专利名称：渐进附加透镜的制作方法
技术领域：
本发明涉及多焦点眼用透镜。特别地，本发明提供减少了不需要的透镜散光的渐进附加透镜。同时，与常用的渐进附加透镜相比，增加了通过中间和近视力区域的带宽。
用于矫正屈光不正的眼用透镜的使用已经被熟知。例如，多焦点透镜，渐进附加透镜(“PAL’S”)都是用于治疗远视眼的。一个PAL的表面提供逐渐变化的远、中、近视力，从远到近焦距或从透镜的顶部到底部垂直连续渐进地增加视度。PAL’s是戴眼镜的人所需要的，因为PAL’s在其他多焦点透镜，如双焦点和三焦点透镜中发现的不同视度区域之间无可视性边缘。
然而，在PAL’s中固有的缺点是具有不需要的透镜散光，或者是由一个或多个透镜表面引入或引起的一种散光。通常，不需要的透镜散光大致与透镜近视视度对应。例如，一个具有2.00屈光度的近视视度的PAL将有大约2.00屈光度的不需要的透镜散光。另外，当戴眼镜者从远到近和反向扫描时无不需要的散光的透镜区域很窄。
为了克服这些缺点，人们已经尝试了无数的透镜设计。然而，尽管本领域现在的渐进透镜设计把不需要的透镜散光减低到了最小，但是，由于有不需要的散光，透镜外围的较大区域仍是不能使用。因此，对于PAL需要克服背景技术的PAL’s中固有的缺陷。
图1是本发明透镜的一个实施例的正视图。
图2是本发明透镜的一个实施例的侧面剖视图。
图3是本发明透镜的一个实施例的侧面剖视图。
图4是描述图6所示透镜表面一部分的略图。
图5是本发明透镜的一个实施例的后视及侧面视图。
图6是本发明透镜的一个实施例的前视图。
图7是图6所示的透镜的视度的分布。
图8是本发明透镜的一个实施例的侧面视图。
图9a是本发明透镜的一个实施例的侧面视图。
图9b是图9a所示透镜的连续单元的视度分布。
图10a是本发明透镜的一个实施例的侧面视图。
图10b是图10a所示透镜的连续单元的视度分布。
本发明提供渐进附加透镜以及其设计和制造的方法，与背景技术的透镜相比在这种透镜中减小了与一个给定的近视视度相关的不需要的透镜散光。另外，当与背景技术的PAL’s相比时本发明透镜的最小带宽被增加了。
对于本发明的目的，“带”代表无大约0.75屈光度或更大的不需要的散光的光学区域，它沿着中心脐状的子午线连接远视区域和近视区域，它是由戴眼镜者的眼睛由一个远目标到近目标和反向扫描时获得的。“一个透镜”或“多个透镜”无限制地代表包括双孔眼镜、隐形眼镜、眼内透镜和类似的透镜的任何眼用透镜。本发明的透镜优选为一个双孔眼镜的透镜。
根据本发明，通过将一个渐进附加表面与一个或更多光学单元结合，可以减小不需要的透镜散光。这些光学单元通过把透镜的散光不增加到常用的PAL中发现的散光水平的方式来对最后获得的透镜提供附加的视度。另外，本发明的透镜提供了比现在的渐进附加透镜增加了的最小带宽。
在一个实施例中，本发明的透镜包括、基本包括、和由以下组成a)一个光学预制坯料，包括、基本包括和由一个具有近视区和一个第一视度增量的渐进附加表面组成，和b)一个或多个具有一个第二视度增量的连续光学单元，这一个或多个光学单元中至少有一个被安排成覆盖近视区，且其中，透镜的视度增量是第一和第二视度增量的总和。“光学预制坯料”表示任何多焦点透镜，如一个渐进附加透镜或光学镜片，对于本发明的目的，“渐进附加表面”表示具有远和近视区以及与远和近视区相连的增加视度的区域的连续的、非球面表面。
在另一个实施例中，本发明的透镜包括、基本包括和由以下组成a)一个光学预制坯料，包括、基本包括和由一个具有近视区和一个第一视度增量的渐进附加表面组成，b)两个或多个具有一个第二视度增量的不连续的光学单元，这两个或多个光学单元中至少有一个被安排成覆盖近视区，且其中，透镜的视度增量是第一和第二视度增量的总和。
这个渐进附加表面可以是在光学预制坯料的凸表面或凹表面上，或者是在透镜表面的外面的凸面和外面的凹面之间的一个镀层内。渐进表面的曲率从远视区到近视区绝对量增加。这个渐进表面的视度增量是远和近视区之间视度变化的数量。用在本发明中的渐进附加表面的视度增量被选择为比矫正戴眼镜者的近视所需的值小的数值。渐进表面的视度增量可以从大约+0.01屈光度至大约+3.00屈光度，优选为从大约+1.00屈光度至大约+2.75屈光度。
渐进表面的视度增量是根据由与一个给定的近视视度相关的不需要的最大的透镜散光看来的已加工透镜所需要的总的视度增量、所需要的最小带宽及获得外观基本美观的透镜的能力来选择的。“外观美观”表示透镜的光学单元的可视性对一个观看戴眼镜者的人来讲被消除或被最小化。
为了获得矫正戴眼镜者的远视眼所需要的总视度增量，在本发明的透镜中，至少有一个光学单元被用来通过渐进表面提供进一步的视度增量。光学单元可以是连续的、不连续的，或它们的组合。“不连续”表示以下两种情况之一或其组合，即从渐进表面到单元之间和从单元到单元之间存在的弧矢高值不连续变化或从渐进表面到光学单元之间和从单元到单元之间沿着相对于Z轴的X轴和Y轴存在的斜度的不连续变化。“连续”表示单元的弧矢高和斜度基本是连续的或有小于或等于大约0.00至0.100屈光度，优选为小于或等于0.00至0.05屈光度的不连续性。
一个本领域的普通技术人员将认识到，用于本发明的光学单元可以是球面的、非球面的、或是它们的组合，以及任何一种常用的形状的组合。另外，可以知道，使用连续和不连续单元之一或者两者的组合都将得到具有连续或不连续表面的透镜。
在使用不连续单元的实施例中，两个或更多个不连续单元被使用在与渐进附加表面的相同的表面上、在一个与渐进附加表面相反的表面上、在渐进附加表面和渐进附加表面相反的表面之间的一个镀层中、或者它们任何一种的组合中。在使用连续单元的实施例中，一个或更多个连续单元被用在一个与渐进附加表面相反的表面上、在渐进附加表面和渐进附加表面相反的表面之间的一个镀层中，或者它们任何一种的组合中。
这个或这些光学单元，一般是这样安排的，渐进附加表面的近视区被至少一个光学单元覆盖。至少一个光学单元优选地被安排为使光学单元的中心与渐进附加表面的近视区的中心重叠。更为优选地，将至少一个光学单元的中心安排成使光学单元的中心与渐进附加表面的近视区的中心和带的中心重叠。对于本发明的目的，一个单元可以覆盖近视区或与近视区或带的中心相重叠，而不在与渐进附加表面相同的表面上。
在使用不连续单元的实施例中，一个弧矢高不连续性可能引起一条通过透镜的线出现，如果其放大率超过某一极限，可能外观上不美观。如果放大率超过某一极限，一个倾斜不连续性可能引起在功能上不令人满意的图象重影或图象消失。具有弧矢高不连续性的表面可以镀一层或多层镀层以使线的可视性最小。为了适于这样一个目的，镀层可以是用于透镜中的任何镀层，并具有不超过镀过的透镜表面与空气折射率的几何平均值的20％的折射率。
根据本发明，由于应用了镀层可能引起模糊的弧矢高不连续性的最大范围大约为0-10微米。因此，用在本发明的不连续单元中的弧矢高不连续的范围大约为0-10微米，优选为0-5微米。弧矢高不连续的极限对应于一个通过12mm长度的单元的大约0-0.125屈光度，优选为大约0-大约0.065屈光度的视度增量。对于倾斜度的不连续性，已发现倾斜度的不连续性的最大范围与大约0-大约0.25屈光度，优选为大约0-0.125屈光度的增量相一致。
由这些极限看来，可以发现最好使用至少两个，优选为大约2-5个不连续光学单元，能获得满意的视度的增量。由于每隔一定间隔安排单元，倾斜不连续性导致不需要的散光的图象重影的产生，它们的放大率与倾斜不连续性放大率和不连续光学单元之间的间隔成比例，单元之间的距离越小，由一个扫描镜片的瞳孔获得的图象数量则越多。
例如，如果不连续单元相距2mm，一个5mm直径的瞳孔能同时看到四个图象。如果由5mm瞳孔看到的图象数量保持为2，则与图象模糊相关的附加散光可为最小。因此，优选不连续单元相距大约3mm-18mm，最好相距大约5-大约15mm。对于这个距离，人们发现，与一个0.08屈光度倾斜不连续性相关的散光降低到0.05屈光度以下，且图象重影低于戴眼镜者能察觉到的水平。如果允许较高的图象模糊或散光水平，那么单元之间的距离可以更近。
每个不连续的光学单元可以有相同或优选为不同的视度。在使用不连续单元的实施例中，优选使用两个或多个单元，且当人眼从第一单元到第二单元到第三单元等等移动时，视度改变。然而，从单元到单元的视度的增加优选为使戴眼镜者感觉到的视度变化被最小化或被消除。通常，从一个单元移到另一个单元的视度的变化小于大约1.5屈光度，优选为小于大约0.50屈光度，最好为小于大约0.37屈光度，且更优选为小于大约0.25屈光度。
每个单元的视度是由单元的曲率半径决定的，随着单元曲率的降低，视度增加。因此，每个单元可以对光学预制坯料提供范围从大约0.01屈光度到大约+3.0屈光度，优选为从大约+0.01至大约+2.00屈光度，最好为从大约+0.01到大约+0.50屈光度，更优选为从大约+0.03到大约+0.25屈光度的附加视度增量。光学单元的视度增量是由单元提供的增加的量，是一个本领域的普通技术人员能求出的量。
例如，在图1中，从单元到单元的视度的变化是0.25屈光度，对于最上面单元12的视度是+0.25屈光度，对于第二个单元13的视度是+0.50屈光度，且对于第三个单元14是+0.75屈光度。因此，光学单元的增加的视度是+0.75屈光度。如另一个实施例，在图2中，凹面单元22、23和24的视度相应是+0.25、+0.50和+0.75，而凸面单元25和26的视度相应是+0.12和+0.24屈光度。因此，透镜单元的总视度增量为+0.99屈光度。在本发明的透镜中，单元视度增量的范围是从大约+0.01到大约+3.00屈光度，优选为+0.25到+2.00屈光度。
在本发明的透镜实施例中，光学单元之间的视度的增加导致通过带的弧矢高不连续性，在带的中心最好是通过调整单元的相对高度将弧矢高的不连续性设为0微米。可通过在水平分割部分的边界引入一个非常小的角度、即分割部分角度不连续性来减小沿着单元垂线的整个弧矢高不连续性。
单元的位置和几何形状可以通过任何已知技术得以确定。例如，位置和几何形状可以被估计、设计及使用射线跟踪记载或对透镜进行测试。另外，为了获得最好的图象特性可以通过任何已知的执行程序优化被单元限制的表面。例如，可以使用商业上可用的光学设计软件进行这种优化处理。
在图6中，描述了一个用在本发明的透镜中不连续光学单元的位置的优选实施例。沿着不连续单元62、63和64显示有远视区61。在这个实施例中，光学单元被排列成使它们的中心与带中心和渐进附加表面的近视区相一致，这个表面和区域在图6中未显示。渐进附加表面有一个+1.25屈光度的视度增量，而光学单元有一个+0.75屈光度的视度增量。图6所示实施例的视度分布在图7中被描述，点E1、E2和E3相应地对应于单元62、63和64。视度倾斜度的增加是由于渐进表面的+125屈光度增量引起的，而在E1、E2和E3点的台阶是由不连续单元曲率变化引起的。
图2、3和5描述了两个用于本发明的不连续光学单元的形状、一个阶梯形和一个圆的“牛眼”形。单元可以通过任何已知方法形成。适用的方法没有任何限制，它包括研磨、注塑、铸造、金刚石磨、细磨、抛光，热成型或它们的组合。除了光学单元和渐进表面之外，还可使用其他表面，如球面和复曲面，它们被设计成使透镜适于戴眼镜者的眼用指示。
在本发明的一个实施例中，如图2所描述的，光学预制坯料20的凹面21是一个具有+1.00视度增量的渐进附加表面。不连续的非球面光学单元22、23和24位于凹面21上，而单元25和26位于凸面27上。在这个实施例中，最好使最上面的凸面单元25的最高边界与最上面的凹面单元22的底边成一排。图2中，单元25和26相应的视度是+0.12和+0.24屈光度，单元22、23和24的视度相应是+0.25、+0.50和+0.75屈光度。因此，透镜总的视度增量为(+0.24屈光度)+(+0.75屈光度)+(+1.00屈光度)或+1.99屈光度。在图2描述的实施例中，复曲面28被浇注在这个光学预制坯料的凸面27上，以提供最终所需要的透镜。在这样一个实施例中，凹面或是凸面被提供有一个复曲面以进行矫正，最好是，至少有一个中间层29被提供在几何形状为球形的透镜中。
参照图2，由于仅+1.00的光学预制坯料的渐进附加表面的视度增量提供给了透镜散光，因此通过引入比在常用的+1.99增量的PAL中形成的较小的散光来得到+1.99的视度增量。对于背景技术中的PAL，一个+1.99视度增量将导致大约+1.99屈光度的透镜散光。因此，图2中本发明的透镜散光比背景技术的渐进透镜散光小。另外，通过透镜中间和近视区的带宽也增加了。
在图2描述的实施例中，光学单元25和26被覆盖在透镜内的透镜凸面和凹面之间的一个镀层中。在这个实施例中，具有覆盖单元的表面最好具有与复曲面29不同的折射率，表面折射率差为大约0.05至大约0.50，优选为大约0.1至大约0.35。
优选的，图3所示的单元31、32和33多数位于光学预制坯料30的凹面34上，这个表面也是所示透镜的凹面，或是位于凹面34和最终得到的透镜的凸面35之间的镀层中，在一个变换的优选实施例中，单元位于凹透镜表面上和该凹面和透镜凸面之间的一个镀层中。在这样的实施例中，优选的，包括光学单元的表面或镀层与那些没有光学单元的表面或镀层具有不同的折射率。这种最佳安排的理由是，它能提供一个更美观的透镜，对于看戴眼镜者的人，单元的可视度被消除或被最小化。
参照图1，显示本发明透镜的另一个实施例。透镜10的y轴代表在通常的垂直方向分开透镜的理论平分线。x轴代表透镜10的y＝0的线。11所示为远视区。一个具有+1.00视度增量并位于光学单元12、13和14下的渐进表面没有示出。在单元12和13之间及13和14之间的视度的变化为0.25屈光度。单元12的视度为+0.25，单元13的视度为+0.50，而单元14的视度为+0.75屈光度。因此，透镜10的总的视度增量为+1.75屈光度。
光学单元的最上面的边界可以位于y＝0，或者是0-180度线的线上或其下。一般光学单元被如下安排，单元或单元组的最上边位于大约0和大约18.5mm之间，而单元或单元组的最下边位于低于y＝0线大约5和大约35mm之间。图1描述了一个优选实施例，光学单元的最上面的边界位于低于透镜y＝0线约2mm处。
图4是图6所示的透镜左下四分之一圆周表面的外形略图。显示了一个通过透镜60的中心切开的在y＝0的水平线65、中心带66、底边67和透镜圆周边68。从图4可以看到，不连续单元62、63和64与周围透镜区域及彼此之间曲率非常不同。这些单元被设计为使弧矢高沿y轴是连续的。然而，由于单元曲率不同，一个弧矢高不连续性在远离y轴大约四分之一圆时增加，且也可看作为水平不连续性81、82和83。在单元62、63和64的左面，可以看到垂直不连续性，例如垂直不连续性84。
为了减小垂直不连续性，分割部分角度不连续性被引入透镜中，它的作用是为了减小垂直不连续性的放大率，例如84。在远区域61和单元62之间的分割部分角度不连续性是0.001弧度，而在单元62和63之间的分割部分角度不连续性是0.0025弧度。在单元63和64之间没有分割部分角度不连续性。这个分割部分角度不连续性不够大没有在图4中表示。
水平和垂直不连续性给本发明中使用的不连续单元的宽度提供了一个实际的限制。对于一个给定量的不连续性，水平的弧矢高不连续性远离带而以二次函数增加，如x2。因此，如果水平弧矢高的不连续性保持低于一个需要的规定值，这时将对不连续单元的宽度进行一个限制。同样情况可用于垂直不连续性以及由不连续性所引入的棱镜。
图5还说明本发明透镜的另一个实施例。显示了光学预制坯料40的凹面41和凸面41。凸面42是一个具有1.50视度增量的渐进表面。光学单元43-46被相应提供+0.725、+1.45、+2.175、和+2.90屈光度。单元相距4mm。每个单元有一个由两个不同曲率半径的球相交形成的圆形部分。例如，单元43是由表面基球41(83.00mm)和半径是92.4mm的球相交形成的。由于光学单元对凹面41提供一个增加的增量，则曲率是较平坦的，即，单元的曲率半径比基球的曲率半径大。同样，单元44是与43同心的一个第二圆形部分，并由半径为92.4mm的球与一个曲率半径为105.6mm的第三个球相交形成的。因此，图5中的不连续单元是以半径在一条直线上的一组嵌套的球形部分的形式安排的。光学预制坯料40的折射率是1.586。光学单元43-46是在光学预制坯料40中形成的。一个镀层将被浇注在光学预制坯料40的凹面41上。这个浇注层的折射率与光学预制坯料40的折射率相差0.1个单位。
这样，光学单元的视度将受如下因素的影响。每个光学单元的视度通过对一个给定的单元用x除视度而进行约略换算，这里x=n1-1.00n1-n2]]>其中n1是光学预制坯料的折射率而n2是浇注层的折射率。如图5x=1.586-1.000.1=5.86]]>对具有+0.725屈光度的单元43，用5.86除0.725等于单元43的0.125屈光度的视度。光学单元的视度增量是+0.50屈光度，产生图5透镜+2.0屈光度的总的视度增量。
在图8中描述了一个使用连续单元的本发明的透镜的实施例。所示的光学预制坯料70具有远视区24、近视区75和中间区域77的渐进附加凸表面71。渐进表面的视度增量是+1.60屈光度。所示的凹面72具有球形区域76和与区域75垂直的连续光学单元73。光学单元73的视度增量是+0.40屈光度。凸面71在区域74有一个4.50屈光度的曲率，而在区域75有6.10屈光度的曲率。凹面72在区域76有一个4.50屈光度的曲率，而在区域73有4.10屈光度的曲率。最终得到的透镜有一个+2.00屈光度的视度增量，是渐进表面和连续光学单元73视度增量的总和。
图9a和图9b仍是另一个使用连续光学单元的本发明的透镜的实施例。所示的透镜80具有带凸面82的光学预制坯料81，该凸面82是一个渐进附加表面，它具有远视区85、近视区86和连续增加视度的中间区域88。凹面83有球形区域87，它是一个远视区。连续光学单元84位于垂直于近视区86之处。连续单元84在区域87和预制坯料的边缘89之间有一个渐进变化的视度。凸面82在区域85有一个4.50屈光度的曲率，而在区域86有6.00屈光度的曲率。凹面83在区域86有一个4.50屈光度的曲率，在点A处，即单元84的中心处，有4.00屈光度的曲率，最终得到的透镜有一个+2.00屈光度的视度增量。图9b所示为光学单元84的视度分布。实线描述的是与虚线所示的不连续的、同轴单元的分布相比的单元84的视度分布。
图9b描述了单元84混合的同轴的视度分布。这个分布具有通过非球形或混合半径或曲率彼此光滑相连的恒定视度的区域。这种混合产生了一个连续的弧矢半径，并通过单元的视度的分布。
图10a和图10b仍是另一个使用连续单元的本发明的透镜的实施例。透镜90具有带凸面92的光学预制坯料91。凸面92有远视区9、近视区96和一个渐进变化的视度的中心区域97。凹面93有远视区98和垂直于近视区96的连续光学单元94。连续单元94在区域98和边缘99之间有一个渐进变化的视度。
凸面92在区域95有一个4.50屈光度的曲率，在近区域96有5.50屈光度的曲率。凹面93在区域98有一个4.50屈光度的曲率，而在点B处，即区域单元94的中心处，有3.50屈光度的曲率。因此，透镜90具有一个2.00屈光度的视度增量。图10b用实线描述的是与不连续的、同轴光学单元相比的透镜90的视度分布。
图10b描述了连续单元的非球形视度的分布，在这个分布图中，不存在曲率半径是连续的点，而是半径从单元中心到单元边缘平隐变化。对于图10a所描述的实施例，且正如在图10b中所看到的，视度分布与参考的不连续的、同轴的分布在每个同轴区域的中点相交。
权利要求
1.一个透镜包括a)一个包括有一个近视区和一个第一视度增量的渐进附加表面的光学预制坯料，b)一个或多个具有一个第二视度增量的连续的光学单元，其中一个或多个连续光学单元中至少有一个被安排成覆盖近视区，其中，透镜的视度增量是第一和第二视度增量的总和。
2.根据权利要求1的透镜，进一步包括两个或多个具有一个第三视度增量的不连续光学单元，在这两个或多个不连续光学单元中至少有一个被安排成覆盖近视区，其中，透镜的视度增量是第一、第二和第三视度增量的总和。
3.根据权利要求1的透镜，其中光学预制坯料渐进附加表面的近视区进一步包括一个中心，该一个或多个连续光学单元进一步包括一个中心，且在这一个或多个连续光学单元中至少有一个光学单元的中心被安排成与近视区的中心重叠。
4.根据权利要求1的透镜，其中一个或更多个连续单元是在一个与渐进附加表面相反的表面上、在渐进附加表面和与渐进附加表面相反的表面之间的一个镀层内、或者它们的组合中。
5.根据权利要求2的透镜，其中一个或多个连续单元是在一个与渐进附加表面相反的表面上、在渐进附加表面和与渐进附加表面相反的表面之间的一个镀层内、或者它们的组合中，而两个或多个不连续光学单元是在渐进表面上，在一个与渐进附加表面相反的表面上、在渐进附加表面和与渐进附加表面相反的表面之间的一个镀层内、或者它们的组合中。
6.一个透镜包括a)一个包括有一个近视区和一个第一视度增量的渐进附加表面的光学预制坯料。b)两个或多个具有一个第二视度增量的连续的光学单元，该两个或多个不连续光学单元中至少有一个被安排成覆盖近视区，其中，透镜的视度增量是第一和第二视度增量的总和。
7.根据权利要求6的透镜，进一步包括两个或多个具有一个第三视度增量的连续光学单元，在这一个或多个连续光学单元中至少有一个被安排成覆盖近视区，其中，透镜的视度增量是第一、第二和第三视度增量的总和。
8.根据权利要求6的透镜，其中渐进表面的近视区进一步包括一个中心，该两个或多个不连续光学单元进一步包括一个中心，这两个或多个不连续光学单元中至少有一个光学单元的中心被安排成与近视区的中心重叠。
9.根据权利要求6的透镜，其中两个或多个不连续光学单元是在渐进附加表面上，一个与渐进附加表面相反的表面、在渐进附加表面和与渐进附加表面相反的表面之间的一个镀层内、或者它们的组合中。
10.根据权利要求7的透镜，其中一个或多个连续光学单元是在与渐进附加表面相反的表面上、在渐进附加表面和与渐进附加表面相反的表面之间的一个镀层内、或者它们的组合中，且两个或多个不连续单元是在渐进表面上，一个与渐进附加表面相反的表面、在渐进附加表面和与渐进附加表面相反的表面之间的一个镀层内、或者它们的组合中。
全文摘要
本发明提供渐进附加透镜,在其中,透镜不需要的散光被减小而通过中间和近视区的带宽与常用的渐进附加透镜相比被加宽。这种结果是通过将一个渐进附加表面与具有至少一个光学单元的向透镜提供附加视度增量的一个第一视度增量相结合得到的。
文档编号A61F2/16GK1250167SQ9912206
公开日2000年4月12日 申请日期1999年9月3日 优先权日1998年9月3日
发明者R·D·布鲁姆, R·A·希曼, A·古普塔, E·V·梅内泽斯 申请人:庄臣及庄臣视力产品有限公司