
bzw. -nutzflache ist.
Gegenüber einer üblichen vergleichbaren plankonkaven Linse kann die Gewichtsreduzierung 20 - 30% betragen.
In allen Fällen wird ferner der Astigmatismus geschwächt, ebenso wie die Feldkrümmung, die Verzerrungen und die Dioptrienfehler, welche in der Praxis niedriger als die üblichen Herstellungstoleranzen
bleiben.
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Darüber hinaus wird jeglicher "Bullaugeneffekt" vermieden.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung.
In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 einen Axialschnitt einer erfindungsgemäßen Augenlinse;
Fig. 2 eine Halbansicht dieser Linse im Axialschnitt bei größerem Maßstab; und
Fig. 3 bis 7 in kleinerem Maßstab Schnittansichten von bekannten
Linsenformen.
Die Zeichnung zeigt als Ausführungsbeispiel die Anwendung der Erfindung auf eine negative Augenlinse, die zur Korrektur der
Kurzsichtigkeit bestimmt ist.
Vor ihrer Abgrenzung zur Anpassung ihres Umfangs an das zugehörige
Brillengestell bildet eine solche Linse eine Scheibe mit einem zylindrischen Umfangsrand 10, der axial durch zwei
transversal verlaufende optische Flächen begrenzt ist, wovon die eine die Vorderseite 11 und die andere die Rückseite 12
bildet, wobei die Vorderseite in der üblichen Weise diejenige ist, die von dem zu korrigierenden Auge am weitesten entfernt
ist, während die Rückseite die diesem Auge am nächsten liegende Seite ist.
Eine solche Augenlinse kann aus Mineralglas gebildet sein, vorzugsweise jedoch aus einem organischen Stoff, um ein minimales
Gewicht zu erreichen.
In bekannter Weise sind die Vorderseite 11 und Rückseite 12
der erfindungsgemäßen Linse rotationssymmetrisch um die optische
Linsenachse, die in Fig. 2 als Abszisse X gewählt ist,
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wobei in der Figurenebene enthaltene Achse Y auf der Achse X senkrecht ist und als Ordinate angenommen wird.
Gemäß der Erfindung gehorcht die den Halbmeridian der Vorderseite 11 darstellende Kurve der Formel
χ = ay + by01 + cy"^,
worin der Koeffizient a verschieden von Null und negativ, wenigstens einer der Koeffizienten b, c von Null verschieden
und positiv, α eine reelle Zahl größer als oder gleich 3 und kleiner als 4 und γ eine reelle Zahl größer als oder gleich
4 sind.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung entspricht
die Kurve der allgemeinen Formel:
χ = ay2 + by3 + cy4 + dy5, (I)
wobei α und γ ganzzahlig sind und worin verbunden mit den
vorgenannten Bedingungen c und d gleich Null sein können.
Die Kurve ist also wenigstens vom dritten Grad und kann auch fünften Grades sein.
In der Praxis sind die Koeffizienten, a, b, c, d alle verschieden
von Null, wobei wenigstens einer der Koeffizienten b, c, d ein anderes Vorzeichen als der Koeffizient a aufweist
und also positiv ist.
In Abhängigkeit von der angestrebten Gesamtstärke der Linse und der Aufteilung derselben auf Vorderseite und Rückseite
der Linse werden diese Koeffizienten durch ein iteratives Rechenverfahren bestimmt, dessen Aufgabe es ist, optimale
optische Eigenschaften der Linse zu erreichen.
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Um die Dicke des Umfangsrandes der Linse zu reduzieren, gehorcht vorzugsweise die den Halbmeridian der Vorderseite der
Linse darstellende Kurve der allgemeinen Formel:
χ = ay2 + by3 + cy4 + dy5 + e (y-yQ) (H)
e gleich Null für y kleiner als y , e größer als Null für y größer als y ,
worin y gleich dem halben Durchmesser der öffnung bzw. Nutzoberfläche der Linse ist.
Der Koeffizient e kann eine Konstante sein. Er kann aber auch von (y-y ) abhängen, z.B. in der Form (y-yQ)n.
In Fig. 2 ist als Ausführungsbeispiel eine Augenlinse mit einer Gesamtstärke von -12 gezeigt, die sich folgendermaßen
aufteilt: -3 für die Vorderseite 11 und -9 für die Rückseite 12.
Gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung ist die Vorderseite dieser Linse eine Oberfläche fünften Grades, deren
Halbmeridian den oben angegebenen Formeln I oder II gehorcht, worin
a = | -3 | X | 10"3 |
b — | -702 | X | 10"8 |
C | 295 | X | ΙΟ"8 |
d = | -5 | X | 10"8 |
Dabei ist die Rückseite 12 dieser Linse eine sphärische Oberfläche.
In Fig. 2 sind mit durchgehendem Strich die Konturen der erfindungsgemäßen
Linse für den Fall eingezeichnet, wo ihre Vorderseite der vorstehend angegebenen Formel II gehorcht;
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punktiert sind die Konturen für den Fall eingezeichnet, wo die Vorderseite der vorstehend angegebenen Formel I gehorcht,
Diese Konturen divergieren voneinander ausgehend von der Ordinate y entsprechend dem Nu
z.B. gleich 30 mm gewählt wird.
z.B. gleich 30 mm gewählt wird.
Ordinate y entsprechend dem Nutzdurchmesser der Linse, der
Im beiden Fällen haben sie eine Knickstelle, die auf der Wahl der Koeffizienten und deren Vorzeichen zurückgeht und
für die Konturen im ersteren Falle stärker ausgeprägt ist als im zweiten Falle.
Der Gesamtdurchmesser der Linse ist beliebig, z.B. üblicherweise 55 - 56 mm.
In ebenfalls üblicher Weise ist die Dicke der Linse in der Mitte gleich 2 mm, wenn die Linse aus einem organischen Stoff
ist; die Dicke kann geringer sein, z.B. in der Größenordnung von 1,2 mm, wenn die Linse aus einem Mineralglas ist.
In Fig. 2 sind ferner strichpunktiert die Konturen einer üblichen plankonkaven Linse einge-zeichnet, welche in der Mitte
dieselbe Stärke und Dicke aufweist.
Wie aus Fig. 2 deutlich hervorgeht, hat die erfindungsgemäße
Linse an ihrem Umfang eine axiale Dicke, die geringer ist als bei einer vergleichbaren herkömmlichen plankonkaven Linse.
Daraus ergibt sich insbesondere, daß sie weniger schwer ist als die herkömmliche Linse.
Bei den vorstehend angegebenen Zahlenwerten hat die herkömmliche plankonkave Linse ein Gewicht von etwa 25,6 g, wenn die
Linse aus "CR 39", also aus Polydiallylglycolcarbonat,ist.
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Wenn bej der erfindungsgemäßen Linse die Vorderseite der
Formel I entspricht, beträgt das Gewicht unter denselben Bedingungen nur 20,02 g. Wenn die Vorderseite dieser Linse der
Formel II gehorcht, so beträgt das Gewicht nur 18,7 g.
Die Gewichtseinsparung liegt also in der Größenordnung von 20 - 30%.
Die Dickenreduzierung am Umfangsrand der Linse beträgt für den Fall der Anwendung der oben angeführten Formel II etwa 20%.
Darüber hinaus sind die optischen Eigenschaften der erfindungsgemäßen
Linse ausgezeichnet. Dies wird durch die nachstehende Tabelle I belegt, in der in Abhängigkeit von den jeweiligen
Werten der Halböffnungen O in Grad die entsprechenden Werte
des Astigmatismus A (in Dioptrien ausgedrückt), der Stärkeabweichung P (ebenfalls in Dioptrien ausgedrückt), der in Prozent
angegebenen Verzerrung und die ebenfalls in Dioptrien angegebenen Werte der tangentialen Brennweite T und der sagittalen Brennweite
S aufgeführt sind, wobei der Abstand zwischen der Linse und dem korrigierenden Auge gleich 27 mm angenommen ist.
O | A | P | D | T | S |
O | -0,000 | 0,000 | 0,754 | -11,988 | -11,988 |
2,5 | -0,008 | 0,012 | Of654 | -12,006 | -11,998 |
5 | -0,013 | 0,016 | Of397 | -12,018 | -12,006 |
7,5 | -0,014 | 0,014 | -0,026 | -12,026 | -12,012 |
10 | -0,016 | 0,007 | -0,625 | -12,034 | -12,018 |
12,5 | -0,017 | -0,002 | -1 ,415 | -13,042 | -12,025 |
15 | -0,020 | -0,013 | -2,418 | -12,054 | -12,034 |
17,5 | -0,025 | -0,024 | -3,662 | -12,071 | -12,046 |
2O | -0,031 | -0,031 | -5,181 | -12,094 | -12,063 |
22,5 | -0,040 | -0,041 | -7,024 | -12,125 | -12,086 |
25 | -0,050 | -0,043 | -9,254 | -12,168 | -12,117 |
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Tabelle I zeigt, daß der Astigmatismus der erfindungsgemäßen
Linse wesentlich geringer als bei einer vergleichbaren herkömmlichen Linse ist, ebenso wie die Verzerrung und die
StärkeabweInnung.
Dies gilt auch für die Feldkrümmung, die abhängig ist von der halben Summe der tangentialen und sagittalen Brennweite.
Die folgende Tabelle II zeigt als Beispiel die Werte der möglichen Koeffizienten bei anderen Linsenarten, die durch
Anwendung der Erfindung vergleichbare Eigenschaften aufweisen,
Brenn | Stärke | -3 | a | ΙΟ"3 | 305 | b | ΙΟ"7 | 170 | C | 10"8 | -7 | d | ΙΟ"8 |
stärke | Rück | -3 | 10~3 | 200 | 10""7 | 660 | 10"8 | 2 | ΙΟ"8 | ||||
seite | -9 | X | 10"3 | 351 | ,2 χ | 10"8 | 280 | 0 | 10"8 | 2 | 0 | ΙΟ"8 | |
-12 | - 9 | -6 | X | 10~3 | 890 | X | ΙΟ"8 | 120 | X | ΙΟ"8 | 0 | ||
-12 | - 9 | -3 | X | 10"3 | 257 | X | ΙΟ"8 | X | X | ||||
-18 | - 9 | X | X | X | X | ||||||||
-18 | -12 | X | X | X | X | ||||||||
-18 | -15 | ||||||||||||
Auch hier handelt es sich um die auf einen Halbmeridian bezogenen Koeffizienten.
Bei dem Koeffizienten e kann es sich um eine Konstante handeln,
die z.B. folgende Werte aufweisen kann: k χ 10 , k χ 10 , mit 1 < k
< 9.
Es kann sich auch um eine Funktion von (y-y ) , z.B. eine
Funktion der Form k(y-y )n, handeln.
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Die obigen Werte betreffen besondere Ausführungsbeispiele; die Koeffizienten können jedoch variieren, soweit dies mit
den angestrebten Eigenschaften verträglich ist.
Die Rückseite der Linse ist gemäß anderen Ausführungsformen der Erfindung nicht sphärisch. Insbesondere wenn eine weitere
Gewichtsreduzierung angestrebt wird, kann der Meridian der
Rückseite in an sich bekannter Weise konisch, parabel- oder hyperbelförmig sein oder eine Oberfläche der gleichen Art
aufweisen wie die Vorderseite.
Die Vorderseite der Linse muß nicht unbedingt eine Oberfläche dritten, vierten oder fünften Grades sein. Der Grad dieser
Oberfläche kann vielmehr auch größer sein. Der dadurch erreichte Gewinn hinsichtlich der Linsenqualität steht dabei
jedoch in einem ungünstigen Verhältnis zu den dadurch verursachten Herste1lungsSchwierigkeiten.
Die Exponenten α und γ der oben angeführten allaemeinen Formel
für die den Halbmeridian der Vorderseite der Auqenlinse darstellende Kurve müssen nicht ganzzahlig sind, es können auch
Brüche sein.
Wenn die Linse durch Formung eines organischen Stoffes gebildet wird, ist die Vorderseite dieser Linse vorzugsweise
nach der Formung unbearbeitet, während die Rückseite entweder nach der Formung unbearbeitet ist, wenn eine im voraus bestimmte
Gesamtstärke gegeben ist, oder aber in Abhängigkeit von der angestrebten Gesamtstärke bearbeitet.
Während eine bevorzugte Anwendung der Erfindung bei stark negativen Linsen zur Korrektur starker Kurzsichtigkeit vorgesehen
ist, ist sie jedoch auf eine solche Anwendung nicht beschränkt, sondern vielmehr auch zur Anwendung bei Linsen be-
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- 14 liebiger Stärke vorgesehen.
Die Oberfläche der erfindungsgemäßen Augenlinse weisen
in allen Fällen keinerlei Winkelkante auf, sondern eine an allen Stellen durchgehende Oberfläche, so daß jeglicher
"Bullaugeneffekt" vermieden wird.
Zur Verdeutlichung dieses Vorteils sind vergleichbare herkömmliche
Linsen in den Fig. 3 bis 7 gezeigt, wie sie eingangs kurz erläutert wurden.
In den Fig. 3 bis 5 sind plankonkave Linsen gezeigt; Fig. zeigt eine bikonkave Linse; Fig. 7 zeigt eine konkav-konvexe
Linse.
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Claims (6)
1.,Augenlinse, insbesondere für starke Kurzsichtigkeit, mit
einer rotationssymmetrischen Vorderseite, dadurch gekennzeichnet, daß bei Wahl der optischen Achse der Linse auf
der Abszisse und darauf senkrechter Ordinate die den Halbmeridian darstellende Kurve der Vorderseite (11) der
Formel
2 η/ γ
χ = ay +by + cy'
χ = ay +by + cy'
gehorcht, worin der Koeffizient a von Null verschieden und negativ ist, wenigstens einer der Koeffizienten b, c
verschieden von Null und positiv ist, α eine reelle Zahl größer oder gleich 3 und kleiner als 4 ist und γ eine reelle
Zahl größer oder gleich 4 ist.
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MÜNCHEN 86, SIEBERTSTR. 4 · POB 860720 ■ KABEL: MUEBOPAT ■ TEL. (0 89) 47 40 05 ■ TELECOPIER XEROX 400 · TELEX 5-24285
ORIGINAL INSPECTED
2. Augenlinse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die den Halbmeridian darstellende Kurve der Vorderseite
der Formel
2 "ί 4 R χ = ay + by° + cy* + dyD
gehorcht, worin die Koeffizienten c und d gleich Null
sein können.
3. Augenlinse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß alle Koeffizienten a, b, c, d von Null verschiedene Zahlen
sind und daß wenigstens einer der Koeffizienten b, c, d positiv ist.
4. Augenlinse nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die den Halbmeridian der Vorderseite darstellende
Kurve der Formel
χ = ay2 + by3 + cy4 + dy5 + e (y-yo)
gehorcht, worin:
e = O für y < yo,
e > O für y > yQ,
und worin y gleich dem halben Durchmesser der nutzbaren
Öffnung bzw. Nutzfläche der Linse ist.
5. Augenlinse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß e eine Konstante ist.
6. Augenlinse nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß e von (y-y ) abhängig ist.
030018/086*
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