專(zhuān)利名稱(chēng)：非球面的復(fù)曲面透鏡結(jié)構(gòu)的制作方法
一般地說(shuō)，本發(fā)明涉及非球面的復(fù)曲面透鏡結(jié)構(gòu)。具體地說(shuō)，本發(fā)明主題與非球面的復(fù)曲面透鏡的設(shè)計(jì)有關(guān)，該設(shè)計(jì)通過(guò)非球面化其復(fù)曲面，使為維持庫(kù)存?zhèn)浼柚S方位的取向數(shù)目減少。本發(fā)明與非球面的復(fù)曲面透鏡設(shè)計(jì)有關(guān)，該設(shè)計(jì)使為適應(yīng)非遠(yuǎn)視散光或遠(yuǎn)視散光患者所需維持的庫(kù)存?zhèn)浼?shù)目減少。
本發(fā)明涉及眼鏡用的透鏡，具體地說(shuō)，涉及諸如柔性水凝膠接觸透鏡以及眼內(nèi)透鏡等屈光度或焦距大于1的接觸透鏡，特別是復(fù)曲面透鏡。
現(xiàn)行的復(fù)曲面透鏡結(jié)構(gòu)采用球形輻射形狀構(gòu)成復(fù)曲面?，F(xiàn)有技術(shù)的復(fù)曲面透鏡結(jié)構(gòu)矯正散光，但需要許多不同的柱軸取向，以維持庫(kù)存的不同備件(維持庫(kù)存各種可能的處方總數(shù))，這不利地造成維持庫(kù)存?zhèn)浼臄?shù)目很大。
普通復(fù)曲面透鏡結(jié)構(gòu)中，將單個(gè)復(fù)曲面置于透鏡前表面或后表面的光學(xué)部分。透鏡的另一表面通常為球形并與患者的基礎(chǔ)球面距離校正處方相適應(yīng)。通常通過(guò)采用置于該透鏡前表面上的棱鏡平穩(wěn)器/層狀剝落(slab-off)或雙層狀剝落部件使復(fù)曲面透鏡的軸相對(duì)于患者的角膜軸穩(wěn)定。
普通復(fù)曲面透鏡結(jié)構(gòu)需要很大數(shù)目的維持庫(kù)存?zhèn)浼赃m合于散光患者的基本需要。例如，通行的非遠(yuǎn)視用頻繁替換復(fù)曲面透鏡制品有800種庫(kù)存?zhèn)浼?40種球面屈光度×2種柱面屈光度×10種柱軸取向)是合適的。為給出這樣的遠(yuǎn)視用透鏡，還須靠附加屈光度的數(shù)目增多庫(kù)存?zhèn)浼?。如此大量的?kù)存?zhèn)浼?shù)目對(duì)于制作和維持庫(kù)存都是不經(jīng)濟(jì)的，特別是在一次性使用的理療制品的生產(chǎn)中。大量的庫(kù)存?zhèn)浼饕怯捎跒樘峁┒喾N柱軸取向、柱面屈光度及附加屈光度所需。
為力求減少庫(kù)存?zhèn)浼兴璧闹S方位的數(shù)目，澳大利亞專(zhuān)利申請(qǐng)WO93/03409把非球面與復(fù)曲面組合起來(lái)，以便通過(guò)加大非球面所提供的焦深調(diào)節(jié)復(fù)曲面軸向的不重合。非球面的使用，加大了復(fù)曲面透鏡的景深，同時(shí)減小了復(fù)曲面透鏡的旋轉(zhuǎn)不重合影響。這份已公開(kāi)的專(zhuān)利申請(qǐng)還揭示了復(fù)合光學(xué)系統(tǒng)，比如采用小階梯光柵的衍射光學(xué)系統(tǒng)或者雙折射光學(xué)系統(tǒng)。該專(zhuān)利申請(qǐng)并未提出帶少量庫(kù)存?zhèn)浼牟捎枚嘟姑娉C正遠(yuǎn)視散光之復(fù)曲面透鏡制品組合的必要性和可能性，而這恰是存在于本發(fā)明的本質(zhì)性進(jìn)步。
眾所周知，隨著個(gè)人年齡的增長(zhǎng)，眼睛就失去調(diào)節(jié)的能力，即為使目光聚焦于較為靠近觀察者的物體上而控制眼內(nèi)晶體的能力。這種情況被稱(chēng)為遠(yuǎn)視眼，而遠(yuǎn)視眼患者過(guò)去依賴(lài)于眼鏡或者其它帶若干不同屈光度、不同范圍的透鏡，佩戴者可借助于它們變換他的視力，以便為觀察者所希望看清的單個(gè)物體或多個(gè)物體找到合適的屈光度。
序號(hào)NO.07/988,088名為《調(diào)節(jié)瞳孔的多焦眼鏡》的專(zhuān)利申請(qǐng)(代理案號(hào)VTN56)揭示一種遠(yuǎn)視患者用的多焦同心眼鏡，它由三個(gè)普通環(huán)形透鏡部分按多焦結(jié)構(gòu)構(gòu)成。這種眼鏡的中央圓形部分只具有患者的遠(yuǎn)距離校正屈光度，并為第一內(nèi)環(huán)部分所圍繞，它可由具有一個(gè)內(nèi)徑向部分的多個(gè)圓環(huán)組成，所述內(nèi)徑向部分增加由患者的遠(yuǎn)與近距離屈光度聚焦校正的可變累積量的徑向部分所包圍的患者近距離屈光度。第一內(nèi)環(huán)部分又由第二外環(huán)部分所圍繞，它也可由一個(gè)或多個(gè)圓環(huán)組成，它們?cè)诳拷坨R光學(xué)表面區(qū)域周?chē)哂懈郊拥倪h(yuǎn)距離屈光度。每個(gè)圓環(huán)或者具有近屈光度，或者具有距離屈光度，并與其它透鏡部分以組合的方式工作，在透鏡的該部分產(chǎn)生所要的焦點(diǎn)比率。
本發(fā)明的主要目的在于提供一種非球面的復(fù)曲面透鏡結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)通過(guò)使其復(fù)曲面非球面化，減少為維持庫(kù)存?zhèn)浼璧闹S定位數(shù)目。本發(fā)明與眼鏡有關(guān)，特別與專(zhuān)為適合非遠(yuǎn)視散光或遠(yuǎn)視散光患者而設(shè)計(jì)的諸如柔性水凝膠透鏡類(lèi)隱型眼鏡有關(guān)。
本發(fā)明主題的再一目的是提供復(fù)曲面接觸透鏡結(jié)構(gòu)，其中采用非球面輻射形狀代替現(xiàn)有技術(shù)中的球面輻射形狀構(gòu)成復(fù)曲面。
按照這當(dāng)中的敘述，本發(fā)明提供一種為散光患者用的非球面的復(fù)曲面透鏡，其中前表面和背表面當(dāng)中之一限定一個(gè)球面。所述前表面和背表面中的另一個(gè)限定一個(gè)非球面的復(fù)曲面，其中球面與復(fù)曲面的組合至少對(duì)應(yīng)于患者的基礎(chǔ)距離處方Rx，而且其中的復(fù)曲面由非球面輻射形狀構(gòu)成，致使該非球面通過(guò)提供增加的焦深，降低復(fù)曲面軸向不重合性的影響。
比較詳細(xì)地說(shuō)，所述非球面可包括橢圓曲面、拋物線(xiàn)曲面或雙曲線(xiàn)曲面。該非球面的復(fù)曲面可在透鏡的背表面或前表面。所述球面可包括一個(gè)單一球面，或者包含一多焦同心圓環(huán)球面結(jié)構(gòu)，它有一對(duì)應(yīng)于患者基礎(chǔ)球面距離處方Rx的中央球面圓盤(pán)，還有至少一個(gè)對(duì)應(yīng)于患者基礎(chǔ)球面距離處方Rx的球面圓環(huán)，以及至少一個(gè)對(duì)應(yīng)于患者的球面近距離處方Rx的球面圓環(huán)，其中所述多焦同心圓環(huán)結(jié)構(gòu)用于矯正遠(yuǎn)視，并增加復(fù)曲面的焦深。所述透鏡可包括接觸透鏡，如柔性水凝膠鏡或眼內(nèi)鏡。
本領(lǐng)域的熟練人員參照下列幾則連同附圖所得的優(yōu)選實(shí)施例的詳述，夠能更易于理解本發(fā)明有關(guān)非球面的復(fù)曲面透鏡結(jié)構(gòu)的前述目的和優(yōu)點(diǎn)，其中各視圖都以相同的參考標(biāo)號(hào)表示同樣的元件。其中

圖1說(shuō)明本發(fā)明非球面的復(fù)曲面透鏡結(jié)構(gòu)第一實(shí)施例的背表面主視圖，所述透鏡包括一個(gè)如所示之在180°軸向位置構(gòu)成非球面的復(fù)曲面的背表面，以及一個(gè)對(duì)應(yīng)于患者的基礎(chǔ)球面處方Rx的球形前表面；圖2說(shuō)明非球面化復(fù)曲面的一種可能的效果，并在復(fù)曲面的長(zhǎng)軸和短軸上以虛線(xiàn)說(shuō)明具有球形截面的復(fù)曲面，而在所述復(fù)曲面的長(zhǎng)軸和短軸處以實(shí)線(xiàn)說(shuō)明具有非球形截面的復(fù)曲面；圖3說(shuō)明本發(fā)明用于遠(yuǎn)視散光患者的非球面的復(fù)曲面透鏡結(jié)構(gòu)第二實(shí)施例的前表面主視圖，所述透鏡包括一個(gè)在90°軸向位置構(gòu)成的非球面復(fù)曲面的用于矯正散光的前表面，以及一個(gè)包含對(duì)應(yīng)于患者之基礎(chǔ)球面遠(yuǎn)距離及近距離矯正處方Rx的多焦同心圓環(huán)結(jié)構(gòu)的用于矯正遠(yuǎn)視的背表面；圖4說(shuō)明圖3之第二實(shí)施例背表面的主視圖，它提供遠(yuǎn)視矯正，并且包含一個(gè)對(duì)應(yīng)于患者之基礎(chǔ)球面遠(yuǎn)距離及近距離矯正處方Rx的多焦同心圓環(huán)結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明涉及非球面的復(fù)曲面透鏡結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)按這樣一種方式非球面化透鏡的復(fù)曲面，它能讓非球面形式消除對(duì)多柱軸取向、柱面屈光度及附加屈光度的需要。
圖1說(shuō)明本發(fā)明非球面復(fù)曲面透鏡結(jié)構(gòu)10的第一實(shí)施例的背表面主視圖，所述透鏡包括一個(gè)如所示之在180°軸向位置構(gòu)成非球面的復(fù)曲面14的背表面12，以及一個(gè)未詳細(xì)說(shuō)明的、對(duì)應(yīng)于患者之基礎(chǔ)球面處方Rx的球形前表面16；可用下述一般球面方程描述復(fù)曲面14，它可被用來(lái)計(jì)算透鏡的各本初子午線(xiàn)X=cy21+1√-c2y2(k+1)]]>這里c是頂點(diǎn)曲率，Y是距軸(半弦)的距離，k是錐形常數(shù)，其中k＝0＝球，k＝-1＝拋物線(xiàn)，-1＜k＜0＝橢圓，+k，-1＝雙曲線(xiàn)。引入一雙層狀剝落部件18，用以將非球面復(fù)曲面的軸在90°軸向位置或180°軸向位置穩(wěn)定在透鏡的背表面上。在一個(gè)可供選擇的實(shí)施例中，可將非球面的復(fù)曲面置于透鏡的后面或背面，而將球面置于透鏡的前面或正面。
被重疊于復(fù)曲面上的非球面形式可基于消除透鏡及視覺(jué)象差或者通過(guò)優(yōu)化視網(wǎng)膜的成象質(zhì)量(MTF)來(lái)設(shè)計(jì)。通過(guò)采用非球面輻射形狀替代有如現(xiàn)有技術(shù)中的球面輻射形狀構(gòu)成非球面的復(fù)曲面，并提供足夠的焦深效果，允許柱軸由于標(biāo)準(zhǔn)90°位置或180°位置的不重合性高達(dá)+20°或-20°，還可以較低的柱面屈光度(如-1.50D)校正散光達(dá)到-2.00D。
圖2說(shuō)明非球面化復(fù)曲面的效果，并在所述復(fù)曲面的長(zhǎng)軸處以虛線(xiàn)20說(shuō)明具有球形截面的復(fù)曲面，而在所述復(fù)曲面的短軸處以虛線(xiàn)22說(shuō)明具有球形截面的復(fù)曲面。圖2還說(shuō)明在所述復(fù)曲面的長(zhǎng)軸處以實(shí)線(xiàn)24說(shuō)明具有非球形截面的復(fù)曲面，而在所述復(fù)曲面的短軸處以實(shí)線(xiàn)26說(shuō)明具有非球形截面的復(fù)曲面。對(duì)于負(fù)的偏心率值而言，由于作為徑向距離的函數(shù)附加更多的正量，所以有效柱體將從透鏡中心朝光學(xué)區(qū)周?chē)鷾p小。
圖3說(shuō)明本發(fā)明用于遠(yuǎn)視散光患者的非球面的復(fù)曲面透鏡結(jié)構(gòu)30第二實(shí)施例的前表面主視圖，所述透鏡包括一個(gè)在典型90°軸向位置構(gòu)成非球面的復(fù)曲面34的用于矯正散光的前表面32，以及一個(gè)包含對(duì)應(yīng)于患者之基礎(chǔ)球面距離及近距離矯正處方Rx的多焦同心圓環(huán)結(jié)構(gòu)的用于矯正遠(yuǎn)視的背表面36。在第二實(shí)施例中，為在散光人口中矯正遠(yuǎn)視，將非球面的復(fù)曲面置于透鏡的前表面或正表面上，并將多焦同心圓環(huán)置于其后表面或背表面上。再有，由于非球面焦深影響將校正到2.00D，并帶有一較低的附加屈光度(例如1.50D)。
圖4說(shuō)明多焦同心環(huán)背表面36的一個(gè)示范的實(shí)施例，并僅表示透鏡的光學(xué)區(qū)，該區(qū)的大小符合復(fù)曲面34的尺寸，而且它通常是由一圖4中未予示出之透鏡的雙凸透鏡狀(非光學(xué))部分所圍繞。多焦的同心環(huán)背表面提供遠(yuǎn)視矯正，它包括透鏡40的中央?yún)^(qū)12。所述透鏡40為一包含所述基礎(chǔ)Rx球面遠(yuǎn)距離屈光度的圓盤(pán)，并由多個(gè)可選的球面近距離屈光度圓環(huán)和球面遠(yuǎn)距離屈光度圓環(huán)42、44、46、48、50和52所圍繞。透鏡的中央圓環(huán)部分42只具有患者的遠(yuǎn)距離矯正屈光度，用以在高照度情況下(實(shí)瞳孔縮小)提供遠(yuǎn)距離矯正屈光度。它由第一較寬的圓環(huán)42所圍繞，以提供增強(qiáng)的近距離視覺(jué)屈光度，以便在中等光照情況下給出幾乎等量的近焦距圖象和距離焦距圖象。它由可選遠(yuǎn)距離圓環(huán)和近距離圓環(huán)44、46、48和50所圍繞，為患者提供基本相等累積量的遠(yuǎn)距離屈光度調(diào)焦矯正和近距離屈光度調(diào)焦矯正。它們由具有接近眼鏡光學(xué)表面區(qū)外圍的附加遠(yuǎn)距離屈光度的外部圓環(huán)52所圍繞，用以在低照度情況下提供增加了的遠(yuǎn)距離屈光度。典型的接觸透鏡通常由總直徑大約14mm的光學(xué)表面外部的非光學(xué)雙凸透鏡狀區(qū)(未示出)構(gòu)成。
如下表所示，本發(fā)明使為適合同一散光遠(yuǎn)視人群和散光非遠(yuǎn)視人群所需的維持庫(kù)存?zhèn)浼臄?shù)目明顯減少。
表普通復(fù)曲面球體(-6D至+4D；0.25D級(jí)) ＝40柱體(-1.25D，-2.00D) ＝2軸(90，180，+/-2D；10°級(jí))＝10附加(無(wú)，1.25D，2.00D)＝3總計(jì) ＝2400本發(fā)明球體(-6D至+4D；0.25D級(jí))＝40柱體(-1.50D) ＝1軸(90，180)＝2附加(無(wú)，1.50D)＝2總計(jì) ＝160本發(fā)明通過(guò)非球化復(fù)曲面，降低了為維持庫(kù)存?zhèn)浼瓒喾N柱軸定位的要求。
本發(fā)明中所用的不同非球面實(shí)施例包括含有橢圓、拋物線(xiàn)以及雙曲線(xiàn)在內(nèi)的一切圓錐球面?？梢酝ㄟ^(guò)以途徑得到非球面，即以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的檢驗(yàn)和修正，或者采用“眼體內(nèi)調(diào)制傳遞函數(shù)(MTF)裝置”，后者可有助于辨別和減少象差。其結(jié)果將是復(fù)曲面透鏡對(duì)大量的維持庫(kù)存?zhèn)浼枨蟊粶p少并為患者提供改善視敏度。
本發(fā)明可像圖1-4所說(shuō)明的那樣，從與多焦圓環(huán)透鏡結(jié)構(gòu)合理地組合的非球面復(fù)曲面透鏡結(jié)構(gòu)開(kāi)始，再利用“眼體內(nèi)”成象質(zhì)量分析設(shè)備，比如象差譜儀或MTF點(diǎn)散裝置判斷、識(shí)別以及定量表示在患者眼內(nèi)透鏡的任何剩余象差。熱后再通過(guò)改進(jìn)透鏡的結(jié)構(gòu)比如通過(guò)改進(jìn)透鏡的非球面化，以改善視覺(jué)效果和視敏度，進(jìn)一步降低這些剩余象差。從而，本發(fā)明通過(guò)減少透鏡與眼睛系統(tǒng)組合的象差，對(duì)用于球形屈光不正、遠(yuǎn)視或散光提出了結(jié)構(gòu)性能方面的改進(jìn)。象差方面的減少并非靠其自身矯正屈光不正。首先，給目標(biāo)(或人群)配以同心的透鏡，然后再用“眼體內(nèi)”成象質(zhì)量裝置測(cè)驗(yàn)所述目標(biāo)(或人群)，以確定在配戴該透鏡時(shí)的剩余象差。繼而，重新設(shè)計(jì)透鏡，以減少所測(cè)得的剩余象差。
很明顯，用替換非球面的型式，或者通過(guò)圓環(huán)數(shù)目、圓環(huán)的寬度及排列的選擇等，本發(fā)明的許多不同實(shí)施例也是可能的。
這里雖然詳細(xì)描述了本發(fā)明有關(guān)非球面的復(fù)曲面透鏡結(jié)構(gòu)的幾種具有實(shí)施例及變型，但應(yīng)該明白，本發(fā)明的揭示和敘述將為本領(lǐng)域的熟練人員提示許多可選的設(shè)計(jì)。
權(quán)利要求
1.一種散光患者用的非球面的復(fù)曲面透鏡，它包括a.所述透鏡具有一個(gè)前表面和相對(duì)的背表面；b.所述前表面和背表面中的一個(gè)限定一個(gè)球面；c.所述前表面和背表面中的另一個(gè)限定一個(gè)非球面的復(fù)曲面；其特征在于所述球面與復(fù)曲面的組合至少對(duì)應(yīng)于患者的基礎(chǔ)距離處方Rx，而且其中復(fù)曲面由非球面輻射形狀構(gòu)成，致使該非球面通過(guò)提供增加的焦深，降低所述復(fù)曲面軸向不重合性的影響。
2.一種如權(quán)利要求1所述的散光患者用的非球面的復(fù)曲面透鏡，其特征在于所述非球面包含橢圓曲面。
3.一種如權(quán)利要求1所述的散光患者用的非球面的復(fù)曲面透鏡，其特征在于所述非球面包含拋物線(xiàn)曲面。
4.一種如權(quán)利要求1所述的散光患者用的非球面的復(fù)曲面透鏡，其特征在于所述非球面包含雙曲線(xiàn)曲面。
5.一種如權(quán)利要求1所述的散光患者用的非球面的復(fù)曲面透鏡，其特征在于所述非球面的復(fù)曲面是該透鏡的背表面。
6.一種如權(quán)利要求1所述的散光患者用的非球面的復(fù)曲面透鏡，其特征在于所述非球面的復(fù)曲面是該透鏡的前表面。
7.一種如權(quán)利要求1所述的散光患者用的非球面的復(fù)曲面透鏡，其特征在于所述球面包含一個(gè)單一的球面。
8.一種如權(quán)利要求1所述的散光患者用的非球面的復(fù)曲面透鏡，其特征在于所述透鏡的球面包含一多焦同心圓環(huán)的球面結(jié)構(gòu)，它有一個(gè)對(duì)應(yīng)于患者基礎(chǔ)球面距離處方Rx的中央球面圓盤(pán)，還有至少一個(gè)對(duì)應(yīng)于患者基礎(chǔ)球面距離處方Rx的球面圓環(huán)，以及至少一個(gè)對(duì)應(yīng)于患者的球面近距離處方Rx的球面圓環(huán)，其中所述多焦同心圓環(huán)結(jié)構(gòu)用于矯正遠(yuǎn)視，并增加所述復(fù)曲面的焦深。
9.一種如權(quán)利要求1所述的散光患者用的非球面的復(fù)曲面透鏡，其特征在于所述透鏡包括隱形眼鏡。
10.一種如權(quán)利要求9所述的散光患者用的非球面的復(fù)曲面透鏡，其特征在于所述接觸透鏡包含柔性水凝膠接觸透鏡。
11，一種如權(quán)利要求1所述的散光患者用的非球面的復(fù)曲面透鏡，其特征在于所述透鏡包括眼內(nèi)透鏡。
12.一種散光患者用的非球面的復(fù)曲面透鏡的設(shè)計(jì)方法，其特征在于a.所述透鏡具有一個(gè)前表面和一個(gè)相對(duì)的背表面；b.所述前表面和背表面中的一個(gè)限定一個(gè)球面；c.所述前表面和背表面中的另一個(gè)限定一個(gè)非球面的復(fù)曲面；其特征在于所述球面與復(fù)曲面的組合至少對(duì)應(yīng)于患者的基礎(chǔ)距離處方Rx，而且其中復(fù)曲面由非球面輻射形狀構(gòu)成，致使該非球面通過(guò)提供增加的焦深，降低所述復(fù)曲面軸向不重合性的影響；d.用體內(nèi)成象質(zhì)量分析設(shè)備進(jìn)行所述透鏡在配戴時(shí)的體內(nèi)成象質(zhì)量分析，以檢測(cè)一切剩余的象差；e.通過(guò)重新設(shè)計(jì)透鏡，減少所測(cè)得的剩余象差以改善視敏度和性能。
13.一種如權(quán)利要求12所述的設(shè)計(jì)透鏡的方法，其特征在于重新設(shè)計(jì)透鏡包括重新設(shè)計(jì)重新設(shè)計(jì)所述非球面復(fù)曲面的非球面。
全文摘要
非球面的復(fù)曲面透鏡，通過(guò)非球面化其復(fù)曲面，以減少為維持庫(kù)存?zhèn)浼璧闹S定位數(shù)目，該透鏡特別適合散光患者。透鏡的前和背表面之一為球面，至少對(duì)應(yīng)于患者的基礎(chǔ)距離處方R
文檔編號(hào)G02C7/04GK1164652SQ9610802
公開(kāi)日1997年11月12日 申請(qǐng)日期1996年5月4日 優(yōu)先權(quán)日1995年5月4日
發(fā)明者J·H·羅夫曼, E·V·曼尼澤斯 申請(qǐng)人:莊臣及莊臣視力產(chǎn)品有限公司