成形的眼科透镜的制作方法

专利名称：成形的眼科透镜的制作方法
技术领域：
本发明涉及光学透镜和护目镜，包括规定透镜和太阳镜透镜，眼镜，透镜坯，太阳镜和安全透镜。
在现有技术中，已知可以制造非校正护目镜，如太阳镜或具有卷绕片，用于在戴镜者的瞬时视阈内，保护眼睛免遭入射光、风以及外来物体的侵袭的保护型目镜。可视光以及在UV区域中的光线，可从距视线100度的角度进入眼睛。
然而，在现有技术的太阳镜或保护型目镜中，尚不能提供具有有效透过能量(power)，又能维持美容上可接受的外表的眼镜。为提供包括一个规定表面在内的眼科透镜所需的曲率半径，使得该眼镜产生出一种眼球伸出的外观，这是美容上所不能接受的。
如今，绝大多数传统的规定(prescription)透镜都是比较扁平、单一视阈、Ostwalt截面的微小透镜，被磨光成好象是嵌入扁平轮廓眼镜框中的窗格玻璃。
本申请人开发出新型光学透镜部件，包括带有规定区，适合用于卷绕或保护型护目镜的透镜部件。该部件也可包括一个外围视阈区，区域之间无棱柱跳跃。这些透镜部件是通过针对规定区而设计的方法制造的，包括围绕一个通过其光学中心的垂直轴，瞬时旋转一个规定截面，和/或使该规定截面的光轴相对于其几何轴偏心。这些透镜部件和设计方法在本申请人提交的国际申请中，公开号为WO97/35224(1997年9月25日)进行了描述，其全部披露内容作为参考，特此包含在内。该申请通过引进一个步骤，即改变Rx透镜的曲率，尤其是改变戴镜者的前部可视区域，描述了紧密装配规定护罩、遮光板或双透镜规定太阳镜的使用。然而，虽然该项技术涉及透镜的光学构造上的设计不连续，但从戴镜者的角度来看，并不削弱可视功能。
本申请人开发的新型透镜部件和护目镜，其特征在于近似于球状，并且与眼睛的旋转矩心同心的陡峭弯曲面。这些目的在本申请人于1998年12月30日提交的序列号为09/223006的美国专利申请(“宽域球状透镜和单一设计眼镜”)中给以了详细描述，其全部披露内容作为参考，特此包含在内。这些透镜在基本上与传统的比较扁平的透镜形状不同。但是，这些透镜的整体形状可以通过所采用的球基准面进行限制。
因此，如果一副规定护目镜，例如卷绕型的，能够在水平包缠(眉毛周围)和垂直形状两个方面提供很宽范围的选择样式，从而极大增加时髦吸引力，就是技术上的显著进步。此外，如果透镜在必要时，对于从中央到外围视阈的全部可视区域，能够提供良好的校正，则更是技术上的显著进步。更为理想的是，如果能够在设计特征方面，不给专业人员产生装配困难，或者不出现能让观察者看到的会损害产品吸引力的平面延长，除非把它看成是着色的或反射太阳镜，同样也是技术上的一大进步。
此外，在现有技术中，水平和正交方向上的透镜形状范围相对受到限制。迄今，提供可接受的光学质量的必要性已经限制了所能得到的透镜部件形状的范围，尤其是具有有效透过能量的透镜部件。
因此，本发明的目的就是克服，或至少是减轻有关现有技术的一个或多个困难和不足。
根据本发明的第一个方面，提供一种光学透镜部件，包括一个第一表面；和一个补充曲率的第二表面；
至少一个表面在曲率上与标准的光学表面不同；第一和第二表面的组合，限定了一个光学区，其沿至少一条经线具有基本恒定的平均透过能量。
可以理解，根据本发明的光学透镜部件，可用以生产具有相对于标准的眼科透镜，完全是基本形状的一个或多个表面的光学透镜，但仍然提供了一个透镜体，其平均透过能量相对恒定在正常的眼科标准内。尽管如此，这些偏离表面仍然可以呈现显著的光学变形，例如，在透镜孔的基本部分上的高等级表面散光。
第一和第二表面最好是共同变化的表面，这样可使该光学区呈现基本恒定的平均透过能量。更好的情况是，这些偏离表面，至少沿一条水平经线，横跨戴镜者的至少一部分可视定影区域，呈现曲率的基本上平滑的变化。因此，这些偏离表面基本上不表现出视觉上的不连续，而不表现光学不连续则更好。
在一个优选的情形中，曲率上的变化导致至少约2mm的弧矢深度变化，优选是至少约4mm，最好是至少约9mm。
在一个优选的情形中，该透镜部件的光学区充当规定区。更好的情况是，该透镜部件的平均透过能量在-6.0D到+6.0D之间，最好是在-4.0D到+4.0D之间。
在另一个优选的情形中，标准光学表面是球形或复曲面形，限定在一个穿过该光轴的表面上的球面点或装配点(fitting point)。
“良好的光学质量”意思是光学质量等于或高于，例如，标准的消球差透镜。
“有效恒定的平均透过能量”意思是该平均透过能量在戴镜者的可视定影区域中，恒定在±0.75D的范围内，优选是在±0.5D的范围内，最好是在±0.25D的范围内。
平均透过能量是沿给定视线在一条主经线中的透过能量F1’和沿该视线在另一条主经线中的透过能量F2’的平均值。
RMS能量误差是与理想折射修正值F1和F2相比较，在该主经线中，实际透镜透过能量F1’和F2’的平均平方根误差值
在曲率上与标准的光学表面“显著不同”意思是该表面的形状偏差很大，足以引起该透镜表面光学变形，例如，散光。例如，沿水平经线，曲率可与标准的光学形状相差至少1.0D，最好是沿任何经线相差3.0D，至少5.0D则更好，至少6.0D就更好。
此处所用的“透镜部件”意思是一个光学或眼科透镜，半成品透镜，或是可用于构成眼科产品的透镜片。该光学透镜部件可以以半成品透镜，或透镜坯的形式提供，其中，该光学透镜部件的第二面或后表面可在以后完成。
此处使用的“可视定影区域”意思是在透镜表面上，在戴镜者注视中间平面中的物体时，由透镜表面和戴镜者的视线相交的一系列点所形成的区域。
此处使用的“弧矢深度”意思是该透镜部件的前部平行平面和瞬时最边缘点之间的距离。该弧矢深度提供对该透镜部件和透镜边缘的三维度数的一个测量。
在一个特定的优选情形中，该光学透镜部件包括前和后共同变化的表面，其中至少一个表面具有变化的表面能量，从而在戴镜者的可视定影区域中，该透镜部件的平均透过能量恒定在±.75D的范围内，该透镜部件的光轴与戴镜者的可视轴对齐，该透镜部件符合戴镜者的脸部形状，其弧矢深度Z至少为10mm，最好是在10和20mm之间。
此处使用的“共同变化表面”意思是两个具有相应的非常接近的点的表面，即使曲率的大小可能变化的很大，也允许具有基本恒定的透过能量。使横贯该表面的曲率变化，对相应对的每一点而言都接近相等，便可达到这个结果。用这种方法，在相应点处的曲率可被看到，以便逐点互相追踪，即使这些物理表面可能有差异。共同变化表面可通过一组数学约束条件来限定。约束条件对于在该透镜的前和后表面上的在佩戴位置中穿过眼睛的旋转中心的线上的基本上所有相应点Pmax front+Pmax back≈F1+kAPmin front+Pmin back≈F2+kA对于透镜上的基本上所有点而言，其中Pmax是在给定点处一条主经线中的最大表面曲率，Pmin是在该点沿另一条主经线的最小表面曲率，F1是一条主经线中所需的规定透过能量，F2是另一条主经线中的透过能量，从而F1和F2之间的差提供了规定的柱面修正；A＝渐进情况下的增加(A≤3D)，并且0≤k≤1(在平透镜情况下，两个公式都等于零；在没有柱面修正的情况下，F1＝F2；如果该透镜不是渐进的变焦距，KA等于零)和存在透镜区，以便对于相应点
|Pmax front-Pmin front|＞0.25D|Pmax back-Pmin back|＞0.25D和在透镜的一个表面至少存在两个点P1和P2(通常为透镜的可用孔内水平分布的点)，从而|P1-P2|＞3D其中P1是在P1处的平均表面曲率，P2是在P2处的平均表面曲率。
本发明的光学透镜部件可被设计成具有一个光轴，穿过至少一个表面的球面点或装配点。该表面的表面曲率从该球面点开始向外变化。
本发明的透镜部件可由具有假定视线的戴镜者佩戴一个可视轴基本相应于该戴镜者对无限远处的一个物体的笔直向前的凝视。该透镜部件可被设计成磨光的，佩戴时使得该透镜部件的光轴平行于戴镜者的视线，最好是与其共线。
关于“光轴”，应当理解，对于具有两个球形表面的透镜而言，它就是连接该两个表面的曲率中心的线。从实际意义上说，该光轴也是这样一条线，即围绕该线，光的折射射线角u’对入射角u是最小偏转。在具有共变表面的透镜中，一个光轴的定义就不是这么简单，这样的透镜可能有不止一个轴在名义上符合这个定义。对于本申请，定义了一个主光轴作为穿过该装配点P的那条线。最好是，对于这样的轴，在一束折射射线中射线r’1...r’n的平均斜度m=Σ1nun′n]]>
是最小的。(见附

图1)这里假设一束射线是该xy平面的一个小圆形部分内围绕该轴的所有射线，并且是均匀分布，从而使该平面内射线点的所有x和y值的总和等于零。
通常，通过识别具有一致的法线的前和后表面上的两个点，例如使用一个直线对准望远镜，可以定位一个已制成透镜的光轴。这两个点限定了该光轴，并且在具有共变表面的径向对称透镜中，这将成为修正过程。在具有螺旋曲率的椭圆形透镜中，可能没有这样两个点，因此，必须通过找出入射和折射射线束围绕其非常对称的那条线，来定位光轴。可以使用，例如，一个光具座，来完成，该光具座有一个位于球形镜面曲率中心处的窄束射线源，以及位于该源和镜面之间的透镜。用这种方法，可以使透镜倾斜和偏心，直到该返回射线对称地集中于该源。然后，通过该透镜表面上由该源的主射线限定的那条线所交叉的点，来限定该光轴。
在具体的优选情形下，与标准的光学表面偏离表面的偏离程度与离该透镜部件的光轴的径向距离有关。
在本发明的一个实施例中，该偏离程度随径向距离呈线性、正弦曲线或其组合式变化。更好的情况是，该光学透镜部件一般可以是径向对称，尤其可以是一个碗形，最好是扁圆形或扁长形碗。在另一个优选情形下，该偏离面只有一条经线截面是圆形。
在一个更加优选的情形下，该透镜部件是一个碗形，它围绕其光轴呈径向对称，并由一对旋转对称的共变表面所限定。一个扁圆形碗有一个扁平的中央部分，并离开该光轴逐渐变得陡峭。一个扁长形碗在该光轴处或附近处呈最陡峭弯曲，并从该光轴朝向边缘变平。该碗可由一个径向对称螺旋曲率(即从该装配点开始单调变化的曲率)来限定。可供选择的是，该碗的边或环可被平滑地溶合进一个减小的或零能量区域。该碗形透镜的优点来自其旋转对称性。根据本申请人在美国专利No.5,187,505中披露的方法，该透镜可由两个薄片部件制作。如果透镜提供了散光修正，则通过适当的旋转，对一个普通透镜坯的加边和磨光，可以得到各种规定的柱面轴，从而减小透镜备料要求。
如上所述，该透镜部件可以是椭圆形。选择这个形状是基于人脸有很强的眼睛曲率瞬时，但却不在垂直方向。该椭圆形在垂直和水平方向有完全不同的曲率变化。可在维持透镜的光轴和戴镜者的视线之间的共线性的时候实现这个结果，从而避免使轴倾斜或偏移。
在碗形和椭圆形中，该透镜部件表面可被描述成偏离一个由该表面的球面点所限定的基准球体。这种偏离可使得该透镜部件表面的曲率逐渐变得比该基准球体的曲率小。另外，这种偏离也可使得该表面的曲率逐渐变得比该基准球体的曲率大，尤其是如果被延长的话，向内螺旋式到达一个中央点的曲率。例如，一个扁长形碗可能在距该球面点30mm处偏离该基准球体约3到10mm。
最好是，该透镜部件在该可视定影区域外面有一个瞬时区，其中，该透镜的平均透过能量逐渐减小。
更好的情况是，沿该透镜部件的水平经线，在该光轴的一个位置瞬时，该共变表面的表面能量增加，然后再下降，以便使该透镜部件在戴镜者的脸部周围弯曲。
另外，该共变表面的表面能量沿垂直经线变化，表面能量的最大值出现在该透镜的光轴的上方和下方位置。
在一个优选情形下，其中，该光学透镜部件是椭圆形，在直到约20mm的中央区域中一般是球形，最好直到约30mm，弧矢深度，沿垂直经线的表面曲率被维持在沿水平经线该表面的曲率的约±0.5D范围内。最好是，沿垂直经线的曲率维持在沿水平经线该表面的曲率的约±0.3D范围内。
本申请人发现，对于椭圆形透镜，根据需要，可允许该平均表面能量偏离该基准面，而不产生显著的表面散光。几何描述该优选的碗形透镜部件是径向对称的，可以圆柱坐标(r，θ，z)来描述，其中，弧矢深度Z是r单变量的函数Z(r，θ)＝Z(r)垂度用参变数形式表示为Z(r)=Σ2n=04A2n*r2n]]>这是个一般形式，用于描述一个球形表面。通过选择参数A2n，可达到通常引入透镜设计的非球面，以便偏离将一个表面对称地指定为球形的关系，即A4＝(A2)3，A6＝2*(A2)5，A8＝5*(A2)7对于一个简单的球体，A2由该球体的折射光学基础曲线D和折射指数为n限定，A2＝D/2(n-1)但是，在本发明的碗形部件的情形下，可以通过使这个参数本身成为径向距离的系统函数，来设定一个目标表面A2＝P0+K(r)其中，函数K(r)最好是连续的，根据感兴趣的形状，具有表现良好的第一或第二导数。表面能量以这种方式描述的某个表面的切线能量是T(r)=(n-1)*d2Z/dr2*[1+(dZ/dr)2]-3/2]]>弧矢能量是S(r)＝(n-1)*dZ/dr*[1+(dZ/dr)2]-1/2/r.
接近于轴(r的小值)，该能量公式可按以下的近似公式扩展为T(r→0)/(n-1)＝2[P0+K(r)]+4r*dK/drS(r→0)/(n-1)＝2[P0+K(r)]+r*dK/dr在r＝0时相等。因此，每一个这样的表面在轴r＝0时都是球形，除非对K(r)所选择的函数形式在轴处有不连续，从而使其导数分叉。
根据以下的近似公式，能量的两个组分稳定地偏离轴而改变dT/dr(r→0)/(n-1)＝4dK/dr＝6r*d2K/dr2-24r[P0+K(r)]dS/dr(r→0)/(n-1)＝dK/dr＝r*d2K/dr2-8r[P0+K(r)]对于一个传统表面，如果K是恒定的或为零，则切线能量的改变要比弧矢能量快三倍。对于K的第一导数支配该表面形式的某个表面而言，切线能量的改变要比弧矢能量快四倍。
这个表示法的特殊方便之处在于，它允许将复合表面看成从一个模型球形或复曲面形出发，并以透镜设计中所熟悉的方式建立数学分析。但是，它决非唯一，类似的结果可通过计算归纳上述的一组多项式系数A2n(包括奇偶条件)而得到。
可以看到，该切线和弧矢能量，按与函数K(r)相同的形式，变化为第一顺序。如果使用了线性斜坡(例如K(r)∞r)，则该表面能量近似于线性提高。如果使用正弦形[K(r)∞sin(πr/2r0)]，则该表面能量在r＝r0的径向位置，近似于正弦形式提高到一个最大值。在实践中，K(r)需要随某个透镜表面的一个特定区域上的r而改变，例如，在一个圆盘或半径r0范围内，但也可能存在恒定的区域，例如，在r0之外的环中。为了设定r0之外的值，必须计算到r0的准确能量变化，然后，使K(r)的适当值与透镜的外部区域相配，必要时，使跃迁平滑。
按这种方法，可以描述和分析一对旋转对称表面，以限制一个加能的透镜，两个表面都让人联想到一个碗形。一个扁圆形碗有一个扁平的中央部分，并离开轴而逐渐变得陡峭，可随意平滑地溶合进一个球形边缘或环中。一个扁长形碗在轴处是最陡峭的曲线，并从轴向边缘变平。对于零顺序，同样的函数K(r)可应用于限制透镜体的两个表面，结果类似于从一个想象的球形向另一个完全不同的形状，物理弯曲一个加能的透镜。然而，为了得到最好的偏离轴的镜片，一个或另一个表面必须通过系统调整表面参数来优化，以达到平均透过能量和散光的最佳分布，在透镜的射线轨迹分析之后，通过构建模糊和RMS能量误差斑点经常判断。柱面修正设计成碗形的透镜部件可带有一个表面，通常是后表面，其携带为完成一个Rx所需的散光修正。此处提到的美国专利申请09/223006中描述的方案，可同样应用于一个碗形设计的透镜中，模拟解决方案可用于描述应用在该加能透镜的平均透过能量的散光修正，例如，描述该后表面的表面高度函数为Z(r,θ)=R(r,θ)-R(r,θ)2r2]]>其中R(r,θ)=R(r,0)*R(r,π/2)R(rθ)sin2θ+R(r,π/2)cos2θ]]>是沿θ处经线的径向曲率，值θ＝0和π/2表示主经线。表面能量的选择关于优选的旋转对称碗形透镜部件，表面能量的选择分析可借助于Morris Spratt图表来描述，其特性在前述序列号为09/223,006的美国专利申请中有详细讨论。
最好是，该碗形透镜部件在直径至少约30mm的中央区域中一般是球形。
根据Morris Spratt图表，参考附图2，在普通的区域中，其中Tscherning椭圆形的Ostwalt和Wollaston截面合并，在规定能量的范围内，可得到的前表面能量的选择是相当自由的。对于附图3中落入两条曲线A和B之间的设计，普通可接受的光学性能，根据RMS模糊分析来判断，是可以预期的。按照前述美国专利申请对透镜的设计方案一般是在附图3的椭圆C范围内。还有另外一个被广泛应用于非规定护目镜，在零平均透过能量处垂直伸出的系统区域。不同设计选择的光学质量可通过参考附图4来评定。在某个如前述序列号为09/223006的美国专利申请所描述的设计中，可以选择将横穿该Rx区的全部前部曲线设为恒定，在方案1中每线D。然而，还存在伸出区，其中，设计参数可被设定。例如，在从约-1.5到+4D(概括为区域C)的规定范围内，根据最后优化的透镜设计的镜片，可以绝对有把握地在约7到18D之间选择曲率。对于具有碗形的透镜，该曲率可在这些限制范围内系统改变，并可在该区域中，对所有Rx出现相同的函数变化。A处概括的是更加理想的操作区域，限定碗跨Rx从-4到+4D，而轮廓区域C则将负数范围延长到-6D，对于扁圆形碗而言，在高负数规定范围内，具有某种折衷的前景。对于高负数Rx范围，最好采用具有14D或更高中央曲率的扁长形碗。后表面曲率本发明的光学透镜部件对卷绕应用的一个非常重要的考虑是睫毛和透镜的后表面之间的间隙问题，尤其是在前方凝视方向。具有正Rx的透镜部件最容易出现所谓的“睫毛冲突”，因为当Rx变为正数时，后表面则会更加扁平。例如，一个+5D的具有8D基础曲线的透镜，其后表面曲线为3D，而-5D的具有2.50D基础曲线的透镜，其后表面曲线为7.50D。
附图4中的方案2显示了一系列线，沿这些线，如果被选择匹配某个恒定后表面曲线标准，某个设计规格会移动，数字0，5，10和15表示相关曲率。在这种情况下，对于每个Rx，会有不同的前部曲线。在附图4的方案3中，以曲线α显示由本申请人和其竞争者所销售的传统规定透镜的实际设计轨道。随正数Rx的逐渐增加而提高的前部曲线，并不象交付一条恒定的后表面曲线那样快，但非常接近这个状态。我们发现，对在正数Rx范围中的碗形透镜而言，前部曲线的类似提高是必要的，以便在眼睛和眼睫毛周围提供充分的间隙。在附图4的方案3中，以线β和γ显示了针对该碗形透镜的平均前部曲率的两个合适的设计目标方案。
因此，根据本发明的一个优选方面，提供了一种光学透镜部件系列，其中每个透镜部件包括一个第一表面；和一个补充曲率的第二表面；至少一个表面在曲率方面与标准的光学表面显著不同；
该第一和第二表面的组合限定了一个光学区，沿至少一条经线呈现出基本上恒定的平均透过能量；每个透镜部件具有一个随所需平均透过能量而变化的前表面；和一个共同的后表面。
在这个实施例中的每个透镜部件最好呈现正能量。
每个光学透镜部件最好呈径向对称的碗形；可变化的前部表面和共同的后表面的选择，可参考本文所述的Morris Spratt图表。
此外，在该优选方面，提供了一种光学透镜部件系列，其中每个透镜部件包括一个第一表面；和一个补充曲率的第二表面；至少一个表面在曲率方面与标准的光学表面显著不同；该第一和第二表面的组合限定了一个光学区，沿至少一条经线呈现出基本上恒定的平均透过能量；每个透镜部件具有一个共同的前表面；和一个随所需平均透过能量而变化的后表面。
在这个实施例中的每个透镜部件最好呈现负能量。
每个光学透镜部件最好呈径向对称的碗形；共同的前部表面和可变化的后表面的选择，可参考本文所述的Morris Spratt图表。
前和/或后表面可参考Morris Spratt图表，附图2和3，更详细内容将在下面讨论。
该透镜部件系列，通过提供恒定的前和/或后表面，可允许总量的减小。根据以下所述，通过从透镜薄片按叠压方法作成该透镜部件，这些总量还可进一步减小。
该透镜部件系列可以是国际专利申请PCT/EP97/00105所描述的类型，其全部内容作为参考，特此包括再内。椭圆形透镜部件和螺旋弯曲设计者能够达到具有旋转对称碗形等非常极端形状的能力受限于确保切线和弧矢能量之间的严格关系。在基础曲率上施加的变化越高，以及为适应规定(Rx)所需的透镜平均透过能量越高，这一点就越明显。也存在实际问题，即人脸在眼睛附近的水平方向有很强的曲率，但垂直方向上没有。具有吸引力的有用的非修正太阳镜透镜和卷绕型护罩经常会在垂直和水平方向上使用不同的曲率。根据本发明的一个方面，只要维持该加能透镜的正确方向，并提供高质量的规定，有比现有技术高的无障碍性能增益，就可能达到这个目的。
在本实施例中，该光学透镜部件可能不呈现可视对称。该第一和/或第二表面可以看到与复曲面不同，而不是与球形不同，Z(r，φ)＝Z(x，y)垂度以参变数形式表示Z(x,y)=Σ2n=O4A2n*x2n+Σ2n=O4B2n*y2n]]>其中，例如A2＝P0+K(x)，并且B2＝P0从而可在Ox轴方向产生变化的基础曲率，并且与其正交的曲率基本上保持恒定。在这种情况下，例如，该Ox轴与该水平轴相对应，Oy是垂直的。完全按照上述碗形形状的变化方法，这种形状的光学透镜部件在垂直方向略微有些扁平，而在水平方向逐渐收紧，朝太阳穴呈螺旋式发展，以卷绕该可视区域，并与脸部舒适地紧贴。
上述设计形状的另一个有用的表现方式为，将该表面考虑成一个球体的变形，据此Z(x,y)=R-(R-z(x))2-y2]]>其中，R是该球形表面的半径，Z(x)是沿Ox轴该表面高度的变化。
根据本发明的另一个方面，该偏离表面可在正交和水平方向上变化。如果需要更加贴近脸颊，也可在垂直方向施加类似的但略微和缓的螺旋弯曲。当设计这类螺旋弯曲时，确保该垂直曲率不会撞上眼睫毛，同时朝脸颊螺旋旋进，这一点非常重要。类似地，因鼻子的限制，有必要经常避免透镜的向内弯曲，在该螺旋线的效应以外，创建一个从鼻限到视线相对扁平的透镜形状。
这一点，通过使透镜呈非对称形，可在数学上达到，作为例子，如果A2＝P0， for x≤0＝P0+K(x) for 0＜x≤x0＝P0+P1for x0＜x从而使该基础曲率具有一个对该光轴的鼻翼(直线凝视线)的第一较低值，朝瞬时限制的第二高值，在两者之间的基础曲率是平滑渐增的。
在另一个方面，该透镜部件可以设计成，其曲率在鼻限处最低，并穿过该直线凝视线连续变化，例如A2＝P0-K(x) for x≤0＝P0+K(x) for 0＜x≤x0＝P0+P1for x0＜x在另一个方面，该光学透镜部件可在中央光学区之外呈现一种光学伸出。据此，根据本发明的这个方面，提供了一种光学透镜部件，包括一个第一表面；和一个第二表面；该第一和第二表面的组合限定了一个中央光学区；和一个光学区伸出，从该中央光学区朝该透镜的瞬时区伸出，其中，该透镜的平均透过能量的绝对值，沿至少一条水平经线，横贯该伸出，平滑地逐渐下降，从而显著减小了不需要的光学散光。
该光学透镜最好包括一个第一表面；和一个补充曲率的第二表面；该第一和第二表面的组合限定了一个基本上恒定的平均透过能量的中央光学区；一个光学区伸出，从该中央光学区朝该透镜的瞬时区伸出。
该第一和第二表面最好在该光学区伸出中呈现曲率的基本上的等量变化，从而使该平均透过能量基本上保持恒定。
更好的情况是，该平均透过能量横贯该伸出基本上下降为零。
在一个优选方面，该中央光学区可按向前距离视阈修正。该中央光学区可具有一条垂直经线，可选择地相对于该透镜部件的光学中心偏心。
该光学透镜部件的光学区伸出也可按距离视阈修正。该光学区伸出可以采取一个通道的形式，最好是比较宽的通道，其中，曲率根据预定的数学公式，朝该透镜的瞬时区平滑下降。这样便使透镜朝可视域卷绕，同时对厚度提供直接控制，并在物理上朝该瞬时限制接近。
在一个优选的情形下，光学区伸出在宽度上逐渐变细，从而避免了与戴镜者的太阳穴接触。
因此，戴镜者具有了不中断的能力，可以通过该通道检测和定位远距离物体。此外，根据降低眼睛朝视力瞬时极端垂直移动的需要，该通道的垂直宽度可以减小。最好是，该透镜表面每一个在该透镜部件的水平经线的全长上基本上是脐状的，尤其是在该中央光学区以外的瞬时伸出内。
数学公式可用来增加透镜朝向透镜的瞬时区域的曲率。随后，该光学透镜部件可以卷绕向前可视域，同时允许戴镜者的眼睫毛或太阳穴和该规定透镜的内表面之间的充分间隙。
然后，可为戴镜者通过该光学区伸出的远距离视力，提供不中断的规定修正。
在另一个优选方面，该光学透镜的第二或后表面将从该透镜的中心到其瞬时极端，维持恒定的曲率，只需改变前部曲线即可达到平均透过能量的变化。
根据本发明的这个方面的光学透镜部件如以下的附图5所示。
该光学透镜部件有两个光学区，两者都对远距离视力进行修正，沿该透镜的水平经线1-1’分离。这些区首先包含一个光学区OZ，用于被垂直经线2-2’交叉的向前视线，该经线可以相对于该透镜坯偏心。第二个区，即光学区伸出，是一个宽通道，其中，曲率根据预定的数学公式平滑地变化，以便平滑地降低朝向该透镜的瞬时区域的平均透过能量。
戴镜者具有了通过该通道对远距离视力的不中断的规定修正。此外，与中央区CZ相比，根据降低眼睛朝视力瞬时极端垂直移动的需要，该通道的垂直宽度可以减小。
在一个优选的方面，该光学透镜部件可以围绕垂直经线，如附图5中的线2-2’，呈现镜面对称。在这个实施例中，已完成的透镜切口有一部分通道CZ接近该透镜的鼻翼。
这有几个实际的优点1、一般可以为透镜部件提供通过该光学区围绕该光轴的球形对称，允许一个完全落入该透镜部件体内的旋转源的识别，从而可以按下所述，在两个单独的薄片上制作后者。透镜薄片可以通过互相的旋转来确定方向，以便为戴镜者的散光修正提供所需的定位。最终的透镜可以通过将两个部分叠压在一起来完成。
2、许多时髦的非规定太阳镜使用了双透镜或与人脸相适应的单一透镜，两者在侧翼和垂直方向一般呈柱面形(也称为复曲面形)或圆锥形。因此，围绕中央光学区经线呈镜面对称的透镜部件可以从一个目录项目中为每个所需的Rx提供用于左或右眼的Rx透镜。
在另一个优选实施例中，该中央光学区还可进一步修改为渐进型。
据此，根据本发明的这个方面，提供了渐进型光学透镜部件，包括
一个第一和一个第二补充曲率的表面；至少一个表面在曲率方面与标准的光学表面不同；该第一和第二表面限定了一个呈现基本恒定的平均透过能量的中央光学区；和一个从该中央光学区朝向该透镜瞬时区域的光学区伸出，其中该透镜的平均透过能量沿横贯该伸出的一条水平经线逐渐降低；该中央光学区包括一个上视区，其表面能量达到与远距离视力相应的折射能量；一个下视区，其表面能量大于上视区，达到与近距离视力相应的折射能量；一条与该上下区相连的相对较低表面散光通路，该通路的表面能量从上视区的能量变化到下视区的能量。
该上视区或远距离区可以主要定位在该渐进型光学透镜部件的水平经线上方。
该下视区或阅读区可以定位在该渐进型光学透镜部件的水平经线下方。
根据这个方面的渐进型光学透镜部件如下面的附图6所示。图5中所示的光学透镜部件的中央光学区CZ可以在本实施例中进一步修改，以提供一个渐进型附加透镜形状。
这可应用在前和/或后表面上，在该经线1-1’上方为远距离视力提供一个上视区或远距离区DP，以及一个下视区或阅读区RP，可以水平插入，通过一个中间部分IP或用于提高戴镜者向下凝视该水平经线1-1’下方的透镜能量的通路，与该远距离部分DP相连接。
此外，但很少需要，该阅读区RP在物理上可以是独特的截面，例如一个扁平的顶端双焦点或三焦点截面，为近距离工作提供功能，但在该中央区内缺乏与该远距离部分的光学和美容连续性。
在本发明的另一个方面，该光学透镜部件还可包括一个鼻光学区，其曲率基本上在横贯整个区域宽度上变化。
该鼻光学区可以从该中央光学区的鼻翼向该光学透镜部件的边缘伸出。最好是，该鼻光学区可为远距离视力进行修正。鼻光学区可以采取一个通道的形式，类似于该光学区伸出。
更好的情况是，该鼻光学区可以形成一个宽通道，其中曲率根据预定的数学公式平滑地降低。
因此，该光学透镜部件可以增加透镜的表面曲率，从而避免与眼睛的鼻角或鼻梁的身体接触。该光学透镜部件的其余部分可以保持与戴镜者的脸部结构的紧密相贴。该光学透镜部件还可保持距离规定透镜的内表面的充分间隙。
通过两个通道向戴镜者提供了对于远距离视力的不中断的规定修正。显然，这种形式的透镜不能作成围绕其垂直经线呈镜面对称。然而，它们提供的物理形状特别适合于时髦的规定护目镜，卷绕护罩，或类似样式的双透镜。
本实施例中的光学透镜部件的中央光学区可根据附图3的方案，以类似的方式进行修改，以便为近距离视力提供一个局部渐进型附加透镜表面或多焦点透镜截面。
根据本发明的光学透镜部件提供一个或多个下述特点
1、根据传统的非规定太阳镜透镜设计原理，可灵活选择一般产品形状，如球形、圆锥形、柱面形等等的全域卷绕样式，而仍然递送一个复杂的Rx范围，以适合至少95％的戴镜者。
2、卷绕型透镜在眼科透镜设计原理中与所有现有的形状惯例不同，代表了在非规定透镜分类中应用的那些样式之外的全新的透镜和镜框的样式选择，但仍然提供了不含糊的规定光学内容。
3、没有生硬的光学变化，如对一个观察者可见的曲率或表面斜度的改变，从而允许将产品作为无障碍服装护目镜，运动风镜等使用。
4、中央光学区的区域中“传统的”基础曲线意思是接近或在Tschering椭圆形的Ostwald部分下方的前部基础曲线，从而消除了眼球伸出外观，易于修正该护目镜对戴镜者的学生位置的匹配。
5、通过改变透镜表面，对该中央区进行渐进型附加或多焦点修正，与实施于一个接近或在Ostwald部分下方的传统曲线的眼镜透镜的那些特征一致。
6、对于应用防反射护套，硬套或镜面套以提高产品的实用性和吸引力，平均表面曲率与已知技术一致，和7、在该光学区伸出以外的光学设计，当人的视力不再定影物体时，在极端的限制条件下，可以保留物体的准确识别，但取决于其对活动的物理反应刺激的识别(特别是物理移动和视线方向的重定位)。
此外，该中央曲率可以是非同寻常的高，在这种情况下，中央光学区和光学区伸出之间的设计被设定为根据预定的数学公式，曲率平滑地降低，如此则克服了后规定表面和戴镜者的眼镜或太阳穴的身体接触。
在本发明的另一个方面，该光学透镜部件的至少一个表面的曲线或形状可在一个显著的范围上变化，同时保持该透镜能量基本上恒定。
有关眼镜和太阳镜的现有技术的惯例是采用圆锥形部分作为透镜设计基础。也就是说，透镜必须在整体上是球形、柱形、圆锥形或椭圆形。
作为对照，本申请人发现了一个透镜设计的基本原理，允许第一个例子中非同寻常曲线表面形状的规格符合上述定义，或者最好是眼科产品类中全新的形状。
具体地说，本申请人显示了这样的能力，即采用已知的透镜，如球形或非球形，将它们在视觉定影域的限制条件下以数学方式弯曲约15mm(大约偏轴50度，与水平方向约30mm的孔宽度相对应)，从而卷绕连接瞬时视力的Rx，并保持平均能量以及约0.25D或更小范围内的近距离水平模糊。
在本实施例中，第一和第二表面的曲率是平滑变化的函数，允许该光学透镜部件的表面基本上与，例如，传统的圆锥截面不同，同时在它们之间通过该透镜提供基本上恒定的平均透过能量。
因此，该第一和/或第二传统函数可以是一个传统的圆锥型，限定为一个旋转的圆锥截面，下面给出的公式就离该光轴OZ的距离描述了弧矢深度z；z(x,y)=Σn=14A2nr2n]]>其中r2＝x2+y2，A2＝1/2R，A4＝p/8R3，A6＝p2/16R5，A8＝5p3/128R7R是以毫米为单位的曲率半径，D＝(N-1)*103/R是表面能量，或基础曲线，以屈光度为单位，N是透镜材料的折射指数。
参数p是一个非球面系数。如果p＝1，该表面是球面。如果p＝0，该表面是抛物线形。对于p的负值，该表面是双曲线形，对于p的正值，则是椭圆形。大多数透镜设计者都以p作为初始形状函数，再通过系数A2n的直接运算优化透镜设计。
根据本发明，本申请人实现了比系数运算更好的对表面形状的控制。
本申请人应用了一种设计方法，其中，前后曲率是平滑变化的函数，使得透镜的表面与一个圆锥形截面基本上不同。同时仍然通过透镜在它们之间限定了平滑变化的平均透过能量。
这就是说，根据本发明的光学透镜部件是一个在中央孔范围内具有传统形状的Rx透镜，其被数学变形，从而改变了形状，而在该孔的外部，平均透过能量没有不连续。
如上所述，通过增加可变函数，该第一和/或第二表面的传统的数学公式可以被修改。因此在本实施例中，该光学透镜部件的第一和/或第二表面可由以下公式限定z(x,y)=[Σn=14A2nx2n]-f(x/R0)[Σn=14[A2n-B2n]x2n]+[Σn=14A2n′y2n]]]>其中，函数f(x/R0)是一个一致函数，它将带系数B2n的第二圆锥截面施加到带系数A2n的第一表面。最好是，该透镜的第二(后)表面在整体上由系数B2n限定。
该透镜在一个中央孔外部x≤R0被平滑地变形，在x＝R0处非对称渐进成为零效应，在透镜边缘有最大效应的，利用以下的一致函数f(r/R0)=0.75{1-[1+Σn=24R2n((r-R0)/2R0)2n]-m}]]>for r＞R0＝0for r≤R0该函数及其第一和第二导数在r＝R0处成为零。
在x＝28mm处开始，该光学透镜部件的前表面开始向后规定表面偏离，从而减小了前和后弧矢深度差增长的速度。同时，该前表面的曲率平滑地增加，并在透镜上最外端的水平距离上接近后表面的曲率。
以下在附图7中给出了一个具有-3D平均透过能量的六基透镜的设计例子。
注意对该表面和相应的通到该透镜部件边缘的平均透过能量的精确控制，这样，横贯该中央区孔的Rx能量是恒定的，此后以平滑方式下降，在沿整个轴1-1’的能量变化速度上没有不连续。
在本发明的另一个实施例中，如果一个光学透镜部件，例如一个渐进型光学透镜部件，在透镜的一个区域中，例如朝该透镜部件的外围，出现不希望的光学散光，该光学区可简单地起作用，以减少过剩的透镜表面能量。
如上所述，该光学透镜部件可以是一种渐进型光学透镜部件。外围光学区可沿该光学透镜部件的水平经线伸出。该外围光学区可以出现在沿该水平经线的该中央光学区的相反一侧。
该光学区伸出可从该透镜部件的该中央光学区的相反一侧伸出。
该光学区伸出可由适当的数学公式表示，包括一个用以平衡该外围光学区的不需要的光学散光的一致函数。
因此，在本实施例中定位的表面修正可被应用于一个靠近该水平经线末端的渐进型附加透镜部件。例如，由若干眼科透镜供应商，如SOLA，Essilor和美国光学，制造的现有技术透镜，显示出从该经线末端，在狭窄的楔形形状中，向内伸出的过剩前表面能量的入侵脊。该效应就是一个戴镜者的经验，增长的散光和无处安置的能量进一步降低了透镜在外围视野上的使用性。
如果靠近这类透镜的视野的前表面Z(x，y)是以干扰形式表示，而变化最好如下应用于瞬时外围z(x,y)=Z(x,y)+f′(y/R′0)*f(x/R0)[Σn=14C2nx2n+Σn=14C2ny2n]]]>其中f′(y/R′0)=[1-Σn=24R′2n(y/2R′0)2n]-m]]>必要的表面修改可翻译成附图7中所示设计方法的翻转。
根据本发明的这个方面设计的透镜部件的直接测量将在经线提供大量水平和交叉能量，其形式多少类似于在为附图7的工作例子中所创建的那些形式。通过将该方向的弧矢能量与由透镜的光轴处能量所限定的一个近似恒定值相匹配，可以决定沿水平经线的适当参数R2n，C2n和m。
上述公式最好导致在经线处的交叉能量基本上与水平上运用的能量相等。然而，这个意图只在接近该经线的区域中干扰该透镜表面，并在该渐进型透镜上尽可能与过剩表面能量区域匹配。据此，函数f’(y/R’0)是下一个尽可能与该过剩能量区接近的匹配，试图在任何时候对表面进行调整，而不向该透镜表面引入任何附加散光。因此，通过这类局部定位的表面干扰，不可能完全消除过剩的表面能量。
在本发明的另一个方面，该光学透镜部件可以设计成第一和第二表面的每个都表现出在该光学区伸出中有基本上相等的曲率变化，从而使该平均透过能量保持基本恒定。
因此，在这个方面，提供了一种光学透镜部件，包括第一和第二表面，该第一表面限定一个中央光学区；和一个从该中央光学区向该透镜的瞬时区域伸出的光学区伸出，并且呈现出曲率横贯整个区域宽度的相对平滑的变化；该第二表面由补充表面函数所限定，用于平衡该第一表面的第二光学区中的变化的补充表面所限定，当曲率变化超出该中央光学区以外时，该光学透镜部件的平均透过能量仍然保持基本恒定。
在另一个实施例中，该第二光学区可以包括一个沿该透镜的水平经线侧向放置的瞬时光学区；以及一个在该中央光学区和该瞬时光学区之间伸出的中间光学区。
据此，在本实施例中，提供了一种光学透镜部件，包括一个第一表面；和一个补充曲率的第二表面；至少一个表面在曲率上偏离标准的光学表面；该第一和第二表面的组合限定了一个其平均透过能量基本恒定的中央光学区；和一个从该中央光学区向该透镜的瞬时区域伸出的光学区伸出，并至少在水平方向横贯整个伸出宽度，表现出曲率的变化。
因此，在本实施例中，前和后表面在该中央光学区以外一起弯曲，从而使该平均透过能量保持基本恒定，并且该透镜多多少少陡峭弯曲。作为对照，此处恒定能量透镜的其它例子应用了从R＝0向外的弯曲公式。
如果对于一个如上所述类型的普通透镜形状的一致函数f’(y/R’0)要么是y的缓慢变化函数，要么被设定为一致，并且该后表面由一个补充表面函数所描述，则两个表面将一起移动，离开该中央光学区的平均曲线而弯曲。
如果必要，在另一个实施例中，该光学透镜部件还可包括第三个区，其中，通过连续降低平均透过能量，使透镜变细到极端限制条件。
在另一个实施例中，附图8显示了附图7所示的设计方法的、对于一个+3D平均透过能量的六基透镜的另一个例子。
还是在x＝28mm处开始，该光学透镜部件的前表面开始偏离后部的规定表面，从而降低前和后弧矢深度差下降的速度。同时，该前表面的曲率平滑降低，并在该透镜部件上最外端的水平距离上接近该后表面的曲率。
注意该瞬时边缘伸出在相同能量和中心厚度的简单球面透镜的限制之外。
在本发明的另一个方面，通过在轴1-1’处，除了改变瞬时表面，横贯该光学区，连续增加前和后表面的曲率，这种伸出还可进一步扩大。在本实施例中，该光学透镜部件的第一和第二表面，例如，前和后表面，由以下公式所限定z1(x)=SA2nx2n+{1-[1+Σn=14N2n(r/2N0)2n]-m′}*SG2nx2n]]>和z2(x)=SB2nx2n+{1-[1+Σn=14M2n(r/2M0)2n]-m′}*SF2nx2n]]>-f(x/R0)[Σn=14[A2n-B2n]x2n]]]>其中，系数A2n和B2n是在光轴处所选择的前和后曲率。
附图9中以透镜(2)显示了以后的透镜部件设计特点。注意与相应的球面透镜(1)比较，该变型的透镜的合适的瞬时区域和长度。
如本申请人在WO97/35224中的详细描述，其全部内容作为参考，特此包括在内，使用倾斜对齐，要求对前或后表面用非复曲面形修正的进一步修改，以消除平均能量和散光误差。
通过视轴和光轴的水平位移，可以实现在实际设计中所没有提供的对物理形状的修正。这可能要求对前或后表面进行棱柱修正，如本申请人在澳大利亚临时申请PP2612中的详细描述，其全部内容作为参考，特此包括在内。
根据本发明的这个方面的光学透镜部件，可以直接安装在卷绕型或护罩型眼镜框中。安装时该光学透镜部件可以围绕通过该光学中心的一个垂直轴进行瞬时旋转(“倾斜”)，或者平移，从而使视线保持与该透镜的光轴的平行(“偏移”)，或者是如下所述的倾斜和偏移的组合。
最好是，该光学透镜部件的前和/或后表面包括一个复合球面设计，以便在规定区中提供所需要的规定(Rx)。更好的情况是，这个规定区将横贯所使用的眼镜框的全孔而伸出。
在另一个优选的方面，从鼻限到光学中心的区域中的该光学透镜部件一般可以是微小型。或者，该光学透镜部件的鼻区域可以是双凸面形状。该双凸面形状是理想的，尤其对于高能量的透镜，因为其易于安装并能改进戴镜者的美容效果。
该透镜部件可以通过其光学中心围绕一个光轴进行瞬时旋转，或者该光轴可以相对于几何轴偏心，或者该透镜部件既旋转也偏心。如果有必要，可以进行表面修正，至少部分调整光学误差。这类修正在本申请人提交的国际申请WO9735224中有详细描述。
该前表面最好能安装在一个8.0D和9.0D或更高之间的恒定设计曲线的镜框中。
更好的情况是，该透镜部件的前表面从鼻限到瞬时限制有一个很高的复合曲线伸出，但是，该垂直或正交生成曲线是6.0D或更低。
应当理解，这类垂直曲线允许最终的规定透镜，最好是加边的透镜与戴镜者的脸部形状相适应，并以卷绕型的形式紧贴定位(一种所谓的“几何复曲面形”设计，选择该后表面的垂直曲线以维持所需要的平均透过能量或由该透镜所提供的Rx修正。这可与一个传统的“光学椭圆形”设计相区别，其中一个表面是旋转对称，而另一个表而被成形，以提供戴镜者的Rx的球形和柱形成份，而不用考虑戴镜者的脸部形状)。
另外，该光学透镜部件可适合安装在一个护罩型的镜框中。
在本发明的另一个方面，提供了规定眼科护目镜，包括一个用于固定一对眼科透镜的镜框，每个透镜最好具有非零的平均透过能量，其中每个透镜在佩戴构形中，围绕该戴镜者的脸部朝向戴镜者的太阳穴弯曲，；以及其中每个透镜具有一个具有平滑水平变化表面能量的前表面；和一个凹形后表面，在该配戴构形中不影响戴镜者的眼睫毛，并且与该前透镜表面能量组合，提供平滑、水平变化表面能量，在该配戴构形中通过透镜的主视线和离该主视线至少瞬时旋转40度的外围视线之间水平恒定的平均透过能量在±0.75D范围内，最好是±0.50D。
更好的情况是，该平均透过能量在偏离轴40度处恒定在±0.125D，并在偏离轴50度处仅仅为±0.25D。
在本发明的另一个优选实施例中，提供了一个光学透镜部件，包括一个第一透镜表面，其表面能量从球面点呈径向对称变化，并表现出在透镜基本部分的高能级表面散光，从而使该透镜，如果与一个第二标准光学表面组合，则不能用作眼科透镜；和一个第二透镜表面，其前和后表面限定了一个具有近似恒定的平均透过能量的光学体，并在该透镜部件的基本部分上具有眼科所能接受的特性。
该透镜部件最好是一个扁长的碗形，从而在离该球面点30毫米处，该第一表面偏离该球面点所限定的基准球至少3毫米。
在另一个实施例中，本发明提供了一种单一视觉的规定眼科透镜部件，它具有相对扁平的脸部部分，以及一个与戴镜者头部相适应的瞬时弯曲部分，包括一个前表面，其表面能量在瞬时方向至少增加3.0D；和一个后表面，其表面能量在瞬时方向至少增加3.0D，从而使该透镜具有恒定在±0.75D范围内的非零平均透过能量，最好是±0.5D，0.25D则更好。
最好是该透镜部件还包括一个弯曲的鼻翼部分，与戴镜者的鼻梁相适应。
在本发明的另一个方面，提供了一种制作光学透镜部件的方法，包括一个第一表面；和一个补充曲率的第二表面；至少一个表面，其在曲率上显著偏离一个标准的光学表面；该第一和第二表面的组合限定了一个光学区，其沿至少一条经线具有基本上恒定的平均透过能量；该方法包括提供在曲率上偏离标准光学表面的一个第一表面的数学或几何表示；和一个补充曲率的第二表面的数学或几何表示；该第一和第二表面的组合限定了一个具有基本上恒定的平均透过能量的光学区；构成一个与该第一和第二表面的表示相对应的透镜铸模；和从该铸模铸造一个光学透镜部件。
在优选形式中，当透镜部件是径向对称时，弧矢深度由下列公式给出Z(r，θ)＝Z(r)其中，r，θ，z是柱面坐标Z(r)=Σ2n=04A2n*r2n]]>其中A4＝(A2)3，A6＝2*(A2)5，A8＝5*(A2)7A2＝P0+K(r)函数K(r)是连续的。
或者，当透镜部件偏离一个椭圆形表面时，该弧矢深度由下列公式给出Z(r，φ)＝Z(x，y)其中，γ，φ是柱面坐标Z(x,y)=Σ2n-04A2n*x2n+Σ2n-94B2n*y2n]]>其中A2＝P0+K(x)，B2＝P0.
在一个特定的优选情形下，其中当一个表面进行了一个表面修正时，该弧矢深度由以下公式给出Z(r,θ)=R(r,θ)-R(r,θ)2r2]]>其中R(r,θ)=R(r,0)*R(r,π/2)R(rθ)sin2θ+R(r,π/2)cos2θ]]>是在θ处沿经线的径向曲率，数值θ＝0和π/2表示主经线。
在另一个优选方面，该第一和第二表面还限定了一个从中央光学区向该透镜的瞬时区域伸出的光学区伸出；该前表面在曲率上表现出向该透镜的瞬时区域的增加，从而使该透镜的平均透过能量沿横贯该伸出的一条水平经线逐渐减小，如此则显著降低不需要的光学散光。在本实施例中，该弧矢深度可以由以下公式给出z(x,y)=Z(x,y)+f′(y/R′0)*f(x/R0)[Σn=14C2nx2n+Σn=14C2ny2n]]]>其中f′(y/R′0)=[1-Σn=24R′2n(y/2R′0)2n]-m]]>其中参数R2n，C2n和m的值是沿该水平经线通过将该弧矢能量与一个近似恒定值相匹配而决定。
在本发明的一个优选方面，如上所述，该光学透镜部件可以按上面所述的将一个后部和前部透镜部件叠压在一起而构成。
应当理解，在本实施例中，通过为一部分补充后部薄片提供一个单一的前透镜薄片，可以减少总量，或者反之亦然。此外需要利用最先进的透镜完成技术，从半成品来完成一个Rx的需要被降低。
还应当理解，所描述的任何有关前透镜部件的特征可以同等地包括在有关后透镜部件的特征之中，反之亦然。
在另一个优选的实施例中，为了引入柱面修正，前和后透镜部件的配对表面可以是通过叠压的光学物品的中央光学区，围绕其各自的光轴而旋转对称。该透镜薄片可以通过互相旋转而确定方向，从而为戴镜者的散光修正提供所需要的取向。最终的透镜可以通过将两个部分叠压在一起来完成。
在一个特定的优选情形下，该叠压的光学物品可以包括一个内层，提供所需要的光学特性，其类型如本申请人提交的国际专利申请PCT/AU96/00805所描述，其全部内容作为参考特此包括在内。
该光学透镜部件可以由任何适合的材料所构成。可以使用聚合材料，该聚合材料可以是任何适合的类型，该聚合材料可以包括热塑材料或热固材料。可以使用己二烯乙二醇碳酸盐型材料，例如CR-39(PPG工业)。
该聚合物可以从交叉链接的聚合铸造成份所构成，如在本申请人的美国专利4,912,155，美国专利申请07/781,392，澳大利亚专利申请50581/93，50582/93，81216/87，74160/91，以及欧洲专利说明书453159A2中所述，其全部内容作为参考特此包括在内。
该聚合材料可以包括一种染料，最好是一种光致变色染料，它可以被加到用于产生该聚合材料的单体配方中。通过将一种颜料或染料与一层或多层光学品合并可以将颜色深度的变化减小到最低程度。
根据本发明的光学透镜部件还包括对前或后表面或一个叠压成的透镜的薄片的配对表面的标准附加涂层，包括电致变色涂层。
该前透镜表面可以包括一种防反射(AR)涂层，例如，本申请人在美国专利5,704,692中所述的类型，其全部内容作为参考，特此包括在内。
该前透镜表面可以包括一种抗磨损涂层，如本申请人在美国专利4954591中所述的类型，其全部内容作为参考，特此包括在内。该前和后表面还包括通常用在铸造成份中的一种或多种添加剂，如抗氧化剂，包含如上所述的热致变色和光致变色染料在内的染料，偏光剂，UV稳定剂以及能修改折射指数的材料等。
以下结合附图和例子详细描述本发明。然而应当理解以下的描述仅仅是一种示范，任何情况下都不应将其看成是对以上所述的本发明的一般性的限制。例子1附图7显示了根据本发明的一种6基光学透镜部件，其具有-3D的平均透过能量，在一个中央孔内以传统形式的Rx透镜开始，并以数学方式进行变形，从而改变其形状，而在该孔之外的平均透过能量中基于如下的公式不出现不连续z(x,y)=[Σn=14A2nx2n]-f(x/R0)[Σn=14[A2n-B2n]x2n]+[Σn=14A′2ny2n]]]>其中函数f(x/R0)是一个一致函数，它将一个带系数B2n的第二圆锥截面施加到一个带系数A2n的第一表面。该透镜的第二(后部)表面，在本例中是由系数B2n完全限定的。
该透镜在一个中央孔x≤R0的外部被平滑变形，其在x＝R0时具有非对称地渐近成为零效应，以及在透镜边缘具有最大值效应，利用以下一致函数f(r/R0)=0.75{1-[1+Σn=24R2n((r-R0)/2R0)2n]-m}]]>r＞R0时＝0 r≤R0时这个函数和其第一和第二导数在r＝R0时成为零。
附图7显示本公式应用于一个-3D的平均透过能量的6基光学透镜，其中的系数是A2＝5.12*10-3，A4＝1.34*10-7，A6＝7.02*10-12，A8＝4.60*10-16，andB0＝1，B2＝7.68*10-3，B4＝4.52*10-8，B6＝5.33*10-11，B8＝7.86*10-15R0＝28，R2＝0，R4＝2.75，R6＝-2.0，R8＝0，m＝2.
由于要求该瞬时伸出至少在水平经线1-1’上是脐状的，在垂直方向限定该局部交叉曲线的系数A’2，在轴1-1’上从水平曲率(表面能量)的变化值开始对每一个x值都要进行计算，其余的系数A’2n为所选择的非球面系数p的值所决定，如上所述。这样便创建了一个对散光和平均能量误差进行优化的初始表面形状，按照需要考虑所选择的透镜倾斜或偏移位置，以便在卷绕型镜框中定位该透镜。
A’2和该透镜沿轴1-1’的平均透过能量的变化如附图7所示。
注意对该表面和与该透镜部件的边缘相应的平均透过能量进行精确控制，从而使该Rx能量在横贯该中央区的孔时恒定，然后沿整个轴1-1’以一种平滑方式下降，而不在能量变化速度上出现不连续。
例子2附图8显示了根据本发明的一种6基光学透镜部件，其具有-3D的平均透过能量。该透镜部件的设计与例子1中所描述的方式类似，除了以下的系数A2＝5.12*10-3，A4＝1.34*10-7，A6＝7.02*10-12，A8＝4.60*10-16，andB0＝4.5，B2＝2.56*10-3，B4＝1.68*10-8，B6＝2.19*10-13，B8＝3.59*10-11R0＝28，R2＝0，R4＝2.5，R6＝-2.0，R8＝0，m＝2.在垂直方向限定该局部交叉曲线的初始系数A’2，要在轴1-1’处从水平曲率(表面能量)的变化值开始，在每一个x值之前进行计算。附图8中还显示了A’2和该透镜部件在轴1-1’处的平均透过能量的关系曲线。
注意瞬时边缘伸出在具有相同能量和中心厚度的简单球面透镜的限制之外。例子3附图9显示了附图8的光学透镜部件的变型，其中除了改变在轴线1-1’处的瞬时表面，该瞬时伸出通过连续增加横贯该光学区的前后表面的曲率，被进一步扩大。
在该实施例中，光学透镜部件的第一和第二表面，例如前后表面由下述公式限定z1(x)=SA2nx2n+{1-[1+Σn=14N2n(r/2N0)2n]-m′}*SG2nx2n]]>以及z2(x)=SB2nx2n+{1-[1+Σn=14M2n(r/2M0)2n]-m′}*SF2nx2n]]>-f(x/R0)[Σn=14[A2n-B2n]x2n]]]>其中，系数A2n和B2n是选择在光轴处的前后基曲线。在该实施例中，基曲线是6D和3D以给出+3D；A2＝5.12*10-3，A4＝1.34*10-7，A6＝7.02*10-12，A8＝4.60*10-16，andB0＝4，B2＝2.56*10-3，B4＝1.68*10-8，B6＝2.19*10-13，B8＝3.59*10-18系数G2n和F2n近似与+10D基曲线对应，其中G2＝8.53*10-3，G4＝4.65*10-7，G6＝5.08*10-11，G8＝6.96*10-15，F2＝8.00*10-3，F4＝4.0*10-7，F6＝5.08*10-11，F8＝6.93*10-15.
修正系数是N0＝75，N2＝0.415，N4＝0.45，N6＝-0.72，N8＝1.50，m’＝3M0＝77.5，M2＝0.50，M4＝0.40，M6＝-0.72，M8＝0，R0＝28，R2＝0，R4＝2.75，R6＝-2.0，R8＝0，m＝2.
相应的透镜部件设计的特征示于图11a中为透镜[2]。注意瞬时达到的距离和变型透镜部件的长度与它所对应的球透镜[1]对比。
例子4附图10和11显示了根据本发明的具有+3D平均透过能量的光学透镜部件。
该透镜部件被设计成建立对透镜的前和后表面的描述，从而使弯曲只出现在水平平面(x，z)中z1(x)=ΣA2nx2n+[Cos(πx/2R0)]m*ΣB2nx2n]]>z2(x)=ΣG2nx2n+[Cos(πx/2M0)]m*ΣF2nx2n]]>该设计方法的使用如附图11(a)和11(b)所示，其中显示了在水平或(x，z)平面中的透镜交叉截面。以(1)表示的截面具有14D的恒定前基曲线，而以(2)表示的则是当前可变的曲率设计，而以(3)表示的则具有6D的恒定前基曲线。所有三种透镜都在宽孔范围内具有+3D的平均透过能量。按照高基设计(1)，该可变基设计(2)有同样的能力向太阳穴卷绕，并为人眼提供改进的物理空间放置于透镜之后。低曲率设计(3)穿过可视域，但具有相对较小的卷绕倾向。如果通过使透镜偏离轴而倾斜进行补偿，该扁平的后表面将缩短眼睛所得到的空间，与睫毛和眼睑相冲突。
在中央光学区CZ处的基础曲线的数值由A2n+B2n的和所限定，在太阳穴处接近A2n值。在当前的例子中，由于选择了负B2n，该曲率从CZ向TZ增加。
另一方面，如果A2n和B2n都是正的，则该曲率的趋向将相反，即在CZ处最高，而向TZ平滑下降。例子5附图12显示了根据本发明的基于一个非对称透镜设计的具有+3D平均透过能量的光学透镜部件。
尽管是设计非对称性，但是使用以下的数学公式，限定该光学透镜部件的第一和第二表面，仍然可以创建具有连续和平滑变化曲率的非对称光学透镜部件设计的一个例子以及恒定的平均透过能量。
z1(x)＝∑α2nx2nx＜0时z1(x)=ΣA2nx2n+[Cos(πx/2R0)]m*ΣB2nx2n]]>x＞0时z2(x)＝∑γ2nx2nx＜0时z2(x)=ΣG2nx2n+[Cos(πx/2M0)]m*ΣF2nx2n]]>x＞0时而z1(y)＝∑α2ny2nz2(y)＝∑γ2ny2n其中系数按上述的定义。
所得到的透镜特征如附图12a-12c所示。例子6附图13显示了对附图12所示的光学透镜部件的变型。
附图12c的水平透镜截面被复制在附图13中，该透镜前和后表面是(1)和(2)，一个8D曲线(3)在鼻限和瞬时限之间重叠，后表面(2)在内曲线(3)之后入侵约1.5毫米。当该透镜被安装在离轴倾斜的镜框中以达到所需的卷绕角度时，它为眼睛提供了满意的间隙。如申请人在WO97/35224中所述，使用倾斜对齐要求用非复曲面形修正对该前或后表面作进一步修改，以便消除平均能量和散光误差。例子7附图14显示了附图13的光学透镜部件的一种变型。
该光学透镜部件的第一和第二表面由下列数学公式所限定z1(x)＝0for x＜0z1(x)=ΣA2nx2n-[Cos(πx/2R0)]m*ΣA2nx2n]]>x＞0时z2(x)＝Gofor x＜0z2(x)=ΣG2nx2n-[Cos(πx/2M0)]m*ΣA2nx2n]]>x＞0时z1(y)＝∑α2ny2nz2(y)＝∑γ2ny2n其中可变函数的记号是相反的。
因此本申请人发现了一种与附图13所创建的透镜等同的透镜，其中该前表面在光轴的鼻翼上具有零曲率。也就是说，对于x≤0，该前表面与其自己的正切一致。例子8附图15显示了附图14的光学透镜部件的一种变型，其中附图14中的设计表面在该鼻翼区是向前逐渐移动。
附图15的该光学透镜部件的第一和第二表面由以下数学公式所限定z1(x)=[Sin(πx/2R′0)2n]m′*ΣB′2nx2n]]>x＜0时z1(x)=ΣA2nx2n-[Cos(πx/2R0)]m*ΣA2nx2n]]>x＞0时z2(x)=G0+[Sin(πx/2M′0)]m′*ΣB′2nx2n]]>x＜0时z2(x)=ΣG2nx2n-[Cos(πx/2M0)2n]m*ΣA2nx2n]]>x＞0时z1(y)＝Σα2ny2nz2(y)＝Σγ2ny2n其中各种系数如上所述，附加的参数R’0，M’0和m’与R0，M0和m相对应。
根据参数的选择，这个公式可以将图14中所示的非对称正切光学透镜部件的表面在鼻翼区向前逐渐移动到在大约x＝-1.3R’0。处的向前位移最大值。当这些设计被设定为R’0≈M’0＜PD/2.6，其中PD是对戴镜者而言的瞳孔距离，一对左右透镜被生成，其镜面对称点与鼻梁中心相对应。
对于附图15所示的透镜部件m’＝2R’0=M’0＝25B’2＝-2.56*10-3，B’4＝1.68*10-6，B’6＝-2.19*10-11，B’8＝-3.59*10-18例子9附图16显示了附图10和11的光学透镜部件的一种变型，其中该一致函数是“Witch of Agnesi”型。
附图16的光学透镜部件的第一和第二表面由以下数学公式所限定z1(x)=ΣA2nx2n+{1-[1+Σn=14R2n(r/2R0)2n]-m}*ΣB2nx2n]]>z2(x)=ΣG2nx2n+{1-[1+Σn=14M2n(r/2M0)2n]-m}*ΣF2nx2n]]>附图16显示将本公式应用于附图10和11的例子。
系数A2n和G2n是在光轴处挑选出的前和后基础曲线。在本例中为6D和3D；A2＝5.12*10-3，A4＝1.34*10-7，A6＝7.02*10-12，A8＝4.60*10-16，G0＝4，G2＝2.56*10-3，G4＝1.68*10-8，G6＝2.19*10-13，G8＝3.59*10-18系数B2n和F2n大约相应于+10D的基础曲线，为B2＝8.53*10-3，B4＝4.65*10-7，B6＝5.08*10-11，B8＝6.96*10-15，F2＝8.00*10-3，F4＝4.0*10-7，F6＝5.08*10-11，F8＝6.93*10-15.
一致系数是R0＝75，R2＝0.415，R4＝0.45，R6＝-0.72，R8＝1.50，m＝2M0＝77.5，M2＝0.50，M4＝0.40，M6＝-0.72，M8＝0，注意对透镜边缘外面的切线能量的精确控制，从而使该Rx能量在整个透镜孔中恒定。例子10附图17显示了附图16的光学透镜部件的一种变型，其中该一致参数是在不改变曲率系数的情况下而改变，其值为R0＝75，R2＝0.415，R4＝0.45，R6＝-0.72，R8＝-3.0，m＝2M0＝77.5，M2＝0.50，M4＝0.40，M6＝-0.72，M8＝4.5，注意只改变参数R8和M8即可实现广的卷绕。该Rx能量在离轴约25毫米处开始下降，并在离轴30毫米处下降到0.4D。在离轴约41毫米处落到平面。通过将R2n和M2n能量系列扩展到n＝5或6可以更进一步地进行微妙控制。瞬时区TZ以外的外区中的交叉曲线可要求进一步的atoric修正以保持Rx能量的水平和竖直分量互相阶梯式移动，从而避免引起非固定的瞬时区域中高度模糊和柱形误差。例子11附图18显示了一个具有-3D的Rx光学透镜部件，它在光轴和离轴30毫米的点之间变平到9D。
该光学透镜部件的第一和第二表面由以下数学公式所限定z1(x)=ΣA2nx2n+[1+Σn=14R2n(r/2R0)2n]-m*ΣB2nx2n]]>z2(x)=ΣA2nx2n+[1+Σn=14M2n(r/2M0)2n]-m*ΣF2nx2n]]>系数A2n+B2n是在光轴(16.5D)处所选出的前曲线，G2n+F2n是后曲线，在本例中19.5D对应一个-3D的Rx；A2＝5.97*10-3，A4＝2.13*10-7，A6＝1.52*10-11，A8＝1.35*10-15，G0＝1，G2＝8.53*10-3，G4＝4.65*10-7，G6＝5.08*10-11，G8＝6.93*10-15.
系数B2n＝F2n对应于约+10D的基础曲线，在本例中为B2＝8.1*10-3，B4＝5.32*10-7，B6＝6.99*10-11，B8＝1.15*10-14，该一致系数为R0＝27.5，R2＝0.5，R4＝-0.03，R6＝0.03，R8＝0.08，m＝2M0＝30，M2＝0.5，M4＝-0.03，M6＝0.03，M8＝0.08，附图18中曲线(1)表示该前表面的位置，如果该曲率在16.5D处保持恒定。可以看到根据本发明的透镜的前表面被向外移动约7毫米，当它从一个23毫米到30毫米的孔根据需要围绕眼睛卷饶时，为该透镜做出一个开口。从该Rx切线能量方案中还可看到，该平均透过能量误差在整个透镜孔小于0.3D。例子12碗形在附图19，20和21中，对于在光轴处具有8D基础曲率的平面透镜，给出了一些碗形透镜的例子，通过一定范围的函数向其外边缘增加到16D。这些是与现有技术的8和16D曲率的球面透镜相比较(每种情况下的附图A和E)。为了达到一个8D透镜围绕可视区域的卷绕，有必要使透镜偏心，从而使前部视线与该光轴平行，但并不与该轴一致，或者针对该前部视线倾斜该光轴，并对形状实施非复曲面修正，从而引入能量和棱柱误差。一个高曲率的透镜部件可以安装成使该光轴与每只眼睛的向前视线一致，但是该曲率非常大，以致于透镜实际上不能到达太阳穴以外，以围绕该可视设备。根据本方法设计的碗形透镜部件实现了所需的物理卷绕，还能与该光轴的修正对齐匹配。它们还提供了更大的容积以便在透镜的前部和由眼睫毛所限定的球体之间匹配一个Rx能量修正，这大约为距离眼睛的旋转中心的径向大约18-23毫米。在每一种情况下，附图B-D显示了具有3种不同切线能量的透镜设计结果。例子13附图22A和B分别显示了一个10.0D基础球面透镜(现有技术)的平视、侧视或俯视图，而根据本发明的一个光学透镜是10.0D至16.0D基础可变曲率的旋转对称的螺旋扁球面透镜，与附图19D中所述的光学透镜相对应。
在附图22中，点线代表该透镜的前表面，实线代表该透镜的后边缘。
根据附图22B的螺旋光学透镜，可与附图22A中的现有技术球面透镜相对应。应当注意，根据本发明的透镜是一个基础形状，具有显著提高的曲率和弧矢深度，但仍然允许安装在适合现有技术球面透镜的镜框中。例子14螺旋弯曲在本例中不保持轴对称，该共变表面看成是对复曲面形表面的偏离，而不是对球形表面的偏离。
Z(r，φ)＝Z(x，y)弧矢深度以参变量形式表示为Z(x,y)=Σ2n-04A2n*x2n+Σ2n-94B2n*y2n]]>其中，例如A2＝P0+K(x)，B2＝P0从而在Ox轴方向可以产生一个可变的基础曲率，并且与其正交的曲率保持恒定。在这种情况下，该Ox轴与水平轴相对应，而Oy是垂直的。按照上述对碗形进行变化完全类似的方式，这种形状的透镜在垂直意义上多少保持一些扁平，但仍然能在水平方向上增加以便朝太阳穴螺旋前进并卷绕在可视域周围，并紧贴脸部。
根据本方案所设计的透镜设计和光学分析，在附图23中给出。
附图23A-E显示了按螺旋形设计的该透镜部件的前表面(附图23A)和后表面(附图23B-E)的一般形状。后表面分别是平面的(附图23B)或者其表面能量为-3D，-2D和+2D(附图23C，D利E)。
在每个设计中，曲线(1)是基准球体，曲线(2)是透镜的螺旋形表面，从而显示了偏离的程度。
在附图24A-C中，根据本发明提供了对于螺旋形透镜设计的RMS能量误差的方案，它显示了一个在0度(a)处优化的具有-3D平均透过能量的螺旋形透镜设计，一个现有技术的非球形设计(b)和一个在45度处优化的螺旋形透镜(c)。
在螺旋形透镜设计中，该设计在左半球是球形设计，而在右半球中是螺旋形设计。例子15附图25a显示了根据本发明的一个透镜部件的前表面的一般形状(弧矢深度)，它基本上与下面的附图23A中的表面相对应。附图25b显示了附图25a中该偏离表面的表面能量分布图。在这种情况下，该基准球的曲率是8D。
该偏离前表面在中心处具有8D的曲率，并线性倾斜至沿X轴27毫米上的12D。它继续以12D到达边缘。最终的曲率和沿表面X轴的垂度在附图25A中显示，作为对照，也可参看一个8基球体的垂度。
曲率梯度在5mm上使该垂度增加一些，并使斜度在40毫米处从37增加到53度，y方向上的曲率被恒定保持在8D。用于该表面深度的公式为z(x,y)=R-(R-z(x))2-y2]]>其中Z(x)是一个X方向高度，R是与8D相应的66.25毫米半径。以下的球形能量图附图26显示了对于本设计的垂直等高线。该等高线间隔为1D。
所有随后的等高线图表也具有±40毫米的范围，或者眼睛旋转大约56度。
平面透镜为了制作一个平面透镜部件，将与前表面有相同形状的后表面挑选出来，但是用中央曲率稍微调整以得到零透过能量。最终的RMS能量误差显示如下。为了对照，附图27C是一个具有8基球形前表面和合适的球形的后表面的球形平面透镜部件。等高线为0.1D间隔。
附图27A和C中的图表显示该偏离表面只在该透镜的右侧，在极端的眼睛旋转角度只略微增加了误差。所强调的表面的左半球是一个8基球体，其表现与该球形透镜基本一致。即使不经过优化，也能提供一种平面透镜，其性能基本上与一个具有8基前表面的球形透镜一样出色。对后表面增加一些非球形修正，可进行优化。优化过程在例子16中有更详细的描述。优化之后(附图27B)，其性能几乎在任何地方都是完美的，只有该透镜的极右边缘除外。当然优化带有球形前表面的透镜的后表面会提高该透镜左半球部分的性能。例子16优化的负数两个透镜使用一个偏离前表面通过-2D的Rx设计一个透镜部件。该后表面包括3个组成部分(1)前表面的垂度，(2)在中心处对适当的Rx进行的球面修正，(3)一个非球面修正表面。该非球面修正由两个单独的第10顺序多项式构成，一个用于左半球，一个用于右半球，左手的多项式系数通过手动调节，以便沿该X轴的负半轴将RMS能量误差减小到最低程度。类似的可以确定单独用于优化沿正X轴的左半球的系数。所使用的最终修正平面是通过平滑改变角度函数(θ＝tan-1(y/x)而复合的这些函数的线性叠加。右侧的多项式只在右半球中通过cos2θ复合到±90。这样便沿正X轴具有了给该多项式以完全影响的效果，并沿Y将其平滑递减为零。在右半球中的反函数sin2θ用于左侧的多项式，从而使其对左半球具有充分的效应，并沿正X轴消失。
附图28A显示对于具有如上所述的后表面设计的透镜的RMS能量误差。为了对照，附图28B是一个具有球形8基前表面的设计，后表面上是一个优化的非球面。来自该透镜左侧的多项式用于非球形，因为该透镜在左半球中是球形。
刚看到结果的时候是令人吃惊的。沿正X轴的能量误差实际上小于沿负轴的误差(球形前表面)，因此也小于该优化的非球形。附图29详细比较了沿该轴的RMS能量误差。
在零度时的误差，沿正X轴，对于复合透镜而言，比对于球形透镜低超过30毫米。
附图29C还显示了对于该透镜从X轴向上在45度时的RMS能量误差。这个误差显然比非球形情况下要高得多，它被限制成沿所有轴具有相同的误差。对左侧和右侧的多项式，将cos4θ和sin4θ条件分别加入到角倾斜函数。对左侧的函数调节新系数，以减小45度处的误差(这并不影响零度误差)。然后是cos4θ条件的系数，直到零度和45度处的误差完全相等。附图30中显示了结果。令人惊奇的是曲线正好在优化的非球形水平上交叉。
概括言之，可以设计一个后表面，其光学性能基本上与具有类似补充曲率的球形前表面的透镜相同。结果表明，沿一个优选轴的性能实际上要比其等同的球形前表面即非球形后透镜更好。建议该角平均RMS误差可以不显著低于该球形—非球形组合。例子17碗形附图31A-C显示了设计成碗形的透镜部件的一般形状。应当理解可以按附图31A-C所示的碗形制作透镜坯。加边时该碗可以有一个非环形边，与所需要的眼镜框或安装架相适应。
一个球形碗500有一个边缘或边。应当理解上述美国专利申请系列号为09/223006中所披露的透镜部件可以有附图22A所示的一般形状，这类透镜部件的特征可以是35毫米或更小的球形曲率的恒定半径，在该佩带条件下集中于眼睛的旋转矩心504。有一个透镜的光轴O-O与该旋转矩心504交叉。该球形碗500围绕轴O-O呈现径向对称。佩带时，可以不要求从戴镜者的可视轴作光轴倾斜或偏移。
附图31B和31C的碗形也围绕其各自的光轴O-O呈径向对称。附图38B显示了一个扁圆形碗。其特征在于在围绕该光轴O-O与该透镜部件的交叉点处的球面点512处的球形曲率相对较细。该曲率从轴O-O向外变得径向陡峭。通过点划线514的交叉截面所示的基准球可显示出该效果。该基准球与球面点512处的透镜部件的瞬时曲率有相同的曲率。如附图31B所示，该透镜部件随径向距离的增加逐渐偏离该基准球。附图19-21中显示了各种曲率变化的例子。
由附图31的透镜部件制作的透镜形状其特征可以是弧矢深度Z。该深度可从前平行表面513(一个在球面点512处永远存在于该轴O-O的平面)以及一个代表该边缘透镜的最远瞬时边缘径向点的一个点514来测量。在本发明的优选实施例中，这个距离在一个30毫米的径向距离时可以是20毫米，如附图19-21中的详细描述。
数值ΔZ表示该透镜部件偏离该基准球的垂直距离。应当理解ΔZ在加边的透镜中在与点514相对应的径向距离上有其最大值。在附图19-21的扁园形碗的例子中，ΔZ的范围在离轴O-O30毫米的位置上，距该基准球约3-10毫米。
附图31C显示了一个扁长的碗形透镜部件520，其特征在于在球面点512处有相对陡峭的瞬时球形曲率。与附图31B的扁圆形碗相对照，该曲率从轴O-O向外变得不太陡峭。在一个优选的实施例中，附图31C的碗可以采用美国专利申请系列号为09/223006中所描述的一个透镜的形状，从而使其在一个近似于圆锥形的可视定影区域中具有陡峭的弯曲球形，其交叉截面由射线522和524表示。在该可视定影区域的边缘，该曲率按照前述，在射线524和瞬时边缘点514之间的透镜区域中，开始逐渐变化以产生瞬时伸出。例子18椭圆形透镜部件和螺旋弯曲附图32A和B分别是在水平方向具有螺旋弯曲的椭圆形透镜600的俯视图和侧视图。该透镜被显示为具有一个光轴O-O，最好与戴镜者的可视轴共线。该透镜的瞬时边缘点以602表示。附图32A的水平平面中的透镜形状，其特征在于有一个螺旋弯曲(即在该瞬时方向上增加的单调曲率)。为了显示的目的，该曲率在透镜边缘点602之外继续增长，并以螺旋形破折线604表示。
戴镜者的眼睛606和睫毛608也显示在附图32A中。一条线610代表三维表面的交叉截面，它包含了睫毛和眼睑最前端的可能位置。这个表面610最好完全位于透镜的后表面之后以避免与睫毛和眼睑的碰撞。
附图32B是附图32A的眼睛606和透镜600的部分交叉截面的侧视图。附图32A和B显示该透镜的垂直曲率不同与该透镜的水平曲率。该透镜不是径向对称的，最好描述为一个椭圆形而不是一个碗形。
该透镜600的垂直形状其特征在于弯曲线612和614分别位于轴O-O的上方和下方，可以使垂直曲率的变化适应于避免与眼睫毛和眼睑碰撞，并对光轴O-O上方和下方的眼睛提供保护。
应当理解，在本说明书中披露和限定的发明可以是所提到的或从文字或附图中明显推出的两个或多个单独特征的所有组合。所有这些不同的组合均构成本发明的各种替换形式。
权利要求
1.一种光学透镜部件，包括一个第一表面；和一个补充曲率的第二表面；至少一个表面表现出在曲率上显著偏离标准的光学表面；该第一和第二表面组合限定了一个沿至少一条经线表现出基本恒定的平均透过能量的光学区。
2.根据权利要求1的光学透镜部件，其特征在于该第一和第二表面是共变表面，从而该光学区表现出基本恒定的平均透过能量。
3.根据权利要求1的光学透镜部件，其特征在于该偏离表面，至少沿一条水平经线横贯戴镜者的至少一部分可视定影区域，表现出曲率的基本平滑的变化。
4.根据权利要求3的光学透镜部件，其特征在于该偏离表面基本没有表现出视觉上的不连续。
5.根据权利要求4的光学透镜部件，其特征在于该偏离表面基本没有表现出光学的不连续。
6.根据权利要求1的光学透镜部件，其特征在于曲率的变化导致弧矢深度变化至少约2mm。
7.根据权利要求6的光学透镜部件，其特征在于曲率的变化导致弧矢深度变化至少约4mm。
8.根据权利要求1的光学透镜部件，其特征在于该光学区是一个在-6.0D和+6.0D之间具有非零的平均透过能量的规定区。
9.根据权利要求1的光学透镜部件，其特征在于当安装时，该透镜部件的光轴与戴镜者的视线相平行。
10.根据权利要求9的光学透镜部件，其特征在于该光轴与戴镜者的视线共线。
11.根据权利要求1的光学透镜部件，其特征在于该标准光学表面是在穿过该光轴的表面上的一个球形点或装配点限定的球形或复曲面形。
12.根据权利要求11的光学透镜部件，其特征在于该偏离表面偏离标准光学表面的程度与离该光轴的径向距离有关。
13.根据权利要求12的光学透镜部件，其特征在于该偏离与径向距离呈线性或正弦或其组合变化。
14.根据权利要求1的光学透镜部件，其特征在于该偏离表面表现出仅仅一条经线截面是环形。
15.根据权利要求14的光学透镜部件，其特征在于该光学透镜部件是椭圆形状。
16.根据权利要求12的光学透镜部件，其特征在于该光学透镜部件一般是径向对称。
17.根据权利要求16的光学透镜部件，其特征在于该光学透镜部件的形状近似于碗形。
18.根据权利要求17的光学透镜部件，其特征在于该光学透镜部件的形状近似于一个扁圆形或扁长形碗。
19.根据权利要求12的光学透镜部件，其特征在于通过该光学透镜部件的水平截面的形状一般是螺旋形。
20.根据权利要求1的光学透镜部件，其特征在于该偏离表面沿一条水平经线变化，但是沿垂直经线的表面曲率基本上恒定。
21.根据权利要求1的光学透镜部件，其特征在于该偏离表面沿水平和垂直经线变化。
22.根据权利要求21的光学透镜部件，其特征在于沿垂直经线的表面的曲率维持在沿水平经线的表面的曲率的约±0.5D的范围内。
23.根据权利要求1的光学透镜部件，其特征在于该前和/或后表面进行表面修正，以便至少部分调整光学误差。
24.根据权利要求23的光学透镜部件，其特征在于该透镜的后表面进行表面修正，以至少部分调整光学误差。
25.根据权利要求1的光学透镜部件，其特征在于该透镜部件适于安装在卷绕型或护罩型镜框中，从而使该透镜围绕通过其光学中心的一个垂直轴瞬时旋转。
26.根据权利要求1的光学透镜部件，其特征在于该透镜部件适于安装在一个卷绕型或护罩型镜框中，从而使该透镜偏心，将其光轴移离视线，同时保持两者之间的平行。
27.根据权利要求25或26的光学透镜部件，其特征在于该透镜部件既偏心又围绕通过其光学中心的一条垂直轴瞬时旋转。
28.一种光学透镜部件，包括前和后共变表面，至少一个表面具有变化的表面能量，使得该透镜部件的平均透过能量恒定在该戴镜者的可视定影区域中的±0.75D范围内，该透镜部件的光轴与戴镜者的可视轴对齐，该透镜部件与戴镜者的脸部形状相符合，其弧矢深度至少约10mm。
29.根据权利要求28的光学透镜部件，其特征在于该平均透过能量恒定在该可视定影区域中±0.5D的范围内。
30.根据权利要求28的光学透镜部件，其特征在于该透镜部件具有在-4.0D和+4.0D之间非零的平均透过能量。
31.根据权利要求30的光学透镜部件，其特征在于该透镜部件在该可视定影区域的外部有一个瞬时区域，其中该透镜的平均透过能量的绝对值是逐渐降低的。
32.根据权利要求28的光学透镜部件，其特征在于该透镜部件是扁长的碗形，它的至少一个表面在该光轴上有一个球面点，它的后表面设置为将眼睫毛冲突减小到最小程度。
33.根据权利要求28的光学透镜部件，其特征在于该透镜部件是椭圆形，它的至少一个表面在该光轴上有一个球面点。
34.根据权利要求28的光学透镜部件，其特征在于沿该透镜部件的水平经线，共变表面的表面能量在该光轴的瞬时位置增加，然后下降，以便在戴镜者的脸部周围弯曲该透镜部件。
35.根据权利要求28的光学透镜部件，其特征在于该共变表面的表面能量沿垂直经线变化，在该透镜的光轴的上方和下方位置出现表面能量的局部最大值。
36.一种光学透镜部件，包括一个第一表面；和一个第二表面；该第一和第二表面组合限定了；一个中央光学区；和一个从该中央光学区向该透镜的瞬时区域伸出的光学区伸出，其中该透镜的平均透过能量的绝对值沿横穿该伸出的至少一条水平经线，逐渐地平滑下降，从而显著减少了不需要的光学散光。
37.根据权利要求36的光学透镜部件，其特征在于该光学透镜部件包括一个第一表面；和一个补充曲率的第二表面；至少一个表面表现出在曲率上偏离标准的光学表面；该第一和第二表面组合限定了一个具有基本恒定的平均透过能量的中央光学区。
38.根据权利要求36的光学透镜部件，其特征在于该平均透过能量横穿该伸出下降到基本为零。
39.根据权利要求36的光学透镜部件，其特征在于该光学区伸出采用一个通道的形状，其中该平均透过能量根据预定的数学公式相对平滑地下降。
40.根据权利要求36的光学透镜部件，其特征在于该光学区伸出的宽度逐渐变细，以避免与戴镜者的太阳穴接触。
41.一种光学透镜部件，包括一个第一表面；和一个第二表面；至少一个表面表现出在曲率上显著偏离标准的光学表面；该第一和第二表面组合限定了一个中央光学区；和一个从该中央光学区向该透镜的瞬时区域伸出的光学区伸出，其中该第一和第二表面在该光学区伸出中表现出基本上相同的曲率变化，从而使该平均透过能量保持基本恒定。
42.一种光学透镜部件，包括一个第一表面；和一个补充曲率的第二表面；至少一个表面表现出在曲率上显著偏离标准的光学表面；该第一和第二表面组合限定了一个中央光学区，沿至少一条经线表现出基本恒定的平均透过能量；一个瞬时光学区，沿该透镜的水平经线侧向放置；和一个界于它们之间的中间光学区，其中该透镜的平均透过能量沿横穿该区的一条水平经线逐渐变化。
43.根据权利要求42的光学透镜部件，其特征在于该中间光学区采用一个通道的形状，其中该平均透过能量根据预定的数学公式相对平滑地增加。
44.根据权利要求43的光学透镜部件，其特征在于该中间光学区采用一个相对宽的通道的形状。
45.一种光学透镜部件系列，其中每个透镜部件包括一个第一表面；和一个补充曲率的第二表面；至少一个表面表现出在曲率上显著偏离标准的光学表面；该第一和第二表面组合限定了一个光学区，其沿至少一条经线表现出基本恒定的平均透过能量；每个透镜部件具有一个随所需要的平均透过能量而变化的前表面；和一个共同的后表面。
46.根据权利要求45的光学透镜部件系列，其特征在于每个透镜部件表现出正的透过能量。
47.根据权利要求45的光学透镜部件系列，其特征在于每个光学透镜部件是径向对称的碗形；该可变前表面和共同的后表面是参考本文件所述的Morris-Spratt图表而选出的。
48.一种光学透镜部件系列，其中每个透镜部件包括一个第一表面；和一个补充曲率的第二表面；至少一个表面表现出在曲率上显著偏离标准的光学表面；该第一和第二表面的组合限定了一个光学区，其沿至少一条经线表现出基本恒定的平均透过能量；每个透镜部件具有一个共同的前表面；和一个随所要求的平均透过能量而变化的后表面。
49.根据权利要求48的光学透镜部件系列，其特征在于每个透镜部件表现出负的透过能量。
50.根据权利要求48的光学透镜部件系列，其特征在于每个光学透镜部件是径向对称的碗形；该共同前表面和可变后表面是参考本文件所述的Morris-Spratt图表而选出的。
51.规定眼科护目镜，包括用于固定一对眼科透镜的镜框，其中每个透镜在佩带构形中围绕戴镜者的脸部朝戴镜者的太阳穴方向弯曲；其中每个透镜具有一个具有平滑的水平变化的表面能量的前表面，和一个凹形后表面，它在该佩带构形中不影响戴镜者的眼睫毛，具有平滑的水平变化的表面能量，与该前透镜表面能量组合，在佩带构形中通过该透镜的主视线和从该主视线瞬时旋转至少40度处的外围视线之间，平均透过能量在水平方向恒定在±0.75D的范围内。
52.根据权利要求51的规定护目镜，其特征在于每个眼科透镜具有非零的平均透过能量。
53.根据权利要求51的规定护目镜，其特征在于该平均透过能量恒定在±0.50D。
54.根据权利要求51的规定护目镜，其特征在于该平均透过能量在离轴高至40度处恒定在±0.125D，并在离轴50度处下降至仅仅±0.25D。
55.一种制作光学透镜部件的方法，该透镜部件包括一个第一表面；和一个补充曲率的第二表面；至少一个表面表现出在曲率上显著偏离标准的光学表面；该第一和第二表面组合限定了一个光学区，其沿至少一条经线表现出基本恒定的平均透过能量；该方法包括提供一个表现出在曲率上偏离标准光学表面的第一表面的数学或几何表示；和一个补充曲率的第二表面轮廓的数学或几何表示；该第一和第二表面组合限定了一个表现出基本恒定的平均透过能量的光学区；形成与该第一和第二表面的表示方式相对应的透镜部件。
56.根据权利要求55的方法，其特征在于当该透镜部件是径向对称时，该弧矢(sagittal)深度由以下公式给出Z(r，θ)＝Z(r)其中，r，θ，Z是柱面坐标Z(r)=Σ2n=04A2n*r2n]]>其中A4＝(A2)3，A6＝2*(A2)5，A8＝5*(A2)7其中A2＝P0+K(r)其中函数K(r)是连续的。
57.根据权利要求55的方法，其特征在于当某个表面进行表面修正时，该弧矢深度由以下公式给出Z(r,θ)=R(r,θ)-R(r,θ)2r2]]>其中R(r,θ)=R(r,0)*R(r,π/2)R(rθ)sin2θ+R(r,π/2)cos2θ]]>是在θ处沿经线的径向曲率，θ＝0和π/2时表示主经线。
58.根据权利要求55的方法，其特征在于该透镜部件偏离复曲面形表面，该弧矢深度由以下公式给出Z(r，φ)＝Z(x，y)其中r，φ是柱面坐标Z(x,y)=Σ2n-O4A2n*x2n+Σ2n-O4B2n*y2n]]>其中A2＝P0+K(x)，B2＝P0.
59.根据权利要求55的方法，其特征在于该透镜部件包括一个光学区伸出，其中不需要的光学散光被显著减少，该弧矢深度由以下公式给出z(x,y)=Z(x,y)+f′(y/R′0)*f(x/R0)[Σn=14C2nx2n+Σn=14C2ny2n]]]>其中f′(y/R′0)=[1-Σn=24R′2n(y/2R′0)2n]-m]]>其中参数R2n，C2n，和m的值通过将该弧矢能量与一个近似恒定的值相匹配，沿该水平经线而确定。
60.一种光学透镜部件，包括一个第一透镜表面，其表面能量从一个球面点径向对称变化，并在该透镜的基本部分表现出高能级的表面散光，从而如果与一个第二标准光学表面组合，该透镜不能作为一个眼科透镜使用；和一个第二透镜表面，该前和后表面限定了一个光学体，它在该透镜部件的基本部分上具有近似恒定的平均透过能量和眼科所能接受的的特性。
61.根据权利要求60的光学透镜部件，其特征在于该透镜部件是一个扁长的碗形，从而使该第一表面在离该球面点30毫米处，偏离在该球面点所限定的一个基准球体至少3毫米。
62.一种具有相对扁平脸部和瞬时部分的单一视觉规定眼科透镜部件，该瞬时部分弯曲，与戴镜者的头部相适应，该透镜部件包括一个前表面，其表面能量在该瞬时方向至少增加3.0D；一个后表面，其表面能量在该瞬时方向至少增加3.0D，使得该透镜具有恒定在±0.75D范围内的非零平均透过能量。
63.根据权利要求62的眼科透镜部件，其特征在于该平均透过能量恒定在±0.75D范围内。
64.根据权利要求62的眼科透镜部件，其特征在于还包括一个弯曲的与戴镜者的鼻梁相符合的鼻翼部分。
65.一种参考前述任何一个例子的光学透镜部件。
全文摘要
一种光学透镜部件包括一个第一表面;和一个补充曲率的第二表面;至少一个表面表现出在曲率上显著偏离标准的光学表面;该第一和第二表面的组合限定了一个光学区,其沿至少一条经线表现出基本恒定的平均透过能量。
文档编号G02C7/02GK1263606SQ99800464
公开日2000年8月16日 申请日期1999年6月4日 优先权日1998年6月4日
发明者迈克尔·艾伦·莫里斯, 科林·莫里斯·佩罗特, 西蒙·J·爱德华, 雷·史蒂文·斯普拉特 申请人:索拉国际控股有限公司