CN110573937A - 可调渐变镜片及设计方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种可调眼镜片（1），该可调眼镜片包括：沿着该镜片的光轴（10）前后布置的第一镜片元件（3）和第二镜片元件（4），其中，该第一镜片元件（3）和该第二镜片元件（4）被配置用于在相对于彼此沿横向于该光轴（10）的方向移动时改变其组合光学特性；并且其中，该可调镜片元件（1）是可调渐变镜片元件。该第一镜片元件（3）和该第二镜片元件（4）被配置用于在该第一镜片元件（3）和该第二镜片元件（4）相对于彼此沿横向于该光轴（10）的方向移动时改变该视近部分（6）、该视远部分（7）、和该视中部分（8）相对于彼此的大小和下加光中的至少一者。该第一镜片元件（3）和该第二镜片元件（4）可以被配置用于一起起作用来提供可以取决于视觉任务而改变的视近部分（6）、视远部分（7）和视中部分（8）。

Description

可调渐变镜片及设计方法
技术领域
本发明涉及一种可调眼镜片。本发明进一步涉及一种用于设计可调眼镜片的方法、一种对应的计算机程序、以及一种制造方法。
背景技术
老花眼是眼睛老化过程的自然部分。这是由于晶状体硬化造成的。因此，患有老花眼的人将遭遇调节问题，特别是在视近时。频繁地使用老花镜或渐变镜片来缓解此类调节问题。
渐变镜片，也称为渐变多焦点镜片（PAL）、渐变屈光力镜片、渐变处方镜片、和变焦镜片或多焦镜片，是眼镜中用于矫正老花眼和其他调节障碍的矫正镜片。它们的特征在于递增镜片屈光力的梯度，以增加配戴者对其他屈光不正的矫正。典型地，这个梯度从配戴者的视远处方（在镜片的上部分中）开始、并且在镜片的下部分中达到最大下加光或完全阅读下加光。对于大多数配戴者来说，最终的下加光在0.75到3.00屈光度之间。规定的下加光值通常取决于患者的老花眼水平，并且通常与年龄密切相关。渐变镜片的缺点是它们提供有限的视野并且具有周边视觉畸变。渐变镜片的视远部分、视中部分和视近部分的设计或配置在不同视觉任务之间折衷，比如驾驶时视远、计算机工作时视中以及阅读时视近。
与渐变镜片相比，诺贝尔奖得主路易斯·沃尔特·阿尔瓦雷斯（Luis WalterAlvarez）的US 3,305,294采用了一种完全不同的途径，即，提供了一种双元件可变屈光力镜片，其中整个镜片可以针对视近或视远聚焦、并且在每种设置下在整个视野中提供基本上不失真的观察。因此，这样的可变屈光力光学镜片表现得像单光镜片，在每种设置下提供全视野并且没有周边视觉失真。
英国牛津的Adlens公司（见www.adlens.com）提供流体镜片和阿尔瓦雷斯（Alvarez）风格的可变屈光力光学器件两者，这两者应提供全视野而无周边视觉失真。与相机物镜类似，这些镜片针对每个所需的观察距离重新聚焦，比如在驾驶时视远或或者阅读时视近，并且接着应在每种设置下在整个视野中提供无失真的观察。WO 2014/124707 A1披露了Adlens公司的阿尔瓦雷斯风格的可变屈光力镜片。在US 2006/0209431 A1、US 2008/0151184 A1、EP 0 578 833 A1、US 5,644,374、和WO 2006/102365 A2中披露了另外的可变焦点镜片。
US 2012/057124 A1披露了一种制造眼镜的低库存方法。提供了具有特殊互补表面的两个镜片元件。这些镜片元件可以相对于彼此定位，以提供宽范围的聚焦矫正和散光矫正。在一个实施例中，所需库存仅是两个互补镜片的相同套组，用于对几乎典型人群的所有需要的眼睛矫正提供矫正。在这个实施例中，首先将镜片单元相对于彼此调节以提供期望的聚焦能力。可以通过沿垂直于第一方向的第二方向进行小调整来矫正散光，然后使这两个镜片围绕这两个镜片的轴线旋转。当已经进行调节时，将这两个镜片相对于彼此固定并安装在眼镜架中。可以在固定之前或之后切割成眼镜架的形状。
PCT/EP2016/073920披露了一种眼镜片，其由载体镜片和可根据配戴者的注视相对于载体镜片移位的镜片子片。
发明内容
本发明的目的是提供一种克服了这些现有技术缺点中的一个或多个缺点的改进的眼镜片。特别有利的是，提供了一种可以在多种多样的应用场景、尤其涉及视近和视远的场景中提供改善的视觉的改善的眼镜片。
为了更好地解决该一个或多个担忧，根据本发明的第一方面，提供了一种可调眼镜片。该可调眼镜片包括：
沿着该镜片的光轴前后布置的第一镜片元件和第二镜片元件；其中，该第一镜片元件和该第二镜片元件被配置用于在相对于彼此沿横向于该光轴的方向移动时改变其组合光学特性；
其中，该可调眼镜片是可调渐变眼镜片。该第一镜片元件和该第二镜片元件可以被配置用于一起起作用来提供视近部分、视远部分和可选的视中部分。该第一镜片元件和该第二镜片元件可以被配置用于在该第一镜片元件和该第二镜片元件相对于彼此沿横向于该光轴的方向移动时改变该视近部分、视远部分、和视中部分相对于彼此的大小和下加光中的至少一者。因此，可以改变大小和/或下加光。
本发明的构思是提供一种渐变镜片，其中视近部分、视远部分、和视中部分的配置可以取决于视觉任务而改变。
发明人已经认识到，使用常规渐变眼镜片的配戴者被局限于具有单一的屈光力分布，这对于某些视觉任务可能是不理想的。例如，在驾驶时希望的是大的视远区域，而相当有限的视近部分就足以检查仪器。另一方面，在办公室环境中，期望较大的视近部分或视中部分，而更有限的视远部分可能就足够。另外，根据阅读书籍或在屏幕上阅读所需的不同阅读距离，期望增大渐变镜的对应部分的光学屈光力和/或大小的灵活性。
常规的渐变镜片和US 3,305,294中披露的常规阿尔瓦雷斯镜片都没有提供可接受的解决方案。即使阿尔瓦雷斯镜片可以提供大的无失真视野，但缺点是每当改变视觉任务时镜片都必须频繁地重新调节或重新聚焦。在看电视的同时在智能手机上玩纸牌就是这样的任务。作为另一个实例，每次在远距离的演示与自己面前的备注之间切换时，镜片都必须重新聚焦。
发明人发现，通过使用阿尔瓦雷斯镜片概念的扩展，可以实现各种各样的可变光学分布。由于第一镜片元件和第二镜片元件被配置用于一起起作用来提供视近部分、视远部分和可选地在所述视近部分与所述视远部分之间的视中部分，这消除了例如在远距离的演示与自己的备注之间切换时频繁地重新调节镜片的需要。然而，由于第一镜片元件和第二镜片元件被配置用于在相对于彼此沿横向于光轴的方向移动时改变其组合光学特性，因此配戴者不被局限于在所述视近部分、所述视远部分和所述视中部分中具有单一的屈光力分布。由此变得有可能针对特定任务来改变组合光学特性。例如，可以实现渐变镜片，其下加光随着这两个镜片元件之间的竖直平移而变化。由此，可以根据期望的阅读距离、比如书本或看屏幕来调节下加光。作为进一步实例，可以改变视近部分和/或视远部分的大小。例如，驾驶时可能希望的是大的视远部分，而在阅读时希望的是大的视近部分。因此，可调渐变镜片提供视近部分、视远部分和/或视中部分的可调的分布。所述部分的大小和/或屈光力（或屈光力分布）可以有利地相对于彼此变化。
根据第二方面，提供了一种用于设计可调渐变眼镜片的方法，尤其是计算机实施方法，该可调渐变眼镜片包括沿着该镜片的光轴前后布置的第一镜片元件和第二镜片元件；其中，该第一镜片元件和该第二镜片元件被配置用于一起起作用来提供视近部分、视远部分和视中部分。该第一镜片元件和该第二镜片元件可以被配置用于在相对于彼此沿横向于该光轴的方向移动时改变其组合光学特性。特别地，该第一镜片元件和该第二镜片元件可以被配置用于在该第一镜片元件和该第二镜片元件相对于彼此沿横向于该光轴的方向移动时改变该视近部分、视远部分、和视中部分相对于彼此的大小和下加光中的至少一者。该方法包括以下步骤：
- 获得描述视近部分、视远部分、和视中部分中的至少一个的第一预定配置的数据；
- 获得描述视近部分、视远部分、和视中部分中的至少一个的第二预定配置的数据；
- 确定该第一和第二镜片元件，使得该第一镜片元件和该第二镜片元件一起起作用来：
在相对于彼此处于第一位置时提供根据该第一预定配置的视近部分、视远部分、和视中部分；并且
在相对于彼此处于第二位置时提供根据该第二预定配置的视近部分、视远部分、和视中部分。
根据第三方面，提供了一种用于制造可调渐变眼镜片的方法，该可调渐变眼镜片包括沿着该镜片的光轴前后布置的第一镜片元件和第二镜片元件；其中，该第一镜片元件和该第二镜片元件被配置用于一起起作用来提供视近部分、视远部分和视中部分。该第一镜片元件和该第二镜片元件可以被配置用于在相对于彼此沿横向于该光轴的方向移动时改变其组合光学特性。特别地，该第一镜片元件和该第二镜片元件可以被配置用于在该第一镜片元件和该第二镜片元件相对于彼此沿横向于该光轴的方向移动时改变该视近部分、视远部分、和视中部分相对于彼此的大小和下加光中的至少一者。该方法包括以下步骤：
- 获得描述视近部分、视远部分、和视中部分中的至少一个的第一预定配置的数据；
- 获得描述视近部分、视远部分、和视中部分中的至少一个的第二预定配置的数据；
- 确定该第一和第二镜片元件，使得该第一镜片元件和该第二镜片元件一起起作用来：
在相对于彼此处于第一位置时提供根据该第一预定配置的视近部分、视远部分、和视中部分；并且
在相对于彼此处于第二位置时提供根据该第二预定配置的视近部分、视远部分、和视中部分；并且
- 根据该确定来制造该可调渐变眼镜片。
该用于制造可调渐变眼镜片的方法可以包括：根据第二方面的用于设计可调渐变眼镜片的方法、尤其是计算机实施方法，然后根据该设计或确定来制造可调渐变眼镜片。该制造可调渐变眼镜片的步骤可以包括制造第一镜片元件和第二镜片元件的子步骤。该制造步骤可以进一步包括：提供移动装置，该移动装置被配置用于将所述镜片元件中的至少一个相对于另一个沿横向于镜片的光轴的方向移动；并且将第一镜片元件和第二镜片元件安装至所述移动装置上。
根据第四方面，提供了一种计算机程序，该计算机程序包括用于当在计算机或处理单元上执行该计算机程序时使该计算机执行根据第二方面的方法的步骤的程序代码工具。
根据另外的方面，提供了一种机器可读的、尤其非瞬时的存储介质，该存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序包括用于执行根据第二方面的方法的步骤的程序代码工具。
在从属权利要求中限定了本发明的优选实施例。应理解的是，所要求保护的设计方法、制造方法、计算机程序和存储介质可以具有与要求保护的可调渐变眼镜片类似和/或相同的改进或优选实施例，特别是如从属权利要求中限定的和本文所披露的。
在下文中，将简要解释和定义在整个申请中使用的一些术语。除非另有指明，否则在本申请的上下文中使用的术语对应于DIN （Deutschen lnstitut für Normung e.V.）的标准DIN EN ISO 13666：2013-10中的定义。
术语“镜片或镜片元件的前表面或前面”应指意在装配成远离眼睛的镜片表面，参见标准DIN EN ISO 13666的第5.8节。术语“镜片的后部的后表面”应指意在装配成更靠近眼睛的镜片表面，参见标准DIN EN ISO 13666的第5.9节。
术语“视远部分”应指渐变镜片的具有用于视远的屈光力的部分，参见标准DIN ENISO 13666的第14.1.1节。术语“视中部分”应指渐变镜片的具有用于以视远与视近之间的范围观察的屈光力的部分，参见标准DIN EN ISO 13666的第14.1.2节。术语“视近部分或阅读部分”应指渐变镜片的具有用于视近的屈光力的部分，参见标准DIN EN ISO 13666的第14.1.3节。
术语“渐变镜片”应指具有至少一个渐变表面的镜片，优选地在配戴者向下看时提供增大的（正的）下加光，参见标准DIN EN ISO 13666的第8.3.5节。如本文所使用的，渐变镜片还可以指具有至少一个在配戴者向上或向下看时提供递减屈光力的渐变表面的镜片。
术语“光轴”总体上指垂直于眼镜片的两个光学表面的直线，光可以沿着该直线无偏离地穿过，参见标准DIN EN ISO 13666的第4.8节。应注意的是，对于非球面表面或自由形式表面，如可以在本披露中使用的，可能不存在该标准的第4.8节的含义内的真实光轴。因此，如本文所使用的，术语“光轴”应指在配戴时位置中的观察方向或配戴者以配戴时取向透过眼镜片观看远处物体时的视线或视轴。换言之，可以将主注视方向作为视线相对于第一眼位的最常见视线方向，参见该标准的第5.33节。“第一眼位”应指当笔直向前观看位于眼睛高度处的物体时眼睛相对于头部的位置，参见标准DIN EN ISO 13666的第5.31节。
如本文所使用的，横向于光轴的方向可以指相对于光轴方向具有倾斜角但不一定垂直的方向。光轴与横向于光轴的方向之间的角度可以优选地在70°与90°之间的范围内、进一步优选地在80°与90°之间。
该第一镜片元件和该第二镜片元件可以被配置用于一起起作用来提供视近部分、视远部分和视中部分。
如本文所使用的，更改或改变第一镜片元件和第二镜片元件的组合光学特性可以指改变视近部分、视远部分和视中部分中的一个或多个部分尤其在大小和/或光学屈光力方面的配置。通过改变第一镜片元件和第二镜片元件的相对位置，可以相应地更改这些组合光学特性。例如，第一镜片元件和第二镜片元件可以相对于彼此以左右运动进行滑动或移动。左右运动还可以包括第一镜片元件和第二镜片元件相对于彼此的上下相对运动。第一镜片元件和第二镜片元件可以在彼此偏移时改变其组合光学特性。
该第一镜片元件和该第二镜片元件可以被配置用于在相对于彼此处于第一位置时提供该视近部分、视远部分、和视中部分的大小和/或光学屈光力的第一预定配置；并且在相对于彼此处于第二位置时提供该视近部分、视远部分、和视中部分的大小和/或光学屈光力的第二预定配置。这个实施例的优点在于，可以提供渐变眼镜片的视近部分、视远部分、和视中部分的至少两种不同的预定配置。第一预定配置和第二预定配置分别尤其可以在视近部分、视远部分、和/或视中部分的大小和/或光学屈光力方面彼此不同。换言之，使用者不被局限于具有对特定视觉任务可能不理想的单一屈光力分布。因此，配戴者在不同的预定配置之间自由地选择。这些还可以被称为渐变眼镜片的第一和第二目标光学特性或第一和第二屈光力曲线。在一个实施例中，例如在镜片的区大小变化而不是镜片的屈光力变化或镜片的仅一部分的屈光力变化的情况下，视远部分和/或视近部分的光学屈光力可以保持固定。
在改进中，该第一镜片元件和该第二镜片元件可相对于彼此沿竖直方向以配戴时取向在该第一位置与该第二位置之间移动。因此，可以提供竖直移位以在视近部分、视远部分、和视中部分的第一配置与第二配置之间切换。这个实施例的优点在于，可以减少水平失真。如本文所使用的，“竖直方向”可以包括±30°的变化，以考虑视远部分与视近部分之间由于眼睛进行视近而会聚所造成的倾斜走廊。
有利的是，该第一镜片元件和第二镜片元件可以被配置用于在相对于彼此沿横向于该光轴的方向移动时改变该视近部分的下加光。这个实施例的优点在于，使用者因此可以取决于视觉任务来设定视近部分提供的额外光学屈光力，例如在近距离看向智能手机显示屏时设定较高下加光、以及在看书时设定稍微较低的下加光。已经发现，与阅读书籍或杂志时相比，人们倾向于将他们的智能手机（或电子阅读器）放得离眼睛更近。在一个实施例中，视远部分的光学屈光力可以保持固定。可选地，第一和第二镜片元件可以进一步被配置用于还改变视远部分和/或视中部分的下加光。例如，这使得第一和第二镜片元件相对于彼此处于第一位置时的通用PAL能够转换成第一和第二镜片元件相对于彼此处于第二位置时的专用办公室镜片。
替代性地或此外，该第一镜片元件和该第二镜片元件可以被配置用于在相对于彼此沿横向于该光轴的方向移动时改变下组中的至少一项，该组包括：该视近部分的大小、该视远部分的大小、和该视中部分的大小。例如，视近部分的大小可以在进行阅读任务时增大，较大的视中部分有利于办公室任务、比如计算机工作，而较大大小的视远部分在驾驶时或者在其他休闲活动期间可以是有利的。可以相应地调节（减小）其他部分的大小。
该第一镜片元件和该第二镜片元件可以被配置用于基于相对于彼此的平移来改变其组合光学特性。换言之，第一镜片元件和第二镜片元件可以相对于彼此以左右运动进行移动。例如，第一和第二镜片元件可以以侧向运动在彼此上滑动。侧向运动可以包括竖直或水平运动的特殊情况。这个实施例的优点在于，这些镜片元件执行具有减小的复杂性的相对运动。替代性地，第一镜片元件和第二镜片元件可以通过将这些镜片元件相对于彼此旋转来相对于彼此移动。该旋转可以在横向于、尤其垂直于光轴的平面内实现。
在改进中，第一镜片元件的后表面面向第二镜片元件的前表面；其中，第一镜片元件的后表面可以对应于第二镜片元件的前表面。第一镜片元件的后表面和第二镜片元件的前表面可以被成形为使得它们可相对于彼此移动。第一镜片元件可以指旨在装配成远离眼睛的前镜片元件，并且第二镜片元件可以指后镜片元件、即更靠近配戴者眼睛的镜片元件。优选地，第一镜片元件的后部和第二镜片元件的前部被成形为使得可以相对于彼此沿至少一个方向移动而不增大其间距。由此，优选地，可以在第一镜片元件与第二镜片元件之间提供小间距。这个实施例的优点可以涉及更薄、更美观和/或更实用的镜片。作为另外的优点，这可以实现相对于彼此的一维移动或基本上一维移动，使得可以提供用于将第一镜片元件相对于第二镜片元件进行减小复杂性的移动的器件。有利的是，第一镜片元件的后表面和第二镜片元件的前表面的形状还提供了沿着移动方向的引导。换言之，第一镜片元件的后表面和第二镜片元件的前表面可以被配置用于一起用作引导结构。
在这个实施例的改进中，第一镜片元件的后表面和第二镜片元件的前表面可以是对应的球面表面。这个实施例的优点是易于制造相应的前表面和后表面。第一镜片元件的相应前表面和第二镜片元件的后表面可以被配置为自由形式表面。因此，可以通过第一镜片元件的前表面和第二镜片元件的后表面的设计来实现期望的组合光学特性。
在另外的改进中，可以提供第一镜片元件相对于第二镜片元件的第一固定位置和第二固定位置。换言之，该可调眼镜片可以被配置用于使得第一镜片元件和第二镜片元件可以相对于彼此在第一固定位置与第二固定位置之间移动。可以提供两个或更多个固定位置而不是连续控制。使用预定的固定位置可以简化镜片设计，因为只需要提供具有预定光学特性的两个位置而不是连续范围。这还提供了减少像差的可能性，因为在对有限数量的位置而不是连续范围进行优化时必须满足的边界条件较少。
在这个实施例的进一步改进中，该第一位置可以是主位置，并且该第二位置可以是辅位置；并且，该第一镜片元件和该第二镜片元件可以被配置用于一起起作用来在该主位置时比在该辅位置时提供更小的像差。因此，第一镜片元件和第二镜片元件可以被配置用于一起起作用来在第一位置时比在第二位置时提供更小的像差。应了解的是，镜片设计始终涉及权衡。这个实施例的优点在于，可调渐变眼镜片的镜片设计可以针对需要最高性能的最可能的使用情况或情景进行优化。
该第一镜片元件和该第二镜片元件被配置用于相对于彼此沿横向于该光轴的方向移动下组距离中的距离：0.1 mm与6 mm之间、0.2 mm与4 mm之间、0.5 mm与3 mm之间、以及1 mm与2 mm之间。可以设定上限阈值和下限阈值的不同组合。边界形成该范围的一部分。例如，第一和第二镜片元件可以相对于彼此移动3 mm的距离，以在第一位置与第二位置之间切换，从而将第一镜片元件和第二元件的组合光学特性从视近部分、视远部分和视中部分的第一预定配置改变成第二预定配置。将第一镜片元件和第二镜片元件相对于彼此移动大的量可能不利地影响美观并且可能需要复杂的机构来将这些镜片元件相对于彼此来移动。另一方面，太短的偏移可能需要表面屈光力改变非常大的量，即，可能引入陡峭的梯度，这可能需要较厚的镜片或者在边缘陡度方面可能难以制造。
该可调渐变眼镜片可以进一步包括用于将所述镜片元件中的至少一个相对于另一个沿横向于该镜片的光轴的方向移动的器件。换言之，可以提供被配置用于将所述镜片元件中的至少一个相对于另一个沿横向于光轴的方向移动的移动装置或单元。在实施例中，可以相应地配置眼镜架，即，该移动装置可以是眼镜片本身的一部分、或是眼镜架的一部分、或是单独的专用元件。例如，可以提供手动或自动操作的齿轮、滚纹、滑块等。
第一镜片元件和第二镜片元件可以是具有预定形状的刚性镜片元件。刚性镜片元件例如优于流体镜片元件的优点可以是增大的鲁棒性以及更容易的制造，例如通过注射成型或自由形成产生来制造。
在改进中，下组中的至少一个可以是球面表面，该组包括：第一镜片元件的前表面、第一镜片元件的后表面、第二镜片元件的前表面、以及第二镜片元件的后表面。这个实施例的优点在于，镜片元件可以至少部分地使用标准基弧（可选地包括预成形的镜片毛坯）来制造。另一个优点可以是由于弯曲形式而更美观的设计并且可选地更好地保护眼睛。
应理解，在不脱离本发明范围的情况下，以上提及的特征以及以下仍要解释的特征不仅可以以相应地指示的组合来使用，而且还可以以其他组合来使用或者单独地使用。
附图说明
参考下文描述的实施例，本发明的这些和其他方面将变得清楚并得以阐明。在以下附图中：
图1示出了根据本披露的方面的可调渐变眼镜片的实施例的示意图；
图2示出了展示阿尔瓦雷斯原理的示意图；
图3示出了根据本发明的方面的两个目标表面和对应于第一镜片元件和第二镜片元件的两个表面的平均表面屈光力和表面散光分布的示意图；
图4示出了两个目标表面的平均表面屈光力和表面散光分布、以及图3的对应于相对于彼此处于第一位置和第二位置时的第一镜片元件和第二镜片元件的表面的组合光学特性的示意图；
图5示出了根据本披露的方面的可调渐变眼镜片的另外实施例的示意性截面视图；
图6示出了视近部分、视远部分和视中部分的第一和第二预定配置的实施例的平均后顶屈光力和散光后顶屈光力、以及相对于彼此处于第一位置和第二位置时的第一镜片元件和第二镜片元件的组合光学特性的示意图；
图7示出了第一镜片元件和第二镜片元件相对于彼此处于各个不同位置时的平均后顶屈光力和散光后顶屈光力的效果的示意图；
图8示出了图7的图解中沿着圆圈提供的平均屈光力的图解；
图9示出了配戴者感知到的平均屈光力和散光的图解；
图10示出了根据本披露的方面的视近部分、视远部分、和视中部分的第一和第二预定配置的、以及第一镜片元件和第二镜片元件的另外实施例的平均后顶屈光力和散光后顶屈光力的示意图；
图11示出了图10的实施例的平均后顶屈光力和散光后顶屈光力的、以及图10的第一镜片元件和第二镜片元件相对于彼此处于第一位置和第二位置时的组合光学特性的示意图；
图12示出了根据本披露的方面的用于设计可调渐变眼镜片的方法的实施例的流程图。
具体实施方式
图1示出了根据示例性实施例的安装在眼镜架2上的可调渐变眼镜片1的前视图。
可调渐变眼镜片1包括沿着镜片的光轴前后布置的第一镜片元件3和第二镜片元件4。因此，在图1所示的实施例中，第一镜片元件3和第二镜片元件4在基本上平行于附图平面的平面中前后布置。可调渐变眼镜片1可以进一步包括用于将所述镜片元件3、4中的至少一个相对于另一个沿横向于镜片的光轴的方向移动的器件5。例如，器件5可以被实施为与第二镜片元件4的对应结构相接合的刻度盘、并且被配置用于将第二镜片元件4沿竖直或y方向、即沿横向于光轴（在此为z轴）的方向移动。
第一镜片元件3和第二镜片元件4被配置用于一起起作用来至少提供视近部分6和视远部分7。可以在所述视近部分6与所述视远部分7之间提供视中部分8。第一镜片元件和第二镜片元件一起起作用时的组合光学特性可以被设计成在相对于彼此处于第一位置时对应于从渐变眼镜片已知的视近部分、视远部分、和视中部分的配置。可调渐变眼镜片1在镜片的周边区域中可以进一步包括由于视近部分6与视远部分7之间的屈光力梯度产生的（难以区分的）混合区域9。然而，应理解的是，这些区域不形成从视远部分7经视中部分8到视近部分6的主视觉走廊的一部分。如本文所使用的，镜片的光轴10可以指人以配戴时取向看向眼睛高度处的远距离物体时的视线。因此，光轴10基本上垂直于第一镜片元件和第二镜片元件。如本文所使用的，“基本上垂直”可以包括±30°的变化以考虑镜片在眼镜架中的可选倾斜。
现在将参见附图来更详细地解释当第一镜片元件和第二镜片元件中的一个相对于另一个沿横向于光轴10的方向移动时，可调渐变眼镜片1的组合光学特性的变化。
图2展示了阿尔瓦雷斯风格的镜片的一般工作原理，该镜片包括第一镜片元件3和第二镜片元件4。在情景 (a) 中，第一镜片元件3和第二镜片元件4相对于彼此居中。在组合时，它们提供均匀厚度的镜片元件，即使是弯曲的也是如此。第一镜片元件3和第二镜片元件4提供大致0屈光度的组合光学屈光力。在情景 (b) 中，第一镜片元件3向右移动，并且第二镜片元件4向左移动，由此将两个凹表面沿着光轴10对齐。由此，第一镜片元件和第二镜片元件的组合光学屈光力提供< 0屈光度的负光学屈光力。在情景 (c) 中，第一镜片元件3向左移动，而第二镜片元件4向右移动，由此提供沿着光轴10的两个凸表面。所得的光学屈光力为> 0屈光度的正光学屈光力。这展示了以下一般原理：可以使用第一镜片元件3和第二镜片元件4沿横向于光轴10的方向的左右移动来改变在相对于彼此移动时的组合光学特性。
图3示出了由第一目标表面S1表示的视近部分、视远部分、和视中部分的第一预定配置和由第一目标表面S2表示的视近部分、视远部分、和视中部分的第二预定配置的实施例。图3中的上排图解示出了平均表面屈光力，即，沿着表面上每个点的主子午线提供的平均表面屈光力。表面屈光力是指根据曲率和折射率推导出的几何特性。图3中的下排图解示出了散光，即，表面的每个点中在主子午线之间提供的表面屈光力之差。这种平均表面屈光力在此称为，并且散光被称为A。这些图解示出了所谓的镜度图，其中线表示对应于相等幅度的值的等值线。在所示的实例中，这些线以0.5屈光度等值线步长提供。在下面的对应图中，上排示出了相应的平均屈光力，并且下排表示相应的散光。
第一目标表面S1对应于提供2.50 D（屈光度）表面下加光渐变表面、即从视远部分到视近部分的表面屈光力增大的渐变眼镜片。第二目标表面S2对应于提供2.00 D表面下加光渐变表面的渐变眼镜片。
图3的第三列和第四列中的四个图解描述了描述第一镜片元件3的第一表面Sf和描述第二镜片元件4的第二表面Sb。在提出的可调渐变眼镜片1中，具有第一表面Sf的第一镜片元件3和具有表面Sb的第二镜片元件4沿着镜片的光轴10前后布置。由此，第一镜片元件和第二镜片元件以及对应地第一表面Sf和第二表面Sb一起起作用来提供组合光学特性。更确切地，第一元件3和第二镜片元件4被配置用于在相对于彼此处于第一位置时提供S1所示的视近部分、视远部分、和视中部分的第一预定配置；并且在相对于彼此处于第二位置时提供S2所示的视近部分、视远部分、和视中部分的第二预定配置。所示的实例展示了仅基于表面屈光力下加光来限制无限小厚度的镜片这个一般概念。然而，相同的基本概念可以应用于实际镜片。例如，Sf和Sb可以是前后布置的两个镜片元件的前表面，这两个镜片元件各自具有相同的球面后表面。在所示的非限制性实例中，当第一镜片元件和第二镜片元件对齐时，表面Sf和Sb的组合光学特性总计为S1。当第一镜片元件和第二镜片元件有意错开时，在此错开距离Δy，其组合光学特性总计为S2。换言之，例如，考虑表面高度
则
或
。
接着，基于Sb，推断出。元素g(x) 可以仅是x的任意函数，其可以被定制以最小化各个表面Sf和Sb的像差。在给定的简化实例中，假设目标表面S1和S2是平坦的、基弧为2.50 D且具有2.00 D下加光但没有内移量的表面。假设Δy = 4 mm。应了解的是，上述概念不限于特定实例，并且可以根据给定的应用或视觉任务的需要而选择视近部分、视远部分和视中部分的其他目标表面或配置，和/或不同位移。
图4的第三列示出了第一镜片元件3和第二镜片元件4相对于彼此处于第一位置时的组合光学特性、在此为组合表面的表面屈光力，在第一位置时，表面Sf和Sb对齐。这也被称为Sf + Sb。图4的第四列示出了第一镜片元件3和第二镜片元件4相对于彼此处于第二位置时的组合光学特性、在此为组合表面的表面屈光力，在第二位置时，表面Sf和Sb（参见图3）有意地沿横向于光轴的方向错开了距离Δy。这被称为Sf + Sb (y + Δy)。左侧的四个曲线图对应于图3左侧的四个曲线图。因此，由Sf + Sb表示的第三列对应于如图3中的第三列和第四列所示的表面Sf + Sb的叠加。可以看到，图4的第三列中的曲线图示出了与对应于由S1表示的第一目标表面的曲线图的良好对应。由Sf + Sb (y + Δy) 表示的第四列中的曲线图示出了与对应于第二列中由S2表示的第二目标表面的曲线图的良好对应。可选地，可以通过迭代计算算法来执行进一步优化。
图5示出了安装至眼镜架2上的可调渐变眼镜片1的另外的实施例的示意性截面视图。可调渐变眼镜片1包括沿着该镜片的光轴10前后布置的第一镜片元件3和第二镜片元件4。用于将所述镜片元件中的至少一个相对于另一个移动的器件5（在此是用于移动第二镜片元件4）通过滑块来实施。
在图5所示的实施例中，第一镜片元件4的后表面11面向第二镜片元件4的前表面12，其中，第一镜片元件3的后表面11对应于第二镜片元件4的前表面12。另外，第一镜片元件3的后表面11和第二镜片元件4的前表面12被成形为使得它们可以相对于彼此沿横向于光轴10的方向移动。总体上，可以存在满足这种特性的各种形状、比如平面表面。然而，如图5所示，第一镜片元件3的后表面11和第二镜片元件4的前表面12优选地是对应的球面表面。因此，可以实现更美观的设计，并且此外，弯曲的镜片可以提供对配戴者的眼睛的更好保护。这个实施例的另外的优点在于，可以使用标准化的形状和制造。在以下非限制性实例中，4基位设计，其中第一镜片元件3的后表面11是具有4屈光度的凹面曲率半径的球面表面。相应地，第二镜片元件4的前表面12是具有4屈光度的凸面曲率的对应球面表面。
第一镜片元件3和第二镜片元件4被配置用于在相对于彼此处于第一位置时提供视近部分、视远部分、和视中部分的如图6的第一列的S1所示的第一预定配置；并且在相对于彼此处于第二位置时提供视近部分、视远部分、和视中部分的如图6的第二列的S2所示的第二预定配置。虽然前一个实例展示的是表面屈光力方面的基本概念，但图6示出了如用像陀螺仪等测量装置测量的平均后顶屈光力和散光后顶屈光力的示意图。第一镜片元件3具有-4D曲率的球面后表面11和作为前表面13的Sf。第二镜片元件4具有+4D曲率的球面前表面12和由Sb给定的后表面14。第一镜片元件3的前表面13的屈光力和第二镜片元件4的后表面14的屈光力如上文参见图3和图4所描述的来确定，并且进一步考虑了相应的第一镜片元件3和第二镜片元件4的曲率。应进一步注意的是，与上述实例相比，必须颠倒后表面贡献相对于前表面贡献的符号，因为第二镜片元件4的后表面14上的屈光力是相减而不是相加。另外，已经添加球镜以获得矫正后顶点屈光力。
如从图6的第三列和第四列可以看到，第3列所示的第一镜片元件和第二镜片元件4的组合光学特性与图6的第一列中的目标后顶屈光力分布S1指示的视近部分、视远部分、和视中部分的第一预定配置相匹配。相应地，第一镜片元件3和第二镜片元件4有意地以配戴时取向沿竖直方向相对于彼此移动距离Δy，图6的第4列所示的Sf + Sb (y + Δy)所指示的第一镜片元件3和第二镜片元件4的组合光学特性正确地与图6的第二列所示的目标后顶屈光力分布S2所指示的视近部分、视远部分、和视中部分的第二预定配置相匹配。
图7展示了将第一镜片元件3相对于第二镜片元件4进一步移动超过第一位置（如图6的第3列所示，其中第一镜片元件3和第二镜片元件对齐）或者相对于彼此超过第二位置（如图6的第4列所示，其中第一镜片元件3和第二镜片元件4有意地错开距离Δy）的效果。图7的第二列中的曲线图对应于图6的第四列中的曲线图。在视近部分6中提供了+2.0 D的下加光。图7的第3列所示的曲线图对应于图6的第3列所示的曲线图。其中，提供了+ 2.5 D的下加光。当第一镜片元件3和第二镜片元件4有意地错开+Δy' > Δy时，下加光可以进一步减少以获得1.5 D的下加光，如图7的第1列所示。相应地，当将第一镜片元件3和第二镜片元件4相对于彼此沿相反方向移动-Δy''时，可以实现+ 3.0 D的增大的下加光，如图7的第4列所示。
应注意的是，图7的第一排中的平均屈光力图的边界区域的不同外观可能归因于等值线区间的伪影。这参见图8进行了展示，该图中示出了图7的第一镜片元件3和第二镜片元件4的四个相对位置的平均屈光力的图解。图8示出了相对于角度的沿着20 mm半径的圆的平均屈光力，如图7的第一排中的圆所指示的。从图8中的曲线图可以看到，针对不同配置的迹线示出了相似的形状。图8中的横轴表示与图7中的水平x轴所成的角度γ，以度为单位。其中，视远部分对应于90°角，并且针对在1.5至3.0屈光度范围内变化的不同下加光，可以看到视近部分处于270°角。
图9示出了对应于图7曲线图的更详细曲线图。图9示出了配戴者在配戴位置的光线跟踪的结果、而不是焦散计的光线追踪的结果。图9中的上排展示了光线跟踪的平均屈光力的图解，而下排指示了相同下加光范围的散光的曲线图。引入了对这些目标的非球面化以适应光线跟踪模拟。应理解的是，光线跟踪设计可以用作例如在迭代优化过程中进一步优化的基础。
在一个实施例中，可调渐变眼镜片可以被配置用于提供第一镜片元件相对于第二镜片元件的第一固定位置和第二固定位置。其中，第一位置可以是主位置，并且第二位置可以是辅位置，并且第一镜片元件和第二镜片元件可以被配置用于一起起作用来在该主位置时比在该辅位置时提供更小的像差。例如，主位置可以提供视近部分、视远部分、和视中部分的第一预定配置，该第一预定配置是根据作为使用者主应用场景的书桌工作优化的。由于这个配置花费大部分时间，因此在这个配置中，第一镜片元件和第二镜片元件的组合光学特性被优化以提供最小的像差。第一和第二镜片元件的次级辅位置可以提供视近部分、视远部分、和视中部分的第二预定配置，该第二预定配置较少使用或仅在一天的有限时间内使用。例如，可以提供具有较大视远区的次级配置以跟随会议中的演示。鉴于这个配置中有限的时间量，可以容忍较高水平的像差而不造成相当大的眼睛疲劳。
图10示出了视近部分、视远部分、和视中部分的第一预定配置S1和第二预定配置S2（具有不同大小的视近部分6）的另外的实施例的平均屈光力和散光的示意图的另外实例。图10中的第三列对应于根据本披露的方面的第一镜片元件，而第四列对应于第二镜片元件。图11的第三列和第四列中的图解分别展示了所述第一镜片元件和所述第二镜片元件在相对于彼此处于第一位置和第二位置时的组合光学特性。
目标或期望预定配置均为2.50 D下加光表面，但是在本实施例中，视近部分6的大小不同。视近部分、视远部分、和视中部分的第一预定配置（具有较大视近区6）由图10和图11的第一列中的曲线图展示并且用S1指示。视近部分、视远部分、和视中部分的第二预定配置（具有较小视近部分6）由图10和图11的第二列中的曲线图展示并且用S2指示。例如，第一配置S1可以针对标准的配戴，而具有较小视近区和有利地较宽视远区的第二配置S2可以用于打网球或某种其他户外活动或驾驶。
第一镜片元件3和第二镜片元件4同样可以如上文参见图3和图4所描述的来确定。在所示的实施例中，第一镜片元件3的后表面和第二镜片元件4的前表面同样被配置为球面表面。如图10的第三列所示，第一镜片元件3的前表面13用Sf表示。如图10的第四列所示，第二镜片元件4的后表面14用Sb表示。图11中的第3列的曲线图中示出了提供视近部分、视远部分、和视中部分的第一预定配置的组合光学特性，该第一预定配置对应于第1列中的S1的设定。图11中的第4列的曲线图中示出了第一和第二镜片元件相对于彼此处于第二位置时的组合光学特征，在第二位置时，第二镜片元件有意地错开了距离Δy。其中，所述组合光学特性对应于视近部分、视远部分、和视中部分的第二预定配置，从而提供较小的视近部分6和较宽的视远部分，这对应于图10的第2列中的S2的设定。
图12示出了用于制造可调渐变眼镜片的方法的流程图的实施例，该可调渐变眼镜片包括沿着该镜片的光轴前后布置的第一镜片元件和第二镜片元件；其中，该第一镜片元件和该第二镜片元件被配置用于一起起作用来提供视近部分、视远部分和视中部分；并且其中，该第一镜片元件和该第二镜片元件被配置用于在相对于彼此沿横向于该光轴的方向移动时改变其组合光学特性。
在第一步骤S71中，获得、即接收或检索描述视近部分、视远部分和视中部分中的至少一个的第一预定配置的数据。因此，可以例如经由通信接口接收相应的数据，或者例如从包含配戴者数据的数据库中主动检索相应的数据。该数据可以明确地描述配戴者期望的视近部分、视远部分、和视中部分的配置，或者还可以包括隐含信息，比如配戴者执行的视觉任务，所述隐含信息可以指示需要大或小的视近部分和/或视远部分或者还可以例如提及配戴者的工作性质。例如，办公室职员可能需要较大的视近部分，而专业驾驶员可能需要较大的视远部分。
在第二步骤S72中，获得描述视近部分、视远部分和视中部分中的至少一个的第二预定配置的数据。步骤S71和S72还可以同时或以相反的顺序执行。
在第三步骤S73中，将第一和第二镜片元件确定成使得第一镜片元件和第二镜片元件一起起作用来在相对于彼此处于第一位置时提供根据第一预定配置的视近部分、视远部分、和视中部分；并且在相对于彼此处于第二位置时提供根据该第二预定配置的视近部分、视远部分、和视中部分。换言之，第一和第二镜片元件被配置用于相对于彼此处于第一位置时提供对应于第一预定配置的组合光学特性、并且被配置用于在相对于彼此布置在第二位置时提供对应于第二预定配置的组合光学特性。
在另外的光学步骤S74中，可以根据如在前述步骤中确定的可调渐变眼镜片的镜片设计来制造该可调渐变眼镜片。步骤S74可以进一步细分为制造如在步骤S73中确定的第一和第二镜片元件的前表面和/或后表面、提供被配置用于将所述镜片元件中的至少一个相对于另一个沿横向于镜片的光轴方向移动的移动装置、以及将第一和第二镜片元件安装至所述器件上。
应注意的是，在与标准渐变镜片相比需要表面形状进行多大变化才能实现光学性质的变化与偏移量、尤其所需的竖直偏移量之间存在权衡。偏移越短，表面屈光力的梯度或降低就越大。如果表面屈光力变化非常大，并且因此在例如前镜片的前部与后镜片的后部之间显著不同，则这可能需要显著更厚的镜片。然而，将这些镜片元件相对于彼此移动大的距离可能使镜架的机械性质和美观变得困难。
总之，已经提出了阿尔瓦雷斯镜片概念的有利扩展，其允许渐变眼镜片适于个体视觉场景。由于可调渐变眼镜片提供了视近部分、视远部分和视中部分，因此在每次观察距离改变时，不再需要频繁地重新调节第一镜片元件和第二镜片元件相对于彼此的位置。然而，这种调节使得能够根据当前视觉任务（比如书桌工作或驾驶）优化视近部分、视远部分和视中部分的配置而不必改变眼镜。
虽然在附图和上述描述中详细展示并描述了本发明，但是这样的展示和描述认为是说明性的或示例性的，而不是限制性的；本发明不局限于所披露的实施例。通过研究附图、披露内容和所附权利要求，本领域技术人员在实践所要求保护的本发明时可以理解并实现所披露的实施例的其他变型。
在权利要求书中，词“包括”不排除其他的要素或步骤，并且不定冠词“一个（a、an）”不排除多个。单个元件或其他单元可以实现权利要求中所述的若干项的功能。在彼此不同的从属权利要求中陈述了某些措施的这一简单事实并不表明这些措施的组合不能被有利地使用。
计算机程序可以存储/分布在合适的介质上，比如与其他硬件一起提供或作为其他硬件的一部分提供的光学存储介质或固态介质上，但也可以以其他形式分布，例如通过互联网或其他有线或无线电信系统。
权利要求中的任何附图标记不应被解释为限制范围。

Claims (14)

1.一种可调眼镜片（1），包括：
沿着该镜片的光轴（10）前后布置的第一镜片元件（3）和第二镜片元件（4），其中，该第一镜片元件（3）和该第二镜片元件（4）被配置用于在相对于彼此沿横向于该光轴（10）的方向移动时改变其组合光学特性；
其中，该可调眼镜片（1）是可调渐变眼镜片，其中，该第一镜片元件（3）和该第二镜片元件（4）被配置用于一起起作用来提供视近部分（6）、视远部分（7）和视中部分（8）；
其特征在于，该第一镜片元件（3）和该第二镜片元件（4）被配置用于在该第一镜片元件（3）和该第二镜片元件（4）相对于彼此沿横向于该光轴（10）的方向移动时改变该视近部分（6）、该视远部分（7）、和该视中部分（8）相对于彼此的大小和下加光中的至少一者。
2.根据权利要求1所述可调眼镜片，其特征在于，该第一镜片元件（3）和该第二镜片元件（4）被配置用于在相对于彼此处于第一位置时提供该视近部分、视远部分、和视中部分（6，7，8）的大小和/或光学屈光力的第一预定配置；并且在相对于彼此处于第二位置时提供该视近部分、视远部分、和视中部分（6，7，8）的大小和/或光学屈光力的第二预定配置。
3.根据权利要求2所述的可调眼镜片，其特征为被配置用于使得该第一镜片元件和该第二镜片元件可相对于彼此沿竖直方向以配戴时取向在该第一位置与该第二位置之间移动。
4.根据以上权利要求中任一项所述的可调眼镜片，其特征在于，该第一镜片元件（3）和第二镜片元件（4）被配置用于在相对于彼此沿横向于该光轴的方向移动时改变该视近部分（6）的下加光。
5.根据以上权利要求中任一项所述的可调眼镜片，其特征在于，该第一镜片元件（3）和该第二镜片元件（4）被配置用于在相对于彼此沿横向于该光轴（10）的方向移动时改变下组中的至少一项，该组包括：该视近部分（6）的大小、该视远部分（7）的大小、和该视中部分（8）的大小。
6.根据以上权利要求中任一项所述的可调眼镜片，其特征在于，该第一镜片元件（3）的后表面（11）面向该第二镜片元件（4）的前表面（12）；其中，该第一镜片元件（3）的后表面（11）对应于该第二镜片元件（4）的前表面（12），并且其中，该第一镜片元件（3）的后表面（11）和该第二镜片元件（4）的前表面（12）被成形为使得它们可相对于彼此移动。
7.根据权利要求6所述可调眼镜片，其特征在于，该第一镜片元件（3）的后表面（11）和该第二镜片元件（4）的前表面（12）是对应的球面表面。
8.根据以上权利要求中任一项所述的可调眼镜片，其特征在于，该第一镜片元件（3）和该第二镜片元件（4）可相对于彼此在第一固定位置与第二固定位置之间移动。
9.根据权利要求8所述可调眼镜片，其特征在于，该第一位置是主位置，并且该第二位置是辅位置；并且其中，该第一镜片元件（3）和该第二镜片元件（4）被配置用于一起起作用来在该主位置时比在该辅位置时提供更小的像差。
10. 根据以上权利要求中任一项所述的可调眼镜片，其特征在于，该第一镜片元件和该第二镜片元件被配置用于相对于彼此沿横向于该光轴（10）的方向移动下组距离中的距离：0.1 mm与6 mm之间、0.2 mm与4 mm之间、0.5 mm与3 mm之间、以及1 mm与2 mm之间。
11.根据以上权利要求中任一项所述的可调眼镜片，其特征为用于将所述镜片元件（3，4）中的至少一个相对于另一个沿横向于该镜片的光轴（10）的方向移动的器件（5）。
12.一种用于设计可调渐变眼镜片（1）的计算机实施方法（70），该可调渐变眼镜片（1）包括沿着该镜片的光轴（10）前后布置的第一镜片元件（3）和第二镜片元件（4）；其中，该第一镜片元件（3）和该第二镜片元件（4）被配置用于一起起作用来提供视近部分（6）、视远部分（7）和视中部分（8）；并且其中，该第一镜片元件（3）和该第二镜片元件（4）被配置用于在该第一镜片元件（3）和该第二镜片元件（4）相对于彼此沿横向于该光轴（10）的方向移动时改变该视近部分（6）、该视远部分（7）、和该视中部分（8）相对于彼此的大小和下加光中的至少一者；该方法包括以下步骤：
- 获得（S71）描述视近部分、视远部分、和视中部分中的至少一个的第一预定配置的数据；
- 获得（S72）描述视近部分、视远部分、和视中部分中的至少一个的第二预定配置的数据；
- 确定（S73）该第一和第二镜片元件，使得该第一镜片元件和该第二镜片元件一起起作用来：
在相对于彼此处于第一位置时提供根据该第一预定配置的视近部分、视远部分、和视中部分；并且
在相对于彼此处于第二位置时提供根据该第二预定配置的视近部分、视远部分、和视中部分。
13.一种用于制造可调渐变眼镜片（1）的方法，该可调渐变眼镜片（1）包括沿着该镜片的光轴（10）前后布置的第一镜片元件（3）和第二镜片元件（4）；其中，该第一镜片元件（3）和该第二镜片元件（4）被配置用于一起起作用来提供视近部分（6）、视远部分（7）和视中部分（8）；并且其中，该第一镜片元件（3）和该第二镜片元件（4）被配置用于在该第一镜片元件（3）和该第二镜片元件（4）相对于彼此沿横向于该光轴（10）的方向移动时改变该视近部分（6）、该视远部分（7）、和该视中部分（8）相对于彼此的大小和下加光中的至少一者；该方法包括以下步骤：
- 获得（S71）描述视近部分、视远部分、和视中部分中的至少一个的第一预定配置的数据；
- 获得（S72）描述视近部分、视远部分、和视中部分中的至少一个的第二预定配置的数据；
- 确定（S73）该第一和第二镜片元件，使得该第一镜片元件和该第二镜片元件一起起作用来：
在相对于彼此处于第一位置时提供根据该第一预定配置的视近部分、视远部分、和视中部分；并且
在相对于彼此处于第二位置时提供根据该第二预定配置的视近部分、视远部分、和视中部分；并且
- 根据该确定来制造（S74）该可调渐变眼镜片。
14.一种计算机程序，该计算机程序包括用于当在计算机上执行该计算机程序时使该计算机执行如权利要求12所述的方法（70）的步骤的程序代码工具。
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