CN1130583C - 消色差眼镜镜片 - Google Patents
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Abstract
一种改进色差的合成眼镜镜片(10)，该眼镜镜片包括形成在基质层透镜(30)上的聚合树脂附加透镜(20)。树脂附加透镜(20)的色散特性及折射率与基质层透镜(30)匹配，以使所得透镜(10)获得所需的阿贝数、透镜光焦度和厚度，并使基质层透镜(30)与树脂附加透镜(20)之间的分界面基本上看不到。基质层透镜(30)的色散被树脂附加透镜(20)补偿，所述树脂附加透镜(20)具有较小的阿贝数和与基质层透镜(30)相反的光焦度。
Description
本发明涉及眼镜镜片，具体地说，本发明涉及阿贝数超过60的消色差眼镜镜片。
此外，本发明介绍了一种用任何光学材料制造眼镜镜片以便获得小色散的新方法。
阿贝数是色散或色差的量度，色散或色差是由于材料的折射率随波长而变化的事实引起的。阿贝数通常定义为(nλυ-1)(nλ1-nλ2)，其中nλ1和nλ2是两个不同波长的折射率，nλυ是中心波长，即黄光的折射率。由玻璃或塑料制成而且阿贝数在大约25-60范围以内的眼用(眼镜)镜片相对来说通常不受色散的影响。最希望阿贝数在40-60范围以内，因为阿贝数为40的镜镜片(即-4.00D，光学孔径为75mm)将产生10mm的象分离。
随着透镜光焦度的增加，两个不同波长之间的角度分离增大。通常，折射率高于1.50的塑料材料的色散大。这些材料通常占具有明显共轭作用和高偏振性的芳香族的一半，在紫外波段范围附近具有电吸收性，这是由于折射率引起的。然而，在可见光波段范围附近(400nm-700nm)具有电吸收带的芳香族通常导致材料的色散增加。双酚A聚碳酸酯是这种高折射率材料的一个例子，它的折射率大约为1.58，并具有所要的其他特性，如优良的抗冲击性能。该材料的阿贝数非常低，比如在28-32范围内，这与端基和获得方法有关。因此，虽然双酚A聚碳酸酯被广泛选作安全眼镜的材料，但是它的使用大大局限于低性能指标的介质，因为高性能指标会导致色散增加，从而引起不希望有的白光图象分离。
性能指标高于+/-4.00D通常要采用其他高折射率材料，这些材料通常比聚碳酸酯昂贵，而且抗冲击性能不如聚碳酸酯好。这些高折射率材料的色散已经改进，但在这些高折射率材料中，即使最好的、折射率大于1.57的材料，其阿贝数在30-50范围内。这样的材料的色散通常仅在可接受的边缘。人戴用由这些材料制成的眼镜通常感觉到色差，尤其是在他们视场的边缘，因为轴外光比靠近光学中心的轴上光更易于产生色差。
本发明包括合成眼镜镜片和生产这种镜片的方法，该方法允许使用具有高折射率和抗冲击性能的塑料或玻璃，如双酚A聚碳酸酯或其他材料，制造眼镜透镜，而不以牺牲各种颜色的象成为满意的整体为代价，测得其阿贝数在大约40-100范围内。
因此，本发明的目的在于提供一种阿贝数在大约40-100范围内的眼镜镜片，最好阿贝数在大约60-80范围内。
本发明的另一个目的在于提供一种制造这种透镜的方法，使用所期望的具有高折射率和抗冲击性能的材料，例如制造眼镜镜片的双酚A聚碳酸酯和二甘醇碳酸二烯丙基酯(CR-39TM)。
图1是根据本发明的眼镜镜片的截面图；
图2是眼镜镜片的另一实施例的截面图；
图3是眼镜镜片的又一实施例的截面图。
如图1和2所示，通过在基质层透镜30的表面上加一层可聚合的树脂20制成色差改进的眼镜镜片10，形成相反光焦度的附加层透镜。可以通过如同先前在授予Blum的美国专利(5,178,800；5,147,585和5,219,497)中描述的涂敷方法实现所加的树脂层20。通过聚合附加光学层20形成最终的透镜10，光学层20在基质层透镜30的表面上提供附加的光焦度。小心地使树脂的色散特性及其折射率与基质层透镜的色差特性(如阿贝数)匹配，以便使最终透镜获得所需的阿贝数，并得到最终的透镜光焦度和所需的厚度，并使基质层透镜和附加层之间的分界面基本上看不出来。
作为一个例子，如果基质层透镜30为由双酚A聚碳酸酯制成的+4.00D的单视透镜，其阿贝数为30，所加的树脂层20形成光焦度为-1.00D的凹透镜，而且阿贝数为15，那么最终形成的透镜10的光焦度为+3.00D，且阿贝数为45。作为比较，如果附加层形成光焦度为+1.00D的凸透镜，而且阿贝数为60，那么最终形成的透镜10的光焦度为+5.00D，且阿贝数为33.3。
这样，q/a＝p/b+(q-p)/c；其中p是眼镜镜片10的最终光焦度，b是眼镜镜片10的最终阿贝数，q是基质层透镜30的光焦度，a是基质层透镜30的阿贝数，c是附加层20的阿贝数。
可以用由阿贝数较低，即高色散的材料制成的相反光焦度的附加层补偿基质层透镜的色散。
适合于附加层20的材料具有高色散和可见光波段的低吸收特性。通常，这样的材料在紫外区域附加具有强的吸收特性，这是由紫外区域附近机械上允许的跃迁总和或强电子振荡带(即强耦合电子跃迁至特定的振动模式)引起的。还希望具有最小Stoke’s偏移的较窄电子跃迁，以使吸收带不在可见光区域产生明显的尾巴。
已经发现包含苯乙烯衍生物的可聚合成分，乙烯基苯在短波长的可见光区域具有较低的电吸收和低的阿贝数，即强色散。一些液晶聚合物，包括二基或三基取代的苯乙烯族也表现出这样的色散。
为了制造合成透镜，把可聚合树脂的附加层20加在基质层透镜30的凹或凸表面上。树脂层20可以通过旋转涂敷、喷涂、浸渍、浇铸或使用模具建立所需要的最终曲率，以便获得最终透镜10的期望光焦度。聚合后的树脂层20应该与基质层透镜30形成光学接触。这种光学接触应形成为永久粘合层。由聚合树脂成分形成附加层20，所述树脂成分可能包括丙烯基、丙烯酸酯、异丁烯酸酯、乙烯基衍生物和苯乙烯。而且，如图3所示，可以在基质层透镜30的另一表面上加另一附加层40。
可以通过热或光化学激活的引发剂来引发一个或几个附加层的聚合。在所有的情况下，附加层的折射率都必须与基质层的折射率匹配在0.05个单位范围内，最好在0.03个单位范围内，以便得到光学接触，这种光学接触使透镜的佩戴者看不到附加层与基质层透镜之间的分界面。
可以通过多种方法控制合成透镜10的边缘及中心厚度，包括改变附加层20的直径、使附加层20为非球面、使基质层透镜30为非球面、使附加层20的厚度以棱镜形式变化、或者使附加层20的光学中心相对附加层的光学中心离心，即在透镜上引入附加棱镜。也可以使用高折射率的附加层，为的是比较薄的附加层实现所要的校正水平。
在一种优选的实施例中，基质层透镜30由双酚A聚碳酸酯制成，并且聚合树脂层是苯乙烯、二乙烯基苯、以及双酚A的单和二丙烯酸酯衍生物的混合物。基质层透镜30的球面光焦度比附加的聚合树脂层20高。基质层透镜30为正透镜，附加层20为负透镜。另外，基质层透镜的几何形状为球面的，而附加为复曲面的。为使球差最小并减小镜片的厚度，可使两个透镜都偏离球形。
在另一实施例中，基员层透镜30由双酚A聚碳酸酯制成，而且具有负偏差几何形状，而附加层20给出正修正。附加层20通过一个模具形成，该模具产生所述表面的整个曲率半径，并提供一个正光焦度区域(未示出)。在这种情况下，最终透镜10的正光焦度区域比设计成提供距离校正的最终透镜的正光焦度区域具有相当低的色散。附加层20由聚合树脂成分形成，该树脂成分包括丙烯酸酯、异丁烯酸酯、乙烯基衍生物和苯乙烯；最好都含有芳香族，使得总摩尔反射率增加大约15个单位或更多(Rj，cm3/mol)。
在又一个实施例中，基质层透镜30由CR-39TM制成，而附加层20通过如下聚合形成：i)树脂成分丙烯酸酯，如丙烯酸苯乙酯，ii)单官能苯乙烯，如乙烯苯甲醚，以及iii)双官能苯乙烯衍生物，如二乙烯基苯，以便当树脂完全聚合时，最终成分的折射率不大于大约1.53。已经发现如果基质层透镜30和附加层20之间折射率不匹配大于大约0.05个单位将导致从分界面反射的象变成可见的，或者产生重象。为了获得改善的结果，需保持折射率不匹配不超过大约0.03个单位。还可以通过在附加树脂层和基质层透镜之间插入一层或多层中间带(未示出)，使中间带的折射率大约为基质层透镜和附加层的折射率的几何平均值。
通过讨论下面的例子，所述原则的这些应用和其他可能的应用将更清楚，下面的例子只意味着在本质上进行描述，而不意味以任何方式限制权利要求的范围。例1
提供一种由双酚A聚碳酸酯制成的单光眼镜。这种透镜的光焦度为+6.00D，前面曲率为8.21D，后面的曲率为2.12D，通光口径为71mm，边缘厚度为1.0mm。将该透镜置于曲率为5.65D的玻璃模具中，并在彼此中间的间隙注入液体可聚合的树脂，该树脂由双酚A二丙烯酸酯(25％)、二乙烯基苯(10％)、二溴肉桂酸盐(5％)、乙氧基化双酚A二丙烯酸酯(25％)、季戊四醇四丙烯酸酯(4％)、苯氧基丙烯酸酯(28％)和光引发剂，如Durcurel173(3％)，可以从Ciba Geigy买到。该树脂通过利用由分离的源提供的紫外光照射和加热而被固化，温度梯度变化大约从105°F至180°F。整个固化时间大约为45分钟。在初始固化的10分钟内对紫外光照射的强度进行调制，确保聚合散热不引起温度升高失控。所得的透镜的阿贝数接近55。例2
由苯乙烯、双酚A二丙烯酸酯和碳酸二烯丙基酯的共聚物制成的单光眼镜的光焦度为+6.00屈光度，第一曲率为8.12屈光度，第二曲率为6.12屈光度，刀口，通光口径为71mm。这种透镜材料的阿贝数约为38。将该透镜置于凹面曲率为6.00屈光度的玻璃模具中，并在透镜与模具中间形成的间隙注入含下列成分的树脂：苯乙烯(40％w/v)、1，4-二乙烯基苯(20％w/v)、双酚A二丙烯酸酯(35％w/v)和从Ciba-Gigy买的Durcurel173(5％)。通过在温度约为100°F至200°F条件下紫外光照射大约40分钟可使这种树脂固化。然后使所得的透镜脱模，阿倍数大约为80。
Claims (28)
1.一种眼镜镜片，包括
具有预定光焦度和折射率的基质层透镜；和
附加层透镜，该附加层透镜具有与基质层透镜的光焦度相反的光焦度而且折射率小于或等于基质层透镜的折射率，其中该眼镜镜片的阿贝数大于基质层透镜和附加层透镜的阿贝数，且基质层透镜和附加层透镜之间折射率的差在0.05个单位范围内。
2.根据权利要求1的眼镜镜片，其中通过基质透镜表面上就地聚合液态树脂配方形成所述附加层透镜。
3.根据权利要求1的眼镜镜片，在基质层透镜的另一面上还包括附加的覆盖层，其中该眼镜镜片的阿贝数大于两个附加层透镜的阿贝数。
4.根据权利要求1的眼镜镜片，其中所述眼镜镜片的阿贝数至少为40。
5.根据权利要求4的眼镜镜片，其中所述眼镜镜片的阿贝数为40至100。
6.根据权利要求5的眼镜镜片，其中所述眼镜镜片的阿贝数在60至80之间。
7.根据权利要求1的眼镜镜片，其中所述基质层透镜和附加层透镜由不同材料制成。
8.根据权利要求7的眼镜镜片，其中所述基质层透镜或附加层透镜包括双酚A二丙烯酸酯或它的低聚物。
9.根据权利要求8的眼镜镜片，其中所述基质层透镜由包括苯乙烯、二乙烯苯及双酚A的单和二丙烯酸酯的衍生物形成。
10.根据权利要求9的眼镜镜片，其中基质透层镜是正透镜，附加层透镜是负透镜，而且基质层透镜的球面光焦度大于附加层透镜的球面光焦度。
11.根据权利要求10的眼镜镜片，其中基质层透镜和附加层透镜之间折射率的差小于或等于0.03个单位。
12.根据权利要求7的眼镜镜片，其中基质层透镜或附加层透镜包括乙二醇二烯丙基丙烯酸酯。
13.根据权利要求1的眼镜镜片，其中眼镜镜片的阿贝数至少为50，折射率至少为1.57。
14.根据权利要求1的眼镜镜片，其中基质层透镜由双酚A聚碳酸酯制成。
15.根据权利要求1的眼镜镜片，其中基质层透镜和附加层透镜之间折射率的差小于或等于0.03个单位。
16.一种制造眼镜镜片的方法，包括下列步骤
提供具有预定光焦度和折射率的基质层透镜；
在基质层透镜的表面上沉积厚度不等的可聚合树脂层，其中所形成的树脂层的光焦度与所述基质层透镜的光焦度相反，而且折射率小于或等于所述基质层透镜的折射率；以及
所述聚合树脂层形成眼镜镜片，其中该眼镜镜片的阿贝数大于所述基质层透镜和所述聚合树脂层的阿贝数。
17.根据权利要求16的方法，还包括下列步骤：
在基质层透镜的另一表面上沉积另一厚度不等的可聚合树脂层，其中将所述树脂层设计成形成与基质层透镜的光焦度相反的透镜，以及
聚合所述的另一树脂层，该聚合树脂层的阿贝数小于眼镜镜片的阿贝数。
18.根据权利要求16的方法，其中所述眼镜镜片的阿贝数至少为40。
19.根据权利要求18的方法，其中所述眼镜镜片的阿贝数为40至100。
20.根据权利要求19的方法，其中所述眼镜镜片的阿贝数在60至80之间。
21.根据权利要求16的方法，其中所述基质层透镜和可聚合树脂层由不同材料制成。
22.根据权利要求21的方法，其中所述基质层透镜和可聚合树脂层包括双酚A二丙烯酸酯或它的低聚物。
23.根据权利要求21的方法，其中基质层透镜或可聚合树脂层包括乙二醇二烯丙基丙烯酸酯。
24.根据权利要求22的方法，其中基质层透镜和可聚合树脂层之间折射率的差小于或等于0.03个单位。
25.根据权利要求16的方法，其中基质层透镜和聚合树脂层之间折射率的差小于或等于0.05个单位。
26.根据权利要求22的方法，其中基质层透镜和聚合树脂层之间折射率的差小于或等于0.05个单位。
27.一种眼镜镜片，包括
具有预定光焦度和折射率的基质层透镜；和
附加层透镜，该附加层透镜具有与基质层透镜的光焦度相反的光焦度而且折射率小于或等于基质层透镜的折射率；
其中所述附加层透镜不使用粘合剂而直接结合在所述基质透镜上，而且其中所述眼镜镜片的阿贝数大于基质层透镜和附加层透镜的阿贝数，且基质层透镜和附加层透镜之间折射率的差在0.05个单位范围内。
28.一种制造眼镜镜片的方法，包括下列步骤：
提供具有预定光焦度和折射率的基质层透镜；
在基质层透镜的表面上沉积厚度不等的可聚合树脂层，其中将所述树脂层设计成互相形成反光焦度的透镜，而且折射率小于或等于基质层透镜的折射率；以及
聚合树脂层形成眼镜镜片，其中所述树脂层直接结合在所述基质层透镜上，而不需要粘合剂，而且该眼镜镜片的阿贝数大于基质层透镜或聚合树脂层的阿贝数。
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