[发明专利]小孔径多焦点透镜

说明书

本发明涉及一种适用于眼内透镜和隐形眼镜的光学装置，它采用科恩透镜方案的位相波带片，利用少量环带来产生多焦点图象。

折射和衍射是划分光学作用的两种机制。衍射理论本身所涉及的是光的传播。考虑通过小孔径的传播这种特殊情况是很有用的。小孔径既可以是简单地为其边界限定的空白区域，也可以是不同厚度和/或不同折射率的光学材料构成的区域，从而有选择性地迟滞入射波前的不同部分。在任何情况下，当光线通过这样一种小孔径时，就称它产生了“衍射”。

有时当光线通过孔径时会在空间发现存在一个光线聚集或聚焦的点。在一系列这种情况下，可以采用称之为斯涅耳折射定律的简单方程计算出焦点位置。当孔径中的光学材料平滑缓变且孔径较大时，会产生这种特殊情况。当这些条件被满足时，光线的特征为按照衍射的特殊情况（称之为“折射”）而传播。

但由于这种情况很常见，故折射常被认为是一个完整的理论。但是当透镜中存在尖锐的切口时，就不能满足平滑变化的要求，从而需要用“衍射”普遍理论来计算光线的传播。

术语“折射”应当只在孔径具有平滑变化的内部结构情况下采用。术语“衍射”应当只在孔径的内部结构具有尖锐的边界或在光路长度上有突变的情况下采用。

然而即使在简单的情况下，衍射理论也可用来求得精确解，而用折射理论则不能得到。

利用衍射定律和法则可以解释任何透镜的工作情况，而用折射定律和法则无法解释在载体透镜上的位相波带片的工作情况。这里和权利要求中采用的“位相波带片”是指将波带片与波带内的光学表面组合的一个透镜的整体光学区域，上述组合使光线衍射以致产生在波带片各级（例如0级、1级等）焦点上得到特殊光强分布的特殊波前。

科恩的专利（Allen    L.Cohen，U.S.4，210，391;4，338，005;4，340，283）介绍了在载体透镜的光学区域使用位相波带片以获得多焦点效果。在本说明书和权利要求中用“科恩透镜方案”来表示一种在载体透镜的光学区域中使用位相波带片以获得实用的多焦点效果的透镜。下面将用衍射定律和法则来解释科恩透镜方案的光学性质和实用性。

科恩透镜方案采用同心环带的位相波带片设计，其中同心环带的半径Υ_K基本上正比于K]]>，且环带被切削成使光线射向或者偏向一个以上的焦点。这种K]]>间隔是衍射所独有的，而在折射透镜方案中没有类似的间隔类型。