NL8300742A - Oogcorrectielens met een geleidelijk veranderende brandpuntsafstand bij bepaling waarvan rekening wordt gehouden met de convergentie van de ogen. - Google Patents

Description

* ... * N.0. 31675 1

Oogcorrectielens met een geleidelijk veranderende brandpuntsafstand bij bepaling waarvan rekening wordt gehouden met de convergentie van de ogen.

De uitvinding heeft betrekking op verbeteringen van oogcorrectie-lenzen voor toepassing bij verziendheid, welke lenzen een geleidelijk veranderende brandpuntsafstand hebben, en meer in het bijzonder heeft de uitvinding betrekking op oogcorrectie-lenzen van de bovenbeschreven 5 soort waarin rekening wordt gehouden met de convergentie van de ogen.

Verziendheid is een dusdanige toestand van de menselijke ogen dat de ooglens in de oogholte niet meer in staat is can zichzelf voldoende aan te passen om een focussering te bereiken die noodzakelijk is voor dichtbij zien, als gevolg van verlies van zijn oorspronkelijke elasti-10 citeit. Daarom zal de betreffende persoon, wanneer hij een convexe lens draagt die dit gebrek aan aanpassingsvermogen opheft, weer wel een op korte afstand aanwezig voorwerp gemakkelijk kunnen zien.

Het is gebruikelijk dat voor dichtbij zien de onderste gedeelten van in een brilmontuur gemonteerde lenzen worden gebruikt. Het is dan 15 ook mogelijk om met êên enkele bril de noodzakelijke visuele aanpassingen te verkrijgen, zowel voor dichtbij zien als voor veraf zien, door de onderste delen van de conventionele lenzen voor veraf zien in het montuur te vervangen door de bovenbeschreven convexe lenzen.

Een dubbelfocuslens is de eenvoudigste vorm van een dergelijke 20 oogcorrectie-lens voor oogafwijkingen met een meervoudig brandpunt. Het convexe lensgedeelte voor dichtbij zien noemt men in de multifocuslens het segment, en deze segmenten bestaan in diverse vormen en afmetingen, posities, materiaal en dergelijke.

De lenzen van dit type hadden echter gemeenschappelijk het nadeel 25 dat tijdens de overgang van veraf zien naar dichtbij zien een abrupte wijziging optreedt in de beeldvergroting met als resultaat een gevoel van fysieke verwarring. Een zogenoemde lens met een geleidelijke brand-puntsvariatie, dat wil zeggen een lens met een geleidelijk veranderende brandpuntsafstand, is al voorgesteld in een poging om deze abrupte wij-30 ziging in de vergroting van de afbeelding te verminderen. Bij deze lens met geleidelijk veranderende brandpuntsafstand is het oppervlak van de lens zodanig ontworpen dat het refractievermogen geleidelijk wordt gevarieerd teneinde het gevoel van fysieke verwarring, dat optreedt tijdens de overgang van veraf zien naar dichtbij zien, te elimineren, en 35 ook kan een gebied met tussenliggend zicht worden verkregen in het grensgebied tussen veraf zien en dichtbij zien.

8300742 2

Deze lens met geleidelijk veranderende brandpuntsafstand is ook ethetisch van voordeel ten opzichte van de conventionele dubbelfocuslens omdat de grenslijn die het lensgedeelte voor dichtbij zien scheidt van het lensgedeelte voor veraf zien niet in het oog springend waar-5 neembaar is in de uitwendige verschijning van de bril, dit in tegenstelling met de dubbelfocuslens, zodat het dus niet waarneembaar is dat de lens speciaal voor verziendheid is vervaardigd.

De lens met geleidelijk veranderende brandpuntsafstand wordt gekenmerkt door de aanwezigheid van een reeks van "ombiliekpunten" die 10 een zogenoemde "ombiliekmeridiaankromme” vormen die in hoofdzaak verloopt van het bovenste centrale gedeelte naar een onderste centrale gedeelte van het lensoppervlak. Deze "ombiliekmeridiaankromme" is zodanig dat het astigmatisme langs deze kromme nagenoeg gelijk is aan nul en het refractievermogen geleidelijk varieert volgens vooraf bepaalde re-15 gels. De term "ombiliekpunt" wordt gebruikt om een punt aan te geven waarin twee hoofdkromtestralen aan elkaar gelijk zijn.

De hoofdkromtestraal is een mathematische term die wordt gebruikt om een eigenschap van een gekromd oppervlak aan te geven en de betekenis daarvan zal in het volgende nog duidelijk worden.

20 In figuur 1 wordt met het symbool S een gekromd oppervlak aangege ven en P duidt een punt aan op dit gekromde oppervlak S. Het symbool t wijst op een loodlijn in het punt P op het gekromde oppervlak S, dat wil zeggen een rechte lijn die gaat door het punt P en orthogonaal het gekromde oppervlak S binnendringt in het punt P.

25 Wanneer een vlak door deze loodlijn & het gekromde oppervlak S

snijdt dan wordt daarin een kromme gedefinieerd, een zogenaamde door-snijdingskromme, en er bestaat een oneindig aantal van dergelijke door-snijdingskrommen door het punt P. Van de kromtestralen van elk van deze doorsnijdingskrommen door het punt P worden de maximum kromtestraal en 30 de minimum kromtestraal aangeduid als de twee hoofdkromtestralen van het punt P. Wanneer deze twee hoofdkromtestralen aan elkaar gelijk zijn dan noemt men het punt P een "ombiliekpunt”. Een sferisch oppervlak is daarom het enige van de gekromde oppervlakken waar ieder willekeurig punt op het oppervlak een "ombiliekpunt" is en in dat geval vormt wil-35 lekeurig een van de krommen op het gekromde oppervlak de bovenbeschreven "ombiliek-meridiaankromme".

Wanneer het punt P een "ombiliekpunt" is, dan kan men het opper-vlaktegedeelte in de nabijheid van dit punt P beschouwen als in hoofdzaak sferisch, en men kan ervan uitgaan dat het astigmatisme in dit 40 punt P nagenoeg gelijk is aan nul. De hierin gebruikte term "astigma- 8300742 3 tisme" duidt op het verschil tussen de bovengenoemde twee hoofdkromtestralen, wanneer ze worden vervangen door de refractievermogens. De kromtestraal kan worden omgevormd in een refractievermogen (uitgedrukt in de eenheid dioptrieën) door de volgende voor de desakundige bekende 5 vergelijking: D.N^ waarin D het refractievermogen is uitgedrukt in dioptrieën, R de kromtestraal is uitgedrukt in meters, en N de refractie-index van de lens is, die eenheidsloos is.

10 In het bovenstaande is beschreven dat de "ombiliekmeridiaankromme" zich in hoofdzaak uitstrekt van een bovenste centraal gedeelte naar een onderste centraal gedeelte van het oppervlak van een lens met geleidelijk veranderende brandpuntsafstand.

Het astigmatisme langs deze "ombiliekmeridiaankromme" is nagenoeg 15 gelijk aan nul zoals reeds werd beschreven en de "ombiliekmeridiaankromme" bezit de optisch gunstige eigenschap op het oppervlak van de lens met geleidelijk veranderende brandpuntsafstand waaraan de voorkeur wordt gegeven. Het zal dus duidelijk zijn dat de "ombiliekmeridiaankromme" daar moet worden gepositioneerd waar de lens het meest wordt 20 gebruikt.

De uitvinding heeft nu als primaire doelstelling een nieuwe en verbeterde oogcorrectie-lens te verschaffen met een geleidelijk veranderende brandpuntsafstand, waarin de mate van horizontale verplaatsing van de "ombiliekmeridiaankromme" een evenredigheidsrelatie heeft met 25 het additionele refractievermogen op respectievelijke posities van de horizontale verplaatsing.

Deze doelstelling, verdere kenmerken en voordelen van de uitvinding zullen duidelijk worden aan de hand van de navolgende gedetailleerde beschrijving van de figuren waarin voorkeursuitvoeringsvormen 30 van de uitvinding zijn weergegeven.

Figuur 1 toont een schematisch aanzicht ter illustratie van het "ombiliekpunt" en van de hoofdkromtestralen van dat punt.

Figuur 2 toont een schematisch aanzicht van de relatieve posities van een visueel doel, de oogbal en een correctielens ter illustratie 35 van de gewenste configuratie van de "ombiliekmeridiaankromme" op het oppervlak van de correctielens en de distributie van het additionele refractievermogen.

De figuren 3A en 3B tonen aanzichten van een uitvoeringsvorm van de correctielens volgens onderhavige uitvinding en tonen de positie van 40 de "ombiliekmeridiaankromme" respectievelijk de verdeling van het addi- 8300742 4

' » I

-Γ· < tionele refractievermogen volgens de uitvinding.

Om de gewenste configuratie van de "ombiliekmeridiaankromme" op het oppervlak van een oogcorrectielens te vinden wordt allereerst het geval beschouwd waarin deze "ombiliekmeridiaankromme" samenvalt met de 5 meetkundige plaats van beweging van de fixatielijnen op het lensoppervlak wanneer de brildrager zijn ogen geleidelijk aan verdraait om een visueel doel, dat zich dichtbij bevindt op een enigszins lagere positie voor hem, te zien vanuit een toestand waarin hij een object waarneemt dat zich bevindt op een oneindige afstand voor hem. De convergentie van 10 de ogen definieert de concentratiefunctie van de fixatielijnen van het oog in de richting van een visueel doel in het geval van binoculair zicht.

In figuur 2 worden de rotatiepunten van de oogballen van het rechter- en linker oog aangeduid met de symbolen 0¾ en 0^, terwijl met 15 Cr en Cl de respectievelijke toppunten op de hoeken van het rechter- respectievelijk linker oog worden aangegeven, terwijl het symbool I een oneindig ver punt voor de brildrager aanduidt. (Vanwege de beperkte ruimte wordt de richting van een dergelijk punt I slechts met een pijl aangeduid.) 20 Het symbool T staat voor de positie van een visueel doel dat zich bevindt op eindige- afstand voor de brildrager in het geval van binoculair zicht, P wijst op een doorsnijdingspunt tussen de lijn TOr en het lensoppervlak, F wijst op het voetpunt van een loodlijn vanaf het punt P in de richting van de lijn IOr, en G wijst op het voetpunt van 25 een loodlijn getrokken vanuit het punt T in de richting van de lijn O^Or. Omdat de lijnen IOr en TG parallel zijn aan elkaar is de hoek L GTOr gelijk aan de hoek ^ POrF . Deze hoeken worden gedefinieerd door Θ.

Wanneer nu het rechter oog wordt verdraaid vanaf de toestand waar-30 in wordt gekeken naar het punt I naar de toestand waarin wordt gekeken naar het visuele doel T dan beweegt de fixatielijn van het rechter oog zich over een afstand PF over het lensoppervlak als gevolg van de convergentie van de ogen.

Het aanpassingsvermogen van de oogbal, het refractievermogen van 35 de lens voor veraf zien en het additionele refractievermogen van de lens op het punt P op het lensoppervlak worden respectievelijk gedefinieerd met De, Df en Dp. Omdat de afstand tussen de oogbal van het rechter oog en het visuele doel T gelijk is aan TCr moet Dp gelijk zijn aan 8300742 5

Dp = Df + ^ - De (1) (De eenheid van refractievermogen is de dioptrie, en de eenheid van afstand is de meter. Hetzelfde geldt voor de nog volgende uitdrukkin-5 gen.)

Verder geldt

. _ °Rg EF

S 11 " tcR + CR°R “ f0R

10 en bovendien geldt de algemene relatie TCr CrOr. Daarom kan de uitdrukking voor sinO worden benaderd door 0R0 pp TCr * POr 15 Daarom wordt de vermogenstoename D in het punt P uitgedrukt door D - Dp - Df - ^ - De 20 s ^__j) (2)

OrG x POr ue W

Uitgaande van de vergelijking (2) wordt PF bepaald door 25 EF - OrG x POr x D + OrG x P0R x De (3)

In vergelijking (3) kunnen OrG, POr en De als nagenoeg constant worden beschouwd. Stel dat PF gelijk is aan PF = H, dat A een evenre-digheidsconstante is en B een constante is, dan kan de vergelijking (3) 30 worden geschreven als H * A x D + B (4)

Om dus de optimale rangschikking van de bovengenoemde "ombiliekmeridi-35 aankromme" te verkrijgen alsmede de optimale verdeling van het additionele refractievermogen is het zeer wenselijk om de volgende relatie aan te houden

E*AxD+B

. 8300742 r 6 waarin D de brandpuntsafstandstoename is langs de "ombiliekmeridiaan-kromme", H de mate van de verplaatsing in de richting van de neus ten opzichte van het lensgedeelte dat dienst doet voor veraf zien, A de evenredigheidsconstante en B de constante is.

5 Alhoewel in de bovenstaande beschrijving alleen aandacht is be steed aan het rechter ook geldt dezelfde verklaring ook voor het linker oog.

Figuur 3 en tabel 1 tonen een uitvoeringsvorm van de oogcorrectie-lens volgensde uitvinding.

10 In figuur 3A wordt met het symbool Q een lens aangegeven voor het rechter oog, gezien tegen het convexe oppervlak, 0 geeft het geometrische midden van de lens Q aan, L-L’ geeft een meridiaankromme aan die loopt door het punt 0, M-M' geeft een ombiliekmeridiaankrorame aan die loopt door het punt 0, en N «ijst op een punt met een maximaal additio-15 neel refractievermogen op de ombiliekmeridiaankromme M-M'. Een H-coör-dinaatas (die de waarde van de horizontale verplaatsing representeert corresponderend met de afstand B? in figuur 2) strekt zich in horizontale richting naar rechts uit vanaf de oorsprong 0, en een V-coördi-naatas (die de vertikale verplaatsing representeert) strekt zich verti-20 kaal in benedenwaartse richting uit vanaf de oorsprong 0. De H-coördi-naat en V-coördinaat van het punt N hebben respectievelijk de waarden Hmax ei1 Vmax.

De grafiek van figuur 3B toont hoe het additionele refractievermogen D varieert langs de ombiliekmeridiaankromme M-M'. Een D-coördinaat-25 as (die het additionele refractievermogen representeert) strekt zich horizontaal naar rechts uit vanaf de oorsprong 0* corresponderend met de oorsprong 0 in figuur 3A, en de V-coördinaatas (die de vertikale verplaatsing vertegenwoordigt) strekt zich vertikaal in benedenwaartse richting uit vanaf de oorsprong 0'. De D-coördinaat van een punt N' 30 corresponderend met het punt N in figuur 3A heeft een waarde Dmax.

Deze Dmax wordt algemeen aangeduid als de toevoeging en wordt in de onderhavige uitvoeringsvorm gesteld op 1,00 dioptrie.

De onderstaande tabel 1 geeft de waarden van de D-coördinaat en de H-coördinaat op de ombiliekmeridiaankromme M-M', corresponderend met de 35 waarden van de V-coördinaat gemeten op intervallen van 2 mm, wanneer de waarden van Vmax en Hmax respectievelijk gelijk zijn aan vmax = 12»° en Hmax = 2>5 m· 8300742 • f 7 w >3-

Tabel 1 V-coiS-ir^.-t 2 4 6 8 10 12 D-coürdinaat 0,07 0,25 0,50 0,75 0,93 1,00 5 H-coördinaat 0,2 0,6 1,3 1,9 1,3 2,5

Uit tabel 1 blijkt duidelijk dat de waarden van A en B in de bovengenoemde uitdrukking H = A x D + B zijn geselecteerd als A * 2,5 en B * 0,0 in de getoonde uitvoeringsvorm van de uitvinding.

10 De lens voor het linker oog is spiegelsymmetrisch gelijk aan de lens voor het rechter oog. Dat wil zeggen dat de refractie-oppervlak-configuraties dezelfde zijn in vertikale richting maar spiegelsymmetrisch zijn met elkaar in horizontale richting.

In de bovenbeschreven uitvoeringsvorm van de uitvinding wordt de 15 uitvinding toegepast op het geheel van de ombiliekmeridiaankromme M-M' waarop de verdeling van het additionele refractievermogen loopt van de waarde 0,0 tot de toevoeging die gelijk is aan 1,0. De uitvinding kan echter ook worden toegepast op een gedeelte van de centrale meridiaan-kromme M-M' waarop het additionele refractievermogen tenminste 80% of 20 meer van de toevoeging varieert. Daarom valt ook een oogcorrectleiens, waarbij de onderhavige uitvinding is toegepast op een deel van de ombiliekmeridiaankromme M-M’, van welk deel het additionele refractievermogen varieert van tenminste 80% of meer van de grenswaarde van de toegevoegde vermogen, binnen het kader van de uitvinding.

25 De termen "ombiliekpunt" en "ombiliekmeridiaankromme" die in deze beschrijving worden gebruikt vormen slechts mathematische definities in de strikte zin, en het is natuurlijk waar dat een zodanig punt en een zodanige kromme niet exact kunnen worden geproduceerd op het oppervlak van een oogcorrectielens, omdat een dergelijke lens nu eenmaal een in-30 dustriëel produkt is. Derhalve wordt een meridiaankromme waarop een as-tigmatisme optreedt niet groter dan 0,25 dioptrie als gevolg van onvermijdelijke fabrikagefouten en instrumentatiefouten beschouw! te vallen binnen het kader van de uitvinding en een dergelijke kromme wordt beschouwd corresponderend te zijn met de "ombiliekmeridiaankromme" die in 35 het bovenstaande is beschreven en een oogcorrectielens met een dergelijke "ombiliekmeridiaankromme" valt derhalve binnen het kader van de uitvinding.

8300742

Claims (3)

1. Oogcorrectielens met een geleidelijk variërende brandpuntsafstand, waarbij rekening wordt gehouden met de convergentie van de ogen, met het kenmerk, dat de mate van horizontale verplaatsing van een cen- 5 trale meridiaankromme een evenredigheidsrelatie heeft tot een additioneel refractievermogen op respectievelijke gedeelten van de genoemde horizontale verplaatsing.

1 ·· CONCLUSIES.

2. Oogcorrectielens volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat een van twee refractie-oppervlakken van de genoemde lens een denkbeeldige 10 eerste meridiaankromme omvat gedefinieerd als een "ombiliekmeridiaan-kromme” die zich in hoofdzaak uitstrekt in vertikale richting langs het genoemde refractie-oppervlak wanneer het genoemde refractie-oppervlak wordt bekeken in een richting in hoofdzaak orthogonaal ten opzichte van het oppervlak in de toestand waarin de lens in dezelfde vertikale rich-15 ting staat als wanneer ze was gemonteerd in een montuur, verder een groep van hoofdkromtestralen van willekeurige punten op de centrale meridiaankromme, in hoofdzaak gelijk aan elkaar zodanig dat het astigma-tisme langs de genoemde ombiliekmeridiaankromme in het genoemde refractie-oppervlak nagenoeg gelijk is aan nul, waarbij de verdeling van het 20 refractievermogen langs de ombiliekmeridiaankromme in het genoemde refractie-oppervlak een zone omvat waarin het refractievermogen geleidelijk aan toeneemt vanaf een bovenliggend gedeelte in de richting van een onderliggend gedeelte van de genoemde kromme volgens vooraf bepaalde regels, en waarin het refractievermogen varieert op een niet-unifor-25 me wijze, welke ombiliekmeridiaankromme het genoemde refractie-oppervlak verdeelt in twee laterale gebieden, respectievelijk dichter bij de neus gelegen en verder daarvan af gelegen wanner de lens wordt gemonteerd in een montuur, welk refractie-oppervlak zodanig is dat, wanneer een tweede meridiaankromme zich uitstrekt in vertikale richting langs 30 het genoemde refractie-oppervlak teneinde de genoemde ombiliekmeridiaankromme in een bovenliggend gebied van het refractie-oppervlak te doorsnijden of te raken in een of meer punten, deze genoemde ombiliekmeridiaankromme wordt verplaatst naar de neuszijde ten opzichte van de genoemde tweede meridiaankromme in een lager gebied van het genoemde 35 refractie-oppervlak, terwijl ze minder geleidelijk aan verplaatst in de richting van de neuszijde ten opzichte van de genoemde tweede meridiaankromme in een tussenliggend gebied van het refractie-oppervlak, en waarin de genoemde ombiliekmeridiaankromme zodanig is dat in een gedeelte van deze ombiliekmeridiaankromme waarin het additionele refrac-40 tievermogen tenminste 80% of meer van een vooraf bepaalde toevoeging 8300742 voor de genoemde lens varieert in hoofdzaak wordt voldaan aan de relatie H - A x D + B waarin D het additionele refractievermogen is van een punt op de ge-5 noemde ornbiliekmeridiaankromme, H de verplaatsing van het genoemde punt is vanaf de tweede meridiaankromme, A een evenredigheidsconstante is, en B een constante is.

3. Oogcorrectielens volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het astigmatisme langs de genoemde ornbiliekmeridiaankromme groter is dan 10 nul maar niet groter dan 0,25 dioptrie. *********** é « 8300742