[发明专利]具有光焦度梯度的镜片

说明书

本发明涉及具有光焦度梯度的镜片，尤其是涉及具有在光学坯件表面上形成多个叠套的同心球面部分之预型件的镜片。

术语镜片包括半成品透镜坯料、单焦点或多焦点透镜、以及包括大量的公知透镜设计的制成透镜。诸如渐增类透镜的镜片最好为双焦点镜片，因为渐增类镜片提供一个方式，按照这种方式增加的光焦度连续变化而只增加较少的象散，因而由过渡区所成的象的质量仍然可以接受。此外，渐增镜片的前表面保持连续而且平滑，使得过渡区保持基本上不可见。这种从一个弧矢曲率半径到另一较小半径的连续过渡不可避免地导致弧矢与子午曲率半径之间的差别，这一差别表现为不希望的象散。为了获得满意的逐渐增加的光学设计，重要的是使沿中心子午线的不需要的象散为最小，所述中心子午线连接主点与增加的光焦度区中心。此前，这一问题已经分析研究过并且采用有限元分析。提出过采用一个或多个脐带线的渐变设计。把样板以及圆锥截面用于仿造表面几何形状。现行的渐增镜片设计包含选择设计方法的固有缺陷，使不希望有的象散保持在小于0.25D的狭窄渐增通道，镜片周边出现不希望有的减小视场的象散、存在折射误差等。

此前曾采用折射率梯度，以便形成球面光焦度的过渡。例如，Guilino(美国专利4,240,719、5,148,205和5,042,936)公开了以仅适用于无机玻璃的方法形成连续的折射率梯度(n=f{z})，用以构成连续渐增的表面，其中通过注入离子或将镜片置于溶液中引入所述梯度，所述溶液能够把重离子扩散到镜片材料中。Guilino证明通过引入空制弧矢方向折射率变化的附加功能，在改变弧矢曲率半径的变化率时能够减小子午和弧矢曲率半径之间的差异。然而，并没有消除不希望有的象散，而且折射误差按较小的视场角值增加，因为折射率梯度的设计以及实现折射率梯度的方法产生恒定折射率的平面(即n(z)=ffz))，以便获得关于弧矢深度具有连续一阶和二阶导数的连续表面。

本发明提供一种渐增特性的多焦点镜片，它基本上消除了不希望有的象散。渐增镜片有一个带基础球面光焦度的光学预型件、一个中间树脂层和一个上层树脂层。光学预型件的渐增光焦度区域具有一系列叠套的基本上同心的球面部分，所述球面部分形成于光学预型件表面并有逐渐变化的后部半径。具有球面部分的光学预型件表面区域涂有薄的连续的聚合树脂中间层。中间层树脂的折射率大于光学预型件材料的折射率，不超过大约0.05单位。邻近中间层加有上层，用以恢复镜片的曲面。上层具有所需的折射率，以使最终的表面与制成镜片的视远光焦度区域连续，并有与之相同的曲率半径。

图1是本发明镜片的截面图；    

图2是光学预型件的俯视图；

图3是模具上附着的部分聚合的树脂上层截面图；

图4是本发明的镜片另一实施例的截面图。

如图1和2所示，本发明的镜片10包括光学预型件30上形成的一系列球面部分20，其中所述球面部分20具有渐变的曲率半径。球面部分20被薄的中间树脂层40覆盖。然后将上层树脂层60加到中间树脂层40上，形成球面部分50，每个球面部分50由球面部分20和上层树脂层60的外表面的相应部分限定。每个球面部分50的折射率大于光学预型件30的折射率。通常期望该结构关于镜片的球面光焦度提供阶式梯度，而且期望呈现一系列类似于融合的三焦点透镜的线。然而，在本发明中，通过改变各球面部分50曲率半径的渐变、用于涂敷渐增光焦度区域的中间树脂层40和上层树脂层60的折射率，使渐增光焦度区域的球面光焦度变化得到控制。通过以中间树脂层40涂敷整个形成的表面，使球面光焦度的过渡连续，并使相邻球面部分20之间的边界被掩盖，所述中间树脂层40的折射率最多比光学预型件30的折射率大大约0.05单位。这样，在光学预型件30和上层树脂层60之间形成折射率梯度。沿着设计的曲线选择球面部分20的曲率中心，使图象相对于通过主点所成的象位置的象移最小。