NL8101311A

NL8101311A - EYE LENS.

Info

Publication number: NL8101311A
Application number: NL8101311A
Authority: NL
Original assignee: American Optical Corp
Priority date: 1981-02-09
Filing date: 1981-03-18
Publication date: 1982-09-01
Also published as: SE451772B; SE8101437L; CH641572A5; BR8101927A; IT8148143A0; MX153400A; JPH0147767B2; AU532218B2; FR2499725B1; NL189879B; AU6855181A; GB2092772A; FR2499725A1; IE810553L; NL189879C; CA1153228A; JPS57139718A; GB2092772B; IE50992B1

Description

* f - 1 -* f - 1 -

Ooglens.Eyepiece.

De uitvinding heeft betrekking op ooglenzen in het algemeen en meer in het bijzonder op verbeteringen in lenzen met progressieve sterkte voor de correctie van verziendheid.The invention relates to eye lenses in general and more particularly to improvements in progressive strength lenses for the correction of farsightedness.

5 Het gebruik van dergelijke lenzen met progressieve sterkte voor de correctie van verziendheid is in de afgelopen jaren in toenemende mate populair geworden.The use of such progressive-strength lenses for farsightedness correction has become increasingly popular in recent years.

Behalve dat zij kennelijk beantwoorden aan een esthetische schoonheidsverwachting, leveren progressieve lenzen 10 belangrijke funktionele voordelen aan de patiënt, nl. een continu gebied van brandpuntssterktes en een ongehinderd gezichtsveld. Aan deze voordelen wordt evenwel gedeeltelijk afbreuk gedaan door periferale astigmatie en vervormings-fouten, die onvermijdelijk aanwezig zijn in alle progessieve 15 lenzen. Het ontwerp van progressieve lenzen, is derhalve vanzelfsprekend geconcentreerd op het reduceren van de ongewenste aberraties tot een minimaal effekt.In addition to apparently meeting aesthetic beauty expectations, progressive lenses provide important functional benefits to the patient, namely a continuous range of focal lengths and an unobstructed field of view. However, these benefits are partially compromised by peripheral astigmation and distortion errors, which are inevitably present in all progressive lenses. The design of progressive lenses, therefore, is naturally focused on reducing unwanted aberrations to a minimal effect.

Er wordt algemeen onderkend, dat de aberraties tot een minimum kunnen worden teruggebracht door deze 20 zich te laten uitstrekken over brede gebieden van de lens, waaronder bijv. de periferale gedeelten van het nabijgezicht sniveau. Dit impliceert natuurlijk een opoffering aan de scherpte in deze periferale gebieden. Toch maken vrijwel alle moderne commerciële progressieve lenzen 25 gebruik van het principe van uitgebreid-gebied-aberratie-regeling. Voorbeelden hiervan treft men aan in de Amerikaanse octrooischriften 3.687.528 en 4.056.311.It is generally recognized that the aberrations can be minimized by extending them over wide areas of the lens, including, for example, the peripheral portions of the near vision level. This of course implies a sacrifice to the sharpness in these peripheral regions. Yet virtually all modern commercial progressive lenses use the extended area aberration control principle. Examples of this are found in U.S. Pat. Nos. 3,687,528 and 4,056,311.

Het is niet voldoende om uitsluitend vast te stellen, dat de aberraties uitgebreide gebieden van de 30 lens moeten beslaan. De wijze waarop zij verdeeld zijn binnen deze gebieden is van kritisch belang. Slecht verdeelde aberraties kunnen het potentiële voordeel, dat wordt gewonnen door opoffering aan de scherpte binnen de periferale gebieden, teniet doen. Indien bijv. een 35 hoge waarde wordt toegekend aan het vereiste van ortho-scopie (dat wil zeggen het handhaven van horizontale en vertikale lijnen in het gezichtsveld] vormt de ontwerper 8101311 - 2 - 1 ï de periferale aberratieve zones zodanig, dat de component van een vertikaal prisma langs horizontale lijnen constant blijft. De gecorrigeerde periferale gebieden moeten evenwel verenigd zijn met het centrale gedeelte van het. tussen-5 gelegen gebied, en dit laatste kan niet worden gecorrigeerd teneinde orthoscopie te bewaren. Daarom moet een overgangsgebied worden tussengeplaatst tussen de binnen- en buitengebieden. De overgang moet niet te abrupt gemaakt zijn, omdat dan de visueel storende condensatie van 10 aberratie binnen de overgangszone zal overheersen en het voordeel van orthoscopie, verkregen aan de lensomtrek, effektief teniet doen.It is not sufficient to establish solely that the aberrations must cover extensive areas of the lens. The way in which they are distributed within these areas is critical. Poorly distributed aberrations can negate the potential benefit gained by sacrificing sharpness within the peripheral regions. For example, if a high value is assigned to the requirement of orthoscopy (ie, maintaining horizontal and vertical lines in the field of view], the designer 8101311 - 2 - 1 ï forms the peripheral aberrative zones such that the component of a vertical prism remains constant along horizontal lines, however, the corrected peripheral regions must be united with the central portion of the intermediate region, and the latter cannot be corrected in order to preserve orthoscopy, therefore a transition region must be interposed between the inner and outer areas The transition should not be made too abrupt, because then the visually disturbing condensation of aberration within the transition zone will predominate and effectively nullify the advantage of orthoscopy obtained on the lens circumference.

De tot nog toe ontworpen progressieve lenzen voor het bewaren van orthoscopie zijn niet rechtstreeks gericht 15 op het vereiste van uniforme verdeling van aberraties, en het is nu een hoofddoel van de uitvinding om volledig gebruik te maken van een techniek van uitgebreid-gebied-aberratieregeling voor het bereiken van een soepel en natuurlijk optisch effekt.The progressively designed lenses for preserving orthoscopy heretofore have not directly addressed the requirement of uniform distribution of aberrations, and it is now a main object of the invention to make full use of an extended area aberration control technique for achieving a smooth and natural optical effect.

20 Meer in het bijzonder is het het doel van de uitvinding om een ooglens met progressieve sterkte te verschaffen met een progressief oppervlak, ontworpen om een uniforme verdeling van aberraties te waarborgen en een gelijkmatig optisch effekt, waarbij orthoscopie ten 25 minste bij benadering bewaard blijft in laterale omtreks-gebieden van de lens en zonder scherpte- of sterkte-aberraties elders in de lens.More specifically, it is the object of the invention to provide a progressive-strength eyepiece with a progressive surface, designed to ensure a uniform distribution of aberrations and a uniform optical effect, with orthoscopy preserved at least approximately in lateral peripheral regions of the lens and without sharpness or strength aberrations elsewhere in the lens.

Een ander doel van de uitvinding is het verschaffen van een natuurlijke flow van optische lenssterkte, 30 die goed acceptabel is voor zowel mensen met een beginnende verziendheid, alsook met een vergevorderde verziendheid.Another object of the invention is to provide a natural flow of optical lens power, which is well acceptable to both those with early farsightedness and advanced farsightedness.

De enig bekende methode voor het reduceren van de sterkte van aberraties bij lenzen met progressieve sterkte is om een spreiding toe te laten over een groter 35 dan gebruikelijk gebied, hetgeen een herdefinitie met zich meebrengt van de zones van het. sferische afstands-gedeelte (DP) en het leesgedeelte (RP).The only known method of reducing the strength of aberrations in progressive-strength lenses is to allow a spread over a larger than usual range, which involves redefining the areas of the lens. spherical distance section (DP) and the reading section (RP).

Met veel mogelijke variaties, waaronder cirkelvormige en parabolische RP’s naast een rechte of boven-40 waarts concave boog, die de DP-grens bepaalt, wordt een 8101311With many possible variations, including circular and parabolic RPs next to a straight or above-40 concave arc, which determines the DP boundary, an 8101311

4 I4 I

- 3 - progressief tussengebied (IP) voortgebracht door de snijlijn van een geordende reeks elkaar snijdende bollen en cilinderoppervlakken, waarbij de cilinder gekozen is voor het voortbrengen van een zacht krommend oppervlak, 5 hetgeen een gelijkmatig optisch effekt waarborgt.- 3 - progressive intermediate region (IP) produced by the cutting line of an ordered series of intersecting spheres and cylinder surfaces, the cylinder being chosen to produce a soft curved surface, ensuring a uniform optical effect.

De uitvinding zal in het onderstaande nader worden toegelicht onder verwijzing naar de tekening. In de tekening toont, resp. tonen: fig. IA en 1B respectievelijk in vooraanzicht 10 en doorsnede een ooglens met progressieve sterkte van een type, waarmee de uitvinding zich bezighoudt, fig. 2 de evolute van de meridiaanlijn van de lens van de fig. IA, 1B, fig. 3 een schematische weergave van de constructie 15 van een progressief oppervlak van de lens van de fig. IA, 1B, fig. 4 een vertikaal aanzicht van een gebruikelijke ooglens met progressieve sterkte, waarin de verschillende kijkzones daarvan zijn getoond, en de daarmee geassocieerde 20 sterktewet, fig. 5A, 5B, 5C en 5D schematisch sommige van verschillende definities van DP en RP grenzen, die mogelijk zijn voor het bereiken van een reduktie van de sterkte van aberraties volgens de uitvinding, 25 fig. 6A. en 6B een geometrische transformatie van een bekende IP van een lens met progressieve sterkte tot één, die representatief is voor de uitvinding, fig. 7 schematisch een ontwikkeling van cilinderoppervlakken, gekozen om te voldoen aan de doeleinden 30 van de uitvinding, fig. 8 kijkzones van een lens, geconstrueerd volgens de principes van de uitvinding, fig. 9 een elektronische computerberekening van de ene helft van een symmetrische lens van het algemene 35 ontwerp, weergegeven in fig. 8, en fig. 10 een roosterpatroon geproduceerd door een lens van het ontwerp der fig. 7-9.The invention will be explained in more detail below with reference to the drawing. In the drawing, resp. Fig. 1A and 1B show in front view 10 and section, respectively, a progressive-strength eyepiece of a type which the invention is concerned with, Fig. 2 shows the evolution of the meridian line of the lens of Fig. 1A, 1B, Fig. 3 a schematic representation of the construction of a progressive surface of the lens of FIG. 1A, 1B, FIG. 4, a vertical view of a conventional progressive-strength eyepiece, showing its different viewing zones, and the associated power law 5A, 5B, 5C and 5D schematically illustrate some of different definitions of DP and RP limits, which are possible to achieve a reduction in the strength of aberrations according to the invention, FIG. 6A. and 6B is a geometric transformation of a known IP of a progressive power lens into one representative of the invention, FIG. 7 schematically shows a development of cylinder surfaces selected to meet the objectives of the invention, FIG. 8 viewing zones of a lens constructed in accordance with the principles of the invention, Fig. 9 is an electronic computer calculation of one half of a symmetrical lens of the general design shown in Fig. 8, and Fig. 10 is a lattice pattern produced by a lens of the design of fig. 7-9.

Bij de uitvinding in beschouwing genomen lenzen worden aangenomen te zijn vervaardigd van glas of een 40 kunststofmateriaal met een uniforme brekingsindex. De 8101311 * * - 4 - veranderende krommingen, vereist voor de progressieve sterkte, zijn beperkt tot de convexe zijde van de lens, terwijl de concave zijde bewaard blijft voor voorgeschreven slijpen op gebruikelijke wijze. De convexe zijde van de 5 lens zal in het verdere worden aangeduid als "progressief oppervlak". Het is evenwel niet de bedoeling om de uitvinding te beperken tot lenzen met convexe progressieve oppervlakken, aangezien de principes van de uitvinding evenzeer van toepassing zijn op convexe of concave 10 progressieve oppervlakken.Lenses contemplated in the invention are believed to be made of glass or a plastic material with a uniform refractive index. The 8101311 * * - 4 - changing curves required for progressive power are limited to the convex side of the lens, while the concave side is retained for prescribed grinding in the usual manner. The convex side of the lens will hereinafter be referred to as "progressive surface". However, it is not the intention to limit the invention to lenses with convex progressive surfaces, since the principles of the invention apply equally to convex or concave progressive surfaces.

Het lensontwerp, dat de uitvinding omvat, wordt als een verbetering beschouwd over eerdere ontwerpen, en de uiteenzetting van het ontwerp volgens de uitvinding begint met verwijzing naar de bekende techniek, waarvan 15 het Canadese octrooischrift 583.087 een voorbeeld vormt.The lens design encompassing the invention is considered an improvement over previous designs, and the explanation of the design of the invention begins with reference to the prior art, exemplified by Canadian Patent No. 583,087.

De in de fig. IA en 1B getoonde bekende lens 10 kan als volgt worden beschreven:The known lens 10 shown in Figs. 1A and 1B can be described as follows:

Terwijl het progressieve oppervlak 12 raakt aan een vertikaal vlak 14 aan het geometrische midden O, 20 gaat een tweede vertikaal vlak 16 door O onder rechte hoeken ten opzichte van het. eerste vertikale vlak, en verdeelt de lens in twee symmetrische helften. Het tweede vlak 16 wordt de vertikale hoofdmeridiaan genoemd, en zijn snijkromme MM' met het. progressieve oppervlak wordt 25 de meridiaanlijn genoemd, aangegeven met 18 in fig. 2.While the progressive surface 12 is tangent to a vertical plane 14 at the geometric center O, 20, a second vertical plane 16 passes through O at right angles to it. first vertical plane, and divides the lens into two symmetrical halves. The second plane 16 is called the main vertical meridian, and its cutting curve MM 'with it. progressive surface is called the meridian line, indicated by 18 in fig. 2.

Funktionele vereisten van een progressieve lens schrijven voor, dat het oppervlak langs de meridiaanlijn en zijn partiële afgeleiden, ten minste over de tweede orde en bij voorkeur over de derde orde, continu zijn.Functional requirements of a progressive lens require that the surface along the meridian line and its partial derivatives, at least about the second order and preferably about the third order, be continuous.

30 Teneinde te zorgen voor progressieve sterktevariatie, neemt de kromming van de meridiaanlijn continu toe op een vastgestelde wijze van een minimumwaarde in de bovenste helft van de lens tot een maximumwaarde in de onderste helft.In order to provide progressive power variation, the curvature of the meridian line continuously increases in an established manner from a minimum value in the top half of the lens to a maximum value in the bottom half.

35 De plaats van de krommingscentra van de meridiaan lijn 18 omvatten een ononderbroken vlakke kromme mm’ (fig. 2}, die de evolute van de meridiaanlijn wordt genoemd. Voor elk punt Q van de meridiaanlijn bestaat er een corresponderend punt g op de evolute. De straalvector 40 qQ, die de twee corresponderende punten(Q,q] verbindt, 81013 11 * * - 5 - staat loodrecht op de meridiaanlijn 18 bij Q en raakt aan de evolute mm* bij q.The location of the centers of curvature of the meridian line 18 comprise a continuous flat curve mm '(Fig. 2}, which is called the evolution of the meridian line. For each point Q of the meridian line, there exists a corresponding point g on the evolution. The ray vector 40 qQ, connecting the two corresponding points (Q, q], 81013 11 * * - 5 - is perpendicular to the meridian line 18 at Q and touches the evolution mm * at q.

Fig. 3 licht de constructie toe van de betreffende uitvoering van het ontwerp. Het progressieve oppervlak 5 wordt gegenereerd door een cirkelboog C van horizontale oriëntatie van variabele straal, die successievelijk gaat door alle punten van de meridiaanlijn 18. In het bijzonder is de generator C door een gegeven punt Q gedefinieerd als de snijlijn tussen een bol met straal Qq, met zijn 10 middelpunt bij q en een horizontaal vlak door Q. Aldus kan het volledige progressieve oppervlak worden opgevat als te zijn gegenereerd door de snijlijn van een geordende rij van elkaar snijdende bollen en horizontale vlakken.Fig. 3 illustrates the construction of the particular embodiment of the design. The progressive surface 5 is generated by a circular arc C of horizontal orientation of variable radius, which successively passes through all points of the meridian line 18. In particular, the generator C is defined by a given point Q as the intersection between a sphere of radius Qq , with its center at q and a horizontal plane through Q. Thus, the entire progressive surface can be understood as generated by the intersection of an ordered row of intersecting spheres and horizontal planes.

Als gevolg van deze constructie zijn de hoofdkrommingen 15 aan elk punt van de meridiaanlijn gelijk, dat wil zeggen het oppervlak is vrij van astigmatie aan de meridiaanlijn.As a result of this construction, the principal curvatures 15 at each point of the meridian line are equal, i.e. the surface is free of astigmation at the meridian line.

Het oppervlak 12 van deze bekende lens kan gemakkelijk worden beschreven in algebraïsche termen.The surface 12 of this known lens can be easily described in algebraic terms.

Een rechthoekig coördinatenstelsel (fig. 1} wordt bepaald, 20 waarvan de oorsprong samenvalt met 0, en waarvan het x-y-vlak samenvalt met het raakvlak aan 0. De x-as wijst naar beneden in de richting van toenemende optische sterkte.A rectangular coordinate system (Fig. 1} is determined, the origin of which coincides with 0, and whose x-y plane coincides with the tangent plane to 0. The x-axis points downwards in the direction of increasing optical power.

Indien u de x-coördinaat weergeeft van een punt Q op de meridiaanlijn, kunnen de coördinaten (ξ, π, ζΐ van 25 het corresponderende punt q op de evolute, alsook de kromtestraal r = qQ, worden uitgedrukt als funktie van de parameter u: ξ = ξ (u) η. = 0 (1) 30 ζ = ζ (u) r = r (u) (2)If you represent the x coordinate of a point Q on the meridian line, the coordinates (ξ, π, ζΐ of the corresponding point q on the evolution, as well as the radius of curvature r = qQ, can be expressed as a function of the parameter u: ξ = ξ (u) η. = 0 (1) 30 ζ = ζ (u) r = r (u) (2)

De vergelijking van de bol met straal r(u), gecenterd aan q, en uitgedrukt als elevatie ten opzichte van het x-y vlak, kan worden geschreven als 35 z = ζ(υ)-{η2(υ)-ί_χ-ξ(η)Ί2^2}^ (3)The equation of the sphere with radius r (u), centered on q, and expressed as elevation from the xy plane, can be written as 35 z = ζ (υ) - {η2 (υ) -ί_χ-ξ (η ) Ί2 ^ 2} ^ (3)

De vergelijking van een horizontaal vlak door Q is x = u (4) 8101311 ;* - 6 -The equation of a horizontal plane through Q is x = u (4) 8101311; * - 6 -

Vergelijking (3) representeert een verzameling bollen, en vergelijking (4) een verzameling parallelle vlakken. De elementen van elke verzameling worden gegenereerd door de enkele parameter u. Voor elke waarde van 5 u bestaat er een eenduidige bol en een vlak, dat deze bol snijdt. Door u te elimineren tussen vergelijking (3) en vergelijking (4), wordt een gegenereerde boog C (fig. 3) voortgebracht door elk punt Q van de meridiaanlijn, waardoor de vereiste vergelijking van het progressieve 10 oppervlak z = f(x,y), wordt verkregen, waarbij· f(x,y) = ζ (x)-{r2 (x)-[x^(x)]2-y2}^ (5)Equation (3) represents a set of spheres, and Equation (4) a set of parallel planes. The elements of each collection are generated by the single parameter u. For every value of 5 h there is an unambiguous sphere and a plane that intersects this sphere. By eliminating u between equation (3) and equation (4), a generated arc C (Fig. 3) is generated by each point Q of the meridian line, making the required equation of the progressive area z = f (x, y ), where f (x, y) = ζ (x) - {r2 (x) - [x ^ (x)] 2-y2} ^ (5)

Indien de meridionale sterktewet van lens 10 de gebruikelijke vorm, getoond in fig. 4 heeft, zijn de DP en RP gebieden van het ontwerp sferisch en strekken 15 zij zich uit over de volledige breedte van de lens. Een dergelijk ontwerp geeft een volledige afstands- en lees-utiliteit, maar zoals bekend zijn aberraties binnen het IP gebied onaanvaardbaar sterk.If the meridional strength law of lens 10 has the usual shape shown in Fig. 4, the DP and RP regions of the design are spherical and extend the full width of the lens. Such a design gives full distance and reading utility, but as is known, aberrations within the IP area are unacceptably strong.

Volgens de uitvinding en zoals in het bovenstaande 20 genoemd, is de enige bekende methode voor het daadwerkelijk reduceren van de sterkte van de aberraties om deze uit te spreiden over een groter gebied van de lens. Dit brengt een herdefinitie van de grenzen van de sferische DP en RP zones, met zich mee met veel mogelijke variaties, waarvan 25 sommige zijn weergegeven in de fig. 5A, 5B,5C en 5D. In de lens van fig. 5A neemt het sferische DP de bovenste helft van de lens in (bijv. zoals in het Canadese octrooischrift 583.087), maar het sferische RP is begrensd door een cirkel. Het voorbeeld van fig. 5B is overeenkomstig aan dat van 30 fig. 5A, uitgezonderd dat de RP grens parabolisch is. In het asymmetrische voorbeeld van fig. 5C is de RP grens parabolisch en is de DP grens 9° geheld ten opzichte van de horizontaal. Deze grens wordt horizontaal na de lens over 9° te draaien om de gebruikelijke inzet van RP te 35 verschaffen. Het voorbeeld van fig. 5D verschilt van dat van fig. 5A in die zin,dat de DP grens een bovenwaartse concave cirkelvormige boog is, die een additionele uitspreiding van de aberraties mogelijk maakt. De straal van de DP boog moet voldoende lang zijn, opdat na rotatie van 8101311 - 7 - de lens over 9°, de aberraties aan de temporale zijde niet interfereren bij zijdelingse oogbeweging bij staren op afstand. In de praktijk betekent dit, dat de DP boog niet veel kleiner moet zijn dan ongeveer 65 mm in straal.According to the invention and as mentioned above, the only known method of actually reducing the strength of the aberrations is to spread them over a wider area of the lens. This involves redefining the boundaries of the spherical DP and RP zones, with many possible variations, some of which are shown in Figures 5A, 5B, 5C and 5D. In the lens of Figure 5A, the spherical DP occupies the top half of the lens (e.g., as in Canadian Patent 583,087), but the spherical RP is bounded by a circle. The example of Figure 5B is similar to that of Figure 5A except that the RP boundary is parabolic. In the asymmetric example of Fig. 5C, the RP boundary is parabolic and the DP boundary is inclined 9 ° from the horizontal. This limit becomes horizontal after rotating the lens by 9 ° to provide the usual deployment of RP. The example of Fig. 5D differs from that of Fig. 5A in that the DP boundary is an upward concave circular arc, which allows for additional spreading of the aberrations. The radius of the DP arc should be sufficiently long that after rotation of 8101311-7 the lens by 9 °, the aberrations on the temporal side do not interfere with lateral eye movement when staring at a distance. In practice, this means that the DP arc should not be much smaller than about 65 mm in radius.

5 Wanneer de DP en RP grenzen zijn gedefinieerd, blijft over om de vorm te bepalen van de IP, die daartussen bestaat. Dit wordt bereikt door ten opzichte van de bekende techniek een meetkundige transformatie toe te passen, waarvan de aard is toegelicht in de fig. 6A en 6B. In fig.5 When the DP and RP boundaries are defined, it remains to determine the shape of the IP that exists between them. This is achieved by applying a geometric transformation relative to the prior art, the nature of which is illustrated in Figures 6A and 6B. In fig.

10 6A is een bekende lens weergegeven, die de snijlijnen toont van elementen van de verzameling van vlakken x = u met het x-y-vlak. Deze snijlijnen vormen een verzameling evenwijdige rechte lijnen, die op hun beurt evenwijdig zijn aan de DP en RP grenzen. Zoals fig. 6B aangeeft, wordt 15 bij het overgaan op een uitvoeringsvorm van de uitvinding deze verzameling van evenwijdige rechte lijnen getransformeerd in een verzameling van meer of minder op gelijke afstand gelegen kromme lijnen. De kromme lijnen van lens 20 (fig. 6B) representeren de snijlijnen van een één-parameter-20 verzameling van cilinders met het x-y-vlak. Voor elk element van de oorspronkelijke verzameling van vlakken bestaat er een corresponderend element van de verzameling van cilinders. Corresponderende elementen van de twee verzamelingen worden geïdentificeerd door dezelfde para-25 meter u, waarbij u de x-coördinaat is van een punt Q op elke meridiaanlijn. De constructie van het nieuwe progressieve oppervlak wordt gegenereerd door de snijlijn van een geordende reeks elkaar snijdende bollen en cilindrische oppervlakken. In het bijzonder kan de vergelijking van elk 30 element van de verzameling van cilindrische oppervlakken worden geschreven in de vorm x = g(y,u) (6)A known lens is shown showing the intersection lines of elements of the set of planes x = u with the x-y plane. These intersections form a collection of parallel straight lines, which in turn are parallel to the DP and RP boundaries. As shown in Fig. 6B, upon transition to an embodiment of the invention, this set of parallel straight lines is transformed into a set of more or less equidistant curved lines. The curved lines of lens 20 (Fig. 6B) represent the intersection lines of a one-parameter-20 set of cylinders with the x-y plane. For each element of the original set of faces, there is a corresponding element of the set of cylinders. Corresponding elements of the two sets are identified by the same para-25 meters u, where you are the x coordinate of a point Q on each meridian line. The construction of the new progressive surface is generated by the intersection of an ordered series of intersecting spheres and cylindrical surfaces. In particular, the equation of each element of the set of cylindrical surfaces can be written in the form x = g (y, u) (6)

Deze vergelijking kan worden opgelost voor de parameter u, waardoor men een vergelijking verkrijgt van 35 de vorm u = h(x,y) (7) , welke wordt gereduceerd tot vergelijking (4) in het geval van de bekende lens. De vergelijking van het progressieve oppervlak van de lens volgens de uitvinding wordt verkregen 8101311 - 8 - door het elimineren van de parameter u tussen de vergelijkingen (7) en (3): f(x,y) = c[h(x,y)]- ( {r[h(x,y)]}2-{x^[h(x,y)3}2-y2^ (8)This equation can be solved for the parameter u, thereby obtaining an equation of the form u = h (x, y) (7), which is reduced to equation (4) in the case of the known lens. The comparison of the progressive surface of the lens according to the invention is obtained 8101311 - 8 - by eliminating the parameter u between equations (7) and (3): f (x, y) = c [h (x, y )] - ({r [h (x, y)]} 2- {x ^ [h (x, y) 3} 2-y2 ^ (8)

De gedetailleerde vorm van het resulterende 5 progressieve oppervlak zal uiteraard afhangen van de vorm en de afstand van de cilindrische oppervlakken uit vergelijking (6). Teneinde te voldoen aan de doeleinden van de uitvinding, moeten de cilindrische oppervlakken zodanig worden gekozen, dat zij een zachtkrommend oppervlak 10 voortbrengen, teneinde een gelijkmatig optisch effekt te waarborgen.The detailed shape of the resulting progressive surface will of course depend on the shape and distance of the cylindrical surfaces of equation (6). In order to meet the objectives of the invention, the cylindrical surfaces must be selected to produce a soft-curving surface 10 to ensure a uniform optical effect.

De vorm van de cilindrische oppervlakken wordt als volgt bepaald:The shape of the cylindrical surfaces is determined as follows:

Men neme een bepaalde hulpfunktie <f>(x,y), gede-15 finieerd op het x-y-vlak in de ruimte buiten de krommen, die de DP en RP grenzen geven, die mathematisch zijn doorgetrokken teneinde gesloten krommen te vormen, zoals aangegeven in fig. 7, waarbij deze hulpfunktie φ de constante grenswaarden c^ en C2 respectievelijk aan de DP en RP 20 grenzen aanneemt. De meest gelijkmatige funktie φ(χ,γ), die consistent is met de gegeven geometrie en grenswaarden, wordt als volgt bepaald:Take a certain auxiliary function <f> (x, y), defined on the xy-plane in the space outside the curves, giving the DP and RP boundaries, which are mathematically extended to form closed curves, as indicated in Fig. 7, where this auxiliary function φ assumes the constant limit values c ^ and C2 at the DP and RP 20 limits, respectively. The most uniform function φ (χ, γ), which is consistent with the given geometry and limit values, is determined as follows:

Indien het probleem een-dimensionaal zou zijn in plaats van twee-dimensionaal, zou duidelijk zijn, dat, 25 indien φ(χ) de grenswaarden φ(0) = c^, φ(1) = C2 bezit, de gelijkmatigste funktie φ(x) tussen x = 0 en x = 1 de lineaire funktie φ (x) == c^ + - c^)x. Deze funktie voldoet aan de differentiaalvergelijking = 0 (9) 30 dxzIf the problem were one-dimensional instead of two-dimensional, it would be clear that if φ (χ) has the limit values φ (0) = c ^, φ (1) = C2, the most uniform function φ ( x) between x = 0 and x = 1 the linear function φ (x) == c ^ + - c ^) x. This function satisfies the differential equation = 0 (9) 30 dxz

Zodoende voldoet de gevraagde funktie φ(χ,γ) in het twee-dimensiónale geval aan de twee-dimensionale Laplace-vergelijking: i±-+ i± = 0 (10) 35 δχΖ <5yThus, the requested function φ (χ, γ) in the two-dimensional case satisfies the two-dimensional Laplace equation: i ± - + i ± = 0 (10) 35 δχΖ <5y

Punkties, die voldoen aan vergelijking (10) worden harmonische funkties genoemd. Dit resultaat kan 81013 11 .. * - 9 - op een andere wijze worden gededuceerd. Een criterium voor het vereiste van gelijkmatigheid is te eisen, dat de gemiddelde waarden van de moduli van de afgeleiden δφ/δχ en δφ/δγ een minimum zijn. Alternatief geldt, dat, 5 indien het gemiddelde van de som van de quadraten van deze grootheden wordt beschouwd, dat wil zeggen de integraal ƒ[ (-) + ( - ) ] dxdy (11)Punctures that satisfy equation (10) are called harmonic functions. This result can be deduced 81013 11 .. * - 9 - in another way. A criterion for the requirement of uniformity is to require that the mean values of the moduli of the derivatives δφ / δχ and δφ / δγ are a minimum. Alternatively, if the average of the sum of the quadrates of these quantities is considered, that is, the integral ƒ [(-) + (-)] dxdy (11)

v δχ ' κ δγ Jv δχ 'κ δγ J

/in dat geval bij toepassing van Euler-Lagrange-principe 10 vergelijking (11) een minimum heeft, wanneer φ(χ,γ) voldoet aan de Laplace-vergelijking (vergelijking 10). Zodoende definieert de Laplace-vergelijking de gelijkmatigste funktie tussen de DP en RP grenzen./ in that case when using Euler-Lagrange principle 10 equation (11) has a minimum, when φ (χ, γ) satisfies the Laplace equation (equation 10). Thus, the Laplace equation defines the most uniform function between the DP and RP boundaries.

Teneinde gebruik te maken van hulpfunktie φ, vormt 15 men de niveaukrommen φ(χ,γ) = c (12) , die zijn gedefinieerd als krommen, waarlangs φ een constante waarde heeft. Deze krommen kunnen worden uitgedrukt in de vorm gegeven door vergelijking (6) of 20 vergelijking (7), en kan bijgevolg zo worden genomen, dat de gevraagde verzameling cilinders wordt gerepresenteerd.In order to use auxiliary function φ, the level curves φ (χ, γ) = c (12) are defined, which are defined as curves along which φ has a constant value. These curves can be expressed in the form given by equation (6) or equation (7), and can therefore be taken to represent the requested set of cylinders.

Kort samengevat wordt het progressieve oppervlak volgens de uitvinding gegenereerd door een generatie-kromme C, die de snijlijn is tussen een geordende reeks 25 bollen met straal qQ, gecenterd op de evolute van de meridiaanlijn, en een corresponderende reeks cilinders, waarvan de generatielijn parallel loopt met de z-as, en waarvan de intersecties met het x-y-vlak samenvallen met de niveau-oppervlakken van de harmonische funktie φ, die 30 constante waarden aanneemt bij de DP en RP grenzen.Briefly, the progressive surface of the invention is generated by a generation curve C, which is the intersection line between an ordered series of spheres of radius qQ, centered on the evolution of the meridian line, and a corresponding series of cylinders, whose generation line is parallel with the z axis, and whose intersections with the xy plane coincide with the level surfaces of the harmonic function φ, which assumes 30 constant values at the DP and RP boundaries.

Omdat de niveaukrommen worden afgeleid van harmonische funkties, waarborgt de incorporatie van niveaukrommen in de definitie van het progressieve oppervlak een uniforme verdeling van aberratie en optische 35 sterkte.Since the level curves are derived from harmonic functions, the incorporation of level curves into the definition of the progressive surface ensures a uniform distribution of aberration and optical power.

De theorie van harmonische funkties levert twee goed bekende methodes voor het bepalen van de niveaukrommen. De eerste vereist het vinden van een orthogonaal 8101311The theory of harmonic functions provides two well-known methods for determining the level curves. The first requires finding an orthogonal 8101311

» V»V

- 10 - systeem van kromlijnige coördinaten met coördinaat-krommen, die samenvallen met DP en RP grenzen. De coördi-naatkrommen tussen DP en RP grenzen kunnen dan worden geïdentificeerd met de niveaukrommen van het systeem.- 10 - system of curvilinear coordinates with coordinate curves, coinciding with DP and RP boundaries. The coordinate curves between DP and RP boundaries can then be identified with the level curves of the system.

5 De tweede methode, conformeel in kaart brengen, gebruikt een transformatie van de niveaukrommen van het eenvoudiger bekende systeem in de niveaukrommen van de meer complexe lens volgens de uitvinding. Gebruikmaking van deze methodes maakt de constructie mogelijk van een progressief opper-10 vlak met DP en RP grenzen van willekeurige vorm.The second method, conformal mapping, uses a transformation of the level curves of the simpler known system into the level curves of the more complex lens of the invention. Using these methods allows the construction of a progressive surface with DP and RP boundaries of arbitrary shape.

NUMERIEK VOORBEELDNUMERIC EXAMPLE

Een voorbeeld van de lens, geconstrueerd volgens de hierboven gegeven principes, is als volgt:An example of the lens, constructed according to the principles given above, is as follows:

Zoals weergegeven in fig. 8, is de sferische 15 DP van lens 22 begrensd door een cirkelboog 24, en de sferische RP is begrensd door een cirkel 26. De progresse-sieve corridor begint bij de oorsprong O. De DP en RP grenzen kunnen worden beschouwd als coördinaatlijnen in een bipolair coördinatensysteem. De niveaukrommen 20 tussen de DP en RP grenzen kunnen daarom worden geïdentificeerd met de coördinaatlijnen van het bipolaire systeem.As shown in Fig. 8, the spherical 15 DP of lens 22 is bounded by a circular arc 24, and the spherical RP is bounded by a circle 26. The progressive corridor starts at the origin O. The DP and RP boundaries can be considered as coordinate lines in a bipolar coordinate system. The level curves 20 between the DP and RP boundaries can therefore be identified with the coordinate lines of the bipolar system.

Voor het algemene geval zij het volgende gedefinieerd: a = straal van de RP grens 25 b = straal van de DP grens h = lengte van de progressieve corridor De niveaukromme door een willekeurig punt x,y snijdt de x-as in het punt u(x,y). Na berekening wordt gevonden, dat geldt: 30 (x-ö)2+w2+y2 _ (x-ö)2-+w2+y^ 0 , u(x,y)= δ--— - sgn(χ-δ) { Γ-—»— r-vr} ? (13) 2|χ-δ| 2(χ-δ) , waarin w2 = (h-δ)2 +2a (h-δ) (14) 2 . _ h 2 ah Mc% 35 ° 2(a+b+h) (l5)For the general case, the following are defined: a = radius of the RP boundary 25 b = radius of the DP boundary h = length of the progressive corridor The level curve through any point x, y intersects the x axis at point u ( x, y). After calculation it is found, that holds: 30 (x-ö) 2 + w2 + y2 _ (x-ö) 2- + w2 + y ^ 0, u (x, y) = δ --— - sgn (χ- δ) {Γ -— »- r-vr}? (13) 2 | χ-δ | 2 (χ-δ), where w2 = (h-δ) 2 + 2a (h-δ) (14) 2. _ h 2 ah Mc% 35 ° 2 (a + b + h) (l5)

Vergelijking (13) geeft een speciaal geval van vergelijking (7).Equation (13) gives a special case of equation (7).

Er zij nu gedefinieerd: 8101311 . ί - 11 - rD = kromtestraal van de DP bol r = kromtestraal van de RP bolLet it now be defined: 8101311. ί - 11 - rD = radius of curvature of the DP sphere r = radius of curvature of the RP sphere

JRJR

De vergelijking van het progressieve oppervlak kan nu als volgt worden geschreven: 5 Afstandsgedeelte (DP) f(x,y) = rD-(rD2-x2-y2)^ (16)The equation of the progressive area can now be written as follows: 5 Distance portion (DP) f (x, y) = rD- (rD2-x2-y2) ^ (16)

Progressieve zone (uit vergelijking 3)): f(x,y) = c(u)-{r2(u)-£x-u+r(u)sin0(u)32-y2} ^ (17) , waarin 10 sinG (u) Ξ Ur (u)1^ U8) = ,U JÜ (19) J 0 r(u) ?(u) = r(u)cosG(u) + tanG(u) du (20) 15 TOT “ +(ï^ - ^-) (^2+=3u3+C4u4+C5“5) (21> c2 = 10/3h2 o, = O c4 = -5/h4 c5 = 8/3h5 20 u(x,y) is gegeven door vergelijking (13).Progressive zone (from equation 3)): f (x, y) = c (u) - {r2 (u) - £ x-u + r (u) sin0 (u) 32-y2} ^ (17), where 10 sinG (u) Ξ Ur (u) 1 ^ U8) =, U JÜ (19) J 0 r (u)? (U) = r (u) cosG (u) + tanG (u) du (20) 15 TOT “+ (ï ^ - ^ -) (^ 2 + = 3u3 + C4u4 + C5“ 5) (21> c2 = 10 / 3h2 o, = O c4 = -5 / h4 c5 = 8 / 3h5 20 h (x , y) is given by equation (13).

Leesgedeelte (RP) f(x,y) = c(h)- {rR2-rx-h+rRsinG(h)]2-y2} ^ (22)Reading part (RP) f (x, y) = c (h) - {rR2-rx-h + rRsinG (h)] 2-y2} ^ (22)

Eenvoudigheidshalve zijn de bovenstaande vergelijkingen gegeven voor het geval, waar het begin 25 van de progressieve corridor samenvalt met het midden O van de lensvorm. Het kan evenwel gewenst zijn om het gehele progressieve oppervlak te decentreren naar boven, beneden, links of rechts ten opzichte van het meetkundige midden O. De vergelijking van het gedecentreerde oppervlak 30 ten opzichte van het oorspronkelijke coördinatensysteem wordt verkregen door x en y in de bovenstaande vergelijkingen te vervangen door x-d^ en y-d2 resp., waarbij d^^ en d2 de x en y waarden van decentratie zijn.For the sake of simplicity, the above equations are given for the case where the beginning 25 of the progressive corridor coincides with the center O of the lens shape. However, it may be desirable to decentralize the entire progressive surface up, down, left, or right relative to the geometric center O. The comparison of the decentralized surface 30 to the original coordinate system is obtained by x and y in the above replace equations with xd ^ and y-d2, respectively, where d ^^ and d2 are the x and y values of decentralization.

81013 11 - 12 -81013 11 - 12 -

Het progressieve oppervlak, algemeen gedefinieerd door de vergelijkingen (13) - (22) zal nu worden berekend voor een lens met leesadditie van 3,00 dioptrieën. Aangenomen wordt dat de lens een brekingsindex heeft van 5 1,523, en de volgende waarden van de parameters zijn verondersteld: a = 10,00 mm b = 91,0 mm h = 16,0 mm 10 rQ = 84,319 mm rR = 57,285 mm d^ = -2,00 mm &2 = 0,00 mmThe progressive area, generally defined by equations (13) - (22), will now be calculated for a lens with reading addition of 3.00 diopters. The lens is assumed to have a refractive index of 5 1.523, and the following parameter values are assumed: a = 10.00 mm b = 91.0 mm h = 16.0 mm 10 rQ = 84.319 mm rR = 57.285 mm d ^ = -2.00 mm & 2 = 0.00 mm

Fig. 9 toont de resultaten van een elektronische 15 computerberekening van de vergelijkingen onder gebruikmaking van de gegeven waarden van de parameters. Omdat de lens symmetrisch is over de vertikale meridiaan, is slechts de rechterhelft getoond. Deze figuur heeft de elevatie van het oppervlak boven het x-y-vlak, berekend 20 bij 4 mm intervallen. Aangezien het x-y-vlak raakt aan het lensoppervlak bij het punt x = -2, y = 0, is de vergelijking bij x = y = 0 ongelijk aan nul.Fig. 9 shows the results of an electronic computer calculation of the equations using the given values of the parameters. Because the lens is symmetrical about the vertical meridian, only the right half is shown. This figure has the elevation of the surface above the x-y plane, calculated at 20 mm intervals. Since the x-y plane touches the lens surface at the point x = -2, y = 0, the equation at x = y = 0 is not equal to zero.

Indien een vierkant rooster wordt waargenomen door een progressieve lens volgens de uitvinding, levert 25 het vervormde patroon van het. rooster informatie over de verdeling en de sterkte van de lensaberraties. Het roosterpatroon, voortgebracht door de bovenbeschreven lens, is weergegeven in fig. 10. In het getoonde schema was de lens gedraaid over 9 °, zoals dit zou gebeuren in een 30 brilmontuur. Men kan zien, dat de roosterlijnen continu zijn, gelijkmatig vloeien, en uniform verdeeld. Verder valt op te merken, dat de roosterlijnen in het omtreksdeel van de temporale zijde horizontaal en vertikaal zijn georiënteerd, hetgeen betekent dat in dat gebied de 35 orthoscopie is behouden. Hoewel de orthoscopie niet zo goed bewaard blijft in de nasale periferie van de progressieve zone, vormt dit geen bezwaar, aangezien het meeste van de nasale zijde wordt weggenomen door afslijpen bij montage in een brilmontuur.If a square grating is observed through a progressive lens according to the invention, the distorted pattern of the. schedule information about the distribution and strength of lens aberrations. The grating pattern produced by the above-described lens is shown in Fig. 10. In the schematic shown, the lens was rotated by 9 ° as would be done in a spectacle frame. It can be seen that the grid lines are continuous, flow smoothly, and uniformly distributed. It should further be noted that the grid lines in the peripheral part of the temporal side are oriented horizontally and vertically, which means that the orthoscopy is retained in that area. Although the orthoscopy is not so well preserved in the nasal periphery of the progressive zone, this is not a problem since most of the nasal side is removed by grinding when mounted in a spectacle frame.

81013 11 - 13 -81013 11 - 13 -

Er zij op gewezen, dat de uitdrukking "lens", zoals hier gebruikt, bedoelt te omvatten het ooglensprodukt in elke vorm, die in de techniek gebruikelijk is, d.w.z. ook onafgewerkte lensvormen, die afwerking aan de tweede 5 zijde (concaaf of convex)vereisen, alsook lenzen, afgewerkt aan beide zijden en "ongesneden" of "gesneden" (afgeslepen) tot een formaat en vorm vereist voor montage in een brilmontuur. De lenzen volgens de uitvinding kunnen zijn gevormd van glas of een of ander der verschillende bekende 10 en gebruikte ooglenskunststofmaterialen. Indien de tweede zijde is afgewerkt, d.w.z. de zijde tegenovergelegen aan die met het progressieve sterkte-oppervlak, kan deze tweede zijde voorgeschreven oppervlaktekrommingen hebben met het lens EP gedecentreerd op gebruikelijke wijze. 15 Het zal de vakman duidelijk zijn, dat er tal van verschillende vormen en aanpassingen van de uitvinding bestaan, die hier niet zijn besproken, en die dienen voor speciale vereisten. Daarom dient de uitvinding niet te worden opgevat als uitsluitend beperkt tot hetgeen hierboven 20 beschreven is.It is to be noted that the term "lens", as used herein, is intended to include the eyepiece product in any shape which is common in the art, ie also unfinished lens shapes, which require second side (concave or convex) finish. , as well as lenses, finished on both sides and "uncut" or "cut" (ground) to a size and shape required for mounting in spectacle frames. The lenses of the invention may be formed of glass or some of the various known eyepiece plastic materials used. If the second side is finished, i.e. the side opposite to that of the progressive strength surface, this second side may have prescribed surface curvatures with the lens EP decentered in the usual manner. It will be apparent to those skilled in the art that there are numerous different forms and adaptations of the invention, not discussed here, which serve special requirements. Therefore, the invention should not be construed as limited solely to what has been described above.

- conclusies - 8101311- conclusions - 8101311

Claims

1. Eyepiece for farsightedness correction with opposite concave and convex sides, characterized in that one of them has a first viewing surface with progressive strength, which has a main meridian with a curvature that continuously increases along said meridian from a minimum value at the upper part of the first surface to a maximum value in a lower part of the lens, that this lower part of the lens has a second viewing surface of substantially spherical configuration with a defined limit and with approximately the said maximum curvature value, and said progressive strength first surface surrounds at least a major portion of said second viewing surface boundary and is generated by the intersection of an ordered series of intersecting spheres and cylinders for uniform distribution of aberrations around this second viewing surface under at least approximate preservation of orthoscopy.

2. Eyepiece according to claim 1, characterized in that the main meridian of the viewing surface with progressive strength is placed in a substantially vertical orientation.

Eyepiece according to claim 2, characterized in that the main meridian of said viewing surface is inclined with progressive strength with respect to the vertical orientation of the lens.

Eyepiece according to claim 1, characterized in that it comprises a third viewing surface positioned above and adjacent to the first viewing surface, which third surface is of spherical configuration and has a curvature value approximately corresponding to said minimum value of the first surface. 8101311 - 15 -

Eyepiece according to claim 4, characterized in that the upper limits of the first viewing surface are defined by a boundary with the third viewing surface.

Eyepiece according to claim 5, characterized in that said boundary with the third viewing surface is substantially straight.

Eyepiece according to claim 5, characterized in that said boundary with the third viewing surface is at least partially upwardly concave.

8. Eyepiece according to claim 7, characterized in that the upward concave boundary is approximately symmetrical with respect to said main vertical meridian of the first viewing zone.

Eyepiece according to any one of the preceding claims, characterized in that the boundary of the second viewing surface is approximately circular.

10. Eyepiece according to claim 1, characterized in that the boundary of the second viewing surface 20 is of generally parabolic configuration.

Eyepiece according to claim 1, characterized in that the first surface with progressive power is generated according to the equation: f (x, y) = c (u) - {r2 (u) - [x-u + r (u ) sine (u)] 2-y2} ^ 25. where sinO (u) = - r (u) _ .u du J0 r (u) 3q C (u) = r (u) cos6 (u) + tanO ( u) du 1 _!, / '! 1 \, 2. 3. 4 5 —7—, = - + 1 - - -] (C „U + CU + CU + C.-U r (u) rD \ rD rD / 1 2 3 4 8101311 - 16 - u (x, y) = s_ {Γ ir «). V ± d] V} * 2 | x - <$ | 2 (x - <$)

12. Eyepiece according to claim 1, characterized in that the second viewing surface is determined by the equation: f (x, y) = ζ (h) - {rR2 - [] x ”h + rRsin0 (h)] 2 -y2} ^

Eyepiece according to claim 4, characterized in that the third viewing area is determined by the equation: 10 f (x, y) = rD- (rD2-x2-y2 ^

14. Eyepiece according to claim 1, characterized in that the viewing surface with progressive power is approximately geometrically centered on the lens.

Eyepiece according to claim 1, characterized in that the viewing surface with progressive power is decentralized to the lens. 81013 11