根据光学构件具体的使用情况来调整光学构件的光焦度是十分有 用的。例如，可以将太阳眼镜的眼镜片调整到适于该镜片佩戴者的屈 光异常。在本发明的内容中，光学构件的光焦度描述了这种元件的聚 散度，并且光焦度通常被表述为屈光度。
制作透明材料的膜片，并将该膜片应用到光学构件的表面以改变 光学构件的光焦度已经是公知的技术。该膜片包括菲涅尔镜片，该镜 片由一系列菲涅尔区域构成，这些区域平行于该膜片的平滑表面设置 为一个置于另一个之中。这些区域在两个连续区域间呈现出高度跃变 (jump)，其为可见光平均波长的五倍，该高度跃变在垂直于平滑表 面切线的方向上被测量。在这些情况中，膜片本身具有光焦度，该光 焦度由每个菲涅尔区域中的膜片的两个表面上的光线折射而产生。该 膜片的光焦度与所应用的光学构件的光焦度相加。与被粘附到光学构 件上的附加镜片相比，使用菲涅尔形式的镜片减少了膜片的厚度，从 而获得了固定的光焦度修正。
这些膜片最初具有平坦的形状，当它们被应用到镜片或眼镜片的 弯曲表面上时，这些膜片向外弯曲。一旦镜片或眼镜片带有膜片，那 么膜片在被应用到镜片或眼镜片上时所产生的变形就会造成透过镜片 或眼镜片所形成的图像失真以及造成光学像差。这种缺陷特别不利于 眼科应用，因为当通过眼镜片不同的点观察目标物时，该目标物会呈 现出各种变形。特别地，当被观察物移动到视场中时或当眼镜片佩戴 者跟随着被观察物扭头时，图像失真会动态变化。于是这些图像失真 会令人感到十分不快。最后，当由膜片提供的光焦度修正很高时，这 些缺陷将会加剧。
此外，现有的膜片被设计成通过使包括高度跃变的膜片表面背离 眼镜片而被应用到眼镜片中。实际上，每个膜片的平滑表面位于与高 度跃变相对的一侧，并通过毛细作用或静电效应使得膜片能附着到眼 镜片上。因而，暴露在污垢中的膜片表面是包括高度跃变的表面。现 在，具有高度跃变的表面由于其表面的起伏(relief)而无法被简单地 清洁，，并且在高度跃变中形成的污垢沉淀产生了显著的光散射。同 样，由于光波阵面在局部被扭曲，因此它们也大大降低了通过带有膜 片的眼镜片而形成的图像的质量。
另外，从文件US 2006/0109554中了解到一种衍射光学镜片，其 包括具有非球面曲面的底面和具有拟抛物线曲面的顶面，所述顶面还 包括多个衍射槽。这些衍射槽根据菲涅尔衍射公式形成。所述光学镜 片主要被用来作为仪器镜片，这类镜片能够在例如照相机、放映机以 及扫描仪这样的电子设备中被找到。这些光学镜片组成了衍射光学元 件。但是，由于这些镜片的设计，它们不能在眼用光学中被使用。实 际上，衍射镜片增加了色差，该色差随着在镜片级别中建立的矫正度 数而增加。因此，在此专利申请中所述的衍射镜片并不适合用来解决 本发明的技术问题。

本发明的一个目的是提出一种用来修正光焦度的膜片，该膜片不 会呈现出上述缺点。
为此，本发明提出一种属于上述类型的膜片，该膜片用来被固定 在光学构件的弯曲表面上以修正光学构件的光焦度。术语“修正”应 被理解为可指在没有光焦度的光学构件中增加光焦度，也可指在已经 具有光焦度的光学构件中变化光焦度。根据本发明，除了在菲涅尔区 域间呈现出高度跃变，所述膜片通常具有向外凸起的形状。换而言之， 所述膜片的平滑表面具有初始曲率，该初始曲率基本上与用来容纳所 述膜片的光学构件的曲面形状相对应。包括高度跃变的膜片表面同样 具有平均曲率，该平均曲率同样与所述光学构件的所述弯曲表面相对 应。包括高度跃变的膜片的表面用于与光学构件的弯曲表面相接触。
因此，本发明所要求保护的用于修正光焦度的膜片除了高度跃变 以外并不是平坦的，而是基本上呈现出向外凸起的形状，例如基本上 呈球面。由于该初始向外凸起的形状，当所述膜片被应用到本身就基 本向外凸起的光学构件表面上时，所述膜片仅仅轻微变形或者不变形。 因此，当通过带有该膜片的光学构件来观察目标物时，所述膜片只会 产生很小的图像失真或光学像差，甚至不产生失真和像差。因此，光 学构件的使用舒适度不会因为所述膜片而被降低，甚至对于产生了明 显光焦度修正的膜片也是如此，该修正可以比膜片本身级别大绝对值 为30的屈光度。
在本发明内容中，词语“光学构件”应该被理解成是指例如头盔 护目镜或眼镜这样的护目镜。词语“眼镜”应该被理解成是指特别适 于镜框或面罩的镜片，该面罩可以是滑雪面罩或是潜水面罩，并且具 有保护眼睛和/或纠正视力的功能，这些镜片可以是无焦点镜片、单焦 点镜片、双焦点镜片或变焦镜片。词语“面罩”可以是遮阳面罩，其 应该被理解成是指由单片构成的镜片，并且该镜片被定位在两个眼睛 的前方。如果必要，所述眼镜或护目镜可以带有色彩。本发明内容中 的这些光学构件可以随意地具有一个或多个特性，这些特性通过一种 或多种涂层的应用来提供，特别地，这些涂层可以包括：光致变色涂 层、抗反射涂层、抗沾污涂层、抗冲击涂层、防刮涂层、偏振涂层和 抗静电涂层。本发明特别适合矫正或非矫正眼镜。
根据本发明的附加特征，连续的菲涅尔区域间的高度跃变位于膜 片的大致凸起的表面上。当面向眼镜片后表面或凹入表面应用这种膜 片时，暴露在污垢中的膜片表面是平滑表面。因此其很容易被清洁。 从而通过所被应用的镜片，包括高度跃变的膜片表面可以防止污垢进 入。由所述膜片提供的光焦度的修正因而是持久的，并且其不会因为 污垢的沉积而被破坏。因此，当眼镜或面罩包括了带有这种膜片的眼 镜片时，这些眼镜或面罩的使用者将会立即体会到其在他们日常生活 中所产生的好处。
根据本发明的另一特征，所述膜片的平均曲率半径在135mm(毫 米)到53mm之间。这种曲率半径与许多眼镜片的后表面或凹入表面 的形状相对应。
根据本发明的一种改进，连续的菲涅尔区域间的高度跃变在围绕 所述膜片光学中心的半径为10mm的圆周内具有基本上不变的跃变 量。因此，包括高度跃变的膜片表面在该表面的中心部分具有恒定的 起伏高度。这样还确保了当所述膜片具有高度跃变的一侧被应用到光 学构件中时，该膜片不会产生图像失真和光学像差。本发明还包括一 种膜片，其中连续的菲涅尔区域间的高度跃变在所述膜片的整个表面 上都具有基本上恒定不变的跃变量。因此本发明包括在所述膜片整个 表面或部分表面上的菲涅尔区域间可变的高度跃变和菲涅尔区域间恒 定的高度跃变的各种可能组合。
本发明还涉及一种光学元件，其包括基础光学构件和上述膜片， 该膜片固定在该构件上。优选地，所述膜片中包括高度跃变的表面在 光学元件中面朝基础光学构件，从而防止该表面沾染污垢。特别地， 该膜片可通过一层材料被固定在该构件上，该材料具有粘合特性从而 能够在所述膜片和所述光学构件间形成持久的粘合力。因而该层材料 被设置在形成光学元件的两个实体之间。
如前面所述，基础光学构件可以是眼镜片。优选地，所述眼镜片 可以带有色彩或者局部反射，另外，如果必要，该眼镜片可以具有矫 正屈光异常的特性。当该膜片被应用到镜片的凹入表面或后表面时， 该膜片几乎是看不见的，也不会对包括该镜片的眼镜的美感产生影响。
本发明还涉及一副眼镜，该眼镜包括至少一块镜片和固定在镜片 上的上述膜片。优选地，所述膜片固定在镜片的后表面上。这样一副 眼镜可以是矫正屈光异常的眼镜类型或带有颜色，或者是太阳眼镜或 遮阳面罩类型，特别地可以不具有矫正功能。
最后，本发明涉及一种制作上述用于修正光焦度的膜片，该方法 基于热塑性材料。
附图说明
本发明其它的特点和好处将体现在下面结合附图对非限定性的实 施例的描述中，其中：
-图1a是本发明膜片的透视图；
-图1b和1c分别是本发明两个膜片的剖视图；
-图2a和2b是两个眼镜片的剖视图，它们适于被设置在一副眼 镜中，并带有图1b和1c中的膜片；
-图3的图表示出了本发明膜片的高度跃变的变化；
-图4示出了测量浸湿角的传统方法；以及
-图5示意性图示了本发明膜片的制造原理。
为了清楚起见，所示元件的尺寸并不与实际尺寸或尺寸比成比例。 此外，不同附图中的同一标记指示同一元件。

根据图1a和1b，本发明的膜片1具有基本上向外凸起的形状或 呈杯状。优选地，该膜片具有球形穹面形状，其平均曲率半径例如可 以达到66mm(毫米)。该平均曲率半径优选为在88mm到53mm之 间。
所述膜片1构成了菲涅尔镜片：其由一系列连续的菲涅尔区域形 成，这些菲涅尔区域被同心地和连续地布置，例如100到200个区域。 附图标记为2的这些区域是同轴环，它们根据标记为z的光轴而被定 向和居中。所述轴z穿过膜片的光学中心，该光学中心位于膜片上并 被标记为O。以一种已知的技术手段，每个菲涅尔区域与镜片的一部 分相对应，并且所述膜片1的厚度在该区域内在与轴z相互垂直的平 面中沿标记为r的径向连续变化。在两个连续的区域2间，所述膜片1 的一个表面具有与轴z平行的高度跃变3。其跃变量标记为Δz。需要 说明的是，出现在连续的区域2间的高度跃变3在所述膜片1的总体 形状中是成阶层状的，根据本发明，该总体形状是向外凸起的，几乎 呈球面。
优选地，高度跃变3对应于所述膜片1的凸起表面的高度非连续 性，该凸起表面标记为S1。在两个连续的高度跃变3之间，菲涅尔区 域2具有标记为Δr的径向尺寸，该尺寸在垂直于轴z的方向中被测量 出。所述膜片1的凹入表面S2是平滑的。e表示所述膜片1在表面S1 和S2之间的平均厚度。该厚度在与表面S2垂直的方向上被测量。优 选地，厚度e小于2mm并且能够在0.5mm到0.7mm之间。因此，包 括了所述膜片1的光学元件的重量增加被限制。
为了不产生任何光线漫射、衍射或晕彩，或者使这些现象感受不 到，所述菲涅尔区域2被设成特定的尺寸从而使得高度跃变3的跃变 量Δz至少等于可见光平均波长的五倍。例如，高度跃变3的跃变量可 以在5μm(微米)到250μm之间。这样，由于自然光较短的相干长度， 在通过不同区域2的光束的各部分间产生的干扰将不会被感受到。换 而言之，所述膜片1具有全折射光学效应，该效应与每个区域2中的 表面S1和S2的形状相联系，另外，该膜片不会产生任何可见的衍射 效应。如前面所述，连续的菲涅尔区域间的高度跃变3的跃变量可以 在至少一部分膜片表面上变化。同时保持表面(S1)的轮廓基本上呈 球面。在此情况中，在所述膜片外围的跃变量Δz大于在所述膜片中心 区域的跃变量。因此，根据本发明，当连续的菲涅尔区域间的高度跃 变在整个表面(S1)上是变化的，则这些跃变量可以在5μm到250μm 之间。当连续的菲涅尔区域间的高度跃变在整个表面(S1)上是恒定 的，则这些跃变量可以在5μm到100μm之间；当连续的菲涅尔区域间 的高度跃变在围绕所述膜片光学中心(O)的半径为10mm的圆周(C) 中具有基本上恒定的跃变量，该圆周(C)内的跃变量可以在5μm到 50μm之间，而圆周(C)外到镜片外围部分间的可变的高度跃变量可 以在5μm到250μm之间。
每个区域2的径向尺寸Δr取决于所述膜片1的光焦度以及高度跃 变3的跃变量Δz。在前述的情况中，当所述膜片1的光焦度小于12 个屈光度时，Δr可以在10μm和2mm之间。
所述膜片1可以根据沿方向r其厚度变化的方向而在每个菲涅尔 区域2内具有正向或负向的趋势。图1b和1c分别对应会聚的膜片和 发散的膜片。特别地，每个区域2中的膜片厚度变化可以是r的二次 方函数。
图2a和2b示出了能够适用于一副眼镜的两种眼镜片，并且在它 们的后表面S0上，或凹入表面上，分别带有本发明图1b和1c中的膜 片。需要理解的是这些膜片中的每个可以与其它附图中的镜片以同样 的方式来使用，并且所示出的组合完全是作为例子给出。图2a的镜片 标记为10，其可以是具有零光焦度的太阳眼镜，假设其具有两个平行 表面。因而所述膜片1会使其具有非零的光焦度，这就可以矫正镜片 佩戴者的屈光异常的缺陷。这样，膜片1可以使任何太阳眼镜适于具 有屈光异常的佩戴者。从而佩戴者可以根据眼镜的外表、色彩以及所 连接框架的形状来选择该副包括了所述镜片10的眼镜。图2b中的镜 片被标记为11，其对应于近视矫正镜，假设其中心处的厚度小于其外 围的厚度。膜片1可以根据佩戴者的近视度数来调整矫正量。在此情 况中，膜片1置于眼镜片11上，从而使得眼镜片和膜片各自的光学轴 线叠加。同样的功能也可以在远视矫正眼镜片中获得。
所述膜片1被应用到镜片10或11的后表面S0上，该后表面是平 滑表面。这种操作可以在眼镜上由专业人士来直接完成，该副眼镜已 在由佩戴者选择的眼镜框架上固定了镜片。优选地，高度跃变3在围 绕中心O半径为Rc的圆周C中具有基本恒定的跃变量。这样，膜片1 可以至少在所述膜片的中心区域内被更简单地应用到圆周C中的镜片 表面S0上，。图3示出了高度跃变3的跃变量Δz沿径向方向r变化 的例子。当r小于圆周C的半径Rc时，跃变3的跃变量Δz为恒定，并 且相对于愈加更大的区域2，区域2的径向尺寸Δr减少。超出Rc的部 分，即在圆周C外侧的膜片1外围部分，高度跃变3可以具有增加的 跃变量Δz，由此显著地避免生成具有十分短的径向尺寸Δr的区域2。 举例来说，Rc可以等于10mm，并且高度跃变3的跃变量Δz在圆周C 中可以等于40μm。
通过一层设置在膜片1和镜片间的粘合材料20，所述膜片1被粘 合在镜片10或11的表面S0上。为了不降低膜片1的光学效应，所使 用的粘合材料20优选呈液态，膜片1上的浸湿角小于90°。图4示出 了在此被用来测量在膜片1材料上的粘合材料20的浸湿角θ的传统方 法。在这些情况中，粘合材料20渗入高度跃变3的底部而不会残留气 泡。可以使用几种类型的粘合材料，特别地，可以是通过照射或热塑 手段而被聚合的胶水，或是乳胶类型的粘合材料。特别地，使用丙烯 酸酯基并经UV照射聚合的胶水可以成功实现本发明。
所述膜片1和粘合材料20各自光学折射率值之间的不同决定了由 所述膜片1所提供的眼镜片的光焦度修正。当膜片1的材料的值基本 上等于1.59，粘合材料20的值基本上等于1.50时，就能够获得大于 绝对值为6的屈光度的光焦度修正，甚至可以大于12个屈光度。镜片 10或11可以由任何眼用工业中的普通材料构成，以此矫正屈光异常 或形成太阳防护。因此，眼镜的材料可以是无机物或有机物的形式。 作为指示，但并非限定的方式，可用于本发明的有机材料可以是光学 或眼科领域中的常规材料。例如可以是由以下材料做基底：聚碳酸酯； 聚酰胺；聚酰亚胺；聚砜；聚(对苯二甲酸乙二醇酯)和聚碳酸酯的 共聚物；聚烯烃，特别是聚降冰片烯；二甘醇二(烯丙基碳酸酯)共 聚物和聚合物；(甲基)丙烯酸聚合物和共聚物，特别是从双酚A中 衍生出的(甲基)丙烯酸聚合物和共聚物；硫代(甲基)丙烯酸聚合 物和共聚物；氨基甲酸酯和硫代氨基甲酸酯的聚合物和共聚物；环氧 聚合物和共聚物以及环硫化物的聚合物和共聚物。
优选地，本发明的膜片可以通过将例如聚碳酸酯基材料这样的透 明热塑型材料注入注模中来制造而成。以一种本身已知的方式，该注 模提供有材料压缩和注入装置，所述装置包括压紧螺钉和加热装置。 图5示意性地图示了这样一种模具100。两个标记为101和102的插 入件置于该模具中。插入件101限定了包括高度跃变的膜片1的表面 S1，插入件102限定了平滑表面S2。插入件101和102相互面对地设置 并由对应于膜片1的间隙103隔离。从而热塑性材料通过注射嘴104 注入到模具100中以填满间隙103。当模具100打开并经过冷却时， 能够获得膜片1。
可以理解的是，多种改变可被引入到上述已被详细描述的实施例 中，同时保留本发明的至少一些益处。特别地，那些本领域技术人员 可以理解的是，所引用的材料和数值纯粹是用于例证，它们是可变的。