专利名称：添加了棱镜焦度从而提高透镜佩带者舒适度的渐进添加透镜的制作方法
技术领域：
本发明涉及多焦点眼用透镜。特别地，本发明涉及渐进添加透镜，向该渐进添加透镜中添加了棱镜焦度(power)从而提高了图像质量。
背景技术：
将眼用透镜用于对屈光异常的矫正是众所周知的。例如，如渐进添加透镜(“PAL”)的多焦点透镜被用于治疗远视眼。典型地，PAL通过逐渐地、连续地增加屈光能力提供了远距离、中间距离以及近距离视觉区域。PAL对于透镜佩带者来说是很有吸引力的，这是因为这些透镜在不同的光能力区域之间并不存在可见的边缘，而当使用其它类型的透镜，如双焦点透镜和三焦点透镜时，则会存在这种可见的边缘。
但是，当透镜佩戴者的头部和眼镜发生运动的时候，在PAL中固有地会发生图像位置的变化、放大率的变化以及图像模糊。这些图像质量和运动所带来的问题使得PAL佩带者很难适应和使用这种透镜。已知的用于缓解这些图像问题的方法包含使有害象散或者由透镜所引入的象散散开到透镜的外围、加长通道长度从而使屈光度的增加更平缓，以及使用多于一个渐进表面来形成透镜。这些方法存在缺点，这是因为这些方法并没有弥补非验光处方棱镜焦度或者由一个或多个透镜表面所带来或引起的棱镜焦度对图像质量的影响，从而导致了透镜佩带者所看到的图像发生模糊、变形和移位。因此，需要一种能够克服以上这些缺点的PAL。
图1是现有技术渐进添加透镜的放大的横截面视图。
图2是图1的渐进添加透镜被添加了棱镜焦度后所得到的渐进添加透镜的放大的横截面视图。
图3是实施例1的现有技术渐进添加透镜的放大的横截面视图。
图4是图3中的实施例1的渐进添加透镜被添加了棱镜焦度后所得到的渐进添加透镜的放大的横截面视图。
图5是在界面处被添加了统一棱镜焦度的渐进添加透镜的放大的横截面视图。
图6是在界面处被添加了渐变棱镜焦度的渐进添加透镜的经过放大的横截面视图。
本发明及其优选实施方案描述本发明提供了透镜，以及用于对这种透镜进行设计和生产的方法，其中向透镜中引入了棱镜焦度。这种添加的棱镜焦度完全或部分克服了由透镜的非验光处方棱镜焦度所引起的对图像质量的不良影响。
在一种实施方案中，本发明提供了一种渐进添加透镜，这种渐进添加透镜包含添加焦度、具有焦度和基底的近距离视觉区域垂直棱镜，以及具有基本上被添加到整个透镜的焦度和基底的垂直棱镜，或者基本由这些组成，或由这些组成，其中该被添加的垂直棱镜基底的方向与近距离视觉区域垂直棱镜基底的方向相反，并且该被添加的垂直棱镜焦度等于添加焦度的大约0.25％。
“渐进添加透镜”是指至少具有一个渐进添加表面的透镜。“渐进添加表面”是指一种连续的、非球面表面，该表面具有远距离和近距离视觉区域，以及连接该远距离和近距离视觉区域的具有不断增加的屈光能力的区域。“添加焦度”是指渐进添加透镜的近距离和远距离视觉区域之间的屈光能力差的量。
在另一种实施方案中，本发明提供了一对渐进添加透镜，这对渐进添加透镜包含以下部分，基本由以下部分组成，和由以下部分组成a)第一透镜，该第一透镜包含以下部分，基本由以下部分组成，和由以下部分组成第一添加焦度、具有焦度和基底的第一近距离视觉区域垂直棱镜，以及具有基本上被添加到整个透镜的焦度和基底的第一垂直棱镜；b)第二透镜，该第二透镜包含以下部分，基本由以下部分组成和由以下部分组成第二添加焦度、具有焦度和基底的第二近距离视觉区域垂直棱镜，以及具有基本上被添加到整个透镜的焦度和基底的第二垂直棱镜；其中该第一和第二被添加的棱镜基底中的每个棱镜基底的方向与向其中添加了该棱镜基底的近距离视觉区域垂直棱镜基底的方向相反，并且该被添加的垂直棱镜焦度等于向其中添加了该垂直棱镜的透镜的添加焦度的大约0.25％，并且第一透镜上任意一点处的垂直棱镜的屈光度与第二透镜上相应点处的垂直棱镜的差别等于或小于大约0.5屈光度。
本发明的一个发现是，渐进添加透镜的焦度从远距离到近距离视觉区域的连续变化会将垂直棱镜引入到透镜中，该被引入的棱镜的焦度变化对应于从透镜的安装点到近距离视觉区域的焦度变化。该垂直棱镜的焦度和方向依赖于透镜的远距离和近距离视觉区域球面焦度。
典型地，棱镜或者是基底向上的，或者是基底向下的。“基底向上的”是指棱镜的基底与透镜表面的方向呈90°夹角。“基底向下的”是指棱镜的基底与透镜表面的方向呈270°夹角。对于近距离区域中的正的球面焦度，该垂直棱镜是一种基底向上的棱镜，对于负的球面焦度，该垂直棱镜是一种基底向下的棱镜。基底向上的棱镜的作用是使透镜佩带者看到被弯曲和被拉长的图像。基底向下的棱镜所产生的效果是使透镜佩带者看到被弯曲并向上移动的图像。因此，在渐进添加透镜近距离视觉区域中固有的非验光处方棱镜会使透镜佩带者所看的图像质量下降。
本发明的另一个有关图像的发现是，可以通过基本上将垂直棱镜添加到整个透镜从而改善渐进添加透镜的图像质量。被添加的棱镜的基底方向与透镜的近距离视觉区域中固有的非验光处方棱镜的方向相反。因为垂直棱镜基本上被添加到整个透镜，所以被添加的棱镜焦度的量必须被限制在透镜佩带者可以忍受的范围之内而不会显著地降低远距离视觉区域中的视觉灵敏度。典型地，透镜佩带者并不能很好地忍受多于一条线的视觉灵敏度的损失，其中通过视觉灵敏度表对这种视觉灵敏度的损失进行测量。因此，被添加的垂直棱镜焦度优选地等于透镜添加焦度的大约0.25％。更优选地，在要被佩戴的一对透镜中，由透镜佩带者所佩戴的两个透镜中的被添加的棱镜焦度大约是相等的。最优选地，添加到一对透镜中的棱镜量满足这样一种关系右眼透镜上任意一点处的垂直棱镜的焦度与左眼透镜上相应的点处的垂直棱镜的焦度之间的差别的量等于或者小于大约0.5屈光度。
可以通过任何方便的方法来制造本发明的透镜，并且本发明的透镜可以由适用于生产眼用透镜的任何已知材料构造。适用的材料包含但是不限于聚碳酸酯、烯丙基二甘醇、聚甲基丙烯酸酯等等。这样的材料或者可以在市场上买到，或者制造它们的方法是已知的。而且，可以通过任何传统的透镜制造技术来生产本发明的透镜，这些透镜制造技术包含但不限于磨削、整体透镜浇铸、成型、热塑、层合、表面浇铸，或者这些技术的组合。可以通过任意方式来进行浇铸，但是优选地是通过表面浇铸来进行浇铸，其中表面浇铸包含但不限于如在以下专利中公开的方法美国专利No.5147585、5178800、5219497、5316702、5358672、5480600、5512371、5531940、5702819和5793465，在这里将这些专利的全部内容包含进来作为参考。
可以使用多种方法从而实现向透镜添加垂直棱镜焦度。所使用的特定的方法将依赖于在制造透镜过程中所希望使用的方法。例如，对于其中一个或多个透镜表面是通过表面加工的方法而生产的透镜来说，被添加的垂直棱镜焦度可以通过表面加工过程被添加到透镜中，例如但不限于使用补偿模块化技术。作为一种替换的方法，在其一个或多个表面是被浇铸的透镜中，或者整个透镜都是被浇铸的透镜中，用来浇铸整个透镜或透镜表面的模具可以被倾斜从而添加垂直棱镜焦度。通过这种倾斜向透镜添加的垂直棱镜焦度将会大致上与模具表面相对于预成型件表面的倾斜度相等。例如，倾斜角度为1°时，被添加的棱镜焦度大约为1屈光度。倾斜的方向将会决定棱镜是基底向上的还是基底向下的。
图1显示了具有凸表面上的透镜添加焦度的现有技术的渐进添加透镜10。实线11和12分别指示远距离和近距离视线的光线轨迹，并且显示了由于近距离视觉区域中的非验光处方棱镜的原因，透过透镜所看到的物体是如何移动的，其中近距离视觉区域中的非验光处方棱镜是由较高的表面曲率所引起的。做为参考物，虚线13指示了具有零添加焦度的透镜(单视觉透镜)的形状，虚线14显示了渐进透镜和单视觉透镜的光线轨迹之间的差别。图2显示了透镜20，它是具有凸表面上的添加焦度的渐进添加透镜。虚线23描述了其中没有任何被添加的棱镜的透镜的形状。实线21和22描述了透镜20，其中该透镜的凸表面被倾斜从而生成基底向下的棱镜。所得到的透镜的形状和光线轨迹25和26显示了由于近距离视觉区域中的较低的非验光处方棱镜的原因，通过透镜所看到的物体是如何表现出来基本上未发生移动的。
在一种优选的实施方案中，使用了一种光学预成型件并且该预成型件的至少一个表面上被浇铸了一个或多个层。“光学预成型件”是指一种具有一定形状的、光学上透明的物体，该物体可以使光发生折射并且具有一个凸表面和一个凹表面，并且该物体适用于生产眼用透镜。每个光学预成型件和被浇铸的层折射能力可以是以下这样一些折射能力或这些折射能力的组合的一部分或者全部，这些折射能力包含要被形成的成品透镜的远距离视觉、近距离视觉、中间距离视觉区域或者柱面体折射能力。优选地，光预成型件的至少一个表面是渐进添加表面并且被浇铸的层形成附加的渐进表面，最优选地该附加的渐进表面被形成在预成型件的前表面上。
对模具和预成型件进行定位，以便可以通过使用任何传统的定位装置来实现添加所希望得到的垂直棱镜焦度，这些传统的定位装置例如万向节固定器、钳子、真空钳等等以及它们的组合。优选地，定位是通过使用例如抽气机的定位装置将模具放置到可以进行万向节动作的夹具中得以实现的。可以通过任何传统的位移装置从而实现所要求的模具位移和倾斜，这些传统的位移装置包含但不限于伺服电动机。
一旦实现了所希望得到的模具-预成型件定位之后，用于形成浇铸层的材料被分配到模具当中并且被固化从而形成浇铸层。适用于该过程的材料包含但不限于那些在美国专利No.5470892中公开的材料，在这里将美国专利No.5470892全部内容包含进来以作为参考。附加的适合的单体包含但不限于烯丙基碳酸酯和二烯丙基碳酸酯，例如二甘醇二烯丙基碳酸酯、双酚A二烯丙基碳酸酯等等)、丙烯酸、多官能丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯，例如乙二醇二丙烯酸酯、四甘醇二丙烯酸酯、三丙二醇二丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、四氢糠基甲基丙烯酸酯、四氢糠基丙烯酸酯、己二醇甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丙酯、季戊四醇四丙烯酸酯、尿烷丙烯酸酯以及甲基丙烯酸酯)、苯乙烯和苯乙烯衍生物，例如二乙烯基苯、4-乙烯基苯甲醚)、各种酯或者马来酸和衣康酸、甲基丙酸烯和丙烯酸酐等等，以及它们的组合。这些单体或者是在市场上可以买到的或者它们的制造方法是已知的。适用于预成型件的材料是那些在上面所列出的被用作眼用透镜材料的材料。
可以使用任何传统的方法进行所分配的材料的固化，这些方法包含但不限于热固化、辐射固化、可见光固化，以及它们的组合。优选地，使用紫外线固化，更加优选地，使用两阶段紫外线固化，其中先对模具施加低强度紫外光，然后施加高强度紫外光。
在另一种实施方案中，棱镜被引入到透镜的两个层之间的界面处，其中每个层优选地具有不同的折射率。棱镜的量可以是在整个透镜区域为一个常数，或者是在x轴上方具有一个常数值而在x轴下方具有另一个常数值，或者是在x轴上具有混和的非连续值，或者是从透镜的安装点到近视觉区域按照一种平滑的、单调的方式变化，也或者是以上各种情况的组合。在其中被添加的棱镜的大小或者量是从安装点变化到近距离视觉区域的实施方案中，这种变化必须是逐渐的，从而避免将不良象散引入到渐进添加通道中。根据标准光学原理，被添加的棱镜的大小必须考虑到两个层之间的折射率差。将棱镜放到内部界面处是有好处的，这是因为这使得可以独立地控制远距离和近距离视觉区域中棱镜的量并且简化了透镜的制造。
通过下面的非限制性实施例，本发明将得到进一步的阐明。
实施例实施例1图3显示了一种渐进添加透镜30，其中总透镜添加焦度的一部分位于凸表面35上，而另一部分位于凹表面36上。该实施例的透镜是通过将渐进添加表面浇铸到光学预成型件的凸表面上而形成的。总添加焦度为2.25屈光度的透镜是通过以下两种表面被生产的添加焦度为0.75屈光度的凹表面和添加焦度为1.50屈光度的凸表面。总添加焦度为1.50屈光度的透镜是通过以下两种表面被生产的添加焦度为0.7 5屈光度的凹表面和添加焦度为0.75屈光度的凸表面。实线31和32分别是远距离和近距离视线的光线轨迹。虚线33描述了在透镜是单视觉透镜的情况下该透镜的形状，虚线34描述了单视觉透镜中的光线轨迹的移动。表1显示了例如其中没有被添加棱镜的透镜30的水平和垂直棱镜焦度。对于2.25屈光度添加焦度透镜，近距离视觉区域中的非验光处方垂直棱镜的范围是0.65到1.12基底向上的棱镜屈光度。对于1.50屈光度添加焦度透镜，近距离视觉区域中的非验光处方垂直棱镜的范围是0.49到0.59基底向上的棱镜屈光度。
表1
图4显示所生产的渐进添加透镜40，其中凸表面45被倾斜从而得到基底向下的棱镜。这些透镜是通过将渐进添加表面浇铸到光学预成型件上而形成的。通过使用来浇铸渐进添加表面的玻璃模具相对于预成型件的x轴与该预成型件呈B度夹角从而将垂直棱镜添加到透镜中，并且其中B由下面的公式给出B＝{1/(n-1)}×arctan(P/100)(I)其中n是浇铸层的折射率并且P是被引入的棱镜。然后，一种合适的浇铸树脂被添加并且被固化，从而形成所示透镜。被添加的垂直棱镜的量等于添加焦度的一半。对于2.25屈光度添加焦度透镜，添加的基底向下的棱镜的屈光度大约是1.12。对于1.50屈光度添加焦度透镜，添加的基底向下的棱镜的屈光度大约是0.75。实线41和42分别显示了穿过透镜的远距离和近距离视线的光线轨迹。虚线44描述了在没有添加棱镜情况下的光线轨迹。
表2显示了向其中添加了垂直棱镜焦度的表1的透镜。正如通过比较两个表之后可以看到的那样，被添加的垂直棱镜焦度使近距离视觉区域垂直棱镜焦度被减小。
表2
实施例2图5描述了透镜50，其中在透镜的两个表面54和55的界面处引入了具有约匀大小的基底向下的棱镜，并且其中一个表面由折射率为1.60的材料制成，另一个表面由折射率为1.50的材料制成。透镜的凸表面54所具有的远距离区域曲率为6.00屈光度，近距离区域曲率为7.00屈光度。凹表面55远距离区域曲率为6.00屈光度，近距离区域曲率为5.00屈光度。透镜的远距离能力为0.00屈光度并且添加焦度为2.00屈光度。界面56的曲率是6.00屈光度，并且该界面被倾斜从而使之与凸表面之间的夹角为6度(D)从而得到在整个透镜之上的基底向下的棱镜(P)P=D×(n1-n2)(n1-1)=1.00D]]>实线51和52分别显示了穿过透镜的远距离和近距离视线的光线轨迹，虚线53描述了在没有被添加棱镜的情况下的光线轨迹。
实施例3图6描述了透镜60，其中在透镜的两个表面64和65的界面处引入了具有逐渐增加幅度的基底向下的棱镜，并且其中一个表面由折射率为1.60的材料制成，另一个表面由折射率为1.50的材料制成。透镜的凸表面64所具有的远距离区域曲率为6.00屈光度，近距离区域曲率为7.00屈光度。凹表面65远距离区域曲率为6.00屈光度，近距离区域曲率为5.00屈光度。透镜的远距离焦度为0.00屈光度并且添加焦度为2.00屈光度。在从安装点及安装点以上(y＞0mm)的远距离区域中界面66的曲率是6.00屈光度，并且平行于该区域中的凸表面。这使得在安装点处没有棱镜被引入。近距离区域顶部以下(y＜-15mm)的界面的曲率是6.00屈光度并且该界面被倾斜从而使之与凸表面之间的夹角为6度从而得到在近距离区域中的基底向下棱镜(P)P=D×(n1-n2)(n1-1)=1.00D]]>安装点和近距离区域顶部之间(0＞y＞-15mm)的界面曲率以这样一种方式被平滑地混合到这些坐标之上和之下处的曲率，从而使视觉干扰最小化。实线61和62分别显示了穿过透镜的远距离和近距离视线的光线轨迹，虚线63描述了在没有被添加棱镜的情况下的光线轨迹。
权利要求
1.一种渐进添加透镜，该渐进添加透镜包含添加焦度、具有添加焦度和基底的近距离视觉区域垂直棱镜，以及基本上被添加到整个透镜的具有焦度和基底的垂直棱镜，其中被添加的垂直棱镜基底的方向与近距离视觉区域垂直棱镜基底的方向相反，并且被添加的垂直棱镜焦度等于添加焦度的大约0.25％。
2.如权利要求1所述的透镜，其中该透镜进一步包含含有渐进添加表面的光学预成型件。
3.如权利要求2所述的透镜，进一步包含被浇铸到该光学预成型件上的渐进添加表面。
4.一对渐进添加透镜，包含a)第一透镜，该第一透镜包含第一添加焦度、具有焦度和基底的第一近距离视觉区域垂直棱镜，以及基本上被添加到整个透镜的具有焦度和基底的第一垂直棱镜；b)第二透镜，该第二透镜包含第二添加焦度、具有焦度和基底的第二近距离视觉区域垂直棱镜，以及基本上被添加到整个透镜的具有焦度和基底的第二垂直棱镜；其中该第一和第二被添加的棱镜基底中的每个棱镜基底的方向与向其中添加了该棱镜基底的近距离视觉区域垂直棱镜基底的方向相反，并且该被添加的垂直棱镜中的每个垂直棱镜焦度都等于向其中添加了该垂直棱镜的透镜的添加焦度的大约0.25％，并且第一透镜上任意一点处的垂直棱镜与第二透镜上相应点处的垂直棱镜之间的差别等于或小于大约0.5屈光度。
5.如权利要求4所述的透镜对，其中该第一透镜和第二透镜中的至少一个透镜进一步包含含有渐进添加表面的光学预成型件。
6.如权利要求5所述的透镜对，其中该第一透镜和第二透镜中的至少一个进一步包含被浇铸到该光学预成型件上的渐进添加表面。
7.一种用于制造渐进添加透镜的方法，该方法包含以下步骤a)提供包含添加焦度、具有焦度和基底的近距离视觉区域垂直棱镜的透镜；以及b)向基本上整个透镜添加具有焦度和基底的垂直棱镜。其中被添加的垂直棱镜基底的方向与向其中添加了该棱镜基底的近距离视觉区域垂直棱镜基底的方向相反，并且该被添加的垂直棱镜焦度等于添加焦度的大约0.25％。
8.如权利要求7所述的方法，其中步骤b)是通过表面加工、浇铸或者它们的组合进行。
9.一种用于制造渐进添加透镜的方法，该方法包含以下步骤a)提供光学预成型件，该光学预成型件包含添加焦度、近距离视觉区域、具有焦度和基底的近距离视觉区域垂直棱镜；以及b)向该预成型件的至少一个表面的基本上整个表面浇铸包含具有焦度和基底的垂直棱镜的层，其中被添加的垂直棱镜基底的方向与向其中添加了该棱镜基底的近距离视觉区域垂直棱镜基底的方向相反，并且该被添加的垂直棱镜焦度等于添加焦度的大约0.25％。
10.如权利要求9所述的方法，其中该光学预成型件和该浇铸层中的每个或者这两个都进一步包含要被形成的成品透镜的远距离视觉、近距离视觉区域、中间距离视觉区域或者柱面体折射能力，或者它们的组合的一部分或全部。
11.如权利要求9所述的方法，其中该光学预成型件的至少一个表面为渐进添加表面并且该浇铸层形成了另一个渐进表面。
12.如权利要求9所述的方法，其中该浇铸层被浇铸到该预成型件的前表面。
全文摘要
本发明提供了渐进添加透镜，向该渐进添加透镜中添加了垂直棱镜焦度。与传统的渐进添加透镜相比，所得到的这种透镜表现出了得到改善的图像质量。
文档编号G02C1/00GK1585909SQ02812926
公开日2005年2月23日 申请日期2002年4月26日 优先权日2001年4月27日
发明者E·V·梅内泽斯 申请人:庄臣及庄臣视力保护公司