专利名称：渐变镜片元件及其设计和使用方法
技术领域：
本发明涉及渐变眼科镜片尤其是由所需的配戴者指示来确定其设计的一系列渐变眼科镜片以及生产这种镜片的工艺。
背景技术：
已有技术中有众所周知的各种渐变镜片。以前，一直是根据渐变镜片所具有的远视区、近视区和中间视区来设计渐变镜片的。中间区以从外观上可接受的方式来连接近区和远区，在此意义上，观察配戴者镜片的人应不能看到镜片中有不连续性。中间区的设计以叫做“眼路(eye path)”的线为基础，镜片的屈光度(power)沿该线均匀增强或减弱。通常，选择眼路以调节眼睛沿眼路的假定会聚，眼路起自远区中的配合交叉处并沿鼻骨向近区倾斜。
申请人已注意到大多数公知渐变镜片的设计基础如下1)对于30cm或更近的折射距离(即正常范围的一个极端处的距离)，在近视区中使眼路最佳，以及2)以有关调节会聚移动的常规假设为基础的眼路，这些眼路不占用配戴者的调节限度，以及3)常规渐变镜片的整体设计没有对例如近视眼、正常眼和远视眼等不同类型病人的有效光学视场实现相同的平衡。
相应地，如果渐变镜片可更符合不同配戴者的需求，则它将是本领域内的一个显著进步。如果可把最佳近视区变为一个更有代表性的近折射距离，则它将是另一个显著的进步。如果一系列的渐变镜片元件对不同类型病人的有效光学视场提供相同的平衡，则它将是本领域中的又一个进步。
相应地，本发明的目的是克服或至少减轻涉及已有技术的一个或多个困难和缺陷。从以下描述将使本发明的这些和其它目的及特征变得明显。
发明内容
相应地，在本发明的第一方面，提供了一系列渐变眼科镜片元件，每个镜片元件包括镜片表面，所述镜片表面具有上视区，具有实现相应于远视的折射率的表面屈光度；下视区，具有比上视区大的表面屈光度，实现相应于近视的折射率；以及中间区，它跨过表面屈光度从上视区表面屈光度变到下视区表面屈光度的镜片元件延伸且包括表面像散(astigmatism)相对低的通道；渐变眼科镜片系列包括第一组镜片眼科镜片，具有至少一个基本曲线，适用于提供近视眼的距离指示范围；以及第二组镜片元件，具有至少一条基本曲线，适用于提供正常眼的距离指示范围，每一组包含具有不同附加屈光度的元件，其中具有基本上相同的附加屈光度的不同组的镜片元件在下视区中具有基本上相同的光学视场。
最好是一系列渐变眼科镜片元件，每个镜片元件包括镜片表面，所述镜片表面具有上视区，具有实现相应于远视的折射率的表面屈光度；下视区，具有比上视区大的表面屈光度，实现相应于近视的折射率；以及连接上下视区的表面像散相对低的通道，所述通道的表面屈光度从上视区表面屈光度变到下视区表面屈光度；渐变眼科镜片系列包括第一组镜片眼科镜片，具有至少一条基本曲线，适用于提供用于近视眼的距离指示范围；以及第二组镜片元件，具有至少一条基本曲线，适用于提供正常眼的距离指示范围，每一组包含具有不同附加屈光度的元件，其中具有基本上相同的附加屈光度的不同组的镜片元件在上视区中具有基本上相同的光学视场。
更好的是，一系列渐变眼科镜片元件，每个镜片元件包括镜片表面，所述镜片表面具有上视区，具有实现相应于远视的折射率的表面屈光度；下视区，具有比上视区大的表面屈光度，实现相应于近视的折射率；以及连接上下视区的表面像散相对低的通道，所述通道的表面屈光度从上视区表面屈光度变到下视区表面屈光度；渐变眼科镜片系列包括第一组镜片眼科镜片，具有一条适用于提供第一类型病人的距离指示范围的基本曲线；以及第二组镜片元件，具有一条适用于提供第二类型病人的距离指示范围的基本曲线，一组镜片元件中每个镜片元件的指定附加屈光度不同，且包括依据镜片元件的附加屈光度而对上下视区中至少一个视区的渐变设计；因基本曲线的不同，第一组中镜片元件的渐变设计与第二组中相应镜片元件的渐变设计有所不同。
在本发明的另一个方面，提供了一系列渐变眼科镜片元件，每个镜片元件包括镜片表面，所述镜片表面具有上视区，具有实现相应于远视的折射率的表面屈光度；下视区，具有比上视区大的表面屈光度，实现相应于近视的折射率；以及连接上下视区的表面像散相对低的通道，所述通道的表面屈光度从上视区的表面屈光度变到下视区表面屈光度；渐变眼科镜片系列包括第一组镜片眼科元件，具有一条基本曲线，适用于提供第一类型病人的距离指示范围；以及第二组镜片元件，具有一条基本曲线，适用于提供第二类型病人的距离指示范围，一组镜片元件中每个镜片元件的指定附加屈光度不同，且包括依据镜片元件的附加屈光度而对上下视区中至少一个视区的渐变设计；因基本曲线的不同，第一组中镜片元件的渐变设计与第二组中相同附加屈光度的相应镜片元件的渐变设计有所不同。
可把每个镜片元件设计成在上下视区提供良好的光学质量。
附加屈光度基本上相同的不同组的镜片元件，上下视区中至少一个视区具有基本上相同的光学视场。
在本发明的另一个方面，提供了一种对包括近视眼和正常眼的多个病人提供更适合的渐变眼科镜片的方法，所述方法包括a)设计一系列渐变镜片坯件，其中为了对包括近视眼和正常眼的不同类型病人提供不同的距离指示，两个或多个镜片具有基本上相同的附加屈光度及均分的性能特性，但基本曲线不同；b)获得病人的指示，包括所需的距离指示和柱面修正；c)根据距离指示和柱面修正从设计的系列中选择渐变镜片坯件，从而获得均分的性能特性而不管病人的类型；以及d)抛光镜片坯件的背面，以获得指定的距离指示和柱面修正。
镜片坯件系列最好包括一组近视眼镜片坯件和一组正常眼镜片坯件；其中每一组包含几个普通指定的附加屈光度的坯件；获得的指示还包括附加屈光度；以及还根据附加屈光度从所设计的系列中选择一块渐变镜片坯件。
均分性能特性最好是这样的，使附加屈光度基本上相同的不同组的镜片元件在上下视区中至少一个视区具有基本上相同的光学视场。
均分特性可包括通道长度。
在本发明的又一个方面，提供了一种设计渐变眼科镜片元件的方法，镜片元件包括镜片表面，所述镜片表面具有上视区，具有实现相应于远视的折射率的表面屈光度；下视区，具有比上视区大的表面屈光度，实现相应于近视的折射率；以及连接上下视区的表面像散相对低的通道，所述通道的表面屈光度从上视区表面屈光度变到下视区表面屈光度；其中通过以下步骤来形成镜片元件a)提供具有远视区、近视区和眼路通道的渐变镜片表面的数学或数字表示，其中眼路通道表面像散近似于零的线的中心且具有渐变的折射率；b)沿鼻子方向旋转和水平偏移远视区下面镜片表面的表示，以计入调节限度和眼路通道中渐变折射率增加而引起的插入量变化；c)沿颞部方向旋转眼路通道下面镜片表面的表示；d)根据选定屈光值的鼻子和颞部等像散曲线之间水平中点的位置来修正镜片表面的表示；以及e)相应于修正的镜片表面的表示来形成镜片表面。
重复以上设计步骤可类似地形成镜片元件系列。
一般，最好从镜片元件的配合交叉(FC)沿鼻子方向把目视注视轨迹水平地插入一水平线段距离并沿通道向下倾斜延伸，水平插入程度随附加屈光度的增加而减小。
最好改变配合交叉高度处的水平线段和近插入量，以所需的目标距离实现会聚。
附图概述
图1a、b和c的三条基本曲线示出在0.50D Surface Astigmatism轮廓的上视区或远视区中位置或宽度随附加屈光度增加的变化。
图2a、b、c和d对四个附加屈光度示出在0.50D Surface Astigmatism轮廓的上或远视区中位置或宽度随远屈光度或基本曲线增加的变化。
图3示出配戴者使用依据本发明的典型镜片元件的目视注视轨迹。
图4示出用于估计目视注视的轨迹插入量的简化几何模型。
图5示出假设没有调节限度时计得的渐变镜片元件的示意轮廓图和目视注视轨迹。
图6示出依据本发明的渐变镜片元件的示意轮廓图和目视注视轨迹，但该图对应于一平坦的景像平面。
图7示出调节插入量xf(y)来补偿存在有限厚度曲面镜片的光迹线(ray trace)变化。
图8a示出依据本发明一个方面的一系列渐变镜片的一系列表面像散轮廓图。把这些轮廓图分成三组从图的上部看起，分别用于远视眼、正常眼和近视眼。对每个图给出的数字分别指基本曲线和附加屈光度。
图8b示出图8a所示一系列渐变镜片的一系列平均表面屈光度轮廓图。
图9a示出常规的渐变镜片产品，而图9b以类似的形式示出依据本发明的图8a和8b的镜片系列。从图中可看出，常规的渐变镜片不包括本发明的特征。尤其是，可看出常规渐变镜片中所包含的变化只是简单地只对附加屈光度进行定标而得到的变化，不包含相应于改变基本曲线的变化。
现在将参考附图和示例来更全面地描述本发明。然而，应理解以下的描述只是示意性的，在任何情况下都不应把它作为对上述本发明概要的限制。
本发明的较佳实施方式申请人已发现，为了满足各种配戴者对特定附加屈光度和/或基本曲线的需求，必须设计一系列镜片，这些镜片的渐变设计要素依据特定配戴者所需的附加屈光度和距离指示。
这里提及的第一和第二类型病人可以从近视眼、正常眼和远视眼构成的组中选出的。第一种类型最好是近视眼病人，第二种类型是正常眼病人。
我们用术语“渐变设计要素”来说明渐变镜片元件表面特性的组合，它包括(但不限于此)通道长度、目视注视轨迹、上视区宽度和下视区宽度。
我们用术语“基本上不同”来说明每组之间渐变设计的差别对渐变镜片的光学功能的变化有贡献(例如，近区宽度、远区宽度、通道长度的差别)。
我们用术语“光学视场”来说明由模糊程度对配戴者变得明显起来的边界来限定的视场。
“光学视场”是从配戴者的立场看到的区域或目标视场，该视场适用于视觉灵敏度损失最小的中心视觉。申请人已观察到，“光学视场”的尺寸受到镜片区的尺寸、镜片区净放大率和镜片的倾斜象差的影响。
我们用术语“基本上相等”来说明无论指示和/或附加屈光度如何，光学视场的边界是类似的。
我们用术语“低到中间附加屈光度”来说明附加屈光度近似于3.00D。
我们用术语“目视注视轨迹”来说明在病人注视中间平面中的物体时，镜片表面与病人的视线交叉的一组点。该术语并不表示所需的、连续的眼睛移动路径。而是，目视注视轨迹表示相应于中间平面内各种定位物体的一组点。从以下详细说明可知，目视注视轨迹考虑到了配戴者可能对特定的注视使用调节限度或不使用该调节限度的事实。结果，在目视注视轨迹不同位置所设的点具有足以在适当的目标距离处轻松使用的屈光度。
在本发明的较佳实施例中，目视注视轨迹沿着中间区内表面像散基本上为零的线。在远视区和近视区中，表面像散基本上为零的线扩大为表面像散基本上为零的区域。
我们用术语“通道”来说明中间区域内屈光度变化的某一区域，它以中心视觉的鼻子和颞部的容许象差轮廓为边界。
在一个较佳实施例中，目视注视轨迹位于中心视觉的鼻子和颞部的容许象差轮廓之间的水平中点上。
见图6，通道具有“通道长度”(L)，它相应于从屈光度开始递增的竖直高度延伸到近区测量点的竖直高度的目视注视轨迹的线段长度。例如，在依据本发明的典型镜片元件中，屈光度在配合交叉(FC)高度处开始递增。
见图6，我们用术语“上视区宽度”(Wu)来说明镜片表面的水平尺寸，镜片表面以特定值(在预定的y值例如=8.00mm时为0.50D)的鼻子和颞部等像散轮廓为边界。
见图6，我们用术语“下(近)视区宽度”(WL)来说明镜片表面的水平尺寸，镜片表面以特定值(在预定的y值例如=-22.00mm时为1.00D)的鼻子和颞部等像散轮廓为边界。
我们用术语“镜片元件”来说明眼科领域所使用的所有形式的各个折射光学体，包括透镜、透镜圆片以及需要进一步抛光到特定病人指示的半抛光透镜坯件，但不限于此。还包括制造渐变玻璃镜片的模型和对诸如以品名CR39出售的材料等聚合材料的渐变镜片进行浇铸的模具。
我们用术语“像散或表面像散”来说明镜片曲率在表面上某点在垂直于镜片表面的横断面中变化程度的量度。
我们用术语“近视眼病人”来说明受到近视困扰的病人一种把平行光线聚焦在视网膜前面且需要以发散镜片来校正的眼睛状况。
我们用术语“正常眼病人”来说明眼睛状况把平行光线近似地聚焦在视网膜上的病人。
我们用术语“远视眼病人”来说明受到远视困扰的病人。这是一种平行光线聚焦在视网膜后面且需要以会聚镜片来校正的眼睛状况。
一组内的每个镜片元件最好包括依据镜片元件的附加屈光度作上下视区的渐变设计。
在另一个较佳的方面，渐变眼科镜片元件系列可包括第三组镜片元件，基本曲线适用于对第三类型病人提供距离指示范围；第三组的每个镜片元件的指定附加屈光度都不同，且包括依据镜片元件的附加屈光度对上下视区中至少一个视区作渐变设计；第三组镜片元件的渐变设计与第一和第二组中附加屈光度相同的相应镜片元件的渐变设计因基本曲线不同而基本上不同。
第三类型病人与第一和第二类型病人不同，且该类型病人可以从近视眼、正常眼或远视眼病人中选出。第三类型病人最好是远视眼病人。
如上所述，申请人已发现，对于配戴者是近视眼、正常眼、远视眼或其它类型的病人，渐变镜片的设计需求即配戴者所需的镜片基本曲线、距离指示和附加屈光度是不同的。
相应地，在本发明的一个较佳方面，例如对于近视眼病人，第一组镜片元件的通道长度随着附加屈光度从低到中间附加屈光度范围的增加而减小。在较高的附加屈光度处，通道长度可随附加屈光度的增加而增加。
例如，在较佳实施例中，通道长度从低附加屈光度的较长变为附加屈光度近似于3.00diopter(D)的较短，然后在3.00D以上附加屈光度处变为中间长度。
例如，随着附加屈光度从1.00D增大为3.00D，通道长度可从近似于19.00mm变到近似于17.50mm，然后在3.00D以上增加到近似于18.25mm的值。
第一组镜片元件还可包括相对较窄的近视区。第一组镜片元件随附加屈光度的增加而变宽。例如，近视区的宽度从低附加屈光度的相对较窄变到高附加屈光度的中间宽度。
例如，附加屈光度为1.00D，在离镜片几何中心-22.00mm的竖直高度处，从颞部0.50D像散轮廓沿水平线到鼻子0.50D像散轮廓的测得的近视区的水平宽度近似于15.00mm。从颞部1.00D像散轮廓沿水平线到鼻子1.00D像散轮廓测得的近视区的水平宽度，在离镜片几何中心-22.00mm的竖直高度处从近似于15.25mm(附加屈光度为2.00D)，变为近似于16.00mm(附加屈光度为3.00D)。
第一组镜片元件(例如用于近视眼病人)还可包括表面像散较低的相对宽的上视区。在低附加屈光度处，上视区可表现出稍大的表面像散。对于大多数附加屈光度，距离像散分布可能相对剧烈。
例如，远区中0.50D的像散轮廓一般可能是平坦的，且相对于附加屈光度的增加是不变的(见图1“-3.75D附加屈光度基本曲线的远区变化”)。
图1示出0.50D表面像散轮廓的上视区或远视区中位置或宽度随附加屈光度增加的变化。
申请人已确定了上视区中0.50D的轮廓对配戴者的重要性。3.75D的基本曲线作为第一组镜片元件的例证。
例如用于正常眼病人的第二组镜片元件也可类似地表现出通道长度随附加屈光度的增加而减小。在高附加屈光度处，通道长度会类似地表现出增大。
例如，通道长度可从低附加屈光度低处的较长变为附加屈光度近似于3.00D处的较短，然后在附加屈光度大于3.00D处变为中间长度。
例如，随着附加屈光度从1.00D变到3.00D，通道长度从近似于19.00mm变到近似于17.50mm，然后在附加屈光度超过3.00D时增加到近似于18.25mm的值。
第二组镜片元件可包括相对宽的近视区。第二组镜片元件可表现出其宽度随附加屈光度的增加而减小。例如，近视区的宽度可从低附加屈光度的较宽变为高附加屈光度的中间宽度。
例如，附加屈光度为1.00D，在离镜片几何中心-22.00mm的竖直高度处，从颞部0.50D的像散轮廓沿水平线到鼻子0.50D的像散轮廓的测得的近视区的水平宽度近似于21.00mm。然后，近视区的宽度可随附加屈光度的增加而稍稍减小。在离镜片几何中心-22.-mm的竖直高度处，从颞部1.00D的像散轮廓沿水平线到鼻子1.00D的像散轮廓测得的近视区的水平宽度，可从附加屈光度为2.00D的附加屈光度为3.00D的近似于16.00mm。
第二组镜片元件还可包括相对宽的上视区，其宽度随附加屈光度的增加而稍稍增加。表面像散可随附加屈光度的增加而从中等变低。距离像散分布可以从低附加屈光度时的相对柔和变为高附加屈光度时的相对剧烈。
例如，随着附加屈光度的增加，远区中0.50D的像散轮廓可能是平坦的(见图1“附加屈光度-5.25D基本曲线的远区变化”)。以5.25D的基本曲线作为第二组中镜片元件的例证。
对于包括用于远视眼病人的第三组镜片元件的渐变眼科镜片系列，除了在高附加屈光度处通道长度增加以外，第三组镜片元件一般可表现出恒定的通道长度。
例如，在一个较佳实施例中，通道长度从于附加屈光度近似于2.50D以内的较长开始变化(在附加屈光度在2.50D以上时通道缩短)，直到附加屈光度变为近似于3.00D，在附加屈光度超过3.00D时，通道延长到中等长度。
例如，对于2.50D以内的附加屈光度，通道长度可在近似于19.00mm处保持相对恒定，随着附加屈光度增加到3.00D，通道长度减小到近似于17.50mm，然后在附加屈光度超过3.00D时增加到近似于18.25mm的值。
第三组镜片元件对于所有的附加屈光度可包括相对宽的近视区。
例如，附加屈光度为1.00D，在离镜片几何中心-22.00mm的竖直高度处，从颞部0.50D的像散轮廓沿水平线到鼻子0.50D的像散轮廓测得的近视区水平宽度近似于19.25mm。然后，近视区的宽度可随附加屈光度的增加而稍稍减小。在离镜片几何中心-22.00mm的竖直高度处，从颞部1.00D的像散轮廓沿水平线到鼻子1.00D的像散轮廓测得的水平宽度，可从附加屈光度为2.00D的近似于18.25mm变为附加屈光度为3.00D的近似于17.25mm。
第三组镜片元件还包括相对宽的上视区。随着附加屈光度的增加，表面像散可从中等减小到低。镜片上部的像散分布可从低附加屈光度的相对柔和变为高附加屈光度的相对剧烈。
例如，远区中0.50像散轮廓对于低附加屈光度是相对陡峭的，而对于高附加屈光度是相对平坦的(见图1“附加屈光度-5.85D的远区变化”)。5.85D的基本曲线以第三组镜片元件为例。
在本发明的另一个较佳方面，镜片元件还可表现出通道长度随距离指示屈光度增加而稍稍增加。
即，在相同的附加屈光度处，所存在的第三组镜片元件(远视眼)中的通道长度相对于第二组镜片元件(正常眼)继而相对于第一组镜片元件(近视眼)稍微长一点。
例如，对于2.00D的附加屈光度，通道长度可从第一组镜片元件(近视眼)的近似于18.25mm变到第三组镜片元件(远视眼)的近似于19.00mm。
此镜片元件还表现出近视区随距离指示屈光度的增加而大体上变宽。
即，在相同的附加屈光度处，所存在的第三组镜片元件(远视眼)的近视区可相对于第二组镜片元件(正常眼)继而相对于第一组镜片元件(近视眼)稍微宽一点。
例如，在2.00D的附加镜片元件中，在离镜片几何中心-22.00mm的竖直高度处，从颞部1.00D的像散轮廓沿水平线到鼻子1.00D的像散轮廓测得的近视区的水平宽度，可从第一组镜片元件(近视眼)的近似于15.25mm变到第二组镜片元件(正常眼)的近似于17.25mm以及第三组镜片元件(远视眼)的18.25mm。
镜片元件还表现出，在相同的附加屈光度处，所存在的第三组镜片元件(远视眼)上视区的表面像散相对于第二组镜片元件(正常眼)继而相对于第一组镜片元件(近视眼)而增加。
例如，对于附加屈光度为2.00D的镜片，远区中0.50D的像散轮廓对于第三组镜片元件(远视眼)的镜片为陡峭，而该像散轮廓对于第一组镜片元件(近视眼)的镜片元件来说，随距离指示的增加而变得平坦(见图2“基本曲线-2.00D附加屈光度的远区变化”)。
即，镜片元件上部的像散分布可随着指示距离屈光度的增加而从较为剧烈变成较为柔和。
图2示出0.50D表面像散轮廓的上视区或远视区中位置或宽度随着距离屈光度或基本曲线的上升而发生的变化。
在一较佳形式中，依据本发明的渐变眼科镜片元件可具有一上视区，其中表面屈光度在0.00D到12.00D的范围内，最好是近似于0.50D到9.00D。
近视眼病人的距离指示范围可从近似于-1.50D延伸到-12.00D。这等同于近视眼病人的基本曲线范围。例如，可用少量的基本曲线(通常是两条或三条)来调节此范围。例如，可使用1.75D的基本曲线和3.75D的基本曲线。
正视眼病人的距离指示范围可从近似于-1.25D延伸到+1.25D。这等同于正常眼病人的基本曲线范围。例如，可用单个基本曲线例如5.25D的基本曲线来调节此范围。
远视眼病人的距离指示范围可从近似于+1.50D延伸到+8.00D。这等同于远视眼病人的基本曲线范围。例如，可用两条基本曲线例如5.85D的基本曲线和7.35D的基本曲线来调节+1.50D到+6.00D的较佳范围。
渐变眼科镜片系列可包括四组或更多组镜片来调节其它病人组。例如，可包括用于高度近视眼的病人和/或高度远视眼的病人的附加镜片组。
渐变眼科镜片元件系列最好可包括5条基本曲线，每条基本曲线有12个附加屈光度，例如以0.25D的增量总共获得60对独立的镜片元件(左和右)。
可把渐变眼科镜片元件设计成沿着像散相对低的通道从上视区到近视区具有平滑而连续增大的屈光度。
可把上视区和下视区之间的通道设计成跟随配戴者目视注视轨迹的一部分。通道长度的范围可从近似于10.00mm到25.00mm，最好是从近似于15.00mm到20.00mm。屈光度沿通道的变化(附加屈光度)范围可从近似于0.50D到4.00D。
如上所述，渐变眼科镜片元件系列的特征是，附加屈光度基本上相同的不同组的镜片元件，上下视区中至少一个视区具有基本上相同的光学视场。
可在镜片元件的单面进行渐变设计。
对于每种类型的病人，附加屈光度在近似于1.25D到3.50D(最好是近似于1.50D到3.00D，更好是1.50D到2.75D)之间的一组中的每个镜片元件，上和/或下视区具有基本上相同的光学视场。
上视区或远视区以及下视区或近视区中的光学视场最好对于每种类型的病人是基本上相等的。
例如，第二组镜片元件可表现出，下视区的宽度相对于第一组镜片元件是增大了，以在该区域实现基本上相等的光学视场。
在另一个实施例中，近视区中每个镜片元件的渐变设计与附加屈光度无关而与配戴者的距离指示有关。
在本发明的再一个方面，提供了一种渐变眼科镜片元件，它包括镜片表面，所述镜片表面具有上视区，具有实现相应于远视的折射率的表面屈光度；下视区，具有比上视区大的表面屈光度，实现相应于近视的折射率；以及连接上下视区的表面像散相对低的通道，所述通道的表面屈光度从上视区表面屈光度变到下视区表面屈光度；其中至少部分地以目视注视轨迹来决定渐变设计(包括通道位置)；目视注视轨迹一般从镜片元件的配合交叉(FC)沿鼻子水平地插入一水平线段距离，并斜向通道延伸，水平插入程度随附加屈光度的增加而减小。
最好相对于近区测量点附近下视区中竖直的镜片经线沿鼻子插入目视注视轨迹；插入程度一般随近区中附加屈光度的增加而增加。
依据本发明这个方面的渐变镜片元件可以是上述渐变眼科镜片系列中的镜片。
依据本发明这个方面的眼科镜片元件与现有设计的不同之处在于，在现有的设计中，对于大多数的附加屈光度，在下视区或近视区中眼路的典型插入量的变化范围大约为2.00mm到4.00mm。申请人对已有技术中的公知渐变镜片设计的检查表明，它们中的大多数是相对于30cm或更短的近折射距离而设计的，依据目前的知识，对于大多数配戴者来说，所需的眼睛会聚度(在眼睛观看近距离物体时双目的旋转)太大了。
相反地，由病人的折射率和配合参数(例如，附加屈光度、内部瞳距(P.D.)、距离指示(Rx)、顶点距离、近折射距离、调节限度)所确定的依据本发明的近视区插入量，在近似于1.50mm到4.00mm的范围内变化。
在一个较佳方面，水平插入程度随距离指示变得更正(例如，在近似于0.2mm以内)而稍稍增加。
设计已有技术渐变镜片所使用的眼路并不准确地相应于配戴者所需的目视注视轨迹(见以下的图3)。申请人已发现，依据上视区屈光度和/或配戴者特定指示的附加屈光度，配戴者可对于中远距离的物体使用上视区的鼻子部分，而不是使用中间区。这样可使配合交叉处的水平插入程度与配戴者的调节限度相关。配戴者的调节限度将随着年龄增大而降低，因而它一般相应于附加屈光度随年龄而增加的需求。
依据特定配戴者的距离指示和附加屈光度，配合交叉高度处的水平线段在近似于1.50mm以内变化，最好是在近似于1.00mm以内变化。对于+2.00D的距离指示和1.00D的附加镜片，典型值为0.75mm。一般，横向插入程度将随配戴者附加屈光度的增加而降低。
因此，应理解目视注视轨迹是这样一条线，它具有从配合交叉沿鼻子延伸的水平线段以及从水平线段的鼻子端向近视区延伸的沿鼻子倾斜的线段。
可改变配合交叉高度的水平线段以及近插入量，以实现在所需目标距离处的会聚。镜片放大率的变化导致镜片表面上插入量的所需变化或调节，从而把诸如近区测量点等点准确地置于目视注视轨迹上，从而可对所需的工作距离和视觉目标实现适当会聚。镜片放大效果继而可受到包括镜片厚度和镜片广角倾角等表面加工推荐值的影响。
通过考虑镜片放大率以及因配戴者在一般用于远距离视觉目标的渐变镜片区域中自反(reflexively)地利用中间目标的调节限度而发生的视觉会聚来确定配合高度处水平线段的长度。确定视觉会聚需要在配戴者利用渐变镜片所提供的附加视觉辅助前考虑中间视觉的最小工作距离。
获得的目视注视轨迹是这样的，从而在配合交叉处，眼睛在远距离视觉目标的上视区内固定在远距离到中远距离视觉目标的配合高度，并在会聚期间沿鼻子(水平)移至由舒适的调节极限所确定的最大插入量而不需要附加的光学辅助。然后，目视注视轨迹的第二线段沿着把配合交叉高度处的插入量与沿一轨迹的近视点处的插入量相连的线延续，其中该轨迹与中间到近视目标的渐变镜片通道所提供的屈光度相关，如图3所示。假设提供了配合交叉高度处目视注视轨迹的水平线段，并选择了目视注视轨迹沿鼻子倾斜线段末端处全标称附加屈光度点的插入量，则至少对于低到中间的附加屈光度，目视注视轨迹的斜率明显地小于用于设计常规渐变镜片的“眼路”的斜率。
图3示出配戴者利用根据本发明的典型镜片元件的目视注视轨迹。
在图3中·XX’是通过光学中心“O”的水平线，YY’是相应的竖直线。
·FC是配合交叉点·H是长度h的水平插入线段·N是“近区测量点”·[B-N]是可用于中间到近中间距离物体的目视注视轨迹的倾斜线段·“x”是近线段插入量(YY’和N之间的水平距离)眼科镜片如此匹配，从而配戴者通过配合交叉(FC)附近的上视区而看见远距离的物体。对于在中远距离范围内较近的物体，配戴者可继续使用上视区，在此情况下，眼睛注视着到点B一般为水平的目视注视轨迹上的一个点或多个点，直到配戴者的调节力大到需要进一步的调节帮助。然后，目视注视轨迹沿通道倾斜前进。目视注视轨迹的第二线段沿鼻子稍稍倾斜。对于近视觉，配戴者使用近视区。把近视觉点N(即在目视注视轨迹上测量到标称附加屈光度的点)从竖轴YY’插入近的线段插入距离“x”。
可旋转镜片，以对各个配戴者的特定匹配特性实现最佳的性能。依据本发明构成的渐变镜片可具有对于大多数配戴者来说基本上准确的通道和光学视场。对于需要明显不同匹配的配戴者，可旋转镜片，以优化用于个人的近区插入量而不明显地改变配合交叉插入量。
根据背景技术应理解，为了实现与例如一对分段的多焦点镜片的适当匹配，最好依据相应于远视的病人光瞳间距(PD)分开一付眼科镜片中两个镜片的远距部分的光学中心并对准线段，从而实现准确的双目视觉性能。为此，必须如此对准镜片的线段，从而使线段中心与双目视线相符且使线段轮廓所产生的视觉边界重叠，以获得尽可能最大的双目视场。
为了满足第一种情况，在指示双焦点来规定远和近PD时进行中心对准是普遍的，且可对镜片进行表面加工以在远距部分的光学中心和线段中心之间实现所规定的横向插入量。为了确定此插入量，必须使用几个变量来计算近PD。虽然远PD在结构上是固定的，但病人的近PD是随眼睛、眼科镜片和目标的几何形状而变化的。一般，对于64mm的远PD，近PD比远PD小大约4mm。从示出双焦点插入量的图4所示的几何形状中得到这些数字。
在图4中·PF是注视点·PM是病人的中线(中弧矢平面)·SP是眼科镜片平面·Ls是视线·C是眼睛的旋转中心应理解，此几何形状是近似的，且与线段平坦眼科镜片平面的交点相关，并可以对具有给定基本曲线、指定折射率和/或棱镜的镜片以简单方式进行概括。
利用类似的三角形，确定线段插入量的公式为x=XpLZref+L]]>其中Xp=单目PDZref=由折射率所确定的近折射距离L=从眼科镜片平面到眼睛旋转中心的距离x=线段插入量对于L=27mm、Xp=32mm以及Zref=400mm的典型值，每块镜片的线段插入量x=2.00mm。
与双焦点不同的是，在已有技术中还未把渐变镜片设计成允许配镜师不根据远PD来设计近PD。通常由设计人员对渐变镜片选择阅读指示的有效区位置，不能把该位置变成允许各种PD和基准距离的组合。
图5示出忽略调节限度的对照模型。点FC指配合交叉，它是病人注视远距离物体时匹配的基准点。渐变附加镜片具有中间通道和近区，横向以形成“颞部像散轮廓”(TC)和“鼻子像散轮廓”(NC)的线为界。这些像散轮廓的像散数值大小恒定且相等。可对每个区使用不同的轮廓，例如，中间区的轮廓值可以是0.75D，近区的轮廓值可以是1.00D。
以(xt,y)来表示颞部像散轮廓上点的坐标，这里用毫米来表示x和y。类似地，以(xn,y)来表示鼻子像散轮廓上点的坐标。
由标为“C”的曲线来限定中间区和近区的中线，曲线C位于沿着与相应鼻子和颞部像散轮廓沿每条水平线与这些轮廓相交的中点处。在3,785,724号美国专利中讨论了位于1折光度的等像散曲线之间的经中线。
沿着曲线C，附加屈光度可从配合交叉处接近于零开始平滑增加，直到它达到以下距离的标称附加屈光度。
描述屈光度增加的函数叫做屈光度函数。
用P(y)来表示在配合交叉以下点ymm点处曲线C的倾斜部分上平均附加屈光度的折光度值。
然后，可把曲线C的位置限定为x(y)=LXpP^(y)Zref+LP-(y)---(1)]]>这里x(y)是配合交叉和近区之间竖直位置的曲线C的插入量L是从镜片到眼睛旋转中心的距离Xp是单目PDP^(y)=P-(y)Pref]]>是归一化的屈光度函数，此函数是屈光度函数P(y)和折射率所规定的标称附加屈光度Pref来确定的以及Zref是近折射距离，对于小于约2.50D的附加屈光度，该距离可被限定为近似于40cm，对于大于或等于2.50D的附加屈光度，该距离近似于标称附加屈光度的倒数。
此定义假设了适当的目视注视轨迹会聚是对工作距离对准的，而工作距离与归一化的屈光度函数为倒数关系。即，如果镜片上某一点的有效附加屈光度为镜片标称附加屈光度的四分之一，则工作距离是近折射距离的四倍。然而，更合适的是以准确地对应于配戴者可能使用的位置的目视注视轨迹来进行镜片设计。
如上所述，从申请人的临床观察和实验中，提供了与病人的调节限度继而与标称附加屈光度有关的配合交叉高度处的水平插入量。例如，1.00D附加屈光度的配戴者极不可能对比80cm更远的距离使用中间区，因为配戴者可使用远区且舒适地调节80cm左右的距离。同样，由于相同的理由，2.50D附加屈光度的配戴者将对比200cm远得多的距离使用中间区。
为了实现此偏移量，必须以会聚补偿的屈光度函数
(y)来替代公式(1)中的归一化屈光度函数P(y)x(y)=LXpP~(y)Zref+LP~(y)---(2)]]>这里
(y)是会聚补偿的屈光度函数P~(y)=P-(y)+k(Pref)Pref+k(Pref)---(3)]]>而k(Pref)是该区域标称附加屈光度的函数。
依据此定义式以及如图6所示，目视注视轨迹的第二线段在其顶部沿鼻子通过配合交叉，而在近区测量点到达适用于近折射距离的插入量。
对k(Pref)的可能形式所进行的研究表明，线性函数是适当的。对任意给定的标称附加，可把该函数值视为建立病人用以观看中远距离范围物体允许的调节值或焦点深度。例如，特定函数k(Pref)=23-Pref6---(4)]]>使得中间的最高部分在配合交叉高度以1.00附加屈光度与80cm的距离对准，以及以2.50附加屈光度与220cm的距离对准。
公式(1)和(2)表示眼科镜片平面内曲线“C”的插入量。设计镜片必须计算镜片表面上的实际点，从而对曲线“C”进行定位来补偿镜片形式。公式(2)可以列出配合交叉以下点ymm的工作距离(Z(y))，它是
(y)即会聚补偿的屈光度函数与Zref即近折射距离的函数Z(y)=ZrefP~(y)---(5)]]>观看距离Z(y)处物体所需的镜片表面上的相应点与镜片形式有关，该点可用依据图7构成的光迹线来计算，这里xf是(x=x0,z=Z0)处给定物体的镜片表面上的插入量，对于主光线与各个表面相交的形式的镜片，背面曲率为Kh而正面曲率为Kf，镜片厚度为T，眼睛距离为E，前后镜片表面之间的镜顶偏移为xv，镜片材料折射率为n。
这样，目视注视轨迹的位置随背面曲率Kh、正面曲率Kf、镜片厚度T、眼睛距离E、镜顶偏移xv、镜片材料折射率n而改变。
设计渐变镜片元件的方法可按如下所述来设计图6所示类型的镜片a)提供一渐变镜片表面的数学或数字表示，该表面具有远视区、近视区和眼路通道，其中眼路通道位于表面像散近似于零的线的中心并具有逐步变化的折射率。眼路通道把远视区和近视区相连，远视区、近视区和眼路通道的表示最初是以竖直中线x=0对称的镜面，如上所述来选择通道长度和区域参数；b)沿鼻子方向旋转和水平地偏移远视区以下镜片表面的表示，以计入调节限度和如上所述眼路通道中渐变屈光度的增加而引起的插入量变化；c)沿颞部方向旋转眼路通道以下镜片表面的表示；d)如此改变镜片表面的表示，从而使配合交叉以下表面像散近似于零的线位于选中的折光度值的鼻子和颞部等像散曲线(例如，1折光度的等像散曲线)之间的水平中点处；e)如此改变镜片表面的表示，从而近区中选中折光度值的鼻子和颞部等像散曲线之间的水平中点沿着与近区顶部像散近似于零的线相交并向镜片底部延伸的线排列；以及f)形成相应于已改变的镜片表面表示的镜片表面。
在改变步骤(d)中，最终的镜片表面并不限于在离中线的各种水平距离处基本上沿双向对称的表面像散或屈光度。
而是，只对镜片设计进行不严格地限制，从而使镜片有用部分的边缘(例如，由1折光度的等像散曲线边界所限定的)位于区域中线或目视注视轨迹的中心。
可通过有限元法来执行步骤(d)。可利用优值函数对选中的等像散曲线实现所需的定位。可根据需要对选中折光度值的鼻子和颞部等像散曲线之一或两者进行局部调节，以在与有关上述调节限度的屈光度渐变和假设一致的位置处对通道中线给出所需插入量和斜率。
提供抛光的渐变镜片的方法在本发明的再一个方面，申请人尝试了一种对例如近视眼和正常眼等多种类型的病人提供更适合的渐变眼科镜片的方法。此方法包括a)设计一系列渐变镜片坯件，其中一个或多个镜片具有基本上相同的附加屈光度和均分的性能特性，但其基本曲线不同，以适应不同类型病人的不同距离指示。例如，均分性能特性包括相同尺寸的上和/或下视区的光学视场；b)获得病人的指示，包括所需的距离指示、附加屈光度和柱面修正；c)根据距离指示、附加屈光度和柱面修正从所设计的系列中选择渐变镜片坯件，从而获得与距离指示无关的均分性能特性；以及d)对镜片坯件的背面进行抛光，以获得指定的距离指示和柱面修正。
均分的性能特性最好是使一组镜片坯件中至少一部分的每个镜片坯件具有渐变设计，从而对指示范围的中点所测得的上和/或下视区内的光学视场对于每种类型的病人都基本上相等。
例子以下描述通过特殊的数值例子示出本发明方法的操作。
可按如下所述构成依据本发明的如图8a、8b和9b所示具有5.85D的基本曲线和1.00D的附加屈光度的镜片元件。
镜片元件所需的性能特性如下基本曲线 5.85D(@1.530)附加屈光度 1.00D配合交叉处的水平插入量xf(2) 0.75mm材料折射率 1.499眼睛旋转中心的距离L27mm距离Rx +2.00D近折射距离Zref400mm单目PD(Xp) 32mm近镜顶偏移Xv(-17)0.45mm
配合交叉镜顶偏移Xv(2) 0.00mm配合交叉处的镜片厚度T(2) 2.01mm近处的镜片厚度T(-17) 1.47mm广角镜片倾角 7°获得的近区插入量Xf(-17) 2.34mm利用公式(5)并结合适当的y值y=2完成如图7所示的光迹线，以补偿镜片形式，计得插入量Xf在2.34mm。
利用公式(5)并结合适当的y值=-17，然后完成如图7所示的光迹线来补偿镜片形式，计得水平插入量h(配合交叉处)在0.75mm。以类似的方式来设计依据本发明的其它镜片元件。
最后，可理解对本发明可进行各种其它的改变和/或修改而不背离如上所述的本发明的精神。
权利要求
1．一系列渐变眼科镜片元件，每个镜片元件包括一镜片表面，其特征在于所述镜片表面具有上视区，具有实现相应于远视的折射率的表面屈光度；下视区，具有比上视区大的表面层光度，实现相应于近视的折射率；以及连接上下视区的表面像散相对低的通道，所述通道的表面屈光度从上视区表面屈光度变到下视区表面屈光度；渐变眼科镜片系列包括第一组镜片元件，具有至少一条基本曲线适用于提供近视眼的距离指示范围；以及第二组镜片元件，具有至少一条基本曲线，适用于提供正常眼的距离指示范围，每一组包含具有不同附加屈光度的元件，其中具有基本上相同的附加屈光度的不同组的镜片元件在下视区中具有基本上相同的光学视场。
2．一系列渐变眼科镜片元件，每个镜片元件包括镜片表面，其特征在于所述镜片表面具有上视区，具有实现相应于远视的折射率的表面屈光度；下视区，具有比上视区大的表面屈光度，实现相应于近视的折射率；以及连接上下视区的表面像散相对低的通道，所述通道的表面屈光度从上视区表面屈光度变到下视区表面屈光度；渐变眼科镜片系列包括第一组镜片眼科镜片，具有至少一条基本曲线，适用于提供用于近视眼的距离指示范围；以及第二组镜片元件，具有至少一条基本曲线，适用于提供正常眼的距离指示范围，每一组包含具有不同附加屈光度的元件，其中具有基本上相同的附加屈光度的不同组的镜片元件在上视区中具有基本上相同的光学视场。
3．一系列渐变眼科镜片元件，每个镜片元件包括镜片表面，其特征在于所述镜片表面具有上视区，具有实现相应于远视的折射率的表面屈光度；下视区，具有比上视区大的表面屈光度，实现相应于近视的折射率；以及连接上下视区的表面像散相对低的通道，所述通道的表面屈光度从上视区表面屈光度变到下视区表面屈光度；渐变眼科镜片系列包括第一组镜片眼科镜片，具有一条适用于提供第一类型病人的距离指示范围的基本曲线；以及第二组镜片元件，具有一条适用于提供第二类型病人的距离指示范围的基本曲线，一组镜片元件中每个镜片元件的指定附加屈光度不同，且包括依据镜片元件的附加屈光度而对上下视区中至少一个视区的渐变设计；因基本曲线的不同，第一组中镜片元件的渐变设计与第二组中相应镜片元件的渐变设计有所不同。
4．如以上权利要求中任一项所述的镜片元件系列，其特征在于一组镜片元件中的每个镜片元件包括依据镜片元件的附加屈光度而对上下视区所作的渐变设计。
5．如以上权利要求中任一项所述的镜片元件系列，其特征在于附加屈光度基本上相同的不同组镜片元件的上下视区中至少一个视区具有基本上相同的光学视场。
6．如以上权利要求中任一项所述的镜片元件系列，其特征在于对于每种类型的病人，附加屈光度在近似于1.25D到2.50D之间的一组镜片元件中每个镜片元件的上下视区中至少一个视区具有基本上相同的光学视场。
7．如以上权利要求中任一项所述的镜片元件系列，其特征在于每个镜片元件中在近视区中的渐变设计与附加屈光度无关并且由配戴者的距离指示来指定。
8．如以上权利要求中任一项所述的镜片元件系列，其特征在于第一组镜片元件具有适用于近视眼病人的基本曲线。
9．如以上权利要求中任一项所述的镜片元件系列，其特征在于第二组镜片元件具有适用于正常眼病人的基本曲线。
10．如以上权利要求中任一项所述的镜片元件系列，其特征在于还包括第三组镜片元件，所述镜片元件具有适于提供第三类型病人的距离指示范围的基本曲线；第三组中每个镜片元件的指定附加屈光度都不同，且包括依据镜片元件的附加屈光度而对上下视区中至少一个视区所作的渐变设计；因基本曲线不同，第三组中镜片元件的渐变设计与第一和第二组中附加屈光度相同的相应镜片元件的渐变设计基本上不同。
11．如以上权利要求中任一项所述的镜片元件系列，其特征在于附加屈光度基本上相同的不同组镜片元件的上下视区中至少一个视区具有基本上相同的光学视场。
12．如以上权利要求中任一项所述的镜片元件系列，其特征在于第三组镜片元件具有适用于远视眼病人的基本曲线。
13．如以上权利要求中任一项所述的镜片元件系列，其特征在于第一组镜片元件表现出通道长度随着附加屈光度从低增加到中等附加屈光度范围而减小。
14．如以上权利要求中任一项所述的镜片元件系列，其特征在于第一组镜片元件表现出通道长度随着附加屈光度增加到较高附加屈光度而减小。
15．如以上权利要求中任一项所述的镜片元件系列，其特征在于通道长度从低附加屈光度的较长变为附加屈光度近似于3.00折光度(D)的较短，然后在附加屈光度大于3.00D处变为中等长度。
16．如以上权利要求中任一项所述的镜片元件系列，其特征在于第一组镜片元件包括相对窄的近视区，所述近视区随附加屈光度的增加而变宽。
17．如以上权利要求中任一项所述的镜片元件系列，其特征在于第一组镜片元件包括表面像散相对低的较宽的上视区，上视区表现出表面像散在低的附加屈光度处稍稍增加。
18．如以上权利要求中任一项所述的镜片元件系列，其特征在于对于大多数附加屈光度，距离像散的分布相对剧烈。
19．如以上权利要求中任一项所述的镜片元件系列，其特征在于第二组镜片元件表现出通道长度在低附加屈光度处随着附加屈光度的增加而减小。
20．如以上权利要求中任一项所述的镜片元件系列，其特征在于第二组镜片元件表现出通道长度在较高附加屈光度处随着附加屈光度的增加而增加。
21．如以上权利要求中任一项所述的镜片元件系列，其特征在于通道长度从低附加屈光度的较长变为附加屈光度近似于3.00折光度(D)处的较短，然后在附加屈光度大于3.00D处变为中等长度。
22．如以上权利要求中任一项所述的镜片元件系列，其特征在于第二组镜片元件包括较宽的近视区，所述近视区表现出其宽度随附加屈光度的增加而减小。
23．如以上权利要求中任一项所述的镜片元件系列，其特征在于第二组镜片元件包括较宽的上视区，其表面像散随附加屈光度的增加而从中等减小到低。
24．如以上权利要求中任一项所述的镜片元件系列，其特征在于距离像散的分布从低附加屈光度的相对柔和变为高附加屈光度的相对剧烈。
25．如以上权利要求中任一项所述的镜片元件系列，其特征在于除了在高的附加屈光度处通道长度增加以外，第三组镜片元件表现出相对恒定的通道长度。
26．如以上权利要求中任一项所述的镜片元件系列，其特征在于通道长度从附加屈光度在近似于2.50D以内时的较长开始变化，通道长度在附加屈光度超过2.50D时缩短直到附加屈光度近似于3.00D，在附加屈光度超过3.00D时，通道长度增大到中等长度。
27．如以上权利要求中任一项所述的镜片元件系列，其特征在于第三组镜片元件包括对于所有的附加屈光度都具有较宽的近视区。
28．如以上权利要求中任一项所述的镜片元件系列，其特征在于第三组镜片元件包括较宽的上视区，其宽度随附加屈光度的增加而稍稍增加，其表面像散随附加屈光度的增加而从中等减小到低。
29．如以上权利要求中任一项所述的镜片元件系列，其特征在于镜片上半部分的距离像散分布从低附加屈光度的相对柔和变为高附加屈光度的相对剧烈。
30．如以上权利要求中任一项所述的镜片元件系列，其特征在于在相同的附加屈光度处，相对于第二组镜片元件继而相对于第一组镜片元件，第三镜片元件的通道长度稍长。
31．如以上权利要求中任一项所述的镜片元件系列，其特征在于在相同的附加屈光度处，相对于第二组镜片元件继而相对于第一组镜片元件，第三镜片元件的近视区稍宽。
32．如以上权利要求中任一项所述的镜片元件系列，其特征在于镜片元件表现出在相同的附加屈光度处，相对于第二组镜片元件继而相对于第一组镜片元件，第三镜片元件上视区的清晰度下降。
33．如以上权利要求中任一项所述的镜片元件系列，其特征在于镜片元件上半部分的距离像散分布随距离指示屈光度的增加而从较剧烈变为较柔和。
34．如以上权利要求中任一项所述的镜片元件系列，其特征在于通道跟随配戴者目视注视轨迹的一部分。
35．如以上权利要求中任一项所述的镜片元件系列，其特征在于通道长度从近似于10.00到25.00mm。
36．一种对包括近视眼和正常眼的多种病人提供更适合的渐变眼科镜片的方法，所述方法包括a)设计一系列渐变镜片坯件，其中为了对包括近视眼和正常眼提供不同的类型病人的不同距离指示，两个或多个镜片具有基本上相同的附加屈光度及均分的性能特性，但基本曲线不同；b)获得病人的指示，包括所需的距离指示和柱面修正；c)根据距离指示从所设计的系列中选择渐变镜片坯件，从而获得均分的性能特性而不管病人的类型；以及d)抛光镜片坯件的背面，以获得指定的距离指示和柱面修正。
37．如权利要求36所述的方法，其特征在于均分的性能特性附加屈光度基本上相同的不同组镜片元件的上下视区中至少一个视区具有基本上相同的光学视场。
38．如权利要求36或37所述的方法，其特征在于对于每种类型的病人，附加屈光度在近似于1.25D到2.50D之间的一组镜片元件中每个镜片坯件的上下视区中至少一个视区具有基本上相同的光学视场。
39．如权利要求36到38中任一项所述的方法，其特征在于镜片坯件系列包括用于近视眼的一组镜片坯件和用于正常眼的一组镜片坯件；其中每一组包含几种普通指定的附加屈光度的坯件；获得的指示还包括附加屈光度；以及还根据附加屈光度从所设计的系列中选择渐变镜片坯件。
40．如权利要求36到39中任一项所述的方法，其特征在于均分的性能特性包括通道长度。
41．如权利要求36到40中任一项所述的方法，其特征在于渐变镜片坯件系列，每个镜片坯件包括镜片表面，所述镜片表面具有上视区，具有实现相应于远视的折射率的表面屈光度；下视区，具有比上视区大的表面层光度，实现相应于近视的折射率；以及连接上下视区的表面像散相对低的通道，所述通道的表面屈光度从上视区的表面屈光度变到下视区的表面屈光度；镜片元件系列包括第一组镜片眼科镜片，具有适用于第一类型病人的距离指示的基本曲线；以及第二组镜片元件，具有适用于第二类型病人的距离指示的基本曲线；一组镜片坯件中每个镜片坯件的指定附加屈光度不同，且包括依据镜片元件的附加屈光度而对上下视区中至少一个视区所作的渐变设计；因基本曲线不同，第一组中镜片坯件的渐变设计与第二组中相应镜片元件的渐变设计不同。
42．如权利要求36到41中任一项所述的方法，其特征在于渐变镜片坯件系列还包括第三组镜片坯件，所述坯件具有适用于第三类型病人的距离指示的基本曲线；第三组中每个镜片坯件的指定附加屈光度都不同，且包括依据镜片坯件的附加屈光度而对上下视区中至少一个视区所作的渐变设计；因基本曲线不同，第三组中镜片坯件的渐变设计与第一和第二组中相应镜片坯件的基本设计基本上不同。
43．一种设计渐变眼科镜片元件的方法，其特征在于镜片元件包括镜片表面，所述镜片表面具有上视区，具有实现相应于远视的折射率的表面屈光度；下视区，具有比上视区大的表面层光度，实现相应于近视的折射率；以及连接上下视区表面像散相对低的通道，所述通道的表面屈光度从上视区表面屈光度变到下视区表面屈光度；其中通过以下步骤来形成镜片元件a)提供具有远视区、近视区和眼路通道的渐变镜片表面的数学或数字表示，其中眼路通道位于表面像散近似于零的线的中心且具有逐渐变化的折射率；b)沿鼻子的方向旋转和水平偏移远视区下镜片表面的表示，以计入调节限度和由眼路通道中渐变屈光度的增加而引起的插入量的变化；c)沿颞部方向旋转眼路通道下镜片表面的表示；d)根据选中屈光值的鼻子和颞部等像散曲线之间水平中点的位置来改变镜片表面的表示；以及e)相应于改变的镜片表面的表示来形成镜片表面。
44．如权利要求43所述的方法，其特征在于在改变步骤(d)中，最终的镜片表面不限于该表面在离开中线的各种水平距离处具有基本上沿双向对称的表面像散或屈光度。
45．如权利要求43或44中任一项所述的方法，其特征在于只对镜片设计进行不严格的限制，从而镜片有用部分的边缘位于区域中线或目视注视轨迹的中心。
46．如权利要求43到45中任一项所述的方法，其特征在于镜片设计只是不严格的有限元法
47．一种渐变眼科镜片元件，包括镜片表面，其特征在于所述镜片表面具有上视区，具有实现相应于远视的折射率的表面屈光度；下视区，具有比上视区大的表面层光度，实现相应于近视的折射率；以及连接上下视区表面像散相对低的通道，所述通道的表面屈光度从上视区表面屈光度变到下视区表面屈光度；其中至少由目视注视轨迹来部分地指定通道位置；一般从镜片元件的配合交叉(FC)沿鼻子方向把目视注视轨迹水平地插入一水平线段距离并斜向通道延伸，水平插入程度随附加屈光度的增加而减小。
48．如权利要求47所述的渐变镜片元件，其特征在于，相对近区测量点附近下视区中竖直的镜片经线来沿鼻子插入目视注视轨迹；插入程度一般随近区中附加屈光度的增加而增加。
49．如权利要求47或48中任一项所述的渐变镜片元件，其特征在于近视区插入量的变化在近似于1.50mm到4.00mm的范围内，由病人的折射率和配合参数及镜片形式确定。
50．如权利要求47到49中任一项所述的渐变镜片元件，其特征在于水平插入程度随距离指示变得越正而稍稍增加。
51．如权利要求47到50中任一项所述的渐变镜片元件，其特征在于依据配戴者的距离指示和附加屈光度，配合交叉高度处的水平线段变到近似于1.50mm。
52．如权利要求47到51中任一项所述的渐变镜片元件，其特征在于改变配合交叉高度处的水平线段和近插入量，以实现会聚在所需的目标距离处。
53．如权利要求47到52中任一项所述的镜片元件，其特征在于目视注视轨迹的位置随背面曲率Kh、正面曲率Kf、中心厚度T、眼睛距离E、镜顶偏移xv、镜片材料折射率n而改变。
54．如权利要求47到53中任一项所述的镜片元件，其特征在于依据以下要求利用光迹线技术来计算目视注视轨迹的位置Z(y)=ZrefP~(y)]]>这里z(y)是物体距离，Zref是近折射距离，
(y)是会聚补偿的屈光度函数P~(y)=P-(y)+k(Pref)Pref+k(Pref)]]>这里P(y)是屈光度函数，Pref是标称附加屈光度，以及k(Pref)是一个函数，k(Pref)=23-Pref6]]>
55．如权利要求47到54中任一项所述的镜片元件，其特征在于对于小于近似于2.50D的附加屈光度，近折射距离Zref近似于40cm，对于大于或等于2.50D的附加屈光度，该距离近似于标称附加屈光度的倒数。
56．如权利要求47到55中任一项所述的镜片元件，其特征在于目视注视轨迹的第二线段在其顶部沿鼻子通过配合交叉，而在近区测量点处达到适合于近折射距离的近插入量。
57．如权利要求l到35中任一项所述的镜片元件系列，其特征在于每个镜片元件具有至少由目视注视轨迹部分指定的渐变设计；目视注视轨迹从镜片元件的配合交叉(FC)沿鼻子方向水平地插入一水平线段距离并斜向通道延伸，水平插入程度随附加屈光度的增加而减小。
58．如权利要求1到35或57中任一项所述的镜片元件系列，其特征在于上述说明基本上参考任一个例子所述。
全文摘要
一系列渐变眼科镜片元件,每个镜片元件包括镜片表面,该镜片表面具有:上视区,具有实现相应于远视的折射率的表面屈光度;下视区,具有比上视区大的表面层光度,实现相应于近视的折射率;以及连接上下视区表面像散相对低的通道,所述通道的表面屈光度从上视区表面屈光度变到下视区表面屈光度;渐变眼科镜片系列包括第一组镜片元件,具有适用于近视眼的距离指示范围的一条基本曲线;以及第二组镜片元件,具有适用于正常眼的距离指示范围的一条基本曲线,每一组包含具有不同附加屈光度的元件,其中具有基本上相同附加屈光度的不同组的镜片元件在下视区中具有基本上相同的光学视场。
文档编号G02C7/02GK1224508SQ97195188
公开日1999年7月28日 申请日期1997年1月10日 优先权日1996年4月4日
发明者M·A·莫里斯, E·F·巴坎, S·J·爱德华, D·J·克里斯, A·A·李, M·马蒂森-舒普尼克, C·M·佩罗, K·L·罗伯茨, D·H·斯克拉 申请人:索拉国际控股有限公司