CN109891302A - 直接表面加工优化的镜片毛坯 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种半成品眼科镜片及其制造方法，所述半成品眼科镜片用于形成多种不同的成品眼科镜片，需要被去除以形成成品眼科镜片的镜片材料的量减少并且表面加工工具的分离率降低。

Description

直接表面加工优化的镜片毛坯

相关专利

本申请要求2016年7月8日提交的名称为Direct Surfacing Optimized LensBlank(直接表面加工优化的镜片毛坯)的美国临时申请序列号62/360,250的权益和优先权，其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明涉及眼科镜片及其制造方法，更具体地，涉及形状经优化用于直接表面加工的半成品眼科镜片毛坯及其制造方法。

背景技术

成品眼科镜片，例如渐变焦镜片或渐变处方镜片，传统上通过从在玻璃或金属模具之间模制或铸造的半成品镜片毛坯开始的工艺制造。半成品镜片通常由各种合成聚合物材料中的一种形成，并且通常具有渐进式设计、基弧和模制在镜片第一表面(例如前表面)上的镜片的附加度数(add power)部分。镜片的第二后表面可以是平光(plano)的或弯曲的，并且需要额外的表面加工以便为镜片提供所需的光学度数和/或厚度。光学实验室使用制造机(generator)将所需处方研磨到镜片毛坯的后表面，然后抛光后表面以完成研磨过程。

数字或直接表面加工技术和设备的进步现在允许已被称为镜片的自由曲面(free-form)制造的方式。在自由曲面制造中，使用制造机来将处方(例如，附加度数、基弧和/或走廊位置)形成或研磨到具有球形前镜片毛坯的镜片毛坯的后表面，以便形成成品镜片。制造机可以使用单点切割器来产生所需的镜片表面。切割只能在半成品镜片的后表面进行。大多数自由曲面制造机具有第二或甚至第三切割器，其在初始粗糙或大块切割器去除大部分不需要的镜片材料之后，产生非常光滑的表面，例如，通过使用金刚石尖端切割器。然后在专业的镜片抛光机上完成镜片制造，该镜片抛光机使用适形工具或软圈，打磨镜片的经研磨的表面而不破坏镜片表面的表面细节，即不破坏或改变成品镜片的附加度数、基弧和/或走廊位置。在图7中提供了用于形成自由曲面制造的成品镜片的示例性周期时间。

部分地，由于使用自由曲面制造技术形成的镜片提供各种优点，例如易于定制，采用自由曲面制造技术的光学实验室正在经历显著的商业压力以增加成品镜片产量。自由曲面镜片制造策略还使得光学实验室库存量较低，因为在镜片后表面产生柱镜和附加度数，仅需要在一个屈光度范围内的单光毛坯。然而，由于高度复杂的性质、成本很高以及在自由曲面制造中使用的数字或直接表面加工机器的生产有限，光学实验室通常通过采用额外的直接表面加工机器来简单地增加生产量的能力受到限制。因此，本领域需要增加自由曲面镜片制造过程中采用的现有直接表面加工机器的生产量。

发明内容

本发明提供了用于增加自由曲面镜片制造过程中采用的现有直接表面加工机器的生产量的解决方案。这些目的部分地通过提供具有第一曲线(curve)的第一光学表面；和具有第二曲线的第二光学表面来实现，该第二曲线在多个成品眼科镜片的镜片具有最大厚度的坐标处接近所述多个成品眼科镜片的第二光学表面；所述多个成品眼科镜片的镜片包括具有第一曲线的第一光学表面；所述多个成品眼科镜片的镜片包括彼此不同的光学度数(power)。其中，第一光学表面包括可变半径曲线和/或自由曲面曲线。其中，第一光学表面包括单个基弧。其中，第一光学表面形成半成品眼科镜片的前表面。其中，所述多个成品眼科镜片的镜片具有最大厚度处的坐标是所述多个成品眼科镜片的镜片边缘附近的坐标。其中，所述多个成品眼科镜片的镜片具有最大厚度处的坐标是所述多个成品眼科镜片的镜片中心附近的坐标。在本发明的某些实施例中，进一步实现这些目的，部分地是通过提供聚碳酸酯或硫代氨基甲酸乙酯半成品镜片毛坯和/或通过提供限定边缘形状的边缘，所述边缘形状在所述多个成品眼科镜片的镜片具有最大尺寸的坐标处接近所述多个成品眼科镜片的镜片的边缘形状。

部分地，进一步实现了这些目的，这是通过提供一种半成品眼科镜片，其包括：具有第一曲线的前光学表面；具有第二曲线的后光学表面；和限定边缘形状的边缘，所述边缘形状在多个成品眼科镜片的镜片具有最大尺寸的坐标处接近所述多个成品眼科镜片的镜片的边缘形状；所述多个成品眼科镜片的镜片包括不同的边缘形状。其中，第一光学表面包括半成品眼科镜片的前表面。其中，边缘形状是椭圆形的。其中，边缘形状是非对称的或对称的。其中，后光学表面的第二曲线在所述多个成品眼科镜片的镜片具有最大厚度的坐标处接近所述多个成品眼科镜片的第二光学表面，所述多个成品眼科镜片的镜片包括不同的光学度数。

部分地，进一步实现了这些目的，这是通过提供一种用于形成半成品眼科镜片的方法，所述方法包括：获得具有第一曲面的第一镜片模具，用于形成第一光学表面；获得具有第二曲面的第二镜片模具，用于形成第二光学表面，第二曲面在多个成品眼科镜片的镜片具有最大厚度的坐标处接近所述多个成品眼科镜片的第二光学表面；在第一镜片模具的第一曲面和第二镜片模具的第二曲面之间引入流体体镜片材料(fluid bulk lensmaterial)；固化流体体镜片材料；并从第一和第二镜片模具之间移出形成的半成品眼科镜片。其中，获得第一镜片模具和获得第二镜片模具包括获得限定边缘形状的第一和第二镜片模具，所述边缘形状在多个成品眼科镜片的镜片具有最大尺寸的坐标处接近多个成品眼科镜片的镜片的边缘形状。其中，获得具有第一曲面的第一镜片模具，用于形成第一光学表面，这包括获得具有基弧的第一镜片。其中，获得具有第一曲面的第一镜片模具，用于形成第一光学表面，这包括获得具有曲面的镜片模具，用于形成半成品眼科镜片的前光学表面。其中，所述多个成品眼科镜片的镜片具有最大厚度处的坐标是所述多个成品眼科镜片的镜片的中心附近和边缘附近的坐标。其中，在第一镜片模具的第一曲面和第二镜片模具的第二曲面之间引入流体体镜片材料包括引入聚碳酸酯。

附图说明

参考附图，本发明的实施例的这些和其他方面、特征和优点将能够从本发明的实施例的以下描述中变得明显并得以阐明，其中：

图1是成品眼科镜片的透视图。

图2是成品割边(edged)眼科镜片的透视图。

图3是镜片的侧剖视图，示出了成品眼科镜片的示例性后光学表面、传统半成品镜片的后光学表面，以及根据本发明的一个实施例的半成品镜片的优化后光学表面。

图4是镜片的侧剖视图，示出了成品眼科镜片的示例性后光学表面、传统半成品镜片的后光学表面，以及根据本发明的实施例的半成品镜片的各种优化后光学表面。

图5是示出了传统半成品镜片、各种类型示例性成品镜片和根据本发明的实施例的各种优化半成品镜片的特性的表格。

图6是示出了示例性类型的成品镜片的生产频率和为了形成成品镜片而从传统半成品镜片毛坯和根据本发明实施例的各种优化半成品镜片毛坯中所需去除的材料的体积的表格。

图7是示出了用于从传统半成品镜片毛坯形成成品镜片的示例性步骤和每个步骤进行的时间的表格。

图8是镜片的侧剖视图，示出了成品眼科镜片的示例性后光学表面、传统半成品镜片的后光学表面，以及根据本发明的实施例的半成品镜片的各种后光学表面。

图9A是镜片的平面图，示出了成品眼科镜片的示例性边缘形状、传统半成品镜片毛坯的边缘形状，以及根据本发明的一个实施例的半成品镜片的优化边缘形状。

图9B是镜片的平面图，示出了成品眼科镜片的示例性边缘形状、传统半成品镜片毛坯的边缘形状，以及根据本发明的一个实施例的半成品镜片的优化边缘形状。

图10示出了根据本发明的一个实施例的用于形成半成品镜片毛坯的方法。

图11是示出由传统半成品镜片毛坯形成成品镜片的示例性的时间的表格。

具体实施方式

现在将参考附图描述本发明的特定实施例。然而，本发明可以以多种不同的形式实施，并且不应该被解释为限于这里阐述的实施例；相反，提供这些实施例是为了使本公开内容彻底和完整，并且向本领域技术人员充分传达本发明的范围。在附图中示出的实施例的详细描述中使用的术语不旨在限制本发明。在附图中，相同的数字表示相同的部件。

一般而言，本发明为自由曲面镜片制造过程中采用的现有直接表面加工机器提供增加的产量。部分地，该目的通过提供半成品眼科镜片或镜片毛坯以及设计半成品眼科镜片或镜片毛坯的方法来实现，所述半成品眼科镜片或镜片毛坯被优化用于自由曲面镜片制造过程中使用的直接表面加工机器。更具体地，本发明的半成品镜片毛坯和半成品镜片毛坯设计优化了半成品眼科镜片或镜片毛坯的精确形状，因此优化了镜片毛坯中使用的体镜片材料的量，从而减少或最少化从半成品眼科镜片或镜片毛坯研磨以形成所需成品镜片需要研磨的体镜片材料的量。这又有利地(1)减少了制造机初始粗加工通道(initialroughing pass)上的工具偏转量；(2)使制造机金刚石尖端的往复运动(即分离率(rate ofdeparture))最小化，以产生更好的研磨成品并减少抛光时间；和(3)最小化为了将成品镜片割边而需要去除的材料量。

部分地，本发明涉及减少用于形成自由曲面制造的成品眼科镜片的典型周期时间。图7示出了采用传统半成品镜片毛坯的典型制造周期时间的例子。更具体地，部分地，本发明涉及减少完成图7所示步骤3、4和5的时间要求。本发明减少了在步骤3中的工具偏转和切屑负荷，这导致步骤4的改进以及优化的工具路径，以使抛光前的表面偏差最小化。本发明还提供了成品镜片由于减少抛光的整体光学改进。

在某些实施例中，本发明的优化半成品镜片毛坯使半成品镜片毛坯制造商能够生产有限数量的不同设计的优化半成品镜片毛坯。每种设计都经过优化用于自由曲面制造特定范围的处方和设计的成品镜片。

在本发明的某些实施例中，代替在传统半成品镜片毛坯中采用的球形前表面和球形后表面，在本发明的半成品镜片毛坯中采用自由曲面前表面和自由曲面后表面，以在成品镜片形成期间通过减少要从半成品镜片毛坯切割和抛光的体镜片材料的体积来增加产量。这是通过在设计和形成本发明的半成品镜片毛坯时优化光学表面形状或曲率来降低切割和抛光面上的分离率来实现的，即在本发明的半成品镜片毛坯进入表面加工制造机之前优化光学表面形状或曲率。

为了清楚起见，如本文所使用的，术语光学表面和镜片表面指的是眼科镜片的使用者通过其观察物体的表面。例如，后光学表面或后表面是当使用者通过镜片观察物体时最靠近使用者眼睛的镜片表面。前光学表面或前表面是当使用者通过镜片观察物体时离使用者眼睛最远的表面。

术语成品眼科镜片、成品镜片和未切割的成品镜片指的是具有前光学表面和后光学表面的镜片，其被研磨、表面加工或其他处理以向镜片提供所需的一个或多个度数，但是镜片边缘尚未被割边至镜片框架的形状，所述镜片框架中将使用或安装该成品眼科镜片。图1示出了具有边缘14的成品眼科镜片或成品镜片10的实例。

术语成品割边眼科镜片、成品割边镜片和切割成品镜片是指具有前光学表面和后光学表面的镜片，其被研磨或表面加工以向镜片提供所需的一个或多个度数并具有已经被修整至镜片框架的形状的镜片边缘，所述镜片框架中将使用或安装该成品眼科镜片。图2示出了具有边缘14的成品割边眼科镜片12的实例。

术语半成品眼科镜片、半成品眼科镜片毛坯、半成品镜片毛坯和未切割的半成品镜片是指仅一个光学表面具有所需最终曲率或表面形状的镜片。为了从半成品镜片生产成品眼科镜片，必须对半成品镜片的第二光学表面进行表面加工、研磨或其他处理以向成品镜片提供所需的一个或多个度数。

术语边缘和镜片边缘表示镜片的光学表面的周边、外围或边界。术语边缘形状是指当沿镜片的光轴观察时，即当在平面图中观察镜片时，镜片边缘的整体形状或轮廓。

尽管由本发明的优化半成品镜片毛坯形成的成品镜片可以是任何镜片类型，但是为了清楚起见，以下讨论涉及用于形成成品渐变焦镜片的半成品镜片毛坯。成品渐变焦镜片通常在自由曲面的直接表面加工光学实验室中形成，并涉及最复杂的光学表面几何。然而，本领域普通技术人员将认识到，本发明还适用于形成其他类型的成品镜片和成品割边镜片。

在以下公开内容中，为了清楚起见，分别讨论根据本发明的前光学表面、后光学表面和半成品镜片毛坯的边缘的设计。然而，应当理解，可以预期将每个本发明的光学表面和边缘设计集成到单个半成品镜片毛坯中，并且可以有利地获得更高的制造效率。

在以下描述中，仅为了清楚起见而不是为了限制，仅将半成品镜片毛坯的后光学表面描述为进行直接表面加工。在以下描述中，前光学表面在半成品镜片毛坯的模制或铸造期间形成。

前光学表面

一般而言，本发明的半成品镜片毛坯的前表面可以是任何自由曲面的光学表面设计，例如，可以是几个基本自由曲面光学表面的叠加。然而，为了理解前光学表面的几何形状对后光学表面加工的影响，区分三组不同的光学表面类型可能是有帮助的：球面、非球面和渐进表面(自由曲面)。

在某些实施例中，前光学表面是渐进表面类型或设计，其光学度数从远区域到近区域逐渐变化。如果前光学表面不可以是渐进的，则采用非球面前表面可能是有利的。例如，考虑两个成品镜片，镜片A和镜片B，两者具有完全相同的处方或光学度数，并且两者具有相同的边缘形状。如果镜片A具有球形前表面而镜片B具有非球面前表面，则镜片B的前光学表面比镜片A的前光学表面更平坦。这意味着镜片A的后光学表面比镜片B的后光学表面更陡峭。尽管具有相同的边缘形状，例如75mm直径的圆形形状，镜片A的后光学表面的总面积大于镜片B的后光学表面的总面积。因此，可以合理地预期的是，当前光学表面是球形时，需要更多的平均时间按给定的处方来表面加工或研磨成品镜片。

如果前光学表面是非球面的但没有渐进，则必须在镜片的后光学表面上设计或提供成品渐进镜片的所有渐进。当镜片绕其轴线转动时，这转化为制造机增加的往复运动和金刚石尖端研磨，这反过来减慢了生产。另一方面，如果前表面具有渐进，则后表面需要较少的附加度数。因此，制造机的往复运动(也称为及测量为体镜片材料的分离率)被显著减少并且产量增加。

为了理解分离率的影响，考虑在镜片后面表面加工2.50D的附加渐进。制造机金刚石工具必须在附加度数为2.50D的镜片底边附近切得更深，而在没有附加度数的镜片顶边附近则不必切得那么深。请记住，镜片以每分钟数千转的速度转动，因此金刚石工具必须每分钟改变深度数千次。附加度数越高，金刚石工具必须往复运动得越深，并且完成一转所需的时间越长。因此，例如，当需要82秒在传统镜片毛坯的后表面上产生2.50附加渐进时，在同一镜片毛坯的后表面产生1.00附加渐进可能仅需要73秒。

在本发明的某些实施例中，前表面设计有一定的附加渐进，以便缓解或减轻制造机不得不切割后面的整个附加渐进。因此，为了使用本发明的优化半成品镜片毛坯制造2.50附加度数镜片，制造机可能仅需要在优化镜片毛坯的后面表面加工例如0.75的附加度数。因此，产生2.50附加的镜片与使用传统半成品镜片毛坯相比将快9秒或更多秒。

为了概念化使用根据本发明的优化镜片毛坯将如何影响表面加工实验室中的产量，假设附加度数每增加0.25屈光度，制造机金刚石工具花费的时间增加1.5秒。进一步假设已经优化了本发明的半成品镜片毛坯，使得产生2.25附加度数镜片与在传统半成品镜片毛坯上产生0.50附加度数镜片一样快。图11示出了表面加工实验室在给定的一天可能必须产生的附加度数的假设但实际的分布的表格。该表还提供了使用传统半成品镜片毛坯和优化半成品镜片毛坯，每个附加度数通过制造机金刚石工具产生每个镜片所花费的假设时间。

图11示出了使用传统半成品镜片毛坯生产1,000个镜片需要22.34小时，而使用本发明优化半成品镜片毛坯需要19.97小时。将产量进行比较，在使用传统半成品镜片毛坯生产1,000个镜片花费的相同时间内，实验室可以通过采用本发明优化半成品镜片毛坯生产1,118个镜片，产量增加11.8％。

图11示出了优化本发明的半成品镜片毛坯的前表面的基本主要原理。实践中，通过输入表面定义文件(SDF)来优化前表面，所述表面定义文件描述了将要在半成品镜片毛坯后面产生的表面的x、y、z坐标，以便生产成品镜片。以这种方式，除了附加度数渐进之外，所有其他参数，例如柱镜、柱镜轴、主参考点等，被隐含输入到优化算法中。该算法然后输出自由曲面的前表面，其最小化实验室中产生的所有后表面总和的分离率，等效地，最大化表面加工实验室的产量。

后光学表面

在某些实施例中，一旦确定了优化半成品镜片毛坯的前光学表面，下一步就是计算希望从特定的半成品镜片毛坯的后光学表面形成或切割的所有代表性后表面。图3示出了具有前光学表面22和边缘24的半成品镜片20。为了比较和清楚起见，半成品镜片20示出为具有各种不同的后光学表面。后光学表面26代表传统半成品镜片毛坯的后光学表面。后光学表面28、30和32代表希望由半成品镜片20形成的成品镜片的不同后光学表面。后光学表面34是根据本发明的一个实施例的半成品镜片20的本发明的后光学表面。为了清楚起见，在图3中仅示出了三个示例性成品镜片后表面。然而，可以预期在本发明的半成品镜片毛坯的设计中可以考虑数百或数千个后表面设计。

在某些实施例中，本发明的半成品镜片毛坯的后光学表面通过形成最佳配合或表面来确定，该表面近似地代表预期由半成品镜片产生的成品镜片的后表面的最大厚度，例如图3中所示的后光学表面28、30和32。术语近似(approximate)、近似(approximates)和近似代表(approximately representative)旨在表示在眼科镜片生产领域中变成或成为与实际所可能的几乎相同。对于所考虑的所有表面设计，最大厚度被确定为从成品镜片的前光学表面到成品镜片的后光学表面的最大距离。例如，最大厚度由半成品镜片毛坯20的顶部和底部处的后光学表面28以及半成品镜片毛坯20的中心或中心部分处的后光学表面32给出，如图3所示。

在图3所示的半成品镜片毛坯20的横截面视图中，本发明的后光学表面34形成光滑表面或线，其提供所需的本发明的半成品镜片毛坯20的最大厚度，最小化为了形成具有后表面28、30和32的所需成品眼科镜片范围而从半成品镜片毛坯20中所需去除的体镜片材料的量。换句话说，本发明的后光学镜片表面34尽可能靠近坐标，在该坐标处，预期由半成品镜片20形成的成品镜片具有最大厚度。

在本发明的某些实施例中，在根据本发明的给定半成品镜片毛坯表面的设计过程中考虑的成品镜片表面设计的总数确定如下。以下实例假定将采用特定的半成品镜片毛坯前光学表面，并且仅半成品镜片毛坯的后光学表面将受到直接表面加工。

首先，对于给定的前光学表面基弧，考虑极端后表面设计情况，因为所有其他后光学表面设计情况将落在这些极端之间。例如，假设半成品镜片毛坯将用于形成在-2至+2屈光度范围内的成品镜片。接下来，计算-2和+2屈光度镜片，以估计成品镜片的最大边缘厚度，ET，和成品镜片的最大中心厚度，CT。所有其他处方将提供中间厚度(2种情况)。计算最低和最高附加度数，例如+1和+3.50(2种情况)。计算最短和最长的走廊，例如10和20mm(2种情况)。计算最小(0mm)插入和最大(4mm)插入(2种情况)。计算每个方向的最大偏心：左、右、上和下(4种情况)。对于柱镜轴，计算45°、90°、135°和180°(4种情况)。对所考虑的每个成品镜片表面设计重复上述计算，例如，重复用于所有目的的渐变焦镜片(PAL)设计和远增强PAL设计(2种情况)。

将上述每个步骤的情况数相乘，例如，2×2×2×2×4×4×2＝512，得到成品镜片的后光学表面设计的数量，计算并叠加以确定本发明的半成品镜片毛坯的优化后光学表面设计。将认识到这是初始估计，并且取决于由本发明的半成品镜片毛坯形成的成品镜片的确切范围和类型，上述某些参数可能不相关和/或可能需要考虑其他相关参数。应注意，无论半成品镜片毛坯的相对的前光学镜片表面的几何形状(geometry)如何，上述方法都起作用。例如，即使在本发明的半成品镜片毛坯上不可能采用渐进的前表面，确定后光学表面的一般方法仍然是相同的。

例如，如果前光学表面是已广泛用于光学实验室的前表面，例如前球面，则不需要从头开始计算所有所需的后光学表面。如上所述，可以访问大型光学实验室在一段时间例如一年内切割的后光学表面的x、y和z坐标的无数的数据文件。除了提供成品镜片表面的x、y和z数据之外，该策略还提供了生产成品镜片的每个表面的频率。这允许在根据生产频率产生的表面子集上进行半成品镜片毛坯光学表面优化的针对性。例如，如果最频繁的表面类似于图3中所示的后光学表面30和/或图4中所示的后光学表面50，那么设计具有如图3中所示的本发明的后光学表面34的优化后光学表面的半成品镜片毛坯或者具有如图4中所示的本发明的后光学表面54的优化后光学表面可以是有利的。

为了证明本发明的半成品镜片毛坯设计和半成品镜片的优点，有必要考虑根据采用的半成品镜片必须去除的体镜片材料的量的差异。参考图4-6，假设在光学实验室中生产I型成品镜片占25％的时间，生产II型成品镜片占55％的时间，而生产III型成品镜片占20％的时间。

图4示出了具有前光学表面42和边缘44的半成品镜片40的横截面图。为了比较和清楚起见，半成品镜片40被示出具有各种不同的后光学表面。后光学表面46代表标准或传统半成品镜片毛坯的后光学表面。后光学表面48代表I型成品镜片的后光学表面。后光学表面50代表II型成品镜片的后光学表面。后光学表面52代表III型成品镜片的后光学表面。后光学表面54代表本发明的优化半成品镜片毛坯A的后光学表面，以及后光学表面56代表本发明的优化半成品镜片毛坯B的后光学表面。

图5示出了中心厚度CT；顶边厚度，顶部ET；底边厚度，底部ET；以及形成每个镜片的体镜片材料的总体积。

图6示出了需要从传统半成品镜片毛坯、优化半成品镜片毛坯A和优化半成品镜片毛坯B中的每一个为产生三种成品镜片：I、II和III需要去除的体镜片材料的体积。因此，可以计算以下示例性成品镜片的生产方案。

仅传统半成品镜片毛坯：27×25％(I型)+24×55％(I型)+18×20％(III型)＝23.55ml

仅优化半成品镜片毛坯A：11×25％+8×55％+2×20％＝7.55ml

优化半成品镜片毛坯B和所需的传统半成品镜片毛坯：5×25％+2×55％+18×20％＝5.95ml

优化半成品镜片毛坯B和所需的优化半成品镜片毛坯A：5×25％+2×55％+2×20％＝2.75ml

基于上述数值示例，与总是使用优化半成品镜片毛坯A的选择相比，显然采用经优化用于生产I型和II型成品镜片的优化半成品镜片毛坯B以及用于生产III型成品镜片的传统半成品镜片毛坯的组合，需要去除的材料更少。显然，采用优化半成品镜片毛坯A和优化半成品镜片毛坯B的组合需要去除的材料甚至更少。然而，从传统半成品镜片毛坯过渡到本发明的优化半成品镜片毛坯的表面加工实验室可能被迫首先根据需要仅使用镜片毛坯B，以便他们可以继续使用其库存中剩余的传统半成品镜片毛坯。此外，从制造商的角度来看，由于开发两种不同的优化半成品镜片毛坯意味着双倍的努力/投资，实验室可能只追求开发一种优化半成品镜片毛坯。

为了实现本发明的甚至更大的改进，在某些实施例中，还可以实现半成品镜片毛坯的前表面的自由曲面设计。通过在半成品镜片毛坯上采用自由曲面前表面，最后的工具路径的改变降低了分离率。这反过来减少了周期时间，同时在抛光之前改善了表面光洁度。

图8示出了类似于图4所示的半成品镜片毛坯60的横截面图，除了图8中所示的半成品镜片毛坯60在前表面62上具有渐进之外。换句话说，半成品镜片60的前表面62采用渐进表面类型或设计，其从远区域到近区域的光学度数逐渐变化。

为了比较和清楚起见，示出了采用边缘64并且具有各种不同的后光学表面的半成品镜片60。后光学表面66代表标准或传统半成品镜片毛坯的后光学表面。后光学表面68代表成品镜片的第一实例的后光学表面。后光学表面70代表成品镜片的第二实例的后光学表面。后光学表面72代表成品镜片的第三实例的后光学表面。后光学表面74代表根据本发明的一个实施例的本发明的后光学表面的实例，后光学表面76代表根据本发明的另一实施例的本发明的后光学表面的实例的本发明的后光学表面。

由于半成品镜片毛坯60的前表面62上有渐进，图8中所示的半成品镜片毛坯60的前表面62在前光学表面62的底部具有较陡的曲线，与约为7mm的前光学表面62的顶部下垂高度(sag height)80相比，其产生约10mm的底部下垂高度78。反过来，这种渐进使得本发明的后光学表面较平或较少地弯曲。例如，具有本发明的后光学表面74的半成品镜片毛坯60的前表面62的顶部和底部都具有约12.5mm的下垂高度。这有利于降低金刚石车削期间的分离率，并且证明显著减少整个直接表面加工过程的时间。

边缘优化

在本发明的某些实施例中，通过遵循基本上类似于所描述的本发明的半成品镜片毛坯的优化前和/或后光学表面的设计过程，还为半成品镜片毛坯提供优化边缘形状或设计，因为目前的镜片管理系统还提供了框架轮廓的几何形状。

图9A示出了根据本发明的本发明半成品镜片毛坯的优化边缘形状的平面图，其类似于图3、4和8中所示的优化光学表面设计。

为了比较和清楚起见，示出的半成品镜片90具有各种不同的镜片边缘形状。镜片边缘形状92代表标准或传统半成品镜片毛坯的镜片边缘形状。如前所述，传统半成品镜片毛坯采用圆形镜片边缘形状92。镜片边缘形状94代表成品割边镜片的第一实例的镜片边缘形状。镜片边缘形状96代表成品割边镜片的第二实例的镜片边缘形状。镜片边缘形状98代表成品割边镜片的第三实例的镜片边缘形状。镜片边缘形状95代表根据本发明的一个实施例的优化镜片边缘形状的实例。

在某些实施例中，如图9B所示，单个半成品镜片毛坯用于形成左眼和右眼成品割边镜片。在这样的实施例中，本发明的半成品镜片毛坯的优化边缘形状将是对称的。

为了比较和清楚起见，如图9B所示，示出的半成品镜片200具有各种不同的镜片边缘形状。镜片边缘形状202代表标准或传统半成品镜片毛坯的镜片边缘形状。如前所述，传统半成品镜片毛坯采用圆形镜片边缘形状202。镜片边缘形状204A代表成品割边镜片的第一实例的右眼镜片边缘形状，并且镜片形状204B代表成品割边镜片的所述第一实例的相应的左眼镜片边缘形状。镜片边缘形状206A代表成品割边镜片的第二实例的右眼镜片边缘形状，并且镜片形状206B代表成品割边镜片的第二实例的相应的左眼镜片边缘形状。镜片边缘形状205代表根据本发明的一个实施例的优化镜片边缘形状。

参考图10，根据本发明的形成半成品镜片毛坯的方法100包括获得具有第一曲面的第一镜片模具，用于形成第一光学表面(102)。获得具有第二曲面的第二镜片模具，用于形成第二光学表面(104)，第二曲面在多个成品眼科镜片的镜片具有最大厚度的坐标处接近所述多个成品眼科镜片的第二光学表面。分别用于形成本发明的半成品镜片毛坯的第一和第二光学表面的第一和第二曲面的设计和设计考虑如上所述。

方法100还包括在第一镜片模具的第一曲面和第二镜片模具的第二曲面之间引入体镜片材料(106)；固化体镜片材料(108)；和从第一和第二镜片模具之间移出形成的半成品眼科镜片(110)。

根据本发明的设计方法和半成品镜片毛坯可以仅采用上述优化前光学表面、优化后光学表面和优化边缘形状中的一个，或者根据本发明的半成品镜片毛坯可以采用任何这些优化光学表面和边缘形状设计的组合。

可以采用根据本发明的上述设计方法和上述本发明的半成品镜片毛坯来形成半成品镜片毛坯，通过注模工艺或镜片铸造工艺形成。申请人(Assignees)的美国专利No.6,328,446和美国公开No.2017/0165878(其全部内容通过引用并入本文)描述了这种注模工艺和镜片铸造工艺的实例。

根据本发明的半成品镜片毛坯由任何有机或无机的体镜片材料例如玻璃或塑料形成。在某些实施例中，本发明的半成品镜片毛坯由聚碳酸酯、液体单体混合物和/或基于氨基甲酸乙酯的预聚物组合物(例如Trivex，PPG)形成。

在某些实施例中，根据本发明的半成品镜片毛坯可以是光学透明的、静态着色的和/或主动着色的(actively tinted)，例如通过光致变色或电致变色。镜片毛坯还可以采用光学功能特性或性质，包括光或其他辐射过滤或衰减、光偏振、硬度、耐化学性、反射率、易清洁性、疏水性、亲水性和耐磨性。可以通过涂层的方式将这些特性纳入本发明的半成品镜片毛坯中；通过在半成品镜片毛坯的主体内加入薄膜或薄膜层压材料，通过在光学表面上加入薄膜或薄膜层压材料；或通过将功能性组分例如着色剂掺入到形成本发明半成品镜片毛坯的体镜片材料中。

例如，关于上述方法100，在第一镜片模具的第一曲面和第二镜片模具的第二曲面之间引入体镜片材料(106)可以包括在功能性薄膜或功能性薄膜层压材料的正面、背面或正面和背面上引入体镜片树脂。

本发明有利地提供了用于形成成品光学镜片的现有直接表面加工机器的增加的生产量，并且进一步减少了整个镜片工业的占地面积(footprint)，这是通过(1)减少在表面加工半成品镜片毛坯时形成的废物；(2)减少用于制造半成品镜片毛坯的体镜片材料；和(3)减少分配(distribution)半成品镜片毛坯所需的能量。

尽管已经根据特定实施例和应用描述了本发明，但是本领域普通技术人员根据该教导可以产生另外的实施例和修改而不脱离本发明的精神或超出本发明的范围。因此，应理解，本文中的附图和说明书是作为示例提供的，以便于理解本发明，而不应解释为限制其范围。

Claims (20)

1.一种半成品眼科镜片，其包括：

具有第一曲线的第一光学表面；和

具有第二曲线的第二光学表面，该第二曲线在多个成品眼科镜片的镜片具有最大厚度的坐标处接近所述多个成品眼科镜片的第二光学表面；

所述多个成品眼科镜片的镜片包括具有第一曲线的第一光学表面；

所述多个成品眼科镜片的镜片包括彼此不同的光学度数。

2.根据权利要求1所述的半成品眼科镜片，还包括聚碳酸酯。

3.根据权利要求1所述的半成品眼科镜片，还包括硫代氨基甲酸乙酯。

4.根据权利要求1所述的半成品眼科镜片，其中所述第一光学表面包括可变半径曲线。

5.根据权利要求1所述的半成品眼科镜片，其中所述第一光学表面包括单个基弧。

6.根据权利要求1所述的半成品眼科镜片，其中所述第一光学表面形成所述半成品眼科镜片的前表面。

7.根据权利要求1所述的半成品眼科镜片，其中所述多个成品眼科镜片的镜片具有最大厚度的坐标是所述多个成品眼科镜片的镜片边缘附近的坐标。

8.根据权利要求1所述的半成品眼科镜片，其中所述多个成品眼科镜片的镜片具有最大厚度的坐标是所述多个成品眼科镜片的镜片的中心附近的坐标。

9.根据权利要求1所述的半成品眼科镜片，还包括限定边缘形状的边缘，所述边缘形状在多个成品割边眼科镜片的镜片具有最大尺寸的坐标处接近所述多个成品割边眼科镜片的镜片的边缘形状。

10.一种半成品眼科镜片，其包括：

具有第一曲线的前光学表面；

具有第二曲线的后光学表面；和

限定边缘形状的边缘，所述边缘形状在多个成品割边眼科镜片的镜片具有最大尺寸的坐标处接近所述多个成品割边眼科镜片的边缘形状；

所述多个成品割边眼科镜片的镜片包括不同的边缘形状。

11.根据权利要求10所述的半成品眼科镜片，其中所述第一光学表面包括所述半成品眼科镜片的前表面。

12.根据权利要求10所述的半成品眼科镜片，其中所述边缘形状是椭圆形的。

13.根据权利要求10所述的半成品眼科镜片，其中所述边缘形状是非对称的。

14.根据权利要求10所述的半成品眼科镜片，其中所述后光学表面的第二曲线在所述多个成品割边眼科镜片的镜片具有最大厚度的坐标处接近所述多个成品割边眼科镜片的第二光学表面，所述多个成品割边眼科镜片的镜片包括不同的光学度数。

15.一种用于形成半成品眼科镜片的方法，其包括：

获得第一镜片模具，其具有第一曲面，用于形成第一光学表面；

获得第二镜片模具，其具有第二曲面，用于形成第二光学表面，所述第二曲面在多个成品眼科镜片的镜片具有最大厚度的坐标处接近所述多个成品眼科镜片的第二光学表面；

在第一镜片模具的第一曲面和第二镜片模具的第二曲面之间引入流体体镜片材料；

固化流体体镜片材料；和

从第一和第二镜片模具之间移出形成的半成品眼科镜片。

16.根据权利要求15所述的方法，其中获得第一镜片模具和获得第二镜片模具包括获得限定边缘形状的第一和第二镜片模具，所述边缘形状在多个成品割边眼科镜片的镜片具有最大尺寸的坐标处接近所述多个成品割边眼科镜片的镜片的边缘形状。

17.根据权利要求15所述的方法，其中获得具有用于形成第一光学表面的第一曲面的第一镜片模具包括获得具有基弧的第一镜片模具。

18.根据权利要求15所述的方法，其中获得具有用于形成第一光学表面的第一曲面的第一镜片模具包括获得具有用于形成所述半成品眼科镜片的前光学表面的曲面的镜片模具。

19.根据权利要求15所述的方法，其中所述多个成品眼科镜片的镜片具有最大厚度的坐标是所述多个成品眼科镜片的镜片的中心附近和边缘附近的坐标。

20.根据权利要求15所述的方法，其中在第一镜片模具的第一曲面和第二镜片模具的第二曲面之间引入流体体镜片材料包括引入聚碳酸酯。