專利名稱：光學鏡片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種改進的眼用鏡片和眼鏡，包括處方鏡片，眼鏡，太陽鏡，安全鏡和它們的框架。
大部分傳統(tǒng)的處方鏡片具有相對平坦的基礎曲面。這些鏡片由于邊緣畸變和/或?qū)嶓w大小的限制而提供有限的視場。它們較平坦的形狀限制了鏡片所提供的對眼睛、尤其在接近顳部的地方的保護程度。
在試圖提供較寬的視場和較多的眼睛保護方面提出了環(huán)繞式眼鏡。環(huán)繞式的樣式還允許眼鏡不同并有時接觸到所有的款式。但環(huán)繞式眼鏡基本上是非處方型的。這些產(chǎn)品也基本上具有6和10D之間的平坦的基礎曲面。環(huán)繞(和有時的梳狀)通過在磨損的方向轉(zhuǎn)動和/或平移鏡片的光軸來實現(xiàn)。例如，見Rayton的美國專利申請1,741,536；Houston等的美國專利申請US5,689,323。這導致配戴者的視線偏離光軸，并且鏡片的光學性能嚴重下降。周圍視覺基本上較差。
在眼科學的早期，雖然非常彎曲的處方鏡片不是一種提供較大視場和對眼睛較多保護的器具，但已經(jīng)有所描繪。所謂的檢光適應契爾寧氏(Tscherning’s)橢圓，表示曲率和總屈光度的關(guān)系。第一次描述是在近100年以前，它試圖證實鏡片曲率和鏡片屈光度的結(jié)合具有最小的象差。契爾寧氏橢圓的一般形狀如

圖1所示。圖1給出的是鏡片參數(shù)如折射率、頂點距離、鏡片厚度等為典型值的情況。契爾寧氏橢圓對于鏡片的各種假設值保持其橢球面的形狀和傾斜的取向，但橢圓上點的精確位置可能發(fā)生改變。圖1的橢圓是從焦距視場(零象散)解校正的von Rohr方程(Morgan之后)推導出來的。
橢圓的下部稱作“Ostwalt區(qū)”，描繪鏡片屈光度的較平坦的前表面的選擇，主要用在傳統(tǒng)的處方眼用鏡片。曲面的上部稱作“Wollaston區(qū)”，描繪更加彎曲的鏡片，雖然早先有試圖實現(xiàn)此目標的例子(如Wollaston本人)，但該部分鏡片在鏡片形成時從來得不到驗收合格。見M.Jalie的“眼用鏡片的原理”一書第464頁(第四次修訂，倫敦，1994)。因為制造上的困難，這些早期的鏡片很可能是小孔徑，并因而可能是由于美學上的原因和有限的視場而被認為不可接受。
為了治療無晶狀體(眼睛的天然晶狀體不存在，如在晶狀體的晶狀體摘除術(shù))患者，制造了具有非常彎曲的球形前表面的現(xiàn)代鏡片。這些鏡片的一般形狀如圖2所示。見M.Jalie的書中第151頁。這種鏡片實質(zhì)上充當眼睛晶狀體的替代物，并且其特點在于大的厚度和高的附加屈光度(大于+5D，并且主要為不小于+12D)。這些鏡片的孔徑A尺寸很小，如直徑為26或28mm。典型的無晶狀體透鏡具有平的徑向凸緣14。
如今，絕大多數(shù)傳統(tǒng)的處方鏡片較為平坦、單視覺、Ostwalt區(qū)，看起來象窗口的彎液面鏡片鑲進輪廓平坦的鏡架中。
本申請人研究了非常彎曲的鏡片，并探討了一系列具有通常處方的正、負總屈光度的鏡片。申請人發(fā)現(xiàn)這些鏡片原則上可以提供寬的視場和眼睛保護。但有一些問題妨礙此寬視場鏡片的實際應用。通常，存在制作和畸變的問題，以及處方具有或不具有通常的象散校正或圓柱透鏡規(guī)定的通常的正或負屈光度范圍的問題。
寬范圍的前表面屈光度帶來很多瑣碎的問題，但這又為提供通常處方屈光度的范圍所必需。例如，對于圖1所示鏡片的假設，Wollaston部分應被理解成指示對于總屈光度從+5D至-8D的產(chǎn)品種類前表面屈光度從大約15D至20D的變化。這對應于前表面的曲率半徑從大約29至39mm的變化，這代表著透鏡總體的大小和形狀的變化之大足以提供很寬的視場。這種鏡片不能合適地鑲?cè)雴午R框中，但實際上每個處方本身就已經(jīng)表明了其所規(guī)定的框架大小和款式。這些獨特的款式很重要，它們不允許提供批量生產(chǎn)具有一致外形的眼睛。
本發(fā)明的目的是克服或至少是減緩現(xiàn)有技術(shù)中的一個或多個難點和缺陷。
一般地，本發(fā)明涉及眼鏡及用于眼鏡的眼用鏡片元件。根據(jù)本文，眼用鏡片可以包括完成的或加邊的眼用鏡片，半成品鏡片，鏡片坯件或使用的模件。還包括制作疊層鏡片或鏡片坯件的基片。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種適于裝配到眼鏡中的鏡片元件，鏡片元件具有一個曲率半徑約小于35mm的球面，鏡片元件適于被放置成鏡片元件的曲率中心位于眼睛的轉(zhuǎn)動形心，其中，鏡片元件的大小足以在向前視線的顳方向上提供大于55°的視場。
鏡片元件最好是一種單視覺鏡片元件，選自總屈光度至少約為+2D至-2D且曲率半徑大約相同的一系列鏡片元件。
將被公認，增大的視場使得能夠制作配戴者看不到顳部邊緣的眼鏡(表觀上的無邊眼鏡)。
其它優(yōu)點包括提供給眼鏡設計者到目前為止在各種指示中具有良好周邊視覺的鏡片中所不能得到的自由。這包括使用輪廓較小的鏡片的能力，這種鏡片有結(jié)構(gòu)上和美學效果上都有益的三維彎曲鏡片邊緣和眼鏡棱，以及有更容易躲開視線尤其是顳區(qū)的邊緣厚度。
本發(fā)明以圖3為例描述，圖3中示出了本發(fā)明非常彎曲的同心鏡片的一些幾何形狀。圖3表示左右眼的水平截面(分別是22和23)。每個眼鏡表示成有一個轉(zhuǎn)動形心，24和26。轉(zhuǎn)動形心可理解成直徑大約為1-2mm的眼球內(nèi)的一個容積，注視的方向變化時，眼鏡顯示出繞轉(zhuǎn)動的中心轉(zhuǎn)動。如圖3所示，左右非常彎曲的鏡片28和30繞眼睛定位。在該圖中，每個鏡片的光軸與每個眼睛的視線共線，對于每個眼睛用線32和3表示。這些線還表示稍后用于文中描述特定鏡片表面(垂直于圖平面的x-y平面)的坐標系中的z軸。
鏡片28和30通常可描繪成球形或球形基線。在優(yōu)選實施例中，前表面是球形，對于鏡片組中所有的指示值具有小于35mm的固定半徑。在另一個實施例中，鏡片最好被描繪成有一個球形的背面，包含一個基準球面或置于確定的球殼中。在每一種情形中，基準球面或殼體的中心接近或位于眼睛轉(zhuǎn)動的中心之內(nèi)。前表面是中心處于左眼轉(zhuǎn)動形心的半徑為R的球面的情形用于例證圖3中的左眼。
中心位于或接近眼睛轉(zhuǎn)動形心的給定半徑的球形基線的選擇對頂點距離d有所限制，頂點距離d用于表示圖3中的左眼，即瞳孔36的平面和鏡片的后表面38之間的距離。前表面半徑和后表面形狀，以及其它的設計參數(shù)如鏡片厚度和鏡片材料的折射率等決定鏡片的光學性能，詳細情況描述如下。
申請人發(fā)現(xiàn)本發(fā)明的鏡片設計可以通過圖4所示類型的數(shù)據(jù)陣列分析和描繪。該簡圖被稱作根據(jù)發(fā)明人的姓名命名的“Morris-Spratt”圖。
在該圖中，每個點都處于鏡片的理論掃描軌跡的中心，鏡片具有格點位于點的中心的特性。右側(cè)上的“y”軸給出鏡片前表面的屈光度(對n＝1.530的折射率歸一化)。底部的“x”軸表示鏡片再起中心的總屈光度。這對應于鏡片的正負屈光度指示。對于該圖，假設每個鏡片由聚碳酸酯(n＝1.586)制作，并且負屈光度的鏡片的中心厚度為1.8mm，并且單獨地對每個處方確定正鏡片的中心厚度，使得總鏡片厚度的最小值在58mm直徑的鏡片坯件的周邊為1mm。每個鏡片相對于眼睛定位，使得前表面離眼睛的轉(zhuǎn)動形心33.1mm，前表面屈光度為16.0的鏡片同心。
在每個格點出現(xiàn)一條眼睛轉(zhuǎn)動角高達40度時得到的掃描軌跡。在每個格點處的暗區(qū)表示關(guān)于指示值的RMS屈光度誤差小于0.125并且調(diào)視能夠高達0.375的每個鏡片區(qū)域。RMS屈光度誤差數(shù)學上的定義如下。此準則被認為是鏡片性能的一個好指示器。
圖4中填滿的圓環(huán)代表在任何方向上眼睛轉(zhuǎn)動超過40度時RMS屈光度誤差小于0.125的鏡片。對于有環(huán)圍繞的點，眼睛轉(zhuǎn)動中等角度時的RMS屈光度誤差上升到0.125以上，然后落到對于一些小角度的閾值以下。
局部最大點的橢圓輪廓粗略地對應于檢光適應橢圓，該橢圓產(chǎn)生于鏡片參數(shù)由申請人選擇的特殊情形。傳統(tǒng)的說法認為球面鏡片(鏡片具有球形的前后表面)的前表面必需遵從檢光適應橢圓，從而產(chǎn)生高治療的鏡片。但是Morris-Spratt簡圖表示，對于鏡片參數(shù)的適當選擇，在此圖中有一個近似水平的區(qū)域，在該區(qū)域可以制作出優(yōu)良的鏡片。已經(jīng)知道，具有優(yōu)秀的光學性能的平凸鏡片可以在前表面曲率的很寬范圍內(nèi)制得(事實是由總屈光度接近零的大量點的垂直線表示)。如今很多這種鏡片可以在市場上得到。Morris-Spratt簡圖中表示的新穎想法也可以通過適當?shù)剡x取鏡片參數(shù)，利用一個非常彎曲的前表面或球形基準面或殼體在很寬的指標范圍內(nèi)制作高質(zhì)量的球面鏡片。注意到，使用屈光度為16的前表面的鏡片之低RMS屈光度誤差區(qū)域在至少是-6至4的屈光度范圍內(nèi)有很寬的角度延伸(近似圓或整圓)。超過95％的指示值落在此范圍之內(nèi)。因此，可以利用一個適當選取的高屈光度前表面或基礎曲面在有用指示值的很寬范圍內(nèi)制作高質(zhì)量的眼用球形鏡片。另外，通過圖4可以看的更清楚，可以做成與單屈光度或與精確的同心度有小的偏差，同時提供高質(zhì)量的鏡片以及鏡片形狀充分地一致，從而使用相同的鏡架。
圖5表示本發(fā)明優(yōu)選實施例中一組高質(zhì)量的鏡片。在此實施例中，前表面選成16D±1/2D。此范圍位于水平線50和52之間。特別是優(yōu)選實施例提供一組具有-2D～+2D(區(qū)域54)、-6D～+4D(區(qū)域54和56)或-8～+5D(區(qū)域54，56和58)范圍內(nèi)的指示值的鏡片。
為了比較，在此具體的情況下檢光適應橢圓60的Wollaston區(qū)段的一部分重疊在圖5的簡圖上。該圖表示前曲面和表示在水平塊之內(nèi)的總屈光度范圍與檢光適應橢圓不一致，該橢圓表示對于-8D至+5D的總屈光度前表面中的5D改變和總屈光度范圍的中心內(nèi)更陡的曲率。
在本發(fā)明的一個優(yōu)選方面，提供了一系列眼用鏡片元件，每個鏡片元件具有一個球形前表面，該表面與眼睛在配戴位置時的轉(zhuǎn)動心跡線近似同心，近似相同的曲率半徑，該半徑實質(zhì)上是對鏡片組在25至50mm±1mm中選擇的一個值；并且其特征在于該鏡片組中的鏡片元件具有各種公共的總屈光度指示值。
鏡片元件最好具有至少接近+4D至-6D的總屈光度。
有利的是，鏡片元件系列具有適當?shù)念A定屈光度和圓柱透鏡校正。在前表面為球形的實施例中，后表面的形狀做成提供適當?shù)目偳舛群蛨A柱透鏡校正。在一個優(yōu)選實施例中，鏡片元件系列包括在上述增益為1/4 D的范圍內(nèi)的總屈光度。每種屈光度具有一個不同的公共象散指示值，例如增益為1/4D的0D至-2D?？梢岳斫猓驗殓R片元件的球?qū)ΨQ，所以可以通過在磨邊和拋光期間適當?shù)男D(zhuǎn)鏡片元件來選擇圓柱透鏡校正的角度。
傳統(tǒng)的象散校正基于依據(jù)主經(jīng)線即中心處于鏡片光軸的正交經(jīng)線的復曲面，表示最大和最小曲率的所在地。桶形復曲面和環(huán)形復曲面兩者都被用于提供圓柱透鏡校正。如下所述，申請人已提出了一種用于彎曲鏡片的新穎的象散校正面，該面可描繪成位于桶形復曲面和環(huán)形復曲面之間，而桶形復曲面和環(huán)形復曲面每個都有相同的主經(jīng)線和沿主經(jīng)線相同的屈光度。這兩個表面是“整圓經(jīng)線”表面和“平均復曲面表面，詳情如下。
因此，在優(yōu)選實施例中，后表面位于桶形復曲面和環(huán)形復曲面之間，二者都有相同的主經(jīng)線和沿主經(jīng)線相同的屈光度。
主經(jīng)線以外任何點處的后表面的象散最好小于在同一點處桶形復曲面和環(huán)形復曲面的表面象散。
或者，后表面定義成在后表面上任一點處鏡片元件離額平行面的表面高度Z是桶形復曲面的高度ZB和環(huán)形復曲面的高度ZT的線性和，Z值由ZB和ZT的值作為限值。
在另一優(yōu)選方面，鏡片元件后表面沿任一經(jīng)線的截面是圓環(huán)。
每個圓經(jīng)線的曲率等于由指示值給出的傳統(tǒng)圓環(huán)中心處對應經(jīng)線的瞬態(tài)曲率。
后表面的象散校正由表面高度函數(shù)Z(r，θ)給出z(r,θ)=R(θ)-R(θ)2-r2]]>并且R(θ)=R(0)R(90)R(0)sin2θ+R(90)cos2θ]]>是沿θ經(jīng)線的曲率半徑，
并且，值R(0)和R(90)是沿主經(jīng)線的曲率半徑；或者是，后表面與前表面提供非零的總屈光度，并且后表面由方程定義；z=Σk=0,2···nΣj=0,2···kCk-j,jxk-jyj]]>下面將描述本發(fā)明鏡片的形狀?！岸盖省币辉~用在此文中描述鏡片或基準球面或殼體的總體形狀。在具體實例中，曲率可以量化成一個位于鏡片的內(nèi)側(cè)或外側(cè)或包含鏡片的一個表面的表面或球形殼體的平均曲率半徑。
因此，在本發(fā)明的另一個方面，提供了一個具有位于球形殼體之內(nèi)的表面的眼用鏡片元件，其中球形殼體由兩個半徑長度之差不超過2mm的同心球限定，較小的半徑長度小大于50mm，并且表面邊緣上的至少兩個點0和Q關(guān)于殼體P的中心形成一個大于80°的弧對角OPQ。
最好較小的一個半徑處于25和25mm，半徑的長度之差約為0.1mm或更小。
表面的半徑最好為33mm±2mm。
本發(fā)明的鏡片的特點還在于大角度的視場，其中視場通常表示為光軸和鏡片邊緣的顳端或鼻端之間的夾角。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例，鏡片的以前球面的中心為中心的弧對角大于80°，在優(yōu)選實施例中大于100°?？梢岳斫?，此角度是鏡片視場的表示，只要鏡片可用于這些周邊區(qū)域。
本發(fā)明鏡片獨特的結(jié)構(gòu)形狀的特點還在于徑向深度或“凹部深度”，該深度通常是鏡片和鏡片邊緣的三維測定。這些深度設計鏡片的前平行面和顳部最邊緣的點之間的距離，如下所述。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例，提供了一種平均半徑不超過50mm的鏡片，鏡片以眼睛的轉(zhuǎn)動形心為中心，并具有至少8mm的凹部深度。在具體的優(yōu)選實施例中，前表面的半徑大約為33mm±約1mm，凹部深度至少為10mm。
在本發(fā)明的另一個方面，提供了一種眼用鏡片元件，鏡片元件包括一個以眼睛的轉(zhuǎn)動形心近似同心的球形前表面，并具有16D±約1/2D的基礎曲面，并在眼睛轉(zhuǎn)動大約40度以上的范圍內(nèi)顯示出較低的RMS屈光度誤差。
鏡片元件最好是，對應眼睛轉(zhuǎn)動角度小于30度的中央視覺RMS屈光度誤差小于3/8D。
本發(fā)明還包括提供處方眼鏡的方法。因此，在本發(fā)明的另一個方面提供了制備處方眼鏡的方法，方法包括步驟提供一種鏡片元件，鏡片具有一個位于球殼之內(nèi)的前表面，球殼厚度不大于約2mm，半徑不大于約35mm；和一個后表面，結(jié)構(gòu)做成使鏡片元件具有預定的總屈光度和預定的象散校正；和把鏡片元件放置在配戴者的眼睛上，使球殼的中心近似地處于眼鏡的轉(zhuǎn)動形心。
最好通過把鏡片元件裝進鏡架中而定位，其中鏡架具有對應于球殼半徑的標準孔徑，而球殼對具有不同的總屈光度包括預定的總屈光度的一系列鏡片公用。
鏡片元件最好具有一個后表面，后表面有一個沿穿過其原點的任意經(jīng)線的圓截面，后表面沿這些經(jīng)線的曲率與等價的傳統(tǒng)復曲面的中心曲率一致。
本發(fā)明還包括具體設計的眼鏡框。在優(yōu)選實施例中，提供了一種適于與一系列眼用鏡片使用的鏡架，每個鏡架具有一個單半徑處于25和35mm之間的球面，和一個選擇用于提供與各種通用指標的球面相結(jié)合的第二表面。鏡架可用于把左右鏡片支承在眼鏡上，使球面的中心分別位于或接近左右眼的轉(zhuǎn)動形心。鏡架可包括接合左右鏡片的顳部件和鏡框部分。接合鏡片的鏡框部分可以以位于基準球上的閉合曲線的形狀制成，而基準球具有大約等于球面半徑的半徑。在此鏡架中，閉合曲線的近鼻點和近顳點可以形成大于90°的弧度角，頂點處于球面的中心。
鏡架可以包括一個左顳件，一個右顳件和一個鼻跨橋。在優(yōu)選實施例中，可調(diào)節(jié)鼻跨橋的長度，使得單個鏡片的水平調(diào)節(jié)達到位于眼鏡中心的球面中心。在另一個實施例中，無框鏡架配有支持顳部件的鉸鏈，鉸鏈適合直接連結(jié)到位于各個鏡片顳邊的基準球面。
上述內(nèi)容僅是本發(fā)明的一個總結(jié)，本發(fā)明的范圍權(quán)利要求書的字面語言及其等同物決定。
圖1是檢光適應橢圓的示圖；圖2是現(xiàn)有高的正屈光度“rotoid”鏡片的截面圖；圖3是一對人眼以及結(jié)構(gòu)根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的鏡片的頂視截面圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明制作的一系列鏡片元件的Morris-Spratt曲線特性；圖5是根據(jù)本發(fā)明選擇的前曲率和總屈光度范圍簡圖；圖6(a)，(b)和(c)，7，8和9是本發(fā)明鏡片元件幾何形狀的各個方面示意圖；圖10表示本發(fā)明的鏡片和鏡片元件與6個基本的常規(guī)鏡片視場的比較；圖11(a)和(b)表示當采用非常彎曲的具有主經(jīng)線的球面鏡片(如圖11(c)所示的常規(guī)的環(huán)形和桶形復曲面的表面象散；圖12(a)-(d)是對于圖11所示的環(huán)形和桶形復曲面作為極角函數(shù)的切向和徑向表面的屈光度曲線；
圖13和14是對于本發(fā)明的整圓經(jīng)線和平均復曲面作為極角函數(shù)的切向和徑向表面的屈光度；圖15和16是采用本發(fā)明學說的鏡片元件表面象散的輪廓曲線；圖17(a)、(b)和(c)表示目標格柵和及其圖象。
圖18是可用于制作鏡片元件的模件的截面?zhèn)纫晥D；圖19中包含根據(jù)本發(fā)明對三個常規(guī)的低基礎鏡片和三個彎曲的鏡片元件計算的RMS屈光度誤差和畸變以及掃描跟蹤格柵的插圖；圖20包含對具有常規(guī)復曲背面的彎曲鏡片和具有整圓經(jīng)線背面的彎曲鏡片計算的RMS屈光度誤差和畸變以及掃描跟蹤格柵的插圖；圖21和22是常規(guī)的6D基礎漸變鏡片與根據(jù)本發(fā)明的16D基礎漸變鏡片的比較圖；圖23，24，25和25(a)表示本發(fā)明鏡片元件的外觀、鑲邊和裝配等各個方面以及與鏡片一起使用的鏡架。
插圖和實例的詳細描述概要I鏡片的基本形狀。
II象散的校正。
III放大率和畸變的減小。
IV鏡片的制造。
V鏡片設計實例的性能計算。
VI裝配的鏡片和鏡架I.鏡片的基本形狀首先討論根據(jù)本發(fā)明制造的鏡片的基本形狀。圖6(a)、6(b)和6(c)分別表示根據(jù)本發(fā)明的鑲邊鏡片的前、側(cè)、頂示圖。圖6(a)中原點102是鏡片的光學中心，并且是配戴時瞳孔中心的設計位置，鑲邊鏡片的輪廓104的前視透視圖示于圖6(a)。在圖6(b)中示出了鏡片的顳部邊緣106和鼻部邊緣108。在圖6(c)中示出了鏡片的上邊緣110和下邊緣112。在圖6的鏡片實施例中，鏡片的前表面是陡的球形表面，該表面的最右端由線段14表示。
本發(fā)明實施例的陡球形表面可以用不同方式設計成鏡片。在以上討論的優(yōu)選實施例中，鏡片元件的前表面是一個中心位于或接近眼球轉(zhuǎn)動形心的單半徑球面?；蛘呤窍盗戌R片元件的后表面可以是一個恒定的球面。中心位于或接近轉(zhuǎn)動形心。在這些實施例中，其它表面是可變的曲面，選擇的曲面至少提供給眼鏡合適的總屈光度。例如，如果對鏡片元件系列選擇16D的球形前表面，則主經(jīng)線上20D曲面和主經(jīng)線上18D曲面的后表面可以用于提供具有-2D圓柱透鏡的4D總屈光度?；蛘撸绻R片元件的恒定的徑向表面放置在背面，則為具體指標所選擇的相應表面可以放置在前表面。
在另一種情況中，鏡片元件或表面限定在一個球殼內(nèi)。這種幾何形狀如圖7所示。兩個同心球面154和156由一個位于點P的中心和兩個半徑r1和r2確定，其中r1＞r2。并且，球面定義成一個殼體S。所示的鏡片158具有近鼻端點Q和近顳角端點O。鏡片的前表面160位于殼體S內(nèi)。
根據(jù)本發(fā)明的光學鏡片元件的前表面可以是球面、復曲面或旋轉(zhuǎn)對稱的非球面。為了進一步提高視力，本發(fā)明的光學鏡片元件的前和/或后表面可以偏離球面形式以提供改進的光學性能和/或美觀的外形。如上所述的前和/或后表面可以通過優(yōu)化問題的解決而產(chǎn)生，減小代表眼鏡配戴者所看到的光學象差量度的選擇的品質(zhì)函數(shù)?；蛘?，或另外，校正可以提高鏡片元件外觀的美觀。另外，殼體內(nèi)的表面也可以是多焦?jié)u變鏡片，詳情如下所述。
在優(yōu)選實施例中，半徑r1和r2的長度之差不大于2mm，在更優(yōu)選的實施例中，一個半徑約為33mm，半徑r1和r2的長度之差不大于1mm。前表面的弧對角OPQ大于75°，大于90°更好，最好大于100°。此角度是鏡片所具有的寬視野的量度。
或者，鏡片可以限定成整個位于殼體內(nèi)，該殼體以類似于圖7中所示殼體的方式限定，在此r1和r2的長度之差小于6mm。
另外，鏡片也可以定義成包含一部分很陡的彎曲球面，如圖7中板建威r1的球面的OQ部分?；鶞是蛎婵梢允且粋€位于鏡片元件前后表面中間的一個球面。在本發(fā)明的實施例中，此很陡的彎曲球面可以限定兩鏡片基片的相鄰表面，該鏡片基片按照美國專利US5,187,505制造，該專利在此引為參考。在這種情況下，眼用鏡片或基片坯件成為前后基片的一個夾層。引為基片的相鄰表面是一個球面，所以可以理解基片能夠旋轉(zhuǎn)達到對一個表面的圓柱透鏡校正的理想取向。這在提供漸變鏡片中尤其有用。
本發(fā)明鏡片元件的另一個新穎的形狀如圖8所示。圖中示出了一個具有大球面曲率的鏡片170，鏡片基本上與眼鏡的轉(zhuǎn)動形心172同心。平行于額頂骨的平面P與鏡片的球形前表面174相切。鏡片的光軸176正交于平面P并穿過眼鏡的轉(zhuǎn)動形心。后表面由標號178表示。鏡片在顳方向延伸到顳邊緣180。鏡片新穎的外形部分地由凹部深度Zh決定，該深度是在光軸的鏡片的后表面178與邊緣180之間的垂直距離。相隔的尺寸Zf是平行于額頂骨的平面P與邊緣180之間的距離。
還應考慮本發(fā)明鏡片的周邊光學特性，如畸變。在這種情況下，標準如圖9所示，鏡片的特性處于中心在光軸0上的半角φ錐的內(nèi)側(cè)和外側(cè)。在圖9中，θ表示成30°。在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，鏡片組在至少為25°的θ角確定的整個錐體內(nèi)具有小于.125D的表面象散。
本發(fā)明的鏡片元件可以是，對于中心凹視，眼球轉(zhuǎn)動角度小于30°的RMS屈光度誤差(后面定義)小于3/8。此外，鏡片元件可以是，對于凹部視覺，眼球轉(zhuǎn)動角度大于30°且小于40°的RMS屈光度誤差小于1/2。最好，鏡片元件可以是，對于中心凹視，眼球轉(zhuǎn)動角度大于40°且小于50°的RMS屈光度誤差小于3/4。
在優(yōu)選實施例中，鏡片元件的結(jié)構(gòu)可以是，對于眼球轉(zhuǎn)動并顳向固定30°角的周邊視覺，對于固定位置±5°的RMS屈光度誤差小于0.65D；對于固定位置±30°的RMS屈光度誤差小于1.0D。
本發(fā)明的特點以及與常規(guī)鏡片的比較示于圖10。圖10表示常規(guī)鏡片和本發(fā)明的彎曲球面鏡片的平面輪廓。常規(guī)的6D基礎鏡片200示于圖10(b)，本發(fā)明的16D基礎鏡片202示于圖10(c)，兩者具有相同的平面輪廓，如圖10(a)。測量了中心在瞳孔平面中瞳孔中心C上的邊緣光纖之間的有效視場。常規(guī)的6D基礎鏡片200具有大約105°的有效視場，而鏡片202具有大約130°的有效視場。如果采用較大的鏡片坯件和平面輪廓，則可以制造近似為圖10(d)所示大小的16D基礎鏡片204。此鏡片可從鼻骨邊緣206水平延伸到產(chǎn)生大約170°有效視場的顳部邊緣208。這種鏡片沒有配戴者直視前方時可以看到的顳部邊緣。此外，其它的人看不到鏡片顳部邊緣的厚度210，因為該部分在后方向上彎曲，由此提高了鏡片的美觀性。最后，對于寬范圍的指標要求鏡片的后表面212可以使正常長度的眼睫毛不擋視線。II 象散的校正當圓柱透鏡校正是配戴者處方要求的一部分時，根據(jù)本發(fā)明的彎曲球面鏡片存在特定的問題。普通的復曲后表面不能提供可接受的性能。特別是，常規(guī)的復曲面在彎曲鏡片的外圍不能很好地工作。
圓柱透鏡Rx理想的后表面(忽略偏光之類的細節(jié))應適于指標要求的恒定的表面象散。復曲面是所述理想后表面的可實際制造的近似。有兩種類型的標準復曲面，有時稱作環(huán)形復曲面和桶形復曲面。每一個都是通過繞固定軸環(huán)掃圓弧而形成。如果圓環(huán)的半角小于到固定軸的最大距離，則就是一個環(huán)形復曲面，否則就是一個桶形復曲面。復曲面的類型有圓截面沿兩個主要經(jīng)線。由此(且對稱)，沿這些經(jīng)線的每個方向的切向屈光度都合適。另外，每種類型的復曲面有一個徑向屈光度適當?shù)摹皟?yōu)選”經(jīng)線。對于環(huán)形復曲面，該優(yōu)選經(jīng)線是低切向屈光度的經(jīng)線，對于桶形復曲面則是較高切向屈光度的經(jīng)線。零切向和徑向誤差意味著表面象散沿優(yōu)選的經(jīng)線一致為零。
彎曲鏡片中的常規(guī)復曲面的例子示于圖11(a)和11(b)。兩個例子對于額定的2圓柱透鏡在180°經(jīng)線上有18D(@n1.530)的切向屈光度，在90°經(jīng)線上有20D的切向屈光度。該取向有45mm的之間和0.1D的輪廓。圓主經(jīng)線曲率C1和C2如圖11(c)所示。C1和C2在極點P的中心點以90°相交。可以理解，其它的“非主要”經(jīng)線可以定義從中心點發(fā)出。
在圖11的插圖中優(yōu)選軸是顯而易見的。圖12(a)-(d)表示繞半徑0，10和20的0度和90度角的切向和徑向表面屈光度。
從圖中可以知道，環(huán)形和桶形復曲面兩個對于所有的半徑在0度和90度角都有適當?shù)那邢蚯舛?。環(huán)形復曲面在0度有適當?shù)膹较蚯舛龋?0度有隨半徑增大的誤差。桶形復曲面在90度有適當?shù)膹较蚯舛?，但?度有隨半徑增大的誤差。
關(guān)于這兩個復曲面有一些明顯的不對稱；它們每個都有一個優(yōu)選的徑向。但它們都有保持沿主徑向的適當切向屈光度，而且徑向屈光度更加對稱。產(chǎn)生具有理想的切向特性函數(shù)的一種方法是迫使沿每個徑向的截面是圓。函數(shù)將具有下列形式z(r,θ)=R(θ)-R(θ)2-r2]]>其中R(θ)是沿經(jīng)線的曲率半徑，并且
。R(0)和R(90)通過理想的切向屈光度確定，并且中間角的屈光度通過在這些端值之間插值確定。插值的形式從對上述屈光度曲線的形式近似正弦的識別中得出。因此，對于R(θ)的好的第一近似將是P(θ)＝P(0)+(P(90)-P(0))(1+cos2θ)/2，和R(θ)＝(n-1)/P(θ)這里P是切向屈光度，n是把屈光度轉(zhuǎn)換成曲率所需的折射率。為了更多地控制徑向特性，給插值加入更多的富里葉級數(shù)項。為了更多地控制切向特性，可以把屈光度做成r項多項式。對于一個簡單的表面不需要額外的自由度。圖13的插圖表示對于復曲面，作為如上所示的角度的函數(shù)的切向和徑向屈光度。注意到中間角的切向誤差小于環(huán)形復曲面并大于桶形復曲面。還注意到徑向屈光度在0°和90°對r＝0進行校正，但在兩個經(jīng)線上沒有開始校正，隨著半徑的增大或多或少地對稱。對于不是軸向?qū)ΨQ的表面角度特性對切向曲線有微弱的影響。這是因為正交矢量不在與圓截面相同的平面上。
產(chǎn)生一個“無偏差”圓柱透鏡校正表面的另一種方法是將常規(guī)的環(huán)形和桶形復曲面求平均。這樣的結(jié)果是類似于由圓經(jīng)線構(gòu)成的表面。對平均的復曲面的角度曲線如圖14所示，其中Z＝aBZB+(1-aB)ZD。其中Z是鏡片的表面高度；ZB常規(guī)桶形復曲面的表面高度；ZD是常規(guī)環(huán)形復曲面的表面高度；aB是加權(quán)因子，1＞aB＞0。圖14表示aB＝0.5的特殊情況。
由圖14中的曲線很難說明問題，但表現(xiàn)出這些圓經(jīng)線和平均復曲面的切向和經(jīng)線屈光度在角度特性上有很大的差異。圖15中的曲線比較了平均復曲面和圓經(jīng)線函數(shù)的表面象散。曲線具有相同的0.1屈光度型線和45mm的直徑。
圓經(jīng)線表面比平均復曲面有更簡單的象散特性。為了表示把富里葉項加入角度插值的效果，可以把一個額外的系數(shù)調(diào)節(jié)成“圓化”橢圓輪廓。結(jié)果如圖16所示。注意到經(jīng)線仍都具有圓截面，只有角插值輕微地發(fā)生了變化。
圓經(jīng)線和平均復曲面具有額外的特性。該表面在主經(jīng)線以外任何點處的表面象散小于桶形復曲面或環(huán)形復曲面在任何點處表面象散中較大的一個。另外，平均復曲面和圓經(jīng)線表面位于相同指標的桶形復曲面和環(huán)形復曲面之間(具有一個中間值Z)。
前述復曲面優(yōu)選作為本發(fā)明實施例的鏡片后表面，但也可以用常規(guī)的復曲面或歸一化的復曲面提供鏡片。
本發(fā)面鏡片元件的另一種表面校正可通過根據(jù)下列對稱多項式的數(shù)學表述產(chǎn)生一個后表面來提供z=Σk=0,2···nΣj=0,2···kCk-j,jxk-jyj;]]>鏡片光學象差的大量測量值定義如下 =((mpe)2+14(cylerror)2)1/2]]>這里的ε表述焦點誤差矩陣，并且可寫成ϵ=ϵ11ϵ12ϵ21ϵ22]]>這里通過對標準正交基集的選擇而使ε12＝ε21。
這些項通過具體的鏡片的光學特性、該項的平均屈光度誤差、光學圓柱透鏡誤差和RMS光學屈光度誤差而計算得出。
特征函數(shù)可通過下列依賴于優(yōu)化鏡片的具體應用的函數(shù)而選擇M1=Σθ(rmsblur)θ2]]>M2=Σθ((mpe)2+(cylerror)2)θ]]>M3=Σθ(116(mpe)2+(cylerror)2)θ]]>M4=Σθhorizontal(ϵ11)θ2+Σθvertical(ϵ22)θ2+Σθoblique(mpe)θ2]]>M5=Σθ((mpe)2+116(cylerror)2)θ]]>這里的總和包括眼球轉(zhuǎn)動角θ的大量抽樣。
在M4的情形中，根據(jù)抽樣點θ代表離開“正前方”位置的水平、垂直或情形旋轉(zhuǎn)有不同的模糊測量值被采用。此模式可提供一些非球面“最小切向誤差”設計策略的一般化。
模式M3和M5分別代表“最小象散誤差”和“最小評論屈光度誤差”。
在另一個實施例中，特征函數(shù)中可包括代表鏡片美觀的一項。例如，代替單獨示于M，改型的特征函數(shù)可如下定義M*=M+ηθλ2[Vπr2]2]]>這里η表示在M模式中眼睛轉(zhuǎn)動θ的抽樣數(shù)量，r是一個具體鏡片的半徑，V是除去半徑r的鏡片量。因子λ是關(guān)于平均鏡片厚度的加權(quán)數(shù)。III 放大率和畸變的減小眼鏡鏡片即可以縮小也可以放大經(jīng)過它的物體。這種現(xiàn)象是因為常規(guī)眼鏡鏡片的主平面緊鄰鏡片并且不與眼鏡的入射光瞳重合。一般地，正屈光度的鏡片使物體看起來變大，負屈光度的鏡片使物體看起來變小。放大還改變周圍視場中物體的收看方向，并導致經(jīng)過鏡片的視覺有效視場不同于真實的視場。
除放大外，眼鏡鏡片還使經(jīng)過它觀看的物體形狀發(fā)生畸變。對于直視前方的眼睛，負鏡片產(chǎn)生所謂的“桶形畸變”，在這種情況中矩形物體的周邊顯示出被壓縮，使得正方形看起來象桶形。相反，正屈光度的鏡片產(chǎn)生“枕形畸變”，這種情況中正方形的角部被伸直。
兩種影響加在一起降低對物體大小、形狀和位置的感知。眼科光學的教科書上告知校正眼鏡鏡片中的畸變是不可行的，并且沒有記載減小放大效果的合意性。接目鏡宣傳所說的視覺上的一個優(yōu)點在于鏡片與人眼的密切適配減小放大和畸變效果，使視覺得到更自然的校正。如果可能，似乎應減小眼鏡鏡片的放大率和畸變。眼鏡的相對放大率對于遠距離物體，放大效果由下列方程確定
其中d(圖3中的dv)是鏡片的后表面到眼鏡的入射光瞳之間的距離，F(xiàn)v是后頂點的屈光度，t是厚度，n是折射率，F(xiàn)1是前表面的屈光度。
第一組括號內(nèi)的方程的一部分通常稱作“屈光度系數(shù)”，因為它表示有多少的放大源自于鏡片的屈光度。如果d為零，則屈光度系數(shù)將等于1。換言之，與眼睛接觸的鏡片因其屈光度而將有非常小的放大率，這是接目鏡發(fā)生的情況。眼鏡鏡片遠離眼睛定位避免與眼睛、眼瞼或睫毛接觸，使得這一項對于正鏡片大于1，對于負鏡片小于1。換言之，正屈光度的眼鏡鏡片趨于放大，負鏡片趨于縮小。根據(jù)上下文，“放大效果”用于描述放大和縮小。
第二組括號內(nèi)的方程的一部分通常稱作“形狀系數(shù)”，因為它表示放大率如何隨鏡片的厚度和曲率變化。如果鏡片沒有厚度，則t將等于0，此項也將等于零。理想的“薄鏡片”因其形狀將沒有任何放大效果。接目鏡因可以做得極薄，所以接近這一狀態(tài)。眼鏡鏡片有明顯的厚度以避免破裂并總是具有正的前表面曲率，所以該項總是大于1。換言之，所有正的彎月面眼鏡鏡片因其形狀而趨于放大。
為了消除放大效果，此方程必須設置為零，使得屈光度和形狀系數(shù)的乘積必定為零。因為正鏡片中屈光度系數(shù)和形狀系數(shù)均大于1，它們的積不等于1，所以沒有正彎月面形狀的正鏡片可以沒有放大效果。另一方面，負鏡片有小于1的屈光度系數(shù)和大于1的形狀系數(shù)，所以可以強制取消這些系數(shù)。
為此，我們必需要求解對于單位放大的此方程。之后，可以得到下列關(guān)系式t=-ndFvFl(1-dFv)---(1)]]>此方程規(guī)定了消除眼鏡放大效果的鏡片厚度。這通過把鏡片的第二主平面放置在眼鏡的入射光瞳處而解決。在實際厚度中實現(xiàn)問題的解決需要兩個要點負的鏡片屈光度和非常大的曲率?；兏鶕?jù)第三級理論分析，只可以消除鏡片中的畸變，這是非常彎曲的鏡面所做不到的。Jalie，M.The Principles of Ophthalmic Lenses 4thEdition p.461。
事實上，第三級理論分析需要后表面的曲率超過35D，這幾乎是繞眼睛的入射光瞳的同心面；這種表面的確是不可能的。具有兩個繞眼睛入射光瞳的同心面的實際同心類型的鏡片將根本沒有畸變，因為鏡片的對稱將確保從不傾斜物體發(fā)出的所有光束將入射同樣的表面斜度，如同從中心物體發(fā)出的光束一樣。而關(guān)于入射光瞳的同心度不需要特別陡的曲率，我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，當接合幾個具有位于接近入射光瞳的主平面的鏡片時，稍微扁平點兒的曲面也能顯著地減小畸變。這發(fā)生在被設計成減小放大率的負屈光度的鏡片中，并導致一種更集中地圍繞眼睛的轉(zhuǎn)動形心的鏡片。
事實上，非常希望制造的鏡片與眼睛的轉(zhuǎn)動形心同心，因為這樣將在眼睛轉(zhuǎn)動觀看周邊視場中的物體時增進鏡片對于眼睛的對稱性，產(chǎn)生提高的分辨率。如果我們極力需要一個與表面，可以得出一個實質(zhì)上消除畸變的厚度。在這種情況下，需要關(guān)于鏡片厚度的球面形式的方程。
例如，在一個具有與眼睛的轉(zhuǎn)動形心同心的前表面的鏡片中，我們可以解出關(guān)于前表面半徑的t，適配距離，折射率，后頂點屈光度和入射光瞳到眼睛轉(zhuǎn)動形心之間的距離。在這種情況下，t=[Fv(r1-Ke+k1)-1]+Fv(r1-Ke+k1)-1)2-4Fv2dfk12Fv]]>其中k1=[nr1n-1]]]>是鏡片的形狀系數(shù)，r1＝前表面曲率，df＝鏡片前表面到入射光瞳平面的距離；Ke是眼睛轉(zhuǎn)動形心到眼睛的入射光瞳之間的距離，如圖3所示。
圖17(a)-(c)表示此類設計的優(yōu)點。圖17(a)是從遠距離看到的大格柵的表象，如格柵延伸45度到觀眾的左和右。圖17(b)表示一個配戴常規(guī)的-5.00D眼鏡的人將看到的較小并且形狀發(fā)生畸變的格柵的計算圖象。圖17(c)表示一個配戴根據(jù)前述方程消除了畸變的眼鏡的人將看到的計算的圖象。此圖象幾乎與原物一樣。IV 鏡片的制造根據(jù)本發(fā)明的眼用鏡片可以通過適當?shù)牟牧现瞥??？梢允褂靡环N聚合材料。聚合材料可以是任何一種類型。聚合材料可以包括熱塑材料，如聚碳酸酯，也可以包括熱固材料，如1；5-己二烯乙二醇碳酸酯，如可以使用CR-39(PPGIndustries)。
聚合材料可包括一種染料，例如染料包括可以加到單體配方中用于產(chǎn)生聚合材料的光色染料。
根據(jù)本發(fā)明的光學鏡片元件還可包括對前或后表面的標準附加層，包括電色涂層。前鏡片表面可包括一個防反射(AR)層，例如是美國專利申請5,704,692所述的類型，該專利中所公開的內(nèi)容在此引為參考。為了制作太陽鏡或提供一種希望的美觀效果，可以對鏡片施加一個局部反射層。前鏡片表面或者或另外還包括一個耐摩擦涂層，例如是美國專利申請4,954,591中所述的類型，該申請的全部內(nèi)容在此引為參考。
前后表面還可包括一種或多種通常用于澆鑄成分的表面護理品，如防腐劑，包含如以上所述的熱色和光色染料的染料、偏振劑、紫外線(UV)穩(wěn)定劑和能夠調(diào)節(jié)折射率的材料。
圖18表示一種適于制作根據(jù)本發(fā)明旨意的鏡片元件的模件。所述模件包括前模件部分300，一個后模件部分302和閉合的凸緣部分304。鏡片元件可以形成在通過經(jīng)入口308注入液體鏡片材料的模件半圓之間的腔體306內(nèi)?？諝饨?jīng)入口310排除。當鏡片元件固化后分離模件半圓。將可以看到，離開模件時的鏡片元件將具有徑向凸緣312，該凸緣可在以后的處理中除去。V 鏡片設計矢量的性能計算例1表1表示根據(jù)本發(fā)明制作的聚碳酸酯鏡片與常規(guī)的低基礎曲線鏡片計算的性能比較。
例2圖19表示具有相應的低基礎曲線Sola Perma-PolyTM商標的鏡片[圖19(b)，(d)和(f)]的-6D、-3D和+3D屈光度(圖19(a)，(b)和(c))的一系列彎曲的球面鏡片元件的計算比較。
非常彎曲的球面鏡片元件實質(zhì)上具有如鏡片截面400中所示的16D的球形前表面。一般地，彎曲的球面鏡片元件提供優(yōu)良的周邊畸變。圖19(a)和19(c)還表示在負的要求指標中減小的RMS屈光度誤差。例3圖20表示兩個彎曲球面鏡片元件的計算比較，其中鏡片元件具有總屈光度-3D的16D前表面和圓柱透鏡校正為-2的后表面。
圖20(a)的鏡片具有常規(guī)的環(huán)形復曲后表面；圖20(b)具有上述類型的圓形經(jīng)線后表面。后者展示出較高的RMS屈光度誤差，并有改進的畸變。例4最后一組實例(圖21和22)是常規(guī)的基礎曲線的漸變鏡片和本發(fā)明的漸變鏡片之間的計算比較。
圖21是常規(guī)的彎曲的Sola XL漸變鏡片和具有類似漸變形狀的彎曲(16D)基礎曲線的鏡片關(guān)于遠視特性的比較。
圖22是Sola XL漸變鏡片和圖21的彎曲鏡片關(guān)于近視特性的比較。
一般來說，根據(jù)本發(fā)明的漸變鏡片特征在于彎曲的基準球面或球殼與磨損位置的磨損物的轉(zhuǎn)動軌跡同心。這種鏡片對于遠視有上視區(qū)；對于近視有大于上視區(qū)屈光度的下視區(qū)；并且有一個連結(jié)上下視區(qū)的中視區(qū)，中視區(qū)具有在上下視區(qū)之間變化的屈光度，包括一個相對較低表面象散的通道。
在一個實施例中，非常彎曲的基準球面對應于上視區(qū)中心部分的前表面。在另一個實施例中，漸變表面處于鏡片的前表面并位于厚度小于2mm的彎曲球殼內(nèi)。在兩個實施例中，球殼或基準球面的曲率半徑小于50mm，半徑處于30至35mm之間較高，處于33mm±2z裝。漸變鏡片合適的前表面的樣式在申請人1997年7月10日提交的專利申請序號081782,493，即現(xiàn)在的美國專利US5861935A。VI拋光的鏡片和鏡架用于本發(fā)明的鏡架用于把本發(fā)明的鏡片保持在圖3中所示的適當位置。鏡架可以是無框、部分框或整框。
在優(yōu)選實施例中，鏡片安置到鏡架中時實質(zhì)上不顯出傾斜或包角。鏡架可包括一個可調(diào)節(jié)機構(gòu)，用于改變鏡片光軸的位置以與配戴者的直視軸對應。
圖23是一副包括本發(fā)明鏡片402和404以及鏡架的眼鏡400透視圖。鏡片形狀實現(xiàn)美學方面有趣的目的。圖23中的鏡架顯示出具有一個鏡框部分406和顳部件408及410。鏡架包圍每個鏡片的框適于相應于位于或接近鏡片的彎曲基準球面的閉合曲線。因為整個指標范圍的曲率一致性，單鏡架或鏡架的樣式可以適于該范圍內(nèi)的任意指標。
圖24是圖23的眼鏡在配戴者表面的側(cè)視圖。由于鏡片的大曲率和鏡片邊緣的復雜的三維形狀，該圖表示眼鏡視覺外表的另一個方面。該圖還表示較小尺寸的鏡片提供很寬的視場和對眼鏡較好的保護。
圖25是本發(fā)明眼鏡實施例412的前視圖，表示本發(fā)明特定的機械方面。圖25實施例的鏡架包括一個鼻跨橋414和鉸接的顳部件416和418。這些組件的總和組成一個三件式無框鏡架。
顳部件416和418包括鉸鏈420和422，一個安置搭接頭424和426。在優(yōu)選實施例中，搭接頭424和426表面的安置到鏡片的前球面上?？梢岳斫?，這種安置表面將有一致的位置和與鏡架的角度關(guān)系，無論鏡片的預定總屈光度和圓柱透鏡校正如何。在類似的款式中，臂跨橋414的搭接頭428和430可以表面化的安置到鏡片的各個前表面邊緣。
圖25中示出的是鼻跨橋414的截面。有利的是，鼻跨橋可以做成可以調(diào)節(jié)的長度以彌補通常在不同的配戴者中出現(xiàn)的不同的瞳距(圖3中的PD)。這種可調(diào)節(jié)的特點使得鏡片的光軸可以與配戴者的兩個眼睛的實現(xiàn)對齊。適于產(chǎn)生這種可調(diào)節(jié)的特征的一種機械結(jié)構(gòu)示于圖25(a)，可以理解，對于此目的可以采用活動的或靈活的結(jié)構(gòu)。在圖25(a)的實施例中，搭接頭428和430分別由元件432和434承受，元件432和434兩端相對地插入管436中。定位螺絲438和440將元件432和434保持在其位置上?？梢运砷_固定螺絲以通過在管內(nèi)還動員見32和434到不同的位置而調(diào)節(jié)鼻跨橋的長度。
因此，可以得到具有預定的總屈光度和圓柱透鏡校正的鏡片元件，鏡片元件新穎、高質(zhì)量，有大的球面曲率，并安置在適于一起使用的鏡架中。
對本發(fā)明通過各種實施例和實例進行了描述。但對本發(fā)明的保護由下列的權(quán)利要求書以及在法律上確認的等價物限定。
關(guān)于19(1)條修改的聲明修改后的權(quán)利要求1包括了權(quán)利要求4的特征。
權(quán)利要求書按照條約第19條的修改1.一種適于安置在眼鏡中的鏡片元件，鏡片元件具有曲率半徑小于35mm的球形表面，鏡片元件適于放置成其曲率中心位于眼睛的轉(zhuǎn)動形心，其特征在于鏡片元件的大小足以在從前方的視線方向到顳部方向提供大于55°的視場，并具有至少近似+4D至-6D的總屈光度。
2.如權(quán)利要求1所述的鏡片元件，其特征在于，鏡片元件是一個選自一組具有至少近似于+2D至-2D的總屈光度和近似相同的曲率半徑的鏡片元件組的單視鏡片元件。
3.一組眼用鏡片元件組，每個鏡片元件具有一個球形前表面，該表面與眼睛在配戴位置時的轉(zhuǎn)動心跡線近似同心。
近似相同的曲率半徑，該半徑實質(zhì)上是對鏡片組在25至50mm±1mm中選擇的一個值；并且其特征在于該鏡片組中的鏡片元件具有各種公共的總屈光度指示值。
4.如權(quán)利要求3所述的眼用鏡片元件組，其特征在于，鏡片元件最好具有至少近似+4D至-6D的總屈光度。
5.如權(quán)利要求3或4所述的眼用鏡片元件組，其特征在于，一組鏡片元件是具有后表面的鏡片坯件或加邊的鏡片，鏡片元件具有預定的象散校正和總屈光度。
6.如權(quán)利要求3至5中任一所述的眼用鏡片元件組，其特征在于，后表面位于環(huán)形復曲面和桶形復曲面之間，兩個復曲面具有相同的主經(jīng)線和沿主經(jīng)線的相同屈光度。
7.如權(quán)利要求6所述的眼用鏡片元件組，其特征在于，主經(jīng)線
權(quán)利要求
1.一種適于安置在眼鏡中的鏡片元件，鏡片元件具有曲率半徑小于35mm的球形表面，鏡片元件適于放置成其曲率中心位于眼睛的轉(zhuǎn)動形心，其特征在于鏡片元件的大小足以在從前方的視線方向到顳部方向提供大于55°的視場。
2.如權(quán)利要求1所述的鏡片元件，其特征在于，鏡片元件是一個選自一組具有至少近似于+2D至-2D的總屈光度和近似相同的曲率半徑的鏡片元件組的單視鏡片元件。
3.一組眼用鏡片元件組，每個鏡片元件具有一個球形前表面，該表面與眼睛在配戴位置時的轉(zhuǎn)動心跡線近似同心。近似相同的曲率半徑，該半徑實質(zhì)上是對鏡片組在25至50mm±1mm中選擇的一個值；并且其特征在于該鏡片組中的鏡片元件具有各種公共的總屈光度指示值。
4.如權(quán)利要求3所述的眼用鏡片元件組，其特征在于，鏡片元件最好具有至少近似+4D至-6D的總屈光度。
5.如權(quán)利要求3或4所述的眼用鏡片元件組，其特征在于，一組鏡片元件是具有后表面的鏡片坯件或加邊的鏡片，鏡片元件具有預定的象散校正和總屈光度。
6.如權(quán)利要求3至5中任一所述的眼用鏡片元件組，其特征在于，后表面位于環(huán)形復曲面和桶形復曲面之間，兩個復曲面具有相同的主經(jīng)線和沿主經(jīng)線的相同屈光度。
7.如權(quán)利要求6所述的眼用鏡片元件組，其特征在于，主經(jīng)線以外任意點處的后表面的表面象散小于在相同點處桶形復曲面和環(huán)形復曲面中較大的一個的表面象散。
8.如權(quán)利要求5所述的眼用鏡片元件組，其特征在于，后表面定義成在后表面上任一點處鏡片元件離額平行面的表面高度Z是桶形復曲面的高度ZB和環(huán)形復曲面的高度ZT的線性和，Z值由ZB和ZT的值作為限值。
9.如權(quán)利要求6至8中任一所述的眼用鏡片元件組，其特征在于，桶形復曲面和環(huán)形復曲面每個都有由配戴者的圓柱透鏡確定的主經(jīng)線。
10.如權(quán)利要求5所述的眼用鏡片元件組，其特征在于，鏡片元件后表面沿任一經(jīng)線的截面是圓環(huán)。
11.如權(quán)利要求10所述的眼用鏡片元件組，其特征在于，每個圓經(jīng)線的曲率等于由指示值給出的傳統(tǒng)圓環(huán)中心處對應經(jīng)線的瞬態(tài)曲率。
12.如權(quán)利要求10所述的眼用鏡片元件組，其特征在于，后表面的象散校正由表面高度函數(shù)z(r，θ)給出z(r,θ)=R(θ)-R(θ)2-r2]]>并且R(θ)=R(0)R(90)R(0)sin2θ+R(90)cos2θ]]>是沿θ經(jīng)線的曲率半徑，
并且，值R(0)和R(90)是沿主經(jīng)線的曲率半徑。
13.如權(quán)利要求5所述的眼用鏡片元件組，其特征在于，后表面與前表面提供非零的總屈光度，并且后表面由方程定義z=Σk=0,2.···nΣj=0,2···kCk-jxk-jyj]]>
14.一種具有位于球形殼體之內(nèi)的表面的眼用鏡片元件，其中球形殼體由兩個半徑長度之差不超過2mm的同心球限定，較小的半徑長度不大于50mm，并且表面邊緣上的至少兩個點0和Q關(guān)于殼體P的中心形成一個大于80°的弧對角OPQ。
15.如權(quán)利要求14所述的眼用鏡片，其特征在于，較小的一個半徑處于25和25mm之間。
16.如權(quán)利要求14或15所述的眼用鏡片，其特征在于，表面的半徑為33mm±2mm。
17.如權(quán)利要求14或16所述的眼用鏡片，其特征在于，半徑的長度之差約為0.1mm或更小。
18.如權(quán)利要求14所述的眼用鏡片，其特征在于，OPQ角大于90°。
19.如權(quán)利要求18所述的眼用鏡片，其特征在于，OPQ角大于100°。
20.如權(quán)利要求14至19中任一所述的眼用鏡片，其特征在于，表面是鏡片元件的前表面，后表面的構(gòu)型使得鏡片元件具有選自±4D至-6D的總屈光度和選擇的象散校正。
21.如權(quán)利要求14至20中任一所述的眼用鏡片，其特征在于，鏡片元件安置在眼鏡中，使得當配戴眼鏡時殼體的中心近似地位于眼球轉(zhuǎn)動的形心。
22.如權(quán)利要求14至21中任一所述的眼用鏡片，其特征在于，對應眼睛轉(zhuǎn)動角度小于30度的RMS屈光度誤差小于3/8D。
23.如權(quán)利要求22所述的眼用鏡片，其特征在于，對應眼睛轉(zhuǎn)動角度小于40度的RMS屈光度誤差小于1/2D。
24.如權(quán)利要求23所述的眼用鏡片，其特征在于，對應眼睛轉(zhuǎn)動角度3/4D。
25.如權(quán)利要求14至21之一所述的眼用鏡片，其特征在于，當眼球轉(zhuǎn)動固定在顳后30°角向周邊斜視時，RMS屈光度誤差在固定位置±5°角范圍內(nèi)少于3/8D。
26.如權(quán)利要求25所述的眼用鏡片，其特征在于對于眼球轉(zhuǎn)動并固定在顳向30°作周邊視覺時，對于固定位置±10°角的RMS屈光度誤差小于0.65D。
27.如權(quán)利要求26所述的眼用鏡片，其特征在于，對于眼球轉(zhuǎn)動并固定在顳向30°的周邊視，對于固定位置±30°的RMS屈光度誤差小于1.0D。
28.一種眼用鏡片元件，鏡片元件包括一個以眼睛的轉(zhuǎn)動形心近似同心的球形前表面，并具有16D±約1/2D的基礎曲面，并在眼睛轉(zhuǎn)動大約40度以上的范圍內(nèi)顯示出較低的RMS屈光度誤差。
29.如權(quán)利要求28所述的眼用鏡片，其特征在于，對于眼球轉(zhuǎn)動角度小于30°的中心凹視，RMS屈光度誤差小于3/8D。
30.如權(quán)利要求29所述的眼用鏡片，其特征在于，對于眼球轉(zhuǎn)動角度小于40°的中心凹視，RMS屈光度誤差小于1/2D。
31.如權(quán)利要求30所述的眼用鏡片，其特征在于，對于眼球轉(zhuǎn)動角度大于40度小于50度的RMS屈光度誤差小于3/4D。
32.如權(quán)利要求28所述的眼用鏡片，其特征在于，眼球轉(zhuǎn)動并固定在顳向30°的周邊視時，對于固定位置±5°的RMS屈光度誤差小于3/8D。
33.包括一對眼用鏡片的處方眼鏡，其特征在于，每個鏡片包含一個延伸到鏡片邊緣的球面，球面的平均半徑大約不超過35mm，近似地以每個眼睛的轉(zhuǎn)動形心為中心，并至少有大約8mm的最大凹部深度。
34.如權(quán)利要求33所述的眼鏡，其特征在于，每個鏡片的最大凹部深度至少大約為10mm。
35.如權(quán)利要求33或34所述的眼鏡，其特征在于，每個鏡片的前表面通常是曲率半徑不超過35mm的球面，后表面的形狀做成使得鏡片的總屈光度至少在+4D至-6D之間，并有預定的象散校正。
36.如權(quán)利要求33所述的眼鏡，其特征在于，眼鏡還包括一個鏡架，并且其特征在于每個鏡片選自具有預定總屈光度和象散校正的一組鏡片，其特征還在于一組鏡片中每個元件的曲率半徑類似的程度足以使一組中的任一元件用在相同的鏡架中。
37.如權(quán)利要求33至36任一所述的眼鏡，其特征在于，兩鏡片的曲率半徑約為33mm。
38.一組負屈光度的眼用鏡片元件，具有一個位于厚度不超過2mm且半徑不大于50mm的球殼內(nèi)的表面，鏡片組中的鏡片在其幾何中心具有隨屈光度的絕對值大小而增大的厚度。
39.如權(quán)利要求38的一組負屈光度鏡片，其特征在于，元件中心的厚度t由下式方程給出t=-ndFvFl(1-dFv)---(1)]]>此處，n是鏡片材料的折射率，d是鏡片的后表面到眼鏡的入射光瞳孔之間的距離，F(xiàn)v是后表面的屈光度，F(xiàn)l是前表面的屈光度，定義成F1=[n-1r].]]>
40.包括一個具有一般球面曲率的中心近似處于眼睛轉(zhuǎn)動形心的鏡片的處方眼鏡，其特征在于，鏡片從眼窩區(qū)域的鼻骨邊緣水平延伸到眼窩區(qū)域的顳部邊緣，鏡片具有一個凹后表面，該表面可以使正常長度的眼睫毛不擋視線，并且從鏡片的顳部到鼻骨邊緣的總屈光度與預定的屈光度改變不超過0.5D。
41.一種提供處方眼鏡的方法，方法包括步驟提供一種鏡片元件，鏡片具有一個位于球殼之內(nèi)的前表面，球殼厚度不大于約2mm，半徑不大于約35mm；和一個后表面，結(jié)構(gòu)做成使鏡片元件具有預定的總屈光度和預定的象散校正；和把鏡片元件放置在配戴者的眼睛上，使球殼的中心近似地處于眼球的轉(zhuǎn)動形心。
42.如權(quán)利要求41所述的方法，其特征在于，最好通過把鏡片元件裝進鏡架中而定位，其中鏡架具有對應于球殼半徑的標準孔徑，而球殼對具有不同的總屈光度包括預定的總屈光度的一系列鏡片公用。
43.如權(quán)利要求37所述的方法，其特征在于，鏡片元件具有一個后表面，后表面有一個沿穿過其原點的任意經(jīng)線的圓截面，后表面沿這些經(jīng)線的曲率與等價的傳統(tǒng)復曲面的中心曲率一致。
44.一種適于與一系列眼用鏡片使用的鏡架，每個鏡架具有一個半徑R處于25和35mm之間的球面，和一個選擇用于提供與各種通用指標的球面相結(jié)合的第二表面，一組鏡片中的每一個具有相同的R值，鏡架于把左右鏡片支承在眼鏡上，使球面的中心分別位于或接近左右眼的轉(zhuǎn)動形心。
45.如權(quán)利要求44所述的鏡架，其特征在于，包括接合左右鏡片的顳部件和鏡框部分，其特征在于接合鏡片的鏡框部分可以以位于基準球上的閉合曲線的形狀制成，而基準球具有大約等于球面半徑的半徑。
46.如權(quán)利要求45所述的鏡架，其特征在于，閉合曲線的近鼻點和近顳點可以形成大于90°的弧度角，并且頂點處于球面的中心。
47.如權(quán)利要求44至46中任一所述的鏡架，其特征在于，包括一個左顳件，一個右顳件和一個鼻跨橋。
48.如權(quán)利要求47所述的鏡架，其特征在于，可調(diào)節(jié)鼻跨橋的長度，使得單個鏡片的水平調(diào)節(jié)達到位于眼鏡中心的球面中心。
49.如權(quán)利要求48所述的鏡架，其特征在于，還包括用于支持顳部件的鉸鏈，鉸鏈適合直接連結(jié)到位于各個鏡片顳邊的基準球面。
全文摘要
一種適于安置在眼鏡中的鏡片,鏡片元件具有曲率半徑小于35mm的球形表面,鏡片元件適于放置成其曲率中心位于眼睛的轉(zhuǎn)動形心,其特征在于鏡片元件的大小足以在從前方的視線方向到顳部方向提供大于55°的視場。
文檔編號G02C7/02GK1275213SQ99801492
公開日2000年11月29日 申請日期1999年5月26日 優(yōu)先權(quán)日1998年7月17日
發(fā)明者邁克爾·艾倫·莫里斯, 科林·莫里斯·佩羅, 西蒙·J·愛德華茲, 雷·史蒂文·斯普拉特 申請人:索拉國際控股有限公司