CN107708614B - 具有分等级的显微镜头的眼镜镜片 - Google Patents

Abstract

合并了显微镜头阵列的眼镜镜片。为了折射光，传统眼镜镜片中常见的共性是前表面与后表面之间在曲率上的不同。然而，这对某些高端镜片的设计中造成了一定的限制，诸如有度数的太阳镜和渐进镜片。在有度数的太阳镜的情况下，这种设计限制导致有度数的太阳镜通常仅在有限范围的度数中可用。镜片前表面曲率(基础曲线)的选择通过包裹在脸上的框架几何结构来确定。因此，大多数有度数的太阳镜必须在六到八屈光度的范围内使用基础曲线。

Description

具有分等级的显微镜头的眼镜镜片

相关申请

本申请要求名称为“Ophthalmic Lens with Graded Microlenses”、申请号为62/148,102、申请日为2015年4月15日的美国临时申请的权益和优先权。在此通过引用，将其整体并入本文。

技术领域

本发明涉及眼镜镜片以及更具体地涉及采用一个或多个显微镜头阵列的的眼镜镜片。

背景技术

为了折射光，传统眼镜镜片中常见的共性是前表面与后表面之间在曲率上的不同。然而，这对某些高端镜片的设计中造成了一定的限制，诸如有度数的太阳镜和渐进镜片。在有度数的太阳镜的情况下，这种设计限制导致有度数的太阳镜通常仅在有限范围的度数中可用。镜片前表面曲率(基础曲线)的选择通过包裹在脸上的框架几何结构来确定。因此，大多数有度数的太阳镜必须在六到八屈光度的范围内使用基础曲线。因此，高度屈光不正佩戴者的有度数的太阳镜在高度近视的情况下会存在极厚的边缘，或者在高度远视的情况下会存在极厚的中心。出于这个原因，有度数的太阳镜最常见的是可用于度数在大约负三屈光度至正三屈光度范围的人群。

在多焦点镜片的情况下，例如渐进多焦点镜片，PALs，这种设计限制导致仅小部分的渐进多焦点镜片在不同镜片光焦强下发挥作用。连续渐进表面的几何结构使其对于镜片设计者同时设计镜片的大、宽和清晰的区域来说是不可能的。同样地，较大的附近区域的设计具有较窄的距离区域以及适合小框架的较小通道的设计存在更多散光，等等。

因此，存在对眼镜镜片、镜片设计和制造提供的相对薄的有度数的清晰镜片的眼镜镜片和出于任何需要制造的太阳镜的方法的需求。还存在对眼镜镜片、镜片设计和制造对多焦点镜片提供具有用于不同镜片光焦强的相对大的光学功能部分的方法的需求。

发明内容

本发明提供了眼镜镜片、镜片设计和用于制造眼镜镜片的方法，其获得了制造任何需要的度数的相对薄的有度数的太阳镜。本发明还提供了眼镜镜片、镜片设计和用于制造眼镜镜片的方法，其获得了对于不同镜片焦强具有相对大的光学功能部分的多焦点镜片。这些目的部分通过提供眼镜镜片获得，眼镜镜片包括：基础镜片基板，具有前光学表面和后光学表面；以及显微镜头阵列，合并至基础镜片基板的至少一部分。

这些目的部分通过多焦点眼镜镜片获得，多焦点眼镜镜片包括：基础镜片基板，具有前光学表面和后光学表面；以及显微镜头阵列，合并至基础镜片基板的至少一部分，显微镜头阵列包括具有第一光焦强的第一多个显微镜头和具有与第一光焦强不同的第二光焦强的第二多个显微镜头。

这些目的部分通过用于形成眼镜镜片的方法获得，方法包括：获取基础镜片基板；以及将基础镜片基板的至少一部分合并到显微镜头阵列。

附图说明

本发明的实施例所具有的的这些和其他方面、特性和优势将是明显的，并通过下列描述的本发明实施例和参照附图被阐述，其中：

图1是根据本发明的一个实施例的显微镜头阵列的局部透视图。

图2是根据本发明的一个实施例的采用显微镜头阵列的镜片的横截面图。

图3是根据本发明的一个实施例的采用显微镜头阵列的镜片的横截面图。

图4是根据本发明的一个实施例的采用显微镜头阵列的镜片的横截面图。

图5是根据本发明的一个实施例的采用显微镜头阵列的镜片的一部分的横截面图。

图6是根据本发明的一个实施例的采用显微镜头阵列的镜片的一部分的横截面图。

图7是根据本发明的一个实施例的采用显微镜头阵列的镜片的横截面图。

图8是根据本发明的一个实施例的采用显微镜头阵列的镜片的横截面图。

图9是根据本发明的一个实施例的显微镜头阵列的一部分的平面图。

图10是根据本发明的一个实施例的显微镜头阵列的一部分的平面图。

图11是根据本发明的一个实施例的显微镜头阵列的一部分的平面图。

图12是根据本发明的一个实施例的采用显微镜头阵列的镜片的平面图。

图13是根据本发明的一个实施例的采用显微镜头阵列的镜片的平面图。

图14是根据本发明的一个实施例的典型眼镜镜片和采用显微镜头阵列的镜片的横截面图的比较。

图15是根据本发明的一个实施例的采用显微镜头阵列的镜片的透视图。

图16是根据本发明的一个实施例的典型眼镜镜片和采用显微镜头阵列的镜片的横截面图的比较。

图17是根据本发明的一个实施例的采用显微镜头阵列的镜片的透视图。

图18是根据本发明的一个实施例的采用显微镜头阵列的镜片的横截面图。

图19是根据本发明的一个实施例的采用显微镜头阵列的镜片的横截面图。

图20是根据本发明的一个实施例的采用显微镜头阵列的镜片的横截面图。

图21是根据本发明的一个实施例的采用显微镜头阵列的镜片的横截面图。

图22是根据本发明的一个实施例的采用显微镜头阵列的镜片的横截面图。

图23显示了根据本发明的一个实施例的采用显微镜头阵列测量的镜片性能图表。

图24显示了根据本发明的一个实施例的采用显微镜头阵列测量的镜片性能图表。

图25显示了根据本发明的一个实施例的采用显微镜头阵列测量的镜片性能图表。

图26显示了根据本发明的一个实施例的采用显微镜头阵列测量的镜片性能图表。

具体实施方式

现在将参考所附附图对本发明的特定实施例进行描述。然而，本发明可以以许多不同的方式体现并且不应当被解释为限于此处所述的实施方式；并且，提供这些实施方式以使得本公开是彻底的和完整的，且将完全将本发明的范围传达给本领域技术人员。在所附附图所示的实施方式的具体描述中所使用的术语不意在限制本发明。在附图中，类似的数字指的是类似的元件。

本发明提供了眼镜镜片、镜片设计和用于制造获得相对薄的单视觉有度数的清晰镜片的眼镜镜片和制造用于任何所需要度数的太阳镜的方法。本发明还提供了眼镜镜片、镜片设计和用于制造获得针对不同镜片光焦强具有相对大的光学功能部分的多焦点镜片的眼镜镜片的方法。这些目的部分通过提供采用在其上或其中所形成的显微镜头阵列的眼镜镜片来获得。显微镜头阵列的单独显微镜头作为微棱镜，通过在不同方向定位的前表面和后表面和/或通过具有不同折射率来折射光。相应地，显微镜头阵列的单独显微镜头可以具有相同或不同光焦强。

参考图1-3，根据本发明的镜片10采用了基础镜片12和显微镜头阵列14，该显微镜头阵列14形成在镜片10的前侧或前光学表面16上；形成在镜片10的后侧或后光学表面18上；或形成在镜片10的前光学表面16和后光学表面18上。显微镜头阵列14由多个单独的显微镜头20形成。镜片10可以但不一定必须利用光焦强，即镜片10的前侧16和后侧18可以具有不同的基础曲线，如图8所示。

出于清楚和解释的原因，还参考图4，包含阵列14的特定显微镜头20的几何结构中心的镜片10的前光学表面16的基础曲线和镜片10的后光学表面18的基础曲线称为镜片10表面的“低频”曲率26。每一个显微镜头20的光学表面22的局部曲率称为镜片10的“有效曲率”。

单个阵列14的单独显微镜头20由单个材料形成，如图5所示，或者可替换地，由两种或两种以上不同材料形成，如图6所示。或者陈述，单独显微镜头20可以具有同类成分或可以具有异类成分。在显微镜头20具有异类成分的情况下，当在实质上平行于镜片10的表面16和/或18可视或在正面可视时，不同材料的层21a、21b……21n可以相互堆叠，从而形成多层显微镜头20。同时图6显示了层21a、21b……21n，定位在平行于镜片基础12的前侧16的平面，应当理解的是层21a、21b……21n的方向会有所不同，部分由于所需的制造方法和所需的显微镜头20的折射。

本发明的显微镜头阵列14的显微镜头20可以依赖于显微镜头的所需折射率并依赖于针对形成阵列14、基础镜片12和/或镜片10所采用的制造过程而由各种不同材料形成。例如，本发明的显微镜头阵列14的显微镜头20可以由大块镜片材料形成，镜片材料诸如适用于喷射造型的聚合树脂(如，聚碳酸酯)或适用于铸型成型的单体；具有大约1.9至2.3的折射率的钛氧化物，如二氧化钛；具有大约1.88至2.1的折射率的锆氧化物，如二氧化锆；具有大约2.07的折射率的钽氧化物，如五氧化二钽；具有大约2.1至2.35的折射率的铌氧化物，如无氧化二铌；具有大约1.7至1.9的折射率的铝氧化物；具有大约1.7至1.9的折射率的铟锡氧化物；具有大约1.9至2.0的折射率的锡氧化物，如二氧化锡；具有大约1.5至2.0的折射率的氮氧化硅；以及具有大约2的折射率的氮化硅；或其组合。

显微镜头阵列14由例如显微镜头20形成，显微镜头20由相同的一种或多种材料形成，即单个阵列14的显微镜头20由一种或多种同类材料形成，或者可替换地，单个阵列14的显微镜头20由一种或多种异类材料形成。例如，单个阵列14的单独显微镜头20可以由具有不同折射率的不同材料形成。

显微镜头阵列14由例如形成基础镜片12的相同材料形成；由与形成基础镜片12的材料不同或有区别的一种或多种材料形成，或者由形成基础镜片12的相同材料和与形成基础镜片12的材料不同或有区别的一种或多种材料的结合形成。例如，基础镜片12和阵列14的一些或所有显微镜头20可以由具有不同折射率的不同材料形成。

具有创造性的镜片10的阵列14的单独显微镜头20被形成以使得单独显微镜头20的光学表面22具有相互基本相同的几何结构，例如，如图2-6所示。或者，阵列14的单独显微镜头20被形成以使得单个阵列14内的显微镜头20具有两个或两个以上彼此基本不同或有区别的几何结构。例如，如图7所示，镜片10的阵列14采用显微镜头20a和20b，分别具有第一光学表面几何结构22a和第二光学表面几何结构22b。

图8显示了镜片10的阵列14采用显微镜头20a和20c，分别具有第一光学表面几何结构22a和第三光学表面几何结构22c。显微镜头20的光学表面几何结构22c具有与光学表面几何结构22a不同且与镜片10的前表面16的基础曲线基本相同的光学表面几何结构。因此，采用第三光学表面几何结构22c的显微镜头20的光焦强是基础镜片12的光焦强的函数。

出于清楚的原因，应当理解的是显微镜头20的光学表面22的几何结构可以，但不一定，是一种主要作用于定义显微镜头20的光焦强的性质。例如，显微镜头的光焦强可以主要通过形成显微镜头20的折射率而不是显微镜头20的光学表面22的几何结构来定义。例如，基础镜片12和阵列14的一些或所有显微镜头20可以由具有不同折射率的不同材料形成。

如图9-11所示，阵列14的单独显微镜头20的形状当在平面中可视或者垂直于镜片10的表面16和/或18可视时，即通过显微镜头20的外围24定义的形状，例如是矩形、梯形、规则多边形(诸如六边形)、不规则多边形或任意其他形状。单个阵列14可以采用具有由显微镜头20的外围24定义的相同或不同形状的显微镜头20。由显微镜头20的外围24定义的图5和6所示的最大宽度、直径或尺寸30处于大约0.001至0.5毫米的范围，例如0.4毫米或0.2毫米。

阵列14的单独显微镜头20的横截面形状当在正面可视或基本上平行于镜片10的表面16和/或18可视时，例如是半圆形的、弯曲的、矩形、梯形、规则多边形、不规则多边形、三角形、阶梯式的、凹面的、凸面的或任意其他形状，如附图所示。在图5和6中所示的基础镜片12的前表面16或后表面18的阵列14的单独显微镜头20的横截面形状的最大厚度或尺寸32部分依赖于基础镜片12的厚度和形成显微镜头20的材料的例如折射率的性质。显微镜头20的最大高度或尺寸32可以处于100埃至0.1毫米的范围。

在阵列14的显微镜头20当在正面可视或基本上平行于镜片10的表面16和/或18可视时在阵列14的单独显微镜头20的横截面形状不对称的实施例中，光学表面22可以定义相对于基础镜片12的前表面16或后表面18的平面的斜度或角度34或者基础镜片12的前表面16或后表面18的曲率的正切。光学表面22可以定义光学表面22的相对符号36。例如，图5显示了具有减或负的符号36a的光学表面22的单独显微镜头20，以及图6显示了具有正或加的符号36b的光学表面22的单独显微镜头20。本领域技术人员应当理解当在平面可视或基本上平行于镜片10的表面16和/18可视时具有相同横截面形状的显微镜头20的符号将根据相对于镜片的基础曲率的不对称的方向改变。

如以上所看到的，应当理解的是阵列14的单独显微镜头20的光焦强可以通过显微镜头20的一个或多个性质的组合来定义，包括但不限于用于形成单独显微镜头20的材料、光学表面22的几何结构、光学表面22的角度34和不对称光学表面22的方向。

根据本发明的单个阵列14可以由单独显微镜头20形成，其可以是相同的或形状上可以改变，形状由显微镜头20的外围24；最大宽度、直径或尺寸30；当在实质上平行于镜片10的表面16和/或18可视或在正面可视时的阵列14的单独显微镜头20的横截面形状；最大厚度或尺寸32；光学表面22的角度34；和/或光学表面22的符号36所定义。

在当在实质上平行于镜片10的表面16和/或18可视或在正面可视时阵列14的显微镜头20在由显微镜头20的外围24定义的形状和/或在阵列14的单独显微镜头20的横截面形状不对称的实施例中，这种不对称的显微镜头20可以在整个阵列14中相对于另一个均匀定向或者在整个阵列14中相对另一个非均匀定向。

在单个阵列14采用具有不同光焦强的单独显微镜头20的实施例中，例如，用于远视景的显微镜头20a；用于中间视景的显微镜头20b；和/或用于近视景的显微镜头20c在阵列14的区域上可以均匀地分布，如图9所示，或者可以在阵列14的区域上不均匀地分布，如图10所示。或者，采用具有不同光焦强的单独显微镜头20的单个阵列14可以具有同心环或椭圆的形式，如图11所示。例如，可以需要用于远视景的平的有度数的多焦点镜片、用于中间视景的正一屈光度和用于近视景的正二屈光度。镜片的前表面的低频曲率是正四屈光度。相应地，显微镜头的有效曲率是正四屈光度、正五屈光度和正六屈光度，以分别用于远的、中间的和近的视景。

阵列14可以覆盖镜片10的前侧16和/或后侧18整体、在其上形成或与其结合，如图12所示。或者，阵列可以覆盖仅镜片10的前侧16和/或后侧18的一部分、在其上形成或与其结合，如图13所示。例如，如图13所示，阵列14可以仅定位在镜片10的下部或上部，从而未采用阵列14的部分镜片10向用户提供了光焦强以及采用了阵列14的部分镜片10向用户提供了一个或多个不同的光焦强。相应地，在本发明的某些实施例中，获取与典型的双焦点、三焦点或执行的三焦点镜片相同的光学效果。然而，本发明提供了这样的方法，没有在传统多焦点镜片大尺度可见的明显步骤及具有不同光焦强的较大功能区域。此外，所占据的特定镜片还可以通过本发明而容易实现。

出于清楚的原因，应当理解的是在所附附图和图示中，显示了本发明的特征，例如显示基础镜片12、阵列14和显微镜头20以便于理解本发明，并且它们未显示出为一般测量或彼此相对。

在根据本发明的一个实施例中，镜片10的阵列14的所有显微镜头20由单独显微镜头20形成，单独显微镜头20由相同的一种或多种材料形成，并形成以具有基本相同的光学表面几何结构。阵列14在镜片10的整个或基本整个前光学表面16上和/或在镜片10的整个或基本整个后光学表面18上均匀形成。形成阵列14的材料可以，但不一定，是与形成镜片基础12相同的材料。镜片10有利地提供了相对薄的、单个焦度镜片，例如相对薄的单个视景太阳镜镜片。

在单个视景限定镜片(如，太阳镜镜片)根据本发明被设计和制造的本实施例中，镜片10例如采用正七屈光度的低频曲率26来制造，从而适于安装至例如环绕型太阳镜镜片框架。如果镜片10的目标度数为负十屈光度，那么镜片10的阵列14的每一个显微镜头20用凹的有效曲率产生，在这种情况下，用负三屈光度，以获得目标度数。出于清楚的原因，本示例采用了薄镜片准则近似，其忽略了折射率和镜片厚度和通过添加前表面和后表面光焦强的近似镜片光焦强。例如，负10镜片光焦强等于负三加负七。图14根据本发明显示了典型的负十屈光度镜片(左)相对于十屈光度镜片10(右)的比较。图15根据本发明显示了在镜片10的前表面16上的阵列14。

在本实施例的第二示例中，镜片10例如采用正七屈光度的低频曲率26制造，以适于安装至例如环绕型太阳镜镜片框架。如果本示例的镜片10的目标度数为正六屈光度，那么镜片10的阵列14的每一个显微镜头20用正13屈光度的有效曲率产生，以获得目标度数。并且，本示例采用了薄镜片准则近似，其忽略了折射率和镜片厚度和通过添加前表面和后表面光焦强的近似镜片光焦强。例如，正六镜片光焦强等于正13镜片光焦强与负七之和。图16根据本发明显示了典型的正六屈光度镜片(左)相对于六屈光度镜片10(右)的比较。图17根据本发明显示了在镜片10的前表面16上的阵列14。出于清楚的原因，图15和17所示的阵列14的单独显微镜头20显示为具有正方形形状，并且直径几乎是0.4毫米。本领域技术人员应当理解的是本实施例不限于单视眼太阳镜的应用。

具有本发明的阵列14的镜片10允许制造单个视景镜片，具有用大部分光焦强形成的低频曲率26，其比没有依靠更贵的高指数镜片材料的一般可能更薄。相应地，在选择框架和度数组合(当前由镜片曲率限制)、在任何框架中选择更薄镜片及优化外表和安全性能中，本发明有利地允许增加灵活性。

在本发明的另一实施例中，镜片10的阵列14的显微镜头20由单独的显微镜头20形成，单独的显微镜头20由相同的一种或多种材料形成并具有两个或两个以上基本上不同的光学表面几何结构。阵列14合并至镜片10的前光学表面16的一部分或全部均匀地分布在其上。这种镜片10有利地部分提供了多焦点镜片，诸如双焦点、三焦点或执行的三焦点镜片，其具有不同光焦强的大功能区域但在宏观大尺度上看不到明显的步骤。

例如，参考图7，镜片10的阵列14可以采用由相同的一种或多种材料形成的显微镜头20a和20b。然而，显微镜头20a具有光学表面几何结构22a，不同于或区别于显微镜头20b的光学表面几何结构22b。在本实施例的示例中，阵列在镜片10的前侧16的整体上形成。因此，在用于形成基础镜片12和阵列14的材料中的任何区别与相对于另一个的显微镜头20a和20b的光焦强无关。

在根据本发明的进一步实施例中，镜片10的阵列14的显微镜头20由单独显微镜头20形成，单独显微镜头20形成以具有基本相同的光学表面几何结构，但单独显微镜头20由不同的或有区别的材料形成。阵列14在镜片10的前光学表面16的一部分上或整体上均匀形成。阵列14的不同材料形成的显微镜头20可以跨越阵列14的区域均匀分布，如图9所示，或可以跨越阵列14的区域不均匀分布，如图10所示。这种镜片10有利地提供了多焦点镜片，诸如双焦点、三焦点或执行的三焦点镜片，其具有不同光焦强的大的功能区域但在宏观大尺度上看不到明显的步骤。

例如，参考图18，用户可以具有正四屈光度加上正二屈光度球面的度数。用于该用户，根据本发明的一个实施例的镜片10可以具有采用由折射率为1.530的材料形成的显微镜头20d分开部分，并且前侧16低频曲率26为正六屈光度及后侧18低频曲率26为负二屈光度，如图2所示。对于镜片10的光焦强附加部分，镜片10可以采用由具有折射率1.795的材料形成的显微镜头20e，并且前侧16低频曲率26为正六屈光度及后侧18低频曲率26为负二屈光度。在本实施例的示例中，基础镜片12是平光动力薄镜片，并且前曲率是正二屈光度及后曲率是负二屈光度。分开部分的不同显微镜头20d和增加光焦强的阵列14的显微镜头20e可以如图9-11所示排列或分组。

根据以上所述本实施例的示例，用于在阵列14内形成单独显微镜头20的材料类型在单个阵列14的单独显微镜头20之间改变并且每一种单独显微镜头20仅由一种材料构成。换句话说，用于形成阵列14的材料在阵列14上改变，但是阵列14的单独的显微镜头20的每一者仅由单种材料形成。本实施例的示例不限于在阵列14内或上仅采用两种不同材料。阵列14可以采用两种以上材料，例如，三种不同材料，从而产生三个独特光焦强。

在本实施例的第二示例中，为了形成本实施例所需要的多焦点镜片，阵列14的显微镜头20在显微镜头20和/或基础镜片12的厚度32上由不同材料形成。单个或单独显微镜头20可以由针对图6所描述的一层或多层不同或异种材料形成。参考图19，镜片10的阵列14由显微镜头20f和显微镜头20g形成。显微镜头20g在显微镜头20f之间和/或用于在基础镜片12的表面16或18上采用的用于形成显微镜头20f的材料的缺失被定义或形成。因此，显微镜头20g的光焦强主要是基础镜片12的光焦强的函数。

在本示例中，基础镜片12由具有大约1.6折射率的材料形成。因此，阵列14的显微镜头20g还视为由具有大约1.6折射率的材料形成。另一方面，阵列14的显微镜头20f由放置在折射率为2.2的基础镜片12的表面16或18上的材料及折射率大约1.6的基础材料形成。

阵列14的分开部分的不同显微镜头20d和焦强增加的显微镜头20e可以如图9-11进行排列或分组。本实施例的示例不限于在阵列14内或上采用仅两种不同材料并且不限于采用由显微镜头20的外围24定义的形状，如图9-11所示。阵列14可以采用两种以上材料，例如，三种不同材料，从而产生三个独特光焦强。

在本实施例以上所描述的示例中，应当注意的是形成了如图18和19中所示的显微镜头20d、20e、20f和20g，以使得单独的显微镜头20d、20e、20f和20g的光学表面22具有与另一个基本相同的光学表面几何结构。在光学表面的几何结构中的非对称，即棱镜角，和这种非对称的单独显微镜头20的方向将都依赖于单独显微镜头20的所需光焦强以及在阵列14内和镜片10上的显微镜头20的位置。单独显微镜头20d、20e、20f和20g的光焦强由用于形成单独显微镜头20d、20e、20f和20g的材料的折射率及表面22的棱镜角和方向定义，如图5和6所示。本实施例提供了在镜片10的整个前侧16和后侧18上具有基本恒定的前和后低频曲率26的多焦点焦强镜片。

在根据本发明的又一实施例中，镜片10的阵列14的显微镜头20由单独显微镜头20形成，单独显微镜头20由不同的或有区别的材料形成并形成以具有两个或两个以上基本不同的光学表面几何结构。阵列14在镜片10的前光学表面16的一部分上或整体上均匀形成。这种镜片10有利地提供了多焦点镜片，诸如双焦点、三焦点或执行的三焦点镜片，其具有不同光焦强的大的功能区域但在宏观大尺度上看不到明显的步骤。

例如，参考图8，阵列14由不同于或区别于基本镜片12形成的材料的一种或多种材料形成，以及形成阵列14的显微镜头20以使得单独显微镜头20a和20c的光学表面22a和22c具有两种或两个以上基本不同或有区别的几何结构。如图8所示，显微镜头20c在显微镜头20a之间及用于在基础镜片12的表面16上采用的用于形成显微镜头20a的材料的缺失被定义或形成。因此，显微镜头20c的光焦强首先是基础镜片12的光焦强的函数。

在本实施例的示例中，阵列在镜片10的前侧16和/或后侧18的整体上形成。阵列14的不同显微镜头20a和显微镜头20c可以如图9-11进行排列或分组。本实施例在镜片10的整个前侧16和后侧18上提供了具有基本上一致的前和后低频曲率26的多焦点焦强镜片。

在本实施例的第二示例中，形成镜片10的阵列14，与以上所描述的本实施例的第一示例基本相同。然而，如图20所示，具有在正面可视或基本上平行于镜片10的表面16和/或18可视的相同光学表面几何结构的阵列14的单独显微镜头20a的横截面形状的不对称在阵列14上以不同的或相对的方向定向。在本示例中，基础镜片12形成为平的。因此，显微镜头20c的光焦强为零而显微镜头20a的光焦强例如为正二屈光度。

在本实施例的示例中，阵列在镜片10的前侧16和/或后侧18的整体上形成。阵列14的不同显微镜头20a和显微镜头20c可以如图9-11所示进行排列或分组。本实施例提供了在镜片10的整个前侧16和后侧18上具有基本一致的前和后低频曲率26的多焦点焦强镜片。

在本实施例的第三示例中，为了形成本实施例所需的多焦点镜片，阵列14的显微镜头20在显微镜头20和/或基础镜片12的厚度32上由不同材料形成；形成以具有两个不同的光学表面几何结构；以及具有当在正面可视或基本上平行于镜片10的表面16和/或18可视时相同的光学表面几何结构的阵列14的单独显微镜头20的横截面形状的不对称在阵列14上以不同或相对的方向定向。单个或单独的显微镜头20可以由一层或多层不同或异类的材料形成，如图6所示。参考图21，镜片10的阵列14由具有负符号36的显微镜头20a1；具有正符号36的显微镜头20a2；和显微镜头20c形成。显微镜头20c在某些显微镜头20a1与20a2之间和/或用于在基础镜片12的表面16或18上采用的用于形成显微镜头20c的材料的缺失被定义或形成。

在本示例中，基础镜片12形成为平的。因此，显微镜头20a1的光焦强是负一屈光度。显微镜头20a2的光焦强是正一屈光度，以及显微镜头20c的光焦强是零屈光度，如图20的右侧所指示的。

在本实施例的第四示例中，形成镜片10的阵列14，与以上所描述的本实施例的第二示例基本相同。然而，基础镜片12用焦强为正四屈光度形成。因此，显微镜头20a1的光焦强为正三屈光度。显微镜头20a2的光焦强为正5屈光度，以及显微镜头20c的光焦强为正四屈光度，如图22的右侧所指示的。

在本实施例的第三和第四示例中，阵列在镜片10的前侧16和/或后侧18的整体上形成。阵列14的不同显微镜头20例如，如图9-11所示，进行排列和分组。本实施例提供了在镜片10的整个前侧16和后侧18上具有基本一致的前和后低频曲率26的多焦点焦强镜片。

通过比较的方式，本实施例的第三和第四示例的阵列14在某些情况下可以在图20和以上所描述的本实施例的第二示例的阵列14上提供优势。例如，相邻显微镜头20a1和20a2的背靠背或相对符号36配置允许增加相邻显微镜头20的光学焦强的差别，而采用相对于本实施例的第二示例的阵列14减少的各自显微镜头20的最大厚度或尺寸32。换句话说，例如，在没有增加最大宽度或尺寸30的情况下，为了使第二示例的阵列14获得在由显微镜头20a的外围24定义的形状的相邻显微镜头20a与20c之间的正二屈光度差别，显微镜头20a相对于第三和第四示例的显微镜头20a1和20a2必须具有增加的最大厚度或尺寸32以及各自显微镜头20a的增加的角度34。

在本发明的特定实施例中，通过称为删减法的方式，阵列14的显微镜头20在基础镜片12的前表面16和/或后表面18上形成。例如，阵列14的显微镜头20通过基础镜片12的前表面16和/或后表面18的直接加工或机械蚀刻来在基础镜片12的前表面16和/或后表面18上形成。

在某些实施例中，通过基础镜片12的前表面16和/或后表面18的直接加工或机械蚀刻来形成阵列14的显微镜头20与形成具有不同折射率的两种或两种以上基础材料的分成薄片的基础镜片一起使用。例如，基础镜片12的前表面16由相对薄层的高指数聚合材料形成以及后表面由较厚层的较低指数材料形成。在直接加工或蚀刻前表面16期间，特定的阵列14的显微镜头20通过移除相对薄层的高指数聚合材料的一部分或整个厚度来形成。阵列14的其他显微镜头20通过未由基础镜片12的前表面16加工或机械蚀刻的高指数聚合材料的一部分形成。

或者，在本发明的某些实施例中，阵列14的显微镜头20通过直接加工或机械蚀刻模塑表面来在基础镜片12的前表面16和/或后表面18上形成，其中模塑表面形成基础镜片12的前表面16和/或后表面18。这种模塑表面包括注入模塑表面和铸造模塑表面。在模塑之后，用直接模塑在镜片10的前表面16和/或后表面18中或上的阵列从镜片模塑移除镜片10。

在本发明的某些实施例中，通过称为添加法的方式，在基础镜片12的前表面16和/或后表面18上形成阵列14的显微镜头20。例如，通过直接添加与用于形成基础镜片12相同的材料；添加与用于形成基础镜片12不同的材料至基础镜片12的前表面16和/或后表面18；或其组合，在基础镜片12的前表面16和/或后表面18上形成阵列14的显微镜头20。

在本发明的某些实施例中，通过气相沉积过程(诸如物理或化学气相沉积)，在基础镜片12的前表面16和/或后表面18上形成阵列14的显微镜头20。例如，在一个试验中，具有范围在一到二的屈光度的显微镜头的阵列在具有平的焦强的完成的单个视景镜片的前表面上制造。通过放置具有正方形、矩形或菱形形状开口的金属线网来产生阵列，其中开口在每一个镜片的光学表面上的最大尺度为大约0.50至1.00毫米。掩蔽的镜片受到了大约10,495埃二氧化锆的溅射沉积，这些二氧化锆的折射率约为2.1。在旋转传送带上以每分钟大约100转的恒定转速，利用时间和焦耳/秒的基板获得阵列的单独显微镜头的厚度。

本地光焦强读数在所产生的镜片上的阵列的不同区域获得。所得到的不同的显微镜头的光焦强读数的范围是从零到大于五的屈光度，并且在一到三屈光度范围的相邻显微镜头之间改变。单个显微镜头的多个光焦强读数显示了很小的变化，如在百分之几屈光度范围变化。

图23-26显示了如以上所描述形成的示例镜片的光学数据。更特别地，图23显示了在所产生的镜片上的阵列的显微镜头的球面焦强读数。焦强读数分布在覆盖了镜片的40乘40毫米平方区域的15乘15栅格，即步进大小的读数大约在40/15＝2.67毫米之间。然而，在宽度上形成小于1毫米的显微镜头。因此，每一个焦强读数是由每个读数所覆盖的2.67毫米宽的显微镜头集群所提供的组合焦强。焦强读数的范围在大约零到六屈光度。在镜片的中心，球面焦强读数是1.38屈光度，向右的邻近焦强读数是0.19屈光度，并且紧接的焦强读数的2.90屈光度。在所测量的整个区域上观察到这些有意义的焦强从一个读数跳至下一个。焦强跳动是所形成的显微镜头阵列的显微镜头的不同焦强造成的。这种焦强跳动在传统或常规形成的多焦点眼镜镜片中是不可能的。

图25显示了与图23有关的描述的相同镜片的球面焦强读数。读数以三维图进行显示，其中z轴表示球面焦强。相邻区域之间的明显的焦强跳动导致了一个三维图，出现了有许多钟乳石和石笋聚集在一起的画面。

图24显示了关于图23所描述的相同镜片的柱面轴焦强读数。可以看出柱面轴在整个区域从一个读数到下一个改变明显。

图26以三维图的方式显示了关于图23所描述的相同镜片的柱面焦强读数，其中z轴表示柱面焦强。

在观察者眼镜前面的一般顶点距离11到15毫米处，由于显微镜头的存在，观察者可以解决以上所描述的镜片的镜片表面上的光焦强改变。

在本发明的某些实施例中，通过结合以上所描述的删减法、结合以上所描述的添加法或者结合以上所描述的添加法和删减法来在基础镜片12的前表面16和/或后表面18上形成阵列14的显微镜头20。

在本发明的某些实施例中，通过本领域技术人员已知的光刻法、光学光刻和/或紫外线光刻来在基础镜片12的前表面16和/或后表面18上形成阵列14的显微镜头20。本领域技术人员应当认识到依赖于这种技术的精确过程，可以考虑添加、删减或其结合的方法。这种技术允许控制显微镜头20或阵列14的表面的定向，从而在所需方向折射主要光线。光刻胶可以用激光来发展。

在本发明的某些实施例中，通过于此所描述的删减法、添加法或其结合中的任意一者来在薄膜的表面或薄膜制品的表面上形成阵列14的显微镜头20。在其上形成具有阵列14的由此产生的薄膜或薄膜制品然后通过嵌入或晶体注入模塑过程或通过嵌入或晶体铸造模塑过程合并至眼镜镜片。示例性嵌入或晶体注入模塑过程在受让人的美国专利No.5,757,459中描述。这种薄膜或薄膜制品可以由聚碳酸酯、聚对酞酸乙二酯、聚乙烯醇或其他合适薄膜形成。薄膜或薄膜制品可以合并至基础镜片12内部或在基础镜片12的光学表面16和/或18上。

根据本发明的基础镜片12例如由玻璃、晶状石英、熔融石英或钠钙硅酸盐玻璃形成。在本发明的某些实施例中，基础镜片12由适用于铸造或注入模塑的塑料的大块材料或树脂形成。例如，这种材料包括基于烯丙基双甘油碳酸盐单体(诸如PPG工业可用的CR-39，Inc.和SPECTRALITE和FINALITE Sola International Inc.)的聚合物和聚碳酸酯(诸如General Electric Co.可用的LEXAN)。

在本发明的某些实施例中，根据本发明的镜片可以是透明的或者可以采用直接混合至大块材料或树脂的激活的或静态的着色基板。这种光学物品可以进一步以涂料、薄片、薄膜嵌入和/或薄膜制品形式采用添加功能特性。这种膜、薄片或涂料的功能属性可以包括例如着色、线晕、涂层、极化、光色变化、电致色变、UV吸收、窄带过滤和易清洁。

虽然本发明已经依据具体实施方式和应用进行了描述，但是本领域普通技术人员在本发明教导下可以在不背离所要求的发明的精神或超出所要求的发明的范围的情况下进行产生额外的实施例和修改。相应地，应当理解的是此处的附图和说明通过示例的方式提供，以便于理解本发明，而不应当解释为限制其范围。

Claims (19)

1.一种眼镜镜片，包括：

眼镜镜片基板，具有前光学表面和后光学表面；以及

模塑在眼镜镜片基板上的薄膜,该薄膜包括第一显微镜头阵列，第一显微镜头阵列的单独显微镜头包括基本相同的焦点和由多层不同的材料形成，这些材料具有彼此不同的折射率。

2.根据权利要求1所述的镜片，其中所述眼镜镜片基板是铸造单体或热塑性聚合物。

3.根据权利要求1所述的镜片，其中所述第一显微镜头阵列仅分布在所述薄膜表面的一部分上。

4.根据权利要求1所述的镜片，其中所述第一显微镜头阵列分布在整个薄膜表面上。

5.根据权利要求1所述的镜片，还包括第二显微镜头阵列，其中第二显微镜头阵列的单独显微镜头与第一显微镜头阵列的单独显微镜头不同地形成。

6.根据权利要求1所述的镜片，其中所述第一显微镜头阵列包括由折射率在约1.88至2.1范围内的材料层形成的显微镜头。

7.根据权利要求1所述的镜片，其中所述第一显微镜头阵列包括由折射率在约1.5至2.0范围内的材料层形成的显微镜头。

8.根据权利要求1所述的镜片，其中所述第一显微镜头阵列包括材料,该材料具有不同于形成所述眼镜镜片基板的材料的折射率。

9.根据权利要求1所述的镜片，其中所述第一显微镜头阵列包括形成所述眼镜镜片的不同材料。

10.根据权利要求1所述的镜片，其中所述第一显微镜头阵列不均匀地分布在所述薄膜的表面上。

11.一种多焦点眼镜镜片，包括：

眼镜镜片基板，具有前光学表面和后光学表面；以及

合并至眼镜镜片基板的薄膜制品，该薄膜制品包括第一多个静态显微镜头和第二多个静态显微镜头，其中第一多个静态显微镜头具有第一光焦强且具有基本相同的第一焦点，第二多个静态显微镜头具有不同于所述第一光焦强的第二光焦强并且具有基本相同的与第一焦点不同的第二焦点,第一多个显微镜头和第二多个显微镜头中的单独显微镜头由材料形成，该材料具有与眼镜镜片基板折射率不同的折射率。

12.根据权利要求11所述的镜片，其中所述第一多个显微镜头包括具有折射率的材料，区别于所述第二多个显微镜头的折射率。

13.根据权利要求11所述的镜片，其中所述第一多个显微镜头包括形成所述眼镜镜片基板的不同材料。

14.根据权利要求11所述的镜片，其中所述第一多个显微镜头和所述第二多个显微镜头均匀分布在所述薄膜制品的整体上。

15.一种用于形成眼镜镜片的方法，包括：

获得薄膜制品，该薄膜制品包括具有基本上共同焦点的显微镜头阵列，显微镜头阵列的单独显微镜头通过气相沉积具有第一折射率的材料来形成，和

用具有不同于第一折射率的第二折射率的大块镜片材料模制薄膜制品。

16.根据权利要求15所述的方法，其中获得包括具有基本上共同焦点的显微镜头阵列的薄膜制品包括获得包括显微镜头阵列的薄膜制品，其中显微镜头阵列的单独显微镜头由材料形成，该材料的折射率不同于大块镜片材料的折射率。

17.根据权利要求15所述的方法，其中

获得包括具有基本上共同焦点的显微透镜阵列的薄膜制品包括获得包括显微透镜阵列的薄膜制品，其中显微镜头阵列的单独显微透镜头由多层不同的材料形成，这些材料具有彼此不同的折射率。

18.根据权利要求15所述的方法，其中获得包括具有基本上共同焦点的显微透镜阵列的薄膜制品包括获得薄膜制品，所述薄膜制品包括在所述薄膜制品的层上不均匀分布的显微透镜阵列。

19.根据权利要求15所述的方法，其中用大块镜片材料模塑薄膜制品包括用薄膜制品形成眼镜镜片的前表面。

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