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Gebiet der Erfindung
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Die
Erfindung betrifft Verfahren zum Gestalten von Kontaktlinsen. Insbesondere
stellt die Erfindung ein Verfahren zum Gestalten von Kontaktlinsen zur
Verfügung,
bei dem die Dicke im Umfangsbereich der Linse genau gesteuert wird.
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Hintergrund der Erfindung
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Die
Verwendung von Kontaktlinsen zum Zwecke der Korrektur der Sehschärfe und
aus kosmetischen Gründen
ist wohlbekannt. Es ist bei der Gestaltung einer Kontaktlinse wichtig,
für eine
gute Handhabung, für
Komfort, Zentrierung und Ausrichtung der Linse zu sorgen. Jede dieser
Eigenschaften der Linse hängt
in einem großen
Maße vom
Dickenprofil des Umfangsbereiches der Linse ab.
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Herkömmliche
Verfahren zum Steuern der Dicke des Umfangsbereiches einer Linse
umfassen die Verwendung einer oder mehrerer Linsenzonen, Schrägen, Fasen
und dergleichen. Diese Verfahren sorgen jedoch nicht für präzise Steuerung
des Dickendifferentials des Umfangsbereichs der Linse. Zusätzlich stellen
diese Verfahren kein Mittel zum Gestalten einer nicht drehsymmetrischen
Linse zur Verfügung.
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Die
WO 01/75509 A1 offenbart
eine Kontaktlinse mit einer mittleren optischen Zone und einer prismatischen
Ballastzone zusammen mit einer Umfangszone, und für diese
Zonen wird eine Dickenkarte erzeugt. Eine Vielzahl von Linien gleicher
Dicke innerhalb der Prismatischen Ballastzone und eine Abschrägung innerhalb
der Umfangszone werden aus der Dickenkarte abgeleitet.
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Daher
gibt es ein Bedürfnis
nach einem Verfahren zum Gestalten von Kontaktlinsen, das diese Nachteile überwindet.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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1 ist
eine Veranschaulichung eines groben Gitters, das bei dem Verfahren
der Erfindung verwendet wird.
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2 ist
eine grafische Darstellung der Dickenvariationen mehrerer Parallelen
der 1.
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3 ist
eine Veranschaulichung von Schnittpunkten des Gitters der 1 und
eines Punktes, der zwischen die Parallelen und Meridiane des Gitters
fällt.
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4 ist
eine grafische Darstellung zur Verwendung bei dem Verfahren der
Erfindung.
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Genaue Beschreibung der Erfindung
und bevorzugte Ausführungsformen
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Die
Erfindung stellt ein Verfahren zum Erzeugen ophthalmischer Linsen
gemäß dem vorliegenden Anspruch
1 zur Verfügung,
bei dem die Dicke des Umfangsbereichs genau gesteuert werden kann.
Somit sorgt das Verfahren für
eine präzise
Steuerung des Dickendifferentials des Umfangsbereichs und des Orts
des Differentials auf dem Umfangsbereich. Schließlich stellt das Verfahren
ein einfaches Mittel zum Gestalten nicht drehsymmetrischer Gegenstände zur
Verfügung.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform stellt
die Erfindung ein Verfahren zum Erzeugen einer ophthalmischen Linse
zur Verfügung,
das die Schritte aufweist:
- a.) Erzeugen einer
Dickenkarte für
wenigstens einen Teil des Umfangsbereichs der Linse; und
- b.) Ableiten einer Geometrie für wenigstens einen Teil des
Umfangsbereiches der Linse aus der Dickenkarte, dadurch gekennzeichnet,
daß:
der
Schritt a.) weiter aufweist:
- i.) Beschreiben wenigstens eines Teiles des Umfangsbereiches
der Linse, indem eine Vielzahl von Parallelen und Meridianen verwendet
wird, um ein grobes Gitter zu definieren;
- ii.) Aufzeichnen von Schnittpunkten der Parallelen und Meridiane
in karthesischen, zylindrischen oder sphärischen Koordinaten; und
- iii.) Definieren einer Dickenvariation für jede der Vielzahl der Parallelen;
und
- iv.) Berechnen einer Dicke für
jeden Schnittpunkt, und
der Schritt b.) weiter aufweist:
Verfeinern
des groben Gitters durch Ableiten von Koordinaten und Dicken für eine Vielzahl
von Punkten zusätzlich
zu den Schnittpunkten des groben Gitters, basierend auf den benachbarten Schnittpunkten
des groben Gitters.
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Mit "ophthalmischer Linse" ist eine Brillenlinse,
Kontaktlinse, Intraocularlinse, Auflagelinse oder der dergleichen
gemeint. Bevorzugt ist die Linse, die unter Verwendung des Verfahrens
der Erfindung gestaltet wird, eine Kontaktlinse. Für die Zwecke
der Erfindung ist mit "Linsenumfangsbereich" oder "Umfangsbereich der
Linse" der Teil
der Linse gemeint, der sich außerhalb
der optischen Zone befindet.
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Bei
der Linse der Erfindung können
die optischen Eigenschaften ihrer Basiskurve und optischen Zonen
in irgendeiner herkömmlichen
Weise gestaltet werden. Die Basiskurve und die optische Krümmung können in
irgendeiner Weise beschrieben werden, solange für einen gegebenen Durchmesser
D auf der Basiskurve der entsprechende Durchhangwert S abgeleitet
werden kann.
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Bei
einem bevorzugten Verfahren wird zunächst wenigstens ein Teil und
bevorzugt wenigstens der gesamte Umfangsbereich der Linse beschrieben, indem
Parallelen und Meridiane verwendet werden, wie es in 1 gezeigt
ist, um ein grobes Gitter zu definieren. Der Ort aller der Schnittpunkte
des Gitters werden als kartesische, zylindrische oder sphärische Koordinaten
aufgezeichnet und in Anordnungen gespeichert. Je größer die
Anzahl der verwendeten Punkte ist, desto genauer wird die Präzision beim Steuern
der Dicke des Umfangsbereichs der Linse.
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Weiter
werden die Schnittpunkte in wenigstens drei Familien aus Anordnungen
aufgeteilt: Anordnungspunkte der optischen Zone, die sich an der innersten
Grenze des Umfangsbereiches befinden; äußere Anordnungspunkte, die
sich an der äußersten
Grenze des Umfangsbereichs befinden; und mittlere Anordnungspunkte,
die sich zwischen inneren und den äußersten Anordnungspunkten befinden.
In 1 sind repräsentative
Mitglieder jeder dieser Anordnungen veranschaulicht.
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Das
Dickendifferential oder bevorzugt die Dickenvariation wird dann
für jede
Parallele des Gitters definiert. Bevorzugt wird dieses mit einem
aus zwei Verfahren durchgeführt.
Zunächst
kann ein Satz Funktionen verwendet werden, um die Dickenvariation
entlang jeder Parallele zu definieren. Die Variationen können eine
Funktion irgendeiner oder aller kartesischen, zylindrischen und
sphärischen
Funktionen sein. Zum Beispiel kann die Variation eine Funktion des
Drehwinkels θ sein.
Mit Bezug auf 2 ist die Linsendicke entlang
dreier Parallelen gezeigt. Die Funktion kann irgendeine Form haben.
Bevorzugt ist die Funktion so ausgewählt, daß sie eine glatte Fläche erzeugt,
die Mittel zum Erzeugen nicht achsensymmetrischer Linsen mit dünnen Zonen
für das
bessere Zentrieren zur Verfügung
stellt und vernünftigerweise
leicht zu visualisieren ist. Geeignete Funktionen umfassen ohne
Beschränkung
Funktionen der folgenden Form Linsendicke = A·cos(θ) + B Linsendicke = A·cos(Bθ + C) + D, wobei A das maximale
Dickendifferential in jeder Paralle ist und D die Dicke bei θ–90° ist, Linsendicke = A·cos2(B·θ + c) +
D·sin2(E·θ – C) Linsendicke = A·|cos(B·θ + C)| + D, für θ = [0, Pi] Linsendicke = a·(1 + |sinθ|), für θ =]Pi, 2·Pi[
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Die
Anzahl der Funktionen, die definiert werden müssen, ist gleich Nr oder der
Anzahl der Parallelen. Ein Durchschnittsfachmann wird erkennen, daß zusätzlich zu
trigonometrischen Funktionen irgendeine geeignete Funktion verwendet
werden kann, einschließlich,
ohne Beschränkung,
einer Exponential-, Reihen-, logarithmischen, Polynom-, Stufenfunktion
und dergleichen. Bevorzugt werden trigonometrische Funktionen eingesetzt
und weiter bevorzugt werden trigonometrische Funktionen zusammen mit
Stufenfunktionen verwendet. Als Alternative können die Dickenvariationen
von Hand an jedem Punkt definiert werden. Bei diesem Verfahren wird
die Dicke der Linse an jedem Punkt festgelegt. Jedoch ist dieses
Verfahren nachteilhaft, da es mühsam
ist. Die sich ergebende Dicke für
jeden Schnittpunkt, wobei die Anzahl der Punkte gleich Nr·Nθ ist, wenn
Nθ die Anzahl
der Meridiane ist, wird berechnet und aufgezeichnet.
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Bei
dem zweiten Schritt des Verfahrens wird eine Geometrie des Umfangsbereichs
der Linse aus der Dickenkarte abgeleitet. Dieser Schritt wird ausgeführt, indem
zunächst
das grobe Gitter auf die gewünschte
Genauigkeit verfeinert wird, um den Umfangsbereich der Linse genauer
zu definieren. Das verfeinerte oder feine Gitter beschreibt dieselbe
Linsengeometrie, benutzt jedoch eine größere Anzahl von Punkten als
es das grobe Gitter tut. Zum Beispiel, mit Bezug auf 1,
hat das Gitter Nr·Nθ oder 60
Schnittpunkte. In dem feinen Gitter kann es zum Beispiel 3000 Punkte
geben. Die präzise
Anzahl der verwendeten Punkte wird durch Ausgleich des Verwendens
so vieler Punkte wie möglich,
um eine bessere Linsendefinition zu erhalten, gegen die Rechenzeit
und den Speicherraum, die für
die Information erforderlich sind, festgelegt, zusammen mit der
Tatsache, daß die
Drehwerkzeuge, die verwendet werden, um die Werkzeuge für die Linse
zu schneiden, nicht in der Lage sein können, mit dem Grad an Genauigkeit
zu schneiden, der für
eine große
Anzahl von Punkten notwendig ist.
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Die
Dicken und Koordinaten der Punkte des groben Gitters werde benutzt,
um die Dicke und z-Koordinaten der Punkte des feinen Gitters abzuleiten.
Für Punkte
des feinen Gitters, die sich auf einer der Parallelen befinden,
wird die Funktion, die der Parallele entspricht, benutzt, um die
Dicke des Punktes abzuleiten. Für
Punkte des feinen Gitters, die auf einen der Meridiane fallen, wird
eine Approximation verwendet, um die Linsendicke abzuleiten. Geeignete
Approximationen können
durchgeführt
werden, indem ein Funktionstyp ausgewählt wird und aus dem Funktionstyp
die Kurve abgeleitet wird, die am besten zu den Datenpunkten paßt. Beispiele
hilfreicher Funktionstypen umfassen ohne Beschränkung Polynomfunktionen, konische
Funktionen, Exponentialfunktionen, rationale Funktionen, Logarithmusfunktionen,
trigonometrische Funktionen und dergleichen. Zusätzlich und bevorzugt können kubische
Spline-Approximationen oder eine Reihe spezieller Polynome verwendet
werden.
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In
dem Fall, daß ein
Punkt des feinen Gitters zwischen die Meridiane und Parallelen fällt, können benachbarte
Punkte, die auf die Parallelen und Meridiane fallen, verwendet werden, um
die Eigenschaften des Punktes des feinen Gitters festzulegen. Mit Bezug
auf 2 sind die Punkte n1 bis n4 zusammen mit dem Punkt
P des feinen Gitters gezeigt. Der Abstand zwischen n1 bis n4 zu
dem Punkt P ist d1, d2, d3 bzw. d4. Die Dicke am Punkt P kann mit
irgendeinem geeigneten Verfahren berechnet werden, einschließlich, ohne
Beschränkung,
der Verwendung bilinearer Interpolation, bikubischer Interplation,
bikubischer Splines und dergleichen. Ein schnelles, jedoch rauhes
Verfahren ist das folgende: T(P) = (w1·T(n1)
+ w2·T(n2)
+ w3·(T(n3)
+ w4·T(n4)wobei
T die Dicke ist und wobei SumD = d1 + d2 + d3 + d4 und w1 = [1 – dl/SumD]/3 w2 = [1 – d2/SumD]/3 w3 = [1 – d3/SumD]/3 w4 = [1 – d4/SumD]/3
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Als
Alternative kann eine dreidimensionale kubische Spline-Approximation
verwendet werden, um den Ort der Punkte des feinen Gitters zu approximieren.
Dreidimensionale, kubische Spline-Approximationen und ihre Verwendung
sind in Numerical Recipes in Fortran 77: The Art of Scientific Computing, Cambridge
Press (1996) beschrieben.
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Wenn
einmal die Dicke für
alle Punkte des feinen Gitters berechnet ist, können die z-Koordinaten (oder p für sphärische Koordinaten)
abgeleitet werden. Mit Bezug auf
4 ist ein
Beispiel für
eine sphärische
Basenkurvenzone gezeigt. In
4 ist Pf(Zf,
Rf) der Punkt auf der vorderen Fläche, für den die z-Koordinate abgeleitet
werden soll, Rbc ist der Radius der Basiskurve und (Zctr, Rctr)
sind die Koordinaten der Mitte der Basiskurve und Thck ist die Dicke
bei Pf. Zf wird gefunden, indem die folgende Formel verwendet wird:
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In
dem Fall, daß die
Basiskurve nicht sphärisch
ist, kann die Prozedur komplizierter werden, kann jedoch wie folgt
zusammengefaßt
werden: a.) Versetze die Basiskrümmung
um Thck; b.) Schneide die versetzte Kurve mit Linie r = Rf, wobei
r = Rf eine Gleichung für
eine Linie ist, die alle Punkte mit der y-Koordinate Rf in einem
kartesischen Koordinatensystem enthält; und c.) Wähle die
richtige Lösung aus,
wenn es mehr als eine Lösung
gibt. Ein Durchschnitts fachmann wird erkennen, daß die richtige
Lösung
von der Form der Gleichung der versetzten Kurve abhängen wird.
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Auf
diese Weise kann die gesamte oder ein Teil der Geometrie des Umfangsbereichs
der Linse vollständig
als eine Punktwolke beschrieben werden. Der Umfangsbereich der Linse,
der entsprechend dem Verfahren der Erfindung erzeugt wird, kann
bei der Gestaltung irgendeines Typs einer ophthalmischen Linse verwendet
werden, wird jedoch bevorzugt beim Gestalten von Kontaktlinsen und
weiter bevorzugt von Kontaktlinsen, die sphärisch, multifokal, torisch
oder Kombinationen aus diesen sind, verwendet. Jedoch kann das Verfahren
seinen größten Nutzen
bei der Erzeugung torischer Kontaktlinsen finden.
