附加了棱鏡度以提高透鏡佩帶者舒適度的漸進附加透鏡的制作方法

專利名稱：附加了棱鏡度以提高透鏡佩帶者舒適度的漸進附加透鏡的制作方法
技術領域：
本發明涉及多焦點眼用透鏡。特別地，本發明涉及漸進附加透鏡，向該漸進附加透鏡中附加了棱鏡度(prism power)從而提高了圖像質量。
背景技術：
將眼用透鏡用于對屈光異常的矯正是眾所周知的。例如，如漸進附加透鏡(“PAL”)的多焦點透鏡被用于治療遠視眼。典型地，PAL通過逐漸地、連續地增加屈光放大率提供了遠距離、中間距離以及近視區。PAL對于透鏡佩帶者來說是很有吸引力的，這是因為這些透鏡在不同的光能力區域之間并不存在可見的邊緣，而當使用其它類型的透鏡，如雙焦點透鏡和三焦點透鏡時，則會存在這種可見的邊緣。
但是，當透鏡佩戴者的頭部和眼鏡發生運動的時候，在PAL中固有地會發生圖像位置的變化、放大率的變化以及圖像模糊。這些圖像質量和運動所帶來的問題使得PAL佩帶者很難適應和使用這種透鏡。已知的用于緩解這些圖像問題的方法包含使有害象散或者由透鏡所引入的象散散開到透鏡的外圍、加長通道長度從而使屈光度的增加更平緩，以及使用多于一個漸進表面來形成透鏡。這些方法存在缺點，這是因為這些方法并沒有彌補非驗光處方棱鏡度或者由一個或多個透鏡表面所帶來或引起的棱鏡度對圖像質量的影響，從而導致了透鏡佩帶者所看到的圖像發生模糊、變形和移位。因此，需要一種能夠克服以上這些缺點的PAL。


圖1是現有技術漸進附加透鏡的放大的橫截面視圖。
圖2是圖1的漸進附加透鏡被附加了棱鏡度后所得到的漸進附加透鏡的放大的橫截面視圖。
圖3是實施例1的現有技術漸進附加透鏡的放大的橫截面視圖。
圖4是圖3中的實施例1的漸進附加透鏡被附加了棱鏡度后所得到的漸進附加透鏡的放大的橫截面視圖。
圖5是在界面處被附加了統一棱鏡度的漸進附加透鏡的放大的橫截面視圖。
圖6是在界面處被附加了漸變棱鏡度的漸進附加透鏡的經過放大的橫截面視圖。
本發明及其優選實施方案描述本發明提供了透鏡，以及用于對這種透鏡進行設計和生產的方法，其中向透鏡中引入了棱鏡度。這種附加的棱鏡度完全或部分克服了由透鏡的非驗光處方棱鏡度所引起的對圖像質量的不良影響。
在一種實施方案中，本發明提供了一種漸進附加透鏡，這種漸進附加透鏡包含附加光焦度、具有光焦度和基面的近視區垂直棱鏡，以及具有基本上被附加到整個透鏡的光焦度和基面的垂直棱鏡，或者基本由這些組成，或由這些組成，其中該被附加的垂直棱鏡基面的方向與近視區垂直棱鏡基面的方向相反，并且該被附加的垂直棱鏡度等于附加光焦度的大約0.25％。
“漸進附加透鏡”是指至少具有一個漸進附加表面的透鏡。“漸進附加表面”是指一種連續的、非球面表面，該表面具有遠視區和近視區，以及連接該遠距離和近視區的具有不斷增加的屈光度(dioptric power)的區域。“附加光焦度”是指漸進附加透鏡的近距離和遠視區之間的屈光度差的量。
在另一種實施方案中，本發明提供了一對漸進附加透鏡，這對漸進附加透鏡包含以下部分，基本由以下部分組成，和由以下部分組成a)第一透鏡，該第一透鏡包含以下部分，基本由以下部分組成，和由以下部分組成第一附加光焦度、具有光焦度和基面的第一近視區垂直棱鏡，以及具有基本上被附加到整個透鏡的光焦度和基面的第一垂直棱鏡；b)第二透鏡，該第二透鏡包含以下部分，基本由以下部分組成和由以下部分組成第二附加光焦度、具有光焦度和基面的第二近視區垂直棱鏡，以及具有基本上被附加到整個透鏡的光焦度和基面的第二垂直棱鏡；其中該第一和第二被附加的棱鏡基面中的每個棱鏡基面的方向與向其中附加了該棱鏡基面的近視區垂直棱鏡基面的方向相反，并且該被附加的垂直棱鏡度等于向其中附加了該垂直棱鏡的透鏡的附加光焦度的大約0.25％，并且第一透鏡上任意一點處的垂直棱鏡的屈光度與第二透鏡上相應點處的垂直棱鏡的差別等于或小于大約0.5屈光度。
本發明的一個發現是，漸進附加透鏡的光焦度從遠距離到近視區的連續變化會將垂直棱鏡引入到透鏡中，該被引入的棱鏡度變化對應于從透鏡的安裝點到近視區的光焦度變化。該垂直棱鏡度和方向依賴于透鏡的遠距離和近視區球面光焦度。
典型地，棱鏡或者是基面向上的，或者是基面向下的。“基面向上的”是指棱鏡的基面與透鏡表面的方向呈90°夾角。“基面向下的”是指棱鏡的基面與透鏡表面的方向呈270°夾角。對于近距離區域中的正的球面光焦度，該垂直棱鏡是一種基面向上的棱鏡，對于負的球面光焦度，該垂直棱鏡是一種基面向下的棱鏡。基面向上的棱鏡的作用是使透鏡佩帶者看到被彎曲和被拉長的圖像。基面向下的棱鏡所產生的效果是使透鏡佩帶者看到被彎曲并向上移動的圖像。因此，在漸進附加透鏡近視區中固有的非驗光處方棱鏡會使透鏡佩帶者所看的圖像質量下降。
本發明的另一個有關圖像的發現是，可以通過基本上將垂直棱鏡附加到整個透鏡從而改善漸進附加透鏡的圖像質量。被附加的棱鏡的基面方向與透鏡的近視區中固有的非驗光處方棱鏡的方向相反。因為垂直棱鏡基本上被附加到整個透鏡，所以被附加的棱鏡度的量必須被限制在透鏡佩帶者可以忍受的范圍之內而不會顯著地降低遠視區中的視覺靈敏度。典型地，透鏡佩帶者并不能很好地忍受多于一條線的視覺靈敏度的損失，其中通過視覺靈敏度表對這種視覺靈敏度的損失進行測量。因此，被附加的垂直棱鏡度優選地等于透鏡附加光焦度的大約0.25％。更優選地，在要被佩戴的一對透鏡中，由透鏡佩帶者所佩戴的兩個透鏡中的被附加的棱鏡度大約是相等的。最優選地，附加到一對透鏡中的棱鏡量滿足這樣一種關系右眼透鏡上任意一點處的垂直棱鏡度與左眼透鏡上相應的點處的垂直棱鏡度之間的差別的量等于或者小于大約0.5屈光度。
可以通過任何方便的方法來制造本發明的透鏡，并且本發明的透鏡可以由適用于生產眼用透鏡的任何已知材料構造。適用的材料包含但是不限于聚碳酸酯、烯丙基二甘醇、聚甲基丙烯酸酯等等。這樣的材料或者可以在市場上買到，或者制造它們的方法是已知的。而且，可以通過任何傳統的透鏡制造技術來生產本發明的透鏡，這些透鏡制造技術包含但不限于磨削、整體透鏡澆鑄、成型、熱塑、層合、表面澆鑄，或者這些技術的組合。可以通過任意方式來進行澆鑄，但是優選地是通過表面澆鑄來進行澆鑄，其中表面澆鑄包含但不限于如在以下專利中公開的方法美國專利No.5147585、5178800、5219497、5316702、5358672、5480600、5512371、5531940、5702819和5793465，在這里將這些專利的全部內容包含進來作為參考。
可以使用多種方法從而實現向透鏡附加垂直棱鏡度。所使用的特定的方法將依賴于在制造透鏡過程中所希望使用的方法。例如，對于其中一個或多個透鏡表面是通過表面加工的方法而生產的透鏡來說，被附加的垂直棱鏡度可以通過表面加工過程被附加到透鏡中，例如但不限于使用補償模塊化技術。作為一種替換的方法，在其一個或多個表面是被澆鑄的透鏡中，或者整個透鏡都是被澆鑄的透鏡中，用來澆鑄整個透鏡或透鏡表面的模具可以被傾斜從而附加垂直棱鏡度。通過這種傾斜向透鏡附加的垂直棱鏡度將會大致上與模具表面相對于預成型件表面的傾斜度相等。例如，傾斜角度為1°時，被附加的棱鏡度大約為1屈光度。傾斜的方向將會決定棱鏡是基面向上的還是基面向下的。
圖1顯示了具有凸表面上的透鏡附加光焦度的現有技術的漸進附加透鏡10。實線11和12分別指示遠距離和近距離視線的光線軌跡，并且顯示了由于近視區中的非驗光處方棱鏡的原因，透過透鏡所看到的物體是如何移動的，其中近視區中的非驗光處方棱鏡是由較高的表面曲率所引起的。做為參考物，虛線13指示了具有零附加光焦度的透鏡(單視覺透鏡)的形狀，虛線14顯示了漸進透鏡和單視覺透鏡的光線軌跡之間的差別。圖2顯示了透鏡20，它是具有凸表面上的附加光焦度的漸進附加透鏡。虛線23描述了其中沒有任何被附加的棱鏡的透鏡的形狀。實線21和22描述了透鏡20，其中該透鏡的凸表面被傾斜從而生成基面向下的棱鏡。所得到的透鏡的形狀和光線軌跡25和26顯示了由于近視區中的較低的非驗光處方棱鏡的原因，通過透鏡所看到的物體是如何表現出來基本上未發生移動的。
在一種優選的實施方案中，使用了一種光學預成型件并且該預成型件的至少一個表面上被澆鑄了一個或多個層。“光學預成型件”是指一種具有一定形狀的、光學上透明的物體，該物體可以使光發生折射并且具有一個凸表面和一個凹表面，并且該物體適用于生產眼用透鏡。每個光學預成型件和被澆鑄的層折射放大率可以是以下這樣一些折射放大率或這些折射放大率的組合的一部分或者全部，這些折射放大率包含要被形成的成品透鏡的遠視、近視、中間距離視覺區域或者柱面體折射放大率。優選地，光預成型件的至少一個表面是漸進附加表面并且被澆鑄的層形成附加的漸進表面，最優選地該附加的漸進表面被形成在預成型件的前表面上。
對模具和預成型件進行定位，以便可以通過使用任何傳統的定位裝置來實現附加所希望得到的垂直棱鏡度，這些傳統的定位裝置例如萬向節固定器、鉗子、真空鉗等等以及它們的組合。優選地，定位是通過使用例如抽氣機的定位裝置將模具放置到可以進行萬向節動作的夾具中得以實現的。可以通過任何傳統的位移裝置從而實現所要求的模具位移和傾斜，這些傳統的位移裝置包含但不限于伺服電動機。
一旦實現了所希望得到的模具-預成型件定位之后，用于形成澆鑄層的材料被分配到模具當中并且被固化從而形成澆鑄層。適用于該過程的材料包含但不限于那些在美國專利No.5470892中公開的材料，在這里將美國專利No.5470892全部內容包含進來以作為參考。附加的適合的單體包含但不限于烯丙基碳酸酯和二烯丙基碳酸酯，例如二甘醇二烯丙基碳酸酯、雙酚A二烯丙基碳酸酯等等)、丙烯酸、多官能丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯，例如乙二醇二丙烯酸酯、四甘醇二丙烯酸酯、三丙二醇二丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、四氫糠基甲基丙烯酸酯、四氫糠基丙烯酸酯、己二醇甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丙酯、季戊四醇四丙烯酸酯、尿烷丙烯酸酯以及甲基丙烯酸酯)、苯乙烯和苯乙烯衍生物，例如二乙烯基苯、4-乙烯基苯甲醚)、各種酯或者馬來酸和衣康酸、甲基丙酸烯和丙烯酸酐等等，以及它們的組合。這些單體或者是在市場上可以買到的或者它們的制造方法是已知的。適用于預成型件的材料是那些在上面所列出的被用作眼用透鏡材料的材料。
可以使用任何傳統的方法進行所分配的材料的固化，這些方法包含但不限于熱固化、輻射固化、可見光固化，以及它們的組合。優選地，使用紫外線固化，更加優選地，使用兩階段紫外線固化，其中先對模具施加低強度紫外光，然后施加高強度紫外光。
在另一種實施方案中，棱鏡被引入到透鏡的兩個層之間的界面處，其中每個層優選地具有不同的折射率。棱鏡的量可以是在整個透鏡區域為一個常數，或者是在x軸上方具有一個常數值而在x軸下方具有另一個常數值，或者是在x軸上具有混和的非連續值，或者是從透鏡的安裝點到近視覺區域按照一種平滑的、單調的方式變化，也或者是以上各種情況的組合。在其中被附加的棱鏡的大小或者量是從安裝點變化到近視區的實施方案中，這種變化必須是逐漸的，從而避免將不良象散引入到漸進附加通道中。根據標準光學原理，被附加的棱鏡的大小必須考慮到兩個層之間的折射率差。將棱鏡放到內部界面處是有好處的，這是因為這使得可以獨立地控制遠視區和近視區中棱鏡的量并且簡化了透鏡的制造。
通過下面的非限制性實施例，本發明將得到進一步的闡明。
實施例實施例 1圖3顯示了一種漸進附加透鏡30，其中總透鏡附加光焦度的一部分位于凸表面35上，而另一部分位于凹表面36上。該實施例的透鏡是通過將漸進附加表面澆鑄到光學預成型件的凸表面上而形成的。總附加光焦度為2.25屈光度的透鏡是通過以下兩種表面被生產得的附加光焦度為0.75屈光度的凹表面和附加光焦度為1.50屈光度的凸表面。總附加光焦度為1.50屈光度的透鏡是通過以下兩種表面被生產的附加光焦度為0.75屈光度的凹表面和附加光焦度為0.75屈光度的凸表面。實線31和32分別是遠距離和近距離視線的光線軌跡。虛線33描述了在透鏡是單視覺透鏡的情況下該透鏡的形狀，虛線34描述了單視覺透鏡中的光線軌跡的移動。表1顯示了例如其中沒有被附加棱鏡的透鏡30的水平和垂直棱鏡度。對于2.25屈光度附加光焦度透鏡，近視區中的非驗光處方垂直棱鏡的范圍是0.65到1.12基面向上的棱鏡屈光度。對于1.50屈光度附加光焦度透鏡，近視區中的非驗光處方垂直棱鏡的范圍是0.49到0.59基面向上的棱鏡屈光度。
表1

圖4顯示所生產的漸進附加透鏡40，其中凸表面45被傾斜從而得到基面向下的棱鏡。這些透鏡是通過將漸進附加表面澆鑄到光學預成型件上而形成的。通過使用來澆鑄漸進附加表面的玻璃模具相對于預成型件的x軸與該預成型件呈B度夾角從而將垂直棱鏡附加到透鏡中，并且其中B由下面的公式給出B＝{1/(n-1)}×arctan(P/100)(I)其中n是澆鑄層的折射率并且P是被引入的棱鏡。然后，一種合適的澆鑄樹脂被附加并且被固化，從而形成所示透鏡。被附加的垂直棱鏡的量等于附加光焦度的一半。對于2.25屈光度附加光焦度透鏡，附加的基面向下的棱鏡的屈光度大約是1.12。對于1.50屈光度附加光焦度透鏡，附加的基面向下的棱鏡的屈光度大約是0.75。實線41和42分別顯示了穿過透鏡的遠距離和近距離視線的光線軌跡。虛線44描述了在沒有附加棱鏡情況下的光線軌跡。
表2顯示了向其中附加了垂直棱鏡度的表1的透鏡。正如通過比較兩個表之后可以看到的那樣，被附加的垂直棱鏡度使近視區垂直棱鏡度被減小。
表2


實施例2圖5描述了透鏡50，其中在透鏡的兩個表面54和55的界面處引入了具有約勻大小的基面向下的棱鏡，并且其中一個表面由折射率為1.60的材料制成，另一個表面由折射率為1.50的材料制成。透鏡的凸表面54所具有的遠距離區域曲率為6.00屈光度，近距離區域曲率為7.00屈光度。凹表面55遠距離區域曲率為6.00屈光度，近距離區域曲率為5.00屈光度。透鏡的遠距離能力為0.00屈光度并且附加光焦度為2.00屈光度。界面56的曲率是6.00屈光度，并且該界面被傾斜從而使之與凸表面之間的夾角為6度(D)從而得到在整個透鏡之上的基面向下的棱鏡(P)P=D×(n1-n2)(n1-1)=1.00D]]>實線51和52分別顯示了穿過透鏡的遠距離和近距離視線的光線軌跡，虛線53描述了在沒有被附加棱鏡的情況下的光線軌跡。
實施例3圖6描述了透鏡60，其中在透鏡的兩個表面64和65的界面處引入了具有逐漸增加幅度的基面向下的棱鏡，并且其中一個表面由折射率為1.60的材料制成，另一個表面由折射率為1.50的材料制成。透鏡的凸表面64所具有的遠距離區域曲率為6.00屈光度，近距離區域曲率為7.00屈光度。凹表面65遠距離區域曲率為6.00屈光度，近距離區域曲率為5.00屈光度。透鏡的遠距離光焦度為0.00屈光度并且附加光焦度為2.00屈光度。在從安裝點及安裝點以上(y＞0mm)的遠距離區域中界面66的曲率是6.00屈光度，并且平行于該區域中的凸表面。這使得在安裝點處沒有棱鏡被引入。近距離區域頂部以下(y＜-15mm)的界面的曲率是6.00屈光度并且該界面被傾斜從而使之與凸表面之間的夾角為6度從而得到在近距離區域中的基面向下棱鏡(P)P=D×(n1-n2)(n1-1)=1.00D]]>安裝點和近距離區域頂部之間(0＞y＞-15mm)的界面曲率以這樣一種方式被平滑地混合到這些坐標之上和之下處的曲率，從而使視覺干擾最小化。實線61和62分別顯示了穿過透鏡的遠距離和近距離視線的光線軌跡，虛線63描述了在沒有被附加棱鏡的情況下的光線軌跡。
權利要求
1.一種漸進附加透鏡，其特征在于包括至少一個漸進附加表面，所述漸進附加表面具有遠視區和近視區，以及連接所述遠視區和近視區的具有不斷增加的屈光度的區域；在近視區內具有一帶有基面的非限定棱鏡和一附加于整個透鏡的基面的垂直棱鏡；所述附加垂直棱鏡基面與所述非限定棱鏡基面方向相反。
2.如權利要求1所述的漸進附加透鏡，其特征在于所述漸進附加透鏡進一步包含含有漸進附加表面的光學預成型件。
3.如權利要求2所述的漸進附加透鏡，其特征在于所述透鏡更進一步包含被澆鑄到該光學預成型件上的漸進附加表面。
4.如權利要求1所述的漸進附加透鏡，其特征在于對于2.25屈光度附加光焦度透鏡，附加的基面向下的棱鏡的屈光度為1.12。
5.如權利要求1所述的漸進附加透鏡，其特征在于對于1.50屈光度附加光焦度透鏡，附加的基面向下的棱鏡的屈光度為0.75。
6.一種制造漸進附加透鏡的方法，該漸進附加透鏡包括至少一個漸進附加表面，所述漸進附加表面具有遠視區和近視區，以及連接所述遠視區和近視區的具有不斷增加的屈光度的區域，其特征在于至少一個漸進附加表面用模具來澆鑄，并且用來澆鑄透鏡表面的模具可以被傾斜從而附加垂直棱鏡度。
全文摘要
本發明提供了漸進附加透鏡，向該漸進附加透鏡中附加了垂直棱鏡度。與傳統的漸進附加透鏡相比，所得到的這種透鏡表現出了得到改善的圖像質量。
文檔編號B29D11/00GK101082705SQ20071010133
公開日2007年12月5日 申請日期2002年4月26日 優先權日2001年4月27日
發明者E·V·梅內澤斯 申請人:埃西勒國際通用光學公司