CN106896525A - 大基弯自由曲面太阳镜的制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种大基弯自由曲面太阳镜的制作方法，制作的太阳镜佩戴舒适度高，基弯与镜架弯度完美匹配。该方法从光焦度渐变的角度出发构建一个多焦点镜片，使得镜片分成三个区。其中，中心部位为圆形的中心定焦区，与中心定焦区向外周形成环形的渐变区，在渐变区以外为环形定焦区。其中镜片的渐变区光焦度沿着镜片子午线及镜片水平轴，按设定的光焦度多项式从中心定焦区的外边缘至边缘定焦区的内边缘渐变；然后以人眼中心为原点建立一个三维直角坐标系，对于渐变区，依据相邻渐变区边缘点切平面重合的原则，由内至外依序计算渐变区后表面上所有点的矢高，最后再根据两个定焦区及渐变区后表面的所有点的矢高数据生成镜片后表面。

Description

大基弯自由曲面太阳镜的制作方法

技术领域

本发明涉及光学镜片技术领域，具体涉及一种大基弯自由曲面太阳镜的制作方法。

背景技术

太阳镜是用来消除不需要的、可能对眼睛有损害的辐射波段，减少进入眼睛的环境光线强度；提供清晰、舒适的功能性视觉；保持正常的色觉，能迅速、准确地识别交通信号灯；维持量的暗适应或夜间视觉。太阳镜除了可以减少可见光的辐射强度外，还可以减少紫外线和红外线辐射。人们在选择太阳镜时，不仅要考虑太阳镜的外在款式，更应该关注其内在的质量，并且根据不同的环境、用途正确选择太阳镜，避免选择不当影响视力健康和人身安全。

近视者选择太阳镜需要考虑眼镜的光焦度，可以在近视眼外加戴一层太阳镜或者佩戴一副有光焦度的太阳镜。选择在近视眼镜外加戴一层太阳镜片的好处是简便，缺点是镜片较重。双层镜片显得累赘，剧烈运动时容易移位或者脱落。佩一副有光焦度的太阳镜，好处是比较轻巧、美观，容易固定，缺点是对于高度近视来说，这种高度数的太阳镜边缘较厚，镜片的基弯与镜架弯度不能完美匹配，而且镜片的边缘棱镜像差较大且舒适感不高。传统方式生产出的大基弯镜片边缘比较厚，严重影响了眼镜的美观，佩戴者不容易接受，并且由于弧度较大，镜片边缘会产生严重的棱镜现象和像差，佩戴会出现视物不清和呕吐、头晕等现象。

发明内容

本发明是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种镜片平缓度好，而且镜片边缘薄，镜片棱镜度小的大基弯自由曲面太阳镜片的制作方法。

本发明提供了一种大基弯自由曲面太阳镜片的制作方法，具有这样的特征，包括以下步骤：

步骤1：将待制作的镜片划分为三个区：位于镜片的中心位置的圆形的中心定焦区、与中心定焦区相连接的环形的渐变区以及与渐变区相连接的环形的边缘定焦区，其中，中心定焦区的光焦度为D₀，边缘定焦区的光焦度为D₀+ADD，渐变区的光焦度为ADD，ADD按4阶或4阶以上的多项式变化，该多项式为：

其中，C_i为多项式系数，i＝1,2,3,…n₁且n₁≥4，L为渐变区长度，u为渐变区内任意一点的y坐标，D₀为中心定焦区的光焦度；

步骤2：根据步骤1首先设定一个ADD为4阶或4阶以上的多项式，再根据ADD的渐变将镜片构建成一个后表面为自由曲面的镜片，

渐变区的光焦度ADD从渐变区的内边缘线至渐变区的外边缘线沿着镜片子午线及镜片水平轴，按4阶或4阶以上的多项式渐变；

步骤3：以人眼中心为原点建立一个三维直角坐标系，并使得镜片的几何中心落在三维直角坐标系的Z轴上，并且镜片子午线与三维直角坐标系的Y轴平行，镜片水平轴与三维直角坐标系的X轴平行；

步骤4：根据步骤3建立的三维直角坐标系计算中心定焦区的后表面上所有点的矢高，设点S₀为中心定焦区后表面上的任意一点，则S₀的矢高计算公式为：

其中，为中心定焦区的后表面的曲率半径，D₀为中心定焦区的焦距，n为镜片的折射率，R₀为镜片的前表面的曲率半径，l₀为人眼眼球与镜片的后表面之间的间距，d₀为中心定焦区的中心厚度，x₀为点S₀在三维直角坐标系中的X轴坐标，y₀为点S₀在三维直角坐标系中的Y轴坐标，Z₀为点S₀在三维直角坐标系中的Z轴坐标，也即点S₀的矢高；

步骤5：根据步骤3建立的三维直角坐标系，对于渐变区，依据渐变区的相邻边缘点切平面重合的原则由内至外依序计算渐变区至边缘定焦区的后表面上所有点的矢高。设点S_j为渐变区的后表面上任意一点，则S_j的矢高计算公式为：

其中，x_n,j-1为渐变区的任一点S_j所对应内侧边缘点在三维直角坐标系中的X轴坐标，y_n,j-1为渐变区的任一点S_j所对应内侧边缘点在三维直角坐标系中的Y轴坐标，Y_O,j-1为渐变区的任一点S_j所对应后表面内侧边缘点的球心在三维直角坐标系中的Y轴坐标，Y_O,j为渐变区的任一点S_j所对应后表面的球心在三维直角坐标系中的Y轴坐标，Z_N,j-1为渐变区的任一点S_j所对应内侧边缘点在三维直角坐标系中的Z轴坐标，Z_O,j-1为渐变区的任一点S_j所对应后表面内侧边缘点的球心在三维直角坐标系中的Z轴坐标，Z_O,j为渐变区的任一点S_j所对应后表面的球心在三维直角坐标系中的Z轴坐标，为渐变区的任一点S_j所对应后表面的曲率半径，为渐变区的任一点S_j所对应后表面内侧边缘点的曲率半径，n为镜片的折射率，ADD为渐变区的光焦度，x_j-1为点S_j在三维直角坐标系中的X轴坐标，y_j-1为点S_j在三维直角坐标系中的Y轴坐标，Z_N,j为渐变区的任一点S_j所对应在三维直角坐标系中的Z轴坐标，也即点S_j的矢高；

步骤6：根据步骤3建立的三维直角坐标系，对于边缘定焦区，设点S_j+1为边缘定焦区的后表面上任意一点，则S_j+1的矢高计算公式为：

其中，y_n,j为渐变区的点S_j所对应外侧边缘点在三维直角坐标系中的Y轴坐标，Y_O,j+1为边缘定焦区的任一点S_j+1所对应后表面的球心在三维直角坐标系中的Y轴坐标，Y_O,j为渐变区的点S_j所对应外侧边缘点的球心在三维直角坐标系中的Y轴坐标，Z_N,j为点S_j的矢高，Z_O,j为渐变区的点S_j所对应外侧边缘点的球心在三维直角坐标系中的Z轴坐标，Z_O,j+1为边缘定焦区的任一点S_j+1所对应后表面的球心在三维直角坐标系中的Z轴坐标，为渐变区的任一点S_j所对应后表面的曲率半径，为边缘定焦区的任一点S_j+1所对应后表面的曲率半径，D₀+ADD为边缘定焦区的光焦度，x_j为点S_j+1在三维直角坐标系中的X轴坐标，y_j为点S_j+1在三维直角坐标系中的Y轴坐标，Z_N,j+1为边缘定焦区的任一点S_j+1所对应在三维直角坐标系中的Z轴坐标，也即点S_j+1的矢高；

步骤7：根据计算所得边缘定焦区、中心定焦区及渐变区的后表面的所有点的矢高数据，采用插值法生成镜片的后表面。

在本发明提供的大基弯自由曲面太阳镜的制作方法中，还可以具有这样的特征：其中，中心定焦区的半径为3～5mm，渐变区的外圆半径与内圆半径之差为15～20mm，边缘定焦区的外圆半径与内圆半径之差为10～15mm。

发明的作用与效果

本发明所涉及的大基弯自由曲面太阳镜片的制作方法将自由曲面技术引入到大基弯太阳镜制作中，不仅能解决大多数太阳镜的镜片由于大弧度镜片带来的光线扭曲，而且能够减少镜片的边缘像差，从而使佩戴者获得清晰的视觉体验。

本发明所涉及的大基弯镜片可以解决时尚的眼镜族对大框太阳镜的需求，戴上有度数的太阳镜，在开车、户外活动时可以不惧怕反射光和眩光，在强光下保持清晰视觉，时尚又健康。

附图说明

图1是本发明的实施例中大基弯自由曲面太阳镜镜片的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，以下实施例结合附图对本发明大基弯自由曲面太阳镜的制作方法作具体阐述。

本实施例中的大基弯自由曲面太阳镜的制作方法包括以下步骤：

图1是本发明的实施例中大基弯自由曲面太阳镜镜片的结构示意图。

步骤1：如图1所示，将待制作的镜片100划分为三个区：中心定焦区10、渐变区20及边缘定焦区30。

中心定焦区10位于镜片100的中心位置，呈圆形，中心定焦区10的半径a₁为3～5mm。在本实施例中a₁采用5mm。中心定焦区10的光焦度为D₀。

渐变区20与中心定焦区10相连接，呈环形，渐变区20的外圆半径与内圆半径之差a₂为15～20mm。在本实施例中a₂采用15mm。渐变区20的光焦度为ADD。ADD按4阶或4阶以上的多项式变化，该多项式为：

其中，C_i为多项式系数，i＝1,2,3,…n₁且n₁≥4，L为渐变区20长度，u为渐变区20内任意一点的y坐标，D₀为中心定焦区10的光焦度。

边缘定焦区30与渐变区20相连接，呈环形，边缘定焦区30的外圆半径与内圆半径之差a₃为10～15mm。在本实施例中a₃采用10mm。边缘定焦区30的光焦度为D₀+ADD。

步骤2：根据步骤1首先设定一个ADD为4阶或4阶以上的多项式，再根据ADD的渐变将镜片100构建成一个后表面为自由曲面的镜片，

渐变区20的光焦度ADD从渐变区20的内边缘线至渐变区20的外边缘线沿着镜片子午线40及镜片水平轴50，按4阶或4阶以上的多项式渐变。

步骤3：以人眼中心为原点建立一个三维直角坐标系，并使得镜片的几何中心落在三维直角坐标系的Z轴上，并且镜片子午线40与三维直角坐标系的Y轴平行，镜片水平轴50与三维直角坐标系的X轴平行。

步骤4：根据步骤3建立的三维直角坐标系计算中心定焦区10的后表面上所有点的矢高，设点S₀为中心定焦区10后表面上的任意一点，则S₀的矢高计算公式为：

其中，为中心定焦区10的后表面的曲率半径，D₀为中心定焦区10的焦距，n为镜片100的折射率，R₀为镜片100的前表面的曲率半径，l₀为人眼眼球与镜片100的后表面之间的间距，d₀为中心定焦区10的中心厚度，x₀为点S₀在三维直角坐标系中的X轴坐标，y₀为点S₀在三维直角坐标系中的Y轴坐标，Z₀为点S₀在三维直角坐标系中的Z轴坐标，也即点S₀的矢高。

步骤5：根据步骤3建立的三维直角坐标系，对于渐变区20，依据渐变区20的相邻边缘点切平面重合的原则由内至外依序计算渐变区20至边缘定焦区30的后表面上所有点的矢高。设点S_j为渐变区20的后表面上任意一点，则S_j的矢高计算公式为：

其中，x_n,j-1为渐变区20的任一点S_j所对应内侧边缘点在三维直角坐标系中的X轴坐标，y_n,j-1为渐变区20的任一点S_j所对应内侧边缘点在三维直角坐标系中的Y轴坐标，Y_O,j-1为渐变区20的任一点S_j所对应后表面内侧边缘点的球心在三维直角坐标系中的Y轴坐标，Y_O,j为渐变区20的任一点S_j所对应后表面的球心在三维直角坐标系中的Y轴坐标，Z_N,j-1为渐变区20的任一点S_j所对应内侧边缘点在三维直角坐标系中的Z轴坐标，Z_O,j-1为渐变区20的任一点S_j所对应后表面内侧边缘点的球心在三维直角坐标系中的Z轴坐标，Z_O,j为渐变区20的任一点S_j所对应后表面的球心在三维直角坐标系中的Z轴坐标，为渐变区20的任一点S_j所对应后表面的曲率半径，为渐变区20的任一点S_j所对应后表面内侧边缘点的曲率半径，n为镜片100的折射率，ADD为渐变区20的光焦度，x_j-1为点S_j在三维直角坐标系中的X轴坐标，y_j-1为点S_j在三维直角坐标系中的Y轴坐标，Z_N,j为渐变区20的任一点S_j所对应在三维直角坐标系中的Z轴坐标，也即点S_j的矢高。

步骤6：根据步骤3建立的三维直角坐标系，对于边缘定焦区30，设点S_j+1为边缘定焦区30的后表面上任意一点，则S_j+1的矢高计算公式为：

其中，y_n,j为渐变区20的点S_j所对应外侧边缘点在三维直角坐标系中的Y轴坐标，Y_O,j+1为边缘定焦区30的任一点S_j+1所对应后表面的球心在三维直角坐标系中的Y轴坐标，Y_O,j为渐变区20的点S_j所对应外侧边缘点的球心在三维直角坐标系中的Y轴坐标，Z_N,j为点S_j的矢高，Z_O,j为渐变区20的点S_j所对应外侧边缘点的球心在三维直角坐标系中的Z轴坐标，Z_O,j+1为边缘定焦区30的任一点S_j+1所对应后表面的球心在三维直角坐标系中的Z轴坐标，为渐变区20的任一点S_j所对应后表面的曲率半径，为边缘定焦区30的任一点S_j+1所对应后表面的曲率半径，D₀+ADD为边缘定焦区30的光焦度，x_j为点S_j+1在三维直角坐标系中的X轴坐标，y_j为点S_j+1在三维直角坐标系中的Y轴坐标，Z_N,j+1为边缘定焦区30的任一点S_j+1所对应在三维直角坐标系中的Z轴坐标，也即点S_j+1的矢高。

步骤7：根据边缘定焦区30、中心定焦区10及渐变区20的后表面的所有点的矢高数据，采用插值法生成镜片100的后表面，制作而成的镜片100的后表面为自由曲面。

实施例的作用与效果

本实施例所涉及的大基弯自由曲面太阳镜片的制作方法将自由曲面技术引入到大基弯太阳镜制作中，不仅能解决大多数太阳镜的镜片由于大弧度镜片带来的光线扭曲，而且能够减少镜片的边缘像差，从而使佩戴者获得清晰的视觉体验。

本实施例所涉及的大基弯镜片可以解决时尚的眼镜族对大框太阳镜的需求，戴上有度数的太阳镜，在开车、户外活动时可以不惧怕反射光和眩光，在强光下保持清晰视觉，时尚又健康。

上述实施方式为本发明的优选案例，并不用来限制本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种大基弯自由曲面太阳镜的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：将待制作的镜片划分为三个区：位于所述镜片的中心位置的圆形的中心定焦区、与所述中心定焦区相连接的环形的渐变区以及与所述渐变区相连接的环形的边缘定焦区，其中，所述中心定焦区的光焦度为D₀，所述边缘定焦区的光焦度为D₀+ADD，所述渐变区的光焦度为ADD，ADD按4阶或4阶以上的多项式变化，该多项式为：

$ADD=D_0\underset{i=1}{\overset{n_1}{\mathrm{\Σ}}}{C}_i{(u-L)}^i---\left(1\right)$

其中，C_i为多项式系数，i＝1,2,3,…n₁且n₁≥4，L为所述渐变区长度，u为所述渐变区内任意一点的y坐标，D₀为所述中心定焦区的光焦度；

步骤2：根据步骤1首先设定一个ADD为4阶或4阶以上的多项式，再根据ADD的渐变将所述镜片构建成一个后表面为自由曲面的镜片，

所述渐变区的光焦度ADD从所述渐变区的内边缘线至所述渐变区的外边缘线沿着镜片子午线及镜片水平轴，按所述4阶或4阶以上的多项式渐变；

步骤3：以人眼中心为原点建立一个三维直角坐标系，并使得所述镜片的几何中心落在所述三维直角坐标系的Z轴上，并且所述镜片子午线与所述三维直角坐标系的Y轴平行，所述镜片水平轴与所述三维直角坐标系的X轴平行；

步骤4：根据步骤3建立的所述三维直角坐标系计算所述中心定焦区的后表面上所有点的矢高，设点S₀为所述中心定焦区后表面上的任意一点，则S₀的矢高计算公式为：

$\left\{\begin{array}{c}{R}_{S_0}=1+\frac{D_0{\mathrm{nR}}_0}{\left(n-1\right)n-D_0{\mathrm{nR}}_0}\\ Z_0=\sqrt{{R_{S_0}}^2-{x_0}^2-{y_0}^2}+(R_{S_0}-l_0-d_0)\end{array}\right.---\left(2\right)$

其中，为所述中心定焦区的后表面的曲率半径，D₀为所述中心定焦区的焦距，n为所述镜片的折射率，R₀为所述镜片的前表面的曲率半径，l₀为人眼眼球与所述镜片的后表面之间的间距，d₀为所述中心定焦区的中心厚度，x₀为点S₀在所述三维直角坐标系中的X轴坐标，y₀为点S₀在所述三维直角坐标系中的Y轴坐标，Z₀为点S₀在所述三维直角坐标系中的Z轴坐标，也即点S₀的矢高；

步骤5：根据步骤3建立的所述三维直角坐标系，对于所述渐变区，依据所述渐变区的相邻边缘点切平面重合的原则由内至外依序计算所述渐变区至所述边缘定焦区的后表面上所有点的矢高。设点S_j为所述渐变区的后表面上任意一点，则S_j的矢高计算公式为：

$\left\{\begin{array}{c}{x}_{n,j-1}^2+{\left(y_{n,j-1}-Y_{O,j-1}\right)}^2+{\left(Z_{N,j-1}-Z_{O,j-1}\right)}^2={R_{S_{j-1}}}^2\\ \frac{Z_{N,j-1}-Z_{O,j}}{Z_{O,j-1}-Z_{O,j}}=\frac{y_{n,j-1}-Y_{O,j}}{Y_{O,j-1}-Y_{O,j}}\\ R_{S_j}=1+\frac{{\mathrm{ADDnR}}_{S_{j-1}}}{\left(n-1\right)n-{\mathrm{ADDnR}}_{S_{j-1}}}\\ x_{n,j-1}^2+{\left(y_{n,j-1}-Y_{O,j}\right)}^2+{\left(Z_{N,j-1}-Z_{O,j}\right)}^2={R_{S_j}}^2\end{array}\right.---\left(3\right)$

$Z_{N,j}=Z_{O,j}-\sqrt{{R_{S_j}}^2-x_{j-1}^2-{(y_{j-1}-Y_{O,j})}^2}---\left(4\right)$

其中，x_n,j-1为所述渐变区的任一点S_j所对应内侧边缘点在所述三维直角坐标系中的X轴坐标，y_n,j-1为所述渐变区的任一点S_j所对应内侧边缘点在所述三维直角坐标系中的Y轴坐标，Y_O,j-1为所述渐变区的任一点S_j所对应后表面内侧边缘点的球心在所述三维直角坐标系中的Y轴坐标，Y_O,j为所述渐变区的任一点S_j所对应后表面的球心在所述三维直角坐标系中的Y轴坐标，Z_N,j-1为所述渐变区的任一点S_j所对应内侧边缘点在所述三维直角坐标系中的Z轴坐标，Z_O,j-1为所述渐变区的任一点S_j所对应后表面内侧边缘点的球心在所述三维直角坐标系中的Z轴坐标，Z_O,j为所述渐变区的任一点S_j所对应后表面的球心在所述三维直角坐标系中的Z轴坐标，为所述渐变区的任一点S_j所对应后表面的曲率半径，为所述渐变区的任一点S_j所对应后表面内侧边缘点的曲率半径，n为所述镜片的折射率，ADD为所述渐变区的光焦度，x_j-1为点S_j在所述三维直角坐标系中的X轴坐标，y_j-1为点S_j在所述三维直角坐标系中的Y轴坐标，Z_N,j为所述渐变区的任一点S_j所对应在所述三维直角坐标系中的Z轴坐标，也即点S_j的矢高；

步骤6：根据步骤3建立的所述三维直角坐标系，对于所述边缘定焦区，设点S_j+1为所述边缘定焦区的后表面上任意一点，则S_j+1的矢高计算公式为：

$\left\{\begin{array}{c}{\left(y_{n,j}-Y_{O,j+1}\right)}^2+{\left(Z_{N,j}-Z_{O,j+1}\right)}^2={R_{S_j}}^2\\ \frac{y_{n,j}-Y_{O,j+1}}{Y_{O,j}-Y_{O,j+1}}=\frac{Z_{N,j}-Z_{O,j+1}}{Z_{O,j}-Z_{O,j+1}}\\ R_{S_{j+1}}=1+\frac{\left(ADD+D_0\right){\mathrm{nR}}_{S_j}}{\left(n-1\right)n-\left(ADD+D_0\right){\mathrm{nR}}_{S_j}}\\ {\left(y_{n,j}-Y_{O,j+1}\right)}^2+{\left(Z_{N,j}-Z_{O,j+1}\right)}^2={R_{S_{j+1}}}^2\end{array}\right.---\left(5\right)$

$Z_{N,j+1}=Z_{O,j+1}-\sqrt{{R_{S_{j+1}}}^2-x_j^2-{(y_j-Y_{O,j+1})}^2}---\left(6\right)$

其中，y_n,j为所述渐变区的点S_j所对应外侧边缘点在所述三维直角坐标系中的Y轴坐标，Y_O,j+1为所述边缘定焦区的任一点S_j+1所对应后表面的球心在所述三维直角坐标系中的Y轴坐标，Y_O,j为所述渐变区的点S_j所对应外侧边缘点的球心在所述三维直角坐标系中的Y轴坐标，Z_N,j为点S_j的矢高，Z_O,j为所述渐变区的点S_j所对应外侧边缘点的球心在所述三维直角坐标系中的Z轴坐标，Z_O,j+1为所述边缘定焦区的任一点S_j+1所对应后表面的球心在所述三维直角坐标系中的Z轴坐标，为所述渐变区的任一点S_j所对应后表面的曲率半径，为所述边缘定焦区的任一点S_j+1所对应后表面的曲率半径，D₀+ADD为所述边缘定焦区的光焦度，x_j为点S_j+1在所述三维直角坐标系中的X轴坐标，y_j为点S_j+1在所述三维直角坐标系中的Y轴坐标，Z_N,j+1为所述边缘定焦区的任一点S_j+1所对应在所述三维直角坐标系中的Z轴坐标，也即点S_j+1的矢高；

步骤7：根据计算所得所述边缘定焦区、中心定焦区及所述渐变区的后表面的所有点的矢高数据，采用插值法生成所述镜片的后表面。

2.根据权利要求1所述的大基弯自由曲面太阳镜的制作方法，其特征在于：

其中，所述中心定焦区的半径为3～5mm，所述渐变区的外圆半径与内圆半径之差为15～20mm，所述边缘定焦区的外圆半径与内圆半径之差为10～15mm。