CN101646968A - 具有混合折射率的多层多焦点透镜 - Google Patents

Abstract

本发明的透镜涉及具有改善的外观、光学性能和宽广的视场的多焦点眼镜片，包括双焦点镜片和三焦点镜片。所述透镜包括多个具有连续弯曲的轴向层叠和接合的透镜部分，其中至少一个透镜部分具有变化的折射率，包括横截透镜的子午面而被定向的折射率混合区域。该混合消除了作为分段多焦点透镜的特征的突然的放大偏移和图像跳跃以及具有大体恒定的折射率的邻近部分的连接区域的可见性。折射率大体恒定的区域提供用于透镜的相应的离散视觉部分的折射本领。透镜的其他层包含恒定或相似地变化的折射率。

Description

具有混合折射率的多层多焦点透镜

本申请要求2006年10月24日提交的美国临时申请60/854,467的优先权。

技术领域

本发明的透镜涉及具有改善的外观、光学性能和宽广的视场的多焦点眼镜片(spectacle lens)，包括双焦点镜片和三焦点镜片。所述透镜包括多个具有连续弯曲的轴向层叠和接合的透镜部分，其中至少一个透镜部分具有变化的折射率，包括横截透镜的子午面而被定向的折射率混合区域。该混合消除了作为分段多焦点透镜的特征的突然的放大偏移和图像跳跃以及具有大体恒定的折射率的邻近部分的连接区域的可见性。折射率大体恒定的区域提供用于透镜的相应的离散视觉部分的折射光焦度(refractive power)。透镜的其他层包含恒定或相似地变化的折射率。

背景技术

多焦点眼镜片是用于远视眼(即眼睛的调节功能部分或全部丧失的情况)的处理中的助视器(visual aid)。美国视觉理事会将多焦点定义为“被设计成用以为两个或更多离散距离提供校正的透镜”。就这点而论，双焦点透镜和三焦点透镜是多焦点透镜，并且区别于渐进多焦点透镜(progressive addition lens)，所述渐进多焦点透镜“被设计成用以为多于一个的观看距离提供校正，在所述多于一个的观看距离中光焦度连续地而非离散地改变”。第一个多焦点透镜是本杰明·富兰克林(BenjaminFranklin)于1784年发明的原始的双焦点透镜。后来三焦点透镜被约翰·霍金斯(John Hawkins)于1826年引入。双焦点透镜通常具有一个用于远距视觉的光焦度校正以及一个用于近距视觉的光焦度校正，而三焦点透镜通常具有一个用于远距视觉的光焦度、一个用于中间视觉的光焦度以及一个用于近距视觉的光焦度，虽然存在除此之外的例外情况。一些多焦点透镜是任务专用的，并且具有不同于透镜的上部部分中的用于远距视觉的折射光焦度的折射光焦度，或者相反，在上部部分中具有累加光焦度区段而在下部部分中具有远距视觉校正。四焦点透镜可以采取具有增加的顶部双焦点区段的三焦点透镜的形式。相似地，“双D”双焦点透镜在透镜的上部部分中具有第二个双焦点区段。

双焦点区段可以具有以下名称不一的若干个形状中的一个：平顶、曲顶、圆形、矩形和“预成型(Executive)”。通常可用的三焦点为平顶和“预成型”类型。与双焦点相似，可用的三焦点区段有多种大小和高度。平顶设计是最常见类型的双焦点。区段的尺寸的范围为25至40mm，其中28mm是最常见的区段。曲顶双焦点透镜在整体形状上与平顶的类似，但是区段的顶部是弯曲的。“Kryptok”双焦点透镜的圆形区段比曲顶的双焦点区段更不引人注意。“预成型”双焦点透镜近距视觉部分包括眼镜片的整个底部部分，从而提供全部双焦点透镜的最大的阅读区域。在这方面它最像原始的Benjamin Franklin双焦点透镜，并且对于需要大的视场的扩展的近距离工作来说是最有用的。目前较不常见的是整块双焦点镜设计，其中所述区段具有弯曲的上部部分，但在其他方面却像“预成型”双焦点一样包括眼镜片的整个底部部分。区段顶通常但并不总是位于下眼睑缘处或下眼睑缘之下几毫米，其中圆形区段偏离鼻骨轴2至3mm以实现会聚。

目前所生产的大多数双焦点透镜是被完整地加工形成透镜主体的具有“附加”部分的一块塑料透镜。由于两部分会合处的表面轮廓的不连续的特性，区段在透镜中是可见的，并且患者在通过透镜的不同光焦度区观察物体时可以感知到图像跳跃或者图像移位。对于具有平顶的区段，时常存在引人注意的隆起。现在熔融玻璃双焦点和三焦点透镜比数年前更不常见。这些透镜利用在高于600℃时熔合在一起的两个具有不同折射率的兼容的玻璃。熔融玻璃透镜的较高折射率区段在透镜内同样是可见的，并且也存在图像跳跃。

无线的(no-line)或混合的双焦点试图通过混合连接透镜的不同部分的区域来隐藏区段可见性。混合的双焦点透镜没有得到广泛流行，这是因为混合区域包含表现出模糊和畸变的弯曲拐折或变形。

除了双焦点和三焦点透镜，使用渐进多焦点透镜来为多于一个的观看距离提供校正。不像双焦点和三焦点透镜，渐进透镜具有增大的透镜光焦度的梯度，其在近距和远距之间提供连续的焦点范围。光焦度梯度的延度通常在从约12至18mm的范围内变化。渐进透镜具有外观吸引力，这是因为不存在双焦点和三焦点透镜中所存在的区段线和可见性；但是透镜的渐进和近距视觉区的有用区域被限制，这是因为由于透镜的光焦度变化而造成的像差导致质量低下的视觉，尤其在透镜的下侧部更是如此。结果，一些人不能很好地适应渐进透镜，而偏好阅读镜或者双焦点或三焦点镜片。

在塑料渐进透镜和混合双焦点出现之前，设计者试图开发在透镜的观看部分之间具有折射率梯度的多焦点透镜，以通过局部地修改区段和支架透镜的界面处的折射率来隐藏区段线。例如，如在Hensler的美国专利3,542,535中所述，已经建议了用于分段玻璃透镜的离子交换法用于该用途。也已经建议了使用无机盐修改多孔玻璃的折射率以产生具有局部光焦度改变区域的镜片。Deeg等人的美国专利4,073,579描述了这样的透镜。没有任何透镜系统曾经找到商业成功，部分是因为涉及它们各自的制造过程和所导致的相对小的折射率改变量的困难。虽然这些方法中的一些对于光学像差的校正可能是有用的，但是需要更大的折射率改变量来提供双焦点和三焦点透镜的高屈光度累加所需的折射光焦度。

已经建议了通过扩散或其他方法而制造的梯度折射率塑料透镜。

Blum等人的专利5,861,934以及Maeda等人的专利4,944,584描述了在第一树脂层和第二树脂层之间具有梯度折射率树脂层的多焦点透镜。其内部具有提供累加光焦度的弯曲的区段状区域。折射率梯度在轴向上在第一层的折射率至第二层的折射率之间的范围内变化，因此使得第一层和第二层之间的过渡较不突然，从而使得完成后的多焦点区更加不可见。这两种透镜都将表现出累加光焦度及其相关联的光学特性和像差的局部化区域。

Naujokas的专利3,485,556描述了在具有不同折射率的上透镜部分和下透镜部分之间具有均匀的折射率梯度的塑料多焦点透镜。该透镜起初似乎能够提供所述的远距和近距视觉属性。根据在该专利中提出的参数对该透镜的光线跟踪显示出，只有当利用非常高的正光焦度配置时，才能够获得甚至1屈光度的光焦度累加。使用该专利中确定的1.5和1.6的折射率，算得在远距视觉部分中需要4.714屈光度的正光焦度，以在近距视觉部分中获得仅略微更大的5.714屈光度的光焦度，因此该透镜仅对需要对远距视觉进行高的正光焦度校正的那些而有用。此外，如果在前表面或者后表面上产生了包含柱状光焦度的处方，则该柱状光焦度将变化并且由于逐渐或渐进地变化的折射率而造成像差。

Dreher的专利6,942,339描述了一种多焦点或者渐进透镜，其被构建成具有夹在两个透镜坯中间的可变折射率材料(诸如环氧树脂)层。内部环氧树脂涂层像差校正器(aberrator)具有被配置为校正患者眼镜的像差以及高次像差的视觉区。包含该透镜内部层的该可变折射率涂层不为该透镜提供渐进累加光焦度，而是如该专利中所述，其校正患者眼镜的像差。该透镜具有许多典型为非球面渐进透镜的特征的限制。

发明内容

根据前面所述的内容，发现需要一种避免与现有技术的透镜相关联的问题并且尤其具有改善的光学属性的多焦点镜片。所述优点是从包含折射率变化的多层透镜而得到的，所述折射率变化为不同距离的观看部分提供所需的光焦度。因此，本发明的主要目的是提供一种多层多焦点透镜，其包括至少一个包含具有不同折射率的(多个)部分的层，所述具有不同折射率的部分沿着折射率混合而形成界面，从而会通过透镜的各个部分提供清楚的无限制的视觉。

本发明的另一个目的是提供一种包含变化的折射率的多焦点镜片，其中邻近的透镜部分在它们的界面处具有折射率混合，所述折射率混合的延度是短的并且其分布被优化，从而使得透镜部分被看不见地连结，并且有价值的透镜区域没有浪费。

本发明的另一个目的是提供一种多焦点镜片，其包括两个层，其中一个层包含变化的折射率部分，而另一个层提供用以在其上包含患者的处方的表面。

本发明的另一个目的是提供一种多焦点眼镜片，其包括两个层，每个层均包含变化的折射率分布以及彼此相反的光焦度符号，以便有效地增大透镜的观看部分之间的折射率和光焦度差。

本发明的另一个目的是提供一种多焦点眼镜片，其包括三个层，两个邻近层包含变化的折射率分布以及彼此相反的光焦度符号，第三个层具有用以在其上包含患者的处方的表面。

本发明的另一个目的是提供一种包含变化的折射率的多焦点眼镜片，其包括两个层，每个层均具有变化的折射率分布和彼此相反的光焦度符号，其中变化的折射率分布的折射率混合是对准的或未对准的。

本发明的另一个目的是提供一种包含变化的折射率的多焦点眼镜片，其包括三个层，两个邻近层包含变化的折射率分布和彼此相反的光焦度符号，第三个层具有用以在其上包含患者的处方的表面，其中变化的折射率分布的折射率混合是对准的或未对准的。

本发明的另一个目的是提供一种包含变化的折射率的多焦点眼镜片，其中所述镜片的区段边缘是看不见的。

本发明的另一个目的是提供一种包含变化的折射率的多焦点眼镜片，所述镜片不具有突出的中间和/或近距视觉区段。

本发明的另一个目的是提供一种包含变化的折射率的多焦点眼镜片，其中所述镜片的所有层都具有带有连续弯曲的表面。

本发明的另一个目的是提供一种包含变化的折射率的多焦点眼镜片，其中每个部分在其横向和纵向延度上均具有基本恒定的光焦度，从而导致大的远距视觉部分、近距视觉部分和中间视觉部分(如果其存在的话)。

本发明的另一个目的是提供一种包含变化的折射率的多焦点眼镜片，其中所述镜片不具有中间视觉的限制宽度的通道(corridor)，以及其中所述中间和/或近距视觉部分延伸到所述镜片的横向边界。

本发明的另一个目的是提供一种包含变化的折射率的多焦点眼镜片，其在包含变化的折射率的层的表面上仅利用球面弯曲，并且其提供良好的光学质量。

本发明的另一个目的是提供一种包含变化的折射率的多焦点眼镜片，其利用一个或多个旋转对称的非球面表面来校正高次像差并提供宽范围的光学校正后的形式以用于眼镜片应用。

本发明的另一个目的是提供一种包含变化的折射率的多焦点眼镜片，其中在所述镜片的每个部分内放大倍率大体上是恒定的。

本发明的另一个目的是提供一种包含变化的折射率的多焦点眼镜片，其中所述镜片不存在象散，并且通过所述镜片的所有部分的可视化都是清楚和清晰的。

本发明的另一个目的是提供一种包含变化的折射率的多焦点眼镜片，其包括多个薄层，每个层均包括变化的折射率分布和与邻近层的光焦度符号相反的光焦度符号，其中所述镜片的厚度与具有相似累加光焦度的标准镜片的厚度相当。

本发明的另一个目的是提供一种包含变化的折射率的多焦点眼镜片，其是双合或三合菲涅耳(Fresnel)透镜的形式。

本发明的另一个目的是提供一种包含变化的折射率的多焦点菲涅耳透镜，其中菲涅耳表面的非光学功能阶梯的斜度对应于患者凝视的角度，并且由此不会遮挡来自物体的光线，特别是来自周边视场中的物体的光线，从而提高所述透镜的效率。

本发明的又一个目的是提供一种包含变化的折射率的多焦点菲涅耳透镜，其中菲涅耳表面的非光学功能阶梯的斜度对应于患者凝视的角度，并且由此部分限制了对来自物体的光线特别是来自周边视场中的物体的光线的遮挡，从而提高了所述透镜的效率。

本发明的再一个目的是提供一种包含变化的折射率的多焦点菲涅耳透镜，其中所述透镜的形状不是平的，而是在眼睛周围是弯曲的，以及其中菲涅耳表面的非光学功能阶梯的斜度对应于患者凝视的角度，并且由此不会遮挡来自物体的特别是来自周边视场中的物体的光线，从而提高了所述透镜的效率。

本发明的又一个目的是提供一种包含变化的折射率的多焦点菲涅耳透镜，其中所述透镜的形状不是平的，而是在眼睛周围是弯曲的，以及其中菲涅耳表面的非光学功能阶梯的斜度在某种程度上对应于患者凝视的角度，并且由此部分限制了对来自物体特别是周边视场中的物体的光线的遮挡，从而提高了所述透镜的效率。

本发明的另一个目的是提供一种包含变化的折射率的多焦点透镜，其包括树脂喷雾、使用分散颗粒的树脂混合技术和扩散。

利用多焦点透镜来实现这些及其他目的和优点，该透镜具有连续的弯曲并且通过改变透镜的折射率为中间和近距视觉获得了增大的光焦度。折射率在不同折射率部分的边界处混合的特性导致形成了这样的透镜：其提供改善的视觉和在纵向延度或高度上非常短且几乎注意不到的混合区域。

本发明的透镜采用具有变化的折射率的一个或多个层来组成多层透镜。变化的折射率分布与透镜的区域相对应，与双焦点、三焦点或其他透镜相似，所述透镜的区域为两个或多个离散距离处的视觉提供折射率过渡的方向，其中折射率过渡横截透镜的子午面并且大体上处于透镜的横向方向上，与所形成的离散观看部分处于大体垂直的关系，其中从一层的表面到另一层的表面具有基本上恒定的折射率。因此透镜上的任一点处所需的光焦度是通过变化的折射率层的即时和持续地功能性的，因此可以制造具有最小的中心和边缘厚度的透镜。作为例子，在一个示例性透镜中，通过透镜的远距部分提供“0”光焦度并通过透镜的近距视觉部分提供2.5累加屈光度的直径为48mm的透镜可以像中心厚度为1.76mm且边缘厚度为1.13mm一样薄。

优化折射率分布以为每个透镜部分提供大体上恒定的光焦度。对于任何给定的透镜大小，混合区域的延度限定通过混合区域而连接的、光焦度大体上恒定的光学功能视觉部分的大小。因此，混合区域在延度上应该是短的，并且具有平滑、连续和有规律的折射率变化率。混合区域不用以通过其延度来提供中间区域视觉，因为其延度小于提供有用的光学功能所需的延度。根据该观点，混合的延度应该尽可能地短，以便不浪费有价值和可用的透镜区域。如果混合的延度太短，则在某些角度处可能发生内反射，从而在具有大体上恒定的折射率的部分之间导致明显的区分。混合的有效延度可以为0.3mm至2mm或更大的量级。

为了使得混合在延度上是短的并且实现其在透镜的观看部分之间提供看不见的界面的功能，定义混合的折射率的变化率应当大体上遵循从最大极值到最小极值(pi/2至3pi/2)的1/2正弦波或正弦波状曲线的渐进。因此，为透镜而优化在大体上垂直的方向上变化的折射率的变化率。可以通过多种不同的处理方法来实现这种类型的混合。

在最近几年内，聚合物化学的发展已经产生了适用于眼镜片的折射率非常高的材料，一些材料的折射率在1.7以上，其他材料甚至接近1.8。通过利用这些或者其他高折射率光学材料中的一种并结合可兼容的低折射率光学材料(例如具有1.3至1.5之间的折射率)，可以产生适用于下面的本公开的具有大折射率差的变化的折射率分布。因此，可以利用各种喷雾、混合、扩散或其他处理方法以一致和可重复的方式来提供理想的梯度特征。例如，一种喷雾技术，其利用两个或多个喷枪，每个喷枪包含具有不同折射率的相互兼容的树脂，使它们沿着直线或者弓形路径一起移动并且生成具有10到20mm宽的重叠或者公共沉积区域的复合沉积物，该喷雾技术能够在公共沉积物的延度上生成成份树脂的变化的混合物。该重叠或者公共部分将包括来自邻近枪的变化的材料量。在该最低限度宽的公共区域上平滑变化的两种树脂的复合混合物导致从一种材料的折射率到另一种材料的折射率的相应的折射率变化。该复合树脂沉积物能够化学地聚合或光致聚合或者以其他方式被固化。

已经在例如Naujokas的专利3,485,556中对包括不同成份和折射率的光学单体横跨界面在至少一个方向上的扩散的各种扩散方法进行了描述。对于相对于大的延度(例如20mm)的大梯度来说，这些方法是可接受的，因为由劣质的处理方法所导致的界面处的任何误差可以在梯度的延度上被平均并且因此将不会导致像差，但是对于宽度短的混合区域(这种类型的混合区域是本发明的组成部分)来说，可能需要进行更多的控制。为此，引入两种光学树脂的扩散方法。第一种方法包括使用可溶解的聚合物膜，该膜限定了将具有不同折射率的两种光学树脂分开的预定界面形状，并且其一旦被该一种或两种树脂溶解则为开始扩散提供精确的液体界面。第一种方法包括使用特定密度的分散颗粒，所述颗粒通过它们借助重力、浮力或者离心力通过液体复合物的传送而促进和加速混合、混和以及扩散过程。例如在借助重力传送的情况下，在最上部的树脂成份中散布高密度的微米尺寸颗粒，并且其通过重力而下落，穿过液体主体而沉淀，每个颗粒将具有一种折射率的少量的上部树脂引入具有不同折射率的下部树脂中，从而在紧接在两种邻近液体的界面之下提供两种邻近液体的彻底混合和混和。一旦这些颗粒完全沉淀下来，则液体成份能够化学地聚合或者光致聚合或者以其他方式被固化。

此处公开的透镜可以包括两个、三个或更多个层。在本发明的一些实施例中，具有大体上恒定的折射率的层提供后表面或者前表面，其上包含患者的处方。

在本发明的一些示例性透镜中，在邻近的正光焦度和负光焦度层中使用相反的变化的折射率分布，以有效地提高折射率差或者使之加倍，由此提供利用较低或者较平的弯曲实现高累加值并减小透镜厚度的手段。需要至少一对相反的变化的折射率部分来实现折射率的增大。例如，如果变化的折射率分布限定最大折射率差为0.3，通过利用1)变化的折射率层，其中高折射率部分包括正光焦度层的下部近距视觉部分，并结合2)相反的变化的折射率层，其中高折射率部分包括邻进的负光焦度层的上部远距视觉部分，使得有效的折射率差加倍为0.6。可以使用该非常大的折射率差以在根据本发明的薄透镜设计中有益地提供高屈光度累加光焦度。

在另一个示例性透镜中，该透镜包括具有相反分布和光焦度值的交替的变化的折射率层的多个薄层。例如，提供累加光焦度为2.5屈光度的50mm直径的组合透镜可以包括13个低曲率层，每层具有0.22mm之低的临界厚度，而总的透镜厚度可以接近具有类似累加光焦度的标准透镜的厚度。在一个方向上折射率增加并且正光焦度增大、中心厚度为0.22mm的正光焦度层与在相反方向上折射率增加并且负光焦度增大、边缘厚度为0.22mm的邻近的负光焦度层交替，由此产生呈现为平光焦度透镜或者1.5mm厚的窗体的部件，但是实际上其为具有大的累加光焦度的双焦点或三焦点透镜。通过按照这种方式利用交替的变化的折射率层，如前所述提高了有效折射率差。因为每个层都非常薄，并且可以被顺序或独立地处理，所以可以利用在制造薄的部分时提供良好混合结果的某些制造方法以得到优势。例如，前面所述的喷雾方法对于提供混合折射率成份的薄层来说是理想的。

尽管希望能够在厚的部分中进行喷雾，但是这并不总是可能实现的，这是因为一种树脂或者单体的密度可能大于另一种，从而导致由于重力的拉动使得一种树脂或单体滑动到另一种的下面。当密度显著不同时，通过限制所施加的材料量和进行喷涂应用的时间，能够避免这个问题。在施加之后并且在以后的层施加之前，可以完全或者部分固化或聚合每个层。如果施加喷涂的基表面包括具有希望的挠性特性的材料，则可以将其形状改变小量，所述小量是用以产生使每个胶化的或部分聚合的层具有正确的半径所要求的必要凹形和凸形曲面所需的。

还有其他理由来限制施加层的厚度。例如，一些光致聚合处理或材料仅对有限深度的树脂或单体提供适当的结果。被设计成用以改变聚合物的折射率的其他处理，诸如电子束照射或利用渗透反应稀释或溶胀剂的化学处理，可以仅对于有限的渗透深度或者穿过相对薄的部分提供适当的结果，由此可以利用这些手段实现对如上所述的非常薄的邻近层的独立或顺序的处理。

在本发明的另一个实施例中，多层多焦点透镜采用双合菲涅耳透镜的形式，其包括一个或两个变化的折射率层。菲涅耳透镜表面包括多个不连续的共轴环形部分，每个部分限定了对应于连续透镜表面几何形状的斜度，其下陷形成下部轮廓的表面。连接每个环形部分是非光学功能阶梯，其结合折射表面确定总体的几何形状和透镜厚度。可以制得厚度为常规透镜的厚度一小部分的高正和负光焦度菲涅耳透镜，其中许多透镜的最大阶梯高度小于0.26mm。通过应用厚度(例如0.3到0.4mm厚)足以填充短焦距菲涅耳表面的开口区域的变化的折射率层，可以以极薄的透镜配置获得本发明的双焦点或三焦点透镜。这里同样，上述喷涂技术提供了一种施加0.3到0.4mm厚的变化的折射率层的理想方法。本公开描述了对提供提高的效率和效能的两种新颖的菲涅耳透镜设计的使用。

利用球面或者非球面曲面可以将遵循本公开的教导的透镜设计成多种透镜形状或形式。形状或形式是指该透镜的大体的整体轮廓，即其前、后表面是否较平、具有较小值基础弯曲，或者更加弯曲，具有较大值基础弯曲。利用多种形式的球面表面可以获得良好的光学质量，其中特定的形式相比其他形式提供了改善的性能。总之，针对眼镜片应用通常认为高度弯曲的透镜形式比弯曲程度更小的形式易于更好地发挥作用，并且在相对于眼睛的标准化眼镜片距离处产生更少的边缘像散。在包含正或负光焦度以符合患者处方的球面透镜设计的情况下，特定的相应形式可以提供最佳的性能。可替换地，通过使用适当的二次曲线常数来使需要校正边缘像散的设计非球面化，能够使像差最小化，并且能够针对宽范围的基础弯曲和处方优化光学质量，从而使透镜形式的选择更宽并且可以使用更平的基础弯曲而不会损失光学质量。对于需要利用更大二次曲线常数值的更大像散校正程度的透镜而言，还可以在透镜的更大光焦度部分中实现畸变或者非均匀放大率的减小。可以采用利用更大二次曲线常数值或者附加的非球面项的略微非球面过度校正，来根据需要进一步减少透镜厚度或者改变该透镜的放大特性。

通过以下结合附图对本发明的说明，本发明的其他特征和优点将变得清楚。

附图说明

图1a、1b和1c是在双合透镜配置中包含单一正光焦度变化的折射率层的第一组多焦点透镜的说明性侧视图，该双合透镜配置包括凹面、平面和凸面的内表面。

图2a、2b和2c说明性地示出包含将各个树脂部分分开的可溶解膜的双焦点和三焦点树脂浇注腔。

图3示出本发明的各种多焦点形式。

图4示出在图1a、1b和1c中说明性地示出的透镜的透镜参数表。

图5是示出具有累加光焦度范围的不同折射率值透镜的透镜半径关系值的图表。

图6示出绘制出相对于变化的折射率透镜的内部表面曲面的前表面和后表面曲面的图。

图7a、7b、7c和7d说明性地示出变化的折射率透镜层的不同朝向角。

图8是在双合透镜配置中包含单一负光焦度变化的折射率层的第二组多焦点透镜的说明性侧视图，其包括凹面内表面。

图9是在双合透镜配置中包含单一后正光焦度变化的折射率层的第三组多焦点透镜的说明性侧视图，所述双合透镜配置包括凹面内表面。

图10a、10b和10c说明性地示出在双合透镜配置中包含单一后负光焦度变化的折射率层的第四组多焦点透镜的侧视图，其包括凹面、平面和凸面内表面。

图11a和11b说明性地示出在双合透镜配置中包含两个变化的折射率层的第五组多焦点透镜的侧视图，其包括位于前和后位置的正和负光焦度层。

图12a和12b说明性地示出在三合透镜配置中包含两个变化的折射率层的第六组多焦点透镜的侧视图，其包括位于前和后位置二者的的正和负光焦度层以及位于前和后位置二者的具有其上包含患者处方的表面的第三层。

图13是双合菲涅耳透镜形式的包含变化的折射率的多焦点眼镜片的说明性侧视图。

图14示出穿过图13的菲涅耳透镜的边缘区域的光路。

图15是优化的双合菲多焦点眼镜片的说明性侧视图。

图16示出穿过图15的菲涅耳透镜的边缘区域的光路。

图17是优化的三合菲涅耳透镜形式的包含变化的折射率的多焦点眼镜片的说明性侧视图，其中该镜片的形状为在患者眼睛周围是弯曲的。

图18是优化的双合菲涅耳透镜形式的包含变化的折射率的多焦点眼镜片的说明性侧视图，其中该菲涅耳透镜的形状为在患者眼睛周围是弯曲的。

图18a示出具有保护层的图18的镜片。

图19是包含多个变化的折射率层的14层双焦点透镜的说明性侧视图。

图20示出用于通过喷雾技术而生成具有变化的折射率的多焦点眼镜片的设备。

图21示出借助于下降通过分开两种液体的界面的颗粒的两种液体的混合。

具体实施方式

以下是对如何制造并使用权利要求中所述的本发明的公开，包括发明人在有效的申请日已知的实施所要求保护的发明的最佳方式。参照图1a、1b和1c，集体示出了根据本公开的教导而构建的第一示例性透镜的三种双合透镜配置。图1a、1b和1c表示双焦点透镜和三焦点透镜二者可能的透镜形式。前透镜部分A包括变化的折射率层，后部分B包括透镜的大体恒定的折射率层。“前”是指前面的位置并且距离眼睛更远，“后”是指后面的位置并且距离眼睛更近。部分A具有正光焦度，部分B具有负光焦度。在本实施例中，近距视觉部分的折射率大于远距视觉部分的折射率，因此为近距视觉提供累加光焦度。

分开讲，图1a示出内界面曲面R2相对于透镜部分A为凹面的实施例，图1b示出内界面曲面为平面的透镜实施例，图1c示出了内界面曲面相对于透镜部分A为凸面的透镜实施例。在附图中，图1a中示出三个图形的表面和层的表示，表示双焦点透镜的部分在图1b中示出，表示三焦点透镜的部分在图1c中示出。

参照图1b，双焦点透镜层A由光学透明材料构成，所述光学透明材料具有折射率值不同的两部分。A1对应于透镜的远距视觉部分，并具有折射率值N1。A2对应于透镜的近距视觉部分，并具有折射率值N2。N1和N2是大体恒定的折射率值。点线2表示N1和N2的折射率混合界面。图1c以相似的方式示出三焦点透镜，其中层A由光学透镜材料构成，所述光学透明材料具有三个部分，每个部分具有不同的折射率值。A1对应于透镜的远距视觉部分，并具有折射率值N1。A2对应于透镜的中间视觉部分，并具有折射率值N2。A3对应于透镜的近距视觉部分，并具有折射率值N3。N1、N2和N3是大体恒定的折射率值。点线2t表示A1和A2的折射率混合界面，点线3t表示A2和A3的折射率混合界面。

参照图1a、1b和1c，后透镜层B由光学透明材料构成，该透明材料的折射率N4是大体恒定的。透镜层A前表面4具有半径值为R1的曲面，内部界面I具有曲面R2，并且透镜部分B的后表面5具有半径值为R3的曲面。在这个及后面的透镜例子中，可以将各个透镜部分制造成预成型件并且利用光学接合剂将它们接合在一起，或者可以将以后的层抵靠预成型部分的表面浇注并且与该表面接合。预成型是指在浇注或者接合透镜部分之前形成的固态或者半固态的形状。可以通过热成型、模制、研磨、浇注或者其他处理来制造预成型透镜部分。

图1b的折射率混合界面2和图1c的折射率混合界面2t和3t以及后面的实施例和例子的折射率混合界面具有从等于具有较低折射率的邻近部分的较低折射率值提高到等于具有较高折射率的相对的邻近部分的较高折射率值的折射率分布。可以利用多种不同的处理方法生成这种梯度折射率分布，变化的折射率分布符合平滑且有规律的变化率，并且沿着其延伸可以将其大体表征为对应于1/2正弦波或正弦波状曲线从其pi/2到3pi/2位置的渐进。可以使用多种不同的处理方法来制造这样的界面分布。

两种单体在液体界面处的相互扩散或者使一种单体到具有不同折射率的部分聚合或胶化的单体中的扩散是提供具有高折射率差值的有用折射率梯度的方法。较低粘性单体与较高粘性胶化“预聚合物”的互溶性或者互混和性以及相互扩散渗透是与热量和持续时间相结合确定扩散和折射率梯度深度的因素。这些方法同样非常好地用于最近研发的光学单体和树脂，从而产生如前所述适用于眼镜片的非常高的折射率值。

包含例如二硫化物、硫醇、聚硫醇或者聚亚安酯化合物以及某些环氧树脂的材料已经表明提供1.65到1.78之间的折射率。包含氟或者含氟聚合物的大量甲基丙烯酸酯或者其他树脂具有1.36或更低的折射率，并且在喷雾或者扩散方法中可以适合结合可兼容高折射率材料而使用。

由于本发明的折射率混合区域在其延度上是最小的(在0.3至2mm或更大的量级)这一事实，离散的折射率部分的界面没有无规则的或不理想的轮廓是很重要的，所述或不理想的轮廓包括典型地可以沿着容器中的液体的上表面而形成的弯月面，所述容器诸如可以用于扩散/浇注处理中的透镜浇注腔或模具。特别是，如果液体光学树脂的粘性高，则形成在透镜腔和树脂边界处的弯月面会非常弯。如果该透镜浇注容器的内部尺寸窄，则该弯月面在该界面上可能是连续的，并且当然如果该材料部分聚合化为胶态，则该弯月面将保持。在扩散之前存在的界面变形将在扩散处理完成时产生折射率混合像差。无论将什么处理用于生成折射率混合，该界面可以具有平面、柱状或者柱状非球面、锥形或者类似形状，其中平面维度垂直于界面长度而延伸，即穿过该透镜。另一个类似的问题涉及一种液体单体到另一种液体单体的顶部或者旁边的施加，以及如何在施加过程中保持界面的完整。一些人建议使用可去除的分隔器或者挡板，但是由于分隔器移动(特别是在将其从液体池中提出时)而造成的界面处非常小的干扰对于变化的折射率分布可以是有害的。

可以利用新的扩散方法来解决这两个问题，该方法包括使用可溶解的聚合物膜作为浇注腔内的分隔器。这两种树脂可以接触该分隔膜，并且随后通过所述树脂中的一种或两种使该膜溶解，进行一种树脂到另一种树脂中的扩散或相互扩散，随后使该树脂复合混和物完全聚合化或者固化。该膜应当足够厚以使得其能够经得住将第二种树脂添加到位于该膜相对面上的邻近腔部分中之前所引入的第一种树脂的重力或压力，但是也应当足够薄，以在希望的时间段内溶解，例如在1个小时内。0.012到0.025mm厚的聚甲基丙烯酸甲酯膜可以提供希望的属性。还可以使用折射率为高和低折射率树脂的折射率平均值或在高和低折射率树脂的折射率之间的可变值的共聚物膜。

现在参照图2a，示出了用于“预成型”式双焦点透镜的浇注腔，其包括夹在垂直透镜腔部分S1与S2之间的可溶解膜M1。部分S1对应于透镜的远距视觉部分A1，并且部分S2对应于透镜的近距视觉部分A2。分别通过开口P1和P2，使腔S1填充一种折射率树脂，使腔S2填充另一种折射率树脂。如果在溶解该膜之前使下部部分的树脂胶质聚合化，则其密度可以小于上部部分树脂的密度，否则应当将具有更大密度的树脂放置在下部部分中，以避免一旦膜溶解则发生不希望的液体树脂混和以及重新定位。如果树脂具有相同的密度，则可以将两者中任意一种放置在上部或下部部分中，此外可以将这两个部分并排放置。

在填充步骤过程中或者接近填充步骤结束时，可以使浇注腔倾斜以确保气泡能够通过填充开口P1和P2排出。一旦填充了腔的各个部分，则应当使薄膜溶解到所述树脂的一种或两种中，此时扩散处理开始。在进行了所需的扩散从而生成了0.3至2mm后更厚的混合界面之后，可以通过光致或者催化聚合化使透镜树脂完全聚合化。

图2b以类似方式示出具有圆形下部近距视觉部分折射率混合界面的“预成型”式三焦点透镜。膜M2和M3分别被夹在透镜腔S3和S4以及S4和S5之间，从而生成折射率树脂部分N1、N2和N3。折射率树脂部分N1和N3分别包括透镜的远距视觉部分和近距视觉部分，N2包括N1和N3的等份混合物，从而生成透镜的中间折射率和视觉部分。虽然在图中未示出，但是可以沿着向前或向后的方向使薄膜倾斜，从而生成倾斜折射率朝向角。在这种情况下，在扩散和聚合化处理中可以使模具腔倾斜相同的倾斜角，以确保该界面保持希望的倾斜角。可以用树脂填充如前所述的倾斜的模具腔，以便使气泡通过填充开口排出。此外，如图2c所示，可以以颠倒朝向来定位和使用该腔，以确保任何残留的气泡不会留在膜M3的面向下凹处的中心区域中，而相反的是气泡将上升并且遵循膜的曲面向上至模具腔的最左或最右侧，朝向填充开口P3、P4和P5，离开透镜的光学部分区域。

促进并加快折射率混和物生成的其他方法包括不同折射率的树脂或者单体溶液在容器或者模具腔中的受控混和，诸如上述包含模具腔的薄膜。为此，通过使用散布在顶层溶液中的纤细颗粒(例如玻璃珠)能够使折射率不同的两种或多种垂直或邻近的分层组成树脂溶液在它们的界面处混和。图21以垂直朝向模具布置示意性地示出了该方法。在图21中，表示示出了颗粒P(未按比例)开始在上部透镜腔部分S1中穿过上部液体朝界面I(由模具腔中间的虚线表示)下降，并且穿过该界面I。所示的颗粒P集中在顶层溶液的上部，但是它们也可以均匀地散布在上部液体中。无论是两种方式中哪种方式，它们都缓慢地穿过上部液体而下沉，并穿过界面I。这些颗粒通过重力或者离心力下沉到下层溶液(一种或多种)中并且穿过该下层溶液，并且由此生成了位于原始界面水平之下的混和区域。颗粒的直径可达例如50微米，其中选择颗粒的浓度以及其尺寸以控制混和的程度。尽管结合形成两个折射率通过混合而接合的透镜说明了颗粒的应用，但是其还能够用于结合参照图2b和2c所示和所述的透镜制造技术的多个混和。

重力和离心力不是可用于使颗粒运动穿过溶液(一种或多种)层(一个或多个)的仅有的力和场。利用带电颗粒或者受磁场影响的颗粒，可以使用电场和/或磁场。然而，鼓励的是，来自上层溶液的每个下降和下沉的颗粒拖拉少量上层溶液与其一起穿过界面到邻近的下层溶液中，在该下层溶液中随着其经过该液体清除掉单一组合树脂覆盖物。该颗粒不仅将来自上层溶液的树脂带到邻近的下层溶液，而且其还使其经过的区域中的溶液微混和。如上所述，本方法可以用于包括或者不具有前述的膜系统的模制或浇注腔。还可以在下面的模具布置中实现该方法：在该布置中，并排放置分层树脂溶液，在这种情况下，将需要不同于重力的场来提供颗粒从一种邻近溶液到另一种溶液的侧向移动。

可以通过该方法来制造由多个部分组成的透镜，包括双焦点、三焦点和四焦点。例如，通过每10gm的树脂(高度为25mm)使用0.01gm的直径为5微米的玻璃珠，可以在指定的短距离上紧接在每个原始界面之下发生受控的和完全的混合和混和，所述指定的短距离限定了折射率混合程度。一旦在经过直到15小时或更多的时间段后颗粒完全下沉离开液体，则可以化学地或光致地聚合化该复合物。相反，密度小于浇注透镜中所使用的树脂的密度的颗粒可以散布在最低层溶液中，其由于浮力将上升穿过溶液，并以相似的方式生成折射率混合界面。颗粒将上升到腔的顶部，离开透镜主体的有用区域。可以使用这两种上升和下沉的颗粒中的一种或者两者来生成折射率混合。该方法可用于包括或不具有上述膜系统的磨制或浇注腔。

再次参照图1b和1c，折射率混合线2、2t和3t可以位于透镜的不同水平处，如图1a中所示的Y方向所表示的。所示出的点线表示位于透镜的双焦点和三焦点部分的最上面方位处的折射率界面。当近距或中间部分具有弯曲界面时，点线表示弯曲部分相对于水平线的最高点。在平顶或者“预成型”式界面的情况下，点线对应于界面的垂直穿过的顶部水平。

作为不同水平的混合线的例子，图1b的双焦点混合线可以位于中心线CL之下6mm处，从而提供与患者的下眼睑缘之下大约2mm处的水平相对应的双焦点界面。相似地，三焦点混合线2t和3t可以位于相对于中心线CL的不同位置处，并且彼此相关，但是通常对于本发明的三焦点透镜来说，在线2t相比于图1b的线2轻微向上偏移以便引入在稍微较不向下凝视的情况下的透镜的中间视觉部分的情况下，例如在线2t位于中心线CL之下3mm距离处且线3t位于线2t之下7mm距离处的情况下，可以实现更好的性能。如传统的现有技术多焦点透镜的情况一样，本发明的区段位置可以根据透镜的设计和应用而极大地不同。

参照图3a至3f，示出了六个最常见类型的双焦点和三焦点透镜配置，其可以根据本公开的教导而被制造。在这些图中，部分的表示A1、A2、A3和B是指参照图1b和1c所定义的透镜的视觉部分。图3a示出“预成型”式双焦点配置，其中折射率混合界面在水平方向上垂直地或大体上垂直地穿过透镜。图3b示出圆顶式双焦点，，除了折射率界面混合是朝向透镜的近距视觉部分弯曲的从而提供朝向透镜侧的用于远距视觉的额外观看区域这一点之外，其与图3a的双焦点相似。图3c示出与图3a相似的“预成型”式双焦点透镜，但是其包括分别具有变化的折射率分布A1、A2和B1、B2的两个部分A和B，这两个部分A和B朝向相反，从而如后面参照图11a和11b所述的那样以薄透镜设计实现高折射率差和高累加值。图3d示出“预成型”式三焦点透镜，其在如图1c所示的透镜的一个部分或层内包括两个折射率混合。

图3e示出四焦点透镜，其包括四个部分，其中较低的三个部分提供三焦点功能，而顶部部分A2在远距视觉部分之上提供第二中间视觉部分。该透镜将用于中间部分的“预成型”式平顶的优点与上部和下部的弯曲的折射率混合的优点相结合。图3f示出另一个透镜，该透镜具有两个双焦点部分A和B，每个部分具有变化的折射率。在该透镜中，每个部分的折射率混合是未对准的，其中部分B的混合低于部分A的混合，从而生成具有包括如图11b所示的A2和B1的中间视觉部分的三焦点透镜。

图4是列出表示在图1a、1b和1c中说明性地示出的示例透镜的球面曲面R1、R2和R3的关系值的表。透镜1到7中的每一个对于透镜部分A具有0.05mm的恒定边缘厚度，对于透镜部分B具有0.25mm的恒定中心厚度，并且总的透镜中心和边缘厚度在该表中所示的示例透镜形状范围上仅略微变化。最右边的两列包括每个例子的非球面形式的二次曲线常数值和附加信息。在图4和所有后面的透镜例子中，连同半径R、中心厚度CT和边缘厚度ET(单位：毫米)一起列出了二次曲线常数(被表示为CC)，并且以(a)标识“前”，以(p)标识“后”，从而表示已经经过计算的透镜表面。半径、中心厚度和边缘厚度值仅适合球面透镜形式。

透镜1到7在透镜的远距视觉部分中提供了0屈光度的光焦度，在近距视觉部分中提供了2.5屈光度的累加光焦度。三焦点透镜形式的中间光焦度为1.25屈光度。本公开中所讨论的这个及所有其他透镜的累加光焦度是就屈光度而言的，并且以1000/有效焦距而被计算。在透镜的远距视觉部分中选择0光焦度表示在假定正视眼的情况下的远距视觉的标准，并且被计算为等于不小于+/-1e+009的有效焦距。当然，所公开的透镜在包含患者处方时需要修改，例如实验室工作，但是由于任何处方值都是就相对于正视眼的屈光度偏离而言的，所以贯穿本公开针对所有计算将保持对应于正常眼的0光焦度的基本基准。全部半径和光焦度计算都是基于在氦d线(587.56nm)处所算得的折射率nd。使表面5包含患者处方需求或者提供其他功能的改造将改变远距视觉光焦度和近距视觉光焦度二者，但是不会改变该透镜所提供的累加光焦度。该透镜具有以下的其他折射率参数：

双焦点：        三焦点：

N1＝1.46        N1＝1.46

N2＝1.7         N2＝1.58

N4＝1.58        N3＝1.70

                N4＝1.58

如果如上所述针对远距视觉的折射率、累加光焦度、透镜层厚度和0光焦度保持恒定，则可以看出在可能的透镜形状的全部范围上关于R1、R2和R3关系的另一常数，如在图4中所列出的弯曲关系和效率数或者CREN所例证、表示的那样。该CREN是限定本发明的透镜表面的半径之间的关系的数值，其基于就屈光度而言所讨论的上述0光焦度标准。其还表示透镜的总凸面屈光度弯曲属性或者“总凹陷”，并且其在各种情况下为正值并且大于透镜的累加光焦度。可以通过CREN数来限定本说明的每个透镜，并且与其他限定透镜的参数一起列出了用于后面所有透镜例子的这样的CREN值。

本发明的透镜的性质是其需要额外的膨胀或者“凸出”以通过折射率变化结合对称旋转表面来提供累加光焦度。此外，必须利用负光焦度部分B将实现透镜的远距视觉部分与近距视觉部分之间的累加值或光焦度差所需的透镜层A的增大的正光焦度减小到透镜远距视觉部分中的基准0光焦度或者患者处方值，从而将进一步增大透镜的“总凹陷”。CREN数的范围可以是：从针对累加光焦度为1到3.5屈光度的透镜当效率最低并且膨胀最大时CREN数为40-50之间，到针对相同的累加光焦度当效率最高并且膨胀最小时CREN数为大约3-11之间。这样的高效率值可以实现具有最小的厚度的透镜。可以通过以下公式来计算该CREN：

1000/R1+2(1000/R2)+1000/R3＝CREN，

其中R1在为凸面时为正、在为凹面时为负，R3在为凹面时为正、在为凸面时为负，R2在其曲面相对于透镜部分A为凸面时为正、在其曲面相对于透镜部分A为凹面时为负。对于在透镜的远距视觉部分中包含不同于0的光焦度的透镜而言，可以通过首先取消累加光焦度或者处方值、然后进行计算来确定CREN。

具有低CREN的透镜由于其膨胀和关键厚度最小因此是最希望的。当透镜的上部与下部之间的折射率差(RID)最小时CREN数最大，在0.08到0.16的数量级，如该表顶部所示，而当RID最大时CREN数最小，在0.60或更大的数量级，如该表底部所示。通过一起使用非常高和非常低的折射率组合光学树脂来生成部分A的变化的折射率分布，能够获得中间RID值和高RID值。

本例子的示例透镜具有0.24的RID值(1.7-1.46＝0.24)。如果选择用于变化的折射率层的两种组成材料具有比以上的示例透镜更高或更低的折射率值，仍产生相同的RID值，则算得的R1和R2的值将基本上相同，但是R3和因此算得的CREN值在部分B的折射率没有变化的情况下将不同。通过在相应方向上调整部分B的折射率，可以为R3和CREN产生相同的值，但是为了获得低CREN值和优良的光学质量(层B的折射率应当高)。通过利用具有更大折射率差的组成光学树脂可以获得更高的RID值。例如，通过利用1.42低折射率树脂成分结合1.74高折射率成分以生成变化的折射率分布可以获得0.32的RID值。还可以借助于下面更充分地讨论的手段根据本发明的方法将透镜的RID值提高到两倍于两种组成树脂的折射率差的最大值的值，即0.64。

图5是列出了根据变化的折射率层的RID和透镜的累加光焦度的第一实施例透镜的补充的CREN值。用于所有计算的折射率值是以上参照图4列出的值。该表中的累加光焦度的范围是从1到3.5屈光度。以上的示例透镜(除了透镜形状之外它们的全部参数相同)的CREN数的范围是从18.436到18.729，并且在0.24RID与2.5屈光度累加的相交处限定了该类目中列出的18.07-19.10范围的主要部分。该图表上的类目范围在示例透镜的数值范围之上已经加宽了2％，达到18.07-19.10，以包括图4中不包括的其他透镜形状。图5中的其他类目范围同样加宽了2％。该18.07-19.10的CREN范围表示本发明的非常有用但是仅中等效率的变化的折射率透镜组。

如从该表可以看出的，表示最高效率的设计的较低CREN数范围位于累加光焦度最小、RID值最大的位置。较低的累加光焦度明显需要较小的折射率变化。该表中最高效率的CREN类目3.05-3.19指明总共约3屈光度的膨胀或“总凹陷”，以提供1屈光度的累加。利用高CREN值，较大的膨胀转化为较陡的R1和R3弯曲，甚至具有凸面内部界面半径。因此，对于较高的CREN值，自然存在对有效形状的相应限制。例如，即使界面曲面具有105.809mm的陡凸面R2半径，RID为0.16并且CREN值为41.18的3.5屈光度累加透镜在其前表面和后表面也均非常陡，具有80.0mm的凸面R1曲面和-102.242mm的凹面R3曲面。具有相同0.16RID值的相同的3.5屈光度累加透镜(其具有-400mm的凹面内部界面R2弯曲)将具有42.739mm的凸面R1弯曲和-46.144mm的凹面R3弯曲以及40.07的CREN值。尽管更陡的透镜相比R1弯曲为80.0mm的透镜证明具有更好的光学质量，但是从外观的立场出发，这种高度弯曲的透镜可能是不希望的。尽管如此，图5的CREN范围中的每一个是根据包含诸如以上透镜的较陡形式的透镜形状范围而算得的。该图表中不包含50以上的CREN类目(其表示效率非常低的设计)，这是因为产生这些CREN值的透镜的厚度、重量和高弯曲将具有有限的有用性。

该表还示出了变化的折射率的第一层的近似最大RID，或者如果仅有一个透镜层包含变化的折射率，则其示出了透镜的最大RID。在0.32RID水平处进行划界是基于使用可以获得的具有极高和极低折射率的兼容光学树脂。期望可以使用其他具有较高和较低折射率的材料来生成更大的RID，在这种情况下，可能的CREN会更低。如前所述，还可以在相反方向上使用两种变化的折射率分布，以提高RID并且降低CREN。在这种情况下，在第一行以上并且直到“透镜的近似最大RID”的值将是适用的。可替换地，当利用具有更加中性的折射率的材料制造两个相反方向的变化的折射率层从而使得每层的RID值小于图4的示例透镜中层A的RID值时，累加的RID仍可以超过仅具有一个具有最大RID值的变化的折射率层的RID值，从而制造出非常有效并且薄的透镜。

如上所述，具有各种常数(包括折射率、RID、累加光焦度、透镜层A的0.05mm的恒定边缘厚度和透镜层B的0.25mm的恒定中心厚度)的透镜族可以呈现出由R1、R2和R3之间的特定关系(其被作为CREN而算得)而限定的各种形状。在基础弯曲和透镜形状不同的情况下，因此R2必须为特定值以通过透镜的远距视觉部分获得累加光焦度以及0光焦度的特定标准。从图1a、1b和1c以及图4中可以看出，在可能的透镜形状范围上，通常通过在较大凸面度(相对于透镜层A)的方向上利用较平的凸面R1曲面和凹面R3曲面呈现出弯曲，以及在较大凹面度(相对于透镜层B)的方向上利用较陡的凸面R1曲面和凹面R3曲面呈现出弯曲，R2对应于R1和R3。图6通过相对于R2的屈光度值的范围绘制R1和R3的曲面的屈光度而图示了该关系。该图表绘制了图4的透镜(具有凹面、平面和凸面内部界面R2曲面)的示例CREN族，其满足以上列出的CREN方程，将其转化为表面屈光度为

D1+2·D2+D3＝CREN，

由此进一步示出了本发明的透镜的特点。当然，所示的关系值在折射率值N1、N2、N3和N4不同于示例透镜的折射率值时将改变。

如上所述，利用多种形状的球面表面可以获得极好的光学质量，并且具有通常被认为更加高度弯曲的表面的透镜趋向于产生更小的边缘像散和更好的聚焦。图4中所示的二次曲线常数的大小指示所需的校正程度以及哪种示例透镜设计在很小的非球面度或者不具有非球面的情况下获得更好效果。明显的是，具有最高CREN值和最平的R1和R3曲面值的#7透镜示例需要最大的校正量，其被算出为-14.879的理论二次曲线常数值。相反，例如具有最低CREN值的更陡的#1透镜几乎根本不需要校正。应当注意，利用非球面曲线对本发明的透镜的校正不能为所有透镜部分提供最佳的可视化，这是因为光焦度以及进而校正量在透镜上会变化。总而言之，对于透镜的上部远距视觉部分而言不论其形状如何都需要较少的校正，因此可以选择低于针对较平形状透镜所列出的二次曲线常数值，以使得在不损失透镜远距视觉部分中的光学质量的情况下获得一些校正。当非常平的透镜的外观要求不是主要关心的问题时，需要较少非球面校正的稍微更陡的透镜形状可以提供替换方案，并且在图4的示例透镜的情况下，例如透镜#6将为#7提供极好的替代方案。

因为不存在能用于精确计算CREN值的限定非球面表面的单一半径值，所以用最佳拟合球面来取代每个非球面表面将提供对CREN数的更精确计算。针对具有负二次曲线常数值的透镜的最佳拟合球面半径总比二次曲线的弯曲的顶部半径的弯曲程度小，因此所算得的CREN数将更小。例如，通过使用195.1687mm的最佳拟合球面半径取代透镜#7的非球面表面的曲面顶部半径(未列出)，重新算得的CREN数为18.419。通过比较，该值最接近透镜#1的CREN值，其几乎不需要校正。图4的表中列出了针对透镜#1到#7通过使用最佳拟合球面对应物而获得的全部重新算得的CREN数。如图所示，所有最佳拟合球面CREN值相互非常接近并且非常接近透镜#1的CREN数，从透镜#1不需要非球面校正的观点来看，其实际上是最佳的。因此，可以说窄CREN范围限定了共享共同光学特性的一组透镜形状。尽管如此，在使用未校正的球面透镜形式的情况下，在图5的表中列出了先前所述的更宽的CREN范围，而不是图4中例举的更窄的范围。

图7a、7b、7c和7d示出第一实施例透镜的四种形式，其中折射率混合的朝向角X是不同的。折射率混合的朝向角是指定义与其中基本上为恒定折射率的折射率混合相交的至少一部分表面(例如平面)的夹角。通过适当地选择折射率混合朝向角，患者以特定的凝视角度通过该透镜的折射率混合的视觉将得到优化，并且不存在像差和模糊，该特定角度由图中的线CO表示，当患者视线以其中折射率不是恒定的角度穿过混合时会造成像差和模糊，当该朝向角为0或者不同于凝视角时会发生这种情况，如图7a所示。

有两种方法来获得近似或等于患者通过透镜折射率混合区域而观察时的凝视角的朝向角。第一种方法包括：相对于患者沿着大体上笔直向前的方向通过透镜的中心部分而观察时的凝视角使镜架中的透镜倾斜。这样的倾斜的正角度在8度的数量级，其中，如图7b所示，透镜的上部远距视觉部分相对于透镜的其他区域向前倾斜。微小的倾斜不仅满足有关透镜的折射率混合的朝向角标准，而且其还可以提供对通过透镜的下部部分所观察的目标的在某种程度上改进的可视化，这是因为从被观察目标到眼睛并且通过透镜的光束以更接近地垂直于透射该光束的透镜的表面区域的角度提供了这种改进。

第二种获得正折射率混合朝向角的方法是：使透镜的介质内的折射率界面倾斜，以更接近地对应于患者通过透镜的该水平而观察时的凝视角，如图7c所示。该朝向角X还可以包括两个夹角，每个夹角对应于患者在通过三焦点透镜的两个折射率界面而观察时的即时凝视角，如图7d所示。还可以通过将透镜的前向倾斜与透镜的介质内的折射率界面(一个或多个)的倾斜相结合来实现希望的折射率混合朝向角。

虽然由于朝向角不对应于患者的凝视角而导致的视觉干扰不能完全避免(这是因为在白昼观看时眼睛的瞳孔不是点而是覆盖直径平均为4mm的区域)，但是可以通过优化折射率混合朝向角来获得视觉的改善。当变化的折射率和折射率混合仅包括透镜的正光焦度部分(如在本例子中所指定的)时(在这种情况下笔直地向前凝视的患者将通过变化的折射率部分的最厚部分而观察)这是尤为重要的，而在变化的的折射率部分仅包括透镜的负光焦度部分时(在这种情况下笔直地向前凝视的患者将通过变化的折射率部分的最薄部分而观察)这较不重要。所述的负光焦度变化的折射率实施例在图8中被示出。

参照图8，示出了根据本公开的教导而构建的第二双合透镜配置。前透镜部分A包括变化的折射率层，而部分B包括透镜的大体恒定的折射率层。部分A具有负光焦度，而部分B具有正光焦度。在两个例子中假定内部界面曲面R2相对于部分A为凹面。在该透镜中，远距视觉部分的折射率大于近距视觉部分的折射率，因此提供用于近距视觉的累加光焦度。

在已经在第一实施例中详细地描述并说明性地示出示例双焦点和三焦点透镜的情况下，应当理解的是，可以通过本发明提供多个多焦点设计。因此，在这个以及其他例子和实施例中将参照包含具有大体恒定的折射率的两个部分的一个变化的折射率分布，但是应当理解的是，本发明并不限于双焦点或其他任何特定的多焦点设计。

参照图8，透镜层A是由光学透明材料组成的，所述光学透明材料包括具有不同折射率值的两部分。A1对应于透镜的远距视觉部分并且具有折射率值N1。A2对应于透镜的近距视觉部分并且具有折射率值N2。N1和N2是大体恒定的折射率值。点线2表示N1和N2的折射率混合界面。后透镜层B是由光学透明材料组成的，该光学透明材料的折射率N3大体是恒定的并且不变化。透镜层A的后表面4具有半径值为R1的弯曲，内部界面I具有弯曲R2，透镜部分B的后表面5具有半径值为R3的弯曲。由点线2表示而示出的折射率朝向角8度是通过倾斜透镜主体的介质内的折射率界面而得到的。

如前面的实施例的情况一样，R1、R2和R3的值是基于在透镜的远距视觉部分中提供0光焦度而在近距视觉部分中提供2.5屈光度的累加光焦度的透镜。在这个和所有后面的透镜示例中，折射率混合的朝向角将被表示为OA。根据该实施例的3个双焦点透镜的示例性参数值如下所示：

        例子#1      例子#2       例子#3

N1＝    1.70        1.74         1.74

N2＝    1.46        1.42         1.42

N3＝    1.66        1.74         1.74

R1＝    92.977      87.336       211.928

R2＝    -47.508     -52.101      -80

R3＝    -97.169     -86.168      -210.817

CC＝    0155(a)     0.0244(a)    -18.340(a)

OA＝    8°         8°          8°

CT＝    3.797       2.747        2.614

ET＝    3.657       2.795        2.621

CREN＝  21.051      15.332       15.538

参照图9，示出了本发明的第三实施例的双合透镜配置。前透镜部分A包括大体恒定的折射率层，I的右侧为I里，透镜部分B包括透镜的变化的折射率层。部分A具有负光焦度，而部分B具有正光焦度。在两个例子中假定内部界面曲面R2相对于部分A为凹面。在该实施例中，近距视觉部分的折射率大于远距视觉部分的折射率，因此提供用于近距视觉部分的累加光焦度。

使用用于标识和定义在如前所述的实施例和例子中所示出的透镜的相似惯例，透镜层B是由光学透明材料组成的，该光学透明材料包括具有不同折射率值的两部分。B1对应于透镜的远距视觉部分并具有折射率值N1。B2对应于透镜的近距视觉部分并具有折射率值N2。N1和N2是大体恒定的折射率值。点线2表示N1和N2的折射率混合界面。前透镜层A是由光学透明材料组成的，该光学透明材料的折射率N3是大体恒定的并且不变化。透镜层A的前表面4具有半径值为R1的弯曲，内部界面I具有弯曲R2，透镜部分B的后表面5具有半径值为R3的弯曲。由点线2表示而示出的折射率朝向角8度是通过使透镜针对患者的凝视角倾斜而得到的。

R1、R2和R3的值是基于在透镜的远距视觉部分中提供0光焦度而在近距视觉部分中提供2.0屈光度的累加光焦度的透镜。

        例子#1        例子#2

N1＝    1.46          1.46

N2＝    1.70          1.70

N3＝    1.66          1.66

R1＝    80.226        188.049

R2＝    -55.0         -90.0

R3＝    -99.163       -355.981

CC＝    0.085(p)      68.383(p)

OA＝    8°           8°

CT＝    2.879         2.738

ET＝    2.154         2.010

CREN＝  13.777        14.119

参照图10a、10b和10c，示出了本发明的第四实施例的三合透镜配置。共同地，前透镜部分A包括透镜的大体恒定的折射率部分，部分B包括透镜的变化的折射率部分。部分A具有正光焦度而部分B具有负光焦度。透镜层A的前表面4具有半径值为R1的弯曲，内部界面I具有弯曲R2，透镜部分B的后表面5具有半径值为R3的弯曲。在这个实施例中，远距视觉部分的折射率大于近距视觉部分的折射率，因此提供用于近距视觉的累加光焦度。

分开来讲，图10a示出内部界面曲面R2相对于透镜部分A为凹面的实施例，图10b示出内部界面曲面为平面的实施例，图10c示出内部界面曲面相对于透镜部分A为凸面的实施例。

参照图10b，双焦点透镜层B是由光学透明材料组成的，该光学透明材料包括具有不同折射率值的两部分。B1对应于透镜的远距视觉部分并具有折射率值N1。B2对应于透镜的近距视觉部分并具有折射率值N2。N1和N2是大体恒定的折射率值。点线2表示N1和N2的折射率混合界面，其朝向角是通过使透镜针对患者的凝视角而倾斜8度而得到的。前透镜层A是由光学透明材料组成的，该光学透明材料的折射率N3是大体恒定的并且不变化。透镜层A的前表面4具有半径值为R1的弯曲，内部界面I具有弯曲R2，透镜部分B的后表面5具有半径值为R3的弯曲。图10c的透镜具有组合的透镜的4度前向倾斜和透镜的介质内的折射率界面的4度倾斜，从而提供总共为8度的朝向角斜度。

下面连同折射率值一起列出了表示在图10a、10b和10c中说明性地示出的示例透镜的R1、R2和R3的关系值。三个双焦点透镜示例在透镜的远距视觉部分提供0光焦度而在近距视觉部分提供2.5屈光度的光焦度。

        例子#1       例子#2      例子#3

N1＝    1.72         1.72        1.72

N2＝    1.44         1.44        1.44

N3＝    1.70         1.70        1.70

R1＝    89.637       108.921     237.809

R2＝    -500.0       平面        200

R3＝    -90.472      -110.773    -251.872

CC＝    1.749(p)     4.270(p)    79.96(p)

OA＝    8°          8°         8°

CT＝    2.996        2.977       2.959

ET＝    2.965        2.931       2.891

CREN＝  8.209        18.208      18.175

参照图11a和图11b，示出了限定本发明的第五和第六实施例的两个双合透镜配置。在这些实施例中，每个实施例只使用一个图形而不是三个来说明对于每个实施例可能的形式范围，其已经通过前面的实施例和例子被建立，在前面的实施例和例子中具有凹面、平面和凸面内部界面表面的透镜包括本发明。共同地，前透镜部分A和后透镜部分B都包括透镜的变化的折射率部分。通过在邻近的正光焦度和负光焦度部分中使用相反分布变化的折射率层的成对设置，可以累加地组合每层的折射率差(RID)，从而导致远超过通过变化的折射率的单一层而可以得到的RID值的RID值，从而如将在下面的例子中看出的，提供利用较低或较平的曲面来获得高累加值并将透镜厚度减小到最小的手段。在图11a中，透镜部分A具有正光焦度而透镜部分B具有负光焦度。在透镜部分A中，近距视觉部分的折射率大于远距视觉部分的折射率，并且在透镜部分B中，远距视觉部分的折射率大于近距视觉部分的折射率，因此提供用于近距视觉的累加光焦度。

透镜层A是由光学透明材料组成的，所述光学透明材料包括具有不同折射率值的两部分。A1对应于透镜的远距视觉部分并且具有折射率值N1。A2对应于透镜的近距视觉部分并且具有折射率值N2。N1和N2具有大体恒定的折射率值。点线2表示N1和N2的折射率混合界面。后透镜层B是由光学透明材料组成的，该光学透明材料的折射率N3大体是恒定的并且不变化。透镜层A的后表面4具有半径值为R1的弯曲，内部界面I具有弯曲R2，透镜部分B的后表面5具有半径值为R3的弯曲。由点线2表示而示出的折射率朝向角8度是通过倾斜透镜主体的介质内的折射率界面而得到的。透镜层B是由光学透明材料组成的，该光学透明材料包括具有不同折射率值的两部分。B1对应于透镜的远距视觉部分并具有折射率值N3。B2对应于透镜的近距视觉部分并具有折射率值N4。N3和N4具有大体恒定的折射率值。在图中，透镜部分A和透镜部分B的折射率混合2和3分别对准，以提供透镜的协作和对准的远距和近距视觉部分。对准是指与相同部分表面相对应的限定两个折射率混合的朝向角的表面大体上重叠。示例透镜的折射率混合朝向角为8度，其是通过使透镜主体的介质内的折射率界面倾斜而生成的。透镜部分A的前表面4具有半径值为R1的曲面，内部界面I具有曲面R2，透镜部分B的后表面5具有半径值为R3的曲面。在下面连同相关联的CREN值、折射率、透镜厚度和可选二次曲线常数值一起列出了表示具有凹面、平面和凸面内部界面曲面的R1、R2和R3的关系值。三个透镜示例在透镜的远距视觉部分中提供0光焦度，而在近距视觉部分中提供2.5屈光度的累加光焦度。

        例子#1      例子#2      例子#3

N1＝    1.44        1.44        1.44

N2＝    1.70        1.70        1.70

N3＝    1.70         1.70        1.70

N4＝    1.44         1.44        1.44

R1＝    92.184       169.531     293.392

R2＝    -200.0       平面        400

R3＝    -114.624     -268.752    -821.066

CC＝    -0.605(a)    -10.031(a)  -75.31(a)

CT＝    2.034        2.007       2.004

ET＝    1.395        1.374       1.371

CREN＝  9.573        9.619       9.626

在下面示出的三个其他的透镜示例在透镜的远距视觉部分中提供0光焦度，而在近距视觉部分中提供3.5屈光度的累加光焦度。

        例子#1        例子#2      例子#3

N1＝    1.42          1.42        1.42

N2＝    1.74          1.74        1.74

N3＝    1.74          1.74        1.74

N4＝    1.42          1.42        1.42

R1＝    84.012        143.482     223.017

R2＝    -200.0        平面        400.00

R3＝    -111.396      -251.616    -679.771

CC＝    -0.417(a)     -6.746(a)   -37.295(a)

CT＝    2.356         2.321       2.316

ET＝    1.471         1.447       1.444

CREN＝  10.880        10.944      10.955

参照图11b，部分A具有负光焦度而部分B具有正光焦度。在透镜部分A中，近距视觉部分的折射率大于远距视觉部分的折射率，并且在透镜部分B中，近距视觉部分的折射率大于远距视觉部分的折射率，因此提供用于近距视觉的累加光焦度。

透镜层A是由光学透明材料组成的，所述光学透明材料包括具有不同折射率值的两部分。A1对应于透镜的远距视觉部分并且具有折射率值N1。A2对应于透镜的近距视觉部分并且具有折射率值N2。N1和N2是大体恒定的。透镜层B是由光学透明材料组成的，该光学透明材料包括具有不同折射率值的两部分。B1对应于透镜的远距和中间视觉部分并具有折射率值N3。B2对应于透镜的近距视觉部分并具有折射率值N4。N3和N4具有大体恒定的折射率值。在图11b中，透镜部分A和透镜部分B的折射率混合2和3分别未对准，以提供两个折射率混合之间的中间视觉。未对准是指与相同部分表面相对应的限定两个折射率混合的朝向角的平面不是重叠的，而是平行的或者相交于直线。邻近透镜部分的折射率混合可以是未对准的，以使得任何一个折射率混合被移位至邻近部分的折射率混合的水平的或者之上或者之下。在图11b中，透镜部分B的折射率混合3被移位至透镜部分A的折射率混合2之下7mm，从而提供具有7mm垂直长度的中间视觉区域。

示例透镜的每个折射率混合界面的朝向角为8度，其是通过如前所述的透镜的前向倾斜而生成的。透镜部分A的前表面4具有半径值为R1的曲面，内部界面I具有曲面R2，透镜部分B的后表面5具有半径值为R3的曲面。在下面连同相关联的CREN值、折射率、透镜厚度和可选二次曲线常数值一起列出了表示具有凹面、平面和凸面内部界面曲面的示例透镜的R1、R2和R3的关系值。这三个透镜示例在透镜的远距视觉部分中提供0光焦度，而在近距视觉部分中提供3.0屈光度的累加光焦度。

        例子#1       例子#2      例子#3

N1＝    1.74         1.74        1.74

N2＝    1.42         1.42        1.42

N3＝    1.42         1.42        1.42

N4＝    1.74         1.74        1.74

R1＝    305.623      175.404     91.656

R2＝    -150         -110.0      -70.0

R3＝    -1453.788    -319.516    -119.057

CC＝    -139.81(a)   -16.698(a)  -0.5941(a)

CT＝    2.034        2.047       2.099

ET＝    1.289        1.300       1.345

CREN＝  9.373        9.351       9.262

参照图12a和12b，示出了图解第六和第七类型的透镜的两个三合透镜配置，所述第六和第七类型的透镜可以根据本公开的教导而制得。同样，对于这些透镜，每个只使用一个图形而不是三个来说明对于每一个的可能的形式范围。所述透镜具有结合图11a和11b所述的透镜的相同的限定特征，其中前透镜部分A和后透镜部分B都包括透镜的变化的折射率部分。另外，图12a和12b中所示出的透镜包含在其上提供患者的处方的第三结合透镜层C。后透镜部分C(图12a和12b)包括光学透明材料，该光学透明材料的折射率N5是大体恒定的且不变化。

在图12a中，透镜部分C被布置得邻近透镜部分B，并且因此为该透镜的最后的层。在图12b中，透镜部分C被布置得邻近透镜部分A，并且因此为该透镜的最前的层。在这两个实施例中，透镜部分C既可以邻近透镜部分A也可以邻近透镜部分B。在透镜空白形式中，可以利用足够厚以允许将各种患者处方加工到成品透镜中的透镜部分C来形成图12a的透镜。透镜C的最终中心厚度可以有0.25mm之低。以下连同相关的CREN值、折射率、透镜厚度和可选二次曲线常数值列出了表示具有不同内部界面曲面R2的示例透镜的两个实施例的R1、R2、R3和R4的关系值。用于确定CREN数的方程已被修改以包括对应于附加的透镜层C的值，并且以表面屈光度的形式被表达如下：

D1+2·D2+D3+(D3-D4)＝CREN

其中D1、D3和D4分别是R1、R3和R4的表面屈光度的绝对值，并且作为R2表面屈光度光焦度的D2的符号在其曲面相对于透镜部分A为凸面时为正，而在其曲面相对于透镜部分A为凹面时为负。(D3-D4)为无符号值。

为了使透镜具有最小的膨胀或者“总凹陷”以及最大的CREN效率，透镜部分A和B两者在提供透镜的累加光焦度方面或多或少担当相等的作用是重要的。还可以通过将透镜部分C的厚度增大到大于上面所列出的0.25mm的中心厚度的值来略微提高透镜的CREN和光学性能效率。由此使某些透镜曲面略微变平，然而增大了透镜的总体厚度，因此存在某种折衷。为了提供改善的光学性能，提高CREN效率，并且为了最小化透镜厚度和膨胀，透镜部分C的中心厚度最优地可以在0.25到1.0mm之间。如果患者处方需要透镜的远距视觉部分中的正光焦度，则透镜部分C的中心厚度可以超过1mm。相反，如果患者处方需要透镜的远距视觉部分中的负光焦度，则透镜部分C和整个透镜的边缘厚度将增大。在下面的示例透镜中，已经选择了透镜部分C的中心厚度为0.5mm。此外，为了方便以及提供使得薄透镜部分C可被利用的患者处方的范围，在下面的例子中，当部分C邻近部分B时，使用等于透镜部分B的R3值的透镜部分C的R4值，并且当部分C邻近部分A时，使用等于透镜部分A的R1值的透镜部分C的R4值。

由于部分A和B在光焦度符号和梯度折射率分布朝向上都是相反的，因此通过使这两个部分分担大约50％的光焦度，存在将透镜的折射率差或者RID值提高(直到加倍)的可能。可以使作用百分比在这些部分之间偏移而仍然保持极好的光学质量，但是这样会提高透镜的总凹陷和CREN。百分比偏移可以偏向透镜部分A或者透镜部分B。例如，偏向透镜部分A的偏移会导致透镜部分A的表面屈光度光焦度和中心厚度的增大，以及透镜部分B的表面光焦度和边缘厚度的减小。百分比偏移可以是部分的，甚至是等于100％，在这种情况下，透镜部分A将担负全部工作并且更陡得多，透镜部分B本质上将变为平面透镜，从而对于透镜的累加功能不起作用。在这种情况下，该透镜本质上与上述仅具有一个包括透镜的变化的折射率部分的部分的透镜相同。因此，应当理解的是，在图11和12中所示出的透镜可以具有在以下范围内变化的CREN数：从最大效率值到近似为仅具有一个包含变化的折射率的部分的透镜的CREN数，该最大效率值是由产生累加的透镜部分A和B二者的最佳作用分担和组合而导致的。在下面12a的示例透镜参数中，括号中的CREN值表示当部分A提供100％的累加光焦度而部分B不提供累加光焦度时的CREN值，而在12b的示例透镜中，括号中的CREN值表示当部分B提供100％的累加光焦度而部分A不提供累加光焦度时的CREN值。基于每个部分对于透镜累加光焦度贡献的百分比，每个透镜示例的CREN值可以在这两个值之间。这些透镜在透镜的远距视觉部分中提供0光焦度而在近距视觉部分中提供3.5屈光度的累加光焦度。

透镜12a

        例子#1        例子#2        例子#3

N1＝    1.46          1.46          1.46

N2＝    1.70          1.70          1.70

N3＝    1.70          1.70          1.70

N4＝    1.46          1.46          1.46

N5＝    1.66          1.66          1.66

R1＝    89.131        114.045       262.062

R2＝    -400.00         平面            200.00

R3＝    -120.208        -172.008        -1247.917

R4＝    -120.208        -172.008        -1247.917

CC＝    -0.122(a)       -0.461(a)       -47.467(a)

CT＝    3.371           3.354           3.346

ET＝    2.500           2.483           2.476

CREN＝  14.538(到24.48) 14.582(到24.65) 14.617(到24.84)

透镜12b

        例子#1          例子#2          例子#3

N1＝    1.42            1.42            1.42

N2＝    1.74            1.74            1.74

N3＝    1.74            1.74            1.74

N4＝    1.42            1.42            1.42

N5＝    1.70            1.70            1.70

R1＝    96.833          195.042         331.492

R2＝    -70.0           -110            -143.2176

R3＝    -135.095        -470.854        平面

R4＝    96.833          195.042         331.492

CC＝    0.45(p)         77.372(p)       -85.810(a)

CT＝    2.894           2.838           2.825

ET＝    2.022           1.968           1.955

CREN＝  10.842(到17.41) 10.931(到17.54) 10.948(到17.56)

参照图13到18，示出了根据本公开的教导的其它示例。这些图形示出了包含变化的折射率的多层菲涅耳透镜。如前所述，菲涅耳透镜表面包括多个不连续的共轴环形部分，每个部分限定与连续的透镜表面几何形状相对应的斜度，其下陷形成下部轮廓的表面。连接每个光学功能环形部分是非光学功能阶梯(同样是环形的形式)，其结合折射表面确定总体的几何形状和透镜厚度。

菲涅耳透镜通常不用于眼镜片应用中，这是因为这种透镜的成像质量通常相当差。如果透镜表面未制得非常高精度，则存在图像跳跃，不仅如此，该透镜的效率也很差，特别是在增大凝视角或光线倾斜度方面尤其是如此。当将要进入眼睛的光线被角度朝向未对应于光线路径的非光学功能阶梯遮挡时，产生非常差的效率。在该透镜边缘处光损失最为显著，并且光损失能够影响通过该透镜的上部远距视觉部分、横向和下部近距视觉部分的视觉。此外，由于来自有纹路表面的衍射、散射和反射而造成光损失，当然，在佩戴该透镜时还存在外观方面的问题，该透镜看上去像透明的留声机唱盘。

根据本公开的教导，可以采取三个步骤来显著改善菲涅耳透镜的性能和外观，以使得其可以用于眼科应用。首先，可以将包含非光学功能阶梯的每个环形定向在基本上等于从视场中对应于患者视线的多个点穿过透镜上的该点并进入患者眼睛的光线的角度的角度处。出现关于选择哪个点作为出瞳的问题。有两个主要位置要考虑，一个是当患者通过透镜的中心笔直地向前观察时眼睛瞳孔的位置，另一个是眼睛转动的中心，该位置是当患者通过透镜的各个边缘部分观察时可以被视为“出”瞳的位置。如果使用患者笔直地向前观察时眼睛瞳孔的位置来确定非光学功能阶梯的斜度，则尽管当笔直地向前观察时在边缘视场中所观察到的目标确实具有良好的对比度和清晰度，但当眼睛通过透镜的左、右或者下部阅读部分而凝视以观察目标时，由于阶梯对光线的遮挡造成边缘视觉将存在一些劣化。相反，如果使用眼睛的转动中心来确定非光学功能阶梯的斜度，则尽管当以穿过该透镜左、右或者下部近距视觉部分的角度凝视时，在患者边缘视场中观察到的目标确实具有良好的对比度和清晰度，但是当眼睛笔直地向前看以观察透镜中心部分中的目标时，由于阶梯对光线的遮挡造成边缘视觉将存在一些劣化。

当患者笔直地向前看时，瞳孔位于眼镜片后表面之后大约16mm处，而眼睛的转动中心位于眼镜片后表面之后大约28.5mm处。可以使用这两个位置之一或者它们之间的任意点来确定阶梯的倾斜角，并且会获得极好的结果。此外，通过选择透镜后大于大约15mm的任意点作为限定出瞳的位置，可以获得改善的结果。将距离透镜后表面21mm的距离用于出瞳的位置，对于根据指向该位置的边缘光线规定的眼睛朝向的两个末端来说，导致了非光学阶梯大约8度的近似相等的角度误差。每个阶梯的斜度可以等于在阶梯位置穿过透镜并且从透镜进入该出瞳的折射光线的角度。每个阶梯可以形象化为由锥形表面与透镜主体相交形成的多个环形正圆形同心圆锥部分之一，这是因为锥形表面至少某种程度上遵循穿过透镜而行进的折射光线路径，其在所述的21mm距离处或者透镜后表面之后的其它距离处形成它们的顶点。

可以被采用以改善遵循本公开的教导的菲涅耳透镜的性能的第二步是使邻近的透镜层接合到菲涅耳预成型件的菲涅耳表面，作为浇注层，其中所述浇注层被形成为如图1b中的层A(例如)。这可以限制或者完全消除上部远距视觉部分和下部近距视觉部分中的一个部分的菲涅耳衍射和反射，并且显著减小另一部分中的衍射和反射，同时提供对脆弱的菲涅耳几何形状的保护。当接合部分的折射率等于菲涅耳预成型件的折射率时，完全消除了菲涅耳的作用以及其可见性和任何所产生的视觉劣化。这样的双合菲涅耳透镜的区域起到单一折射率光学窗口的作用，并且对于透镜的远距视觉部分是理想的。

第三，通过利用正或负光焦度的高光焦度(例如20屈光度)菲涅耳预成型件，可以使提供累加光焦度的接合部分的折射率略微接近预成型件的折射率。光焦度越高，所需的折射率差越低。该接合累加部分的折射率可以大于或小于预成型件的折射率，从而取决于该菲涅耳预成型件的光焦度为正的还是负的而产生正或负的光焦度。使用具有折射率略微接近菲涅耳预成型件折射率的接合累加部分的高光焦度菲涅耳预成型件提供的优点为，衍射、光散射、反射、表面几何形状以及任何表面误差或者损伤可以显著减小。

参照图13，示出了限定遵循本公开的教导而制造的第八透镜的双合菲涅耳透镜配置。在图中所示出的透镜中，非光学功能的阶梯垂直于透镜的外形，并且不对应于所述的出瞳。在该图中，透镜部分A包括透镜的大体恒定的折射率部分，透镜部分B包括透镜的变化的折射率部分。分开讲，部分A具有负光焦度，部分B具有正光焦度。在本实施例中，透镜部分B的远距视觉部分的折射率小于近距视觉部分的折射率，因此提供用于近距视觉部分的累加光焦度。

当透镜部分B的厚度最小并且因此由点线2所表示的折射率混合的厚度也最小(在0.4mm数量级)时，不存在折射率朝向角。此外，当菲涅耳表面的曲面或者可能更适当的是称作“形状”与菲涅耳透镜的光焦度无关时，CREN值小或者为零，除非空气边界表面显著背离菲涅耳的屈光度曲面形式或形状，或者如果通过具有相同折射率的邻近层部分未消除菲涅耳表面区域之一的话也是如此。在这些情况下，将需要由一个或两个空气边界表面所提供的正或负光焦度来将透镜校正到针对远距视觉标准的0光焦度。对于本实施例的菲涅耳透镜而言，CREN方程被修改为如下：

1000/R1-2·1000/R2+1000/R3＝CREN

其中R1、R2和R3是表面半径的绝对值，并且R2是菲涅耳的屈光度曲面形式(R2f)，与其实际的表面光焦度无关。

对于变化的折射率部分的一个层部分(例如远距视觉部分)的折射率与其所接合的菲涅耳预成型件的折射率相同的透镜，在R1和R3上不需要校正曲面，并且因此它们可以使R2的轮廓或形状“平行”，而不管R2是平的还是弯曲的。在这种情况下，CREN截止于0，如R1、R3和R2为250mm时的代入方程中所示：

4-8+4＝0

当R1和R3与R2不相应时，例如当R2为平的，R1为333mm，R3为-333mm时，CREN值为6，这表示透镜的某种膨胀或总下陷。本发明的菲涅耳透镜的CREN值的范围通常为0到20，并且连同四个示例菲涅耳透镜的相关联的透镜参数一起列出了所述CREN值。

参照图13，透镜层B是由光学透明材料组成的，该光学透明材料包括具有不同折射率的两部分。B1对应于透镜的远距视觉部分并具有折射率值N1。B2对应于透镜的近距视觉部分并具有折射率值N2。N1和N2是大体恒定的折射率值。点线2表示N1和N2的折射率混合界面。前透镜层A是由光学透明材料组成的菲涅耳预成型透镜，该光学透明材料的折射率N3是大体恒定的。透镜层A的前表面4具有为平面的曲面R1，内部菲涅耳界面I具有形状R2f(其通常为平的)、相对于透镜部分A的等价菲涅耳半径R2r和二次曲线常数值CC，透镜部分B的后表面5具有为平面的曲面R3。

所述透镜在以下列出的四个示例性透镜的远距视觉部分中提供0光焦度而在近距视觉部分中提供高屈光度的累加光焦度。可以修改表面4以包含患者处方或者可以修改表面4和5两者以提供弯月面曲面形状。

四个示例透镜的值如下：

        例子#1       例子#2       例子#3       例子#4

N1＝    1.491        1.498        1.498        1.498

N2＝    1.58         1.58         1.56         1.55

N3＝    1.491        1.498        1.498        1.498

R1＝   平面       平面     平面     平面

R2f＝  平的       平的     平的     平的

R2r＝  -24.68     -24.68   -24.68   -24.68

CC＝   -0.631     -0.631   -0.631   -0.631

R3＝   平面       平面     平面     平面

CT＝   2          2        2        2

ET＝   2          2        2        2

CREN＝ 0          0        0        0

Add＝  3.5屈光度  3.265    2.455    2.05

对于以上的菲涅耳透镜示例，已经选择了透镜表面5之后大约21mm处的点E作为出瞳，并且即使未通过菲涅耳阶梯的相应对准来校正菲涅耳几何形状，该点仍然是确定未校正的几何菲涅耳的效率的有效基准。

图14是由箭头表示的两个光学功能斜面6和7连同图13的内部菲涅耳界面R2r的互连非光学功能阶梯8、9以及10、11的放大图。分别以预定直径14和15被示出的光线束12和13均穿过透镜并且折射到出瞳E，因此两个角度略微不同。如图所示，大量光束12和13被阶梯8、9以及10、11消减或遮挡，并且因此该透镜在其边缘处效率非常低。

紧前面的例子中的透镜例子#1包括具有50mm的负焦距、1.491的折射率N3、-24.68mm的菲涅耳半径R2r以及-0.631的二次曲线常数的菲涅耳预成型件A，其与包含1.491的N1折射率、1.58的N2梯度折射率的0.4mm厚的浇注菲涅耳层B相组合。该透镜提供了3.5屈光度的累加光焦度。选择指向上述出瞳的外周角为35度和45度的两个光线。在该位置，折射45度的光束穿过单一的内部菲涅耳界面环，该表面斜度为44.67度，并且相对于选定的0.254mm凹槽宽度具有算得的0.25095mm的阶梯深度。在该位置，折射35度的光束穿过内部菲涅耳界面环，该表面斜度为32.51度并且相对于凹槽深度为0.254mm具有算得的阶梯深度0.16210mm。该45度光线是从26.59度的内部光线角被折射而来的，该35度光线是从21.29度的内部光线角被折射而来的。该26.59度的光线示出由于0.25095mm高的(外部)阶梯环的干扰而导致49.5％的光减少从而产生的损失，以及35度光线示出由于0.16210mm高的(外部)阶梯环的干扰而导致25％的光减少从而产生的损失。通过透镜部分A和透镜部分B的折射率相同的部分的光损失可以忽略，即在这种情况下两个透镜部分的折射率均为1.491，这是因为菲涅耳界面的表面几何形状变得不可见。应当校正的是折射率差为0.089的近距视觉部分的阶梯角度。此外，为了避免或者最小化色差，应当选择具有类似阿贝值的光学材料，或者可以选择具有补偿阿贝特性的材料来校正色差。

图15示出了根据本公开的教导而构建的第九示例性透镜的双合菲涅耳透镜配置。其与图13的菲涅耳透镜大体相同，不同之处在于已经如上所述地校正了所述环形阶梯斜面，以使对光线特别是穿过透镜边缘的光线的遮挡最小化。透镜的表面半径、折射率、透镜部分光焦度、厚度和累加光焦度与针对有关图13的例子#1的透镜所列出的相同。

图16是由箭头表示的两个光学功能斜面6和7连同图15的内部菲涅耳界面R2r的互连非光学功能阶梯8、9以及10、11的放大图。分别以与图14相同的尺寸14和15被示出的光线束12和13均穿过透镜并且折射到出瞳E。如图所示，在菲涅耳界面处不存在阶梯8、9以及10、11对光束的消减或遮挡。因此，存在最小的光损失并且透镜在其边缘处非常有效，从而在横向边缘视场中并且通过透镜的近距视觉部分提供对目标的高对比度、明亮和清晰的可视化。如上所述，已经针对眼镜片后表面之后21mm处的出瞳位置E优化了环形菲涅耳阶梯，从而仅对于患者的笔直地向前和向边缘凝视的光线产生轻微的遮挡。

在先前的菲涅耳透镜示例中，内部菲涅耳界面表面I通常是平的(这是因为这是最商业可得的菲涅耳透镜的典型)，但是透镜的形状可以不是平的，例如表面R1和R3可以是以弯月面形状弯曲的以类似于标准的眼镜片。在这种情况下，透镜厚度将由于部分A的中心厚度增加和部分B的边缘厚度增加而增大。通过利用低屈光度曲面，厚度增大将在合理界限内。

图17示出了本公开的教导而构建的第十种示例性透镜。如图17所示，该透镜类似于结合图15所述的透镜，但是它包含形成三合菲涅耳透镜的第三接合透镜层C。在图17中，内部菲涅耳界面表面I通常是平的，并且透镜的形状如上所述为弯月面，并且类似于标准眼镜片。该透镜可以包括非光学功能阶梯，所述非光学功能阶梯以图13的方式垂直于透镜的平面或者如与图15的方式一致的方式形成角度并被校正。

在图17中，透镜部分A包括具有大体恒定的折射率的菲涅耳预成型件，透镜部分B包括透镜的变化的折射率部分，透镜部分C包括第二个预成型件。分开讲，部分A具有负光焦度，部分B具有正光焦度，部分C具有负光焦度。在本实施例中，透镜部分B的远距视觉部分的折射率小于近距视觉部分的折射率，因此提供用于近距视觉的累加光焦度。

与结合图13-16所述的先前的菲涅耳透镜示例一样，当透镜部分B的厚度最小并且因此由点线2表示的折射率混合的厚度也最小(在0.35mm的数量级)时不存在折射率朝向角。透镜层B包括具有不同折射率值的两部分，并用作透镜层A和C之间的接合物。B1对应于透镜的远距视觉部分并具有折射率值N1。B2对应于透镜的渐进中间视觉部分并具有折射率值N2。N1和N2是大体恒定的折射率值。点线2表示N1和N2的折射率混合界面。前透镜层A是包括光学透明材料的菲涅耳预成型透镜，该光学透明材料的折射率N3是大体恒定的。后透镜层C是具有折射率N4的预成型透镜。透镜部分C的内部表面5具有可以为平的或者相对于透镜部分C仅略微凸起的曲面R3，以便协同部分B的变化的折射率而促进气泡免于接合。透镜层A的前表面4具有凸面的曲面R1，内部菲涅耳界面I具有形状R2f(其通常为平的)，以及具有相对于透镜部分A等价的菲涅耳半径R2r和二次曲线常数值CC，并且透镜部分C的后表面6具有凹面的曲面R4。可以修改表面4或6以包含患者处方。表面4的3屈光度凸面曲面和表面6的凹面曲面提供了眼镜片典型的弯月面透镜形状。具有以下参数的50mm直径透镜中的中心和边缘厚度恰好在眼镜片的合理界限内，并且在下面被列出。该透镜在透镜的远距视觉部分中提供0光焦度，并且在近距视觉部分中提供3.265屈光度的累加光焦度。较高折射率的预成型件会导致显著变薄的透镜，从而可以获得表面4和6的更大弯曲。

N1＝    1.498

N2＝    1.58

N3＝    1.498

N4＝    1.498

R1＝    333.333

R2f＝   平的

R2r＝   -24.68

CC＝    -0.631

R3＝    平的

R4＝    -332.821

CT＝    1.54

ET＝    1.54

CREN＝  6.005

与本说明书的先前的实施例一样，可以利用包含透镜的变化的折射率部分的一个或两个部分来制造以上的菲涅耳示例，然而优选的是仅有一个部分包括菲涅耳透镜的双焦点形式的变化的折射率分布。三焦点透镜可以包括具有两个折射率混合的一个层，其中同样如前所述，具有离散的光焦度的每个部分为相对应的视觉区提供视觉。可替换地，与两个部分都包括变化的折射率并且折射率混合界面未对准的第五和第六实施例相类似的实施例可以为相对应的视觉区提供三个离散的光焦度部分。菲涅耳预成型件可以具有正光焦度或负光焦度，并且可以被布置为像前透镜层或后透镜层那样。变化的折射率层的一个部分的折射率可以与其邻近的接合层的对应部分相同或不同。同样如同所示，内部菲涅耳表面典型地可以是平的，其中透镜的整体形状是平的或者弯曲的。

参照图18，示出了根据本公开的教导而构建的第11个示例性透镜的双合菲涅耳透镜配置。图18中的透镜包含弯曲的内部菲涅耳表面R2以及弯曲的表面R1和R3。在本实施例中，除了允许使用弯月面形状而不会增大CREN值和增加透镜的厚度的弯曲表面R2之外，菲涅耳透镜形式还包含如前所述的非光学功能阶梯的校正后的几何形状。换句话说，R2的弯曲近似等于R1或R3的弯曲。R2结合R1和R3还可以提供更加弯曲的透镜，从而使得光线在透镜主体内的路径基本上垂直于菲涅耳形状，并且因此该非光学功能阶梯也垂直于菲涅耳形状。这发生在后表面5的半径近似等于到出瞳的距离时。这转化为47.6屈光度的弯曲，在大多数标准来看该弯曲对于眼镜片来说过于陡了。因此，优选的是，将弯曲R2减小到标准眼镜片的基础弯曲的典型值，例如200mm(5屈光度弯曲)，并且相应地校正阶梯角度。在图18的透镜中，出瞳E位于眼镜片后表面之后28.5mm处。部分A包括透镜的变化的折射率部分，部分B包括透镜的大体恒定的折射率部分。分开讲，部分A具有负光焦度，部分B具有正光焦度。在本实施例中，部分A的远距视觉部分的折射率大于近距视觉部分的折射率，因此提供用于近距视觉的累加光焦度。

参照图18，透镜层A是由光学透明材料组成的，该光学透明材料包括具有不同折射率的两部分。A1对应于透镜的远距视觉部分并具有折射率值N1。A2对应于透镜的近距视觉部分并具有折射率值N2。N1和N2是大体恒定的折射率值。点线2表示N1和N2的折射率混合界面。后透镜层B是由光学透明材料组成的菲涅耳预成型透镜，该光学透明材料的折射率N3是大体恒定的。透镜A的前表面4具有凸面的曲面R1，内部菲涅耳界面I具有凹面的形状R2f以及相对于透镜部分A的等价菲涅耳半径R2r和二次曲线常数值CC，透镜部分B的后表面5具有凹面的曲面R3。

该透镜在透镜的远距视觉部分中提供0光焦度而在近距视觉部分中提供2.278屈光度的累加光焦度。可以修改表面5以包含患者的处方。

示例透镜的值如下所示：

N1＝    1.55

N2＝    1.498

N3＝    1.55

R1＝    200.0

R2f＝   200.0

R2r＝   -22.21

CC＝    -0.699

R3＝    -199.47

CT＝    1.5

ET＝    1.5

CREN＝  0.013

可以利用前述喷涂方法来制造图13、15和17的上述平面形状菲涅耳透镜的变化的折射率部分。在该方法中，两个喷枪_&_(图20)一起沿着直线或弓形路径移动，每个喷枪将一种折射率的树脂的沉积物以在透镜延度上生成0.2到2mm宽或更宽的重叠或公共沉积物的方式喷到菲涅耳预成型表面上。薄的垂直分隔壁位于喷枪之间并且被定向为与喷枪的移动方向成直线，其正好位于集聚的树脂沉积物之上，将远距视觉部分与近距视觉部分分开，并且阻挡来自每个喷枪的不想要的喷涂沉积到邻近的部分中，同时控制在其上或下方经过的每次所喷出的树脂的量以与所喷出的邻近树脂部分相混和。可以增大或减小重叠或混合区域的延度，并通过所述壁的高度以及喷枪喷涂的方向和图案来容易地控制所述延度。当喷枪继续其来回的直线或弓形的运动时可以继续该喷涂处理，从而确保均匀分布和体积的树脂材料沉积到菲涅耳透镜表面上。

该喷涂处理还确保了通过对由于树脂雾和喷枪的空气压二者的影响而导致的现有集聚沉积物进行处理和混和动作从而在混合区域中得到两种树脂的充分混和。一旦所喷出的沉积的厚度达到略微在菲涅耳表面所填充的空间的水平之上，透镜就可以被完全固化或聚合化，随后根据需要对其进行加工或处理，或者可以将诸如图17或18a的透镜部分C的保护层或其他部分应用到液体树脂并将其聚合化，从而生成永久接合的部分。可替换地，可以将可除去浇注部分施加到最上面的树脂表面，然后进行聚合化和随后的除去，以生成诸如图13的5所表示的光学质量表面。

可以使用生成组合折射率混合区域的两个喷枪喷涂系统以类似的方式来生成图18的上述曲面形式双合菲涅耳透镜的变化的折射率部分。在这种情况下，喷涂物沉积到具有挠性特征的浇注元件的平的表面上，达到希望的厚度，例如0.35mm厚。一旦沉积，可以将树脂部分聚合化为胶质态。在这个步骤之后，可以使浇注元件弯曲，以使得其表面呈现对应于菲涅耳预成型件的曲面。随后使部分胶质化的聚合物抵靠该预成型件按压并且聚合化，从而将该胶质层永久接合到菲涅耳表面。包含挠性浇注元件的层C仍可以作为透镜的一部分，如图18a所示，或者除去并重新利用或者处理掉。可以将所述的挠性浇注元件松弛成希望的曲面或者利用机械或者其他手段，例如通过真空成型处理，使其变形成希望的曲面。

参照图19，示出了遵循本公开的教导而构建的第12个示例性透镜。该透镜是多焦点眼镜片。其包含多个层，所述多个层具有变化的折射率分布以及与邻近层9s0的光焦度符号相反的光焦度符号。如已经证实的，可以在邻近的正光焦度和负光焦度层中使用一对变化的折射率分布，以有效地提高折射率差或使其加倍，从而提供以较低或较平的曲面和减少的透镜厚度来获得高累加值的手段。本实施例基于该相同的原理，但是利用了低曲率和厚度的多个成对层，以获得类似的结果。可以组合不同数量的0.3mm厚或更小的膜层，以产生相应的累加值。例如，如果一对光焦度相反并且折射率分布相反的层提供了0.417屈光度的累加，则6对相同的成对层将提供2.5屈光度的累加。在图19中，前透镜部分A具有大体恒定的折射率，部分B、C、D和E具有变化的折射率。存在六个C部分和五个D部分。部分B和E的光焦度相等，并且加在一起构成了附加的D部分。成对部分C和D的光焦度相反并相等。部分A具有正光焦度，并且补偿了透镜的上部远距视觉部分的负的“累加”光焦度，部分B具有正光焦度，部分C具有负光焦度，部分D具有正光焦度并且部分E具有正光焦度。C部分的远距视觉部分的折射率大于它们的近距视觉部分的折射率，并且D部分的远距视觉部分的折射率小于它们的近距视觉部分的折射率，因此提供用于近距视觉的复合累加光焦度。透镜层A是由折射率N1大体恒定的光学透明材料组成的。透镜层B是由包括具有不同折射率值的两部分的光学透明材料组成的。B1对应于透镜的远距视觉部分并且具有折射率值N2，B2对应于渐进中间视觉部分并且具有折射率值N3。透镜层C是由包括具有不同折射率值的两部分的光学透明材料组成的。C1对应于透镜的远距视觉部分并且具有折射率值N4，C2对应于透镜的近距视觉部分并且具有梯度折射率值N5。透镜层D是由包括具有不同折射率值的两部分的光学透明材料组成的。D1对应于透镜的远距视觉部分并且具有折射率值N6，D2对应于透镜的近距视觉部分并且具有折射率值N7。透镜层E是由包括具有不同折射率值的两部分的光学透明材料组成的。E1对应于透镜的远距视觉部分并且具有折射率值N8，E2对应于透镜的近距视觉部分并且具有梯度折射率值N9。点线2表示N2和N3、N4和N5、N6和N7以及N8和N9的折射率混合界面。

透镜层A的前表面4具有半径值为R1的凸面曲面，内部界面表面5具有半径R2，内部界面表面6具有半径R3，内部界面表面7具有半径R4，并且后表面8具有半径R5。

透镜部分C和D共用曲面界面6/R3和7/R4。相对于部分A而言，R3是凹面，R4是凸面。因为邻近的内部界面表面的弯曲相反，所以可以简单地通过将所有表面的绝对表面屈光度光焦度相加来计算根据本实例的透镜的CREN值。

通过使每个连续的折射率混合偏移一个增量来获得如所示的8度的折射率朝向角。

与示例性透镜一样，所有半径的值都是基于在透镜的远距视觉部分中提供0光焦度并且在近距视觉部分中提供2.5屈光度的累加光焦度的透镜。

根据本实施例的双焦点透镜的参数的示例性值如下：

N1＝    1.74

N2＝    1.41

N3＝    1.74

N4＝    1.74

N5＝    1.41

N6＝    1.41

N7＝    1.74

N8＝    1.41

N9＝    1.74

R1＝    596.0

R2＝    平面

R3＝    -3208.41

R4＝    3208.41

R5＝    平面

CT＝    2.1

ET＝    1.575

CREN＝  5.418

OA＝    8度

通过使用例如以上参照图13、15、17和18所述的喷涂方法结合具有希望的挠性特征的可变形基底，按照连续的顺序相互独立地处理每个透镜层，可以制造上述透镜。

现在参照图20，示出了可以用于处理该透镜层的喷涂装置。两个喷枪S1和S2分别独立输送1.74和1.41折射率的材料。所述枪以直线运动方式和路径LP而移动，每个枪将树脂沉积物S1.41和S1.74喷涂到基底表面B上，并且产生0.3至2mm宽的组合重叠或公共沉积物。薄的垂直分隔壁W位于喷枪之间并被定向为与喷枪的移动方向成一条直线，其正好位于集聚的树脂沉积物之上，其划分远距视觉部分D与近距视觉部分N，并且阻挡来自各个枪的不想要的喷涂US沉积在邻近的部分中，同时控制在其上或下方经过的每次所喷出的树脂的量以与所喷出的邻近的树脂部分混和。

可以增大或减小共用沉积或者混合区域的延度，并通过所述壁的高度、喷枪离沉积物的距离、喷枪喷涂的方向和喷涂图案的形状来容易地控制该延度。在说喷出的沉积物之上的3mm的壁高可以导致混合区域大约1mm宽。当建立了沉积层并且其高度增大时，可以升高所述壁或降低透镜来维持离最上面的沉积表面的合适的距离。该壁可以包括沿着其连接到真空源的下部延度的开口，该真空源将形成的堆积树脂吸离喷涂区域并且排出壁W，以便防止来自该壁上的材料滴到沉积物上。挠性和可变形基底B是第一树脂层喷涂于其上的表面，并且在其之上是垂直的分隔壁W。将该可变形基底B安装在基底支撑柱体BS上，该柱体具有上壁部分R，其在基底B之上延伸并且起到喷出的树脂的容器的作用。可变形基底B包括薄塑料、玻璃或者不锈钢部件，通过机械或者其他手段可以使它们改变弯曲。在每次喷涂应用过程中，在基底B中引起弯曲变化，这在施加新的层时继而产生了每个内部界面的弯曲。在图20中，真空线VL提供从真空源到真空腔VC的部分和可控的真空，并且提供抽吸装置，以将可变形基底B向下拉从而生成凹面弯曲。在后面的循环中，对线VL增压，从而在腔VC中生成大气压或超大气压环境，并且因此提供用以将可变形基底B向上拉从而生成凸面弯曲的压力。由于R3和R4在50mm上具有0.0974mm的径向深度，因此仅需要少量的表面变化来使基底B呈现所需的曲面半径。可以使用可变厚度的基底B来确保在基底变形时获得具有连续和有用的光学曲面的表面，例如球面曲面。

在基底B保持在平面状态下时首先施加第一组合层B1。在喷涂过程中，随着喷涂层集聚和增长，由于获得喷涂层厚度，可以使基底表面B的凸面度逐渐变陡成为其最终的曲面(如图所示)，因此弯曲的变化与所施加的树脂层的增长相呼应地进展。一旦产生了最终的曲面并且获得了树脂层厚度，就可以除去壁W。这时，喷涂的树脂层的液体表面将停滞并且自动变平，此后能够将其光致聚合化成胶质态。可替换地，可以将平面或者略微凸面的浇注表面施加到未聚合化的树脂层，以精确控制表面轮廓。使用凸面浇注表面来避免在施加到喷涂树脂组合物的暴露于空气的表面时气泡的截留。然后可以将该树脂层胶质聚合化，随后除去上部浇注表面。胶质固化沉积物的最上部表面成为第二喷涂层施加到其上的基底B1，因此可以对基底B进行所需的任何对曲面的微小调整，以提供在其上要施加第二层的平的表面B1。然后可以将第二喷涂树脂层施加到该平的表面，然而这时喷枪或透镜旋转了180度，以获得相反的折射率分布方向。在喷涂第二层的过程中，可以随着获得了喷涂层厚度而使基底表面B的凹面陡度逐渐减小并且逐渐使其变凸以达到其最终的陡度，由此同样地，弯曲的变化与所施加的树脂层的增长相呼应地进展，从而随着基底B的相应的弯曲变化而生成各个新的弯曲界面半径。一旦产生了最终的曲面并且获得了树脂层厚度，可以如前所述完成所喷涂的液体树脂的上表面。可以使喷枪或者透镜重复地旋转180度，以为具有相应的交替正或负光焦度的每个附加层获得相反的折射率分布方向。每次旋转还可以包括递增的偏移，以获得折射率朝向角。

应当注意的是，在喷涂沉积了每个树脂层之后并且刚好在其胶质聚合化之前，之前层的所引起的弯曲将需要一旦完全聚合化了透镜就交替成为R3和R4曲面的曲面的半径。这将需要在胶质聚合化阶段引入补偿性曲面，其中随着成层处理开始由于透镜厚度增大而进行微小的调整。应当在基底材料表面和上表面处于平的状态下的情况下采取从胶质到固体的最终的聚合化。可以将最终的层A制造层预成型件，并且将其接合到组合多层透镜，或者可以将其浇注到表面B或E上并聚合化。

作为先前结合第一到第七示例性透镜所述的扩散处理的可替代方案，还可以使用上述的喷涂技术。当相比于第十二个示例性透镜，这些透镜的变化的折射率部分(一个或多个)的厚度更大时(在1mm或更大的数量级)，将需要更大喷涂厚度的沉积物。如果所喷涂的两种折射率材料的密度显著不同，则在施加了大厚度的单一喷涂应用的情况下，较重的材料由于重力的牵引会下沉到较轻的材料的下面。为了避免这个问题，可以对薄的施加层采取周期性的胶质聚合化或者部分固化。例如，可以使0.25mm厚的施加层循序地胶质聚合化，直到获得最终的层厚度为止。在这种情况下，无需向依次的喷涂沉积物中的每一个都应用上部浇注表面，以生成非常平的表面，这是因为将施加具有相同折射率分布朝向的附加喷涂涂层。具有更大的厚度和更陡的弯曲的这些透镜还可以利用可变形基底来促进该喷涂制造程序，并且提供所需的半径。如前所述，可以将可除去浇注表面应用到最上部表面，随后进行最终的聚合化以及除去该表面。可替换地，该浇注表面可以包括用作保护层的附加的永久接合透镜部分。

Claims (25)

1.一种用于由患者使用的多焦点眼镜片，所述镜片由至少两个层构成，其中一个层具有正光焦度而另一个层具有负光焦度，所述两个层中的一个是第一层并具有两个邻近的部分，其中一个部分具有基本恒定的第一折射率而另一个部分具有基本恒定的第二折射率，以及混合区域，其横截所述镜片的子午面而延伸并在所述邻近的部分之间形成具有在所述第一折射率和所述第二折射率之间连续变化的折射率的过渡，该过渡具有被选择得过窄而不能提供有用的视觉区的宽度。

2.根据权利要求1所述的镜片，所述两个层均具有连续弯曲的表面。

3.根据权利要求1所述的镜片，所述两个层中的所述另一个层是第二层并且被成形为与所述第一层相结合来提供视觉校正处方。

4.根据权利要求3所述的镜片，其中所述一个部分对应于所述患者的第一视觉区，而所述另一个部分对应于所述患者的第二视觉区，从包括远距视觉区、中间视觉区和近距视觉区的组中选择所述视觉区。

5.根据权利要求1所述的镜片，其中所述两个层包括菲涅耳透镜，以及其中所述两个层的界面包括菲涅耳表面。

6.根据权利要求5所述的镜片，其中所述菲涅耳表面具有非光学功能阶梯，所述非光学功能阶梯中的至少一些是锥形的，以及其中锥形阶梯的顶点位于所述镜片的后表面的后面，从而提供从边缘视场点通过所述镜片到所述患者的眼睛的增大的光透射。

7.根据权利要求6所述的镜片，其中所述锥形阶梯的顶点在所述镜片的后表面之后16-28.5mm处。

8.根据权利要求5所述的镜片，其中所述两个层中的所述另一个层是第二层，并且所述第二层具有基本恒定的折射率，该折射率与所述第一层的所述一个部分的折射率基本上相同。

9.根据权利要求1所述的镜片，其中所述第二层包括两个邻近的部分，其中一个部分具有基本恒定的第一折射率而另一个部分具有基本恒定的第二折射率，以及混合区域，其横截所述子午面而延伸，在所述邻近的部分之间形成具有在所述第一折射率和所述第二折射率之间连续变化的折射率的过渡，所述过渡具有被选择得过窄从而不能提供有用的视觉区的宽度，以及其中将所述第一层和所述第二层彼此相关地定位在从包括以下位置关系的组中所选择的位置关系中：a)使具有较低折射率的第一层的部分的至少一部分沿着患者的视线与具有较高折射率的第二层的部分的至少一部分对准，以及b)使第一层的具有较高折射率的部分的至少一部分沿着患者的视线与第二层的具有较低折射率的部分的至少一部分对准。

10.根据权利要求9所述的镜片，包括第三层，所述第三层被成形为用以结合所述第一层和所述第二层来提供视觉校正处方。

11.根据权利要求1所述的镜片，其中所述第一层具有前表面和后表面，所述前表面和后表面均大体上横截通过所述镜片的患者视线，所述过渡在所述前表面和所述后表面之间具有延度，其中通过所述延度限定具有基本恒定的折射率的表面，所述表面的至少一部分大体上与通过所述镜片的所述患者视线对准。

12.根据权利要求11所述的镜片，其中所述第一层的所述过渡与所述第二层的所述过渡具有从包括下列位置关系的组中所选择的位置关系：a)沿着通过所述镜片的视线基本上对准，以形成包括第一层的较低折射率部分和第二层的较高折射率部分的第一对准部分以及包括第一层的较高折射率部分和第二层的较低折射率部分的第二对准部分，以及b)偏移，以形成包括第一层的较低折射率部分和第二层的较高折射率部分的第一部分对准部分、包括第一层的较高折射率部分和第二层的较低折射率部分的第二部分对准部分以及位于所述第一层的过渡和所述第二层的过渡之间的包括从包括以下的组中所选择的部分的第三部分对准部分：a)第一层的较低折射率部分和第二层的较低折射率部分，以及b)第一层的较高折射率部分和第二层的较高折射率部分。

13.根据权利要求12所述的镜片，其中所述至少两个层均具有前表面和后表面，所述前表面和所述后表面均大体横截通过所述镜片的患者视线，所述过渡在所述前表面和所述后表面之间具有延度，其中通过所述延度限定具有基本恒定的折射率的表面，该表面的至少一部分大体上与通过所述镜片的所述患者视线对准。

14.一种用于制造透镜的方法，所述透镜包括第一部分和第二部分，所述第一部分具有第一折射率而所述第二部分具有第二折射率，所述方法包括步骤：

提供模具，

使用膜来将所述模具分隔成两个区域，其中每个区域对应于所述第一部分和所述第二部分中的一个，

利用第一液体填充第一区域，并利用第二液体填充第二区域，所述膜可溶解在所述第一和第二液体中的至少一个中，

使所述膜至少部分地溶解在所述第一和第二液体中的至少一个中，以及之后

使所述液体固化以形成具有第一部分和第二部分以及位于所述第一和第二部分之间的中间部分的固体，所述第一部分具有第一折射率，所述第二部分具有第二折射率，所述中间部分具有在所述第一和第二折射率之间平滑地变化的折射率。

15.根据权利要求14所述的方法，其中使用所述膜来将所述模具分隔成两个区域的步骤包括：使用所述膜在所述两个区域之间形成边界，所述边界具有选自下列的形状：平的、柱状的、非球面柱状的、锥状的和修改后的锥状形状。

16.根据权利要求14所述的方法，还包括步骤：通过在固化所述第一和第二液体之前使固体颗粒运动穿过所述第一和第二液体来混和所述第一和第二液体，以形成混合。

17.根据权利要求14所述的方法，其中所述两种液体具有不同的密度，提供模具的所述步骤包括：提供具有第一和第二区域的模具，所述第一和第二区域形成用于接受所述液体的腔，所述方法还包括步骤：将所述模具布置成：使承受密度更大的液体的腔的区域位于承受密度更小的液体的腔的区域之下。

18.根据权利要求17所述的方法，还包括步骤：通过在固化所述液体之前使颗粒运动穿过它们而将所述液体混和，以形成混合。

19.一种用于制造透镜的方法，所述透镜包括第一部分和第二部分，所述第一部分具有第一折射率而所述第二部分具有第二折射率，所述方法包括步骤：

提供模具，

利用第一液体填充模具的第一区域，并利用第二液体填充模具的第二区域，所述第一和第二液体可被固化以形成固体，在被这样固化时所述固体具有不同的折射率，

通过在固化所述液体之前使固体颗粒运动穿过中间区域来在所述中间区域中混和所述液体，以在所述第一和第二区域之间形成混合，以及之后

固化所述液体以形成具有第一部分和第二部分以及位于所述第一和第二部分之间的中间部分的固体，所述第一部分具有第一折射率，所述第二部分具有第二折射率，所述中间部分具有在所述第一和第二折射率之间平滑地变化的折射率。

20.根据权利要求19所述的方法，其中所述方法还包括：将所述模具的具有第二液体的第二区域布置成位于所述模具的具有第一液体的第一区域之下，以及还包括步骤：将所述颗粒包含到所述第一区域中并借助于选自下面的力而使所述颗粒从所述第一区域运动穿过所述中间区域：重力和离心力。

21.一种用于制造透镜的方法，所述透镜包括第一部分和第二部分，所述第一部分具有第一折射率而所述第二部分具有第二折射率，所述方法包括步骤：

提供浇注表面，

通过沿着第一预定路径移动第一喷涂器，来从第一喷涂器喷出可固化以形成具有第一折射率的第一液体到所述浇注表面的至少一部分上，用以形成第一沉积物，

通过沿着第二预定路径移动第二喷涂器，来从第二喷涂器喷出可固化以形成具有第二折射率的第二液体到所述浇注表面的至少一部分上，用以形成第二沉积物，

生成所喷出的第一和第二液体的公共沉积区域，以形成具有第一液体和第二液体两者中的一些的混合区域，所述公共沉积区域在所述第一和第二预定路径中的至少一个的方向上具有长度以及大体上垂直于所述方向的宽度，

控制所述公共沉积区域的所述宽度，以及

至少部分地固化所述液体，以形成具有第一折射率的第一部分和具有第二折射率的第二部分以及位于所述第一和第二部分之间、具有在第一和第二折射率之间平滑地变化的折射率的中间部分。

22.根据权利要求21所述的方法，其中

喷出第一和第二液体的步骤包括：在至少部分地固化先前喷出的第一和第二液体的沉积物之后，以选自下列的方式重复喷出第一和第二液体的步骤：a)喷出所述第一和第二液体以分别沉积到所述第一和第二部分上，以及b)喷出所述第一和第二液体以分别沉积到所述第二和第一部分上。

23.根据权利要求22所述的方法，其中提供浇注表面的步骤包括：提供挠性浇注表面，以及还包括步骤：在重复喷出第一和第二液体的步骤之前改变所述浇注表面的形状。

24.根据权利要求21所述的方法，其中控制所述第一和第二液体的所述公共沉积区域的宽度的步骤包括选自下面的步骤：

改变喷涂器喷涂的方向，改变喷涂器离浇注表面的距离，改变所喷涂的沉积物的形状，以及在公共沉积区域之上的选定距离处在所述喷涂器之间布置喷涂屏障，并使选定量的喷涂物在所述屏障的下面经过并超过所述屏障而沉积。

25.根据权利要求21所述的方法，其中所述浇注表面包括具有非光学功能阶梯的菲涅耳透镜，所述非光学功能阶梯选自包括以下的组：柱状非光学功能阶梯、锥形非光学功能阶梯以及柱状和锥形非光学功能阶梯的组合。

Images