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Gebiet der
Erfindung
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Die
Erfindung betrifft ophthalmische Linsen. Insbesondere stellt die
Erfindung Linsen zur Verfügung,
welche mehr als eine optische Brechkraft oder Brennweite verwenden
und bei der Korrektur der Alterssichtigkeit zweckmäßig sind.
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Hintergrund
der Erfindung
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Wenn
ein Mensch altert, wird das Auge weniger in der Lage sein, zu akkommodieren
oder die natürliche
Linse zu krümmen,
um auf Gegenstände zu
fokussieren, die relativ nahe beim Betrachter sind. Dieser Zustand
ist als Alterssichtigkeit bekamt. Zusätzlich fehlt Personen, deren
natürliche
Linse entfernt und eine intraokulare Linse als Ersatz eingesetzt
worden ist, die Fähigkeit
zum akkommodieren vollständig.
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Unter
den Verfahren, die verwendet werden, um das Unvermögen des
Auges zu akkommodieren zu korrigieren, ist das Monosichtsystem,
bei dem einer Person eine Kontaktlinse für die Fernsicht und eine Linse
für die
Nahsicht angepaßt
wird. Das Monosichtsystem erlaubt es dem Linsenträger, sowohl entfernte
als auch nahe Gegenstände
zu unterscheiden, ist jedoch nachteilig dahingehend, daß sich ein wesentlicher
Verlust in der Tiefenwahrnehmung ergibt. Bei einem anderen Typ von
multifokalen Kontaktlinsen ist die optische Zone jeder Linse eines
Linsenpaares mit mehr als einer Brechkraft versehen. Zum Beispiel
kann die optische Zone Brechkraft sowohl für die Ferne als auch für die Nähe haben,
welche das Auge gleichzeitig benutzt. Keines dieser Verfahren liefert
gute Ergebnisse, was die Sehschärfe und
die Zufriedenheit des Linsenträgers
betrifft.
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Linsen,
bei denen sich die Brechkraft fortschreitend und kontinuierlich
von Nah- zu Fern- oder Fern-
zu Nachsichtbrechkraft ändert,
sind vorgeschlagen worden. Diese Linsen sind vorteilhaft dahingehend,
daß sie
Licht von betrachteten fernen bis nahen Objekten in einer sanften
Weise verteilen. Wenn diese Linsen sich jedoch auf dem Auge bewegen,
so daß die
Linse nicht mit dein Zentrum der Sichtlinie des Linsenträgers ausgerichtet
ist, ergeben sich visuelle Bruchstücke oder Geisterbilder. Mit „Geisterbild" ist gemeint, daß der Gegenstand,
der durch die Linse betrachtet wird, zusammen mit einem lichtschwachen
Bild des Gegenstandes von dem Linsenträger gesehen wird. Somit besteht
ein Bedürfnis nach
einem progressivem Design, bei dem dieser Nachteil überwunden
wird.
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Eine
Kontaktlinse mit einer ringförmigen Maske
variabler Durchlässigkeit
für die
Behandlung von Aberrationen ist aus der
US 5 662 706 bekannt.
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Kurzbeschreibung
der Zeichnungen
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1 ist
eine Draufsicht auf eine Fläche
einer Linse der Erfindung.
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2 ist
eine Veranschaulichung eines Strahlenspurmodells einer progressiven
Linse.
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3 ist
eine Veranschaulichung eines Strahlenspurmodells einer Linse der
Erfindung.
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4 ist
eine Veranschaulichung eines Strahlenspurmodells einer progressiven
Linse.
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5 ist
eine Veranschaulichung eines Strahlenspurmodells einer Linse der
Erfindung.
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Genaue Beschreibung
der Erfindung und bevorzugte Ausführungsformen
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Die
Erfindung stellt Verfahren zum Gestalten von Linsen zur Verfügung, die
beim Korrigieren von Alterssichtigkeit einsetzbar sind, Linsen,
welche solche Gestaltungen enthalten und Verfahren zum Herstellen
dieser Linsen. Die Linsen sind vorteilhaft dahingehend, daß eine progressive
Gestaltung verwendet wird, bei dem Geisterbilder minimiert oder
ausgeschaltet sind. Zusätzlich
ist die Leistung der Linse auf dem Auge besser vorhersagbar als
bei anderen progressiven multifokalen Gestaltungen.
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Bei
einer Ausführungsform
stellt die Erfindung eine Kontaktlinse zur Verfügung, die eine optische Zone
aufweist, im wesentlichen daraus besteht oder daraus besteht, mit
einer Zone progressiver Brechkraft, welche einen Brechkraftbereich
für die Fernsicht,
einen Brechkraftbereich für
die Nahsicht und einen Ubergangsbereich dazwischen aufweist, im
wesentlichen daraus besteht und daraus besteht, wobei ein im wesentlichen
lichtundurchlässiger
kreisförmiger
Ring den Lichtdurchlaß durch
den Übergangsbereich
verdunkelt.
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„Zone progressiver
Brechkraft" meint
eine kontinuierliche asphärische
Zone mit einem Brechkraftbereich für Fernsicht und einem Brechkraftbereich
für Nahsicht
und einem Übergangsbereich
zunehmender oder abnehmender dioptrischer Brechkraft, welche den
Fern- und den Nahbereich verbindet. Mit „Brechkraftbereich für Fernsicht" ist ein Bereich
gemeint, der einen Betrag einer Brechkraft hat, die erforderlich
ist, um die Fernsehschärfe
des Linsenträgers
auf den gewünschten
Grad zu korrgieren. Mit „Brechkraftbereich
für die
Nahsicht" ist ein
Bereich gemeint, der eine Menge an Brechkraft hat, die erforderlich
ist, um die Nahsichtschärfe
des Trägers auf
den gewünschten
Grad zu korrigieren.
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Bei
den Linsen der Erfindung liegt ein im wesentlichen lichtundurchlässiger kreisförmiger Ring über dem Übergangsbereich.
Mit „im
wesentlichen lichtundurchlässig" ist gemeint, daß die Opazität des kreisförmigen Ringes
ungefähr
75 bis 100% beträgt, was
bedeutet, daß 75
bis 100% einfallenden Lichtes absorbiert wird. Der Betrag der Opazität, der für den Ring
verwendet wird, wird von einem Ausgleich des gewünschten Sehergebnisses aus
der Verwendung des Ringes mit dein Verlust an Licht, der sich aus
der zunehmenden Opazität
ergibt, abhängen.
Bei den Linsen der Erfindung ist ein Bereich der Opazität von ungefähr 75 bis
ungefähr
95% bevorzugt. Die Abmessung des Ringes ist derart, daß sie im
wesentlichen den Abmessungen des Übergangsbereiches entspricht
oder etwas größer ist.
Typischerweise wird der Übergangsbereich
ungefähr
0.7 bis ungefähr
1.2 mm Durchmesser haben, und somit wird der Ring ungefähr 0.7 bis
ungefähr
1.2 mm, bevorzugt 0.95 bis ungefähr
1.50 mm Durchmesser haben. Der Durchmesser des kreisförmigen Ringes
ist derart, daß in keinem
Fall, ungeachtet der Lichtbedingungen, der Ring größer ist
als die Pupille des Linsenträgers.
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Die
Opazität
des Rings kam selbst progressiv sein, was bedeutet, daß die Opazität zunimmt, wenn
man sich vom Außenumfang
des Ringes in Richtung auf seine innerste Kante bewegt. Der lichtundurchlässige Ring
kann durch Beschichten oder Drucken des Ringes auf eine Fläche der
Linse durch irgendein herkömmliches
Verfahren hergestellt sein. Geeignete Farben und Pigmente, die beim
Beschichten oder Bedrucken des Ringes einsetzbar sind, sind in der
Technik wohlbekannt. Als Alternative kann der lichtundurchlässige Ring
auf dem gewünschten
Bereich der Formfläche
einer Linsenform abgeschieden werden. Mit „Formfläche" ist die Oberfläche einer Form oder eine Formhälfte gemeint,
die verwendet wird, um eine Fläche einer
Linse zu bilden. Bevorzugt wird das Abscheiden durch Kissendruck
mittels bekannter Verfahren durchgeführt.
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Als
noch eine andere Alternative kann der Ring durch Einbauen einer
ringförmigen
Schicht aus Material innerhalb des Linsenmaterials gebildet werden.
Als noch eine andere Alternative kann die Linsenfläche unterbrochen
sein, zum Beispiel durch Ätzen,
um den lichtundurchlässigen
Ring zur Verfügung
zu stellen.
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In 1 ist
eine Linse 10 der Erfindung veranschaulicht. Die Linse 10 hat
einen mittleren Bereich 11, welcher ein Bereich mit Nahsichtbrechkraft ist,
einen Übergangsbereich
(nicht gezeigt), einen kreisförmigen
Ring 12, der über
dem Übergangsbereich
liegt, einen Bereich 13 für Fernsichtbrechkraft und einen
nicht optischen linsenartigen Bereich 14. Der kreisförmige Ring 12 hat
einen Außenumfang 15 und
eine innerste Kante 16. Die Funktionsweise der Linse wird
wie folgt veranschaulicht.
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2 zeigt
ein Fleckendiagramm, das unter Verwendung von ZEMAXTM Strahlspur-Designsoftware erzeugt
worden ist. Ein Auge und eine Linse mit progressiver Brechkraft
wurden modelliert und ein Muster von Strahlen für eine Pupille mit 2 mm Pupillenöffnung wurde
durch sie gezogen. Der Linsendurchmesser war 14.4 mm und der Durchmesser
der gesamten optischen Zone war 8 mm. Die Pupille mit 2 mm Pupillenöffnung wurde
ausgewählt,
um ein Modell für
große
Helligkeit oder eine kleine Pupille zur Verfügung zu stellen. Die Sterne
sind als Kreuze 22 zusammen mit der Pupille 23 und
dem Nahbild 24 zu sehen. Die Linse ist nach oben ungefähr 1000 μm dezentriert
und um 7 Grad verkippt, was bedeutet, daß der obere Teil der Linse
in Richtung auf das Auge kippt, so daß ein Winkel von 7 Grad zwischen
dem Teil der Linse und der ursprünglichen
oder Null-Grad-Position, wenn gerade hindurchgeschaut wird, der
Linse auf dem Auge gebildet wird. In 2 ist das
Nahbild an der Oberseite gebildet und ist von einer Anzahl von Kreuzen
umgeben, welche angeben, daß es
einen beträchtliche
Energie im Übergangs-
und Fernbereich nahe dem Nahbild gibt, wobei diese Energie bewirken
wird, daß der
Linsenträger
ein Geisterbild sieht.
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In 3 ist
die Wirkung des Hinzufügens
eines Ringes mit ungefähr
100% Opazität
gezeigt, wobei dieser Ring über
dein Übergangsbereich
der Linse aus Beispiel 2 liegt. Der Mittelpunkt des Übergangsberreichs
war ungefähr
1.0 mm vom Zentrum der Linse. Der lichtundurchlässige Ring beginnt bei einem
Durchmesser von ungefähr
0.9 mm und endet bei unge fähr
1.12 mm. Wie in 3 gezeigt, gibt es keine Energie
im Fern- und Übergangsbereich
nahe dein Nahbild 34, was anzeigt, daß der Linsenträger kein
Geisterbild sehen wird.
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4 zeigt
ein Fleckendiagramm für
eine Pupille mit 3.5 mm Pupillenöffnung.
Der Gesamtlinsendurchmesser war 14.4 mm mit einer optischen Zone
eines Durchmessers von 8 min. Die Linse ist nach oben ungefähr 500 μm dezentriert
und um 2.75 Grad in Richtung auf die Augenfläche verkippt. In 4 ist
das Nahbild an der Oberseite gebildet und von einer Anzahl von Kreuzen
umgeben, was anzeigt, daß es
signifikante Energie im Übergangs-
und Fernbereichnahe dem Nahbild gibt, wobei diese Energie bewirken
wird, daß der
Linsenträger
ein Geisterbild sieht.
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In 5 ist
die Wirkung des Hinzufügens
eines Ringes mit einer Opazität
von ungefähr
100% über
den Übergangsbereich
einer Linse ähnlich
der Linse der 4 gezeigt, mit der Ausnahme,
daß die Pupillenöffnung 3.75
mm beträgt.
Die Änderung
in der Pupillenöffnung
wurde getroffen, um die Wirkung des Systems unter Bedingungen schwachen
Lichtes zu bestimmen, im dein sich die Pupille vergrößert. Der
Mittelpunkt des Übergangsbereichs
war ungefähr
1.0 mm von dem Linsenzentrum, und der lichtundurchlässige Ring
beginnt bei ungefähr
0.9 mm und endet bei ungefähr
1.12 min. Wie in 3 gezeigt, gibt es keine Energie
im Fern- und Übergangsbereich nahe
dem Nahbild 54, was angibt, daß der Linsenträger kein
Geisterbild sehen wird.
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Die
Gestaltung der Zone progressiver Brechkraft der Linse der Erfindung
kann bereitgestellt werden, indem irgendeine zweckmäßige Gestaltung
benutzt wird. Bei einer bevorzugten Gestaltung wird eine Geschwindigkeit
und eine Kontur für
die Zone durch die folgende Gleichung bestimmt: Add(x) =
Addpeak·(1/(a·(1 + (x/xc)2n)) (I)wobei:
- Addx
- die tatsächliche
momentane hinzugefügte Brechkraft
an irgendeinem Punkt x auf einer Linsenfläche ist;
- x
- ein Punkt auf der
Linsenfläche
in einem Abstand x von der Mitte ist;
- a
- eine Konstante ist
und bevorzugt 1 ist;
- Addpeak
- die volle dioptrische
hinzugefügte
Spitzenwert-Brechkraft ist oder die hinzugefügte Brechkraft, die für die Nahsichtkorrektur
erforderlich ist;
- xc
- der abgeschnittene
Halbdurchmesser oder der Mittelpunkt in dem Brechkraftübergang
von Brechkraft für
die Ferne zur Nähe
oder für
die Nähe
zur Ferne ist;
- n
- eine Variable zwischen
1 und 40, bevorzugt zwischen 1 und 20 ist; und
- Add
- ist ein Wert, der
gleich der Differenz in der Brechkraft zwischen der Nahsichtbrechkraft
und der Fernsichtbrechkraft der Linse ist.
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In
Gleichung I ist n die Variable, welche die Steigung der Progression
von Nah- zu Fernsichtbrechkraft und von Fern- zu Nahsichtbrechkraft
in der Linse steuert. Je kleiner der Wert von n ist, desto allmählicher
wird die Progression sein.
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Bei
einer zweiten bevorzugten Ausführungsform
wird eine Geschwindigkeit und eine Kontur für die progressive Zone durch
die folgende Gleichung bestimmt: Add(x) = Addpeak·(1/(a·(1 + (x/xc)2)·n) (II)wobei:
- Add(x)
- die tatsächliche
momentane hinzugefügte Brechkraft
an irgendeinem Punkt x auf einer Fläche der Linse ist;
- x
- ein Punkt auf der
Linsenfläche
in einer Entfernung x von der Mitte ist;
- a
- eine Konstante ist
und bevorzugt 1 ist;
- Addpeak
- die volle dioptrische
hinzugefügte
Spitzenwert-Brechkraft ist;
- xc
- der abgeschnittene
Halbdurchmesser ist;
- n
- eine Variable zwischen
1 und 40, bevorzugt zwischen 1 und 20 ist; und
- Add
- ein Wert ist, der
gleich der Differenz in der Brechkraft zwischen der Nahsichtbrechkraft
und der Fernsichtbrechkraft der Linse ist.
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Bei
einer dritten Ausführungsform
werden die Geschwindigkeit und eine Kontur für die progressive Zone durch
die folgende Gleichung festgelegt: Add(x) = Addpeak·(1/(a·(1 + (x/xc)d)·n) (III)wobei:
- Add(x)
- die tatsächliche
momentane hinzugefügte Brechkraft
an irgendeinem Punkt x auf einer Fläche der Linse ist;
- x
- ein Punkt auf der
Linsenfläche
einer Entfernung x von der Mitte ist;
- a
- eine Konstante ist
und bevorzugt 1 ist;
- d
- ein beliebiger Wert
zwischen 1 und 40 ist;
- Addpeak
- die volle dioptrische
hinzugefügte
Spitzenwert-Brechkraft ist;
- xc
- der abgeschnittene
Halbdurchmesser ist;
- n
- zwischen 1 und 40,
bevorzugt zwischen 1 und 20 ist; und
- Add
- ein Wert ist, der
gleich der Differenz in der Brechkraft zwischen der Nahsichtbrechkraft
und der Fernsichtbrechkraft der Linse ist.
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Für diese
Ausführungsform
ist mit „Geschwindigkeit" oder „Kontur" die Steigung der
Brechkraftänderung
von der Brechkraft für
die Nähe
zu der Brechkraft für
die Ferne gemeint.
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Bei
einer weiteren Ausführungsform
wird eine Gestaltung für
die progressive Zone, eine Position, eine Amplitude und eine Breite
für die
Zone der progressiven Brechkraft durch die folgende Gleichung bestimmt:
wobei:
- Y
- die hinzugefügte Brechkraft
an irgendeinem Punkt x auf einer Fläche ist;
- x
- ein Punkt auf der
Linsenfläche
ist;
- a
- 0,5 ist;
- k
- der Punkt innerhalb
der Brechkraftzone ist, an dem die Brechkraft ihren höchsten Wert annimmt;
- P
- der Koeffizient ist,
der die Breite der Brechkraftzone steuert und größer ist als ungefähr 0 und
kleiner als ungefähr
15;
- S
- der Koeffizient ist,
der die Amplitude und ihre Abnahme am Außenumfang der Zone steuert
und größer als
ungefähr
0 ist und kleiner als ungefähr
30; und
- Add
- ein Wert ist, der
gleich oder kleiner ist als die Differenz in der Brechkraft zwischen
der Nahsichtbrechkraft und der Fernsichtbrechkraft der Linse.
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Mit „Position" ist die Position
der Brechkraftzone in bezug auf die Pupille gemeint. Mit „Amplitude" ist die Größe oder
der Bereich der Brechkraftprogression innerhalb der Brechkraftzone
gemeint.
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Bei
einem weiteren Verfahren zum Gestalten der progressiven Zone werden
die Änderungsrate und
Kontur der Brechkraftänderung
von Fern- zu Nah- und Nah- zu Fernsichtbrechkraft variiert. Bei dieser
Ausführungsform
ist die progressive Zone derart, daß eine Änderungsrate und eine Kontur
einer Brechkraftänderung
zwischen der Fern- und Nahsichtbrechkraft entsprechend einer Gleichung
bestimmt wird, die aus der Gruppe bestehend aus: Brechkraft = A – ((1 – P)x)·A (V)und Brechkraft = ((1 – P)x)·A (VI)ausgewählt ist,
wobei:
- A
- die hinzugefügte Brechkraft
ist;
- P
- der Pupillen-Bruchteil
von 0 bis 1 ist; und
- X
- größer als 0 ist, bevorzugt größer als
1 und weiter bevorzugt 2, π,
oder 2π.
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Für die Zwecke
der Gleichung V und VI wird P wie folgt bestimmt. Der maximale und
der minimale Pupillendurchmesser werden zusammen mit Intervallstufen
vom Minimum zum Maximum ausgewählt. Die
ausgewählten
Intervallstufen liegen im Ermessen des Designers, sind aber bevorzugt
geeignet, die Herstellung der Linse zu vereinfachen, beispielsweise
durch eine mittels Computer numerisch gesteuerte Drehbank. Aus dem
maximalen Durchmesser wird der Prozentanteil des Gesamtdurchmessers
P definiert.
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Gleichung
V wird für
Linsengestaltungen mit der Ferne im Zentrum verwendet, was bedeutet,
daß die
Fernsichtbrechkraft in der Mitte der optischen Zone ist und die
Nahsichtbrechkraft an dem Außenumfang
der optischen Zone ist. Gleichung VI wird für Linsengestaltungen mit der
Nähe im
Zentrum verwendet oder Linsen, bei denen die Nahsichtbrechkraft
in der Mitte ist und die Fernsicht am Außenumfang ist.
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Als
Alternative kann die progressive Zone so gestaltet werden, daß die Änderungsrate
und Kontur der Brechkraftänderung
von Fern- zu Nah- und Nah- zu Fernsichtbrechkraft variiert wird,
indem eine der folgenden Gleichungen verwendet wird. Brechkraft = A – |Sin(t)x|·A (VII)und Brechkraft = |sin(t)x|·A (VIII)wobei:
- A
- die hinzugefügte Brechkraft
ist;
- t
- der Pupillen-Bruchteil
von 90 bis 180 Grad ist; und
- X
- größer als 0 ist, bevorzugt größer als
1 und weiter bevorzugt 2, π,
oder 2π.
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Für die Zwecke
der Gleichung VII und VIII wird t durch Auswahl des maximalen und
minimalen Pupillendurchmessers bestimmt. Dem minimalen Durchmesser
wird ein Wert von 90 Grad zugeordnet und dem maximalen Durchmesser
von 180 Grad, in linearen Intervallen.
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Gleichung
VII wird für
Gestaltungen mit Fernsicht im Zentrum verwendet und Gleichung VIII
wird für
Linsen mit Nahsicht im Zentrum verwendet. Somit, als noch eine andere
Gestaltung für
die progressive Zone, werden eine Änderungsrate und eine Kontur
einer Brechkraftänderung
zwischen der Fern- und Nahsichtbrechkraft entsprechend einer Gleichung bestimmt,
die aus der Gruppe bestehend aus: Brechkraft = A – |Sin(t)x|·A (IX)und Brechkraft = |Sin(t)x|·A (X)ausgewählt ist,
wobei:
- A
- die hinzugefügte Brechkraft
ist;
- t
- der Pupillen-Bruchteil
von 90 bis 180 Grad ist; und
- X
- größer als 0 ist, bevorzugt größer als
1 und weiter bevorzugt 2, π,
und 2π.
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Die
Gestaltungen der Erfindung sind zweckmäßig beim Herstellen von Kontaktlinsen,
die harte oder weiche Linsen sind. Weiche Kontaktlinsen, hergestellt
aus irgendeinem Material, das zum Erzeugen solche Linsen geeignet
ist, werden bevorzugt eingesetzt. Die Linsen der Erfindung können irgendeine aus
einer Vielfalt korrigierender optischer Charakteristiken haben,
die auf die Oberflächen
zusätzlich
zu den optischen Brechkräften
für Ferne
und Nähe
hinzugefügt
werden, so wie zum Beispiel Zylinderbrechkraft.
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Bei
den Linsen der Erfindung kann die Zone progressiver Brechkraft auf
der Gegenstandsseite oder Vorderfläche, der Augenseite oder Rückfläche oder
beiden Flächen
sein. Die Zone progressiver Brechkraft hat wenigstens zwei Bereiche
unterschiedlicher Brechkraft, Fern- und Nahsichtbrechkraft, und
bevorzugt drei Bereiche, Fern-, Nah- und Zwischensichtbrechkraft.
Zwischenbrechkraft kann als eine Konsequenz der Brechkraftprogression
zwischen dem Spit zenwert der Brechkraft der Nah- und Fernsichtbereiche
geliefert werden. Als Alternative kann ein Bereich mit Zwischenbrechkraft
auch gestaltet werden, wenn zum Beispiel Gleichung I verwendet wird.
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Die
Zone progressiver Brechkraft ist bevorzugt drehsymmetrisch. Bei
den Linsen der Erfindung sind die Fern-, Nah- und Zwischenbrechkraft
sphärische
oder torische Brechkräfte.
Zusätzlich
können die
Bereiche optischer Brechkraft für
Ferne, Nähe und
den Zwischenbereich irgendwelche gewünschten und praktischen Abmessungen
haben.
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Die
Linsen der Erfindung können
durch irgendein herkömmliches
Verfahren gebildet werden. Zum Beispiel können die Zonen progressiver
Brechkraft, die darin gebildet sind, durch Diamantdrehen erzeugt
werden, wobei unterschiedliche Radien verwendet werden. Die Zonen
können
in die Formen diamantgedreht werden, die zum Bilden der Linse der Erfindung
eingesetzt werden. Anschließend
wird ein geeignetes flüssiges
Harz in die Formen gebracht, gefolgt von Kompression und Aushärten des
Harzes, um die Linsen der Erfindung zu bilden. Als Alternative können die
Zonen in Linsenknöpfe
diamantgedreht werden.
