專利名稱：梯度折射率透鏡的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光焦度從視遠(yuǎn)光焦度到視近光焦度連續(xù)遞增的光學(xué)制品，如光學(xué)透鏡和半成品透鏡毛坯，具體地說，本發(fā)明涉及降低不希望的邊緣散光的折射率梯度遞增的多焦點(diǎn)透鏡和沒有限定正區(qū)域的寬的模糊混合區(qū)的梯度折射率雙焦點(diǎn)透鏡。
商用多焦點(diǎn)透鏡有多種材料制成，通常是由塑料或玻璃制成。這些透鏡具有不同的形式和尺寸，可以是有分界線的、混合的或遞增的形式。在這些形式中，需要近視力校正者多年來一直使用有分界線的雙焦點(diǎn)透鏡。在使用玻璃的情況下，有分界線的雙焦點(diǎn)透鏡通過熔融制成，在使用塑料的情況下通過模塑制成。在任一情況下，雙焦點(diǎn)部分的分界線都是明顯的，表示具有視遠(yuǎn)光焦度和視近光焦度的透鏡或半成品毛坯的視近和視遠(yuǎn)光學(xué)部分的連接。Bugbee(No.1,509,636美國專利)、Meyrowitz(No.1,445,227美國專利)和Culver(No.2,053,551美國專利)公開了熔融的有分界線雙焦點(diǎn)或多焦點(diǎn)透鏡。雖然有分界線雙焦點(diǎn)透鏡已經(jīng)成功地使用了多年，它們也具有幾個不足之處。首先，分界線非常明顯，因此從美觀角度上看不夠吸引人；其次，當(dāng)從遠(yuǎn)到近或從近到遠(yuǎn)看物體時，所述分界線產(chǎn)生模糊；第三，當(dāng)從遠(yuǎn)到近再回過去看物體時，存在焦距的突然變化。根本沒有提供中間光焦度(焦距)的光學(xué)區(qū)域，除非使用有分界線的三焦點(diǎn)透鏡。
混合式雙焦點(diǎn)透鏡是這樣的雙焦點(diǎn)透鏡，如WO82/03129中所公開的那樣，它在視近焦點(diǎn)和視遠(yuǎn)焦點(diǎn)的光學(xué)區(qū)域之間保持清楚的分界，但是使分界線十分不明顯?；旌鲜诫p焦點(diǎn)透鏡試圖解決有分界線的雙焦點(diǎn)透鏡美觀上的不足，但是在解決這一不足的過程中產(chǎn)生了這樣的問題，即當(dāng)從遠(yuǎn)到近再回過來看物體時，產(chǎn)生一個寬的混合的模糊區(qū)，除非提供一個中間視力。
遞增式透鏡是這樣一類雙焦點(diǎn)透鏡，隨著從遠(yuǎn)到近校正的光焦度變化的遞增，它產(chǎn)生從遠(yuǎn)到近再回過來的光焦度的遞增視力過渡。遞增式透鏡代表了解決上述問題的一種嘗試。雖然遞增式透鏡解決了有分界線的雙焦點(diǎn)透鏡或混合式雙焦點(diǎn)透鏡的幾個不足之處，但是它們需要在光學(xué)設(shè)計(jì)中作出其他折衷處理，這些折衷處理影響光學(xué)透鏡的視覺功能，即如下面將討論的那樣。遞增式透鏡的分界線是看不到的，而且提供從遠(yuǎn)到近光焦度的自然過渡。
制造遞增式透鏡的方法已經(jīng)公開，例如Harsigny(美國專利No.5448,442)、Maitenaz(美國專利No.4,253,747)、Maitenaz(美國專利No.3,687,528)、Cretin etal.(美國專利No.3,785,725)、Maitenaz(美國專利No.3,910,691)、Winthrop(美國專利No.4,055,379)、Winthrop(美國專利No.4,056,311)、Winthrop(美國專利No.4,062,629)。然而，這些透鏡的設(shè)計(jì)固有某些不足之處。第一個不足之處是只有大約寬為3-8mm的相當(dāng)窄的視力帶作為子午方向上兩個想象的分界線之間的間隔，所述分界線的特征是散光度為+/-0.50屈光度或更大。該視力帶代表焦距從遠(yuǎn)到近的遞增過渡區(qū)，使得人在一定程度上能自然地從看遠(yuǎn)到看近，而不經(jīng)歷有分界線的雙焦點(diǎn)透鏡的光焦度突然變化。第二個不足之處是遞增式透鏡只能提供寬為22mm或更窄的相當(dāng)窄的視力帶。第三個主要不足之處是由于遞增光學(xué)設(shè)計(jì)的本質(zhì)產(chǎn)生的不希望的邊緣散光。不希望的邊緣散光使用戶產(chǎn)生很大的視覺變形。生產(chǎn)者對限制不希望的邊緣光以改善視力性能感興趣，從而提高他們的不同產(chǎn)品被接受的程度。實(shí)際上，所有的遞增式透鏡設(shè)計(jì)需要在使透鏡具有最寬的視力區(qū)、最少的不希望的邊緣散光和最寬的正光焦度區(qū)域方面進(jìn)行折衷。第四個主要不足之處在于使患者適當(dāng)?shù)嘏宕鬟f增式透鏡是困難的；第五個不足之處是這些設(shè)計(jì)允許的佩戴誤差小。
為解決上述的關(guān)于具有分界線的、混合式的、三焦點(diǎn)的和遞增式多焦點(diǎn)透鏡的固有問題已經(jīng)進(jìn)行了許多嘗試。然而還沒有發(fā)現(xiàn)其他更經(jīng)濟(jì)可行的辦法。Frieder(美國專利No.4,952,048)和Frieder(美國專利No.4,869,588)公開的眼用透鏡設(shè)計(jì)指出了這些不足之處中的幾個，但是由于制作上的困難和從中等到更高光焦度區(qū)域的外形不夠美觀，沒有提出令人滿意的解決方案。雖然這些專利公開了在從+1.75至+3.00屈光度的中等到更高光焦度區(qū)域有幾個改進(jìn)了特征的透鏡，但是該透鏡使形成視近光焦度區(qū)域邊緣的前(凸)表面向前凸出，這樣在過渡區(qū)的兩面都產(chǎn)生明顯的光學(xué)變形。這一特征將大大降低它的商業(yè)吸引力。而且，制作上的困難也使得這一透鏡在商業(yè)上是不可行的。
Maeda(美國專利No.4,944,584)公開了使用部分固化的第一基質(zhì)層的梯度折射率透鏡。加入第二非固化的樹脂層，并在固化過程中在第一層和第二層的折射率之間產(chǎn)生具有連續(xù)變化之梯度折射率的第三擴(kuò)散層過程中，在這兩層之間產(chǎn)生擴(kuò)散。為了獲得這一擴(kuò)散層，把裝有第二層的組件在特定的溫度下加熱20-26小時。從商業(yè)角度看，固化形成擴(kuò)散層所需要的時間使得這一力法不具有吸引力。而且，眾所周知Maeda所公開的方法包括去掉部分固化透鏡或半成品毛坯的模具，所以會產(chǎn)生合格低的問題。因此，雖然理論上可以達(dá)到Maeda三級連續(xù)變化的梯度折射率擴(kuò)散層，但實(shí)際的制作困難可能降低質(zhì)量，使得Maeda不能獲得商業(yè)上成功。
除了上述的關(guān)于雙焦點(diǎn)和多焦點(diǎn)透鏡的缺點(diǎn)以外，這些透鏡形式也比單個等效視遠(yuǎn)光焦度的遠(yuǎn)視透鏡厚，因?yàn)樾枰谡饨苟葏^(qū)域附加正光焦度。這一附加在透鏡前表面的厚度將影響它的美觀和增加透鏡的重量。已經(jīng)提出了幾個解決這一問題的辦法。
Blum(美國專利No.4,873,029)描述了使用其上形成有所需之多焦點(diǎn)部分的預(yù)成形晶片并將不同折射率的樹脂層加到預(yù)成形晶片的表面上。在這一方法中，模壓過程中耗用預(yù)成形晶片，使預(yù)成形晶片最終形成透鏡的一部分。雖然這種方法制成的透鏡從美觀上有所改進(jìn)，但是處理過程需要許多襯墊以及后凸球面的和復(fù)曲面的模具。這些模具最終形成完成透鏡的凹面。而且，由于需要折射率明顯地不一致，又缺少不同材料折射率間的過渡，所以使用這一方法雙焦點(diǎn)或多焦點(diǎn)區(qū)域并非不可見的。
許多專利公開了梯度折射率的雙焦點(diǎn)、多焦點(diǎn)或漸增透鏡形式，例如Dasher(美國專利No.5,223,862)、Maeda(美國專利No.4,944,584)、Yean(美國專利No.5,258,144)、Naujokas(美國專利No.3,485,556)、Okano(美國專利No.5,305,028)、Young(美國專利No.3,878,866)、Hensler(美國專利No.3,542,535)以及Blun(美國專利No.4,919,850)。然而，梯度折射率的多焦點(diǎn)眼用透鏡作為商業(yè)產(chǎn)品到目前為止還沒有獲得成功，這是因?yàn)榛瘜W(xué)上、技術(shù)上、制造上以及成本的限制。
Soane在No.PCT/US93/02470歐洲專利申請中公開了在光學(xué)晶片預(yù)型件的后凹面上制造具有雙焦點(diǎn)和散光區(qū)域的多焦點(diǎn)透鏡。Soane公開了使用具有正確曲率的適宜的后凸面模具，把具有不同折射率的樹脂材料從光學(xué)晶片預(yù)型件上固化到光學(xué)晶片預(yù)型件的后面。然而這一方法需要光學(xué)預(yù)型件有許多預(yù)留量。
從上面可以看到，需要一種改進(jìn)的多焦點(diǎn)透鏡，這種透鏡使得使用者在由遠(yuǎn)有近觀察時具有寬闊而且自然的視力增長，同時基本上免受不希望的邊緣散光的影響，具有寬的過渡區(qū)，需要的預(yù)留量it(元件保留部分)，而且要求相當(dāng)?shù)膶捤桑颊弑阌谂宕?。此外，需要具有與相同的視遠(yuǎn)要求的單一視力透鏡大體相同厚度的漸增的多焦點(diǎn)透鏡，而且從美觀上幾乎看不出來。另外還需要一種減少處理時間的制造這種光學(xué)制品方法。
本發(fā)明為解決現(xiàn)有技術(shù)的這些和其他不足，提供了一種光學(xué)制品，如合成梯度遞增折射率的多焦點(diǎn)預(yù)型件、透鏡或半成品透鏡毛坯，以及簡單、快捷和經(jīng)濟(jì)的生產(chǎn)復(fù)合梯度遞增折射率的多焦點(diǎn)預(yù)型件、透鏡或半成品的方法。所述光學(xué)制品例如透鏡，包括由至少三種不同膜層復(fù)合結(jié)構(gòu)，所述三種不同膜層包括厚度可以減小或增加的厚度可變區(qū)域的基質(zhì)層、過渡區(qū)和外層。這種復(fù)合結(jié)構(gòu)的每一層是分開加上的，并粘和在鄰近層上。而且，每一層都有各不相同的折射率，當(dāng)由遠(yuǎn)及近觀察時使得遞增多焦點(diǎn)透鏡具有寬的和自然的遞增視力。介于基質(zhì)層和外層之間的是由至少一個過渡層構(gòu)成的過渡區(qū)。過渡區(qū)的有效折射率介于基質(zhì)層和外層的折射率之間。最好，有效折射率大約為基質(zhì)層和外層的折射率的幾何平均數(shù)。此外，本發(fā)明的透鏡基本上免受不希望的邊緣散光的影響，具有寬的過渡區(qū)，對于患者佩戴誤差要求寬松并容易佩戴，而且看不到分界線，外形美觀。
此外，本發(fā)明大大降低了光學(xué)預(yù)型件必須的預(yù)留量。例如，假設(shè)正光焦度為+1.00至+3.00屈光度，球面光焦度為+4.0至-4.0屈光度，柱面光焦度為從平面至-2.0光焦度，右眼和左眼透鏡的三級基本曲線；并且假設(shè)散光光焦度如Soane(PCT/US93/02470)所公開的一樣，加在光學(xué)預(yù)型件的凹面上，那么對于每種材料需要的預(yù)留量如下1．對于雙焦點(diǎn)透鏡，根據(jù)180不同的散光度、三級基本曲線、兩眼的偏心、9個雙焦點(diǎn)正光焦度和一種材料，需要與預(yù)型件的差值為9,720，用于散光雙焦點(diǎn)校正；以及2．對于單一視力透鏡，根據(jù)180不同的散光度、三級基本曲線和一種材料，需要與預(yù)型件的差值為-540，只用于散光校正。
這樣，在Soane的例子中，除了每一sku所需要的預(yù)留量外，總共還需要與預(yù)型件的差值為10,260。相反，根據(jù)180不同的散光度、三級基本曲線和一種材料，本發(fā)明只需要540sku和三對模具。而且，Soane需要使用許多襯墊和模具，也不能制造出與本發(fā)明美觀上同樣看不到分界線的雙焦點(diǎn)或多焦點(diǎn)區(qū)域，因?yàn)樾枰凵渎拭黠@不一致，又缺少不同材料折射率間的過渡。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)預(yù)型件的截面圖2是具有過渡層的光學(xué)預(yù)型件的截面圖；圖3是位于模具上的光學(xué)預(yù)型件的截面圖；圖4是貼著外層的模具的截面圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)制品的截面圖；圖6是本發(fā)明的另一實(shí)施例的截面圖。
圖1描述了一個基質(zhì)層，它是光學(xué)預(yù)型件10，包括球面和散光的質(zhì)量要求，由折射率為1.49的材料制成，具有改形區(qū)域20的球形凸面，該區(qū)域20通過機(jī)械方法改形，大體形成遞增多焦點(diǎn)區(qū)域的邊界的表面凹陷。改形區(qū)域20可以形成在凹面和凸面中之一上。然而，在本實(shí)施例中，這一改形在凸面上進(jìn)行。散光曲線或復(fù)曲面30位于凹面一邊。為此，選擇適當(dāng)?shù)膹?fù)曲面光學(xué)預(yù)型件，并轉(zhuǎn)到所需的特定要求的適當(dāng)散光軸而且在前凸表面的相對于所需要的散光軸的正確方向上進(jìn)行光學(xué)改進(jìn)。不僅改形區(qū)域20考慮所需要的散光軸，而且對于右眼和左眼中的每一個的適當(dāng)位置和不同的離心位置也需要考慮所需要的散光軸。
雖然，為了描述的目的公開了表面的機(jī)械改形，但是應(yīng)該明白，任何對表面幾何形狀產(chǎn)生所需改形的方法都是可行的。例如，僅僅作為舉例，表面凹陷可以通過許多方法完成，包括模壓、焙燒、刻蝕、研磨、燒蝕及鑄造。獲得凹陷表面的方法除了與預(yù)型件的成分有關(guān)外，一定程度上還與預(yù)型件的固化條件有關(guān)。例如，為了研磨預(yù)型件，通常預(yù)型件應(yīng)該處在整體固化或硬化條件下。
改形區(qū)域20形成在光學(xué)預(yù)型件10上，以便產(chǎn)生表面凹陷，該表面凹陷通常形成遞增多焦點(diǎn)區(qū)域的邊界。所需凹陷的幾何形狀可以使用已知的與折射率有關(guān)的光學(xué)公式計(jì)算。通常，nd=n1d1+n2d2，其中n是透鏡的整體折射率，d是透鏡的厚度，n1是光學(xué)預(yù)型件的折射率，d1是光學(xué)預(yù)型件的厚度，n2是附加層的折射率，d2是附加層的厚度。任意點(diǎn)的光焦度通過該點(diǎn)的整體或有效折射率確定，該點(diǎn)的有效折射率進(jìn)而由該點(diǎn)處自表面輪廓到凹陷或洞的深度(凹陷深度)和填充該洞的固化樹脂的折射率控制。
一旦完成改形并獲得所希望的表面形狀以后，除了根據(jù)光學(xué)預(yù)型件的材料，還根據(jù)改進(jìn)的方法，通過剖光、表面鑄造、或本領(lǐng)域其他的已知方法對新成形的表面進(jìn)行進(jìn)一步的改形，以使粗糙的表面平滑。在最佳實(shí)施例中，機(jī)械成形的表面通過機(jī)械研磨獲得粗糙的表面。如圖2和4所示，然后把樹脂薄膜加到包括改形區(qū)域20的光學(xué)預(yù)型件10的整個凸表面上，以便形成包含過渡區(qū)45的過渡層40。在另一實(shí)施例中，過渡層可以只加到預(yù)型件10的至少包括改形區(qū)域20的一部分上。
適合于光學(xué)預(yù)型件的材料通?？梢园ㄏ┍?、丙烯酸酯、異丁烯酸酯、苯乙烯酯和乙烯基的共聚物，使玻璃過渡區(qū)的溫度大約在50℃和200℃之間而且折射率大約在1.44和1.56之間。例如，這樣的材料可以包括聚合二乙烯基雙烯丙基碳酸酯、聚合雙酚A碳酸酯以及苯乙烯羰基-二丙烯酸雙酚A碳酸酯-羰基-二甲丙烯酸雙酚A碳酸酯的聚合物。
過渡區(qū)的材料通?？梢园ㄏ┍?、丙烯酸酯、異丁烯酸酯、苯乙烯酯和乙烯基的共聚物，使玻璃過渡區(qū)的溫度大約在50℃和100℃之間而且折射率大約在1.52和1.65之間。例如，這樣的材料可以包括聚二丙烯酸甲醛-羰基-二丙烯酸乙氧基雙酚A碳酸酯-羰基糠基丙烯酸酯的聚合物。
過渡層40的折射率被故意制成與預(yù)型件10和隨后加上的外層50的折射率不一致，以便取得所得梯度折射率的過渡中點(diǎn)。使用這種技術(shù)是為了使得遞增多焦點(diǎn)區(qū)域盡可能看不出來。此外，當(dāng)過渡層40加到預(yù)型件10上時，可使預(yù)型件10的表面易于與下一個要加的樹脂層粘和，而且能夠大大消除表面的凸凹不平，這些凸凹不平在加上另一樹脂層后可能仍然存在而且是可見的。
雖然將過渡層40的折射率形成為使截面的內(nèi)反射最小，可以使用利用不同的表面改形技術(shù)的其他實(shí)施例，或由不同的材料制成的預(yù)型件；或者可使膜層的折射率形成為更接近光學(xué)預(yù)型件的折射率或者要加上的下一個樹脂層的折射率，或者根本就不需要。如圖6所示，本發(fā)明的另一個實(shí)施例可以具有一個以上的附加過渡層40，在部分或完全固化完成每個膜層以后，這些過渡層彼此疊羅在一起。每個過渡層40具有不同的折射率，以便這些膜層選擇地形成過渡區(qū)45，該過渡區(qū)45的折射率近似為光學(xué)預(yù)型件10和外層50的幾何平均值。具有折射率近以為幾何平均值的過渡區(qū)使得過渡區(qū)的折射率更平緩，這樣所形成的多焦點(diǎn)區(qū)域更不明顯。雖然過渡區(qū)的折射率應(yīng)該近以為幾何平均值，但是+/-.03的偏差也可以得到滿意的結(jié)果。
適合于外層50的材料通?？梢园ㄏ┍?、丙烯酸酯、異丁烯酸酯、苯乙烯酯和乙烯基的共聚物，使玻璃過渡區(qū)的溫度大約在60℃和225℃之間，折射率大約在1.56和1.70之間。例如，這樣的材料可以包括二丙烯酸乙氧基雙酚A、二甲丙烯酸乙氧基雙酚A、二丙烯酸乙氧基14-二溴-雙酚A、雙(4-丙烯乙氧基羥苯基)氧化膦、1,4-二乙烯基苯、二溴苯乙烯以及乙烯基咔唑。
在本發(fā)明的其他實(shí)施例中，可以在基質(zhì)層和過渡區(qū)之間加一個或幾個附加樹脂層。而且，附加樹脂層可以加在過渡區(qū)的過渡層之間或者過渡區(qū)與一個或幾個外層之間。這一個或幾個附加樹脂層應(yīng)具有足以與相鄰層匹配的表面能，以便樹脂能夠?yàn)橄旅娴哪犹峁┧璩潭鹊谋Ｗo(hù)。
雖然最佳實(shí)施例中的過渡層40是刷上去的，但也可以采用本領(lǐng)域的其他公知技術(shù)形成膜層。例如，可以使用旋轉(zhuǎn)鍍膜、浸漬鍍膜、噴涂鍍膜或其他技術(shù)。
一旦使過渡層40加在光學(xué)預(yù)型件10的凸表面上，最好使過渡層40部分固化?？梢栽跓o氧或有氧的情況下利用適當(dāng)?shù)慕佑|劑、大氣環(huán)境及固化源，使用任何公知的固化方法，包括熱固化、UV固化、可見光固化、或者這些方法的結(jié)合完成固化過程。在最佳實(shí)施例中，過渡層40在無氮的氧氣環(huán)境中利用大致位于250-400nm范圍的紫外光進(jìn)行部分固化。然而也可以在無氮的氧氣環(huán)境中使用大致位于400-450nm范圍的可見光進(jìn)行。當(dāng)使用UV光源固化時，可以快速制成光學(xué)制品，因?yàn)榭墒惯^渡層的固化時間短于5分鐘，通常不會超過1小時。
如圖3和4所示，一旦在光學(xué)預(yù)型件10上形成改形區(qū)域20，獲得期望的表面形狀，并加上了期望的過渡區(qū)45，則具有過渡區(qū)45的光學(xué)預(yù)型件就為給它加外層50作好了準(zhǔn)備，最好通過把樹脂澆鑄在過渡區(qū)45內(nèi)形成所述外層50。使外層50形成為折射率與光學(xué)預(yù)型件10的材料差別很大。在最佳實(shí)施例中，凸面外層50的樹脂形成為折射率大致為1.66；光學(xué)預(yù)型件10材料的折射率大致為1.49；過渡層40的折射率是大致為1.57的常數(shù)。這樣，把折射率為1.66的凸面外層50以樹脂澆鑄在折射率為1.574的凸面過渡層40上，所述過渡層40附加在折射率為1.49的光學(xué)預(yù)型件10上。本例中最好使用單獨(dú)一種視力的球面的模具60進(jìn)行，選擇球面模具60是為了在具有過渡層40的光學(xué)預(yù)型件10上澆鑄，形成期望的外凸面曲率。如果將光學(xué)預(yù)型件10的凸面曲率設(shè)計(jì)成非球面，則為澆鑄外凸表面而選擇的適當(dāng)單獨(dú)一種視力模具將是非球面而不是球面。該外凸面曲率將控制所期望得到的視遠(yuǎn)光焦度。形成澆鑄層的適當(dāng)技術(shù)已經(jīng)在下列專利中公開，Blum(美國專利No.5,178,800)(“800”)、Blum(美國專利No.5,147,585)(“585”)、Blum(美國專利No.5,219,,497)(“497”)和Blum(美國專利No.4,873,029)(“029”)，而且使用單獨(dú)一種視力的模具。作為參考把這些專利的內(nèi)容編入本說明書。這些技術(shù)也可以從Innotech.Inc.買到，采用它的ExcaliburSurfaceCasting系統(tǒng)。
用于澆鑄外層50的模具60可以由任何可用的適合于正確固化的材料制成。僅為舉例而言，可以使用電鑄成形的鎳、玻璃、或者易處理的塑料模具。在固化處理之前，用于澆鑄外層50的樹脂可以分散在模具60中、分散在模具60和預(yù)型件10之間的空穴70中，或以包含在模具60上的部分固化聚合層的形式提供或者附著在光學(xué)預(yù)型件10上。在由部分固化聚合層制成外層50然后固化的實(shí)施例中，可將形成折射過渡區(qū)45的一個或者幾個過渡層40附著在部分固化的聚合外層50上。在這種情況下，部分固化的聚合層和附著的折射過渡層40經(jīng)固化形成在光學(xué)預(yù)型件10上。雖然最佳實(shí)施例在光學(xué)預(yù)型件上澆鑄外凸面曲率時沒有使用襯墊，但是在某些實(shí)施例中可以使用襯墊。
當(dāng)過渡區(qū)包括多個膜層時，選擇每個膜層的折射率，使過渡區(qū)的折射率近以為預(yù)型件和外層的幾何平均值。僅為舉例而言如果預(yù)型件的折射率大約為1.50，外層的折射率大約為1.70，過渡區(qū)中三個過渡層的折射率隨著膜層從預(yù)型件到外層可以依次大約為1.54、1.60和1.66。
過渡區(qū)45由不同的而且是分別加上去的一個或幾個膜層構(gòu)成，其中每個膜層具有不同的折射率，并被選擇成使過渡區(qū)45的折射率為中間值，大致為光學(xué)預(yù)型件10和外層50的折射率的幾何平均值。通常在整膜層中過渡區(qū)內(nèi)每個過渡層的折射率為常數(shù)。
在固化的過程中，除了表面澆鑄(Surface Cast)的樹脂外層50以外，部分固化的過渡層40也固化到期望的程度，形成梯度折射率遞增的多焦點(diǎn)光學(xué)透鏡或者半成品。在最佳實(shí)施例的情況下，折射率大約從1.40到1.66梯度變化，每種材料的不同厚度通過下列因素確定，即改形光學(xué)預(yù)型件的凸表面幾何形狀、光學(xué)預(yù)型件的凹球面及散光表面形狀以及單獨(dú)一種視力的球形凹面模具的表面，其中所述模具在改形而且美觀的光學(xué)預(yù)型件的凸面上形成期望的外凸面曲率以便獲得期望的光焦度。Innotech公司的SurfaceCasting商業(yè)產(chǎn)品通常以如下方式加以表面膜層，即使得期望要求的視遠(yuǎn)光焦度基本不改變。然而，在本發(fā)明中，可以限制也可以不限制外層使得視遠(yuǎn)光焦度基本不變。而且，與Innotech公司的商業(yè)表面澆鑄(SurfaceCasting)技術(shù)以及“800”、“585”、“029”和“497”專利公開的技術(shù)不同，本發(fā)明的遞增附加多焦點(diǎn)區(qū)域不是采用多焦點(diǎn)模具加上去，而是由于光學(xué)預(yù)型件10的變化的表面形狀以及梯度折射率形成的，這些是通過把球面或非球面澆鑄到變化的表面形狀上，該表面形狀變化是特別為引起梯度折射率的不同變化厚度而改變的。
參考圖5，一旦完成澆鑄過程以后，就把合成的梯度折射率遞增多焦點(diǎn)透鏡100從模具60上取下。新形成的合成透鏡100可以采用本領(lǐng)域的現(xiàn)有技術(shù)在模具內(nèi)或模具外進(jìn)行后續(xù)固化。
本發(fā)明的方法可以用于制造光學(xué)預(yù)型件、光學(xué)透鏡以及光學(xué)半成品。如果需要，用來形成任何一個以及所有膜層的樹脂可為彩色的，只需具體的膜層具有適當(dāng)?shù)恼凵渎?。此外，雖然在描述的最佳實(shí)施例中使用樹脂形成膜層，但是應(yīng)該理解，合成的膜層也可以由玻璃或者樹脂與玻璃組合形成。
新形成的合成透鏡100的外層可以是使用光學(xué)工廠的任何方法處理的表面，包括應(yīng)用防反射膜層、防刮痕膜層、著色層、彩色照相膜層或者彩色照相浸漬技術(shù)、防油污膜層等等。而且，也可以把不同膜層在模具中變化作為制造過程的一部分，而不是在透鏡或半成品造成以后進(jìn)行。
本發(fā)明提供了雙焦點(diǎn)正透鏡和左右眼的期望偏心，并且建立了正確的光學(xué)復(fù)曲面光軸。最好通過改形光學(xué)預(yù)型件的凸表面得到這些結(jié)果。在本發(fā)明的其他實(shí)施例中，光學(xué)預(yù)型件幾何形狀的改形可以通過采用與改形凸表面相同或相近的方法改進(jìn)凹表面完成。在這種情況下，光學(xué)預(yù)型件的表面改形以及澆鑄可以在光學(xué)預(yù)型件的凹表面上進(jìn)行，而不是在光學(xué)預(yù)型件的前表面上進(jìn)行。
在某些其他實(shí)施例中，光學(xué)預(yù)型件表面形狀的改形可以在某一深度和幾何尺寸內(nèi)，并與具有期望的適當(dāng)表面的模具的雙焦點(diǎn)或多焦點(diǎn)區(qū)域?qū)?zhǔn)進(jìn)行。這樣做不僅形成適當(dāng)?shù)耐獗砻媲?，而且完成的雙焦點(diǎn)或多焦點(diǎn)區(qū)域范圍內(nèi)形成附加限定的幾何形狀。通過使用這一方法，可以使用折射率差值小于最佳實(shí)施例中所用材料的折射率更小的材料。
權(quán)利要求
1．一種光學(xué)制品，包括具有第一折射率和厚度變化區(qū)域的基質(zhì)層；具有與第一折射率不同的第二折射率的外層；以及粘結(jié)在基質(zhì)層和外層之間的過渡區(qū)，該過渡區(qū)包括至少覆蓋厚度變化區(qū)域的一個過渡層，其中所述過渡區(qū)的折射率介于基質(zhì)層和外層的折射率之間。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)制品，其中所述過渡區(qū)包括多個過渡層，每個過渡層具有與基質(zhì)層和外層折射率不同的折射率。
3．根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)制品，其中所述過渡區(qū)的有效折射率大約是基質(zhì)層和外層的折射率的幾何平均值。
4．根據(jù)權(quán)利要求2所述的光學(xué)制品，其中所述過渡區(qū)的有效折射率大約是基質(zhì)層和外層的折射率的幾何平均值。
5．根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)制品，其中表面凹陷處于基質(zhì)層的凸面上，大體限定了漸增多焦點(diǎn)區(qū)域。
6．根據(jù)權(quán)利要求5所述的光學(xué)制品，其中所述外層的第二折射率大于所述基質(zhì)層的第一折射率。
7．根據(jù)權(quán)利要求6所述的光學(xué)制品，其中所述基質(zhì)層的第一折射率大約為1.44至1.56。
8．根據(jù)權(quán)利要求7所述的光學(xué)制品，其中所述外層的第二折射率大約為1.56至1.70。
9．根據(jù)權(quán)利要求8所述的光學(xué)制品，其中所述基質(zhì)層的第一折射率大約為1.49。
10．根據(jù)權(quán)利要求9所述的光學(xué)制品，其中所述外層的第二折射率大約為1.66。
11．一種眼用復(fù)合透鏡，包括具有第一折射率和厚度變化區(qū)域的光學(xué)預(yù)型件；具有與第一折射率不同的第二折射率的外層；以及粘結(jié)在光學(xué)預(yù)型件和外層之間的過渡區(qū)，該過渡區(qū)包括至少覆蓋厚度變化區(qū)域的至少一個過渡層，其中過渡層中的每一個具有與基質(zhì)層和外層折射率不同的折射率，過渡區(qū)的折射率介于光學(xué)預(yù)型件和外層的折射率之間。
12．根據(jù)權(quán)利要求11所述的眼用透鏡，其中所述過渡區(qū)的有效折射率大約是光學(xué)預(yù)型件和外層的折射率的幾何平均值。
13．根據(jù)權(quán)利要求12所述的眼用透鏡，其中表面凹陷處于光學(xué)預(yù)型件的凸面上，大體限定了漸增多焦點(diǎn)區(qū)域。
14．根據(jù)權(quán)利要求13所述的眼用透鏡，其中所述外層的射率大于所述光學(xué)預(yù)型件的折射率。
15．根據(jù)權(quán)利要求14所述的眼用透鏡，其中所述光學(xué)預(yù)型件的折射率大約為1.44至1.56。
16．根據(jù)權(quán)利要求15所述的眼用透鏡，其中所述外層的折射率大約為1.56至1.70。
17．根據(jù)權(quán)利要求16所述的眼用透鏡，其中所述光學(xué)預(yù)型件的折射率大約為1.49。
18．根據(jù)權(quán)利要求17所述的眼用透鏡，其中所述外層的折射率大約為1.66。
19．一種制作復(fù)合光學(xué)制品的方法，包括如下步驟a)設(shè)置具有一種折射率和表面凹陷的基質(zhì)層；b)至少在基質(zhì)層的表面凹陷處加上樹脂過渡區(qū)，該過渡區(qū)的折射率與基質(zhì)層及外層的折射率不同，其中所述過渡區(qū)包括至少一個過渡層，至少一個過渡層中的每一個由樹脂構(gòu)成，而且折射率與基質(zhì)層及外層的折射率不同，而且至少一個過渡層中的每一個在加上后續(xù)的過渡層之前被部分固化；c)至少向過渡區(qū)上加樹脂外層，該樹脂外層的折射率不同于基質(zhì)層的折射率及過渡區(qū)的有效折射率，其中所述過渡區(qū)的有效折射率介于基質(zhì)層和外層的折射率之間；以及d)固化過渡區(qū)和外層，制成最終光學(xué)制品。
20．根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中所述過渡區(qū)的有效折射率大約是基質(zhì)層和外層的折射率的幾何平均值。
21．根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，還包括把外層模壓為所需曲率的步驟。
22．根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中所述外層是部分固化的聚合層。
23．根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，還包括加上外層之前部分固化過渡區(qū)的步驟。
24．根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中使用波長約為250-450nm的光部分固化所述過渡區(qū)。
25．根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，其中使用波長大約為250-400nm的紫外光部分固化所述過渡區(qū)。
26．根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，其中使用波長約為400-450nm的可見光部分固化所述過渡區(qū)。
27．根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中通過表面澆鑄的方法將所述外層加到過渡層上。
28．根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，還包括在基質(zhì)層和外層之間加上至少一個樹脂層的步驟。
29．一種眼用復(fù)合透鏡，包括折射率約為1.49并在基質(zhì)層的凸面上具有表面凹陷的光學(xué)預(yù)型件，所述表面凹陷大致限定漸增多焦點(diǎn)區(qū)域，所述光學(xué)預(yù)型件具有球面光焦度或散光光焦度或兩者都有；折射率大約為1.66的外塑料層；以及粘結(jié)在光學(xué)預(yù)型件和外層之間的過渡區(qū)，該過渡區(qū)包括至少覆蓋表面凹陷的至少一個塑料過渡層，其中至少一個過渡層中的每一個具有不同于基質(zhì)層和外層的折射率，所述過渡區(qū)的有效折射率大約為光學(xué)預(yù)型件和外層的折射率幾何平均值。
全文摘要
一種光學(xué)制品如光學(xué)透鏡或半成品透鏡毛坯(10),該光學(xué)制品包括由至少三種不同而且分別加上的膜層(40)組合而成,每一層具有不同的折射率以便當(dāng)由遠(yuǎn)及近觀察時使得漸增多焦點(diǎn)透鏡具有寬的和自然的遞增視力。還提供一種制作復(fù)合梯度折射率漸增多焦點(diǎn)透鏡的簡單、快捷而且低成本的方法。位于基質(zhì)層和外層(50)之間的過渡區(qū)(45)包括一個或幾個不同的而且是分別加上的過渡層(40),過渡區(qū)(45)的有效折射率介于基質(zhì)層和外層的折射率之間,而且最好大致為基質(zhì)層和外層的折射率的幾何平均數(shù)。該過渡區(qū)可以包括多個過渡層,其中每個過渡層具有不同的折射率。該透鏡基本上免受不希望的邊緣散光的影響,包括寬的視力區(qū),患者容易佩戴,而且看不到分界線,外形美觀。
文檔編號G02B3/10GK1217063SQ97194230
公開日1999年5月19日 申請日期1997年4月15日 優(yōu)先權(quán)日1996年5月6日
發(fā)明者R·D·布魯姆, A·古普塔 申請人:英諾特公司