CN100456052C - 办公用渐变多焦镜片 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种渐变多焦镜片，传统的多焦镜片通常为远用而设计。本发明提供的渐变多焦镜片，包括位于镜片上部的中距离区域、于镜片下部的近距离区域、位于镜片近距离区域与中距离区域之间的渐变区域以及位于镜片两侧的干扰区域，所述镜片的中距离区域屈光度F_中＝F1+F2，F1为外曲面屈光度，F2为内曲面屈光度，所述镜片的近距离区域屈光度F_近＝F_中+ADD，ADD为加光度，所述外曲面屈光度为2.00Ds。中距离区域屈光度根据加光度增加一定的屈光度，镜片还包括一个底向下的三棱镜，所述三棱镜的附加系数为0.33D/Add。本发明的渐变多焦镜片以中近距离观看而专门设计，具有宽视宽屏的特点，适合于办公事务的处理。

Description

办公用渐变多焦镜片

技术领域

本发明涉及光学镜片，具体地说，涉及适合办公使用的渐变多焦镜片。

背景技术

人到中年，由于眼睛的晶状体调节功能下降，使得在看近距离物体时会发生困难。从光学角度来说，眼球光学系统的可变焦点前移，不能应付0.33米的最佳阅读距离。这时，需要得到一个外界的凸透镜来改变光线的会聚力，使可视焦点在正常的范围内，这就是普通老花镜的功效。

然而，配戴传统老花镜会出现这样一种现象，当使用者阅读时，需要配戴老花镜，但临时看远处时，需要摘下老花镜才能看清楚。当使用者需要频繁变换视距(时而看近，时而看远)时，造成使用者频繁摘戴眼镜，在使用上增添了不少的麻烦，一不小心学会造成眼镜的损坏。

因此，市场上出现了一种使用所谓的渐变多焦镜片的眼镜，其使用的镜片结构如图1所示，它包括四个区域：远用区域1、近用区域2、位于远用区域1和2之间的渐变区域3以及位于镜片两侧的干扰区域4。近用区域2适用于阅读等看近用途；远用区域1适用于看远用途，远用区域1与近用区域2之间的屈光度数不同，通过渐变区域3逐渐过渡，使远用和近用两个区域过渡时具有一定的连续性。干扰区域4由于光学像差的问题，一般不可用。使用这种渐变多焦镜片，可以有效地改善上述经常摘戴眼镜的问题。

然而，传统的使用渐变多焦镜片的眼镜是为远用而设计的，因此，通常以远用区域为光曲率中心，利用非球面的技术来改善镜片的光学性能。这种眼镜在中近距离的观看，视觉效果不甚理想，不能适应目前日益增多的诸如看电脑屏幕、处理办公事务等中距离的需求。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种适合于中近距离使用的渐变多焦镜片，它以近用区光学中心区为设计基点，采用“交叉”(Crossed)原理来解决近用区域的球面像差，从而更好地改善阅读区的成像质量。

根据上述目的，本发明提供的渐变多焦镜片，包括位于镜片上部的中距离区域、于镜片下部的近距离区域、位于镜片近距离区域与中距离区域之间的渐变区域以及位于镜片两侧的干扰区域，所述镜片的中距离区域屈光度F_中＝F1+F2，F1为外曲面屈光度，F2为内曲面屈光度，所述镜片的近距离区域屈光度F_近＝F_中+ADD，ADD为加光度，其特征在于，所述外曲面屈光度为2.00Ds。

上述的渐变多焦镜片中，所述中距离区域屈光度F_中的范围在-8.00Ds至+2.00Ds。

本发明提供的另一渐变多焦镜片，包括位于镜片上部的中距离区域、于镜片下部的近距离区域、位于镜片近距离区域与中距离区域之间的渐变区域以及位于镜片两侧的干扰区域，所述镜片的中距离区域屈光度F_中＝F1+F2，F1为外曲面屈光度，F2为内曲面屈光度，所述镜片的近距离区域屈光度F_近＝F_中+ADD，ADD为加光度，其特征在于，所述外曲面屈光度为3.50Ds，所述中距离区域屈光度F_中在+2.25Ds至+3.50Ds。

本发明提供的又一渐变多焦镜片，包括位于镜片上部的中距离区域、于镜片下部的近距离区域、位于镜片近距离区域与中距离区域之间的渐变区域以及位于镜片两侧的干扰区域，所述镜片的中距离区域屈光度F_中＝F1+F2，F1为外曲面屈光度，F2为内曲面屈光度，所述镜片的近距离区域屈光度F_近＝F_中+ADD，ADD为加光度，其特征在于，所述外曲面屈光度为3.50Ds，所述中距离区域屈光度F_中在+3.75Ds至+5.00Ds。

在上述的渐变多焦镜片中，所述中距离区域屈光度根据所述加光度增加一定的屈光度，所述中距离区域屈光度的增加量与所述加光度的关系如下表：

加光度	+1.00	+1.25	+1.50	+2.00	+2.25	+2.50	≥2.75
								中距离区域光度增加量	+0.12	+0.25	+0.37	+0.67	+0.75	+1.00	+1.25

在上述的渐变多焦镜片，其特征在于，所述镜片还包括一个底向下的三棱镜，所述三棱镜的附加系数为0.33D/Add。

附图说明

图1是传统渐变多焦镜片的示意图；

图2至图4是传统产品之一(+4.00Ds/Add+1.25Ds)的性能测试图；

图5至图7是传统产品之二(+4.00Ds/Add+1.50Ds)的性能测试图；

图8至图10是传统产品之三(+4.00Ds/Add+1.00Ds)的性能测试图；

图11至图13是本发明产品之一(+2.00Ds/Add+1.50Ds)的性能测试图；

图14图16是本发明产品之二(+2.00Ds/Add+1.25Ds)的性能测试图；

图17至图19是本发明产品之三(+2.00Ds/Add+1.00Ds)的性能测试图。

具体实施方式

透镜最主要的像差是球面像差。对于一个薄透镜来说，纵向球面像差可有下式决定：

l′-l′_m＝1/8.y²l′²F²(au²+buv+cv²+d)

式中，l′表示镜片的近中心轴光线焦点距；l′_m表示镜片的边缘光线焦点距.；y表示镜片直径；F表示透镜的屈光度.；u为形式因素，a、b、c、d、v为共轭(或集散)因素；

形式因素可由下式计算得到：

$u=\frac{R_1+R_2}{R_1-R_2}$

式中，R₁为透镜外曲面半径，R₂为透镜内曲面半径。

共轭因素可由下式计算得到：

$v=\frac{l^{\′}+l}{l^{\′}-l};$ $a=\frac{n+2}{n{(n-1)}^2};$ $b=\frac{4(n+1)}{n(n-1)};$ $c=\frac{3n+2}{n};$ $d=\frac{n^2}{{(n-1)}^2}$

式中，n表示透镜折射率。

从上式可以看出，薄透镜的纵向球面像差随镜片的直径平方而增大。业界公认，无论镜片的形状如何设计，镜片的球面像差无法彻底消除，但如果设计符合下式，则纵向球面像差为最小：

$u=\frac{-2(n^2-1)}{n+2}*v$

通过以上公式分析可得，R₁/R₂＝1/6(即镜片的基弯值采用1/6)时，可有效地控制透镜的纵向球面像差。在本申请中，把符合这一条件的透镜称为″crossed″透镜(交叉透镜)。

作为阅读用的镜片，由于近用区域位于镜片下方，阅读时，眼睛与近用区域会形成一个下视角，因此，下视角形成的斜轴像散像差也是需要解决的像差问题。

对于一般的球面镜片，Tschenring(梯而林)椭圆公式可作为一个控制像散像差的参照系，在业界中已广泛使用。但渐变多焦镜是渐变抛物曲面的特殊镜片，同时也是属于一种非标准的非球面镜片，本发明中参照Tschenring椭圆公式，并以球面像差的平方根运算推导，逆向还原(球面因素在此已不存在)新的曲面值，以达到接近crossed形式镜片的目的。

利用上面的还原计算方法，得到的数据如下表：

F屈光

a

b

c

b2-4ac

开根

-b

F2

F1前曲

还原后

度								Ds	前曲Ds
										-5.00	3.5	110.00	657.50	2895.00	53.81	-110.00	-8.03	3.03	1.74
-4.00	3.5	106.50	610.00	2802.25	53.00	-106.50	-7.64	3.64	1.90
										-3.00	3.5	103.00	565.50	2692.00	51.88	-103.00	-7.30	4.30	2.07
-2.00	3.5	99.50	524.00	2564.25	50.45	-99.50	-7.01	5.01	2.24
										-1.00	3.5	96.00	485.50	2419.00	49.18	-96.00	-6.69	5.69	2.39
-0.00	3.5	92.50	450.00	2256.25	47.50	-92.50	-6.43	6.43	2.53
										1.00	3.5	89.00	417.50	2076.00	45.56	-89.00	-6.21	7.21	2.68
2.00	3.5	85.50	388.00	1878.25	43.34	-85.50	-6.02	8.02	2.83
										3.00	3.5	82.00	361.50	1663.00	40.78	-82.00	-5.89	8.89	2.98
4.00	3.5	78.50	338.00	1430.25	37.82	-78.50	-5.81	9.81	3.13
										5.00	3.5	75.00	317.50	1180.00	34.35	-75.00	-5.81	10.81	3.29

表中，F表示镜片的屈光度；a、b、c表示共轭因素；F1表示镜片外曲面屈光度；F2表示镜片内曲面屈光度。

从上表中可以看出，在有效的近用光学区内，镜片的外曲面屈光度取+2.00Ds时，能与大部分老光度上吻合，符合设计指导思想。外曲面屈光度取+2.00Ds可以使用的中距离屈光度范围在-8.00Ds至+2.00Ds。

下面例举一个实例，一用户，其中距离区域屈光度F_中为+1.00Ds，加光度ADD为+1.50Ds，根据本发明的上述原则，选用外曲面屈光值F_外为+2.00Ds的胚料进行加工，则F_中＝F_外+F_内＝+2.00+F_内＝+1.00；得到F_内＝-1.00；近距离区域屈光度＝F_中+ADD＝+1.00+1.50＝+2.50。

对于超出上述常用范围的老光度，例如，中距离屈光度大于+2.25Ds，则再使用+2.00Ds的外曲面屈光度会偏离Crossed形式。为了尽量接近Crossed形式，按前述的方式进行计算，对于中距离区域屈光度在+2.25Ds至+3.50Ds的镜片，其外曲面屈光度采用+3.50；对于中距离区域屈光度在+3.75Ds至+5.00Ds的镜片，其外曲面屈光度采用+5.00；再大的中距离区域屈光度本发明则不能很好地适用。

如上所述，本发明是以近用光学中心区为设计基点，中距离区域的光学性能稍逊。根据实验，在确定的用户的中距离区域屈光度和加光度之后，适当地增加中距离区域屈光度级差能更好地改善中距离区域的光学像差。其中距离区域屈光度增加量如下表所示：

加光度	+1.00	+1.25	+1.50	+2.00	+2.25	+2.50	≥2.75
								中距离区域光度增加量	+0.12	+0.25	+0.37	+0.67	+0.75	+1.00	+1.25

一般渐变多焦镜片磨制时，需要附加底向下的三棱镜，这是为了控制镜片边缘的单边厚度和改善视角的倾斜度，业内称这种工艺为减薄棱镜，通常减薄棱镜的附加系数为0.67D/Add。本发明通过实验分析，附加棱镜在达到上述改善的同时，也干扰了人体正常的平衡机制，使人有被视物体抬高的感觉，也干扰了原有的光学路径，造成外曲中心和内曲中心错位。为了减轻和抑制这种不利因素，本发明把减薄棱镜的附加系数确定为0.33D/Add。

发明人将符合本发明设计原理的镜片与以传统方式制作的镜片分别进行了测试，比较测试结果，本发明的镜片在球镜分析、散光Cyl像差和散光Dst像差方面得到优化，其性能优于传统镜片；仅在畸变分布方面有些退化。但由于本发明的渐变多焦镜片是为中近距离阅读而设计的，是以静态观看为主，畸变分布的区域在可视范围外，并不影响使用效果。

具体的性能测试比较可以参见图2-图19。

综合本发明的镜片，具有如下的特点：

1、宽视通道，区域内光学离散率小；

2、宽屏镜面，有效镜面放大，视野广，畸变像差率；

3、有效地改善了镜片的整体球面像差。

Claims (9)

1、一种渐变多焦镜片，包括位于镜片上部的中距离区域、于镜片下部的近距离区域、位于镜片近距离区域与中距离区域之间的渐变区域以及位于镜片两侧的干扰区域，所述镜片的中距离区域屈光度F_中＝F1+F2，F1为外曲面屈光度，F2为内曲面屈光度，所述镜片的近距离区域屈光度F_近＝F_中+ADD，ADD为加光度，其特征在于，所述外曲面屈光度为2.00Ds，所述中距离区域屈光度F_中的范围为-8.00Ds至+2.00Ds。

2、如权利要求1所述的渐变多焦镜片，其特征在于，所述中距离区域屈光度根据所述加光度增加一定的屈光度，所述中距离区域屈光度的增加量与所述加光度的关系如下表：

  加光度   +1.00   +1.25   +1.50   +2.00   +2.25   +2.50   ≥2.75   中距离区域屈光度增加量   +0.12   +0.25   +0.37   +0.67   +0.75   +1.00   +1.25

3、如权利要求1或2所述的渐变多焦镜片，其特征在于，所述镜片还包括一个底向下的三棱镜，所述三棱镜的附加系数为0.33D/Add。

4、一种渐变多焦镜片，包括位于镜片上部的中距离区域、于镜片下部的近距离区域、位于镜片近距离区域与中距离区域之间的渐变区域以及位于镜片两侧的干扰区域，所述镜片的中距离区域屈光度F_中＝F1+F2，F1为外曲面屈光度，F2为内曲面屈光度，所述镜片的近距离区域屈光度F_近＝F_中+ADD，ADD为加光度，其特征在于，所述外曲面屈光度为3.50Ds，所述中距离区域屈光度F_中的范围为+2.25Ds至+3.50Ds。

5、如权利要求4所述的渐变多焦镜片，其特征在于，所述中距离区域屈光度根据所述加光度增加一定的屈光度，所述中距离区域屈光度的增加量与所述加光度的关系如下表：

  加光度   +1.00   +1.25   +1.50   +2.00   +2.25   +2.50   ≥2.75   中距离区域屈光度增加量   +0.12   +0.25   +0.37   +0.67   +0.75   +1.00   +1.25

6、如权利要求4或5所述的渐变多焦镜片，其特征在于，所述镜片还包括一个底向下的三棱镜，所述三棱镜的附加系数为0.33D/Add。

7、一种渐变多焦镜片，包括位于镜片上部的中距离区域、于镜片下部的近距离区域、位于镜片近距离区域与中距离区域之间的渐变区域以及位于镜片两侧的干扰区域，所述镜片的中距离区域屈光度F_中＝F1+F2，F1为外曲面屈光度，F2为内曲面屈光度，所述镜片的近距离区域屈光度F_近＝F_中+ADD，ADD为加光度，其特征在于，所述外曲面屈光度为5.00Ds，所述中距离区域屈光度F_中的范围为+3.75Ds至+5.00Ds。

8、如权利要求7所述的渐变多焦镜片，其特征在于，所述中距离区域屈光度根据所述加光度增加一定的屈光度，所述中距离区域屈光度的增加量与所述加光度的关系如下表：

  加光度   +1.00   +1.25   +1.50   +2.00   +2.25   +2.50   ≥2.75   中距离区域屈光度增加量   +0.12   +0.25   +0.37   +0.67   +0.75   +1.00   +1.25

9、如权利要求7或8所述的渐变多焦镜片，其特征在于，所述镜片还包括一个底向下的三棱镜，所述三棱镜的附加系数为0.33D/Add。

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