CN103487946B - 宽屏智能老花镜片及其制备模具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种宽屏智能老花镜片，包括前表面和后表面，所述前表面和/或后表面为自由曲面，所述自由曲面包括视远区、视近区、设于所述视远区和视近区之间的渐变区以及设于所述渐变区两侧的像散区,在室内既可看远也可看近，没有明显的盲区感，方便验配，适于室内多种用途,本发明还公开了所述宽屏智能老花镜片的制备模具。

Description

宽屏智能老花镜片及其制备模具

技术领域

本发明涉及一种宽屏智能老花镜片，特别是涉及一种宽屏智能老花镜片的制备模具。

背景技术

目前，用于矫正老年人视力的老花镜片有三种：单光老花镜片，双光老花镜片及传统的老花渐进镜片。

对于单光老花镜片，它只有一个屈光度，而人眼在观察不同距 离的物体时，则需要不同的屈光度，为了看清不同视距的物体，人眼需要进行调节，由于中老年人调节能力差，或根本没有调节能力，因此，单光老花镜片对于中老年人来说，佩戴时或者看不清，或者极易产生视觉疲劳。

中老年人为了看清不同视距的物体可以使用双光镜片或渐进镜片，这二种镜片都具有不同的光度，适应人们眼观察不同距离的物体时的需要，对于渐进镜片在理论上来讲是适合长时间佩戴的眼镜片。

对于双光老花镜片，它有二个屈光度，可分别用于视远和视近，但由于视远和视近是快速转换的，因此，老年人佩戴双光老花双光镜片很容易产生视觉疲劳。

对于传统的老花渐进镜片，它有二个屈光度，可分别用于视远和视近，中间有一个过渡带，因而视远和视近是逐步转换的，因此，理论上老年人佩戴渐进镜片是不易产生视觉疲劳的，然而由于设计和制造上的缺陷，渐进镜片有令人讨厌的盲区，由于视物盲区的存在，使眼镜的佩戴者较难适应，并有很大的不舒适感，易产生视觉疲劳，因此，通常的渐进镜片也不能满足中老年人群的视物需要，例如，发明专利ZL02829399-1介绍了一种设计渐进镜片的方法，参见图1，我们在发明专利权人的官方网站上下载了用这种方法制造的渐进镜片测试图，可以看到这片渐进镜片ADD＝150散光度最大在200，这说明ZL02829399-1渐进镜片还是有较大的视觉盲区，佩戴后易产生不舒服的感觉，也就是说易产生视觉疲劳。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种不存在视物盲区的宽屏智能老花镜片。

为实现上述目的，本发明提供以下的技术方案：一种宽屏智能老花镜片，包括前表面和后表面，所述前表面和/或后表面为自由曲面，所述自由曲面包括视远区、视近区、设于所述视远区和视近区之间的渐变区以及设于所述渐变区两侧的像散区；所述自由曲面由以下函数确定：

$Z=\frac{c(x^2+y^2)}{1+\sqrt{1-(1+k)c^2(x^2+y^2)}}+\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{A}_i{E}_i(x,y)$

式中z为坐标点(x，y)的矢高；

c为基准二次曲面顶点曲率；

K为二次曲面常数；

N为多项式的项数；

Ai为多项式表面高次项系数；

E_i(x，y)为多项式的项。

优选的，所述前表面和后表面均为自由曲面。

优选的，所述前表面为自由曲面，所述后表面为非球面。

优选的，所述前表面为非球面，所述后表面为自由曲面。

优选的，所述渐变区的屈光度加光调整为0.75D～1.50D，所述屈光度自视远区至视近区连续渐进增加；所述屈光度由以下函数确定：

$D=\left(\frac{n-1}{2}\right)(K\max +K\min )$

式中n为眼镜片材料的折射率；

Kmax为自由曲面某点处最大曲率；

Kmin为自由曲面某点处最小曲率。

优选的，所述像散区的最大散光度比加光度小0.25D，即C≤ADD-0.25，所述散光度由以下函数确定：

C＝(n-1)(Kmax-Kmin)

式中n为眼镜片材料的折射率；

Kmax为自由曲面某点处最大曲率；

Kmin为自由曲面某点处最小曲率。

优选的，所述Kmax和Kmin分别由以下函数确定：

$K\min =H-\sqrt{H^2-G}$

$K\max =H+\sqrt{H^2-G}$

$H=\frac{(1+q^2)r(1+p^2)t2\mathrm{pqs}}{{2(1+p^2+q^2)}^{\frac{3}{2}}}$

$G=\frac{{\mathrm{rts}}^2}{{(1+p^2+q^2)}^2}$

$P=\frac{\mathrm{dZ}}{\mathrm{dx}}$

$q=\frac{\mathrm{dZ}}{\mathrm{dy}}$

$r=\frac{d^{2}Z}{{\mathrm{dx}}^2}$

$s=\frac{d^{2}Z}{\mathrm{dxdy}}$

$t=\frac{d^{2}Z}{{\mathrm{dy}}^2}$

式中P是Z对x的偏导；

q是Z对y的偏导；

r是Z对x的偏导；

s是Z对x，y的混合偏导；

q是Z对y，x的二阶偏导；

G是高斯曲率；

H是平均曲率。

优选的，所述自由曲面的几何中心设为配镜中心且只设有一个阅读区屈光度。

本发明还提供另一个技术方案：一种宽屏智能老花镜片制备模具，包括上模座和下模座，所述上模座和下模座分别具有用于成型眼镜片前表面和后表面的凹曲面和凸曲面。

优选的，所述凹曲面和凸曲面分别与所述的前表面和后表面相匹配。

我们用评价函数的函数值的大小来衡量宽屏智能老花眼镜片的自由曲面设计的好坏，评价函数定义如下：

${\mathrm{MF}}^2=\frac{{\mathrm{SW}}_i{(V_i-T_i)}^2+{\left(V_i{T}_i\right)}^2}{a{W}_i}$

式中MF²为评价函数；

Wi为操作数的权重；

Vi为操作数的当前值；

Ti操作数的目标值；

目标值是想要指定参数达到的值。

为了计算评价函数的函数值需要编写计算机程序，优化程序的编写需要耗费大量的时间和精力，虽然有些优化程序编写完成了，但效果并不理想，我们计算评价函数的方法是利用某些优秀的商业软件如ZEMAX程序，对其稍加改造便可以方便地计算出所要的评价函数的函数值。

在上述评价函数中，将宽屏智能老花眼镜片的各种象差，例如边缘矢高，屈光度D和散光度C等作为ZEMAX程序的优化操作数。根据设计要求给出这些优化操作数的目标值和权重，ZEMAX程序就会自动计算出评价函数值。我们以上述评价函数的函数值大小来评价优化设计质量的优劣。当评价函数达到极小值时，则表明优化设计过程结束。

采用以上技术方案的有益效果是：第一，由于所述镜片镜片从上至下有0.75D至1.50D的加光调整，且加光均匀变化，边缘像散优化设计，周边变形极小(盲区最大散光比加光度小0.25D，即C≤ADD-0.25，显著低于传统远近用渐进)配戴时不易觉察，不同于传统渐进多焦点眼镜的边缘明显盲区感；第二，配镜中心即几何中心，只有一个阅读度数测量区，单光化验配，无需适应期；对于一般的渐进镜片，验配是很困难的，需要的设备和人员的素质很高，一般不易达到要求，而我们的宽屏智能老花镜片的验配就很简单，和单光眼镜片一样，配镜中心即镜片的几何中心，只有一个阅读区屈光度的测量值相当于单光眼镜片的屈光度，成镜装配，近用内偏量按瞳距大小差异化设计；第三，阅读区有基底向内的棱镜设计，减少集合，配戴更轻松；第四，所述宽屏智能老花镜片可以提供2米到0.33米所有距离的清晰视野，适合室内动态活动，看书、看电脑、绘图、打麻将、抬头看人甚至看电视，一副镜片可轻松应对，无需摘镜，大幅度提升老年人室内动态活动的方便性和舒适度。

附图说明

图1是ZL02829399-1中所公开的渐进镜片；

图2是本发明宽屏智能老花镜片的结构示意图；

图3是本发明宽屏智能老花镜片制备模具的结构示意图；

图4是本发明实施例1自由曲面屈光度的等高线图；

图5是本发明实施例1自由曲面散光度的等高线图；

图6是本发明实施例2自由曲面屈光度的等高线图；

图7是本发明实施例2自由曲面散光度的等高线图；

图8是本发明实施例3自由曲面屈光度的等高线图；

图9是本发明实施例3自由曲面散光度的等高线图；

图10是本发明实施例3的镜片测试图。

其中，1.前表面2.后表面3.上模座31.凹曲面4.下模座41.凸曲面。

具体实施方式

实施例1

ADD75宽屏智能老花眼镜片自由曲面表面设计

参见图2和图3，一种宽屏智能老花镜片，包括一前表面1和一后表面2，所述前表面和后表面均为自由曲面，所述自由曲面包括视远区、视近区和位于所述视远区和视近区之间的渐变区。

所述视远区曲面为多项式面，所述视远区曲面的形状由下述函数确定：

$Z_{\mathrm{sy}}=\frac{C_{\mathrm{sy}}(x^2+y^2)}{1+\sqrt{1-(1+k){\mathrm{Csy}}^2(x^2+y^2)}}+\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{A}_i{E}_i(x,y)...(1-1)$

式中，Zsy为视远区非球面折射面上某点(X，Y)处的矢高；

Csy为视远区非球面折射面顶点中心处的曲率，且，

$\mathrm{Csy}=\frac{\mathrm{Dsy}}{1000*(n-1)};$

Dsy为视远区屈光度；

n为用于生产镜片的材料的折射率。

视远区曲面已知数据如下：

Dsy＝4.25D

N＝1.523

Csy＝4.25/1000*(1.552-1)＝7.699E-3

X＝-36∶3∶36

Y＝36∶-3∶15

$\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{A}_i{E}_i(x,y)=0,K=0.$

将上述数据代入Zsy的计算公式(1-1)，得到Zsy是一个8行25列的矩阵：

$\begin{array}{c}\mathrm{Zsy}=\\ \begin{array}{ccccc}10.394& 9.5313& 8.7486& \·\·\·& 10.394\\ 9.5313& 8.6743& 7.8972& \·\·\·& 9.5313\\ 8.7486& 7.8972& 7.1249& \·\·\·& 8.7486\\ 5.9937& 5.1611& 4.4056& \·\·\·& 5.9937\end{array}\end{array}.$

所述视近区曲面为非球面，所述视近区曲面由下述函数确定：

$Z_{\mathrm{sj}}=\frac{C_{\mathrm{sj}}(x^2+y^2)}{1+\sqrt{1-(1+k){\mathrm{Csj}}^2(x^2+y^2)}}+\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{A}_i{E}_i(x,y)...(1-2)$

式中，Zsj为视近区非球面折射面上某点(X，Y)处的矢高；

Csj为视近区非球面折射面顶点中心处的曲率，且，

$\mathrm{Csj}=\frac{\mathrm{Dsj}}{1000*(n-1)};$

Dsj为视近区屈光度，且Dsj＝Dsy+1D；

n为用于生产镜片的材料的折射率。

视近区曲面已知数据如下：

Dsj＝Dsy+ADD＝4.25+0.75＝5.00D

N＝1.523

Csy＝5.00/1000*(1.523-1)＝9.5602E-3

X＝-36∶3∶36

Y＝-15∶-3∶-36

$\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{A}_i{E}_i(x,y)=0,K=0.$

将上述数据代入Zsj的计算公式(1-2)，得到Zsj是一个8行25列的矩阵：

$\begin{array}{c}\mathrm{Zsj}=\\ \begin{array}{ccccc}7.5425& 6.4819& 5.5235& \·\·\·& 7.5425\\ 8.0538& 6.9877& 6.0243& \·\·\·& 8.0538\\ 8.6617& 7.5889& 6.6196& \·\·\·& 8.6617\\ 13.226& 12.1& 11.084& \·\·\·& 13.226\end{array}.\end{array}$

所述渐变区曲面由下述函数确定：

$Z_{\mathrm{jb}}=\frac{C_{\mathrm{jb}}(x^2+y^2)}{1+\sqrt{1-(1+k){\mathrm{Cjb}}^2(x^2+y^2)}}+\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{A}_i{E}_i(x,y)...(1-3)$

式中，Zjb为自由曲面渐变区折射面上某点(X，Y)处的矢高；

Cjb为自由曲面渐变区折射面顶点中心处的曲率，且，

$\mathrm{Cjb}=\frac{\mathrm{Djb}}{1000*(n-1)};$

Djb为自由曲面渐变区折射面屈光度；

n为用于生产镜片的材料的折射率；

Djb＝Dsy+i*(Dsj-Dsy)/j；

J为自由曲面渐变区分割个数；

i＝1，2，3，…J。

渐变区上各点的具体数值由下列计算确定：

Djb＝Dsy+i*(Dsj-Dsy)/j

Dsy＝4.25D

Dsj＝5.00D

j＝10

i＝1，2，3，…9

Djb＝4.325D，4.400D，4.475D，…4.925D。

将Djb和N＝1.523代入Cjb的计算公式，得到

Cjb＝8.2696E-3，8.413E-3，8.5564E-3，…9.41683E-3

X＝-36∶3∶36

Y＝12∶-3∶-12。

将上述Cjb，X，Y，的值代入Zjb的计算公式(1-3)，得到Zjb是一个9行25列的矩阵：

$\begin{array}{c}\mathrm{Zjb}=\\ \begin{array}{ccccc}6.1084& 5.2105& 4.3967& \·\·\·& 6.1084\\ 5.9408& 5.0279& 4.2008& \·\·\·& 5.9408\\ 5.8444& 4.9161& 4.0753& \·\·\·& 5.8444\\ 6.1084& 5.2105& 4.3967& \·\·\·& 6.1084\end{array}.\end{array}$

如果我们用Zmg表示ADD75宽屏智能老花眼镜片自由曲面的形状，则：

Zmg＝Zsy+Zjb+Zsj。

$\begin{array}{c}\mathrm{Zmg}=\\ \begin{array}{ccccc}10.394& 9.5313& 8.7486& \·\·\·& 10.394\\ 9.5313& 8.6743& 7.8972& \·\·\·& 9.5313\\ 8.7486& 7.8972& 7.1249& \·\·\·& 8.7486\\ 13.226& 12.1& 11.084& \·\·\·& 13.226\end{array}.\end{array}$

Zmg是一个25行25列的方阵。从Zmg的值我们可以看出，Zmg的球光和散光分布不太理想，也有加工不便的缺点，为此，我们需要对Zmg进行了优化。

为了优化ADD75宽屏智能老花眼镜片自由曲面表面，需要编写计算机优化程序。我们采用商业软件zemax.exe来优化ADD75宽屏智能老花眼镜片自由曲面表面。在上述评价函数中，将宽屏智能老花眼镜片多项式表面的各种象差，例如边缘矢高，屈光度D和散光度C等作为ZEMAX程序的优化操作数。根据设计要求给出这些优化操作数的目标值和权重，ZEMAX程序就会自动计算出评价函数值。我们以上述评价函数的函数值大小来评价优化设计质量的优劣。当评价函数MF²达到极小值时，则表明优化设计过程结束。

Zmg按上述方法优化后变为Z，

$\begin{array}{c}Z=\\ \begin{array}{ccccc}10.875& 9.9516& 9.1165& \·\·\·& 10.875\\ 9.9839& 9.0667& 8.2365& \·\·\·& 9.9839\\ 9.1780& 8.2657& 7.4396& \·\·\·& 9.1780\\ 12.278& 11.305& 10.420& \·\·\·& 12.278\end{array}.\end{array}$

Z是一个25行25列的方阵.Z值输入数控机床就可以加工出ADD75宽屏智能老花眼镜片的多项式表面。

根据上述Z值，可以画出ADD75宽屏智能老花眼镜片表面屈光度的等高线图(参见图4)和表面散光度的等高线图(参见图5)。

由于对屈光度D和散光度C进行了优化，从图4可以看出ADD75宽屏智能老花眼镜片表面屈光度D从4.25D连续变化到5.00D，从图5可以看出ADD75宽屏智能老花眼镜片表面最大附加的散光度C＝0.5D.即：

最大附加的散光度C≤ADD-0.25(ADD＝0.75D)

从以上分析可以得出以下结论：ADD75宽屏智能老花眼镜片是光度连续变化，并且不产生视觉疲劳的镜片。

实施例2

ADD100宽屏智能老花眼镜片自由曲面表面设计

参见图2和图3，一种宽屏智能老花镜片，包括一前表面1和一后表面2，所述前表面和后表面均为自由曲面，所述自由曲面包括视远区、视近区和位于所述视远区和视近区之间的渐变区。

所述视远区曲面为多项式面，所述视远区曲面的形状由下述函数确定：

$Z_{\mathrm{sy}}=\frac{C_{\mathrm{sy}}(x^2+y^2)}{1+\sqrt{1-(1+k){\mathrm{Csy}}^2(x^2+y^2)}}+\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{A}_i{E}_i(x,y)...(1-1)$

式中，Zsy为视远区非球面折射面上某点(X，Y)处的矢高；

Csy为视远区非球面折射面顶点中心处的曲率，且，

$\mathrm{Csy}=\frac{\mathrm{Dsy}}{1000*(n-1)};$

Dsy为视远区屈光度；

n为用于生产镜片的材料的折射率。

视远区曲面已知数据如下：

Dsy＝4.25D

N＝1.523

Csy＝4.25/1000*(1.552-1)＝7.699E-3

X＝-36∶3∶36

Y＝36∶-3∶15

$\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{A}_i{E}_i(x,y)=0,K=0.$

将上述数据代入Zsy的计算公式(1-1)，得到Zsy是一个8行25列的矩阵：

$\begin{array}{c}\mathrm{Zsy}=\\ \begin{array}{ccccc}10.394& 9.5313& 8.7486& \·\·\·& 10.394\\ 9.5313& 8.6743& 7.8972& \·\·\·& 9.5313\\ 8.7486& 7.8972& 7.1249& \·\·\·& 8.7486\\ 5.9937& 5.1611& 4.4056& \·\·\·& 5.9937\end{array}\end{array}.$

所述视近区曲面为非球面，所述视近区曲面由下述函数确定：

$Z_{\mathrm{sj}}=\frac{C_{\mathrm{sj}}(x^2+y^2)}{1+\sqrt{1-(1+k){\mathrm{Csj}}^2(x^2+y^2)}}+\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{A}_i{E}_i(x,y)...(1-2)$

式中，Zsj为视近区非球面折射面上某点(X，Y)处的矢高；

Csj为视近区非球面折射面顶点中心处的曲率，且，

$\mathrm{Csj}=\frac{\mathrm{Dsj}}{1000*(n-1)};$

Dsj为视近区屈光度，且Dsj＝Dsy+1D；

n为用于生产镜片的材料的折射率。

视近区曲面已知数据如下：

Dsj＝Dsy+ADD＝4.25+1.00＝5.25DN＝1.523Csy＝5.25/1000*(1.523-1)＝0.01003824

X＝-36∶3∶36

Y＝-15∶-3∶-36

$\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{A}_i{E}_i(x,y)=0,K=0.$

将上述数据代入Zsj的计算公式(1-2)，得到Zsj是一个8行25列的矩阵：

$\begin{array}{c}\mathrm{Zsj}=\\ \begin{array}{ccccc}7.9514& 6.8292& 5.8163& \·\·\·& 7.9514\\ 8.4930& 7.3642& 6.3455& \·\·\·& 8.4930\\ 9.1373& 8.0005& 6.9748& \·\·\·& 9.1373\\ 13.992& 12.792& 11.710& \·\·\·& 13.992\end{array}.\end{array}$

所述渐变区曲面由下述函数确定：

$Z_{\mathrm{jb}}=\frac{C_{\mathrm{jb}}(x^2+y^2)}{1+\sqrt{1-(1+k){\mathrm{Cjb}}^2(x^2+y^2)}}+\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{A}_i{E}_i(x,y)...(1-3)$

式中，Zjb为自由曲面渐变区折射面上某点(X，Y)处的矢高；

Cjb为自由曲面渐变区折射面顶点中心处的曲率，且，

$\mathrm{Cjb}=\frac{\mathrm{Djb}}{1000*(n-1)};$

Djb为自由曲面渐变区折射面屈光度；

n为用于生产镜片的材料的折射率；

Djb＝Dsy+i*(Dsj-Dsy)/j；

J为自由曲面渐变区分割个数；

i＝1，2，3，…J。

渐变区上各点的具体数值由下列计算确定：

Djb＝Dsy+i*(Dsj-Dsy)/j

Dsy＝4.25DDsj＝5.25Dj＝10

i＝1，2，3，…9

Djb＝4.35D，4.45D，4.55D，…5.15D。

将Djb和N＝1.523代入Cjb的计算公式(1-3)，得到

Cjb＝8.3174E-3，8.5086E-3，8.6998E-3，…9.84704E-3

X＝-36∶3∶36

Y＝12∶-3∶-12。

将上述Cjb，X，Y，的值代入Zjb的计算公式(1-3)，得到Zjb是一个9行25列的矩阵：

$\begin{array}{c}\mathrm{Zjb}=\\ \begin{array}{ccccc}6.1456& 5.2420& 4.4230& \·\·\·& 6.1456\\ 6.0119& 5.0877& 4.2503& \·\·\·& 6.0119\\ 5.9480& 5.0025& 4.1463& \·\·\·& 5.9480\\ 7.3563& 6.2639& 5.2773& \·\·\·& 7.3563\end{array}.\end{array}$

如果我们用Zmg表示ADD100宽屏智能老花眼镜片自由曲面的形状，则：

Zmg＝Zsy+Zjb+Zsj。

$\begin{array}{c}\mathrm{Zmg}=\\ \begin{array}{ccccc}10.394& 9.5313& 8.7486& \·\·\·& 10.394\\ 9.5313& 8.6743& 7.8972& \·\·\·& 9.5313\\ 8.7486& 7.8972& 7.1249& \·\·\·& 8.7486\\ 13.992& 12.792& 11.710& \·\·\·& 13.992\end{array}.\end{array}$

Zmg是一个25行25列的方阵。从Zmg的值我们可以看出，Zmg的球光和散光分布不太理想，也有加工不便的缺点，为此，我们需要对Zmg进行了优化。

为了优化ADD100宽屏智能老花眼镜片自由曲面表面，需要编写计算机优化程序。我们采用商业软件zemax.exe来优化ADD100宽屏智能老花眼镜片自由曲面表面。在上述评价函数中，将宽屏智能老花眼镜片多项式表面的各种象差，例如边缘矢高，屈光度D和散光度C等作为ZEMAX程序的优化操作数。根据设计要求给出这些优化操作数的目标值和权重，ZEMAX程序就会自动计算出评价函数值。我们以上述评价函数的函数值大小来评价优化设计质量的优劣。当评价函数MF²达到极小值时，则表明优化设计过程结束。

Zmg按上述方法优化后变为Z，

$\begin{array}{c}Z=\\ \begin{array}{ccccc}11.047& 10.103& 9.2512& \·\·\·& 11.047\\ 10.145& 9.2061& 8.3594& \·\·\·& 10.145\\ 9.3304& 8.3952& 7.5524& \·\·\·& 9.3304\\ 13.040& 12.014& 11.078& \·\·\·& 13.040\end{array}.\end{array}$

Z是一个25行25列的方阵.Z值输入数控机床就可以加工出ADD100宽屏智能老花眼镜片的多项式表面。

根据上述Z值，可以画出ADD100宽屏智能老花眼镜片表面屈光度的等高线图(参见图6)和表面散光度的等高线图(参见图7)。

由于对屈光度D和散光度C进行了优化，从图6可以看出ADD100宽屏智能老花眼镜片表面屈光度D从4.25D连续变化到5.25D，从图7可以看出ADD100宽屏智能老花眼镜片表面最大附加的散光度C＝0.75D.即：

最大附加的散光度C≤ADD-0.25(ADD＝1.00D)

从以上分析可以得出以下结论：ADD100宽屏智能老花眼镜片是光度连续变化，并且不产生视觉疲劳的镜片。

实施例3

ADD150宽屏智能老花眼镜片自由曲面表面设计

参见图2和图3，一种宽屏智能老花镜片，包括一前表面1和一后表面2，所述前表面和后表面均为自由曲面，所述自由曲面包括视远区、视近区和位于所述视远区和视近区之间的渐变区。

所述视远区曲面为多项式面，所述视远区曲面的形状由下述函数确定：

$Z_{\mathrm{sy}}=\frac{C_{\mathrm{sy}}(x^2+y^2)}{1+\sqrt{1-(1+k){\mathrm{Csy}}^2(x^2+y^2)}}+\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{A}_i{E}_i(x,y)...(1-1)$

式中，Zsy为视远区非球面折射面上某点(X，Y)处的矢高；

Csy为视远区非球面折射面顶点中心处的曲率，且，

$\mathrm{Csy}=\frac{\mathrm{Dsy}}{1000*(n-1)};$

Dsy为视远区屈光度；

n为用于生产镜片的材料的折射率。

视远区曲面已知数据如下：

Dsy＝3.50D

N＝1.523

Csy＝3.50/1000*(1.523-1)＝6.69216E-3

X＝-36∶3∶36

Y＝36∶-3∶15

$\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{A}_i{E}_i(x,y)=0,K=0.$

将上述数据代入Zsy的计算公式(1-1)，得到Zsy是一个8行25列的矩阵：

$\begin{array}{c}\mathrm{Zsy}=\\ \begin{array}{ccccc}8.9405& 8.2057& 7.5382& \·\·\·& 8.9405\\ 8.2057& 7.4747& 6.8106& \·\·\·& 8.2057\\ 7.5382& 6.8106& 6.1495& \·\·\·& 7.5382\\ 5.1792& 4.4634& 3.8130& \·\·\·& 5.1792\end{array}\end{array}.$

所述视近区曲面为非球面，所述视近区曲面由下述函数确定：

$Z_{\mathrm{sj}}=\frac{C_{\mathrm{sj}}(x^2+y^2)}{1+\sqrt{1-(1+k){\mathrm{Csj}}^2(x^2+y^2)}}+\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{A}_i{E}_i(x,y)...(1-2)$

式中，Zsj为视近区非球面折射面上某点(X，Y)处的矢高；

Csj为视近区非球面折射面顶点中心处的曲率，且，

$\mathrm{Csj}=\frac{\mathrm{Dsj}}{1000*(n-1)};$

Dsj为视近区屈光度，且Dsj＝Dsy+1.50D；

n为用于生产镜片的材料的折射率。

视近区曲面已知数据如下：

Dsj＝Dsy+ADD＝3.50+1.50＝5.00D

N＝1.523Csy＝5.00/1000*(1.523-1)＝9.560229*e-3

X＝-36∶3∶36

Y＝-15∶-3∶-36

$\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{A}_i{E}_i(x,y)=0,K=0.$

将上述数据代入Zsj的计算公式(1-2)，得到Zsj是一个8行25列的矩阵：

$\begin{array}{c}\mathrm{Zsj}=\\ \begin{array}{ccccc}7.5425& 6.4819& 5.5235& \·\·\·& 7.5425\\ 8.0538& 6.9877& 6.0243& \·\·\·& 8.0538\\ 8.6617& 7.5889& 6.6196& \·\·\·& 8.6617\\ 13.226& 12.1& 11.084& \·\·\·& 13.226\end{array}.\end{array}$

所述渐变区曲面由下述函数确定：

$Z_{\mathrm{jb}}=\frac{C_{\mathrm{jb}}(x^2+y^2)}{1+\sqrt{1-(1+k){\mathrm{Cjb}}^2(x^2+y^2)}}+\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{A}_i{E}_i(x,y)...(1-3)$

式中，Zjb为自由曲面渐变区折射面上某点(X，Y)处的矢高；

Cjb为自由曲面渐变区折射面顶点中心处的曲率，且，

$\mathrm{Cjb}=\frac{\mathrm{Djb}}{1000*(n-1)};$

Djb为自由曲面渐变区折射面屈光度；

n为用于生产镜片的材料的折射率；

Djb＝Dsy+i*(Dsj-Dsy)/j；

J为自由曲面渐变区分割个数；

i＝1，2，3，…J。

渐变区上各点的具体数值由下列计算确定：

Djb＝Dsy+i*(Dsj-Dsy)/j

Dsy＝3.50DDsj＝5.00Dj＝10

i＝1，2，3，…9

Djb＝3.65D，3.80D，3.95D，…4.85D。

将Djb和N＝1.523代入Cjb的计算公式(1-3)，得到

Cjb＝6.97897E-3，7.26577E-3，7.55281E-3，…9.27342E-3

X＝-36∶3∶36

Y＝12∶-3∶-12。

将上述Cjb，X，Y，的值代入Zjb的计算公式(1-3)，得到Zjb是一个9行25列的

矩阵：

$\begin{array}{c}\mathrm{Zjb}=\\ \begin{array}{ccccc}5.1162& 4.3692& 3.6906& \·\·\·& 5.1162\\ 5.0969& 4.3182& 3.6113& \·\·\·& 5.0969\\ 5.1295& 4.3189& 3.5832& \·\·\·& 5.1295\\ 6.8975& 5.8772& 4.9545& \·\·\·& 6.8975\end{array}.\end{array}$

如果我们用Zmg表示ADD150宽屏智能老花眼镜片自由曲面的形状，则：

Zmg＝Zsy+Zjb+Zsj。

$\begin{array}{c}\mathrm{Zmg}=\\ \begin{array}{ccccc}8.9405& 8.2057& 7.5382& \·\·\·& 8.9405\\ 8.2057& 7.4747& 6.8106& \·\·\·& 8.2057\\ 7.5382& 6.8106& 6.1495& \·\·\·& 7.5382\\ 13.226& 12.1& 11.084& \·\·\·& 13.226\end{array}.\end{array}$

Zmg是一个25行25列的方阵。从Zmg的值我们可以看出，Zmg的球光和散光分布不太理想，也有加工不便的缺点，为此，我们需要对Zmg进行优化。

为了优化ADD150宽屏智能老花眼镜片自由曲面表面，需要编写计算机优化程序。我们采用商业软件zemax.exe来优化ADD150宽屏智能老花眼镜片自由曲面表面。在上述评价函数中，将宽屏智能老花眼镜片多项式表面的各种象差，例如边缘矢高，屈光度D和散光度C等作为ZEMAX程序的优化操作数。根据设计要求给出这些优化操作数的目标值和权重，ZEMAX程序就会自动计算出评价函数值。我们以上述评价函数的函数值大小来评价优化设计质量的优劣。当评价函数MF²达到极小值时，则表明优化设计过程结束。

Zmg按上述方法优化后变为Z，

$\begin{array}{c}Z=\\ \begin{array}{ccccc}9.6906& 8.8910& 8.1709& \·\·\·& 9.6906\\ 8.9188& 8.1189& 7.4003& \·\·\·& 8.9188\\ 8.2221& 7.4206& 6.7008& \·\·\·& 8.2221\\ 12.564& 11.600& 10.717& \·\·\·& 12.564\end{array}.\end{array}$

Z是一个25行25列的方阵.Z值输入数控机床就可以加工出ADD150宽屏智能老花眼镜片的多项式表面。

根据上述Z值，可以画出ADD150宽屏智能老花眼镜片表面屈光度的等高线图(参见图8)和表面散光度的等高线图(参见图9)。

由于对屈光度D和散光度C进行了优化，从图8可以看出ADD150宽屏智能老花眼镜片表面屈光度D从3.50D连续变化到5.00D，从图9可以看出ADD150宽屏智能老花眼镜片表面最大附加的散光度C＝1.25D.即；

最大附加的散光度C≤ADD-0.25D(ADD＝1.50D)

图10是本实施例加工出的ADD150宽屏智能老花眼镜片的实测图。对比图1可以看出ADD150宽屏智能老花眼镜片比一般的渐进镜片散光度要小。

从以上分析可以得出以下结论：ADD150宽屏智能老花眼镜片是光度连续变化，并且不产生视觉疲劳的镜片。

本发明还提供另一个技术方案：一种宽屏智能老花镜片制备模具，包括一上模座3和一下模座4，所述上模座3和下模座4分别具有用于成型眼镜片前表面1和后表面2的一凹曲面31和一凸曲面41。

所述凹曲面31和凸曲面41分别与所述的前表面1和后表面2相匹配。

实施例4

其余与所述实施例1相同，不同之处在于，所述前表面为如实施例1中所述的自由曲面，所述后表面为非球面。

实施例5

其余与所述实施例1相同，不同之处在于，，所述前表面为非球面，所述后表面为如实施例1中所述的自由曲面。

采用以上技术方案的有益效果是：第一，由于所述镜片镜片从上至下有0.75D至1.50D的加光调整，且加光均匀变化，边缘像散优化设计，周边变形极小(盲区最大散光低于加光变化的85％，显著低于传统远近用渐进)配戴时不易觉察，不同于传统渐进多焦点眼镜的边缘明显盲区感；第二，配镜中心即几何中心，只有一个阅读度数测量区，单光化验配，无需适应期；对于一般的渐进镜片，验配是很困难的，需要的设备和人员的素质很高，一般不易达到要求，而我们的宽屏智能老花镜片的验配就很简单，和单光眼镜片一样，配镜中心即镜片的几何中心，只有一个阅读区屈光度的测量值相当于单光眼镜片的屈光度，成镜装配，近用内偏量按瞳距大小差异化设计；第三，阅读区有基底向内的棱镜设计，减少集合，配戴更轻松；第四，所述宽屏智能老花镜片可以提供2米到0.33米所有距离的清晰视野，适合室内动态活动，看书、看电脑、绘图、打麻将、抬头看人甚至看电视，一副镜片可轻松应对，无需摘镜，大幅度提升老年人室内动态活动的方便性和舒适度。

以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种宽屏智能老花镜片，包括前表面和后表面，其特征在于，所述前表面和/或后表面为自由曲面，所述自由曲面包括视远区、视近区、设于所述视远区和视近区之间的渐变区以及设于所述渐变区两侧的像散区：所述自由曲面由以下函数确定：

$Z=\frac{c(x^2+y^2)}{1+\sqrt{1-(1+K)c^2(x^2+y^2)}}+\underset{t=1}{\overset{N}{\Σ}}{A}_i{E}_i(x,y)$

式中Z为坐标点(x，y)的矢高；

c为基准二次曲面顶点曲率；

K为二次曲面常数；

N为多项式的项数；

A_i为多项式表面高次项系数；

E_i(x，y)为多项式的项。

2.根据权利要求1所述的宽屏智能老花镜片，其特征在于，所述前表面和后表面均为自由曲面。

3.根据权利要求1所述的宽屏智能老花镜片，其特征在于，所述前表面为自由曲面，所述后表面为非球面。

4.根据权利要求1所述的宽屏智能老花镜片，其特征在于，所述前表面为非球面，所述后表面为自由曲面。

5.根据权利要求2至4任一所述的宽屏智能老花镜片，其特征在于，所述渐变区的屈光度加光调整为0.75D～1.50D，所述屈光度自视远区至视近区连续渐进增加；所述屈光度由以下函数确定：

$D=\left(\frac{n-1}{2}\right)(Kmax+K\min )$

式中n为眼镜片材料的折射率；

Kmax为自由曲面某点处最大曲率；

Kmin为自由曲面某点处最小曲率。

6.根据权利要求5所述的宽屏智能老花镜片，其特征在于，所述像散区的最大散光度比屈光度加光调整小0.25D，即C≤ADD-0.25，所述散光度由以下函数确定：

C＝(n-1)(Kmax-Kmin)

式中n为眼镜片材料的折射率；

Kmax为自由曲面某点处最大曲率；

Kmin为自由曲面某点处最小曲率。

7.根据权利要求6所述的宽屏智能老花镜片镜片，其特征在于，所述Kmax和Kmin分别由以下函数确定：

$\begin{array}{c}K\min =H-\sqrt{H^2-G}\\ K\max =H+\sqrt{H^2-G}\end{array}$

式中G是高斯曲率；

H是平均曲率。

8.根据权利要求7所述的宽屏智能老花镜片，其特征在于，所述自由曲面的几何中心设为配镜中心且只设有一个阅读区屈光度。

9.一种宽屏智能老花镜片制备模具，包括上模座和下模座，其特征在于，所述上模座和下模座分别具有用于成型如权利要求8所述的眼镜片前表面和后表面的凹曲面和凸曲面。

10.根据权利要求9所述的宽屏智能老花镜片制备模具，其特征在于，所述凹曲面和凸曲面分别与如权利要求8所述的前表面和后表面相匹配。