專利名稱：成形的眼科透鏡的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光學(xué)透鏡和護目鏡，包括規(guī)定透鏡和太陽鏡透鏡，眼鏡，透鏡坯，太陽鏡和安全透鏡。
在現(xiàn)有技術(shù)中，已知可以制造非校正護目鏡，如太陽鏡或具有卷繞片，用于在戴鏡者的瞬時視閾內(nèi)，保護眼睛免遭入射光、風(fēng)以及外來物體的侵襲的保護型目鏡。可視光以及在UV區(qū)域中的光線，可從距視線100度的角度進入眼睛。
然而，在現(xiàn)有技術(shù)的太陽鏡或保護型目鏡中，尚不能提供具有有效透過能量(power)，又能維持美容上可接受的外表的眼鏡。為提供包括一個規(guī)定表面在內(nèi)的眼科透鏡所需的曲率半徑，使得該眼鏡產(chǎn)生出一種眼球伸出的外觀，這是美容上所不能接受的。
如今，絕大多數(shù)傳統(tǒng)的規(guī)定(prescription)透鏡都是比較扁平、單一視閾、Ostwalt截面的微小透鏡，被磨光成好象是嵌入扁平輪廓眼鏡框中的窗格玻璃。
本申請人開發(fā)出新型光學(xué)透鏡部件，包括帶有規(guī)定區(qū)，適合用于卷繞或保護型護目鏡的透鏡部件。該部件也可包括一個外圍視閾區(qū)，區(qū)域之間無棱柱跳躍。這些透鏡部件是通過針對規(guī)定區(qū)而設(shè)計的方法制造的，包括圍繞一個通過其光學(xué)中心的垂直軸，瞬時旋轉(zhuǎn)一個規(guī)定截面，和/或使該規(guī)定截面的光軸相對于其幾何軸偏心。這些透鏡部件和設(shè)計方法在本申請人提交的國際申請中，公開號為WO97/35224(1997年9月25日)進行了描述，其全部披露內(nèi)容作為參考，特此包含在內(nèi)。該申請通過引進一個步驟，即改變Rx透鏡的曲率，尤其是改變戴鏡者的前部可視區(qū)域，描述了緊密裝配規(guī)定護罩、遮光板或雙透鏡規(guī)定太陽鏡的使用。然而，雖然該項技術(shù)涉及透鏡的光學(xué)構(gòu)造上的設(shè)計不連續(xù)，但從戴鏡者的角度來看，并不削弱可視功能。
本申請人開發(fā)的新型透鏡部件和護目鏡，其特征在于近似于球狀，并且與眼睛的旋轉(zhuǎn)矩心同心的陡峭彎曲面。這些目的在本申請人于1998年12月30日提交的序列號為09/223006的美國專利申請(“寬域球狀透鏡和單一設(shè)計眼鏡”)中給以了詳細描述，其全部披露內(nèi)容作為參考，特此包含在內(nèi)。這些透鏡在基本上與傳統(tǒng)的比較扁平的透鏡形狀不同。但是，這些透鏡的整體形狀可以通過所采用的球基準面進行限制。
因此，如果一副規(guī)定護目鏡，例如卷繞型的，能夠在水平包纏(眉毛周圍)和垂直形狀兩個方面提供很寬范圍的選擇樣式，從而極大增加時髦吸引力，就是技術(shù)上的顯著進步。此外，如果透鏡在必要時，對于從中央到外圍視閾的全部可視區(qū)域，能夠提供良好的校正，則更是技術(shù)上的顯著進步。更為理想的是，如果能夠在設(shè)計特征方面，不給專業(yè)人員產(chǎn)生裝配困難，或者不出現(xiàn)能讓觀察者看到的會損害產(chǎn)品吸引力的平面延長，除非把它看成是著色的或反射太陽鏡，同樣也是技術(shù)上的一大進步。
此外，在現(xiàn)有技術(shù)中，水平和正交方向上的透鏡形狀范圍相對受到限制。迄今，提供可接受的光學(xué)質(zhì)量的必要性已經(jīng)限制了所能得到的透鏡部件形狀的范圍，尤其是具有有效透過能量的透鏡部件。
因此，本發(fā)明的目的就是克服，或至少是減輕有關(guān)現(xiàn)有技術(shù)的一個或多個困難和不足。
根據(jù)本發(fā)明的第一個方面，提供一種光學(xué)透鏡部件，包括一個第一表面；和一個補充曲率的第二表面；
至少一個表面在曲率上與標準的光學(xué)表面不同；第一和第二表面的組合，限定了一個光學(xué)區(qū)，其沿至少一條經(jīng)線具有基本恒定的平均透過能量。
可以理解，根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)透鏡部件，可用以生產(chǎn)具有相對于標準的眼科透鏡，完全是基本形狀的一個或多個表面的光學(xué)透鏡，但仍然提供了一個透鏡體，其平均透過能量相對恒定在正常的眼科標準內(nèi)。盡管如此，這些偏離表面仍然可以呈現(xiàn)顯著的光學(xué)變形，例如，在透鏡孔的基本部分上的高等級表面散光。
第一和第二表面最好是共同變化的表面，這樣可使該光學(xué)區(qū)呈現(xiàn)基本恒定的平均透過能量。更好的情況是，這些偏離表面，至少沿一條水平經(jīng)線，橫跨戴鏡者的至少一部分可視定影區(qū)域，呈現(xiàn)曲率的基本上平滑的變化。因此，這些偏離表面基本上不表現(xiàn)出視覺上的不連續(xù)，而不表現(xiàn)光學(xué)不連續(xù)則更好。
在一個優(yōu)選的情形中，曲率上的變化導(dǎo)致至少約2mm的弧矢深度變化，優(yōu)選是至少約4mm，最好是至少約9mm。
在一個優(yōu)選的情形中，該透鏡部件的光學(xué)區(qū)充當規(guī)定區(qū)。更好的情況是，該透鏡部件的平均透過能量在-6.0D到+6.0D之間，最好是在-4.0D到+4.0D之間。
在另一個優(yōu)選的情形中，標準光學(xué)表面是球形或復(fù)曲面形，限定在一個穿過該光軸的表面上的球面點或裝配點(fitting point)。
“良好的光學(xué)質(zhì)量”意思是光學(xué)質(zhì)量等于或高于，例如，標準的消球差透鏡。
“有效恒定的平均透過能量”意思是該平均透過能量在戴鏡者的可視定影區(qū)域中，恒定在±0.75D的范圍內(nèi)，優(yōu)選是在±0.5D的范圍內(nèi)，最好是在±0.25D的范圍內(nèi)。
平均透過能量是沿給定視線在一條主經(jīng)線中的透過能量F1’和沿該視線在另一條主經(jīng)線中的透過能量F2’的平均值。
RMS能量誤差是與理想折射修正值F1和F2相比較，在該主經(jīng)線中，實際透鏡透過能量F1’和F2’的平均平方根誤差值
在曲率上與標準的光學(xué)表面“顯著不同”意思是該表面的形狀偏差很大，足以引起該透鏡表面光學(xué)變形，例如，散光。例如，沿水平經(jīng)線，曲率可與標準的光學(xué)形狀相差至少1.0D，最好是沿任何經(jīng)線相差3.0D，至少5.0D則更好，至少6.0D就更好。
此處所用的“透鏡部件”意思是一個光學(xué)或眼科透鏡，半成品透鏡，或是可用于構(gòu)成眼科產(chǎn)品的透鏡片。該光學(xué)透鏡部件可以以半成品透鏡，或透鏡坯的形式提供，其中，該光學(xué)透鏡部件的第二面或后表面可在以后完成。
此處使用的“可視定影區(qū)域”意思是在透鏡表面上，在戴鏡者注視中間平面中的物體時，由透鏡表面和戴鏡者的視線相交的一系列點所形成的區(qū)域。
此處使用的“弧矢深度”意思是該透鏡部件的前部平行平面和瞬時最邊緣點之間的距離。該弧矢深度提供對該透鏡部件和透鏡邊緣的三維度數(shù)的一個測量。
在一個特定的優(yōu)選情形中，該光學(xué)透鏡部件包括前和后共同變化的表面，其中至少一個表面具有變化的表面能量，從而在戴鏡者的可視定影區(qū)域中，該透鏡部件的平均透過能量恒定在±.75D的范圍內(nèi)，該透鏡部件的光軸與戴鏡者的可視軸對齊，該透鏡部件符合戴鏡者的臉部形狀，其弧矢深度Z至少為10mm，最好是在10和20mm之間。
此處使用的“共同變化表面”意思是兩個具有相應(yīng)的非常接近的點的表面，即使曲率的大小可能變化的很大，也允許具有基本恒定的透過能量。使橫貫該表面的曲率變化，對相應(yīng)對的每一點而言都接近相等，便可達到這個結(jié)果。用這種方法，在相應(yīng)點處的曲率可被看到，以便逐點互相追蹤，即使這些物理表面可能有差異。共同變化表面可通過一組數(shù)學(xué)約束條件來限定。約束條件對于在該透鏡的前和后表面上的在佩戴位置中穿過眼睛的旋轉(zhuǎn)中心的線上的基本上所有相應(yīng)點Pmax front+Pmax back≈F1+kAPmin front+Pmin back≈F2+kA對于透鏡上的基本上所有點而言，其中Pmax是在給定點處一條主經(jīng)線中的最大表面曲率，Pmin是在該點沿另一條主經(jīng)線的最小表面曲率，F(xiàn)1是一條主經(jīng)線中所需的規(guī)定透過能量，F(xiàn)2是另一條主經(jīng)線中的透過能量，從而F1和F2之間的差提供了規(guī)定的柱面修正；A＝漸進情況下的增加(A≤3D)，并且0≤k≤1(在平透鏡情況下，兩個公式都等于零；在沒有柱面修正的情況下，F(xiàn)1＝F2；如果該透鏡不是漸進的變焦距，KA等于零)和存在透鏡區(qū)，以便對于相應(yīng)點
|Pmax front-Pmin front|＞0.25D|Pmax back-Pmin back|＞0.25D和在透鏡的一個表面至少存在兩個點P1和P2(通常為透鏡的可用孔內(nèi)水平分布的點)，從而|P1-P2|＞3D其中P1是在P1處的平均表面曲率，P2是在P2處的平均表面曲率。
本發(fā)明的光學(xué)透鏡部件可被設(shè)計成具有一個光軸，穿過至少一個表面的球面點或裝配點。該表面的表面曲率從該球面點開始向外變化。
本發(fā)明的透鏡部件可由具有假定視線的戴鏡者佩戴一個可視軸基本相應(yīng)于該戴鏡者對無限遠處的一個物體的筆直向前的凝視。該透鏡部件可被設(shè)計成磨光的，佩戴時使得該透鏡部件的光軸平行于戴鏡者的視線，最好是與其共線。
關(guān)于“光軸”，應(yīng)當理解，對于具有兩個球形表面的透鏡而言，它就是連接該兩個表面的曲率中心的線。從實際意義上說，該光軸也是這樣一條線，即圍繞該線，光的折射射線角u’對入射角u是最小偏轉(zhuǎn)。在具有共變表面的透鏡中，一個光軸的定義就不是這么簡單，這樣的透鏡可能有不止一個軸在名義上符合這個定義。對于本申請，定義了一個主光軸作為穿過該裝配點P的那條線。最好是，對于這樣的軸，在一束折射射線中射線r’1...r’n的平均斜度m=Σ1nun′n]]>
是最小的。(見附

圖1)這里假設(shè)一束射線是該xy平面的一個小圓形部分內(nèi)圍繞該軸的所有射線，并且是均勻分布，從而使該平面內(nèi)射線點的所有x和y值的總和等于零。
通常，通過識別具有一致的法線的前和后表面上的兩個點，例如使用一個直線對準望遠鏡，可以定位一個已制成透鏡的光軸。這兩個點限定了該光軸，并且在具有共變表面的徑向?qū)ΨQ透鏡中，這將成為修正過程。在具有螺旋曲率的橢圓形透鏡中，可能沒有這樣兩個點，因此，必須通過找出入射和折射射線束圍繞其非常對稱的那條線，來定位光軸?？梢允褂?，例如，一個光具座，來完成，該光具座有一個位于球形鏡面曲率中心處的窄束射線源，以及位于該源和鏡面之間的透鏡。用這種方法，可以使透鏡傾斜和偏心，直到該返回射線對稱地集中于該源。然后，通過該透鏡表面上由該源的主射線限定的那條線所交叉的點，來限定該光軸。
在具體的優(yōu)選情形下，與標準的光學(xué)表面偏離表面的偏離程度與離該透鏡部件的光軸的徑向距離有關(guān)。
在本發(fā)明的一個實施例中，該偏離程度隨徑向距離呈線性、正弦曲線或其組合式變化。更好的情況是，該光學(xué)透鏡部件一般可以是徑向?qū)ΨQ，尤其可以是一個碗形，最好是扁圓形或扁長形碗。在另一個優(yōu)選情形下，該偏離面只有一條經(jīng)線截面是圓形。
在一個更加優(yōu)選的情形下，該透鏡部件是一個碗形，它圍繞其光軸呈徑向?qū)ΨQ，并由一對旋轉(zhuǎn)對稱的共變表面所限定。一個扁圓形碗有一個扁平的中央部分，并離開該光軸逐漸變得陡峭。一個扁長形碗在該光軸處或附近處呈最陡峭彎曲，并從該光軸朝向邊緣變平。該碗可由一個徑向?qū)ΨQ螺旋曲率(即從該裝配點開始單調(diào)變化的曲率)來限定?？晒┻x擇的是，該碗的邊或環(huán)可被平滑地溶合進一個減小的或零能量區(qū)域。該碗形透鏡的優(yōu)點來自其旋轉(zhuǎn)對稱性。根據(jù)本申請人在美國專利No.5,187,505中披露的方法，該透鏡可由兩個薄片部件制作。如果透鏡提供了散光修正，則通過適當?shù)男D(zhuǎn)，對一個普通透鏡坯的加邊和磨光，可以得到各種規(guī)定的柱面軸，從而減小透鏡備料要求。
如上所述，該透鏡部件可以是橢圓形。選擇這個形狀是基于人臉有很強的眼睛曲率瞬時，但卻不在垂直方向。該橢圓形在垂直和水平方向有完全不同的曲率變化?？稍诰S持透鏡的光軸和戴鏡者的視線之間的共線性的時候?qū)崿F(xiàn)這個結(jié)果，從而避免使軸傾斜或偏移。
在碗形和橢圓形中，該透鏡部件表面可被描述成偏離一個由該表面的球面點所限定的基準球體。這種偏離可使得該透鏡部件表面的曲率逐漸變得比該基準球體的曲率小。另外，這種偏離也可使得該表面的曲率逐漸變得比該基準球體的曲率大，尤其是如果被延長的話，向內(nèi)螺旋式到達一個中央點的曲率。例如，一個扁長形碗可能在距該球面點30mm處偏離該基準球體約3到10mm。
最好是，該透鏡部件在該可視定影區(qū)域外面有一個瞬時區(qū)，其中，該透鏡的平均透過能量逐漸減小。
更好的情況是，沿該透鏡部件的水平經(jīng)線，在該光軸的一個位置瞬時，該共變表面的表面能量增加，然后再下降，以便使該透鏡部件在戴鏡者的臉部周圍彎曲。
另外，該共變表面的表面能量沿垂直經(jīng)線變化，表面能量的最大值出現(xiàn)在該透鏡的光軸的上方和下方位置。
在一個優(yōu)選情形下，其中，該光學(xué)透鏡部件是橢圓形，在直到約20mm的中央?yún)^(qū)域中一般是球形，最好直到約30mm，弧矢深度，沿垂直經(jīng)線的表面曲率被維持在沿水平經(jīng)線該表面的曲率的約±0.5D范圍內(nèi)。最好是，沿垂直經(jīng)線的曲率維持在沿水平經(jīng)線該表面的曲率的約±0.3D范圍內(nèi)。
本申請人發(fā)現(xiàn)，對于橢圓形透鏡，根據(jù)需要，可允許該平均表面能量偏離該基準面，而不產(chǎn)生顯著的表面散光。幾何描述該優(yōu)選的碗形透鏡部件是徑向?qū)ΨQ的，可以圓柱坐標(r，θ，z)來描述，其中，弧矢深度Z是r單變量的函數(shù)Z(r，θ)＝Z(r)垂度用參變數(shù)形式表示為Z(r)=Σ2n=04A2n*r2n]]>這是個一般形式，用于描述一個球形表面。通過選擇參數(shù)A2n，可達到通常引入透鏡設(shè)計的非球面，以便偏離將一個表面對稱地指定為球形的關(guān)系，即A4＝(A2)3，A6＝2*(A2)5，A8＝5*(A2)7對于一個簡單的球體，A2由該球體的折射光學(xué)基礎(chǔ)曲線D和折射指數(shù)為n限定，A2＝D/2(n-1)但是，在本發(fā)明的碗形部件的情形下，可以通過使這個參數(shù)本身成為徑向距離的系統(tǒng)函數(shù)，來設(shè)定一個目標表面A2＝P0+K(r)其中，函數(shù)K(r)最好是連續(xù)的，根據(jù)感興趣的形狀，具有表現(xiàn)良好的第一或第二導(dǎo)數(shù)。表面能量以這種方式描述的某個表面的切線能量是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.
接近于軸(r的小值)，該能量公式可按以下的近似公式擴展為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時相等。因此，每一個這樣的表面在軸r＝0時都是球形，除非對K(r)所選擇的函數(shù)形式在軸處有不連續(xù)，從而使其導(dǎo)數(shù)分叉。
根據(jù)以下的近似公式，能量的兩個組分穩(wěn)定地偏離軸而改變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)]對于一個傳統(tǒng)表面，如果K是恒定的或為零，則切線能量的改變要比弧矢能量快三倍。對于K的第一導(dǎo)數(shù)支配該表面形式的某個表面而言，切線能量的改變要比弧矢能量快四倍。
這個表示法的特殊方便之處在于，它允許將復(fù)合表面看成從一個模型球形或復(fù)曲面形出發(fā)，并以透鏡設(shè)計中所熟悉的方式建立數(shù)學(xué)分析。但是，它決非唯一，類似的結(jié)果可通過計算歸納上述的一組多項式系數(shù)A2n(包括奇偶條件)而得到。
可以看到，該切線和弧矢能量，按與函數(shù)K(r)相同的形式，變化為第一順序。如果使用了線性斜坡(例如K(r)∞r(nóng))，則該表面能量近似于線性提高。如果使用正弦形[K(r)∞sin(πr/2r0)]，則該表面能量在r＝r0的徑向位置，近似于正弦形式提高到一個最大值。在實踐中，K(r)需要隨某個透鏡表面的一個特定區(qū)域上的r而改變，例如，在一個圓盤或半徑r0范圍內(nèi)，但也可能存在恒定的區(qū)域，例如，在r0之外的環(huán)中。為了設(shè)定r0之外的值，必須計算到r0的準確能量變化，然后，使K(r)的適當值與透鏡的外部區(qū)域相配，必要時，使躍遷平滑。
按這種方法，可以描述和分析一對旋轉(zhuǎn)對稱表面，以限制一個加能的透鏡，兩個表面都讓人聯(lián)想到一個碗形。一個扁圓形碗有一個扁平的中央部分，并離開軸而逐漸變得陡峭，可隨意平滑地溶合進一個球形邊緣或環(huán)中。一個扁長形碗在軸處是最陡峭的曲線，并從軸向邊緣變平。對于零順序，同樣的函數(shù)K(r)可應(yīng)用于限制透鏡體的兩個表面，結(jié)果類似于從一個想象的球形向另一個完全不同的形狀，物理彎曲一個加能的透鏡。然而，為了得到最好的偏離軸的鏡片，一個或另一個表面必須通過系統(tǒng)調(diào)整表面參數(shù)來優(yōu)化，以達到平均透過能量和散光的最佳分布，在透鏡的射線軌跡分析之后，通過構(gòu)建模糊和RMS能量誤差斑點經(jīng)常判斷。柱面修正設(shè)計成碗形的透鏡部件可帶有一個表面，通常是后表面，其攜帶為完成一個Rx所需的散光修正。此處提到的美國專利申請09/223006中描述的方案，可同樣應(yīng)用于一個碗形設(shè)計的透鏡中，模擬解決方案可用于描述應(yīng)用在該加能透鏡的平均透過能量的散光修正，例如，描述該后表面的表面高度函數(shù)為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處經(jīng)線的徑向曲率，值θ＝0和π/2表示主經(jīng)線。表面能量的選擇關(guān)于優(yōu)選的旋轉(zhuǎn)對稱碗形透鏡部件，表面能量的選擇分析可借助于Morris Spratt圖表來描述，其特性在前述序列號為09/223,006的美國專利申請中有詳細討論。
最好是，該碗形透鏡部件在直徑至少約30mm的中央?yún)^(qū)域中一般是球形。
根據(jù)Morris Spratt圖表，參考附圖2，在普通的區(qū)域中，其中Tscherning橢圓形的Ostwalt和Wollaston截面合并，在規(guī)定能量的范圍內(nèi)，可得到的前表面能量的選擇是相當自由的。對于附圖3中落入兩條曲線A和B之間的設(shè)計，普通可接受的光學(xué)性能，根據(jù)RMS模糊分析來判斷，是可以預(yù)期的。按照前述美國專利申請對透鏡的設(shè)計方案一般是在附圖3的橢圓C范圍內(nèi)。還有另外一個被廣泛應(yīng)用于非規(guī)定護目鏡，在零平均透過能量處垂直伸出的系統(tǒng)區(qū)域。不同設(shè)計選擇的光學(xué)質(zhì)量可通過參考附圖4來評定。在某個如前述序列號為09/223006的美國專利申請所描述的設(shè)計中，可以選擇將橫穿該Rx區(qū)的全部前部曲線設(shè)為恒定，在方案1中每線D。然而，還存在伸出區(qū)，其中，設(shè)計參數(shù)可被設(shè)定。例如，在從約-1.5到+4D(概括為區(qū)域C)的規(guī)定范圍內(nèi)，根據(jù)最后優(yōu)化的透鏡設(shè)計的鏡片，可以絕對有把握地在約7到18D之間選擇曲率。對于具有碗形的透鏡，該曲率可在這些限制范圍內(nèi)系統(tǒng)改變，并可在該區(qū)域中，對所有Rx出現(xiàn)相同的函數(shù)變化。A處概括的是更加理想的操作區(qū)域，限定碗跨Rx從-4到+4D，而輪廓區(qū)域C則將負數(shù)范圍延長到-6D，對于扁圓形碗而言，在高負數(shù)規(guī)定范圍內(nèi)，具有某種折衷的前景。對于高負數(shù)Rx范圍，最好采用具有14D或更高中央曲率的扁長形碗。后表面曲率本發(fā)明的光學(xué)透鏡部件對卷繞應(yīng)用的一個非常重要的考慮是睫毛和透鏡的后表面之間的間隙問題，尤其是在前方凝視方向。具有正Rx的透鏡部件最容易出現(xiàn)所謂的“睫毛沖突”，因為當Rx變?yōu)檎龜?shù)時，后表面則會更加扁平。例如，一個+5D的具有8D基礎(chǔ)曲線的透鏡，其后表面曲線為3D，而-5D的具有2.50D基礎(chǔ)曲線的透鏡，其后表面曲線為7.50D。
附圖4中的方案2顯示了一系列線，沿這些線，如果被選擇匹配某個恒定后表面曲線標準，某個設(shè)計規(guī)格會移動，數(shù)字0，5，10和15表示相關(guān)曲率。在這種情況下，對于每個Rx，會有不同的前部曲線。在附圖4的方案3中，以曲線α顯示由本申請人和其競爭者所銷售的傳統(tǒng)規(guī)定透鏡的實際設(shè)計軌道。隨正數(shù)Rx的逐漸增加而提高的前部曲線，并不象交付一條恒定的后表面曲線那樣快，但非常接近這個狀態(tài)。我們發(fā)現(xiàn)，對在正數(shù)Rx范圍中的碗形透鏡而言，前部曲線的類似提高是必要的，以便在眼睛和眼睫毛周圍提供充分的間隙。在附圖4的方案3中，以線β和γ顯示了針對該碗形透鏡的平均前部曲率的兩個合適的設(shè)計目標方案。
因此，根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選方面，提供了一種光學(xué)透鏡部件系列，其中每個透鏡部件包括一個第一表面；和一個補充曲率的第二表面；至少一個表面在曲率方面與標準的光學(xué)表面顯著不同；
該第一和第二表面的組合限定了一個光學(xué)區(qū)，沿至少一條經(jīng)線呈現(xiàn)出基本上恒定的平均透過能量；每個透鏡部件具有一個隨所需平均透過能量而變化的前表面；和一個共同的后表面。
在這個實施例中的每個透鏡部件最好呈現(xiàn)正能量。
每個光學(xué)透鏡部件最好呈徑向?qū)ΨQ的碗形；可變化的前部表面和共同的后表面的選擇，可參考本文所述的Morris Spratt圖表。
此外，在該優(yōu)選方面，提供了一種光學(xué)透鏡部件系列，其中每個透鏡部件包括一個第一表面；和一個補充曲率的第二表面；至少一個表面在曲率方面與標準的光學(xué)表面顯著不同；該第一和第二表面的組合限定了一個光學(xué)區(qū)，沿至少一條經(jīng)線呈現(xiàn)出基本上恒定的平均透過能量；每個透鏡部件具有一個共同的前表面；和一個隨所需平均透過能量而變化的后表面。
在這個實施例中的每個透鏡部件最好呈現(xiàn)負能量。
每個光學(xué)透鏡部件最好呈徑向?qū)ΨQ的碗形；共同的前部表面和可變化的后表面的選擇，可參考本文所述的Morris Spratt圖表。
前和/或后表面可參考Morris Spratt圖表，附圖2和3，更詳細內(nèi)容將在下面討論。
該透鏡部件系列，通過提供恒定的前和/或后表面，可允許總量的減小。根據(jù)以下所述，通過從透鏡薄片按疊壓方法作成該透鏡部件，這些總量還可進一步減小。
該透鏡部件系列可以是國際專利申請PCT/EP97/00105所描述的類型，其全部內(nèi)容作為參考，特此包括再內(nèi)。橢圓形透鏡部件和螺旋彎曲設(shè)計者能夠達到具有旋轉(zhuǎn)對稱碗形等非常極端形狀的能力受限于確保切線和弧矢能量之間的嚴格關(guān)系。在基礎(chǔ)曲率上施加的變化越高，以及為適應(yīng)規(guī)定(Rx)所需的透鏡平均透過能量越高，這一點就越明顯。也存在實際問題，即人臉在眼睛附近的水平方向有很強的曲率，但垂直方向上沒有。具有吸引力的有用的非修正太陽鏡透鏡和卷繞型護罩經(jīng)常會在垂直和水平方向上使用不同的曲率。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，只要維持該加能透鏡的正確方向，并提供高質(zhì)量的規(guī)定，有比現(xiàn)有技術(shù)高的無障礙性能增益，就可能達到這個目的。
在本實施例中，該光學(xué)透鏡部件可能不呈現(xiàn)可視對稱。該第一和/或第二表面可以看到與復(fù)曲面不同，而不是與球形不同，Z(r，φ)＝Z(x，y)垂度以參變數(shù)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從而可在Ox軸方向產(chǎn)生變化的基礎(chǔ)曲率，并且與其正交的曲率基本上保持恒定。在這種情況下，例如，該Ox軸與該水平軸相對應(yīng)，Oy是垂直的。完全按照上述碗形形狀的變化方法，這種形狀的光學(xué)透鏡部件在垂直方向略微有些扁平，而在水平方向逐漸收緊，朝太陽穴呈螺旋式發(fā)展，以卷繞該可視區(qū)域，并與臉部舒適地緊貼。
上述設(shè)計形狀的另一個有用的表現(xiàn)方式為，將該表面考慮成一個球體的變形，據(jù)此Z(x,y)=R-(R-z(x))2-y2]]>其中，R是該球形表面的半徑，Z(x)是沿Ox軸該表面高度的變化。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，該偏離表面可在正交和水平方向上變化。如果需要更加貼近臉頰，也可在垂直方向施加類似的但略微和緩的螺旋彎曲。當設(shè)計這類螺旋彎曲時，確保該垂直曲率不會撞上眼睫毛，同時朝臉頰螺旋旋進，這一點非常重要。類似地，因鼻子的限制，有必要經(jīng)常避免透鏡的向內(nèi)彎曲，在該螺旋線的效應(yīng)以外，創(chuàng)建一個從鼻限到視線相對扁平的透鏡形狀。
這一點，通過使透鏡呈非對稱形，可在數(shù)學(xué)上達到，作為例子，如果A2＝P0， for x≤0＝P0+K(x) for 0＜x≤x0＝P0+P1for x0＜x從而使該基礎(chǔ)曲率具有一個對該光軸的鼻翼(直線凝視線)的第一較低值，朝瞬時限制的第二高值，在兩者之間的基礎(chǔ)曲率是平滑漸增的。
在另一個方面，該透鏡部件可以設(shè)計成，其曲率在鼻限處最低，并穿過該直線凝視線連續(xù)變化，例如A2＝P0-K(x) for x≤0＝P0+K(x) for 0＜x≤x0＝P0+P1for x0＜x在另一個方面，該光學(xué)透鏡部件可在中央光學(xué)區(qū)之外呈現(xiàn)一種光學(xué)伸出。據(jù)此，根據(jù)本發(fā)明的這個方面，提供了一種光學(xué)透鏡部件，包括一個第一表面；和一個第二表面；該第一和第二表面的組合限定了一個中央光學(xué)區(qū)；和一個光學(xué)區(qū)伸出，從該中央光學(xué)區(qū)朝該透鏡的瞬時區(qū)伸出，其中，該透鏡的平均透過能量的絕對值，沿至少一條水平經(jīng)線，橫貫該伸出，平滑地逐漸下降，從而顯著減小了不需要的光學(xué)散光。
該光學(xué)透鏡最好包括一個第一表面；和一個補充曲率的第二表面；該第一和第二表面的組合限定了一個基本上恒定的平均透過能量的中央光學(xué)區(qū)；一個光學(xué)區(qū)伸出，從該中央光學(xué)區(qū)朝該透鏡的瞬時區(qū)伸出。
該第一和第二表面最好在該光學(xué)區(qū)伸出中呈現(xiàn)曲率的基本上的等量變化，從而使該平均透過能量基本上保持恒定。
更好的情況是，該平均透過能量橫貫該伸出基本上下降為零。
在一個優(yōu)選方面，該中央光學(xué)區(qū)可按向前距離視閾修正。該中央光學(xué)區(qū)可具有一條垂直經(jīng)線，可選擇地相對于該透鏡部件的光學(xué)中心偏心。
該光學(xué)透鏡部件的光學(xué)區(qū)伸出也可按距離視閾修正。該光學(xué)區(qū)伸出可以采取一個通道的形式，最好是比較寬的通道，其中，曲率根據(jù)預(yù)定的數(shù)學(xué)公式，朝該透鏡的瞬時區(qū)平滑下降。這樣便使透鏡朝可視域卷繞，同時對厚度提供直接控制，并在物理上朝該瞬時限制接近。
在一個優(yōu)選的情形下，光學(xué)區(qū)伸出在寬度上逐漸變細，從而避免了與戴鏡者的太陽穴接觸。
因此，戴鏡者具有了不中斷的能力，可以通過該通道檢測和定位遠距離物體。此外，根據(jù)降低眼睛朝視力瞬時極端垂直移動的需要，該通道的垂直寬度可以減小。最好是，該透鏡表面每一個在該透鏡部件的水平經(jīng)線的全長上基本上是臍狀的，尤其是在該中央光學(xué)區(qū)以外的瞬時伸出內(nèi)。
數(shù)學(xué)公式可用來增加透鏡朝向透鏡的瞬時區(qū)域的曲率。隨后，該光學(xué)透鏡部件可以卷繞向前可視域，同時允許戴鏡者的眼睫毛或太陽穴和該規(guī)定透鏡的內(nèi)表面之間的充分間隙。
然后，可為戴鏡者通過該光學(xué)區(qū)伸出的遠距離視力，提供不中斷的規(guī)定修正。
在另一個優(yōu)選方面，該光學(xué)透鏡的第二或后表面將從該透鏡的中心到其瞬時極端，維持恒定的曲率，只需改變前部曲線即可達到平均透過能量的變化。
根據(jù)本發(fā)明的這個方面的光學(xué)透鏡部件如以下的附圖5所示。
該光學(xué)透鏡部件有兩個光學(xué)區(qū)，兩者都對遠距離視力進行修正，沿該透鏡的水平經(jīng)線1-1’分離。這些區(qū)首先包含一個光學(xué)區(qū)OZ，用于被垂直經(jīng)線2-2’交叉的向前視線，該經(jīng)線可以相對于該透鏡坯偏心。第二個區(qū)，即光學(xué)區(qū)伸出，是一個寬通道，其中，曲率根據(jù)預(yù)定的數(shù)學(xué)公式平滑地變化，以便平滑地降低朝向該透鏡的瞬時區(qū)域的平均透過能量。
戴鏡者具有了通過該通道對遠距離視力的不中斷的規(guī)定修正。此外，與中央?yún)^(qū)CZ相比，根據(jù)降低眼睛朝視力瞬時極端垂直移動的需要，該通道的垂直寬度可以減小。
在一個優(yōu)選的方面，該光學(xué)透鏡部件可以圍繞垂直經(jīng)線，如附圖5中的線2-2’，呈現(xiàn)鏡面對稱。在這個實施例中，已完成的透鏡切口有一部分通道CZ接近該透鏡的鼻翼。
這有幾個實際的優(yōu)點1、一般可以為透鏡部件提供通過該光學(xué)區(qū)圍繞該光軸的球形對稱，允許一個完全落入該透鏡部件體內(nèi)的旋轉(zhuǎn)源的識別，從而可以按下所述，在兩個單獨的薄片上制作后者。透鏡薄片可以通過互相的旋轉(zhuǎn)來確定方向，以便為戴鏡者的散光修正提供所需的定位。最終的透鏡可以通過將兩個部分疊壓在一起來完成。
2、許多時髦的非規(guī)定太陽鏡使用了雙透鏡或與人臉相適應(yīng)的單一透鏡，兩者在側(cè)翼和垂直方向一般呈柱面形(也稱為復(fù)曲面形)或圓錐形。因此，圍繞中央光學(xué)區(qū)經(jīng)線呈鏡面對稱的透鏡部件可以從一個目錄項目中為每個所需的Rx提供用于左或右眼的Rx透鏡。
在另一個優(yōu)選實施例中，該中央光學(xué)區(qū)還可進一步修改為漸進型。
據(jù)此，根據(jù)本發(fā)明的這個方面，提供了漸進型光學(xué)透鏡部件，包括
一個第一和一個第二補充曲率的表面；至少一個表面在曲率方面與標準的光學(xué)表面不同；該第一和第二表面限定了一個呈現(xiàn)基本恒定的平均透過能量的中央光學(xué)區(qū)；和一個從該中央光學(xué)區(qū)朝向該透鏡瞬時區(qū)域的光學(xué)區(qū)伸出，其中該透鏡的平均透過能量沿橫貫該伸出的一條水平經(jīng)線逐漸降低；該中央光學(xué)區(qū)包括一個上視區(qū)，其表面能量達到與遠距離視力相應(yīng)的折射能量；一個下視區(qū)，其表面能量大于上視區(qū)，達到與近距離視力相應(yīng)的折射能量；一條與該上下區(qū)相連的相對較低表面散光通路，該通路的表面能量從上視區(qū)的能量變化到下視區(qū)的能量。
該上視區(qū)或遠距離區(qū)可以主要定位在該漸進型光學(xué)透鏡部件的水平經(jīng)線上方。
該下視區(qū)或閱讀區(qū)可以定位在該漸進型光學(xué)透鏡部件的水平經(jīng)線下方。
根據(jù)這個方面的漸進型光學(xué)透鏡部件如下面的附圖6所示。圖5中所示的光學(xué)透鏡部件的中央光學(xué)區(qū)CZ可以在本實施例中進一步修改，以提供一個漸進型附加透鏡形狀。
這可應(yīng)用在前和/或后表面上，在該經(jīng)線1-1’上方為遠距離視力提供一個上視區(qū)或遠距離區(qū)DP，以及一個下視區(qū)或閱讀區(qū)RP，可以水平插入，通過一個中間部分IP或用于提高戴鏡者向下凝視該水平經(jīng)線1-1’下方的透鏡能量的通路，與該遠距離部分DP相連接。
此外，但很少需要，該閱讀區(qū)RP在物理上可以是獨特的截面，例如一個扁平的頂端雙焦點或三焦點截面，為近距離工作提供功能，但在該中央?yún)^(qū)內(nèi)缺乏與該遠距離部分的光學(xué)和美容連續(xù)性。
在本發(fā)明的另一個方面，該光學(xué)透鏡部件還可包括一個鼻光學(xué)區(qū)，其曲率基本上在橫貫整個區(qū)域?qū)挾壬献兓?br> 該鼻光學(xué)區(qū)可以從該中央光學(xué)區(qū)的鼻翼向該光學(xué)透鏡部件的邊緣伸出。最好是，該鼻光學(xué)區(qū)可為遠距離視力進行修正。鼻光學(xué)區(qū)可以采取一個通道的形式，類似于該光學(xué)區(qū)伸出。
更好的情況是，該鼻光學(xué)區(qū)可以形成一個寬通道，其中曲率根據(jù)預(yù)定的數(shù)學(xué)公式平滑地降低。
因此，該光學(xué)透鏡部件可以增加透鏡的表面曲率，從而避免與眼睛的鼻角或鼻梁的身體接觸。該光學(xué)透鏡部件的其余部分可以保持與戴鏡者的臉部結(jié)構(gòu)的緊密相貼。該光學(xué)透鏡部件還可保持距離規(guī)定透鏡的內(nèi)表面的充分間隙。
通過兩個通道向戴鏡者提供了對于遠距離視力的不中斷的規(guī)定修正。顯然，這種形式的透鏡不能作成圍繞其垂直經(jīng)線呈鏡面對稱。然而，它們提供的物理形狀特別適合于時髦的規(guī)定護目鏡，卷繞護罩，或類似樣式的雙透鏡。
本實施例中的光學(xué)透鏡部件的中央光學(xué)區(qū)可根據(jù)附圖3的方案，以類似的方式進行修改，以便為近距離視力提供一個局部漸進型附加透鏡表面或多焦點透鏡截面。
根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)透鏡部件提供一個或多個下述特點
1、根據(jù)傳統(tǒng)的非規(guī)定太陽鏡透鏡設(shè)計原理，可靈活選擇一般產(chǎn)品形狀，如球形、圓錐形、柱面形等等的全域卷繞樣式，而仍然遞送一個復(fù)雜的Rx范圍，以適合至少95％的戴鏡者。
2、卷繞型透鏡在眼科透鏡設(shè)計原理中與所有現(xiàn)有的形狀慣例不同，代表了在非規(guī)定透鏡分類中應(yīng)用的那些樣式之外的全新的透鏡和鏡框的樣式選擇，但仍然提供了不含糊的規(guī)定光學(xué)內(nèi)容。
3、沒有生硬的光學(xué)變化，如對一個觀察者可見的曲率或表面斜度的改變，從而允許將產(chǎn)品作為無障礙服裝護目鏡，運動風(fēng)鏡等使用。
4、中央光學(xué)區(qū)的區(qū)域中“傳統(tǒng)的”基礎(chǔ)曲線意思是接近或在Tschering橢圓形的Ostwald部分下方的前部基礎(chǔ)曲線，從而消除了眼球伸出外觀，易于修正該護目鏡對戴鏡者的學(xué)生位置的匹配。
5、通過改變透鏡表面，對該中央?yún)^(qū)進行漸進型附加或多焦點修正，與實施于一個接近或在Ostwald部分下方的傳統(tǒng)曲線的眼鏡透鏡的那些特征一致。
6、對于應(yīng)用防反射護套，硬套或鏡面套以提高產(chǎn)品的實用性和吸引力，平均表面曲率與已知技術(shù)一致，和7、在該光學(xué)區(qū)伸出以外的光學(xué)設(shè)計，當人的視力不再定影物體時，在極端的限制條件下，可以保留物體的準確識別，但取決于其對活動的物理反應(yīng)刺激的識別(特別是物理移動和視線方向的重定位)。
此外，該中央曲率可以是非同尋常的高，在這種情況下，中央光學(xué)區(qū)和光學(xué)區(qū)伸出之間的設(shè)計被設(shè)定為根據(jù)預(yù)定的數(shù)學(xué)公式，曲率平滑地降低，如此則克服了后規(guī)定表面和戴鏡者的眼鏡或太陽穴的身體接觸。
在本發(fā)明的另一個方面，該光學(xué)透鏡部件的至少一個表面的曲線或形狀可在一個顯著的范圍上變化，同時保持該透鏡能量基本上恒定。
有關(guān)眼鏡和太陽鏡的現(xiàn)有技術(shù)的慣例是采用圓錐形部分作為透鏡設(shè)計基礎(chǔ)。也就是說，透鏡必須在整體上是球形、柱形、圓錐形或橢圓形。
作為對照，本申請人發(fā)現(xiàn)了一個透鏡設(shè)計的基本原理，允許第一個例子中非同尋常曲線表面形狀的規(guī)格符合上述定義，或者最好是眼科產(chǎn)品類中全新的形狀。
具體地說，本申請人顯示了這樣的能力，即采用已知的透鏡，如球形或非球形，將它們在視覺定影域的限制條件下以數(shù)學(xué)方式彎曲約15mm(大約偏軸50度，與水平方向約30mm的孔寬度相對應(yīng))，從而卷繞連接瞬時視力的Rx，并保持平均能量以及約0.25D或更小范圍內(nèi)的近距離水平模糊。
在本實施例中，第一和第二表面的曲率是平滑變化的函數(shù)，允許該光學(xué)透鏡部件的表面基本上與，例如，傳統(tǒng)的圓錐截面不同，同時在它們之間通過該透鏡提供基本上恒定的平均透過能量。
因此，該第一和/或第二傳統(tǒng)函數(shù)可以是一個傳統(tǒng)的圓錐型，限定為一個旋轉(zhuǎn)的圓錐截面，下面給出的公式就離該光軸OZ的距離描述了弧矢深度z；z(x,y)=Σn=14A2nr2n]]>其中r2＝x2+y2，A2＝1/2R，A4＝p/8R3，A6＝p2/16R5，A8＝5p3/128R7R是以毫米為單位的曲率半徑，D＝(N-1)*103/R是表面能量，或基礎(chǔ)曲線，以屈光度為單位，N是透鏡材料的折射指數(shù)。
參數(shù)p是一個非球面系數(shù)。如果p＝1，該表面是球面。如果p＝0，該表面是拋物線形。對于p的負值，該表面是雙曲線形，對于p的正值，則是橢圓形。大多數(shù)透鏡設(shè)計者都以p作為初始形狀函數(shù)，再通過系數(shù)A2n的直接運算優(yōu)化透鏡設(shè)計。
根據(jù)本發(fā)明，本申請人實現(xiàn)了比系數(shù)運算更好的對表面形狀的控制。
本申請人應(yīng)用了一種設(shè)計方法，其中，前后曲率是平滑變化的函數(shù)，使得透鏡的表面與一個圓錐形截面基本上不同。同時仍然通過透鏡在它們之間限定了平滑變化的平均透過能量。
這就是說，根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)透鏡部件是一個在中央孔范圍內(nèi)具有傳統(tǒng)形狀的Rx透鏡，其被數(shù)學(xué)變形，從而改變了形狀，而在該孔的外部，平均透過能量沒有不連續(xù)。
如上所述，通過增加可變函數(shù)，該第一和/或第二表面的傳統(tǒng)的數(shù)學(xué)公式可以被修改。因此在本實施例中，該光學(xué)透鏡部件的第一和/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，函數(shù)f(x/R0)是一個一致函數(shù)，它將帶系數(shù)B2n的第二圓錐截面施加到帶系數(shù)A2n的第一表面。最好是，該透鏡的第二(后)表面在整體上由系數(shù)B2n限定。
該透鏡在一個中央孔外部x≤R0被平滑地變形，在x＝R0處非對稱漸進成為零效應(yīng)，在透鏡邊緣有最大效應(yīng)的，利用以下的一致函數(shù)f(r/R0)=0.75{1-[1+Σn=24R2n((r-R0)/2R0)2n]-m}]]>for r＞R0＝0for r≤R0該函數(shù)及其第一和第二導(dǎo)數(shù)在r＝R0處成為零。
在x＝28mm處開始，該光學(xué)透鏡部件的前表面開始向后規(guī)定表面偏離，從而減小了前和后弧矢深度差增長的速度。同時，該前表面的曲率平滑地增加，并在透鏡上最外端的水平距離上接近后表面的曲率。
以下在附圖7中給出了一個具有-3D平均透過能量的六基透鏡的設(shè)計例子。
注意對該表面和相應(yīng)的通到該透鏡部件邊緣的平均透過能量的精確控制，這樣，橫貫該中央?yún)^(qū)孔的Rx能量是恒定的，此后以平滑方式下降，在沿整個軸1-1’的能量變化速度上沒有不連續(xù)。
在本發(fā)明的另一個實施例中，如果一個光學(xué)透鏡部件，例如一個漸進型光學(xué)透鏡部件，在透鏡的一個區(qū)域中，例如朝該透鏡部件的外圍，出現(xiàn)不希望的光學(xué)散光，該光學(xué)區(qū)可簡單地起作用，以減少過剩的透鏡表面能量。
如上所述，該光學(xué)透鏡部件可以是一種漸進型光學(xué)透鏡部件。外圍光學(xué)區(qū)可沿該光學(xué)透鏡部件的水平經(jīng)線伸出。該外圍光學(xué)區(qū)可以出現(xiàn)在沿該水平經(jīng)線的該中央光學(xué)區(qū)的相反一側(cè)。
該光學(xué)區(qū)伸出可從該透鏡部件的該中央光學(xué)區(qū)的相反一側(cè)伸出。
該光學(xué)區(qū)伸出可由適當?shù)臄?shù)學(xué)公式表示，包括一個用以平衡該外圍光學(xué)區(qū)的不需要的光學(xué)散光的一致函數(shù)。
因此，在本實施例中定位的表面修正可被應(yīng)用于一個靠近該水平經(jīng)線末端的漸進型附加透鏡部件。例如，由若干眼科透鏡供應(yīng)商，如SOLA，Essilor和美國光學(xué)，制造的現(xiàn)有技術(shù)透鏡，顯示出從該經(jīng)線末端，在狹窄的楔形形狀中，向內(nèi)伸出的過剩前表面能量的入侵脊。該效應(yīng)就是一個戴鏡者的經(jīng)驗，增長的散光和無處安置的能量進一步降低了透鏡在外圍視野上的使用性。
如果靠近這類透鏡的視野的前表面Z(x，y)是以干擾形式表示，而變化最好如下應(yīng)用于瞬時外圍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譯成附圖7中所示設(shè)計方法的翻轉(zhuǎn)。
根據(jù)本發(fā)明的這個方面設(shè)計的透鏡部件的直接測量將在經(jīng)線提供大量水平和交叉能量，其形式多少類似于在為附圖7的工作例子中所創(chuàng)建的那些形式。通過將該方向的弧矢能量與由透鏡的光軸處能量所限定的一個近似恒定值相匹配，可以決定沿水平經(jīng)線的適當參數(shù)R2n，C2n和m。
上述公式最好導(dǎo)致在經(jīng)線處的交叉能量基本上與水平上運用的能量相等。然而，這個意圖只在接近該經(jīng)線的區(qū)域中干擾該透鏡表面，并在該漸進型透鏡上盡可能與過剩表面能量區(qū)域匹配。據(jù)此，函數(shù)f’(y/R’0)是下一個盡可能與該過剩能量區(qū)接近的匹配，試圖在任何時候?qū)Ρ砻孢M行調(diào)整，而不向該透鏡表面引入任何附加散光。因此，通過這類局部定位的表面干擾，不可能完全消除過剩的表面能量。
在本發(fā)明的另一個方面，該光學(xué)透鏡部件可以設(shè)計成第一和第二表面的每個都表現(xiàn)出在該光學(xué)區(qū)伸出中有基本上相等的曲率變化，從而使該平均透過能量保持基本恒定。
因此，在這個方面，提供了一種光學(xué)透鏡部件，包括第一和第二表面，該第一表面限定一個中央光學(xué)區(qū)；和一個從該中央光學(xué)區(qū)向該透鏡的瞬時區(qū)域伸出的光學(xué)區(qū)伸出，并且呈現(xiàn)出曲率橫貫整個區(qū)域?qū)挾鹊南鄬ζ交淖兓辉摰诙砻嬗裳a充表面函數(shù)所限定，用于平衡該第一表面的第二光學(xué)區(qū)中的變化的補充表面所限定，當曲率變化超出該中央光學(xué)區(qū)以外時，該光學(xué)透鏡部件的平均透過能量仍然保持基本恒定。
在另一個實施例中，該第二光學(xué)區(qū)可以包括一個沿該透鏡的水平經(jīng)線側(cè)向放置的瞬時光學(xué)區(qū)；以及一個在該中央光學(xué)區(qū)和該瞬時光學(xué)區(qū)之間伸出的中間光學(xué)區(qū)。
據(jù)此，在本實施例中，提供了一種光學(xué)透鏡部件，包括一個第一表面；和一個補充曲率的第二表面；至少一個表面在曲率上偏離標準的光學(xué)表面；該第一和第二表面的組合限定了一個其平均透過能量基本恒定的中央光學(xué)區(qū)；和一個從該中央光學(xué)區(qū)向該透鏡的瞬時區(qū)域伸出的光學(xué)區(qū)伸出，并至少在水平方向橫貫整個伸出寬度，表現(xiàn)出曲率的變化。
因此，在本實施例中，前和后表面在該中央光學(xué)區(qū)以外一起彎曲，從而使該平均透過能量保持基本恒定，并且該透鏡多多少少陡峭彎曲。作為對照，此處恒定能量透鏡的其它例子應(yīng)用了從R＝0向外的彎曲公式。
如果對于一個如上所述類型的普通透鏡形狀的一致函數(shù)f’(y/R’0)要么是y的緩慢變化函數(shù)，要么被設(shè)定為一致，并且該后表面由一個補充表面函數(shù)所描述，則兩個表面將一起移動，離開該中央光學(xué)區(qū)的平均曲線而彎曲。
如果必要，在另一個實施例中，該光學(xué)透鏡部件還可包括第三個區(qū)，其中，通過連續(xù)降低平均透過能量，使透鏡變細到極端限制條件。
在另一個實施例中，附圖8顯示了附圖7所示的設(shè)計方法的、對于一個+3D平均透過能量的六基透鏡的另一個例子。
還是在x＝28mm處開始，該光學(xué)透鏡部件的前表面開始偏離后部的規(guī)定表面，從而降低前和后弧矢深度差下降的速度。同時，該前表面的曲率平滑降低，并在該透鏡部件上最外端的水平距離上接近該后表面的曲率。
注意該瞬時邊緣伸出在相同能量和中心厚度的簡單球面透鏡的限制之外。
在本發(fā)明的另一個方面，通過在軸1-1’處，除了改變瞬時表面，橫貫該光學(xué)區(qū)，連續(xù)增加前和后表面的曲率，這種伸出還可進一步擴大。在本實施例中，該光學(xué)透鏡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，系數(shù)A2n和B2n是在光軸處所選擇的前和后曲率。
附圖9中以透鏡(2)顯示了以后的透鏡部件設(shè)計特點。注意與相應(yīng)的球面透鏡(1)比較，該變型的透鏡的合適的瞬時區(qū)域和長度。
如本申請人在WO97/35224中的詳細描述，其全部內(nèi)容作為參考，特此包括在內(nèi)，使用傾斜對齊，要求對前或后表面用非復(fù)曲面形修正的進一步修改，以消除平均能量和散光誤差。
通過視軸和光軸的水平位移，可以實現(xiàn)在實際設(shè)計中所沒有提供的對物理形狀的修正。這可能要求對前或后表面進行棱柱修正，如本申請人在澳大利亞臨時申請PP2612中的詳細描述，其全部內(nèi)容作為參考，特此包括在內(nèi)。
根據(jù)本發(fā)明的這個方面的光學(xué)透鏡部件，可以直接安裝在卷繞型或護罩型眼鏡框中。安裝時該光學(xué)透鏡部件可以圍繞通過該光學(xué)中心的一個垂直軸進行瞬時旋轉(zhuǎn)(“傾斜”)，或者平移，從而使視線保持與該透鏡的光軸的平行(“偏移”)，或者是如下所述的傾斜和偏移的組合。
最好是，該光學(xué)透鏡部件的前和/或后表面包括一個復(fù)合球面設(shè)計，以便在規(guī)定區(qū)中提供所需要的規(guī)定(Rx)。更好的情況是，這個規(guī)定區(qū)將橫貫所使用的眼鏡框的全孔而伸出。
在另一個優(yōu)選的方面，從鼻限到光學(xué)中心的區(qū)域中的該光學(xué)透鏡部件一般可以是微小型?；蛘?，該光學(xué)透鏡部件的鼻區(qū)域可以是雙凸面形狀。該雙凸面形狀是理想的，尤其對于高能量的透鏡，因為其易于安裝并能改進戴鏡者的美容效果。
該透鏡部件可以通過其光學(xué)中心圍繞一個光軸進行瞬時旋轉(zhuǎn)，或者該光軸可以相對于幾何軸偏心，或者該透鏡部件既旋轉(zhuǎn)也偏心。如果有必要，可以進行表面修正，至少部分調(diào)整光學(xué)誤差。這類修正在本申請人提交的國際申請WO9735224中有詳細描述。
該前表面最好能安裝在一個8.0D和9.0D或更高之間的恒定設(shè)計曲線的鏡框中。
更好的情況是，該透鏡部件的前表面從鼻限到瞬時限制有一個很高的復(fù)合曲線伸出，但是，該垂直或正交生成曲線是6.0D或更低。
應(yīng)當理解，這類垂直曲線允許最終的規(guī)定透鏡，最好是加邊的透鏡與戴鏡者的臉部形狀相適應(yīng)，并以卷繞型的形式緊貼定位(一種所謂的“幾何復(fù)曲面形”設(shè)計，選擇該后表面的垂直曲線以維持所需要的平均透過能量或由該透鏡所提供的Rx修正。這可與一個傳統(tǒng)的“光學(xué)橢圓形”設(shè)計相區(qū)別，其中一個表面是旋轉(zhuǎn)對稱，而另一個表而被成形，以提供戴鏡者的Rx的球形和柱形成份，而不用考慮戴鏡者的臉部形狀)。
另外，該光學(xué)透鏡部件可適合安裝在一個護罩型的鏡框中。
在本發(fā)明的另一個方面，提供了規(guī)定眼科護目鏡，包括一個用于固定一對眼科透鏡的鏡框，每個透鏡最好具有非零的平均透過能量，其中每個透鏡在佩戴構(gòu)形中，圍繞該戴鏡者的臉部朝向戴鏡者的太陽穴彎曲，；以及其中每個透鏡具有一個具有平滑水平變化表面能量的前表面；和一個凹形后表面，在該配戴構(gòu)形中不影響戴鏡者的眼睫毛，并且與該前透鏡表面能量組合，提供平滑、水平變化表面能量，在該配戴構(gòu)形中通過透鏡的主視線和離該主視線至少瞬時旋轉(zhuǎn)40度的外圍視線之間水平恒定的平均透過能量在±0.75D范圍內(nèi)，最好是±0.50D。
更好的情況是，該平均透過能量在偏離軸40度處恒定在±0.125D，并在偏離軸50度處僅僅為±0.25D。
在本發(fā)明的另一個優(yōu)選實施例中，提供了一個光學(xué)透鏡部件，包括一個第一透鏡表面，其表面能量從球面點呈徑向?qū)ΨQ變化，并表現(xiàn)出在透鏡基本部分的高能級表面散光，從而使該透鏡，如果與一個第二標準光學(xué)表面組合，則不能用作眼科透鏡；和一個第二透鏡表面，其前和后表面限定了一個具有近似恒定的平均透過能量的光學(xué)體，并在該透鏡部件的基本部分上具有眼科所能接受的特性。
該透鏡部件最好是一個扁長的碗形，從而在離該球面點30毫米處，該第一表面偏離該球面點所限定的基準球至少3毫米。
在另一個實施例中，本發(fā)明提供了一種單一視覺的規(guī)定眼科透鏡部件，它具有相對扁平的臉部部分，以及一個與戴鏡者頭部相適應(yīng)的瞬時彎曲部分，包括一個前表面，其表面能量在瞬時方向至少增加3.0D；和一個后表面，其表面能量在瞬時方向至少增加3.0D，從而使該透鏡具有恒定在±0.75D范圍內(nèi)的非零平均透過能量，最好是±0.5D，0.25D則更好。
最好是該透鏡部件還包括一個彎曲的鼻翼部分，與戴鏡者的鼻梁相適應(yīng)。
在本發(fā)明的另一個方面，提供了一種制作光學(xué)透鏡部件的方法，包括一個第一表面；和一個補充曲率的第二表面；至少一個表面，其在曲率上顯著偏離一個標準的光學(xué)表面；該第一和第二表面的組合限定了一個光學(xué)區(qū)，其沿至少一條經(jīng)線具有基本上恒定的平均透過能量；該方法包括提供在曲率上偏離標準光學(xué)表面的一個第一表面的數(shù)學(xué)或幾何表示；和一個補充曲率的第二表面的數(shù)學(xué)或幾何表示；該第一和第二表面的組合限定了一個具有基本上恒定的平均透過能量的光學(xué)區(qū)；構(gòu)成一個與該第一和第二表面的表示相對應(yīng)的透鏡鑄模；和從該鑄模鑄造一個光學(xué)透鏡部件。
在優(yōu)選形式中，當透鏡部件是徑向?qū)ΨQ時，弧矢深度由下列公式給出Z(r，θ)＝Z(r)其中，r，θ，z是柱面坐標Z(r)=Σ2n=04A2n*r2n]]>其中A4＝(A2)3，A6＝2*(A2)5，A8＝5*(A2)7A2＝P0+K(r)函數(shù)K(r)是連續(xù)的。
或者，當透鏡部件偏離一個橢圓形表面時，該弧矢深度由下列公式給出Z(r，φ)＝Z(x，y)其中，γ，φ是柱面坐標Z(x,y)=Σ2n-04A2n*x2n+Σ2n-94B2n*y2n]]>其中A2＝P0+K(x)，B2＝P0.
在一個特定的優(yōu)選情形下，其中當一個表面進行了一個表面修正時，該弧矢深度由以下公式給出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處沿經(jīng)線的徑向曲率，數(shù)值θ＝0和π/2表示主經(jīng)線。
在另一個優(yōu)選方面，該第一和第二表面還限定了一個從中央光學(xué)區(qū)向該透鏡的瞬時區(qū)域伸出的光學(xué)區(qū)伸出；該前表面在曲率上表現(xiàn)出向該透鏡的瞬時區(qū)域的增加，從而使該透鏡的平均透過能量沿橫貫該伸出的一條水平經(jīng)線逐漸減小，如此則顯著降低不需要的光學(xué)散光。在本實施例中，該弧矢深度可以由以下公式給出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]]>其中參數(shù)R2n，C2n和m的值是沿該水平經(jīng)線通過將該弧矢能量與一個近似恒定值相匹配而決定。
在本發(fā)明的一個優(yōu)選方面，如上所述，該光學(xué)透鏡部件可以按上面所述的將一個后部和前部透鏡部件疊壓在一起而構(gòu)成。
應(yīng)當理解，在本實施例中，通過為一部分補充后部薄片提供一個單一的前透鏡薄片，可以減少總量，或者反之亦然。此外需要利用最先進的透鏡完成技術(shù)，從半成品來完成一個Rx的需要被降低。
還應(yīng)當理解，所描述的任何有關(guān)前透鏡部件的特征可以同等地包括在有關(guān)后透鏡部件的特征之中，反之亦然。
在另一個優(yōu)選的實施例中，為了引入柱面修正，前和后透鏡部件的配對表面可以是通過疊壓的光學(xué)物品的中央光學(xué)區(qū)，圍繞其各自的光軸而旋轉(zhuǎn)對稱。該透鏡薄片可以通過互相旋轉(zhuǎn)而確定方向，從而為戴鏡者的散光修正提供所需要的取向。最終的透鏡可以通過將兩個部分疊壓在一起來完成。
在一個特定的優(yōu)選情形下，該疊壓的光學(xué)物品可以包括一個內(nèi)層，提供所需要的光學(xué)特性，其類型如本申請人提交的國際專利申請PCT/AU96/00805所描述，其全部內(nèi)容作為參考特此包括在內(nèi)。
該光學(xué)透鏡部件可以由任何適合的材料所構(gòu)成。可以使用聚合材料，該聚合材料可以是任何適合的類型，該聚合材料可以包括熱塑材料或熱固材料?？梢允褂眉憾┮叶继妓猁}型材料，例如CR-39(PPG工業(yè))。
該聚合物可以從交叉鏈接的聚合鑄造成份所構(gòu)成，如在本申請人的美國專利4,912,155，美國專利申請07/781,392，澳大利亞專利申請50581/93，50582/93，81216/87，74160/91，以及歐洲專利說明書453159A2中所述，其全部內(nèi)容作為參考特此包括在內(nèi)。
該聚合材料可以包括一種染料，最好是一種光致變色染料，它可以被加到用于產(chǎn)生該聚合材料的單體配方中。通過將一種顏料或染料與一層或多層光學(xué)品合并可以將顏色深度的變化減小到最低程度。
根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)透鏡部件還包括對前或后表面或一個疊壓成的透鏡的薄片的配對表面的標準附加涂層，包括電致變色涂層。
該前透鏡表面可以包括一種防反射(AR)涂層，例如，本申請人在美國專利5,704,692中所述的類型，其全部內(nèi)容作為參考，特此包括在內(nèi)。
該前透鏡表面可以包括一種抗磨損涂層，如本申請人在美國專利4954591中所述的類型，其全部內(nèi)容作為參考，特此包括在內(nèi)。該前和后表面還包括通常用在鑄造成份中的一種或多種添加劑，如抗氧化劑，包含如上所述的熱致變色和光致變色染料在內(nèi)的染料，偏光劑，UV穩(wěn)定劑以及能修改折射指數(shù)的材料等。
以下結(jié)合附圖和例子詳細描述本發(fā)明。然而應(yīng)當理解以下的描述僅僅是一種示范，任何情況下都不應(yīng)將其看成是對以上所述的本發(fā)明的一般性的限制。例子1附圖7顯示了根據(jù)本發(fā)明的一種6基光學(xué)透鏡部件，其具有-3D的平均透過能量，在一個中央孔內(nèi)以傳統(tǒng)形式的Rx透鏡開始，并以數(shù)學(xué)方式進行變形，從而改變其形狀，而在該孔之外的平均透過能量中基于如下的公式不出現(xiàn)不連續(xù)z(x,y)=[Σn=14A2nx2n]-f(x/R0)[Σn=14[A2n-B2n]x2n]+[Σn=14A′2ny2n]]]>其中函數(shù)f(x/R0)是一個一致函數(shù)，它將一個帶系數(shù)B2n的第二圓錐截面施加到一個帶系數(shù)A2n的第一表面。該透鏡的第二(后部)表面，在本例中是由系數(shù)B2n完全限定的。
該透鏡在一個中央孔x≤R0的外部被平滑變形，其在x＝R0時具有非對稱地漸近成為零效應(yīng)，以及在透鏡邊緣具有最大值效應(yīng)，利用以下一致函數(shù)f(r/R0)=0.75{1-[1+Σn=24R2n((r-R0)/2R0)2n]-m}]]>r＞R0時＝0 r≤R0時這個函數(shù)和其第一和第二導(dǎo)數(shù)在r＝R0時成為零。
附圖7顯示本公式應(yīng)用于一個-3D的平均透過能量的6基光學(xué)透鏡，其中的系數(shù)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.
由于要求該瞬時伸出至少在水平經(jīng)線1-1’上是臍狀的，在垂直方向限定該局部交叉曲線的系數(shù)A’2，在軸1-1’上從水平曲率(表面能量)的變化值開始對每一個x值都要進行計算，其余的系數(shù)A’2n為所選擇的非球面系數(shù)p的值所決定，如上所述。這樣便創(chuàng)建了一個對散光和平均能量誤差進行優(yōu)化的初始表面形狀，按照需要考慮所選擇的透鏡傾斜或偏移位置，以便在卷繞型鏡框中定位該透鏡。
A’2和該透鏡沿軸1-1’的平均透過能量的變化如附圖7所示。
注意對該表面和與該透鏡部件的邊緣相應(yīng)的平均透過能量進行精確控制，從而使該Rx能量在橫貫該中央?yún)^(qū)的孔時恒定，然后沿整個軸1-1’以一種平滑方式下降，而不在能量變化速度上出現(xiàn)不連續(xù)。
例子2附圖8顯示了根據(jù)本發(fā)明的一種6基光學(xué)透鏡部件，其具有-3D的平均透過能量。該透鏡部件的設(shè)計與例子1中所描述的方式類似，除了以下的系數(shù)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.在垂直方向限定該局部交叉曲線的初始系數(shù)A’2，要在軸1-1’處從水平曲率(表面能量)的變化值開始，在每一個x值之前進行計算。附圖8中還顯示了A’2和該透鏡部件在軸1-1’處的平均透過能量的關(guān)系曲線。
注意瞬時邊緣伸出在具有相同能量和中心厚度的簡單球面透鏡的限制之外。例子3附圖9顯示了附圖8的光學(xué)透鏡部件的變型，其中除了改變在軸線1-1’處的瞬時表面，該瞬時伸出通過連續(xù)增加橫貫該光學(xué)區(qū)的前后表面的曲率，被進一步擴大。
在該實施例中，光學(xué)透鏡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，系數(shù)A2n和B2n是選擇在光軸處的前后基曲線。在該實施例中，基曲線是6D和3D以給出+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系數(shù)G2n和F2n近似與+10D基曲線對應(yīng)，其中G2＝8.53*10-3，G4＝4.65*10-7，G6＝5.08*10-11，G8＝6.96*10-15，F(xiàn)2＝8.00*10-3，F(xiàn)4＝4.0*10-7，F(xiàn)6＝5.08*10-11，F(xiàn)8＝6.93*10-15.
修正系數(shù)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.
相應(yīng)的透鏡部件設(shè)計的特征示于圖11a中為透鏡[2]。注意瞬時達到的距離和變型透鏡部件的長度與它所對應(yīng)的球透鏡[1]對比。
例子4附圖10和11顯示了根據(jù)本發(fā)明的具有+3D平均透過能量的光學(xué)透鏡部件。
該透鏡部件被設(shè)計成建立對透鏡的前和后表面的描述，從而使彎曲只出現(xiàn)在水平平面(x，z)中z1(x)=ΣA2nx2n+[Cos(πx/2R0)]m*ΣB2nx2n]]>z2(x)=ΣG2nx2n+[Cos(πx/2M0)]m*ΣF2nx2n]]>該設(shè)計方法的使用如附圖11(a)和11(b)所示，其中顯示了在水平或(x，z)平面中的透鏡交叉截面。以(1)表示的截面具有14D的恒定前基曲線，而以(2)表示的則是當前可變的曲率設(shè)計，而以(3)表示的則具有6D的恒定前基曲線。所有三種透鏡都在寬孔范圍內(nèi)具有+3D的平均透過能量。按照高基設(shè)計(1)，該可變基設(shè)計(2)有同樣的能力向太陽穴卷繞，并為人眼提供改進的物理空間放置于透鏡之后。低曲率設(shè)計(3)穿過可視域，但具有相對較小的卷繞傾向。如果通過使透鏡偏離軸而傾斜進行補償，該扁平的后表面將縮短眼睛所得到的空間，與睫毛和眼瞼相沖突。
在中央光學(xué)區(qū)CZ處的基礎(chǔ)曲線的數(shù)值由A2n+B2n的和所限定，在太陽穴處接近A2n值。在當前的例子中，由于選擇了負B2n，該曲率從CZ向TZ增加。
另一方面，如果A2n和B2n都是正的，則該曲率的趨向?qū)⑾喾?，即在CZ處最高，而向TZ平滑下降。例子5附圖12顯示了根據(jù)本發(fā)明的基于一個非對稱透鏡設(shè)計的具有+3D平均透過能量的光學(xué)透鏡部件。
盡管是設(shè)計非對稱性，但是使用以下的數(shù)學(xué)公式，限定該光學(xué)透鏡部件的第一和第二表面，仍然可以創(chuàng)建具有連續(xù)和平滑變化曲率的非對稱光學(xué)透鏡部件設(shè)計的一個例子以及恒定的平均透過能量。
z1(x)＝∑α2nx2nx＜0時z1(x)=ΣA2nx2n+[Cos(πx/2R0)]m*ΣB2nx2n]]>x＞0時z2(x)＝∑γ2nx2nx＜0時z2(x)=ΣG2nx2n+[Cos(πx/2M0)]m*ΣF2nx2n]]>x＞0時而z1(y)＝∑α2ny2nz2(y)＝∑γ2ny2n其中系數(shù)按上述的定義。
所得到的透鏡特征如附圖12a-12c所示。例子6附圖13顯示了對附圖12所示的光學(xué)透鏡部件的變型。
附圖12c的水平透鏡截面被復(fù)制在附圖13中，該透鏡前和后表面是(1)和(2)，一個8D曲線(3)在鼻限和瞬時限之間重疊，后表面(2)在內(nèi)曲線(3)之后入侵約1.5毫米。當該透鏡被安裝在離軸傾斜的鏡框中以達到所需的卷繞角度時，它為眼睛提供了滿意的間隙。如申請人在WO97/35224中所述，使用傾斜對齊要求用非復(fù)曲面形修正對該前或后表面作進一步修改，以便消除平均能量和散光誤差。例子7附圖14顯示了附圖13的光學(xué)透鏡部件的一種變型。
該光學(xué)透鏡部件的第一和第二表面由下列數(shù)學(xué)公式所限定z1(x)＝0for x＜0z1(x)=ΣA2nx2n-[Cos(πx/2R0)]m*ΣA2nx2n]]>x＞0時z2(x)＝Gofor x＜0z2(x)=ΣG2nx2n-[Cos(πx/2M0)]m*ΣA2nx2n]]>x＞0時z1(y)＝∑α2ny2nz2(y)＝∑γ2ny2n其中可變函數(shù)的記號是相反的。
因此本申請人發(fā)現(xiàn)了一種與附圖13所創(chuàng)建的透鏡等同的透鏡，其中該前表面在光軸的鼻翼上具有零曲率。也就是說，對于x≤0，該前表面與其自己的正切一致。例子8附圖15顯示了附圖14的光學(xué)透鏡部件的一種變型，其中附圖14中的設(shè)計表面在該鼻翼區(qū)是向前逐漸移動。
附圖15的該光學(xué)透鏡部件的第一和第二表面由以下數(shù)學(xué)公式所限定z1(x)=[Sin(πx/2R′0)2n]m′*ΣB′2nx2n]]>x＜0時z1(x)=ΣA2nx2n-[Cos(πx/2R0)]m*ΣA2nx2n]]>x＞0時z2(x)=G0+[Sin(πx/2M′0)]m′*ΣB′2nx2n]]>x＜0時z2(x)=ΣG2nx2n-[Cos(πx/2M0)2n]m*ΣA2nx2n]]>x＞0時z1(y)＝Σα2ny2nz2(y)＝Σγ2ny2n其中各種系數(shù)如上所述，附加的參數(shù)R’0，M’0和m’與R0，M0和m相對應(yīng)。
根據(jù)參數(shù)的選擇，這個公式可以將圖14中所示的非對稱正切光學(xué)透鏡部件的表面在鼻翼區(qū)向前逐漸移動到在大約x＝-1.3R’0。處的向前位移最大值。當這些設(shè)計被設(shè)定為R’0≈M’0＜PD/2.6，其中PD是對戴鏡者而言的瞳孔距離，一對左右透鏡被生成，其鏡面對稱點與鼻梁中心相對應(yīng)。
對于附圖15所示的透鏡部件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附圖16顯示了附圖10和11的光學(xué)透鏡部件的一種變型，其中該一致函數(shù)是“Witch of Agnesi”型。
附圖16的光學(xué)透鏡部件的第一和第二表面由以下數(shù)學(xué)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]]>附圖16顯示將本公式應(yīng)用于附圖10和11的例子。
系數(shù)A2n和G2n是在光軸處挑選出的前和后基礎(chǔ)曲線。在本例中為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系數(shù)B2n和F2n大約相應(yīng)于+10D的基礎(chǔ)曲線，為B2＝8.53*10-3，B4＝4.65*10-7，B6＝5.08*10-11，B8＝6.96*10-15，F(xiàn)2＝8.00*10-3，F(xiàn)4＝4.0*10-7，F(xiàn)6＝5.08*10-11，F(xiàn)8＝6.93*10-15.
一致系數(shù)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，注意對透鏡邊緣外面的切線能量的精確控制，從而使該Rx能量在整個透鏡孔中恒定。例子10附圖17顯示了附圖16的光學(xué)透鏡部件的一種變型，其中該一致參數(shù)是在不改變曲率系數(shù)的情況下而改變，其值為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，注意只改變參數(shù)R8和M8即可實現(xiàn)廣的卷繞。該Rx能量在離軸約25毫米處開始下降，并在離軸30毫米處下降到0.4D。在離軸約41毫米處落到平面。通過將R2n和M2n能量系列擴展到n＝5或6可以更進一步地進行微妙控制。瞬時區(qū)TZ以外的外區(qū)中的交叉曲線可要求進一步的atoric修正以保持Rx能量的水平和豎直分量互相階梯式移動，從而避免引起非固定的瞬時區(qū)域中高度模糊和柱形誤差。例子11附圖18顯示了一個具有-3D的Rx光學(xué)透鏡部件，它在光軸和離軸30毫米的點之間變平到9D。
該光學(xué)透鏡部件的第一和第二表面由以下數(shù)學(xué)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]]>系數(shù)A2n+B2n是在光軸(16.5D)處所選出的前曲線，G2n+F2n是后曲線，在本例中19.5D對應(yīng)一個-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.
系數(shù)B2n＝F2n對應(yīng)于約+10D的基礎(chǔ)曲線，在本例中為B2＝8.1*10-3，B4＝5.32*10-7，B6＝6.99*10-11，B8＝1.15*10-14，該一致系數(shù)為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，附圖18中曲線(1)表示該前表面的位置，如果該曲率在16.5D處保持恒定?？梢钥吹礁鶕?jù)本發(fā)明的透鏡的前表面被向外移動約7毫米，當它從一個23毫米到30毫米的孔根據(jù)需要圍繞眼睛卷饒時，為該透鏡做出一個開口。從該Rx切線能量方案中還可看到，該平均透過能量誤差在整個透鏡孔小于0.3D。例子12碗形在附圖19，20和21中，對于在光軸處具有8D基礎(chǔ)曲率的平面透鏡，給出了一些碗形透鏡的例子，通過一定范圍的函數(shù)向其外邊緣增加到16D。這些是與現(xiàn)有技術(shù)的8和16D曲率的球面透鏡相比較(每種情況下的附圖A和E)。為了達到一個8D透鏡圍繞可視區(qū)域的卷繞，有必要使透鏡偏心，從而使前部視線與該光軸平行，但并不與該軸一致，或者針對該前部視線傾斜該光軸，并對形狀實施非復(fù)曲面修正，從而引入能量和棱柱誤差。一個高曲率的透鏡部件可以安裝成使該光軸與每只眼睛的向前視線一致，但是該曲率非常大，以致于透鏡實際上不能到達太陽穴以外，以圍繞該可視設(shè)備。根據(jù)本方法設(shè)計的碗形透鏡部件實現(xiàn)了所需的物理卷繞，還能與該光軸的修正對齊匹配。它們還提供了更大的容積以便在透鏡的前部和由眼睫毛所限定的球體之間匹配一個Rx能量修正，這大約為距離眼睛的旋轉(zhuǎn)中心的徑向大約18-23毫米。在每一種情況下，附圖B-D顯示了具有3種不同切線能量的透鏡設(shè)計結(jié)果。例子13附圖22A和B分別顯示了一個10.0D基礎(chǔ)球面透鏡(現(xiàn)有技術(shù))的平視、側(cè)視或俯視圖，而根據(jù)本發(fā)明的一個光學(xué)透鏡是10.0D至16.0D基礎(chǔ)可變曲率的旋轉(zhuǎn)對稱的螺旋扁球面透鏡，與附圖19D中所述的光學(xué)透鏡相對應(yīng)。
在附圖22中，點線代表該透鏡的前表面，實線代表該透鏡的后邊緣。
根據(jù)附圖22B的螺旋光學(xué)透鏡，可與附圖22A中的現(xiàn)有技術(shù)球面透鏡相對應(yīng)。應(yīng)當注意，根據(jù)本發(fā)明的透鏡是一個基礎(chǔ)形狀，具有顯著提高的曲率和弧矢深度，但仍然允許安裝在適合現(xiàn)有技術(shù)球面透鏡的鏡框中。例子14螺旋彎曲在本例中不保持軸對稱，該共變表面看成是對復(fù)曲面形表面的偏離，而不是對球形表面的偏離。
Z(r，φ)＝Z(x，y)弧矢深度以參變量形式表示為Z(x,y)=Σ2n-04A2n*x2n+Σ2n-94B2n*y2n]]>其中，例如A2＝P0+K(x)，B2＝P0從而在Ox軸方向可以產(chǎn)生一個可變的基礎(chǔ)曲率，并且與其正交的曲率保持恒定。在這種情況下，該Ox軸與水平軸相對應(yīng)，而Oy是垂直的。按照上述對碗形進行變化完全類似的方式，這種形狀的透鏡在垂直意義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陽穴螺旋前進并卷繞在可視域周圍，并緊貼臉部。
根據(jù)本方案所設(shè)計的透鏡設(shè)計和光學(xué)分析，在附圖23中給出。
附圖23A-E顯示了按螺旋形設(shè)計的該透鏡部件的前表面(附圖23A)和后表面(附圖23B-E)的一般形狀。后表面分別是平面的(附圖23B)或者其表面能量為-3D，-2D和+2D(附圖23C，D利E)。
在每個設(shè)計中，曲線(1)是基準球體，曲線(2)是透鏡的螺旋形表面，從而顯示了偏離的程度。
在附圖24A-C中，根據(jù)本發(fā)明提供了對于螺旋形透鏡設(shè)計的RMS能量誤差的方案，它顯示了一個在0度(a)處優(yōu)化的具有-3D平均透過能量的螺旋形透鏡設(shè)計，一個現(xiàn)有技術(shù)的非球形設(shè)計(b)和一個在45度處優(yōu)化的螺旋形透鏡(c)。
在螺旋形透鏡設(shè)計中，該設(shè)計在左半球是球形設(shè)計，而在右半球中是螺旋形設(shè)計。例子15附圖25a顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個透鏡部件的前表面的一般形狀(弧矢深度)，它基本上與下面的附圖23A中的表面相對應(yīng)。附圖25b顯示了附圖25a中該偏離表面的表面能量分布圖。在這種情況下，該基準球的曲率是8D。
該偏離前表面在中心處具有8D的曲率，并線性傾斜至沿X軸27毫米上的12D。它繼續(xù)以12D到達邊緣。最終的曲率和沿表面X軸的垂度在附圖25A中顯示，作為對照，也可參看一個8基球體的垂度。
曲率梯度在5mm上使該垂度增加一些，并使斜度在40毫米處從37增加到53度，y方向上的曲率被恒定保持在8D。用于該表面深度的公式為z(x,y)=R-(R-z(x))2-y2]]>其中Z(x)是一個X方向高度，R是與8D相應(yīng)的66.25毫米半徑。以下的球形能量圖附圖26顯示了對于本設(shè)計的垂直等高線。該等高線間隔為1D。
所有隨后的等高線圖表也具有±40毫米的范圍，或者眼睛旋轉(zhuǎn)大約56度。
平面透鏡為了制作一個平面透鏡部件，將與前表面有相同形狀的后表面挑選出來，但是用中央曲率稍微調(diào)整以得到零透過能量。最終的RMS能量誤差顯示如下。為了對照，附圖27C是一個具有8基球形前表面和合適的球形的后表面的球形平面透鏡部件。等高線為0.1D間隔。
附圖27A和C中的圖表顯示該偏離表面只在該透鏡的右側(cè)，在極端的眼睛旋轉(zhuǎn)角度只略微增加了誤差。所強調(diào)的表面的左半球是一個8基球體，其表現(xiàn)與該球形透鏡基本一致。即使不經(jīng)過優(yōu)化，也能提供一種平面透鏡，其性能基本上與一個具有8基前表面的球形透鏡一樣出色。對后表面增加一些非球形修正，可進行優(yōu)化。優(yōu)化過程在例子16中有更詳細的描述。優(yōu)化之后(附圖27B)，其性能幾乎在任何地方都是完美的，只有該透鏡的極右邊緣除外。當然優(yōu)化帶有球形前表面的透鏡的后表面會提高該透鏡左半球部分的性能。例子16優(yōu)化的負數(shù)兩個透鏡使用一個偏離前表面通過-2D的Rx設(shè)計一個透鏡部件。該后表面包括3個組成部分(1)前表面的垂度，(2)在中心處對適當?shù)腞x進行的球面修正，(3)一個非球面修正表面。該非球面修正由兩個單獨的第10順序多項式構(gòu)成，一個用于左半球，一個用于右半球，左手的多項式系數(shù)通過手動調(diào)節(jié)，以便沿該X軸的負半軸將RMS能量誤差減小到最低程度。類似的可以確定單獨用于優(yōu)化沿正X軸的左半球的系數(shù)。所使用的最終修正平面是通過平滑改變角度函數(shù)(θ＝tan-1(y/x)而復(fù)合的這些函數(shù)的線性疊加。右側(cè)的多項式只在右半球中通過cos2θ復(fù)合到±90。這樣便沿正X軸具有了給該多項式以完全影響的效果，并沿Y將其平滑遞減為零。在右半球中的反函數(shù)sin2θ用于左側(cè)的多項式，從而使其對左半球具有充分的效應(yīng)，并沿正X軸消失。
附圖28A顯示對于具有如上所述的后表面設(shè)計的透鏡的RMS能量誤差。為了對照，附圖28B是一個具有球形8基前表面的設(shè)計，后表面上是一個優(yōu)化的非球面。來自該透鏡左側(cè)的多項式用于非球形，因為該透鏡在左半球中是球形。
剛看到結(jié)果的時候是令人吃驚的。沿正X軸的能量誤差實際上小于沿負軸的誤差(球形前表面)，因此也小于該優(yōu)化的非球形。附圖29詳細比較了沿該軸的RMS能量誤差。
在零度時的誤差，沿正X軸，對于復(fù)合透鏡而言，比對于球形透鏡低超過30毫米。
附圖29C還顯示了對于該透鏡從X軸向上在45度時的RMS能量誤差。這個誤差顯然比非球形情況下要高得多，它被限制成沿所有軸具有相同的誤差。對左側(cè)和右側(cè)的多項式，將cos4θ和sin4θ條件分別加入到角傾斜函數(shù)。對左側(cè)的函數(shù)調(diào)節(jié)新系數(shù)，以減小45度處的誤差(這并不影響零度誤差)。然后是cos4θ條件的系數(shù)，直到零度和45度處的誤差完全相等。附圖30中顯示了結(jié)果。令人驚奇的是曲線正好在優(yōu)化的非球形水平上交叉。
概括言之，可以設(shè)計一個后表面，其光學(xué)性能基本上與具有類似補充曲率的球形前表面的透鏡相同。結(jié)果表明，沿一個優(yōu)選軸的性能實際上要比其等同的球形前表面即非球形后透鏡更好。建議該角平均RMS誤差可以不顯著低于該球形—非球形組合。例子17碗形附圖31A-C顯示了設(shè)計成碗形的透鏡部件的一般形狀。應(yīng)當理解可以按附圖31A-C所示的碗形制作透鏡坯。加邊時該碗可以有一個非環(huán)形邊，與所需要的眼鏡框或安裝架相適應(yīng)。
一個球形碗500有一個邊緣或邊。應(yīng)當理解上述美國專利申請系列號為09/223006中所披露的透鏡部件可以有附圖22A所示的一般形狀，這類透鏡部件的特征可以是35毫米或更小的球形曲率的恒定半徑，在該佩帶條件下集中于眼睛的旋轉(zhuǎn)矩心504。有一個透鏡的光軸O-O與該旋轉(zhuǎn)矩心504交叉。該球形碗500圍繞軸O-O呈現(xiàn)徑向?qū)ΨQ。佩帶時，可以不要求從戴鏡者的可視軸作光軸傾斜或偏移。
附圖31B和31C的碗形也圍繞其各自的光軸O-O呈徑向?qū)ΨQ。附圖38B顯示了一個扁圓形碗。其特征在于在圍繞該光軸O-O與該透鏡部件的交叉點處的球面點512處的球形曲率相對較細。該曲率從軸O-O向外變得徑向陡峭。通過點劃線514的交叉截面所示的基準球可顯示出該效果。該基準球與球面點512處的透鏡部件的瞬時曲率有相同的曲率。如附圖31B所示，該透鏡部件隨徑向距離的增加逐漸偏離該基準球。附圖19-21中顯示了各種曲率變化的例子。
由附圖31的透鏡部件制作的透鏡形狀其特征可以是弧矢深度Z。該深度可從前平行表面513(一個在球面點512處永遠存在于該軸O-O的平面)以及一個代表該邊緣透鏡的最遠瞬時邊緣徑向點的一個點514來測量。在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，這個距離在一個30毫米的徑向距離時可以是20毫米，如附圖19-21中的詳細描述。
數(shù)值ΔZ表示該透鏡部件偏離該基準球的垂直距離。應(yīng)當理解ΔZ在加邊的透鏡中在與點514相對應(yīng)的徑向距離上有其最大值。在附圖19-21的扁園形碗的例子中，ΔZ的范圍在離軸O-O30毫米的位置上，距該基準球約3-10毫米。
附圖31C顯示了一個扁長的碗形透鏡部件520，其特征在于在球面點512處有相對陡峭的瞬時球形曲率。與附圖31B的扁圓形碗相對照，該曲率從軸O-O向外變得不太陡峭。在一個優(yōu)選的實施例中，附圖31C的碗可以采用美國專利申請系列號為09/223006中所描述的一個透鏡的形狀，從而使其在一個近似于圓錐形的可視定影區(qū)域中具有陡峭的彎曲球形，其交叉截面由射線522和524表示。在該可視定影區(qū)域的邊緣，該曲率按照前述，在射線524和瞬時邊緣點514之間的透鏡區(qū)域中，開始逐漸變化以產(chǎn)生瞬時伸出。例子18橢圓形透鏡部件和螺旋彎曲附圖32A和B分別是在水平方向具有螺旋彎曲的橢圓形透鏡600的俯視圖和側(cè)視圖。該透鏡被顯示為具有一個光軸O-O，最好與戴鏡者的可視軸共線。該透鏡的瞬時邊緣點以602表示。附圖32A的水平平面中的透鏡形狀，其特征在于有一個螺旋彎曲(即在該瞬時方向上增加的單調(diào)曲率)。為了顯示的目的，該曲率在透鏡邊緣點602之外繼續(xù)增長，并以螺旋形破折線604表示。
戴鏡者的眼睛606和睫毛608也顯示在附圖32A中。一條線610代表三維表面的交叉截面，它包含了睫毛和眼瞼最前端的可能位置。這個表面610最好完全位于透鏡的后表面之后以避免與睫毛和眼瞼的碰撞。
附圖32B是附圖32A的眼睛606和透鏡600的部分交叉截面的側(cè)視圖。附圖32A和B顯示該透鏡的垂直曲率不同與該透鏡的水平曲率。該透鏡不是徑向?qū)ΨQ的，最好描述為一個橢圓形而不是一個碗形。
該透鏡600的垂直形狀其特征在于彎曲線612和614分別位于軸O-O的上方和下方，可以使垂直曲率的變化適應(yīng)于避免與眼睫毛和眼瞼碰撞，并對光軸O-O上方和下方的眼睛提供保護。
應(yīng)當理解，在本說明書中披露和限定的發(fā)明可以是所提到的或從文字或附圖中明顯推出的兩個或多個單獨特征的所有組合。所有這些不同的組合均構(gòu)成本發(fā)明的各種替換形式。
權(quán)利要求
1.一種光學(xué)透鏡部件，包括一個第一表面；和一個補充曲率的第二表面；至少一個表面表現(xiàn)出在曲率上顯著偏離標準的光學(xué)表面；該第一和第二表面組合限定了一個沿至少一條經(jīng)線表現(xiàn)出基本恒定的平均透過能量的光學(xué)區(qū)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的光學(xué)透鏡部件，其特征在于該第一和第二表面是共變表面，從而該光學(xué)區(qū)表現(xiàn)出基本恒定的平均透過能量。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的光學(xué)透鏡部件，其特征在于該偏離表面，至少沿一條水平經(jīng)線橫貫戴鏡者的至少一部分可視定影區(qū)域，表現(xiàn)出曲率的基本平滑的變化。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的光學(xué)透鏡部件，其特征在于該偏離表面基本沒有表現(xiàn)出視覺上的不連續(xù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的光學(xué)透鏡部件，其特征在于該偏離表面基本沒有表現(xiàn)出光學(xué)的不連續(xù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的光學(xué)透鏡部件，其特征在于曲率的變化導(dǎo)致弧矢深度變化至少約2mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的光學(xué)透鏡部件，其特征在于曲率的變化導(dǎo)致弧矢深度變化至少約4mm。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的光學(xué)透鏡部件，其特征在于該光學(xué)區(qū)是一個在-6.0D和+6.0D之間具有非零的平均透過能量的規(guī)定區(qū)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的光學(xué)透鏡部件，其特征在于當安裝時，該透鏡部件的光軸與戴鏡者的視線相平行。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的光學(xué)透鏡部件，其特征在于該光軸與戴鏡者的視線共線。
11.根據(jù)權(quán)利要求1的光學(xué)透鏡部件，其特征在于該標準光學(xué)表面是在穿過該光軸的表面上的一個球形點或裝配點限定的球形或復(fù)曲面形。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的光學(xué)透鏡部件，其特征在于該偏離表面偏離標準光學(xué)表面的程度與離該光軸的徑向距離有關(guān)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的光學(xué)透鏡部件，其特征在于該偏離與徑向距離呈線性或正弦或其組合變化。
14.根據(jù)權(quán)利要求1的光學(xué)透鏡部件，其特征在于該偏離表面表現(xiàn)出僅僅一條經(jīng)線截面是環(huán)形。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的光學(xué)透鏡部件，其特征在于該光學(xué)透鏡部件是橢圓形狀。
16.根據(jù)權(quán)利要求12的光學(xué)透鏡部件，其特征在于該光學(xué)透鏡部件一般是徑向?qū)ΨQ。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的光學(xué)透鏡部件，其特征在于該光學(xué)透鏡部件的形狀近似于碗形。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的光學(xué)透鏡部件，其特征在于該光學(xué)透鏡部件的形狀近似于一個扁圓形或扁長形碗。
19.根據(jù)權(quán)利要求12的光學(xué)透鏡部件，其特征在于通過該光學(xué)透鏡部件的水平截面的形狀一般是螺旋形。
20.根據(jù)權(quán)利要求1的光學(xué)透鏡部件，其特征在于該偏離表面沿一條水平經(jīng)線變化，但是沿垂直經(jīng)線的表面曲率基本上恒定。
21.根據(jù)權(quán)利要求1的光學(xué)透鏡部件，其特征在于該偏離表面沿水平和垂直經(jīng)線變化。
22.根據(jù)權(quán)利要求21的光學(xué)透鏡部件，其特征在于沿垂直經(jīng)線的表面的曲率維持在沿水平經(jīng)線的表面的曲率的約±0.5D的范圍內(nèi)。
23.根據(jù)權(quán)利要求1的光學(xué)透鏡部件，其特征在于該前和/或后表面進行表面修正，以便至少部分調(diào)整光學(xué)誤差。
24.根據(jù)權(quán)利要求23的光學(xué)透鏡部件，其特征在于該透鏡的后表面進行表面修正，以至少部分調(diào)整光學(xué)誤差。
25.根據(jù)權(quán)利要求1的光學(xué)透鏡部件，其特征在于該透鏡部件適于安裝在卷繞型或護罩型鏡框中，從而使該透鏡圍繞通過其光學(xué)中心的一個垂直軸瞬時旋轉(zhuǎn)。
26.根據(jù)權(quán)利要求1的光學(xué)透鏡部件，其特征在于該透鏡部件適于安裝在一個卷繞型或護罩型鏡框中，從而使該透鏡偏心，將其光軸移離視線，同時保持兩者之間的平行。
27.根據(jù)權(quán)利要求25或26的光學(xué)透鏡部件，其特征在于該透鏡部件既偏心又圍繞通過其光學(xué)中心的一條垂直軸瞬時旋轉(zhuǎn)。
28.一種光學(xué)透鏡部件，包括前和后共變表面，至少一個表面具有變化的表面能量，使得該透鏡部件的平均透過能量恒定在該戴鏡者的可視定影區(qū)域中的±0.75D范圍內(nèi)，該透鏡部件的光軸與戴鏡者的可視軸對齊，該透鏡部件與戴鏡者的臉部形狀相符合，其弧矢深度至少約10mm。
29.根據(jù)權(quán)利要求28的光學(xué)透鏡部件，其特征在于該平均透過能量恒定在該可視定影區(qū)域中±0.5D的范圍內(nèi)。
30.根據(jù)權(quán)利要求28的光學(xué)透鏡部件，其特征在于該透鏡部件具有在-4.0D和+4.0D之間非零的平均透過能量。
31.根據(jù)權(quán)利要求30的光學(xué)透鏡部件，其特征在于該透鏡部件在該可視定影區(qū)域的外部有一個瞬時區(qū)域，其中該透鏡的平均透過能量的絕對值是逐漸降低的。
32.根據(jù)權(quán)利要求28的光學(xué)透鏡部件，其特征在于該透鏡部件是扁長的碗形，它的至少一個表面在該光軸上有一個球面點，它的后表面設(shè)置為將眼睫毛沖突減小到最小程度。
33.根據(jù)權(quán)利要求28的光學(xué)透鏡部件，其特征在于該透鏡部件是橢圓形，它的至少一個表面在該光軸上有一個球面點。
34.根據(jù)權(quán)利要求28的光學(xué)透鏡部件，其特征在于沿該透鏡部件的水平經(jīng)線，共變表面的表面能量在該光軸的瞬時位置增加，然后下降，以便在戴鏡者的臉部周圍彎曲該透鏡部件。
35.根據(jù)權(quán)利要求28的光學(xué)透鏡部件，其特征在于該共變表面的表面能量沿垂直經(jīng)線變化，在該透鏡的光軸的上方和下方位置出現(xiàn)表面能量的局部最大值。
36.一種光學(xué)透鏡部件，包括一個第一表面；和一個第二表面；該第一和第二表面組合限定了；一個中央光學(xué)區(qū)；和一個從該中央光學(xué)區(qū)向該透鏡的瞬時區(qū)域伸出的光學(xué)區(qū)伸出，其中該透鏡的平均透過能量的絕對值沿橫穿該伸出的至少一條水平經(jīng)線，逐漸地平滑下降，從而顯著減少了不需要的光學(xué)散光。
37.根據(jù)權(quán)利要求36的光學(xué)透鏡部件，其特征在于該光學(xué)透鏡部件包括一個第一表面；和一個補充曲率的第二表面；至少一個表面表現(xiàn)出在曲率上偏離標準的光學(xué)表面；該第一和第二表面組合限定了一個具有基本恒定的平均透過能量的中央光學(xué)區(qū)。
38.根據(jù)權(quán)利要求36的光學(xué)透鏡部件，其特征在于該平均透過能量橫穿該伸出下降到基本為零。
39.根據(jù)權(quán)利要求36的光學(xué)透鏡部件，其特征在于該光學(xué)區(qū)伸出采用一個通道的形狀，其中該平均透過能量根據(jù)預(yù)定的數(shù)學(xué)公式相對平滑地下降。
40.根據(jù)權(quán)利要求36的光學(xué)透鏡部件，其特征在于該光學(xué)區(qū)伸出的寬度逐漸變細，以避免與戴鏡者的太陽穴接觸。
41.一種光學(xué)透鏡部件，包括一個第一表面；和一個第二表面；至少一個表面表現(xiàn)出在曲率上顯著偏離標準的光學(xué)表面；該第一和第二表面組合限定了一個中央光學(xué)區(qū)；和一個從該中央光學(xué)區(qū)向該透鏡的瞬時區(qū)域伸出的光學(xué)區(qū)伸出，其中該第一和第二表面在該光學(xué)區(qū)伸出中表現(xiàn)出基本上相同的曲率變化，從而使該平均透過能量保持基本恒定。
42.一種光學(xué)透鏡部件，包括一個第一表面；和一個補充曲率的第二表面；至少一個表面表現(xiàn)出在曲率上顯著偏離標準的光學(xué)表面；該第一和第二表面組合限定了一個中央光學(xué)區(qū)，沿至少一條經(jīng)線表現(xiàn)出基本恒定的平均透過能量；一個瞬時光學(xué)區(qū)，沿該透鏡的水平經(jīng)線側(cè)向放置；和一個界于它們之間的中間光學(xué)區(qū)，其中該透鏡的平均透過能量沿橫穿該區(qū)的一條水平經(jīng)線逐漸變化。
43.根據(jù)權(quán)利要求42的光學(xué)透鏡部件，其特征在于該中間光學(xué)區(qū)采用一個通道的形狀，其中該平均透過能量根據(jù)預(yù)定的數(shù)學(xué)公式相對平滑地增加。
44.根據(jù)權(quán)利要求43的光學(xué)透鏡部件，其特征在于該中間光學(xué)區(qū)采用一個相對寬的通道的形狀。
45.一種光學(xué)透鏡部件系列，其中每個透鏡部件包括一個第一表面；和一個補充曲率的第二表面；至少一個表面表現(xiàn)出在曲率上顯著偏離標準的光學(xué)表面；該第一和第二表面組合限定了一個光學(xué)區(qū)，其沿至少一條經(jīng)線表現(xiàn)出基本恒定的平均透過能量；每個透鏡部件具有一個隨所需要的平均透過能量而變化的前表面；和一個共同的后表面。
46.根據(jù)權(quán)利要求45的光學(xué)透鏡部件系列，其特征在于每個透鏡部件表現(xiàn)出正的透過能量。
47.根據(jù)權(quán)利要求45的光學(xué)透鏡部件系列，其特征在于每個光學(xué)透鏡部件是徑向?qū)ΨQ的碗形；該可變前表面和共同的后表面是參考本文件所述的Morris-Spratt圖表而選出的。
48.一種光學(xué)透鏡部件系列，其中每個透鏡部件包括一個第一表面；和一個補充曲率的第二表面；至少一個表面表現(xiàn)出在曲率上顯著偏離標準的光學(xué)表面；該第一和第二表面的組合限定了一個光學(xué)區(qū)，其沿至少一條經(jīng)線表現(xiàn)出基本恒定的平均透過能量；每個透鏡部件具有一個共同的前表面；和一個隨所要求的平均透過能量而變化的后表面。
49.根據(jù)權(quán)利要求48的光學(xué)透鏡部件系列，其特征在于每個透鏡部件表現(xiàn)出負的透過能量。
50.根據(jù)權(quán)利要求48的光學(xué)透鏡部件系列，其特征在于每個光學(xué)透鏡部件是徑向?qū)ΨQ的碗形；該共同前表面和可變后表面是參考本文件所述的Morris-Spratt圖表而選出的。
51.規(guī)定眼科護目鏡，包括用于固定一對眼科透鏡的鏡框，其中每個透鏡在佩帶構(gòu)形中圍繞戴鏡者的臉部朝戴鏡者的太陽穴方向彎曲；其中每個透鏡具有一個具有平滑的水平變化的表面能量的前表面，和一個凹形后表面，它在該佩帶構(gòu)形中不影響戴鏡者的眼睫毛，具有平滑的水平變化的表面能量，與該前透鏡表面能量組合，在佩帶構(gòu)形中通過該透鏡的主視線和從該主視線瞬時旋轉(zhuǎn)至少40度處的外圍視線之間，平均透過能量在水平方向恒定在±0.75D的范圍內(nèi)。
52.根據(jù)權(quán)利要求51的規(guī)定護目鏡，其特征在于每個眼科透鏡具有非零的平均透過能量。
53.根據(jù)權(quán)利要求51的規(guī)定護目鏡，其特征在于該平均透過能量恒定在±0.50D。
54.根據(jù)權(quán)利要求51的規(guī)定護目鏡，其特征在于該平均透過能量在離軸高至40度處恒定在±0.125D，并在離軸50度處下降至僅僅±0.25D。
55.一種制作光學(xué)透鏡部件的方法，該透鏡部件包括一個第一表面；和一個補充曲率的第二表面；至少一個表面表現(xiàn)出在曲率上顯著偏離標準的光學(xué)表面；該第一和第二表面組合限定了一個光學(xué)區(qū)，其沿至少一條經(jīng)線表現(xiàn)出基本恒定的平均透過能量；該方法包括提供一個表現(xiàn)出在曲率上偏離標準光學(xué)表面的第一表面的數(shù)學(xué)或幾何表示；和一個補充曲率的第二表面輪廓的數(shù)學(xué)或幾何表示；該第一和第二表面組合限定了一個表現(xiàn)出基本恒定的平均透過能量的光學(xué)區(qū)；形成與該第一和第二表面的表示方式相對應(yīng)的透鏡部件。
56.根據(jù)權(quán)利要求55的方法，其特征在于當該透鏡部件是徑向?qū)ΨQ時，該弧矢(sagittal)深度由以下公式給出Z(r，θ)＝Z(r)其中，r，θ，Z是柱面坐標Z(r)=Σ2n=04A2n*r2n]]>其中A4＝(A2)3，A6＝2*(A2)5，A8＝5*(A2)7其中A2＝P0+K(r)其中函數(shù)K(r)是連續(xù)的。
57.根據(jù)權(quán)利要求55的方法，其特征在于當某個表面進行表面修正時，該弧矢深度由以下公式給出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處沿經(jīng)線的徑向曲率，θ＝0和π/2時表示主經(jīng)線。
58.根據(jù)權(quán)利要求55的方法，其特征在于該透鏡部件偏離復(fù)曲面形表面，該弧矢深度由以下公式給出Z(r，φ)＝Z(x，y)其中r，φ是柱面坐標Z(x,y)=Σ2n-O4A2n*x2n+Σ2n-O4B2n*y2n]]>其中A2＝P0+K(x)，B2＝P0.
59.根據(jù)權(quán)利要求55的方法，其特征在于該透鏡部件包括一個光學(xué)區(qū)伸出，其中不需要的光學(xué)散光被顯著減少，該弧矢深度由以下公式給出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]]>其中參數(shù)R2n，C2n，和m的值通過將該弧矢能量與一個近似恒定的值相匹配，沿該水平經(jīng)線而確定。
60.一種光學(xué)透鏡部件，包括一個第一透鏡表面，其表面能量從一個球面點徑向?qū)ΨQ變化，并在該透鏡的基本部分表現(xiàn)出高能級的表面散光，從而如果與一個第二標準光學(xué)表面組合，該透鏡不能作為一個眼科透鏡使用；和一個第二透鏡表面，該前和后表面限定了一個光學(xué)體，它在該透鏡部件的基本部分上具有近似恒定的平均透過能量和眼科所能接受的的特性。
61.根據(jù)權(quán)利要求60的光學(xué)透鏡部件，其特征在于該透鏡部件是一個扁長的碗形，從而使該第一表面在離該球面點30毫米處，偏離在該球面點所限定的一個基準球體至少3毫米。
62.一種具有相對扁平臉部和瞬時部分的單一視覺規(guī)定眼科透鏡部件，該瞬時部分彎曲，與戴鏡者的頭部相適應(yīng)，該透鏡部件包括一個前表面，其表面能量在該瞬時方向至少增加3.0D；一個后表面，其表面能量在該瞬時方向至少增加3.0D，使得該透鏡具有恒定在±0.75D范圍內(nèi)的非零平均透過能量。
63.根據(jù)權(quán)利要求62的眼科透鏡部件，其特征在于該平均透過能量恒定在±0.75D范圍內(nèi)。
64.根據(jù)權(quán)利要求62的眼科透鏡部件，其特征在于還包括一個彎曲的與戴鏡者的鼻梁相符合的鼻翼部分。
65.一種參考前述任何一個例子的光學(xué)透鏡部件。
全文摘要
一種光學(xué)透鏡部件包括一個第一表面;和一個補充曲率的第二表面;至少一個表面表現(xiàn)出在曲率上顯著偏離標準的光學(xué)表面;該第一和第二表面的組合限定了一個光學(xué)區(qū),其沿至少一條經(jīng)線表現(xiàn)出基本恒定的平均透過能量。
文檔編號G02C7/02GK1263606SQ99800464
公開日2000年8月16日 申請日期1999年6月4日 優(yōu)先權(quán)日1998年6月4日
發(fā)明者邁克爾·艾倫·莫里斯, 科林·莫里斯·佩羅特, 西蒙·J·愛德華, 雷·史蒂文·斯普拉特 申請人:索拉國際控股有限公司