专利名称：逐渐增厚的透镜的制作方法
技术领域：
本发明涉及多焦距的眼睛用的透镜。具体地说，本发明提供了逐渐增厚透镜的设计和透镜，在这些透镜中，与传统的逐渐增厚的透镜相比，减小了不希望有的透镜像散。
背景技术：
使用眼睛用的透镜矫正屈光是众所周知的。例如，为了矫正老花眼使用多焦距的透镜，比如逐渐增厚的透镜(“PAL”)。PAL的逐渐增加的表面以由透镜的远焦距到近焦距或者由透镜的顶部到底部在竖直方向上屈光能力增加的逐渐连续变化的方式提供了远距离，中等距离和近距离的视力。
PAL对于佩戴者来说是吸引人的，这是因为PAL在屈光能力不同的区域之间没有可以看到的边缘，在其它的多焦距透镜中比如在双焦距和三焦距透镜中可以发现这样的边缘。然而，PAL的一个固有的缺点是有不希望有的像散，或者说由透镜的表面中的一个或多个表面引进的或造成的像散。在强反差设计的PAL中，不希望有的像散确定出透镜通道和近距离视力区域的边界。在弱反差设计的PAL中，不希望有的像散伸展进远视力区域。一般说来，在两种设计中，不希望有的透镜像散在透镜的中心处或靠近中心处达到最大值，该最大值近似地与透镜的近距离视力屈光能力的增加相对应。
已经知道许多PAL设计，力图减小不希望有的像散，并取得了不同程度的成功。在美国专利No.5726734中公开了一种这样的设计，它采用了一种复合设计，通过把强反差的PAL设计与弱反差的PAL设计的凹下值结合起来计算出该设计。在该专利中公开的设计使得对于复合设计的最大的局域化不希望有的像散为强反差的设计和弱反差的设计的最大的局域化不希望有的像散区域的贡献之和。因此，这种设计可以实现的最大局域化不希望有的像散的减小是有限的。因此，存在对于一种设计的需求，该设计可以比先有技术的设计更多地减小最大的局域化不希望有的像散。
图1为本发明的一种复合表面的圆柱图；图2为本发明的一种复合表面的圆柱图；图3a为在本发明中使用的一种表面的圆柱图；图3b为在本发明中使用的一种表面的能力图；图4a为在本发明中使用的一种表面的圆柱图；图4b为在本发明中使用的一种表面的能力图；图5a为在本发明中使用的一种复合表面的圆柱图；图5b为在本发明中使用的一种复合表面的能力图；图6a为在本发明中使用的一种表面的圆柱图；图6b为在本发明中使用的一种表面的能力图；图7a为在本发明中使用的一种表面的圆柱图；图7b为在本发明中使用的一种表面的能力图；图8a为在本发明中使用的一种复合表面的圆柱图；和图8b为在本发明中使用的一种复合表面的能力图。
具体实施例方式
在本发明中，通过把至少两个逐渐变化的表面设计结合起来形成一个复合的逐渐增加的表面。该至少两个逐渐变化的表面设计中的每一个都有一个或几个最大的局域化不希望有的像散区域，这些区域与在将要结合起来的那个或那些表面的最大像散区域的位置不同。“最大的局域化不希望有的像散”指的是在透镜表面上不想要的像散区域中的最大的可测量的像散。当把至少两个逐渐变化的表面设计结合起来形成一个复合的表面设计时，最大的局域化不希望有的像散区域不是对准的。因此，复合表面的最大的局域化不希望有的像散比如果像散区域对准时这些表面的贡献的和要小。
“不对准”指的是当把第一和第二表面设计结合起来形成一个复合的逐渐增加的表面设计时，把第一表面的最大的局域化不希望有的像散的一个或几个区域设置成防止与第二表面的最大的局域化不希望有的像散的区域明显地重叠或明显地重合。最好，这种不对准使得当把表面的设计结合起来形成一个复合的表面设计时，一个表面的最大的局域化不希望有的像散没有一个区域与其它表面的最大像散区域明显地重合。
为了本发明的目的，“逐渐增加的表面”或“逐渐变化的表面”指的是一个连续的非球面的表面，它有远视力区域和近视力区域，以及一个把远视力区域与近视力区域连接起来的屈光能力增加的区域。“透镜”指的是任何眼睛用的透镜，这包括但不限于眼镜透镜、隐形眼镜透镜、眼睛内的透镜以及类似物。本发明的透镜最好是眼镜透镜。
本发明提供了逐渐增厚的透镜，以及它们的设计方法和制作方法，在这种透镜中，与先有技术的透镜相比，降低了与给定的屈光能力增加有关的最大的局域化不希望有的像散。“屈光能力增加”指的是一个表面的近视力区域与远视力区域之间屈光能力差别的大小。获得像散的这种降低没有损害远视力区域、中距离视力区域和近视力区域的宽度或者通道长度。“通道”指的是当佩戴者的眼睛由远视力区域扫到近视力区域或者返回时，像散为大约0.75屈光度或更低的视力通路。
在一个实施例中，本发明提供了设计一种逐渐增加的表面的方法，该方法包括以下内容并本质上由以下内容构成a)设计第一逐渐变化的表面，它有至少一个第一最大的局域化不希望有的像散区域；b)设计第二逐渐变化的表面，它有至少一个第二最大的局域化不希望有的像散区域；c)把第一和第二逐渐变化的表面设计结合起来，以形成一个复合的逐渐变化的表面设计，其中至少一个第一和第二最大的局域化不希望有的像散区域是不对准的。在另一实施例中，本发明提供了一种逐渐增厚的透镜，它包括用这种方法产生的复合表面设计的表面，并本质上由这样的表面构成。
在一个优选实施例中，复合表面的最大的局域化不希望有的像散形成一个或几个峰，或者形成一个伸展的区域，或者形成一个平稳段，这些区域的位置明显地在以配合点为圆心大约15毫米为半径的区域以外。在复合表面的屈光能力增加大约为2.00屈光度或更少的实施例中，最大的局域化不希望有的像散最好将作为一个宽带或平稳段出现。例如，图1为本发明的一个复合表面的圆柱图，该表面的屈光能力增加为1.50屈光度，并且，其中最大的局域化不希望有的像散作为通道的任何一个侧面上的一个平稳段出现。在复合表面的屈光能力增加比大约2.00屈光度更多的实施例中，最大的局域化不希望有的像散最好作为几个峰出现。图2为本发明的一个复合表面的圆柱图，该表面的屈光能力增加为2.25屈光度，并且，其中最大的局域化不希望有的像散作为通道的任何一个侧面上的几个峰出现。
提供本发明的逐渐变化的表面是靠首先设计两个或更多单个的逐渐增加表面。把每个表面设计成使得当与其它的一个或几个表面结合起来形成复合的逐渐变化的表面时，最大的局域化不希望有的像散区域中的某些最好是全部是不对准的。最好把每个表面设计成使得不希望有的像散区域的最大值是不对准的，并且，当把这些表面设计结合起来得到复合的表面设计时，复合表面的最大的局域化不希望有的像散比被结合起来的表面的最大值之和至少要小大约0.125屈光度，最好要小大约0.25屈光度。
更可取的是，把每个逐渐变化的表面设计成使得当把它们结合起来形成复合的表面时，复合的表面在复合表面的通道的每一侧有多于一个的最大的局域化不希望有的像散区域。这样使用多个最大值进一步减少了在复合表面上不希望有的像散区域的数目。在一个更优选的实施例中，复合表面的最大的局域化不希望有的像散的区域形成平稳段。在最优选的实施例中，复合表面在复合表面的通道的每一侧有多于一个的形式为平稳段的最大的局域化不希望有的像散区域。
用来形成复合表面设计的逐渐变化表面的设计为在采用任何数目的已知设计方法和加权函数的技术中通常的技术之一。然而，最好采用一种设计方法设计这些表面，该方法把表面分成多个段，并且对于每个区域提供一个弯曲表面的方程，如例如在美国专利No.5886766中所公开的那样，在这里把该专利整体地接合进来作为参考。
在使个别表面或复合表面的设计优化的过程中，可以采用任何光学性能来实现这种优化。在一个优选的方法中，可以采用近视力区域的宽度，其定义为在视力区域中的球形或球形圆柱体形能力的一致性。在另一种优选的方法中，可以采用最大的局域化不希望有的像散的峰或平稳段的大小和位置。为了这种方法的目的，最好把峰和平稳段的位置设在以x＝0，y＝0的原点或配合点为圆心、半径为15毫米的圆的外面。更可取的是，峰的坐标为x的绝对值大于12毫米，y＜-12毫米。
可以采用在技术中已知的任何方便的方法实现优化。可以把特定的透镜佩戴者的附加要求引进设计优化过程中，这些要求包括但不限于光瞳直径由大约1.5毫米到大约5毫米的改变，图像汇聚到在表面的前顶点后面大约25毫米到大约28毫米的一个点，大约7度到大约20度的广角倾斜，和类似要求，以及它们的组合。
这些单个的逐渐变化表面的设计可以或者是强反差设计、弱反差设计，或者是它们的结合。可以用多种方式中的任何一种表示用来形成复合逐渐变化表面的那些设计，这包括并且最好是偏离一个基底曲率的凹下偏离值，该基底曲率可以或者是中凹的曲率，或者是中凸的曲率。最好把这些表面在一对一的基础上结合起来，这意味着把在第一表面上的点(x，y)的凹下值Z’加到在第二表面上的同一点(x，y)的凹下值Z”上。“凹下值”指的是在逐渐变化的表面上位于坐标(x，y)的一点与位于有相同的距离能力的参考球面上的相同坐标的点之间的z轴距离的绝对值。
在这一实施例中更具体地说，按照每个表面的设计和优化，把表面的凹下值加和起来，得到复合表面的设计，加和按照下面的公式进行Z(x，y)＝aZ’(x，y)+bZ”(x，y)+cZ(x，y)+...(I)其中Z是复合表面在点(x，y)处偏离基底曲率的凹下偏离值，Z’是被结合起来的第一表面在点(x，y)处的凹下偏离值，Z”是被结合起来的第二表面在点(x，y)处的凹下偏离值，等等，a，b，c是与每个凹下值相乘的系数。每个系数可以为大约-10与大约+10之间的数值，最好为大约-5与大约+5之间，更可取地为大约-2与大约+2之间。可以把这些系数选择成使得可以把最大的系数值转变成大约为+1或-1，而其它系数按比例地变成比这个值小。
对于每个表面要严格地采用相同的坐标进行凹下值的加和，从而对于复合表面获得所要求的远视力能力和近视力能力。此外，加和的实现必须使得不会把任何不是要求的棱镜引进复合表面中。因此，必须采用适当的坐标系和适当的原点由每个表面的坐标加和这些凹下值。坐标系的原点最好是该表面的棱镜参考点，或者是最小棱镜的那个点。最好在进行加和操作之前沿着一个子午线组相对于另一个表面以一个不变的数值或可变的数值计算一个表面的凹下值。这种计算可以沿着x-y平面，沿着球形或非球形的基底曲面，或者沿着x-y平面上的任何一条线。另外，计算可以是角度位移与直线位移的结合以便把棱镜引进透镜中。
可以对于透镜的中凸的或中凹的表面使用复合的逐渐增加的表面设计，或者把复合的逐渐增加的表面设计用作透镜的外中凹表面与外中凸表面之间的界面。可以使用一个或比一个多的复合逐渐增加的表面设计形成透镜。可以把一个或多个复合表面与一个或多个逐渐变化的表面结合起来形成透镜。在复合表面或逐渐增加的表面是中凹的表面与中凸表面之间的界面层的实施例中，用作界面层和表面的材料折射率的差别最好为至少大约0.01，最好至少大约为0.05，更可取地为至少大约0.1。可以使用其它的表面比如球形表面和复曲面表面，设计这些表面使透镜适用于透镜佩戴者的眼睛的要求，与复合的逐渐增加的表面结合，或者加到复合的逐渐增加的表面上。
在使用比一个多的复合组件变化表面形成透镜的情况下，或者在结合中使用的复合表面有一个或多个逐渐变化的表面的情况下，把每个表面的屈光能力增加选择成使得它们的屈光能力增加的结合产生基本上等于矫正透镜佩戴者的近视力分辨能力所需要的数值。每个表面的屈光能力增加可以为由大约+0.01屈光度到大约+3.00屈光度，最好为由大约+0.25屈光度到大约+2.50屈光度，更可取地为由大约+0.50屈光度到大约+2.00屈光度。类似地，把每个表面的远距离屈光能力和近距离屈光能力选择成使得这些能力的和是矫正佩戴者的远视力和近视力所需要的数值。一般说来，每个表面的远视力曲率将在由大约0.25屈光度到大约8.50屈光度的范围以内。最好，中凹表面的远距离视区的曲率可以为由大约2.20屈光度到大约5.50屈光度，而对于中凸的表面为由大约0.5屈光度到大约8.00屈光度。每个表面的近视力曲率将为由大约1.00屈光度到大约12.00屈光度。
可以用任何方便的方法制成复合的逐渐增加的表面和把这些表面结合起来的透镜，这些方法比如为但不限于热成形、模塑、研磨、浇注、或类似方法。在优选的方法中，采用有复合的逐渐增加的表面的光学预型件，并把第二复合逐渐增加的表面浇注到该预型件上。在更优选的方法中，采用一个预型件，该件的中凹表面是一个复合的逐渐增加表面，此表面有一个基底球形能力)和一个圆柱能力并用任何方便的方法，最好通过浇注，更可取地通过表面浇注，在前表面上形成一个复合的逐渐增加的表面。在美国专利No.5147585、5178800、5219497、5316702、5358672、5480600、5512371、5531940、5702819、5793465、5859685、5861934和5907386中公开了适用于浇注的方法，在这里把这些专利的整体结合进来作为参考。
通过考虑下面的非限定性的示例将进一步清楚本发明。
示例示例1对于一个中凸表面作为凹下值产生第一逐渐增加的表面设计，其中Z’表示与对于远距离视区的6.00屈光度的一个基底曲率偏离的凹下偏离值。图3a和3b中示出了这一表面的圆柱和能力图s。该表面的增加能力为0.92屈光度。最大的局域化不希望有的像散为位于x＝-12毫米和y＝-8毫米处的0.73屈光度。所使用的棱镜参考点在x＝0和y＝0处。
对于一个中凹表面作为凹下值产生第二逐渐增加的表面设计，其中Z”表示与对于远距离视区的6.00屈光度的一个基底曲率偏离的凹下偏离值。图4a和4b中示出了这一表面的圆柱和能力图s。该表面的增加能力为1.00屈光度，最大的局域化不希望有的像散为在x＝-12毫米和y＝-20毫米处的0.86屈光度。
把两个表面设计成有大约相同的增加能力和大约相同的不希望有的像散数值。然而，最大值沿着y轴分开12毫米。
采用公式I产生中凸的复合逐渐增加表面设计，其中a＝b＝1，用来产生凹下偏离值。在图5a和5b中示出了对于复合表面的圆柱和能力图s，该表面的增加能力为1.92屈光度。所形成的复合表面包括位于通道任何一侧的单一的最大的局域化不希望有的像散区域。这个像散的数值为1.35屈光度，明显地比用来形成该复合表面的那些表面的1.59屈光度的结合最大值要小。该复合表面的像散区域位于x＝-14毫米和y＝-12毫米处。
示例2对于一个中凸表面作为凹下值产生第一逐渐增加的表面设计，其中Z’表示与对于远距离视区的6.00屈光度的一个基底曲率偏离的凹下偏离值。图6a和6b中示出了这一表面的圆柱和能力图s。该表面的增加能力为1.20屈光度。最大的局域化不希望有的像散为位于x＝-10毫米和y＝-22毫米处的0.96屈光度。所使用的棱镜参考点在x＝0和y＝0处。
对于一个中凹表面作为凹下值产生第二逐渐增加的表面设计，其中Z”表示与对于远距离视区的6.00屈光度的一个基底曲率偏离的凹下偏离值。图7a和7b中示出了这一表面的圆柱和能力图s。该表面的增加能力为0.70屈光度，最大的局域化不希望有的像散为在x＝-16毫米和y＝-6毫米处的0.67屈光度。
把两个表面设计成有不同的增加能力和不同的不希望有的像散数值。最大值沿着x轴分开6毫米，而沿着y轴分开16毫米。
采用公式I产生中凸的复合逐渐增加表面设计，其中a＝b＝1，用来产生凹下偏离值。在图8a和8b中示出了对于复合表面的圆柱和能力图s，该表面的增加能力为1.90屈光度。所形成的复合表面包括位于通道任何一侧的两个最大的局域化不希望有的像散区域。在x＝-12毫米，y＝-14毫米处区域的数值为1.34屈光度，而在x＝-16毫米，y＝-6毫米处区域的数值为1.25屈光度。这些数值明显地比用来形成该复合表面的每个表面的1.63屈光度的结合最大值要小。
权利要求
1.一种用于设计逐渐增加的表面的方法，该方法包括如下步骤a)设计第一逐渐变化的表面，它包括至少一个第一最大的局域化不希望有的像散区域；b)设计第二逐渐变化的表面，它包括至少一个第二最大的局域化不希望有的像散区域；c)把第一和第二逐渐变化的表面设计结合起来，以形成一个复合的逐渐变化的表面设计，其中至少一个第一和第二最大的局域化不希望有的像散区域是不对准的。
2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，第一和第二逐渐变化的表面设计中的每一个是强反差设计、弱反差设计，或者它们的结合中的一种。
3.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，第一和第二逐渐变化的表面设计中的每一个是强反差设计。
4.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，第一和第二逐渐变化的表面设计中的每一个是弱反差设计。
5.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，其还包括设计第三逐渐变化的表面，它包括至少一个第三最大的局域化不希望有的像散区域，并把第一、第二和第三逐渐变化的表面设计结合起来，形成一个复合的逐渐变化的表面设计，其中至少一个第一、第二和第三最大的局域化不希望有的像散区域是不对准的。
6.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，由复合表面设计形成的表面有最大的局域化不希望有的像散，其大小比结合起来的表面的最大值之和至少要小大约0.125屈光度。
7.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，复合的表面设计在复合表面的通道的每一侧包括多于一个的最大的局域化不希望有的像散区域。
8.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，把第一和第二逐渐变化的表面设计表示成偏离一个基底曲率的凹下偏离值。
9.按照权利要求8所述的方法，其特征在于，基底曲率为一个中凹曲率或者一个中凸曲率。
10.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤c)的进行是通过按照下列公式实现第一与第二逐渐变化表面设计的凹下值的加和Z(x，y)＝Z’(x，y)+Z”(x，y)+Z(x，y)+...其中Z是复合表面在点(x，y)处偏离基底曲率的凹下偏离值，Z’是被结合起来的第一逐渐变化表面在点(x，y)处的凹下偏离值，而Z”是被结合起来的第二逐渐变化表面在点(x，y)处的凹下偏离值。
11.一种采用按照权利要求1所述的设计方法形成的逐渐增加的表面。
12.一种包括至少一个采用按照权利要求1所述的设计方法形成的逐渐增加的表面的眼镜透镜。
全文摘要
一种逐渐增厚透镜的设计和透镜,与传统的逐渐增厚透镜相比,在这些透镜中减小了不希望有的透镜像散。
文档编号G02C7/06GK1387631SQ00815377
公开日2002年12月25日 申请日期2000年8月25日 优先权日1999年9月5日
发明者E·V·梅尼泽斯, A·古普塔, W·科科纳斯基 申请人:庄臣及庄臣视力保护公司