專利名稱：非球面衍射眼鏡片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體涉及多焦眼鏡片，更特別地涉及以改進(jìn)的中間視覺提供同時(shí)的折射和衍射本領(lǐng)(power)的多焦鏡片。

背景技術(shù)：
眼鏡片被定義為適于戴在眼睛上或眼睛內(nèi)部的鏡片。此外還包括不大常見的視覺校正鏡片，比如人工角膜和板層角膜移植物。正在大力開發(fā)具有折射或衍射類型鏡片的形式的用于遠(yuǎn)視校正的鏡片。
固定的單一本領(lǐng)鏡片提供良好的視覺質(zhì)量，但僅僅是在小的視物距離的范圍內(nèi)，這與從近視覺到遠(yuǎn)視覺所需的范圍相比通常要窄得多。一種改進(jìn)類型的移植物提供多個(gè)本領(lǐng)，即所謂的雙焦或多焦鏡片。術(shù)語“雙焦”或“多焦”在這里可以互換使用。對(duì)于所需的視覺范圍，多焦眼鏡片可以提供折射本領(lǐng)、衍射本領(lǐng)或者二者的組合。
雖然首先開發(fā)了折射鏡片，但是它們可以被解釋為特定狀態(tài)的衍射光學(xué)器件，并且更為恰當(dāng)?shù)淖龇梢允翘岢鲅苌涔鈱W(xué)定義，以便描述折射和衍射表面類型。衍射鏡片通常包括多個(gè)等面積的環(huán)形表面帶，即所謂的菲涅耳類型帶或槽。在相鄰的帶之間提供光學(xué)步，其遵循下文描述的特定規(guī)則。如果步長是零或者被隨機(jī)確定尺寸或者槽面積也被隨機(jī)確定尺寸，則鏡片變?yōu)檎凵漕愋?，即相?yīng)的像位置由斯涅耳定律定義。
參見圖1，衍射鏡片可以被視為由零步長形成的折射鏡片與相位光柵的組合。相位光柵可以由不同類型的帶或槽形狀形成，在圖1中示出的閃耀(blaze)形狀是最為常見的一種。因此，在基折射表面上切割出閃耀形狀以便引入相位光柵，即光學(xué)散射區(qū)域的周期性陣列。
通過周期性結(jié)構(gòu)在所有方向上散射光在不同但特定的角度處產(chǎn)生光的相長和相消干涉，所述角度取決于光的波長，其被稱作衍射級(jí)。被用來設(shè)計(jì)所述相位光柵的相應(yīng)的光波長被稱作設(shè)計(jì)波長。
各級(jí)的方向和相應(yīng)的像位置由光柵公式定義，而不是由斯涅耳定律定義。零級(jí)衍射本領(lǐng)與由基曲率所形成的折射表面的本領(lǐng)重合，因此被寬松地稱作衍射鏡片的折射本領(lǐng)。所述光柵發(fā)揮作用(即形成不同的衍射級(jí))的關(guān)鍵點(diǎn)是具有等面積的菲涅耳帶(槽)，并且在每個(gè)衍射級(jí)的方向上在其邊界處的相鄰帶之間具有相等的光程差(OPDb)。
根據(jù)光的波性質(zhì)，如果光在相應(yīng)的像平面處同相，則來自不同光柵區(qū)域的光發(fā)生相長干涉。如果來自其中一個(gè)所述區(qū)域的光被偏移等于整數(shù)個(gè)設(shè)計(jì)波長的全相位，則相長干涉將得到保持。例如，零級(jí)對(duì)應(yīng)于由折射基曲線產(chǎn)生的光的原始方向，即來自每個(gè)相鄰閃耀帶的光之間的零相移，1級(jí)由每個(gè)相鄰閃耀之間的一個(gè)波長偏移的相位產(chǎn)生，2級(jí)由每個(gè)相鄰閃耀之間的兩個(gè)波長偏移的相位產(chǎn)生，后面依此類推。光柵周期或閃耀帶間距確定給定衍射級(jí)的角度，即給定衍射級(jí)的相應(yīng)的焦距或衍射本領(lǐng)。
根據(jù)衍射級(jí)的定義，只能夠沿著衍射鏡片的各衍射級(jí)(即離散的通道)引導(dǎo)光，但是對(duì)于給定衍射級(jí)被實(shí)際引導(dǎo)的總的可用光的百分比取決于由每個(gè)閃耀帶引入的光相移，即閃耀材料厚度(h)，參見圖1。在給定級(jí)下的總的光的百分比被稱作該級(jí)的衍射效率。一般而言，可以將其稱作該給定級(jí)的透光率。
根據(jù)所述光柵的“幾何模型”，如果由閃耀處的折射所限定的閃耀射線的方向與m級(jí)衍射的方向重合，則可以實(shí)現(xiàn)m級(jí)中的100％效率(透光率)，(

和Peter P.Clack的“Modeling diffractionefficiency effects when designing hybrid diffractive lens systems”，Appl.Opt.31，2248-2252(1992))。這簡單地意味著閃耀材料厚度被選擇成沿著m級(jí)衍射引導(dǎo)所述閃耀射線，所述m級(jí)衍射由用于設(shè)計(jì)光波長的閃耀帶間距產(chǎn)生。
所述“幾何模型”提供了對(duì)衍射鏡片結(jié)構(gòu)的簡單解釋，其在本發(fā)明的描述中是重要的，而不依賴于相位函數(shù)、透射函數(shù)及其傅里葉級(jí)數(shù)的數(shù)學(xué)運(yùn)算來計(jì)算衍射效率以及對(duì)于強(qiáng)度分布求解衍射積分。
例如，如果沿著零級(jí)與-1級(jí)之間的中間方向折射所述閃耀射線，則衍射效率在零級(jí)與-1級(jí)之間均分，并且所得到的閃耀高度是對(duì)于-1級(jí)處的100％效率所需的閃耀高度的一半。仍然必須經(jīng)過正式的計(jì)算過程以便確定-1級(jí)和零級(jí)的效率對(duì)于相應(yīng)的衍射鏡片結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)波長分別等于40.5％，其余的光沿著更高衍射級(jí)被引導(dǎo)。在術(shù)語方面，可以說零級(jí)和-1級(jí)的透光率分別等于40.5％。
如下所述，通過選擇適當(dāng)?shù)拈W耀間距(rj)和閃耀材料厚度(hm)，可以產(chǎn)生具有眼鏡片應(yīng)用所需的適當(dāng)焦距(fm)的衍射鏡片。
在簡單的近軸形式中，圓形光柵帶(也被稱作小階梯光柵或表面起伏輪廓或槽)可以通過公式來表示，即可以用下面的公式來緊密地近似用于設(shè)計(jì)波長(λ)的m級(jí)衍射(m＝0、±1、±2等等)的焦距 在所述近軸近似中，在m級(jí)下產(chǎn)生100％效率的閃耀材料厚度是 其中，n＝鏡片材料的折射率，n’＝是周圍介質(zhì)的折射率。
具有100％效率(即所有光都被沿著所選衍射級(jí)引導(dǎo))的衍射鏡片被稱作相息圖(Kinoform)鏡片。(JA Jordan等人的“Kinoform lenses”，Appl.Opt.9，1883-1887(1970))。
可以通過不同形狀的周期性衍射結(jié)構(gòu)來形成衍射表面，而不僅僅是特定的閃耀形狀，并且出于本發(fā)明的一般性，術(shù)語“槽”被用作對(duì)所述衍射結(jié)構(gòu)的多種形狀的描述。
Silberman的美國專利No.5,096,285描述了利用100％效率提供單一衍射本領(lǐng)的衍射表面，本發(fā)明不利用所述衍射光學(xué)器件使用幾個(gè)衍射級(jí)(零級(jí)和-1級(jí)或者+1級(jí)和-1級(jí)等等)來降低雙焦眼鏡片性能的瞳孔依賴性的主要優(yōu)點(diǎn)。
Morris的美國申請(qǐng)No.20050057720也描述了衍射100％效率表面，其利用了多級(jí)衍射表面(MOD)，即具有多個(gè)波長的相移的邊界條件，以便為波長范圍(而不僅僅為設(shè)計(jì)波長)提供類似的衍射效率。
Cohen和Freeman是利用幾個(gè)衍射級(jí)在不同距離處形成來自對(duì)象的像的眼睛多焦衍射光學(xué)器件的主要發(fā)明人。Cohen的專利有美國專利No.4,210,391；No.4,338,005；No.4,340,283；No.4,881,805；No.4,995,714；No.4,995,715；No.5,054,905；No.5,056,908；No.5,117,306；No.5,120,120；No.5,121,979；No.5,121,980和No.5,144,483。Freeman的專利有美國專利No.4,637,697；No.4,641,934；No.4,642,112；No.4,655,565；No.5,296,881和No.5,748,28，其中，美國專利No.4,637,697提到了閃耀以及階梯形狀(二元)衍射表面。
關(guān)于衍射鏡片的其他專利已被授予Futhey的美國專利No.4,830,418、No.4,936,666、No.5,129,718和No.5,229,797；Taboury的美國專利No.5,104,212；Isaacson的美國專利No.5,152,788；Simpson的美國專利No.5,076,684和No.5,116,111；以及Fiola的美國專利No.6,120,148和No.6,536,899。
Swanson在美國專利No.5,344,447中描述了使用二元類型的衍射表面輪廓的三焦鏡片。Kosoburd在美國專利No.5,760,871中也描述了具有閃耀和二元輪廓的三焦鏡片。
幾個(gè)專利描述了所述衍射結(jié)構(gòu)的相鄰帶之間的可變步長，以便隨著瞳孔尺寸來控制不同衍射級(jí)下的透光率Cohen的美國專利No.4,881,805和No.5,054,905描述了所謂的漸進(jìn)強(qiáng)度雙焦鏡片，其中在相鄰帶處的步長朝向外圍減小，以便把更大部分的光偏向零級(jí)(遠(yuǎn)焦)衍射像，即隨著瞳孔直徑來控制給定級(jí)的透光率。Baude等人在美國專利No.5,114,220中公開了這樣一種眼鏡片，其特征是包括至少兩個(gè)同心區(qū)域，所述同心區(qū)域具有不同相位分布的衍射部件，以便使用不同的衍射級(jí)。Lee等人在美國專利No.5,699,142在所謂的變跡鏡片中結(jié)合了類似的概念，這是通過建議對(duì)小階梯光柵高度進(jìn)行特定減小(即對(duì)衍射表面小階梯光柵高度進(jìn)行所謂的變跡)，以便初始地在遠(yuǎn)、近焦之間均分光(分別是40.5％的效率)，并且隨后所述高度朝向鏡片外圍減小，以便隨著更大的瞳孔尺寸而把更大部分的光偏向遠(yuǎn)焦，即隨著瞳孔直徑來控制透光率。Freeman在美國專利No.5,748,282中也提到了可變步長，以便隨著瞳孔尺寸變化來控制不同級(jí)之間的光強(qiáng)度。
美國專利No.5,056,908公開了一種眼睛接觸鏡片，其在位于相位帶區(qū)域的外圍處的其光學(xué)帶內(nèi)具有相位片和純折射部分。Swanson的美國專利No.5,089,023也描述了具有單焦折射和衍射段的組合的鏡片，其可以是雙焦設(shè)計(jì)。在所述兩個(gè)發(fā)明中，對(duì)于遠(yuǎn)視覺或近視覺，所述折射部分都與其中一個(gè)衍射級(jí)重合。
因此，所述衍射光學(xué)器件提供了獨(dú)立于瞳孔直徑起作用的優(yōu)點(diǎn)。上面引用的專利的所有設(shè)計(jì)的共同之處在于這樣的事實(shí)，即雙焦衍射鏡片缺少中間視覺。已經(jīng)表明，雙焦衍射鏡片在用于遠(yuǎn)、近視覺的兩個(gè)焦距下表現(xiàn)出兩個(gè)不同的強(qiáng)度(Golub MA等人的“Computer generateddiffractive multi-focal lens”，J.Modern Opt.，39，1245-1251(1992)；Simpson MJ.的“Diffractive multifocal intraocular lens image quality”，Appl.Optics，31，3621-3626(1992)；以及Fiala W和Pingitzer J.的“Analytical approach to diffractive multifocal lenses”，Eur.Phys.J.AP 9，227-234(2000))。臨床報(bào)告的某種中間視覺的存在可以歸因于給定對(duì)象的視覺系統(tǒng)的像差，而不能歸因于鏡片設(shè)計(jì)本身。
本發(fā)明的目的是使得多焦衍射鏡片具有提供覆蓋遠(yuǎn)、中、近視覺的連續(xù)聚焦的能力。這樣將提供與穿過針孔的視覺類似的自然發(fā)生的視覺，其中一個(gè)人可以從遠(yuǎn)距離到近距離連續(xù)地觀看對(duì)象，而不必具有小的瞳孔(針孔)，其結(jié)果是非常有限的光量到達(dá)視網(wǎng)膜。對(duì)于根據(jù)本發(fā)明的鏡片性能的預(yù)期是處在從遠(yuǎn)到近的所有距離處的對(duì)象的像的特征都自然地發(fā)生(例如針孔)，并且將抑制通常在當(dāng)前類型的衍射和折射多焦眼鏡片下所觀察到的最少的重像和暈環(huán)。


發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的鏡片包括可變本領(lǐng)的中心非球面帶，以便提供本領(lǐng)范圍或者幾個(gè)離散的折射本領(lǐng)。該中心折射帶優(yōu)選地遠(yuǎn)小于正常的瞳孔直徑，并且其直徑可以是大約1.25到2.5mm。
該中心帶被一個(gè)環(huán)形帶圍繞，該環(huán)形帶具有雙焦衍射本領(lǐng)以便提供遠(yuǎn)、近焦點(diǎn)。該衍射環(huán)由具有不同結(jié)構(gòu)的多個(gè)環(huán)形帶表征，以便利用0和-1級(jí)或者+1和-1級(jí)等等。
例如，可以通過隨著與鏡片中心的距離增大而逐漸地或步進(jìn)式地減小去往近焦點(diǎn)的光能的比例來設(shè)計(jì)所述衍射環(huán)。這可以如下實(shí)現(xiàn)從該環(huán)的內(nèi)部到其外圍逐漸地減小所述衍射結(jié)構(gòu)的步高。例如，對(duì)于近對(duì)遠(yuǎn)焦點(diǎn)的初始分光比可以是1.5∶1.0，而在所述衍射環(huán)外圍處的近對(duì)遠(yuǎn)焦點(diǎn)的分光比減小到0.1∶1.0?？缭剿鲅苌洵h(huán)的分光改變的特定速率可以發(fā)生變化，以便滿足特定的設(shè)計(jì)要求。一種典型的衍射環(huán)處在大約1.25-2.5mm的內(nèi)直徑到大約3-5mm的外直徑之間。
所述中心非球面帶可以被放置在與衍射雙焦環(huán)相同的表面上，或者被放置在與鏡片不同的表面上。一種具有處在前表面上的非球面帶以及處在后表面上的衍射雙焦帶的布置可能特別適用于接觸鏡片。在這種實(shí)例中，該衍射雙焦表面面對(duì)角膜，以便將其保持沉浸在眼淚鏡片后膜中。
所述衍射雙焦環(huán)形帶可以不鄰接所述中心非球面帶。例如，對(duì)應(yīng)于單一本領(lǐng)的單焦衍射或折射帶可以被放置在所述非球面中心帶與所述衍射雙焦環(huán)形帶的中間。該衍射單本領(lǐng)帶可以是多級(jí)衍射表面(MOD)構(gòu)造或者通常使用的單級(jí)構(gòu)造。該帶的所述單一本領(lǐng)可以是任何本領(lǐng)，但是優(yōu)選地是近本領(lǐng)，以便補(bǔ)充中心非球面帶的主導(dǎo)遠(yuǎn)本領(lǐng)。
根據(jù)本發(fā)明的一種產(chǎn)生具有衍射多焦環(huán)形帶的非球面衍射多焦表面的方法包括 a)選擇定義遠(yuǎn)(遠(yuǎn)距離)焦點(diǎn)的基曲線； b)對(duì)于該基曲線計(jì)算處在半徑ri處的槽的位置，以便產(chǎn)生近焦點(diǎn)； c)確定中心非球面帶的尺寸以及相應(yīng)的非球面化，以便產(chǎn)生遠(yuǎn)焦點(diǎn)周圍的焦點(diǎn)范圍；并且 d)選擇所述衍射環(huán)形帶內(nèi)的槽的步高，以便產(chǎn)生遠(yuǎn)、近焦點(diǎn)之間的光平衡，其補(bǔ)充中心非球面帶的貢獻(xiàn)。所述選擇可以包括一個(gè)具有單一近本領(lǐng)的帶以及一個(gè)具有槽高度變化的函數(shù)的帶，以便提供在遠(yuǎn)、近本領(lǐng)之間的特定分光改變，即隨著與鏡片中心的距離的每種本領(lǐng)的不同“透射率”。
根據(jù)本發(fā)明的另一種利用兩個(gè)表面產(chǎn)生具有衍射多焦環(huán)形帶的非球面衍射多焦鏡片的方法包括 a)選擇定義遠(yuǎn)(遠(yuǎn)距離)焦點(diǎn)的基曲線； b)對(duì)于該基曲線計(jì)算處在半徑ri處的槽的位置，以便在其中一個(gè)鏡片表面上產(chǎn)生近焦點(diǎn)； c)在另一個(gè)鏡片表面上確定所述中心非球面帶的尺寸及其相應(yīng)的非球面化，以便產(chǎn)生遠(yuǎn)焦點(diǎn)周圍的焦點(diǎn)范圍； d)把所述衍射環(huán)形帶的內(nèi)直徑限制到所述中心非球面帶的外直徑；并且 e)選擇所述衍射環(huán)形帶內(nèi)的槽的步高，以便產(chǎn)生遠(yuǎn)、近焦點(diǎn)之間的光平衡，其補(bǔ)充中心非球面帶的貢獻(xiàn)。所述選擇可以包括一個(gè)具有單一近本領(lǐng)的帶以及一個(gè)具有槽高度變化的函數(shù)的帶，以便提供在遠(yuǎn)、近本領(lǐng)之間的特定分光改變。
在衍射雙焦環(huán)外部的外圍帶主要用于遠(yuǎn)視覺，但是其可以是非球面的，以便補(bǔ)償在眼外圍處出現(xiàn)的像差或者提供附加的中間性能，以便補(bǔ)充中心非球面區(qū)域和衍射環(huán)區(qū)域。所述外圍帶可以位于與所述衍射環(huán)形帶相同的表面上，或者可以位于與鏡片不同的表面上?？赡苡欣氖前阉鐾鈬乔蛎鎺Х胖迷阽R片的前表面上，而把衍射雙焦表面放置在鏡片的后表面上，這在接觸鏡片的情況下是特別有用的。
所述衍射雙焦表面的另一個(gè)選項(xiàng)在所述衍射環(huán)形帶內(nèi)提供了朝向所選帶直徑增大的槽高度，以便把更多光導(dǎo)向遠(yuǎn)焦點(diǎn)并且把更少光導(dǎo)向近焦點(diǎn)，直到把更多光導(dǎo)向近焦點(diǎn)。隨后，槽高度減小，從而再次把更多光導(dǎo)向遠(yuǎn)焦點(diǎn)，直到到達(dá)所述衍射環(huán)形帶的外圍。于是，在任何區(qū)域處總是有一些近光和遠(yuǎn)光，但是遠(yuǎn)、近之間的劃分發(fā)生變化，即初始地很小的百分比朝向近焦點(diǎn)，隨后較大的百分比朝向近焦點(diǎn)，隨后再次是較小的百分比朝向近焦點(diǎn)。所述帶可以被設(shè)計(jì)成反向行進(jìn)，即初始地較大部分光用于遠(yuǎn)焦點(diǎn)，隨后較小部分光用于遠(yuǎn)焦點(diǎn)，隨后朝向帶外圍再次是較大部分光用于遠(yuǎn)焦點(diǎn)。
所述衍射環(huán)形帶的優(yōu)選設(shè)計(jì)是將其構(gòu)造成兩個(gè)子帶內(nèi)部帶是具有近本領(lǐng)的衍射單一焦點(diǎn)帶，即所述槽高度被選擇成沿著例如-1級(jí)把光導(dǎo)向近焦點(diǎn)。相應(yīng)的子帶(帶2)對(duì)于近焦點(diǎn)充當(dāng)產(chǎn)生100％效率的相息圖。外部衍射子帶(帶3)被構(gòu)造為雙焦設(shè)計(jì)，即槽高度從用于把更大分?jǐn)?shù)的光導(dǎo)向近焦點(diǎn)的帶2處的槽高度減小，直到所述高度在帶3的外圍處達(dá)到接近零，以便把大多數(shù)光導(dǎo)向遠(yuǎn)焦點(diǎn)。該設(shè)計(jì)還可以被如下構(gòu)造用于近本領(lǐng)的內(nèi)部帶2具有與鏡片的近本領(lǐng)對(duì)應(yīng)的表面曲率的折射本領(lǐng)。
槽輪廓可以是線性的、球面的、三角學(xué)的(例如余弦形狀)或非球面的。例如，帶2和3的槽輪廓可以遵循帶4的非球面性。



圖1說明現(xiàn)有技術(shù)的衍射鏡片，其具有形成不同衍射級(jí)的閃耀周期性結(jié)構(gòu)，光只能沿著所述衍射級(jí)被引導(dǎo)。該圖還通過由所述閃耀處的衍射定義的閃耀射線與衍射級(jí)的方向之間的關(guān)系包括了對(duì)所述衍射鏡片的“幾何模型”的描述； 圖2是根據(jù)本發(fā)明制作的鏡片的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的平面圖，其具有鄰接所述中心非球面折射帶的衍射雙焦帶； 圖3是根據(jù)本發(fā)明制作的鏡片的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的平面圖，其具有與所述中心非球面折射帶間隔開的衍射雙焦帶； 圖4是在圖2中描述的鏡片的本領(lǐng)圖； 圖5是在圖3中描述的鏡片的本領(lǐng)圖； 圖6示出表示沿著與遠(yuǎn)本領(lǐng)相關(guān)聯(lián)的衍射級(jí)以及與近本領(lǐng)相關(guān)聯(lián)的衍射級(jí)的透光率的曲線圖，其中結(jié)合了槽的衍射雙焦表面變跡； 圖7展示了被分成兩個(gè)帶的非球面衍射鏡片透射率的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例僅僅用于近本領(lǐng)的內(nèi)部帶，以及用于遠(yuǎn)、近本領(lǐng)的衍射雙焦外部帶； 圖8A是與圖3中示出的鏡片類似的鏡片的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的輪廓視圖，其具有放置在前表面上的衍射帶； 圖8B是與圖3中示出的鏡片類似的鏡片的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的輪廓視圖，其具有放置在后表面上的衍射帶； 圖9A和9B是與圖8A中示出的帶類似的帶2和帶3的輪廓視圖，其中兩個(gè)帶都是衍射表面類型； 圖9C和9D是與圖8A中示出的帶類似的帶2和帶3的輪廓視圖，其中內(nèi)部帶是折射類型，外部帶是衍射雙焦表面； 圖10是根據(jù)本發(fā)明制作的鏡片的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的輪廓視圖，其具有為近本領(lǐng)設(shè)計(jì)的衍射帶的基曲線； 圖11是描述在眼睛的瞳孔上的射線的本領(lǐng)的本領(lǐng)曲線圖，其對(duì)應(yīng)于根據(jù)本發(fā)明的非球面衍射多焦鏡片的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例；以及 圖12是表示依照?qǐng)D11中示出的本領(lǐng)曲線圖利用所述非球面衍射多焦鏡片的優(yōu)選實(shí)施例獲得的眼睛的像質(zhì)量的曲線圖。

具體實(shí)施例方式 圖1描述了衍射鏡片10的一部分，其具有閃耀周期性結(jié)構(gòu)50，該結(jié)構(gòu)產(chǎn)生由方向20a、20b、20c等等表示的不同衍射級(jí)，光只能沿著所述衍射級(jí)被引導(dǎo)。該圖包括由鏡片10折射的輸入光射線20。它示出了折射基曲線40，其將沿著零級(jí)衍射的方向20b折射對(duì)應(yīng)于輸入射線20的出射射線。1級(jí)衍射的方向由20a示出，-1級(jí)衍射的方向由20c示出。理論上，存在無限的衍射級(jí)。
圖1通過包括了閃耀射線30作為對(duì)應(yīng)于輸入射線20并且被所述閃耀折射的射線而提到了衍射鏡片的“幾何模型”。所述閃耀射線30的方向不同于0級(jí)衍射的方向20b，這是由于所述射線在基曲線40和閃耀結(jié)構(gòu)50處的不同折射角而造成的。所述角度差由閃耀材料厚度(h)產(chǎn)生。
如果所述閃耀材料厚度h是零，則閃耀結(jié)構(gòu)50與基曲線40重合，并且所述鏡片變?yōu)榧冋凵漕愋?。如果閃耀材料厚度(h)增大以便沿著-1級(jí)衍射20b折射所述閃耀射線30，則所述鏡片變?yōu)樵?1級(jí)衍射下具有100％效率的相息圖。在圖1中，所述閃耀射線30位于0級(jí)與-1級(jí)衍射的中間，以便在這兩級(jí)之間均等地引導(dǎo)光。嚴(yán)格衍射理論表明，對(duì)于給定的設(shè)計(jì)波長，沿著所述各級(jí)當(dāng)中的每一個(gè)可以引導(dǎo)最大40.5％的光，剩余的光被擴(kuò)展到各更高衍射級(jí)之間。在當(dāng)前的多焦衍射設(shè)計(jì)中，0級(jí)衍射被選擇成與用于遠(yuǎn)視覺的本領(lǐng)(遠(yuǎn)本領(lǐng))重合，-1級(jí)與近視覺所需的本領(lǐng)(近本領(lǐng))重合。
圖2是根據(jù)本發(fā)明制作的眼鏡片100的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的平面圖，其具有鄰接中心非球面折射帶110的衍射雙焦帶120。兩個(gè)帶都可以被放置在相同的鏡片表面上，或者其中一個(gè)帶放置在鏡片后表面上，另一個(gè)帶放置在前表面上，以便產(chǎn)生圖中示出的互帶布置。圖2展示了具有球面形狀的中心帶110，但是也可以利用其他合適的形狀。例如，環(huán)形形狀可以位于所述衍射雙焦帶120的中心。另一方面，如果被放置在與帶110所在的表面不同的表面上但是仍然具有大于非球面帶110的直徑，則該衍射雙焦帶120可以是球面形狀而不是環(huán)形類型，以便產(chǎn)生圖2所示的布置。
圖3是根據(jù)本發(fā)明制作的眼鏡片150的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的平面圖，其具有衍射雙焦帶180，該衍射雙焦帶被放置在中心非球面折射帶160的外部并且不必與其鄰接。所述兩個(gè)帶都可以被放置在相同的鏡片表面上，或者一個(gè)放置在后表面上，另一個(gè)放置在前表面上，以便產(chǎn)生所示出的相互布置。
衍射雙焦帶180與中心非球面折射帶160之間的帶170可以是衍射或折射單一本領(lǐng)帶。如果被放置在與所述非球面折射帶所在表面不同的表面上，則該帶170可以是環(huán)形類型或球面類型。圖中展示的中心帶160是球面形狀，但是一般來說，它可以是位于衍射雙焦帶180的中心處的環(huán)形形狀。
圖4展示了圖2中所述的鏡片的本領(lǐng)曲線圖，其中沿著中心非球面帶的本領(lǐng)分布表示了多種形式。例如，所述本領(lǐng)在中心處可以與遠(yuǎn)本領(lǐng)相關(guān)聯(lián)，并且隨后上升到中間水平，并且隨后在該帶的外圍處被減小到或者低于遠(yuǎn)本領(lǐng)水平，或者該帶的本領(lǐng)在中心處可以是中間水平，并且隨后在該帶的外圍處被減小到低于遠(yuǎn)本領(lǐng)的水平。所述衍射環(huán)由兩個(gè)本領(lǐng)水平表示，其中一個(gè)用于遠(yuǎn)視覺，另一個(gè)用于近視覺。所示出的外圍帶具有朝向鏡片外圍減小的可變本領(lǐng)。在具有負(fù)球面像差的眼睛中通常就是這種情況。如果鏡片被設(shè)計(jì)成用于具有正球面像差的眼睛，則本領(lǐng)曲線可以實(shí)際朝向外圍增大。
圖5是圖3中所描述的鏡片的本領(lǐng)曲線圖，其中沿著所述中心非球面帶的本領(lǐng)分布也表示了多種形式。與圖4的差別在于，在中心非球面折射帶與衍射雙焦帶之間存在第二單一本領(lǐng)帶。該單一本領(lǐng)帶可以是從遠(yuǎn)到近的任何單一本領(lǐng)，但是優(yōu)選地是近本領(lǐng)，以便補(bǔ)充該中心非球面折射帶的占主導(dǎo)地位的遠(yuǎn)本領(lǐng)，并且可以由折射或衍射類型的表面產(chǎn)生。在上面的圖4中描述了衍射雙焦環(huán)形帶和非球面外圍帶，其具有類似的性質(zhì)。
圖6描述了表示根據(jù)槽的衍射雙焦表面變跡的沿著與遠(yuǎn)本領(lǐng)相關(guān)聯(lián)的衍射級(jí)以及與近本領(lǐng)相關(guān)聯(lián)的衍射級(jí)的透光率的透射率曲線圖。通過適當(dāng)?shù)馗淖儾鄹叨?即閃耀類型的衍射表面的閃耀材料厚度)，可以控制不同衍射級(jí)之間的分光。
如上所述，所述槽輪廓可以是線性的、球面的、三角學(xué)的(例如余弦形狀)或者非球面的。例如，帶2和3的槽輪廓可以遵循帶4的非球面性。
所述曲線圖覆蓋所述雙焦衍射鏡片的寬度。假設(shè)所述基曲線與遠(yuǎn)本領(lǐng)相關(guān)聯(lián)，該透射率曲線圖展示出，在該環(huán)形帶的內(nèi)側(cè)，槽高度非常小，以便主要沿著與遠(yuǎn)本領(lǐng)相關(guān)聯(lián)的衍射級(jí)引導(dǎo)光，隨后槽高度增大，以便沿著與距離鏡片中心大約1mm處的近本領(lǐng)相關(guān)聯(lián)的衍射級(jí)引導(dǎo)更多的光，并且隨后槽高度再次減小，以便沿著與遠(yuǎn)本領(lǐng)相關(guān)聯(lián)的衍射本領(lǐng)引導(dǎo)更多的光。一般來說，不能應(yīng)用變跡，并且在所述衍射雙焦帶內(nèi)在與遠(yuǎn)、近本領(lǐng)相關(guān)聯(lián)的衍射級(jí)之間恒定地分光。在遠(yuǎn)、近本領(lǐng)之間的分光控制可以按步進(jìn)行，即所述帶的每個(gè)小部分具有恒定的槽高度以便控制從一個(gè)部分到另一個(gè)部分的劃分，也就是離散變跡。一般來說，變跡可以具有可變形式，以便滿足所期望的性能目標(biāo)。
圖7提供非球面衍射眼內(nèi)鏡片的其中一種優(yōu)選設(shè)計(jì)的一個(gè)例子。該設(shè)計(jì)可以應(yīng)用于接觸鏡片，這是通過把所述帶尺寸增大約15％，這對(duì)應(yīng)于由于其位置差異所造成的接觸鏡片對(duì)眼內(nèi)鏡片的相對(duì)縮放。半徑在0.75mm與1.0mm之間的環(huán)形帶用于近視覺，因?yàn)?00％的光被透射到近焦點(diǎn)。衍射雙焦帶占據(jù)1.0與1.9mm半徑之間的寬度。為了設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)牟圩冔E，必須對(duì)遠(yuǎn)、近焦點(diǎn)定義所期望的透射率。
可以如下通過一般形式來定義透射率 T＝T0·(1-T1·r-T2·r2-T3·r3-T4·r4)(3) 用于該特定設(shè)計(jì)的系數(shù)由表1提供。
表1 因此，在所述衍射雙焦帶內(nèi)的槽的變跡使得其起始高度是沿著與近焦點(diǎn)相關(guān)聯(lián)的衍射級(jí)引導(dǎo)所有光，隨后高度降低，以便產(chǎn)生由表1描述的透射率，直到達(dá)到接近零，以便沿著與遠(yuǎn)焦點(diǎn)相關(guān)聯(lián)的衍射級(jí)引導(dǎo)所有光。
圖8A是類似于圖3中所示的鏡片150a的優(yōu)選實(shí)施例的輪廓視圖，其具有放置在前表面上的衍射帶。光軸由190a示出。母體常規(guī)單焦鏡片是充當(dāng)所述衍射表面的基曲線的前表面200與后表面250的組合。一般來說，后表面250可以是衍射或折射類型。前表面包括4個(gè)帶被稱為帶1的中心非球面帶210，被稱為帶2的單一本領(lǐng)的下一個(gè)環(huán)形帶220a，被稱為帶3的下一個(gè)環(huán)形衍射雙焦帶230b，以及被稱為帶4的非球面外圍帶240。為了提供設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)，可以利用以下特性設(shè)計(jì)折射率為1.494的20D鏡片。
用于遠(yuǎn)本領(lǐng)的基半徑是12.3mm，后表面半徑是25.66mm，近本領(lǐng)的4DAdd對(duì)應(yīng)于9.32mm半徑。
帶1一直到1.5mm直徑，其頂點(diǎn)半徑等于與中間本領(lǐng)相對(duì)應(yīng)的11.2mm，并且該帶的至少一部分表現(xiàn)出由以下非球面形式定義的表面形狀 Z＝Sphere(r＝11.2mm)+A4·r4(4) 其中，非球面系數(shù)A4＝-0.005387616。它例如處在0.5到1.5mm直徑的范圍內(nèi)。
頂點(diǎn)半徑為12.3mm的帶4處在3.8-6.0mm直徑范圍內(nèi)，并且表面形狀由以下非球面形式定義 Z＝Sphere(r＝12.3mm)+B2·r2+B4·r4+B6·r6+B8·r8(5) 其中，非球面系數(shù)B2＝0.000227，B4＝-0.0001876，B6＝0.0000217668，B8＝-0.0000030947。
鏡片150a的雙凸形狀僅僅作為一個(gè)例子被顯示，并且設(shè)計(jì)概念完全適用于其他鏡片形狀，比如凹凸形狀或雙凹形狀。相應(yīng)的雙凸或雙凹鏡片對(duì)于前、后表面可以具有相等或不相等的曲率。
圖8B展示了在圖8A中示出的實(shí)施例的修改，其中鏡片155在后鏡片表面處具有被標(biāo)記為220b和230b的環(huán)形帶2和3，或者僅僅具有被標(biāo)記為230b的帶3。
圖9A是鏡片150a的一部分的輪廓視圖，其具有寬度為s1的帶2、寬度為l1的帶3以及后表面250。寬度s1大約是從0.2mm到0.5mm，寬度l1大約是從0.4mm到1.5mm?；€260與遠(yuǎn)焦點(diǎn)相關(guān)聯(lián)。帶2被構(gòu)造為相息圖，以便利用由等式2近似定義的槽高度把光導(dǎo)向近單一焦點(diǎn)或中間單一焦點(diǎn)。帶3被構(gòu)造成產(chǎn)生雙焦衍射表面，以便在遠(yuǎn)、近焦點(diǎn)之間分光。在這種特定情況下，帶2由槽300描述，其具有高度hm以便把光導(dǎo)向近焦點(diǎn)。帶2被如下構(gòu)造槽高度使得把光導(dǎo)向近焦點(diǎn)，槽高度310被降低，以便在遠(yuǎn)、近焦點(diǎn)之間分光，直到在該帶的外圍處把所有光導(dǎo)向遠(yuǎn)焦點(diǎn)，在該處槽高度接近零。該圖展示了連續(xù)降低的槽高度，但是一般來說，可以按步降低所述槽高度，即在一個(gè)小子帶寬度內(nèi)是恒定高度，接著在另一個(gè)小子帶寬度內(nèi)是另一個(gè)恒定高度，后面依此類推。所述衍射光學(xué)器件的“幾何模型”解釋了降低槽高度以便在與遠(yuǎn)、近焦點(diǎn)相關(guān)聯(lián)的衍射級(jí)之間引導(dǎo)閃耀射線，從而在這兩級(jí)之間分光，但是需要嚴(yán)格衍射理論以便為槽高度提供滿足遠(yuǎn)、近焦點(diǎn)的特定透射率要求的完全定量的解。
圖9B是類似于圖9A所描述的鏡片150b的帶2和帶3的輪廓視圖，其中兩個(gè)帶都凹陷了深度295，該深度至少與槽高度(hm)一樣深。當(dāng)涉及到軟材料并且可以對(duì)著眼睛組織按壓衍射表面并改變其形狀時(shí)，上述構(gòu)造是特別有用的。例如，可以放置在眼內(nèi)鏡片或接觸鏡片的后表面上，該后表面可以與眼睛組織相互作用，并且可以改變槽形狀。
圖9C是類似于圖9A所描述的鏡片150c的帶2和帶3的輪廓視圖，但是其中帶2是單焦折射類型表面265a以提供近焦點(diǎn)或中間焦點(diǎn)，并且?guī)?類似于圖9A中的該帶。
圖9D是類似于圖9B所描述的鏡片150d的帶2和帶3的輪廓視圖，但是其中帶2是單焦折射表面265a以提供近焦點(diǎn)或中間焦點(diǎn)，并且?guī)?類似于圖9B中的該帶，其被凹陷到鏡片材料中以便在對(duì)著眼睛組織按壓該表面時(shí)保護(hù)槽免于變形。
圖10提供鏡片150d的另一個(gè)變型以便形成鏡片150e，其中衍射雙焦帶具有與鏡片150e的近焦點(diǎn)相關(guān)聯(lián)的基曲線，即零級(jí)衍射的方向是朝向近焦點(diǎn)。在本例中，衍射多焦鏡片的遠(yuǎn)本領(lǐng)由第一級(jí)衍射產(chǎn)生。為了保持類似于鏡片150d的性能，槽高度初始地接近零，以便把大部分光導(dǎo)向近焦點(diǎn)，隨后槽高度增大，直到達(dá)到高度hm，以便把所有光導(dǎo)向遠(yuǎn)焦點(diǎn)。
圖11是描述在眼睛模型的瞳孔上的射線本領(lǐng)的本領(lǐng)曲線圖，其對(duì)應(yīng)于所述非球面衍射多焦鏡片的優(yōu)選實(shí)施例。
為了定義獨(dú)立于鏡片放置(接觸鏡片、角膜內(nèi)移植物或眼內(nèi)鏡片)或鏡片材料的非球面衍射鏡片設(shè)計(jì)，可以根據(jù)像性質(zhì)來表征鏡片設(shè)計(jì)。例如，圖11根據(jù)穿過該非球面衍射多焦鏡片的所有射線的焦點(diǎn)位置來表征設(shè)計(jì)，其中每條射線在從相應(yīng)的母體單焦鏡片的預(yù)定遠(yuǎn)焦點(diǎn)測(cè)量的特定位置處與光軸相交。為了一致起見，瞳孔尺度在眼內(nèi)鏡片平面處取得，并且所使用眼睛模型是所謂的Lotmar模型，見表2。
表2 對(duì)于上面指定的條件，所述非球面衍射鏡片的中心非球面帶的優(yōu)選設(shè)計(jì)在每個(gè)射線位置和與遠(yuǎn)本領(lǐng)的本領(lǐng)偏差之間產(chǎn)生一定關(guān)系，正如下面的3次多項(xiàng)式所定義的那樣 y＝a1+b1·x+c1·x2+d1x3，(6) 其中，y＝到瞳孔中心的距離從零到0.75mm； x＝與遠(yuǎn)本領(lǐng)的本領(lǐng)偏差； 并且多項(xiàng)式系數(shù)為 a1＝0.5279，b1＝0.2512，c1＝0.0730，d1＝0.1141。
上面的描述對(duì)應(yīng)于依照?qǐng)D8A的鏡片所產(chǎn)生的描述，其在1.5mm的直徑范圍內(nèi)具有依照等式4的非球面性。
對(duì)于處在1.50-2.0mm直徑范圍內(nèi)的帶2，所有射線都聚焦在近焦點(diǎn)處。
對(duì)于處在2.0-3.8mm直徑范圍內(nèi)的帶3，射線被劃分在遠(yuǎn)、近焦點(diǎn)之間，該帶3具有依照?qǐng)D7所定義的變跡的透射率。
通過下面的6次多項(xiàng)式來定義非球面衍射多焦鏡片的外圍非球面帶4的優(yōu)選性能 y＝a4+b4·x+c4·x2+d4x3+e4+x4+f4x5+g4x6，(7) 其中，y＝到瞳孔中心的距離從1.9到3.0mm； x＝與遠(yuǎn)本領(lǐng)的本領(lǐng)偏差； 并且多項(xiàng)式系數(shù)為 a4＝2.092，b4＝2.692，c4＝-7.9043，d4＝14.645， e4＝-14.2524，f4＝6.7944，g4＝-1.25137。
上面的描述對(duì)應(yīng)于依照?qǐng)D8A的鏡片所產(chǎn)生的描述，其在3.8-6.0mm的直徑范圍內(nèi)具有依照等式5的非球面性。
圖12展示了表示利用依照?qǐng)D11的非球面衍射多焦鏡片的優(yōu)選實(shí)施例和依照?qǐng)D7的其變跡衍射雙焦帶的透射率函數(shù)所得到的眼睛的像質(zhì)量的TFR曲線圖。所得到的像質(zhì)量通常由用于不同焦點(diǎn)位置的光學(xué)轉(zhuǎn)移函數(shù)的模數(shù)定義，即所謂的過焦響應(yīng)(TFR)。
對(duì)于3mm鏡片孔徑，把優(yōu)選的非球面衍射鏡片的TFR與其中在遠(yuǎn)、近焦點(diǎn)之間均分光(對(duì)于設(shè)計(jì)波長，在每個(gè)焦點(diǎn)處分別是40.5％，剩下的光則分布在各更高衍射級(jí)之間)的衍射多焦鏡片的TFR相比較。通過表現(xiàn)出除了可比的遠(yuǎn)、近視覺能力之外的中間視覺能力，該曲線圖展示了優(yōu)選的非球面衍射多焦鏡片優(yōu)于所述衍射多焦鏡片的顯著優(yōu)點(diǎn)。
權(quán)利要求書(按照條約第19條的修改)
根據(jù)條約第19條修改時(shí)的聲明
作為對(duì)2006年8月16日郵寄的國際檢索報(bào)告的答復(fù)，本申請(qǐng)人已經(jīng)修改了本發(fā)明的裝置的權(quán)利要求。該修改沒有增加新的內(nèi)容，因?yàn)樾碌臋?quán)利要求對(duì)應(yīng)于原始提交的權(quán)利要求，正如在附有替換頁的信中所指示的那樣。當(dāng)前的替換權(quán)利要求的修改沒有影響原始說明書或原始附圖。
1、一種多焦眼鏡片，包括
鏡片元件，其具有前表面和后表面；
中心非球面折射帶，其提供包括遠(yuǎn)焦點(diǎn)的焦點(diǎn)范圍，并且被布置在所述前、后表面的其中之一上；以及
衍射雙焦帶，其被布置在該非球面折射帶的外部。
2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的鏡片，其中，所述衍射雙焦帶是環(huán)形。
3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的鏡片，其中，所述折射帶和衍射帶彼此鄰接。
4、根據(jù)權(quán)利要求1所述的鏡片，其中，所述折射帶和衍射帶彼此間隔開。
5、根據(jù)權(quán)利要求4所述的鏡片，還包括被布置在所述中心非球面折射帶與所述衍射雙焦帶之間的單一本領(lǐng)帶，該單一本領(lǐng)帶是單一本領(lǐng)衍射帶和單一本領(lǐng)折射帶的其中之一。
6、根據(jù)權(quán)利要求1所述的鏡片，其中，所述中心折射帶和所述衍射雙焦帶當(dāng)中的每一個(gè)具有恒定的半徑。
7、根據(jù)權(quán)利要求1所述的鏡片，其中，所述中心折射帶和所述衍射雙焦帶當(dāng)中的每一個(gè)具有變化的半徑。
8、根據(jù)權(quán)利要求1所述的鏡片，其中，所述衍射雙焦帶包括多個(gè)槽，所述槽從沿著與近焦點(diǎn)相關(guān)聯(lián)的衍射級(jí)引導(dǎo)光的高度到沿著與遠(yuǎn)焦點(diǎn)相關(guān)聯(lián)的衍射級(jí)引導(dǎo)光的高度進(jìn)行變跡。
9、根據(jù)權(quán)利要求8所述的鏡片，其中，從包括以下各項(xiàng)的一組中選擇槽輪廓線性輪廓，球面輪廓，三角學(xué)輪廓，非球面輪廓。
10、根據(jù)權(quán)利要求1所述的鏡片，其中，所述衍射雙焦帶被凹陷到所述前、后表面的其中之一內(nèi)。
11、根據(jù)權(quán)利要求1所述的鏡片，其中，所述鏡片元件是眼內(nèi)鏡片。
12、根據(jù)權(quán)利要求1所述的鏡片，其中，所述鏡片元件是接觸鏡片。
13、根據(jù)權(quán)利要求1所述的鏡片，其中，所述鏡片元件是人工角膜。
14、根據(jù)權(quán)利要求1所述的鏡片，其中，所述鏡片是板層移植物。
15、一種多焦眼鏡片，包括
鏡片元件，其具有前表面和后表面；
提供包括遠(yuǎn)距視覺的本領(lǐng)范圍的中心非球面折射帶，其被布置在所述前表面上并且被居中在橫軸上；以及
衍射雙焦帶，其被布置在所述后表面上并且被居中在該橫軸上。
16、根據(jù)權(quán)利要求15所述的鏡片，其中，所述衍射雙焦帶是環(huán)形。
17、根據(jù)權(quán)利要求16所述的鏡片，其中，在沿著所述橫軸觀看時(shí)，所述折射帶與所述衍射帶彼此鄰接。
18、根據(jù)權(quán)利要求16所述的鏡片，其中，在沿著所述橫軸觀看時(shí)，所述折射帶與所述衍射帶彼此間隔開。
19、根據(jù)權(quán)利要求18所述的鏡片，還包括被布置在所述后表面上的單一本領(lǐng)帶，并且在沿著所述橫軸觀看時(shí)，該單一本領(lǐng)帶處在所述中心折射帶與所述衍射雙焦帶之間。
20、根據(jù)權(quán)利要求15所述的鏡片，其中，所述中心折射帶和所述衍射雙焦帶當(dāng)中的每一個(gè)具有恒定的半徑。
21、根據(jù)權(quán)利要求15所述的鏡片，其中，所述中心折射帶和所述衍射雙焦帶當(dāng)中的每一個(gè)具有變化的半徑。
22、根據(jù)權(quán)利要求15所述的鏡片，其中，所述衍射雙焦帶包括多個(gè)槽，所述槽從沿著與近焦點(diǎn)相關(guān)聯(lián)的衍射級(jí)引導(dǎo)光的高度到沿著與遠(yuǎn)焦點(diǎn)相關(guān)聯(lián)的衍射級(jí)引導(dǎo)光的高度進(jìn)行變跡。
23、根據(jù)權(quán)利要求22所述的鏡片，其中，從包括以下各項(xiàng)的一組中選擇槽輪廓線性輪廓，球面輪廓，三角學(xué)輪廓，以及非球面輪廓。
24、根據(jù)權(quán)利要求15所述的鏡片，其中，所述鏡片元件是眼內(nèi)鏡片。
25、根據(jù)權(quán)利要求15所述的鏡片，其中，所述鏡片元件是接觸鏡片。
26、根據(jù)權(quán)利要求15所述的鏡片，其中，所述鏡片元件是人工角膜。
27、根據(jù)權(quán)利要求15所述的鏡片，其中，所述鏡片是板層移植物。
28、一種設(shè)計(jì)具有衍射多焦環(huán)形帶的非球面衍射多焦表面的方法，包括
a)選擇定義遠(yuǎn)(遠(yuǎn)距離)焦點(diǎn)的基曲線；
b)對(duì)于該基曲線計(jì)算處在半徑ri處的槽的位置，以便產(chǎn)生近焦點(diǎn)；
c)確定中心非球面帶的尺寸以及相應(yīng)的非球面化，以便產(chǎn)生遠(yuǎn)焦點(diǎn)周圍的焦點(diǎn)范圍；并且
d)選擇所述衍射環(huán)形帶內(nèi)的槽的步高，以便產(chǎn)生遠(yuǎn)、近焦點(diǎn)之間的光平衡，其補(bǔ)充中心非球面帶的貢獻(xiàn)。
29、一種利用前、后表面設(shè)計(jì)具有衍射多焦環(huán)形帶的非球面衍射多焦鏡片的方法，包括
a)選擇定義遠(yuǎn)(遠(yuǎn)距離)焦點(diǎn)的基曲線；
b)對(duì)于該基曲線計(jì)算處在半徑ri處的槽的位置，以便在其中一個(gè)鏡片表面上產(chǎn)生近焦點(diǎn)；
c)在另一個(gè)鏡片表面上確定所述中心非球面帶的尺寸及其相應(yīng)的非球面化，以便產(chǎn)生遠(yuǎn)焦點(diǎn)周圍的焦點(diǎn)范圍；
d)把所述衍射環(huán)形帶的內(nèi)直徑限制到所述中心非球面帶的外直徑；并且
e)選擇所述衍射環(huán)形帶內(nèi)的槽的步高，以便產(chǎn)生遠(yuǎn)、近焦點(diǎn)之間的光平衡，其補(bǔ)充中心非球面帶的貢獻(xiàn)。
30、一種多焦眼鏡片，包括
鏡片元件，其具有前表面和后表面；
中心非球面折射帶，其提供幾個(gè)離散折射本領(lǐng)，并且被布置在所述前、后表面的其中之一上；以及
衍射雙焦帶，其被布置在該非球面折射帶的外部。
31、一種多焦眼鏡片，包括
鏡片元件，其具有前表面和后表面；
中心非球面折射帶，其提供本領(lǐng)范圍，并且被布置在所述前、后表面的其中之一上；以及
衍射雙焦帶，其被布置在該非球面折射帶的外部。
權(quán)利要求
1.一種多焦眼鏡片，包括
鏡片元件，其具有前表面和后表面；
中心非球面折射帶，其被布置在所述前、后表面的其中之一上；以及
衍射雙焦帶，其被布置在該非球面折射帶的外部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鏡片，其中，所述衍射雙焦帶是環(huán)形。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鏡片，其中，所述折射帶和衍射帶彼此鄰接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鏡片，其中，所述折射帶和衍射帶彼此間隔開。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的鏡片，還包括被布置在所述中心非球面折射帶與所述衍射雙焦帶之間的單一本領(lǐng)帶，該單一本領(lǐng)帶是單一本領(lǐng)衍射帶和單一本領(lǐng)折射帶的其中之一。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鏡片，其中，所述中心折射帶和所述衍射雙焦帶當(dāng)中的每一個(gè)具有一致的半徑。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鏡片，其中，所述中心折射帶和所述衍射雙焦帶當(dāng)中的每一個(gè)具有變化的半徑。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鏡片，其中，所述衍射雙焦帶包括多個(gè)槽，所述槽從沿著與近焦點(diǎn)相關(guān)聯(lián)的衍射級(jí)引導(dǎo)光的高度到沿著與遠(yuǎn)焦點(diǎn)相關(guān)聯(lián)的衍射級(jí)引導(dǎo)光的高度進(jìn)行變跡。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的鏡片，其中，從包括以下各項(xiàng)的一組中選擇槽輪廓線性輪廓，球面輪廓，三角學(xué)輪廓，非球面輪廓。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鏡片，其中，所述衍射雙焦帶被凹陷到所述前、后表面的其中之一內(nèi)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鏡片，其中，所述鏡片元件是眼內(nèi)鏡片。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鏡片，其中，所述鏡片元件是接觸鏡片。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鏡片，其中，所述鏡片元件是人工角膜。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鏡片，其中，所述鏡片是板層移植物。
15.一種多焦眼鏡片，包括
鏡片元件，其具有前表面和后表面；
中心非球面折射帶，其被布置在所述前表面上并且被居中在橫軸上；以及
衍射雙焦帶，其被布置在所述后表面上并且被居中在該橫軸上。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的鏡片，其中，所述衍射雙焦帶是環(huán)形。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的鏡片，其中，在沿著所述橫軸觀看時(shí)，所述折射帶與所述衍射帶彼此鄰接。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的鏡片，其中，在沿著所述橫軸觀看時(shí)，所述折射帶與所述衍射帶彼此間隔開。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的鏡片，還包括被布置在所述后表面上的單一本領(lǐng)帶，并且在沿著所述橫軸觀看時(shí)，該單一本領(lǐng)帶處在所述中心折射帶與所述衍射雙焦帶之間。
20.根據(jù)權(quán)利要求15所述的鏡片，其中，所述中心折射帶和所述衍射雙焦帶當(dāng)中的每一個(gè)具有恒定的半徑。
21.根據(jù)權(quán)利要求15所述的鏡片，其中，所述中心折射帶和所述衍射雙焦帶當(dāng)中的每一個(gè)具有變化的半徑。
22.根據(jù)權(quán)利要求15所述的鏡片，其中，所述衍射雙焦帶包括多個(gè)槽，所述槽從沿著與近焦點(diǎn)相關(guān)聯(lián)的衍射級(jí)引導(dǎo)光的高度到沿著與遠(yuǎn)焦點(diǎn)相關(guān)聯(lián)的衍射級(jí)引導(dǎo)光的高度進(jìn)行變跡。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的鏡片，其中，從包括以下各項(xiàng)的一組中選擇槽輪廓線性輪廓，球面輪廓，三角學(xué)輪廓，以及非球面輪廓。
24.根據(jù)權(quán)利要求15所述的鏡片，其中，所述鏡片元件是眼內(nèi)鏡片。
25.根據(jù)權(quán)利要求15所述的鏡片，其中，所述鏡片元件是接觸鏡片。
26.根據(jù)權(quán)利要求15所述的鏡片，其中，所述鏡片元件是人工角膜。
27.根據(jù)權(quán)利要求14所述的鏡片，其中，所述鏡片是板層移植物。
28.一種產(chǎn)生具有衍射多焦環(huán)形帶的非球面衍射多焦表面的方法，包括
a)選擇定義遠(yuǎn)(遠(yuǎn)距離)焦點(diǎn)的基曲線；
b)對(duì)于該基曲線計(jì)算處在半徑ri處的槽的位置，以便產(chǎn)生近焦點(diǎn)；
c)確定中心非球面帶的尺寸以及相應(yīng)的非球面化，以便產(chǎn)生遠(yuǎn)焦點(diǎn)周圍的焦點(diǎn)范圍；并且
d)選擇所述衍射環(huán)形帶內(nèi)的槽的步高，以便產(chǎn)生遠(yuǎn)、近焦點(diǎn)之間的光平衡，其補(bǔ)充中心非球面帶的貢獻(xiàn)。
29.一種利用前、后表面產(chǎn)生具有衍射多焦環(huán)形帶的非球面衍射多焦鏡片的方法，包括
a)選擇定義遠(yuǎn)(遠(yuǎn)距離)焦點(diǎn)的基曲線；
b)對(duì)于該基曲線計(jì)算處在半徑ri處的槽的位置，以便在其中一個(gè)鏡片表面上產(chǎn)生近焦點(diǎn)；
c)在另一個(gè)鏡片表面上確定所述中心非球面帶的尺寸及其相應(yīng)的非球面化，以便產(chǎn)生遠(yuǎn)焦點(diǎn)周圍的焦點(diǎn)范圍；
d)把所述衍射環(huán)形帶的內(nèi)直徑限制到所述中心非球面帶的外直徑；并且
e)選擇所述衍射環(huán)形帶內(nèi)的槽的步高，以便產(chǎn)生遠(yuǎn)、近焦點(diǎn)之間的光平衡，其補(bǔ)充中心非球面帶的貢獻(xiàn)。
全文摘要
一種多焦眼鏡片包括鏡片元件，其具有前表面和后表面；中心非球面折射帶，其被布置在所述前、后表面的其中之一上；以及衍射雙焦帶，其被布置在該非球面折射帶的外部。該中心非球面折射帶可以被布置在前表面上，并且該衍射雙焦帶可以被布置在后表面上。
文檔編號(hào)G02C7/06GK101223470SQ200680025756
公開日2008年7月16日 申請(qǐng)日期2006年4月21日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月12日
發(fā)明者瓦爾德馬·波特尼 申請(qǐng)人:瓦爾德馬·波特尼