渐进递增光焦度的镜片制造技术

一种设计渐进镜片的系统和方法。在镜片的整个表面上分布的多个点上规定平均光度，在镜片边缘周围规定镜片高度。部分通过求解取决于作为边界条件的镜片边缘高度的椭圆型偏微分方程在和规定的平均光度和镜片边缘高度相协调的各个点上确定镜片高度。连续的超张弛技术可用于在偏微分方程的解上会聚，以及可确定超张弛因子以最有效率地张弛该方程。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术总体涉及渐进递增光度的视力镜片，更具体地说，涉及设计这样的镜片的经改进的系统和方法。双光眼镜的镜片已经由随着年龄的增长失去眼的调节能力的生理条件导致眼聚焦困难的患老光眼的人群应用了很多年。双光镜片提供了一种方案，该方案中将镜片水平地分成每一个都有不同光度的两个区域。镜片的上部区域被设计成用于远距离观看的适当的光度，而下部区域被设计成用于近距离观看(例如阅读)。这样使戴镜人仅通过改变其注视位置而在不同的距离上调焦。但是，戴镜人会因在不同的镜片区域之间急速转变而频繁地感到不适。因此，开发出光度渐进增加的镜片，在镜片的各个区域之间提供光度的平缓转变。通常，光度渐进递增镜片被叙述为具有三个区域用于远距离观看的上部区域，用于近距离观看的下部区域和中间跨越上述两个区域的渐进地带。附图说明图1是用正视图(平面图)显示的典型的渐进镜片的示意图。镜片有一个给定的相对低平均光度的远距离区域2以及一个相对高平均光度的阅读区域4。中间的变化并通常是增加平均光度的渐进地带6连接远距离区域和阅读区域。图中也显示了毗邻渐进地带的边沿区域8以及镜片的边界10(即镜片的边缘)。设计渐进镜片的目标是同时提供最重要的上下区域2和4中的清晰视野以及光度通过渐进地带6的平缓变化，同时控制象散和其他光学象差的分布。早期的实际技术要求镜片在远距离和阅读区域都是球形镜片，并应用各种插入方法确定渐进地带和边沿区域的镜片形状。这些技术都有严重的缺点。虽然远距离区域，阅读区域和渐进地带的光学性能通常都满足要求，但毗邻渐进地带和镜片边缘的区域往往有明显的象散。设计用于将象散压缩入靠近渐进地带的区域的各种方法产生相对陡峭的平均光度，象散和分光的梯度。结果的视野没有为舒适，调焦的方便以及镜片的最大的有效可用面积而要求的那样平缓和连续。图2显示了在典型的渐进镜片设计的表面上平均光度分布的三维图解表示。平均光度M在垂直方向上描绘，镜片的圆面用x和y坐标显示。镜片的圆面在镜片平面上方以小于90°的角度观察。镜片的取向和图1相反，低平均光度12的远距离区域在图2中的前部显示，高平均光度14的阅读区域在后部显示。平均光度中的陡峭梯度很明显，尤其在边沿区域16中更是如此。很多渐进镜片设计都允许设计者仅在镜片的几个隔离的点，曲线或区域上设定光学性能，并用多种插入法确定镜片其余区域的形状和光学性能。例如授予Maitenaz的美国专利3687528号叙述了设计者确定从镜片的上部到其下部走向的基础曲线的形状和光学性能的技术。该基础曲线或“子午线”是镜片表面和将镜片分成对称两半的主垂直子午面的交线。设计者受到沿子午线的各处象散消失的要求的限制(即子午面必须是“脐状”的)。Maitenaz揭示了几个清楚的公式用于推导镜片从脐状子午面水平延伸的形状。授予Guilino的美国专利4315673号叙述了沿脐状子午面确定平均光度的方法并提供了清楚的公式用于推导镜片的其余部分的形状。J.T.Winthrop在1982年7月20发表的文章“The TRUVISIONProgressivePower Lens”中叙述了远距离区域和阅读区域都为球面的渐进镜片的设计方法。该叙述的设计方法包括在仅作为边界处理的远距离区域和阅读区域的周边确定平均光度。授予Winthrop的美国专利4514061号也叙述了远距离和阅读区域为球面的设计系统。设计者也是在连接远距离和阅读两个区域的脐状子午面确定远距离和阅读区域中的平均光度。镜片的其余部分的形状通过沿取决于远距离和阅读区域而不是镜片的边缘的边界条件的Laplace方程的方案的一组水平表面的推导确定。镜片设计者不能在镜片的边缘直接确定镜片的高度。授予Winthrop的美国专利4861153号也叙述了沿脐状子午面确定平均光度的系统。还有，镜片其余部分的形状通过沿Laplace方程的方案的一组和脐状子午面相交的水平表面的推导确定。没有为镜片的设计者提供直接在镜片边缘确定镜片高度的方法。授予Furter和G.Furter的美国专利4606622号，“Zeiss Gradal HS-Theprogressive addition lens with maximum wearing comfort”，Zeiss Information 97，55-59，1986，叙述了镜片设计者在渐进地带中的大量特定点确定镜片的平均光度的方法。然后用曲线板推导全部表面形状。为了改进所产生表面的全部性能，设计者在这些特定点调节平均光度。授予Kaga等人的美国专利5886766号叙述了镜片设计者仅提供“镜片概念”的方法。设计概念包括诸如远距离区域的平均光度，递增光度以及镜片表面的全部大致形状的规格。不是直接由设计者确定，镜片的其余部分上的平均光度的分布相继通过计算确定。授予Barkan等人的美国专利4838675号叙述了改进其形状已经由基础表面函数大致叙述的渐进镜片的方法。经改进的渐进镜片通过选择在镜片的一些次区域上限定的函数而进行计算，其中经选择的函数将加入到基础表面函数中去。供选择的函数从通过一个或几个参数互相关联的函数族中选择，最佳选择通过求取预先限定的对于优点的测量的极值而作出。在J.Loos，G.Greiner和H.P.Seidel的“A variational approach to progressivelens design”，Computer Aided Design 30，595-602，1998和M.Tazeroualti的“Designing a progressive lens”，in the book edited by P.J.Laurent et al.，Curvesand Surfaces in Geometric Design，AK Peters，1994，pp.467-474中叙述的系统中，镜片表面由仿样函数的线形组合限定。仿样函数的系数经计算后将成本函数减至最小。该设计系统未对表面施加边界条件，因此要求具体的镜片边缘高度轮廓的镜片不能用该方法设计。授予Katzman等人的美国专利6302540号揭示了要求设计者确定曲率依赖成本函数的镜片设计系统。在Katzman系统中，镜片的圆面最好被分成多个三角形。该系统产生了作为独立的“形状多项式”的线形组合的镜片表面形状，这些独立的“形状多项式”共有分成三角形数的七倍那样多(817-40)。所产生的表面形状大致将非线性取决于形状多项式的系数的成本函数减至最小(1021-50)。计算系数要求反复转换等于系数数目的尺寸矩阵。因为每个形状多项式都对每个三角形上的表面形状作出贡献，一般不会有矩阵元素消失。结果，转换矩阵和计算系数占用和形状多项式数目的至少两次方成比例的时间。形状多项式固有的不精确性(1010-14)意指任何平均光度更快变化的地方圆面都必须被更精细地划分。这些考虑设定了将必须被计算的形状多项式系数数目的下限，以及因此设定了系统要求计算镜片表面形状的时间的下限。因为Katzman系统要求至少是三角形数目的两次方的时间计算镜片表面，因此该系统在足够快地将经计算的镜片表面返回给设计者使设计者能和系统互相影响地进行工作方面存在固有的太慢的缺点。该固有的处理延迟阻止了设计者产生镜片设计，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种设计渐进镜片表面的方法，包括：在分布于镜片的整个表面上的多个点上规定平均光度；规定镜片边缘周围的镜片高度；和在多个和规定的平均光度和镜片边缘高度相协调的点上确定镜片高度，包括寻求取决于镜片边缘高度的边界条件的椭圆 型偏微分方程的唯一解。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：T斯蒂尔，H麦克劳格林，D佩纳，
申请(专利权)人：克劳斯鲍斯光学有限公司，
类型：发明
国别省市：GB[英国]