表面变形的镜片

本发明涉及眼睛佩戴物，具体说来，涉及改变镜片表面形状 的镜片系统。

传统性的眼镜镜片，通过制作材料和几何形状的结合，往往 容易有某些不可弯曲性和脆性。脆性的镜片在与诸如石头或冰块 等飞过的碎片碰触时易于破碎。此外，挠性较低的镜片，在快速 运动过程中遇到这类碰撞时易发生破裂。对于整体式镜片系统尤 其会遇到这些问题。

在已有技术中，是靠诸如减小镜片厚度或者选择更为柔韧的 镜片材料提高镜片的挠性的。然而这些可供选择的方法通常是以 牺牲光学透明度为代价的，而对于供高速运动过程中所用的眼镜 来说，光学透明度必需是最佳的。

此外，传统性的整体式镜片表面上易于积累较高程度的静电， 静电荷易于吸附和留存诸如灰尘或者废屑之类的细粒。这些细粒 可能妨碍或者模糊佩戴者的视场，因而是所不希望的。

有些普通眼镜的镜片系统进一步的缺点还在于这些系统不能 够充分地遮挡四周的光，例如来自滑雪坡道，水面或者别处的眩 光。予备一个常用的眼镜框可有助于遮挡一定的外围光，但框架 会使眼睛佩戴制品增加额外的重量。

尽管很多种眼镜片适合娱乐及竞赛性使用，但仍然需要有从 美学角着眼令人中意的无框架周缘区的特制镜片。它们有变形了 的表面，得以在围绕镜片中央光学区的外围区将光遮住。这种镜 片最好还有加强的挠性，以最大限度地减少破裂的危险，并有助 于减少静电积累。

给眼镜的镜片系统提供至少一个中央光学区并在镜片周围区 域提供表面变形，这种表面变形可以减少光线透过外围区域而无 损于通过镜片光学区的光学透明度。 还可以将这种表面变形做成 一定形状，赋予肉眼可见的凹槽，于是使镜片有一个可全部或者 局部环绕光学区的框架。

本发明的一种情况提供一种诸如骑摩托车、滑雪之类快速运 动时所需的整体式镜片。这种镜片的外部表面上于其周缘区域有 一条或多条凹槽，它们有限地伸入镜片厚度。可以使这种镜片符 合于球面、柱面、锥面、复曲面或其它整齐而有系统的立体形状。

在一则具体实施例中，提供一个单一的凹槽，它有基本上为 平的底部和足够的宽度，复盖了镜片整个周缘区域。由于这种凹 槽的制造工艺是靠腐蚀、喷砂或者滚轧，所以凹槽底部呈无光的 纹理状面层，有助于遮挡四周的光。

本发明的另一则实施例中，通过在镜片表面附加细粒材料给 镜片提供表面变形。与前一实施例不同，那里的表面变形是由于 镜片的原表面产生凹陷，本实施例是由镜片的原表面上生出突起， 以便产生模糊或者无光的外形。本实施例的表面变形最好类似地 位于佩戴者眼睛前方透光区周围的整个或者周缘区域内。

可将本发明的表面变形镜片系统加到整体式镜片上或者加到 双镜片系统的每个镜片上。可将这种表面变形安排在镜片坯料的 任何地方，比如得以遮挡四周的光和/或得到框架的外形，不过最 好是在光学区的周围。

图1是带有本发明凹槽的镜片正视图；

图2是图1所示实施例带有鼻架以及耳柄和耳柄结合(以虚线表 示)的前透视图；

图3是图1镜片的顶部平面图；

图4是图1镜片的后视图；

图5是图1镜片的底部平面图；    

图6是图1镜片的侧视图；

图7是沿图1中7-7线所取的截面侧视图；

图8是沿图7中8-8线所取的图1镜片的放大截面图；

图9是图8所示凹槽的另一种实施例；

图10是图8所示凹槽的又一种实施例；

图11是整体式镜片上本发明凹槽另一实施例的正视图；

图12是整体式镜片上本发明凹槽另一个可供选择的实施例正 视图；

图13是带有虚线所示上部框架的整体式镜片上本发明凹槽的 另一个可供选择实施例的正视图；

图14是带有虚线所示上部框架的本发明有凹槽镜片的另一个 可供选择实施例的正视图；

图15是本发明带凹槽镜片的又一实施例正视图；

图16表示本发明的镜片符合圆柱形表面；

图17是本发明的复曲面镜片顶部平面图；

图18是本发明复曲面镜片或球面镜片的侧视图；

图19是本发明有递减厚度的镜片的水平截面图；

图20是本发明有基本上为遍布均匀厚度的镜片的水平截面图。

对照图1，给出本发明一种情况的改进的眼镜片10，它能克服 上述已有技术的缺点，或者将之减至最小程度，并能产生令人从 美学上中意的效果。具体地说，眼镜片10的周缘区域38带有结构 变形。

本发明这种情况的结构变形包括在镜片10表面的多条凹槽12。 如图所示，最好将这些凹槽12提供在镜片的凸外表面上。或者换 种方式，也可将这些凹槽仅布置在镜片的凹内面上，亦或同时布 置在镜片10的凹内面和凸外面上。

就本发明人所见，本发明的凹槽12既能减低镜片聚集静电荷 的倾向，又能改善镜片10的抗碰撞性。认为这是因减小镜片10的 表面应力而实现的。另外，若本发明的凹槽有如下形状还有助 于改善镜片的挠性，使得该镜片在某些眼睛佩戴装置中有助于对 耳柄提供大小适中的定向压力。  譬如可参见同样未决的题为《改 进的眼镜耳柄》的美国专利申请NO.07/758,271；可结合其公开， 以为参考。利用凹槽的适当布局、宽度及密度，可以实现光学区周 围及其附近显现出框架，并遮挡周围的光。

可以大加改变镜片表面上的凹槽分布，并实现本发明的一个 或多个目的。参见图1中公开的本发明实施例，镜片10的桥接区24 尤其集中了多条凹槽12。一般说来，各凹槽集聚在镜片的周缘区 域38中，这通常包括光学区35周围的所有区域。连同其它理由一 起，此区中的凹槽12有助于调节在戴上或摘下眼镜时所易于存在 的挠曲。

最好使凹槽12按这样的方式分布，即将对镜片10或者双镜片 系统中的各镜片的基本光学区35的影响减至最小程度。所以，常 使这些凹槽位于镜片10的桥接区24周围，并围绕着光学区周围， 比如顺着镜片10的最高点20和/或顺着镜片10的底部及侧部。

对照图1、2以及图11至16，耳柄附着区内最好也配备凹槽， 将局部的应力集中减至最小。最好保持镜片10的底端22无凹槽，因 为许多眼镜镜片10的底端22在佩戴者的视区内。

如这些附图所示者，可将凹槽12以多种样式设置于镜片10上。 图1、2和5中所示之凹槽大致呈抛物线状，而图11和12中所示之凹 槽是从位于镜片10桥接区24上方的公共中心发出的线性辐射状。 对照图13和14，镜片10上的凹槽12是沿水平方向的直线状，且彼 此平行。图15中的较大的、大致为浅底的凹槽基本上连续地盖住 整个周缘区域。虽然这些图中表示了几种凹槽形状，实际上可以 给出无数种凹槽形状，来达到本发明的优点。

可以各种手段自镜片表面除去一部分材料而得到本发明的凹 槽12，这对于本领域的熟练技术人员是可以理解的。例如，可在 模制镜片10的过程中给出这些表面上的凹槽。另外，也可以通过 诸如机械研磨、切削、磨削、喷砂、 激光刻蚀或本领域所公知的 其它工艺对镜片的后续成型加工给出表面的凹槽上12。也可以利 用缩放雕刻机、计算机控制的研磨机或者其它研磨机刻制凹槽12。 比如，可以采用能剥去的背面有粘胶之标签、能喷涂或喷射的耐 用的遮蔽材料，可反复施行本领域所熟知的遮蔽或多种工艺将光 学区遮蔽起来。随后使镜片的裸露部分受到化学刻蚀剂的作用， 或者采用诸如普通喷砂/清理设备中的70-140(美国)筛碰撞细粒喷 砂。由于这里的公开，可以通过例行实验来优选特定的刻蚀剂和 颗粒的大小。

可以明显地改变凹槽12的数目及其间的间隔，而依然可实现 本发明之优点。在对照图7和8的一则本发明的实施例中，凹槽12相 间的距离D在大约0.050英寸至大约0.200英寸范围内。在有多条凹 槽的实施例中，尤为可取的是使相邻各槽相间的距离在大约0.060 英寸至大约0.100，或者再小一些的范围内。并不要求凹槽12彼此 等距离，而且可以交错。

按照本发明，镜片表面上至少提供一条凹槽。例如可参见图 15关于单独一条宽槽的实施例。恰如本领域的熟练技术人员由此 处之公开所能理解者，“凹槽”一词是用以描述一切自镜片坯料 原表面上经除去镜片材料所得的凹陷，而不拘是通过锯切、刻蚀、 喷砂、磨削，等等。凹槽深度可自微米量级直至依特定镜片之厚 度在不明显有碍其结构完整性时的最大深度，这恰如在以下特定 实施例情况下所要讨论的那样。

凹槽的最大数目仅受所需光学区35的尺寸及所需最小凹槽尺 度所限。通常，对于图1 -14所示类型之凹槽而言，至少要设置5条， 最好多于大约10条互不交叉的凹槽。在图1所示的实施例中，是顺 着鼻架连接面配置凹槽的，至少有大约20条互不交叉的凹槽关于 一条穿过眼镜、大致为竖直的线相间配置。图11所示的另一则实 施例中，成放射状至少设有33条彼此分开的凹槽。根据本发明， 通过比较紧密地布置适当规格的凹槽，就很容易提供多达50或100， 甚至更多条凹槽，而仍不致过分地干扰所成的光学区。当给定槽 宽的凹槽数目达到一定的上限时，这些凹槽就变得不能辨别，呈 现如图15所示的单独一条宽槽的实例。

对照图8，还可以明显地改变凹槽12的开口宽度W及槽深d，也 能实现本发明的目的。在该实施例中，凹槽宽度w最好不大于大约 1/8英寸，尤以不大于大约1/16英寸更好。也可以采用宽度W为 1/32英寸或1/64英寸，甚或更小的凹槽12，这要决定于所采用的 获得凹槽12的方法。还可采用更小宽度W，如1/100英寸或者 1/1000英寸的极细凹槽，得以实现本发明之优点。

凹槽12最深处的深度d的最大值受镜片坯料厚度和最终镜片10 所要求的结构完整性所限。譬如，常用的由聚碳酸酯注塑的整体 式镜片的厚度T在大约0.05英寸至0.08英寸范围内。在一则最佳的 实施例中，镜片中心区的厚度T大约为0.066英寸。在该实施例中， 有代表性的凹槽12深度d为不大于大约0.03英寸，而最好则不大于 0.02英寸，或者更小。

还可以将本发明的凹槽12配置成各种各样的截面形状。比如， 对照图8至10，凹槽12可为平底的(图8和15)、V形的(图9)、半圆 形的(图10)，或者任何其它所需要的多种形状。一般而言，最好 使凹槽形状略带一些弧形为佳，因为它们可使局部的应力集中减 至最小，而这容易集中于成尖锐角度处。

为了最大限度地减少镜片10的表面应力及静电荷，最好使凹 槽具有弧形底部的V形截面形状为佳。

恰如上面所讨论过的，可由本发明而预期，一个镜片10上可 包含许多不同宽度W、不同深度d和不同截面形状的凹槽，而且凹 槽12之间具有不同的间距D。

通过本发明可以相信，设置于镜片的凸外表面或凹内表面上 的凹槽12均能减少镜片的表面应力，从而能增强镜片10的抗碰撞 性。另外，镜片10凸外表面上的凹槽12可减少远离凹槽12区域内 镜片10的静电荷。换句话说，要达到这里所述的优点，无需对整 个镜片10设置凹槽。

于是，镜片上有凹槽的区域可为不足镜片20％的表面积，或许 可少于镜片10％的表面积，而仍有益于其静电放电的性能。有些实 施例中，大约不足镜片3％或4％的表面积上设有凹槽，这些凹槽位 于高应力区，如耳柄连接处和佩戴者左右眼光学区之间的桥接区 24处。如各图中所示者，最好将凹槽12配置于耳柄连接区内、桥 接区24内，以及邻近佩戴者鼻子向下延伸的区域内。

按照前述实施例的美学特性和遮挡四周的光的特性，可以设 置单独一个宽槽，它有基本上为平的底部和足以适应镜片遮光特 性的宽度。比如前述图1至14所示的任一实施例中的周缘区域38， 可配置沿该周缘区38宽度伸展的单一凹槽，去替代那里的多条凹 槽。    

于是可将单槽实施例看成是一种具有如此断面形状的眼镜片， 其中镜片光学区的断面具有原来表面的深度或者厚度，而实质上 做为宽凹槽底部的镜片周缘区，由于从镜片表面取去一些材料，所 以具有稍微减少的表面深度或者厚度。对照图15，单独宽槽的直 观效果在于得到一个具有中央光学区和喷砂或者刻蚀过的周缘遮 光区的镜片，该周缘区造成外部框架的外形，却不增加任何重量。

本发明的另一种情况在于提供一种具有部分或完全由周缘区 38环绕的中央光学区35的镜片，这里的周缘区是通过将材料附加 到镜片表面上而使之变形的。在本发明的前述实施例中，是通过 诸如对窄槽研磨、激光切割、刻蚀等，或者通过诸如遮蔽光学区 后对其周缘区域喷砂加工等，除去镜片原表面上的材料，来对周 缘区38施行表面变形的。

在本发明的这种新的实施例中，通过把材料附加到镜片表面 上得到更为通用的外形，使所得的周缘区相对于光学区的原表面 向上而不是下凹。以大致类似于上述自镜片上蚀刻材的方式，通 过附加额外的材料，实现表面的变形。具体而言，将镜片坯料切 割，或以其它方式加工成为所需的形状，并遮蔽光学区。可以通 过把某种材料附加于光学区上实现遮蔽，在处置完周缘区后再将 其除掉，防止处理周缘区而损害光学区的光学性能。一种适宜的 遮蔽是简单地粘上背面有胶的标签，将该标签裁成所需的光学区 外形。

遮蔽光学区后，使用缘区受到诸如喷射涂敷物料流的作用， 这种物料将使镜片表面产生向上的纹理造型。可以按照本领域熟 知的种种方式中的任何一种实现这种喷射，这要取决于涂敷材料 的粘滞性、液滴或喷雾的尺寸、载体的成分、颗粒的大小和其它 性质。    

尽管本领域的熟练技术人员由这里的公开可配制多种涂敷材 料中的任何一种，但这种涂敷材料都含有至少一种颗粒和一种载 体。颗粒可包括诸如金属碎屑粉末或聚合物碎屑粉末等多种材料 中的一种，或者它们的混合物。例如，具有约在25-500μm粒度尺 寸的细筛粉末可以产生较为均匀的发雾，或者得到类似由喷砂所 能达到的蚀刻式样。在一则实施例中，采用的粒度在50-100μm范 围内。另一种方式是较大的颗粒在周缘区表面造成较深的构形， 而诸如棒形、斜方形、立方形等几何形状的不规则颗粒，或者它 们的混合物都能得出所关心的外形，并能达到减少通过镜片周缘 区的光的目的。

最好将这种颗粒混于载体中，或者使其悬浮于其中；载体可 包括本领域普通技术人员所能设计的众多配方中的任何一种。这 种载体可为粘性材料，如在颗粒与镜片表面间产生粘附作用的材 料。或者这种载体也可以包括能使镜片和颗粒溶解或者软化于其 中的溶剂或其它挥发性材料，得以在颗粒与镜片表面之间产生化 学粘结。本领域的普通技术人员根据镜片的材料及颗粒的成分， 很容易明白所要采用的特定溶液或粘合剂。

利用将本发明的蚀刻表面实施例与隆起表面实施例相结合， 可得到多种艺术的和功能的设计。一般而言，蚀刻表面及隆起表 面都将位于镜片所需光学区的外侧，并如前面已经讨论过的那样， 只在周缘区的一个区段或多个区段延伸，亦或在整个周缘区延伸。

恰如本发明之所有其它实施例的情况一样，通过蚀刻、喷砂、 研磨、磨削，喷射，亦或通过其它工艺，可将镜片上表面变形用 于使镜片周缘区的几个区段或整个周缘区变成具有任何公知的外 形。例如，镜片可为整体式的(跨过或延入双眼视场)，也可为双 镜片系统(各眼为分开的镜片)。正如下面所详细讨论的那样，可 用包括球面、双曲面、圆柱面、截头圆锥面，或诸如此类的多种 多样外形中任一种的镜片坯料制作镜片。一般而言，可按使其符 合多种多样几何体形状之任一种曲面的方式制作镜片。可以采用 本领域所适用的任何一种工艺，诸如注塑或者其它模注、热成形、 磨削等制得镜片。

在如图1所示的本发明之整体式镜片的实施例中，习惯于使该 镜片10沿一弧线自左端13向右端14延伸，实质上穿过佩戴者的整 个视场。弧线的横向长度Lh被定义为等于沿镜片表面的水平长度。 镜片10的横向弧线长Lh最好在大约3.0或4.5英寸至大约7.5或8或9 英寸的范围内，尤以在大约5英寸至大约7英寸范围内更好。沿竖 向镜片10可如下面所讨论者，或为直线的或为弯曲的。

图16表示本发明所用一种整体式镜片坯料，基本上与圆柱体 85的外表面相符。美国专利No.4,859,048详细说明了由于采用 圆柱形整体式镜片所获的益处，这里引用它为参考文献。于是， 本发明镜片10的一则实施例最好使其具有大致均匀的圆弧，致使 顺着镜片10表面沿圆周方向作的线Lh(图16)确定一个基本为均匀 半径90的圆弧。顺着镜片10表面沿轴向作出的直线Lv基本上平行 于圆柱体85的轴线98。

虽然各种半径都能产生本发明的优点，但最好使镜片有从大 约2 英寸至大约4 英寸范围内的半径90，而且尤以在自大约3 英寸至4英寸的范围内更好。上述半径的尺度代表从轴线98至镜片 里面的凹表面的距离。

另一种可供选择的方式是，本发明的镜片10可以顺着两条基 本上互相垂直的轴线受到弯曲，得到一种与球面表面相符，亦或 与大致为双曲面形的表面相符的镜片。于是，顺着从镜片的底缘 65到其上缘55(见图18)的中间水平面(图19和20)所取的镜片截面 将表现为一个由图17所示之第一半径R2表征的弓形截面形状。不 过与圆柱面镜片不同的是，通过镜片的竖向截面表现为一个自上 缘55至底缘65由图18所示之第二半径R3表征的弧度。在R2等于R3 的情况下，镜片将符合于球形表面。R2也可以小于或者大于3。R2 小于R3的双曲面镜片是这里引为参考文献的美国专利NO.4,867, 550的主题。

本发明的镜片具有足够的厚度，所以未将其精确地定义成只 有单一的半径。而参见图19，镜片10沿其整个弧线长度具有厚度 或者深度93，这使得外部凸表面95所确定的弧线具有与镜片10的 内部凹表面97所确定的半径R2不一样的半径R1。参见图20，在镜 片的整个厚度基本均匀，而且同时存在这些轴线的实施例中，凸 表面95的半径R1实质上等于凹表面97的半径R2与镜片深度93之和。

本发明的另一则实施倒中提供了一种实质上如上述任一种那 样的整体性镜片，它有如下的变形。参照图19所示的水平截面图， 公开的镜片10被限定在具有半径R1的外部凸表面95和具有半径R2 的内部凹表面97之间。与前面列举的实施例的主要区别在于，镜 片10每个末端80及83处的厚度小于此二末端80、83中间各点处的 镜片10的厚度大于每一末端处的厚度。

对照图19可以很好地理解本发明，该图表示沿着镜片的弧长， 镜片厚度与角位置间的关系。尽管镜片弧长最好在从大约5 英至 7英寸范围内，但由于它可作显著的变化，所以人为地将参考点选 在中心线100上和45°线103上。由于中心线100至参考线103的间隔 为360°的1/8，所以对于半径为3英寸的参考弧长大约为4.7英寸， 这是在最佳范围之内的，于是确定镜片上的一个参考点。

按照本发明的递减镜片的实施例，在参考线103处的镜片厚度 最好是中心线100处厚度的大约40％至大约99％。于是，譬如中心线 100处厚度约为0.06英寸的镜片，在参考线103处的厚度最好在大 约0.024英寸至大约0.059英寸范围内，而靠近镜片末端83附近的 厚度在大约0.020英寸至大约0.055英寸范围内。中点处的镜片厚 度最好在大约0.055英寸至大约0.070英寸范围内。在为了安装镜 片镶嵌件29而受到铸塑或打孔的递减镜片实例中，正如已讨论过 的那样，这种镜片镶嵌件的厚度通常都是比较大的。

镜片厚度宜以基本平滑的变化率从定心在中心线100附近的最 宽区域向靠近各末端80和83附近的较窄区域递减。以此方式，可 以将光学畸变减至最小。“以平滑的变化率”意思是指由于镜片10 的凸外表面95确定的弧线与其凹内表面97确的弧线的聚拢而引起 这种厚度递减；所说的各弧线分别由常半径R1和R2所表征。虽然 这些表面如同前述实施例那样无需是十分均匀的弧线，但使镜片 表面的构造基本为常半径弯曲，会带来光学方面的优点。可以以 诸如令半径R1等于R2，以及使中心点相互移动等多种方式来做到 上面所述者。另一种可供选择的方式是，只要能得到聚拢的几何 形状，半径R1可以大于半径R2，也可以小于半径R2。

当然，在制作镜片的过程中，在限定表面95和97的弧线延续 聚到一起的很久之前，就作成末端80和83。在制作本实施例的圆 柱面镜片时，中心线的厚度比如约为0.060英寸，则最靠近末端80 或83点处的厚度通常在大约0.040英寸至0.055英寸范围内。

最后，由于镜片10的靠近末端80和83的部分主要用于遮挡周 围的光，而且多半在佩戴者的直接视线外边，所以这种区域中的 曲率半径为常量已失去重要性。因此，只需对直到图19中参考线 103与末端83中间的某个转折点的镜片部分提供平滑的递减。从该 转折点直到末端83，可使镜片10具有相对不变的厚度，或者有不 同变化率的递减。因此，厚度递减的镜片亦或厚度不变的镜，其 侧缘附近的曲率都可以有逐渐的变化或者突然的变化，但他们都 有一个通常符合上述几种连续的几何形状之一的中心区。例如， 横越眼镜前面可展布一个通常为圆柱形的中心截面，而两侧缘为 向后突然弯曲或形成角度。

可以配以鼻架(图1中以部分剖视来表示)即在鼻梁区45处粘有 板，最好用比较软的弹性材料构成鼻架，这种材料受潮湿时会增大 其滑动摩擦系数。这种材料最好是亲水性的，当佩戴者出汗或者 遇到水气(如滑雪过程)时，容易使这种眼睛佩戴物保持在佩戴者 的上部鼻子区的位置处。为了舒适，首选材料还应是软的。有关 的这类材料是壳牌石油公司产品KRATON G。

参见图2，含有本发明镜片的眼睛配戴物配有一对耳柄107和 109。可用本领域所熟知的任何一种比较硬的模塑热塑性材料制作 耳柄107和109，而且它们可以是透明的，或者着以各种颜色。耳 柄107和109可枢轴地装在上部框架110(图13)的两侧端部，也可装 在框架上；或者换一种方式，这种框架也可以粘于镜片的下缘(未 举例说明)。也可以将耳柄107、109直接枢轴地装到镜片上，而不 使用常见的框架。

参照图1，可以按照本领域熟练技术人员所公知的任何一种工 艺制作镜片10。譬如，可采用热成型注塑、熔模法造型、离心压 塑或其它工艺。最好用诸如聚碳酸酯这样的光学透明材料模注镜 片。

按照本发明，还可在镜片10的凹内表面与凸外表面之一上， 或在在二者上提供任何一种涂层。譬如，可提供反射涂层、用来 透射、吸收或者反射特定波长光的滤光涂层、虹彩涂层或者抗擦 伤涂层中的任何一种。虽然这些涂层中的每一种都能在镜片10上 实现所希求的功能，可惜这些涂层又容易增加镜片10积累静电荷 的倾向。另外，这些涂层容易增加镜片10的表面应力，所以使其 更易损坏。因此，特别需要给带有涂层的镜片还配有这里所述的 本发明的技术。

虽然已经根据一些优选的具体实施例描述了本发明，其它为 本领域普通技术人员所清楚的实施方式也在本发明范围内。因此， 规定本发明的范围仅由所附权利要求来限定。