多焦眼透镜

本发明涉及一种具有一非球面表面的多焦眼透镜，在该非球面表 面上的每一点处具有一平均球面度和一柱面度。

这样的透镜已是众所周知；在多焦透镜中，可区分称之为渐变透 镜的适于全距视的透镜，和更具体地专用于近距视和中距视的透镜。

渐变多焦眼透镜包括一远距视区、一近距视区、一中距视区和通 过该三视区的一渐变主子午线。结合在此作为参考的法国专利申请 2,699,294在其引言部分说明了渐变多焦眼透镜的各项要素(渐变 主子午线、远距视区、近距视区等)，以及本申请人为改善戴镜者的 舒适度所作的工作。

为了更好地满足远视患者的观察需要并改善渐变多焦眼透镜的舒 适度，申请人还建议采用作为光焦度附加值A的函数的渐变主子午 线的形状(法国专利申请FR-A-2,683,642)。

对于这样的透镜，光焦度附加值A被定义为远距视区中一参考点 和近距视区中一参考点之间的平均球面度的变化。

这样的渐变透镜一般根据戴镜者的眼屈光不正和近距视所需的光 焦度而被规定。

还存在有更具体地专用于近距视的透镜；这样的透镜不象常规的 渐变透镜那样具有带一确定的参考点的远距视区。这样的透镜依据戴 镜者需要的近距视光焦度而与远距视光焦度无关地被规定。这样一透 镜在1988年4月期的“Opticien Lunetier”中的一篇文章中被公开， 并可通过本申请人可商业地购得带Essilor Delta商标的这样的透镜； 这样的透镜还与渐变透镜一样使用简单及易于配戴，而且它对不适于 渐变透镜的远视患者具有吸引力。这种透镜在法国专利申请FR-A -2,588,973中也被描述。为确保令人满意的近距视，它具有等同于 通常被采用对远视进行校正的单焦点透镜的一中央部分。另外它的上 部的光焦度被轻微地降低，确保戴镜者在超出通常的近距视场范围时 也能获得清晰的视觉。最后，该透镜具有等于用于近距视的标称光焦 度的一光焦度值的一点，在透镜下部的一较高光焦度区，和在透镜顶 部的一较低光焦度区。

为了改善戴镜者的舒适度，就它们的中央凹处的视觉性能来说， 现有的多焦透镜，不管它们是渐变的还是专用于近距视的，可作进一 步地改进。多焦透镜的戴镜者实际上经常在进行动态观看时感到不舒 适。这样的透镜也可通过保留一足够高的近距视区以确保最佳舒适度 而得到改进；最后，在近距、中距和远距视中提供宽阔的视场是重要 的。

本发明提供了一种克服现有透镜的缺陷的多焦透镜，其确保戴镜 者良好的观察舒适度，一高的近距视区和近距视区、中距视区及远距 视区中的宽阔的视场。其还确保戴镜者享有在透镜的所有区域中的平 缓的渐变。

本发明提供了一种包括一其上每点处具有一平均球面度和一柱面 度的非球面表面的多焦眼透镜，还包括一远距视区VL、一近距视区 VP、一中距视区VI、一通过所述三区的渐变主子午线MM’，其中 在此被定义的渐变主长度短于16mm。

且其中通过以下关系式确定圆心位于所述透镜的几何中心的一半 径为20mm的圆内的最大柱面度Cmax：

            Cmax/d≤0.50·Pmer

其中d为所述透镜的几何中心与所述圆内部柱面度为最大值的一 点之间的距离，

及Pmer为沿所述渐变主子午线的平均球面度的最大斜率。

根据一优选实施例，所述渐变主子午线由连接由柱面度为0.50 屈光度的点形成的各线的水平线段的中点所形成。

在一实施例中，该透镜是一专用于近距视和中距视的多焦透镜， 该透镜具有一被定义为圆心位于该透镜的几何中心的半径为20mm 的圆内的，渐变子午线上的平均球面度的最大和最小值之间的差值的 光焦度附加值。在此情况下，渐变的主长度最好被定义为光焦度附加 值和子午线上平均球面度的最大斜率的比例，且圆心位于该透镜的几 何中心的半径为20mm的圆内的柱面度小于光焦度附加值，且最好 小于光焦度附加值的80％。

根据另一实施例，该透镜是一渐变多焦透镜，具有一近距视区的 参考点、一远距视区的参考点、和被定义为该两点处的平均球面度的 值之间的差值的一光焦度附加值。

在此情况下，渐变的主长度可被定义为一安装中心与子午线上平 均球面度比远距视参考点的平均球面度高85％的一点之间的垂直距 离，且圆心位于该透镜的几何中心的半径为20mm的圆内的柱面度 小于光焦度附加值，且最好小于光焦度附加值的80％。

在两透镜的再一优选实施例中，圆心位于该透镜的几何中心的半 径为20mm的圆内的，子午线的两侧上的最大柱面度之间的差值小 于0.05屈光度，且最好小于0.03屈光度。

根据再一优选实施例，始发自该透镜的几何中心并通过该圆与由 近距视区中柱面度等于半光焦度附加值的点形成的线形成的相交点的 半线之间的角度大于45°。

根据再一优选实施例，通过由柱面度等于半光焦度附加值的点形 成的线而确定的该透镜上部中的远距视区，包含由始发自该透镜的几 何中心的并具有大于130°且最好包括在160°与165°之间的一夹角的 两半线形成的一角度扇区。

通过参照附图对本发明提供的作为非限定示例的一实施例的描 述，本发明的其他特征和优点将变得更加明显。

图1为一多焦渐变透镜的概略前视图。

图2示出了沿根据本发明的透镜的子午线的光焦度的变化。

图3为图2中的透镜的前视图，示出了渐变主子午线及表示平均 球面度的等级的线。

图4为图2中的透镜的前视图，示出了渐变主子午线及表示柱面 度的等级的线。

图5为与图2相类似的视图，用于两屈光度的一光焦度附加值。

图6为与图3相类似的视图，用于两屈光度的一光焦度附加值。

图7为与图4相类似的视图，用于两屈光度的一光焦度附加值。

图8为与图2相类似的视图，用于三屈光度的一光焦度附加值。

图9为与图3相类似的视图，用于三屈光度的一光焦度附加值。

图10为与图4相类似的视图，用于三屈光度的一光焦度附加值。

以下，将采用一正交坐标系，其中X轴对应于透镜的水平轴及Y 轴对应于垂直轴；基准框的中心0是透镜的几何中心。

图1为已知的渐变眼透镜的概略前视图，示出了其各项要素。

图2至图4示出了根据本发明的透镜的光学特性，该透镜具有约 60mm的直径。在图2至4中，描述了具有一屈光度的光焦度附加值 的透镜。

图5至10示出了相类似的视图，用于具有2或3屈光度的光焦 度附加值的透镜。

参照图1，将描述一多焦眼透镜的各项要素。这样一透镜通常具 有图1中所示的一非球面表面和可以是非球面的或超环面的第二表 面。

对于非球面表面上的每一点，由以下公式确定一平均球面度D： $D=\frac{n-1}{2}(\frac{1}{R_1}+\frac{1}{R_2})$

其中：

R1和R2是以米表示的曲率的最大和最小半径，及

n是透镜材料的折射率。

柱面度C有以下公式确定： $C=(n-1)|\frac{1}{R_1}-\frac{1}{R_2}|$

等球面度线是由该透镜表面上具有相同的平均球面度的若干点到 一平面上的投影构成，该平面在几何中心O处与渐变表面相切。类 似地，等柱面度线为由具有相同柱面度的若干点到该同一表面上的投 影构成。

通常，透镜1包括在其上部的一远距视区VL、在其下部的一近 距视区VP和在这两区之间的一中距视区VI。对于一渐变透镜，在 近距视区中确定一测量近距视的参考点P并确定一测量远距视的参 考点L。对于专用于近距视的透镜，只确定用于测量近距视的近距视 区中的一参考点P，而不确定远距视区的对应参考点。

在图1中，示出了通过远距视区、中距视区和近距视区的透镜的 渐变主子午线2。该子午线被定义为由0.50等柱面度线确定的水平线 段的中点的轨迹。在图1的示例中，该子午线实质上有三条线段组成， 第一条线段基本上自透镜的顶部垂直延伸，通过点L，下至位于远距 视控制点L和几何中心O之间的称为装配中心的一点D。第二条线 段从点D倾斜地延伸向透镜的鼻侧，及第三条线段从第二条线段的 端C开始并通过近距视控制点P。其他形式的子午线是可能的。

在渐变多焦眼透镜的情况中，以原本已知的方式确定光焦度附加 值，其为近距视区中的参考点P和远距视区中的参考点L之间的平 均球面度的差值。

对于专用于近距视和中距视的多焦透镜，测量一圆心位于透镜的 几何中心的20mm半径的圆的边界内确定的子午线上的球面度的最 小值和最大值。现光焦度附加值为这些球面度的最小值和最大值之间 的差值；对于渐变透镜，该定义基本上等同于常规的为近距视和远距 视的参考点之间的球面度的差值的光焦度附加值的定义。

根据这些定义，通常认为在透镜上部的远距视区的界限是等于半 光焦度附加值的值的等柱面度线。类似地，在透镜下部的近距视区的 界限是等于半光焦度附加值的值的等柱面度线。

在现有的透镜中，及具体地在本申请人的透镜的情况中，渐变主 子午线周围的区域中的观察是完全令人满意的。

图1中所示的内圆表示当进行日常工作时眼睛所扫过的区域。该 称之为中央凹的视区的部分的大小和位置由在本申请人的实验室中进 行的测量的许多系列所确定；例如可参考由T.Bonnin和N.Bar在 IEEE上发表的论文“便携式眼球运动记录仪”，1992年IEEE医学 及生物学学会的第14届国际年会的会刊，第4部分，1668至1669 页，参考AAO1193上由N.Bar,T.Bonnin和C.Pedreno所著的“非 球面眼透镜的最优化：记录日常工作的眼球运动”，在Optometry and vision science 1993年，第12期，70册154页上，或再参考由N Bar 在ECEM93上作的一广告，“视觉空间的利用”。该区域覆盖圆心位 于装配中心的直径为30mm的圆盘。

为确保戴镜者的最大舒适度，我们考虑到圆心位于透镜的几何中 心的直径为40mm的圆盘，其围绕该中央凹的视区，如以下详细说 明的，有个条件就是，在所述圆内，数量Cmax/d小于0.50.Pmer。因 此例如柱面度的不足被控制在该区域内，从而尽可能地保证在中央凹 的视区内获得清晰的观察。

为了改善透镜的渐变平缓度，以及中央凹的视区中的舒适度，本 发明准备考虑一参照附图进行说明的新的透镜表面的特性的定义。这 些图形包括了渐变多焦透镜的情况；对于专用于近距视的多焦透镜， 本发明在细节上进行了不同的修改。

图2示出了沿根据本发明的透镜的子午线的光焦度。该透镜的光 焦度附加值为一屈光度。图1图形的y轴坐标是该透镜上的y轴坐标； x轴坐标给出自远距视区中的参考点的以屈光度为单位的光焦度的不 同值。

具有沿子午线的y轴上y=8mm的值的点对应于远距视的参考点 L，在图2的情况中，是最小球面度点；在该点，平均球面度为5.2 屈光度而柱面度为0；具有子午线上14mm的y轴值的点对应于近距 视的参考点P；在该点，平均球面度为6.22屈光度而柱面度为0.02 屈光度。

在渐变多焦透镜的情况下，装配中心的y轴值与子午线上的平均 球面度等于远距视区的参考点的平均球面度加上光焦度附加值的85％ 的和的一点的y轴值之间差值被称为渐变主长度Lpp。在图2的示例 中，平均球面度等于远距视参考点的平均球面度加上光焦度附加值的 85％的和的一点位于y=-10.8mm处；对于装配中心具有y=4mm 的坐标值，渐变主长度为14.8mm。

在专用于近距视和中距视的多焦透镜中，渐变的主长度是如上定 义的光焦度附加值与沿子午线的平均球面度的斜率的比例；该比例被 确定如下

Lpp=(Smax-Smin)/Pmer

其中Smax和Smin分别是子午线上球面度的最大和最小值而Pmer是 沿子午线的球面度的斜率的最大值；该球面度的斜率对应于相对于x 或y的球面度的斜率的最大模数。该比例Lpp等效于一长度，并代表 在其上平均球面度增加了对应于光焦度附加值的一值的长度。

两种情况中，渐变的主长度代表沿对应于平均球面度的变化的子 午线上的一位置。

图2示出了，首先，点L上方的远距视区上的球面度基本保持恒 定不变。它还示出了点P下方的近距视区中的球面度基本保持恒定 不变。最后，它示出了等于14.8mm的渐变主长度是低的，明显小于 16mm。因此保证了以宽广的方式使用近距视区，且具有明显的舒适 度。

图3为图2中的透镜的前视图，示出了渐变主子午线和等平均球 面度线。除了等球面度线外，图2中所示的要素在图3中也被示出。 图3中的等球面度线为分别表示比远距视控制点L的平均球面度大 0.25、0.5、0.75或1屈光度的平均球面度。

图4为图2中的透镜的前视图，示出了渐变主子午线和等柱面度 线。图2中所示的要素在图4中也被示出。由于沿渐变主子午线的柱 面度较低，对于每个柱面度值，有两条等柱面度线。图4中的等柱面 度线为分别表示0.25、0.50和0.75屈光度的柱面度的线16和16’、 17和17’、18和18’。

如上所示，在透镜的上部，远距视区的边界基本上由0.5等柱面 度线17和17’构成。因此本发明的透镜具有覆盖过几乎半个透镜的 整个上半部的一宽阔的远距视区。

在透镜的下部，近距视区的边界也几乎由0.5等柱面度线17和 17’构成。图4示出了具有在大于13mm的，在等柱面度线17和17’ 之间测量的点P处的近距视区的宽度的本发明的透镜。

如果我们考虑到圆心位于透镜的几何中心的40mm直径的圆盘， 该圆盘内的柱面度的最大值为0.741屈光度；该最大值是在位于距透 镜中心20mm处的坐标为x=-16、y=-12的一点处达到的。

因此图2至图4中的透镜保证了很平缓的渐变同时仍具有短的渐 变长度，且因此确保了高的近距视区。

在数量上，由以下关系式表达：

    Cmax/d≤0.50·Pmer    (1)

其中Cmer为圆心位于透镜的几何中心的40mm直径的圆盘内的 以屈光度表示的柱面度的最大值；

d为几何中心与达到该最大值的圆盘上一点之间的以mm表示的 距离；

Pmer为以屈光度/mm表示的沿子午线的平均球面度斜率的最大 值。

因此值0.5是无量纲的。

关系式(1)反映了沿子午线的球面度的快速渐变不会导致透镜 的中央凹的视区中的明显的缺陷；值Pmer表示球面度的斜率的最大 值；一较大的值表示一显著的渐变。值Cmax反映在40mm直径圆盘 的边界内的，由高渐变在透镜表面感应的干扰；该值通过系数1/d被 加权，反映了该干扰在透镜边界引起的问题比在透镜中心的要少。

通过本申请人测试的现有渐变眼透镜中的任一种都不满足关系式 (1)。最接近与该关系式相匹配的现有透镜是本申请人拥有的一种透 镜，在该透镜上测量的量Cmax/d·Pmer达到值0.55。因此该透镜在第 一次获得了在明显的渐变和中央凹的区域中被特别良好控制的干扰之 间的这样一妥协。

图5至7示出了与图2至4中相类似的视图，只是透镜具有2屈 光度的光焦度附加值；图8至10示出了与图2至4中相类似的视图， 只是透镜具有3屈光度的光焦度附加值；在图6和图9中，等球面度 线被以0.25屈光度等级示出；在图8和图10中，等球面度线也被以 0.25屈光度等级示出。

满足该关系的各透镜具有以下值：

Cmax/d=0.44·Pmer

本发明公开了其他有利特征，与关系式(1)相组合使其能够改 善根据本发明的透镜的性能。

如以上参照图2所述，渐变主长度有利地小于16mm；，对于光 焦度附加值为1的透镜，其值为14.8mm；对于光焦度附加值为2和 3的透镜，该渐变主长度基本上是一样的。该渐变的低的长度在实际 中由在透镜上延伸较高的一近距视区表示。

有利地，40mm直径圆内的最大柱面度小于光焦度附加值，且最 好小于光焦度附加值的80％。例如，如果光焦度附加值为1屈光度， 该圆内的最大柱面度为0.741屈光度；如果光焦度附加值为2屈光度， 该圆内的最大柱面度为1.52屈光度；如果光焦度附加值为3屈光度， 该圆内的最大柱面度为2.28屈光度。

可使圆心位于透镜的几何中心的20mm半径的圆内的子午线两侧 上的最大柱面度之间的差值小于0.05屈光度且最好小于0.03屈光度。

有利地，始发自该透镜的几何中心并通过该20mm半径圆与由近 距视区中柱面度等于半光焦度附加值的点形成的线形成的相交点的半 线之间的角度大于45°。在图2至4的实施例中，由21和21’表示 的半线的夹角为45°数量级。对于光焦度为2和3的透镜，其值基本 上是一样的；对应的半线也被示出在图7和10中。

本发明还建议透镜的鼻侧和颞侧上的柱面度的最大值基本上是相 同的；该值有利地是上述定义的光焦度附加值的75％数量级；在根 据本发明的光焦度附加值为1的透镜中，鼻侧上的最大柱面度为0.734 屈光度且在坐标为x=17mm及y=-10mm的点处实现。在颞侧上， 柱面度的最大值为0.741屈光度且在坐标为x=-16mm和y=- 12mm的点处达到。该最大值在位于距透镜的几何中心19.7和20mm 的点处达到。这保证了最大柱面度的点位于中央凹的视区的周边。

在本发明的实施例中，远距视区包括至少一由与透镜的几何中心 相切的两半线形成的角扇区，相互间面向透镜的顶部的夹角至少为 130°。该值有利地包括在160与165°之间。如可从图4中所示，在 光焦度附加值为1屈光度的情况下，由20和20’标示的半线之间的 角度为163°。对于光焦度附加值为2和3屈光度的情况，该角度基 本上是一样的；对应的半线被示出在图7和10中。

我们现将给出使能提供根据本发明的不同透镜的不同特征的细 节。如本身所知，透镜的表面是连续的且可连续地求导三次。如本领 域的熟练技术人员所知的，通过设定对一定数量的透镜参数的限定条 件，使用计算机进行数字优化而得到渐变透镜的表面。

上述的一个或几个准则可被用作为限定条件。

这些准则用于带有远距视区中的一参考点和近距视区中的一参考 点的常规的渐变多焦透镜，及专用于近距视的多焦透镜。

通过确定该族中每一透镜的渐变主子午线开始设计将是有益的。 为此，使用被结合在此作为参考的上述的法国专利申请2,683,642 的技术。对于采用本发明的技术，可使用渐变主子午线的任何其他定 义。显然，本发明并不限于所述的情况；在其他情况下，非球面表面 可以是面向戴镜者的一面。另外，尽管没有对于两只眼睛可以用不同 的透镜的描述，但显然本发明也适用于这种情况。