CN102830503A - 一种通用型渐进多焦点镜片与模具 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种通用型渐进多焦点镜片与模具，所述通用型渐进多焦点镜片：包括带有厚度变化的镜片表面，所述镜片表面上部为视远区，镜片表面下部为视近区，视远区与视近区之间为中间过渡区，配镜中心在镜片几何中心水平线之上3mm，所述视远点到配镜中心之间的加光度为全部加光度的10.5%～12.5%，所述镜片的上光测度点位于几何中心水平线之上8mm，下光测度点统一位于几何中心以下13mm。优点之一是在下光测度点固定不变的前提下，其适配瞳高随加光度的不同存在一定的选择灵活度；优点之二在于可给予配镜师更多地根据镜架倾角选择配镜中心位置的自由，上述优点即相当于在一种产品的基础上提供多种传统产品的使用可能性，所以称通用型渐进多焦点眼镜片。

Description

一种通用型渐进多焦点镜片与模具

技术领域

本发明涉及一种通用型渐进多焦点眼镜片，也涉及到该种镜片的设计方法，这种设计可同时用于内渐进片、外渐进片以及用于加工内、外渐进片的模具。

背景技术

渐进多焦点眼用镜片通过光焦度连续渐进增加的过渡区，实现视远区与视近区表面面形的自然衔接，实现镜片的光焦度连续变化，使由远及近不同距离的视野无断裂而能清晰成像，克服人们使用双光镜等在视远区和视近区转换时视野不连续、视像断裂、中距离视物不清、视远区和视近区有明显的可见分界，影响使用者的美观等缺陷。

1959年欧洲第一个渐进镜Varilux眼镜片投放市场；1961年渐进镜Omnifocal眼镜片在美国发行。到了20世纪70年代中期，随着视觉生理的研究的发展，第2代软式设计的渐进镜应运而生，渐进镜片越来越广泛地为市场所接受。2000年现代软式设计的第5代渐进镜重视运动视觉的需要，渐变通道短而宽，像差得到有效控制，有效视野更大。

渐进多焦点眼用镜片表面分为盲区（周边散光区），和有效视区。有效视区包括视远区、中间过渡区（也称通道）、视近区，参见附图1。视远区位于眼镜的上部，用于人眼处于放松平视状态下矫正视远能力，提供清晰、宽阔的视野。视近区位于眼镜的下部，用于近距离观看状态下矫正视近能力。视远区中的一个参考点称为视远点，视近区中的一个参考点称为视近点，视近点与视远点之间的光焦度之差称为加光度。中间过渡区连接视远区和视近区的中间区域，给佩镜人提供在视远区与视近区之间光焦度的平缓转变。中间过渡区也称为通道。

中间过渡区的长度、宽度、加光量以及加光量梯度变化，直接影响人眼对渐进多焦点镜片的适应性，是渐进多焦点镜片设计优劣的重要标志。中间过渡区的特征随着设计方法、设计理念、渐进程度、以及渐进镜片应用对象的不同而有相应的差异，人眼瞳距、鼻梁高低、用眼习惯等的不同对渐进镜片适应性也有所不同。

中间过渡区的特征包括长度、加光量以及加光量梯度变化通过主渐变子午线上光焦度的变化来描述。主渐变子午线定义为镜片表面与佩镜者在向不同距离正前方观看时的视线交点轨迹，从视远点起至视近点终止，向鼻侧倾斜。主渐变子午线长度、主渐变子午线上光焦度的变化形态，配镜中心的位置，视远点到配镜中心光焦度的变化量都是中间过渡区的特性表征。子午线是指通过主渐变子午线并两端向外延伸到镜片边缘的直线。

在本发明作出之前，美国专利（US 4861153）叙述了沿主渐变子午线上各点曲率半径变化的曲线方程。曲线方程以高次多项式表示，各项系数由线性方程组解出，要求沿子午线曲率半径变化曲线光滑，在视远区和视近区中心附近曲率变化缓慢。英国克劳斯鲍斯光学有限公司在中国申请的专利CN 101174032B给出主渐变子午线上光焦度的变化曲线。这两者都没有建立起主渐变子午线长度与加光量的关系，也没有涉及到有关配镜中心的信息。

法国埃西勒国际通用光学公司在中国申请的专利CN 101243352A提出一种短通道的渐进多焦点镜片，利用基曲线来定标主渐变子午线上的光焦度，主渐变子午线长度与光焦度的变化形态与加光量有关，但没有示意从视远点到配镜中心的加光量以及光度相对稳定区位置与总加光量的关系。

中国温州医学院与本申请人共同申请的专利CN 101661167B根据镜片配戴者的需求，先确定镜片视远点和视近点位置、视远点屈光度、镜片加光度等参数，再设计主渐变子午线上光焦度变化曲线。也同样没有示意配镜中心、光度相对稳定区位置等信息。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种通用型渐进多焦点镜片及其设计方法，优点之一是在下光测度点固定不变的前提下，其适配瞳高随加光度的不同存在一定的选择灵活度，一部分较低的加光度品种可以给予配镜师更多的选择镜架的自由度；优点之二在于配镜中心位置介于常用的几何中心之上2mm或4mm之间，可给予配镜师更多地根据镜架倾角选择配镜中心位置的自由，上述优点即相当于在一种产品的基础上提供多种传统产品的使用可能性，所以称通用型渐进多焦点眼镜片。

为解决上述计算问题，本发明提供了如下技术方案：一种通用型渐进多焦点镜片：包括带有厚度变化的镜片表面，所述镜片表面上部为视远区，镜片表面下部为视近区，视远区与视近区之间为中间过渡区，视远点设置在镜片几何中心水平线之上8mm，配镜中心在镜片几何中心水平线之上3mm，所述视远点到配镜中心之间的加光度为全部加光度的10.5%～12.5%，所述镜片的上光测度点位于几何中心水平线之上8mm，下光测度点统一位于几何中心以下13mm。

作为本发明所述的通用型渐进多焦点镜片的一种优选方案：所述镜片的主渐变子午线上光焦度s由下式确定：

s＝s_d+(s_r-s_d)k(y)

$k\left(y\right)=\left\{\begin{array}{cc}1-{\left(\frac{y+h_r}{h/2}\right)}^a& -h_r\≤y\≤-(h_r-h_d)/2\\ {\left(\frac{h_d-y}{h/2}\right)}^a& -(h_r-h_d)/2\≤y\≤h_d\end{array}\right.$

a＝3-0.4b×|s_r-s_d|

h＝h_d+h_r

其中，s_d为视远点光焦度，s_r为视近点光焦度，s_r-s_d即为渐进镜的加光度；h_d为视远点距镜片中心水平线的垂直距离，hr为视近点距镜片中心水平线的垂直距离；a无量纲，b是单位转换系数,b＝1/D；

hr是一个阶梯函数：

其中，符号

是向下取整函数，c是单位转换系数，c＝mm/D。

作为本发明所述的一种用于加工通用型渐进多焦点镜片的模具，包括使用热熔成型或自由曲面研磨方法制造的内表面渐进镜片或外表面渐进镜片的玻璃模具或金属模具。

设计本发明所述的通用型渐进多焦点镜片的方法，其包括以下步骤：第一步，设定镜片加工面视远点光焦度、加光度，选择左镜或右镜，确定镜片直径，选择外渐进镜片或内渐进镜片，按照下述计算公式设计主渐变子午线：

s＝s_d+(s_r-s_d)k(y)

$k\left(y\right)=\left\{\begin{array}{cc}1-{\left(\frac{y+h_r}{h/2}\right)}^a& -h_r\≤y\≤-(h_r-h_d)/2\\ {\left(\frac{h_d-y}{h/2}\right)}^a& -(h_r-h_d)/2\≤y\≤h_d\end{array}\right.$ 及

a＝3-0.4b×|s_r-s_d|

h＝h_d+h_r

其中，符号

是向下取整函数，c是单位转换系数，c＝mm/D；

第二步，依照第一步设计出的主渐变子午线，计算出镜片面形矢高，根据计算出的数据加工镜片，或者制作用于加工镜片的模具。

本发明公开一种镜片主渐变子午线上的光焦度设计。主渐变子午线长度与渐进镜加光度有关，配镜中心在镜片几何中心水平线之上3mm。视远点到配镜中心有缓慢加光，加光量占全部加光总量的10.5%－12.5%；到达全部加光值95%以上的位置随加光量的变化而变化，在加光度低于1.50D（D表示光焦度的单位屈光度，1D=1/m）时从几何中心向下9毫米处即可达到并进入光度相对稳定区，而在加光度高于2.25D时需要几何中心向下12毫米方可达到加光度的95%。前述特征可保证镜片的上光测度点统一于几何中心水平线之上8mm，下光测度点统一位于几何中心以下13毫米，同时又实现差异性设计，使佩镜人容易适应，提高舒适程度。在方便检测特点的前提下，允许配镜师对于低加光镜片采用更低的适配瞳高，从而拥有更多的选择镜架品种的自由度。

通常镜片设计的配镜中心位置有两种。一种位于几何中心线之上4毫米，适合于欧美人的鼻梁高，眼眶深，镜片离眼球的距离远的情况。另一种位于几何中心线之上2毫米，适合于亚洲人鼻梁较低，眼眶较浅，镜片离眼球的距离较近的情况。配镜中心位于几何中心之上3毫米，介于以上两者之间，使眼镜的适配度更具灵活性。

本专利的主要发明内容是渐进镜设计的第一步，即按照佩镜者的配镜处方确定主渐变子午线上光焦度。之后，采用现有技术（CN101661167B）公开的技术方案进行渐进镜设计的第二步，选择轮廓线形式，计算得到镜片面形矢高分布数据。以此面形矢高分布数据加工镜片，得到适合佩镜者用眼特征的渐进多焦点眼用镜片。

附图说明

图1为渐进多焦点眼用镜片的分区示意图。

图2为本发明涉及到的主渐变子午线上几个参考点和基本量的示意图

图3显示本发明设计的两个不同加光度子午线上的光焦度变化曲线。

图4显示本发明实施例一提供的渐进多焦点眼用镜片的等光焦度轮廓线图。

图5显示本发明实施例一提供的渐进多焦点眼用镜片子午线上的光焦度变化曲线。

图6显示本发明实施例一提供的渐进多焦点眼用镜片的散光等柱面度轮廓线图。

图7显示本发明实施例二提供的渐进多焦点眼用镜片的等光焦度轮廓线图。

图8显示本发明实施例二提供的渐进多焦点眼用镜片子午线上的光焦度变化曲线。

图9显示本发明实施例二提供的渐进多焦点眼用镜片的散光等柱面度轮廓线图。

图10显示本发明实施例三提供的渐进多焦点眼用镜片的等光焦度轮廓线图。

图11显示本发明实施例三提供的渐进多焦点眼用镜片子午线上的光焦度变化曲线。

图12显示本发明实施例三提供的渐进多焦点眼用镜片的散光等柱面度轮廓线图。

具体实施方式

以下实施例在设计出渐进镜的面形矢高后，再采用CN101661167B公开的技术方案，计算渐进镜片的光焦度和柱面度（散光）分布图。仅以左镜为例，因为右镜是左镜关于y轴的镜像，除了视近区向鼻侧倾斜以外，其它特征完全相同。

图2为配镜中心、视远点、视近点的位置以及公式（1）－（2）涉及到的hd、hr物理量的示意图。图3是两个不同加光度子午线上的光焦度变化曲线。主渐变子午线的光焦度根据公式（1）－（2）确定，视远点和视近点之外的光焦度分别等于该两点的屈光度值。横坐标为镜片高度，从左至右表示从镜片下部到镜片上部，纵坐标为光焦度。曲线显示在镜片的下半部和上半部都有光度稳定的区域，光焦度从镜片的上半部至下半部逐渐增加。两个不同加光度曲线的视远点都位于几何中心以上8毫米，光焦度为2屈光度，从视远点到几何中心之上3毫米的配镜中心处有缓慢加光。加光总量为1D时，至配镜中心处加光占总加光量的10.8%，几何中心之下13毫米处的下光测度点已位于光焦度稳定区域；加光总量为3D时，至配镜中心处加光占总加光量的12.1%，几何中心之下13毫米的下光测度点处达到总加光量的99.3%。

实施例一：预设的眼用镜片加工面视远点光焦度2D，加光度1.25D，左镜，镜片直径72mm，适用于外渐进片。第一步按照前述主渐变子午线设计的计算公式(1)、(2)，hd=8mm，hr=10mm，a=2.5。配镜中心处光焦度为2.144D，加光量达总加光量的11.5%，几何中心下9mm处光焦度为3.247D，已进入光度相对稳定区。

第二步依照设计出的子午线，采用CN101661167B的现有技术方法计算出镜片面形矢高和镜片的光焦度分布、子午线上光焦度变化曲线和柱面度分布如图4、图5和图6。

图4是设计镜片的光焦度分布图。镜片的上半部是一个稳定光度为2D的视远区，镜片的下半部有一个稳定光度的视近区，视远区和视近区之间是光焦度平缓递增的中间过渡区。图例中等光焦度线的间隔为0.2D，视近区的最大等光焦度3.2D线的上缘在镜片下半部的8毫米处。较为密集的等光焦度线集中在几何水平线之上3毫米处到几何水平线之下8毫米。

图5是基于图4绘出的子午线上光焦度变化曲线。上光测度点光焦度2.005D，下光测度点光焦度3.249D，从上光测度点至下光测度点总加光量1.244D，配镜中心处光焦度2.15D，占总加光量的11.7%，在几何中心下9mm处光焦度3.23D，已进入光度稳定区。镜片主渐变子午线上的光焦度变化与设计第一步所用的子午线基本一致。

图6是与图4、图5相对应的散光柱面度分布图。显示镜片上部为开阔的小柱面度的视远区，镜片下部有一个较大的向鼻侧倾斜的视近区，连接视远区和视近区的中间过渡区较短，在几何中心以下7－8mm处就打开进入视近区，两侧盲区的最大散光的柱面度为1.25D，与加光度相当。

实施例二：预设的眼用镜片加工面视远点光焦度2D，加光度2.5D，左镜，镜片直径72mm，适用于外渐进片。按照公式(1)、(2)计算得，hd=8mm，hr=13mm，a=2.0。配镜中心处光焦度为2.283D，加光量达总加光量的11.3%，几何中心下12mm处光焦度为4.489D，达到总加光量的99.6%。

依照设计出的主渐变子午线，采用CN101661167B的现有技术方法计算出镜片面形矢高和镜片的光焦度分布、主子午线上光焦度变化曲线和柱面度分布如图7、图8和图9。

图7是设计镜片的光焦度分布图。镜片的上半部是一个稳定光度为2D的视远区，镜片的下半部有一个稳定光度的视近区，视远区和视近区之间是光焦度的逐渐递增的中间过渡区。视近区的最大等光焦度4.4D线的上缘在镜片下半部的12毫米处，较为密集的等光焦度线集中在几何水平线之上3毫米处到几何水平线之下12毫米。与图4对应的加光度为1.25D的光焦度分布图相比，中间过渡区的等光焦度线密集，表明加光梯度增大；进入光度稳定区的位置下降，表明通道增长。几何中心以下13mm落在视近区最大等光焦度4.4D线之内，表明对于大加光度通道较长的镜片，几何中心以下13mm仍可作为其下光测度点。

图8是基于图7绘出的子午线上光焦度变化曲线。上光测度点光焦度2.017D，下光测度点光焦度4.465D，从上光测度点至下光测度点总加光量2.448D，配镜中心处光焦度2.30D，占总加光量的11.6%，在几何中心下12mm处光焦度4.43D，达到总加光量的98.5%。与实施例1相比较，镜片下部视近区的光焦度稳定区较靠下，稳定区的长度也略短。镜片主子午线上的光焦度变化与设计时所用的子午线基本一致。

图9是与图7、图8相对应的散光柱面度分布图。显示镜片上部为开阔的小柱面度的视远区，镜片下部有一个较大的向鼻侧倾斜的视近区，连接视远区和视近区的中间过渡区较加光度为1.25D的图6为长，在几何中心以下11mm处打开进入视近区，两侧盲区的最大散光的柱面度为2.25D，小于加光度。

两种不同加光度的实施例对照表明，依照本专利设计出的镜片，在加光度较小的情况下，中间过渡区短，较早就进入下光稳定区，可选择较低的适配瞳高，两侧盲区的最大散光值与加光度相当，但绝对值不大，不会影响佩镜者的视觉舒适度。在加光度较大的情况下，中间过渡区较长，在下光测度点已进入下光稳定区，符合下光测度点统一位于几何中心以下13毫米的标准。两侧盲区的最大散光值低于加光度，相对而言降低了两侧盲区的散光，提高高加光佩镜者的视觉舒适程度，进一步显现本专利设计的灵活性。

实施例三：预设的眼用镜片加工面视远点光焦度3D，减光2D，即加光度－2D，左镜，镜片直径72mm，适用于内渐进片。按照公式(1)、(2)计算得，hd=8mm，hr=12mm，a=2.2。配镜中心处光焦度为2.782D，减光量达总减光量的10.9%。几何中心下9mm处光焦度为1.071D，已达到总减光量的96.5%。几何中心下12mm处光焦度为1D，已处于光度稳定区。

依照设计出的主渐变子午线，采用CN101661167B的现有技术方法计算出镜片面形矢高和镜片的光焦度分布、子午线上光焦度变化曲线和柱面度分布如图10、图11和图12。

图10是设计镜片的光焦度分布图。镜片的上半部是一个稳定光度为3D的视远区，镜片的下半部有一个稳定光度的视近区，视远区和视近区之间是光焦度的逐渐递减的中间过渡区。较为密集的等光焦度线集中在几何水平线之上3毫米处到几何水平线之下8毫米。由于图例显示的等光焦度线的间隔为0.2D,而光度稳定区的光焦度值处于1.005D的水平，所以没有显示出1D的等光焦度线。图11的子午线光焦度变化曲线将能进一步清楚说明。

图11是基于图10绘出的子午线上光焦度变化曲线。上光测度点光焦度2.995D，下光测度点光焦度1.004D，从上光测度点至下光测度点总减光量1.991D，配镜中心处光焦度2.76D，占总减光量的11.8%，在几何中心下9mm处光焦度1.043D，达总减光量的98.0%，在几何中心下12mm处光焦度1.005D，已进入光度稳定区。与实施例1相比较，镜片下部视近区的光焦度稳定区较靠下，稳定区的长度也略短。镜片子午线上的光焦度变化与设计时所用的子午线基本一致。

图12是与图10、图11相对应的散光柱面度分布图。显示镜片上部为开阔的小柱面度的视远区，镜片下部有一个较大的向鼻侧倾斜的视近区，连接视远区和视近区的中间过渡区较加光度为1.25D的图6为长，在几何中心以下8mm处打开进入视近区，两侧盲区的最大散光的柱面度为1.75D，小于加光度。

应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (4)

1.一种通用型渐进多焦点镜片，其特征在于：包括带有厚度变化的镜片表面，所述镜片表面上部为视远区，镜片表面下部为视近区，视远区与视近区之间为中间过渡区，配镜中心在镜片几何中心水平线之上3mm，所述视远点到配镜中心之间的加光度为全部加光度的10.5%～12.5%，所述镜片的上光测度点位于几何中心水平线之上8mm，下光测度点统一位于几何中心以下13mm。

2.根据权利要求1所述的通用型渐进多焦点镜片，其特征在于：所述镜片的主渐变子午线上光焦度s由下式确定：

s＝s_d+(s_r-s_d)k(y)

$k\left(y\right)=\left\{\begin{array}{cc}1-{\left(\frac{y+h_r}{h/2}\right)}^a& -h_r\≤y\≤-(h_r-h_d)/2\\ {\left(\frac{h_d-y}{h/2}\right)}^a& -(h_r-h_d)/2\≤y\≤h_d\end{array}\right.$

a＝3-0.4b×|s_r-s_d|

h＝h_d+h_r

其中，s_d为视远点光焦度，s_r为视近点光焦度，s_r-s_d即为渐进镜的加光度；h_d为视远点距镜片中心水平线的垂直距离，hr为视近点距镜片中心水平线的垂直距离；a无量纲，b是单位转换系数,b＝1/D；

hr是一个阶梯函数：

其中，符号

是向下取整函数，c是单位转换系数，c＝mm/D。

3.根据权利要求1所述的通用型渐进多焦点镜片，其特征在于：包括使用自由曲面研磨机床所加工的内表面渐进镜片或外表面渐进镜片，包括使用模具浇铸或注塑方式生产的内表面镜片或外表面渐进镜片。

4.一种用于加工权利要求1所述的通用型渐进多焦点镜片的模具，其特征在于，包括使用热熔成型或自由曲面研磨方法制造的内表面渐进镜片或外表面渐进镜片的玻璃模具或金属模具。

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