CN112654914B - 具有改善的光学器件的用于眼镜和其他头戴式支撑件的镜片 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种镜片，所述镜片具有改善的光学配置以便通过趋于减小、消除或最小化一阶光学畸变来提供增强的离轴光学性能。实施方案可用于非校正或校正的一体式或双镜片眼镜，例如与框架组合以在形成典型佩戴者的眼睛的中心轴线的向前直视线的路径中支撑所述镜片。所述镜片可包括镜片主体。所述镜片主体可包括具有球形、复曲面、圆柱形或自由形式几何形状的表面以及具有自由形式几何形状的另一个表面。在所述表面之间限定镜片厚度。所述镜片的棱镜度得到改善，特别是对于离轴视角。

Description

具有改善的光学器件的用于眼镜和其他头戴式支撑件的镜片
技术领域
本发明的实施方案整体涉及用于眼镜的镜片，并且更具体地讲，涉及独特配置的镜片，该独特配置的镜片具有增强的离轴光学性能，从而导致棱镜移位(有时也称为棱镜效应、棱镜度、棱镜像差或棱镜畸变)的减小、最小化或消除。例如，此类镜片可用于活动运动或用作时尚太阳镜。与传统眼镜相比，这些眼镜设计的实施方案实现了各种功能优点，诸如使对周边光的拦截最大化、减小光学畸变以及增加佩戴者的舒适水平。
背景技术
虽然一体式镜片系统提供了完整的左右视觉范围和良好的横向眼睛保护，但当前技术水平仍面临光学畸变问题。例如，在一体式镜片系统中，当佩戴者的视线相对于向前直视线移动到任何角度(本文称为“离轴”方向)时，从佩戴者的眼睛到后镜片表面的线的入射角改变。离轴方向可为例如横向方向、竖直方向、或它们的组合。这导致更靠近镜片前部进入的光与在镜片的离轴部分处进入的周边光之间的不同折射。美国专利号4,859,048中的公开内容是通过使镜片的厚度从中间部分朝向横向边缘渐缩来努力解决该棱镜畸变源的一个示例。另一个示例是美国专利号5,969,789。
已经开发了双镜片系统，其中每个镜片的横向边缘从前平面向后弯曲，并且围绕佩戴者头部的侧面弯曲，以提供与由高包裹一体式镜片系统实现的那种类似的横向包裹。虽然具有显著包裹的双镜片眼镜提供某种横向眼睛保护，但镜片曲率通常通过佩戴者的视觉角度范围引入可测量的棱镜畸变。这在包括高折射率材料的镜片中尤其明显。此外，虽然有时期望高基础曲率(例如，基础6或更高)以优化包裹并同时维持薄型，但此类镜片采用车削表面几何形状并且由于在离轴视角处的相对高水平的棱镜畸变而在过去尚未是光学最佳的。
发明内容
在一个实施方案中，一种用于非校正双镜片眼镜或头戴装置的镜片包括镜片主体，所述非校正双镜片眼镜或头戴装置与框架组合以在形成典型佩戴者的一只眼睛的中心轴线的向前直视线的路径中支撑所述镜片。在一个实施方案中，所述镜片主体包括前表面，所述前表面具有球形、复曲面、圆柱形或自由形式几何形状。在一个实施方案中，所述镜片主体包括后表面，所述后表面具有自由形式几何形状。在一个实施方案中，在所述前表面和所述后表面之间限定镜片厚度。在一个实施方案中，观察轴从所述一只眼睛和所述中心轴线以从所述中心轴线远离所述典型佩戴者的鼻部的角度延伸，所述角度沿所述后表面的水平子午线测量。在一个实施方案中，沿所述后表面的所述水平子午线的每个点与所述观察轴的角度相关联，其中所述观察轴与沿所述后表面的所述水平子午线的每个点相交。在一个实施方案中，在与约30度或更小的所述观察轴的角度相关联的沿所述后表面的所述水平子午线的所有点处，所述镜片的棱镜度不超过约0.25屈光度。
在一个实施方案中，一种用于非校正眼镜或头戴装置的一体式镜片包括镜片主体，所述非校正眼镜或头戴装置与框架组合以在分别形成典型用户的左眼的左中心轴线和右眼的右中心轴线的左向前直视线和右向前直视线的路径中支撑所述镜片。在一个实施方案中，所述镜片主体包括前表面，所述前表面具有球形、复曲面、圆柱形或自由形式几何形状。在一个实施方案中，所述镜片主体包括后表面，所述后表面具有自由形式几何形状。在一个实施方案中，在所述前表面和所述后表面之间限定镜片厚度。在一个实施方案中，左观察轴从所述左眼和所述中心轴线以远离所述典型佩戴者的鼻部的与所述左中心轴线的角度延伸，所述角度沿所述后表面的水平子午线测量。在一个实施方案中，沿所述后表面的所述水平子午线的第一点中的每个点与所述左观察轴的角度相关联，其中所述左观察轴与沿所述后表面的所述水平子午线的所述第一点中的每个点相交。在一个实施方案中，在与约30度或更小的所述左观察轴的角度相关联的沿所述后表面的所述水平子午线的所有所述第一点处，所述一体式镜片的棱镜度不超过约0.23屈光度。
在一个实施方案中，一种用于设计用于非校正眼镜或头戴装置的镜片的方法包括生成所述镜片的初始前表面的点网格。在一个实施方案中，所述方法包括基于所述初始前表面生成所述镜片的自由形式后表面的点网格。在一个实施方案中，所述自由形式后表面的所述点网格的点对应于所述初始前表面的所述点网格的点。在一个实施方案中，所述方法包括基于所述镜片相对于典型佩戴者眼睛的佩戴时位置来确定相对于所述镜片的向前观察轴。在一个实施方案中，所述方法包括确定所述初始前表面上的种子点。在一个实施方案中，所述种子点是用于后续迭代计算的起始参考。在一个实施方案中，所述方法包括在所述种子点处分配初始厚度。在一个实施方案中，所述方法包括计算所述自由形式后表面上的对应于所述种子点的第一点的表面法线。在一个实施方案中，所述方法包括根据所述初始厚度以及与所述种子点相交的光线从所述自由形式后表面的所述表面法线的折射来放置所述自由形式后表面上的所述第一点。在一个实施方案中，所述方法包括计算与所述自由形式后表面上的所述第一点相邻的点处的表面法线，所述点对应于所述初始前表面的所述点网格中与所述种子点相邻的点。在一个实施方案中，所述方法包括使用优化算法来计算与所述种子点相邻的所述点的厚度。在一个实施方案中，所述优化算法包括基于在与所述自由形式后表面上的所述第一点相邻的所述点处的所计算的表面法线来计算光线的折射。在一个实施方案中，所述方法包括根据与所述种子点相邻的所述点的所计算的厚度来放置与所述自由形式后表面上的所述第一点相邻的点。在一个实施方案中，所述方法包括通过与放置点相邻的点的表面法线和厚度的迭代计算将附加点放置在所述自由形式后表面上。
还公开了根据本发明实施方案的设计镜片的方法。
当与所附权利要求和附图一起考虑时，本发明的另外特征和优点将通过下面的优选实施方案的详细描述而变得显而易见。
附图说明
图1是根据示例性实施方案的棱镜度测量装置的示意图。
图2是根据示例性实施方案的棱镜度测量装置中使用的靶的示意图。
图3是根据示例性实施方案的用于设计用于眼镜的具有自由形式表面的镜片的一般规程的流程图。
图4是根据示例性实施方案的用于生成用于眼镜的镜片的自由形式后表面设计的流程图。
图5是根据示例性实施方案的用于双镜片眼镜的镜片的示意性顶视图。
图6是根据示例性实施方案的用于眼镜的一体式镜片的示意性顶视图。
图7是传统镜片的棱镜度数据和传统镜片的示例性自由形式重新设计版本的曲线图。
图8是传统镜片的棱镜度数据和传统镜片的示例性自由形式重新设计版本的曲线图。
图9是传统镜片的棱镜度数据和传统镜片的示例性自由形式重新设计版本的曲线图。
图10是与传统镜片相比的视觉护罩的棱镜度数据的曲线图。
图11是根据示例性实施方案的附接到保护性头戴装置的示例性镜片的图示。
图12是根据示例性实施方案的用于双镜片眼镜的镜片的示意性平面图。
图13是根据示例性实施方案的用于眼镜的一体式镜片的示意性平面图。
图14是根据示例性实施方案的弯曲表面的横截面示意图。
图15是根据示例性实施方案的一体式镜片的示意性顶视图。
具体实施方式
虽然下文将根据具有用于前表面和/或后表面的“自由形式”几何形状(例如，不是球形、复曲面、平坦或圆柱形的几何形状)的镜片来讨论优选实施方案，但应当理解，本发明也可适用于具有自由形式表面和车削表面的组合的镜片。另外，应当理解，本公开的实施方案应用于在佩戴时位置中超出本文所示的那些的许多前正视图形状和取向的镜片。此外，术语“真实角度光学效应”是指与标准车削表面镜片相比，从佩戴者的角度来看使光学畸变最小化的对离轴光线的校正。
所描述的实施方案，以及说明书中的对“一个实施方案”、“实施方案”、“优选实施方案”等的引用指示所描述的实施方案可包括特定特征、结构或特性，但是每个实施方案可能不一定包括该特定特征、结构或特性。而且，此类短语不一定是指相同的实施方案。另外，在结合实施方案描述特定特征、结构或特性时，无论是否明确描述，应当理解本领域的技术人员能够结合其他实施方案来实现此类特征、结构或特性。
如本文所用，术语“镜片”用于广义地指光学部件。例如，眼镜/太阳镜镜片、视觉护罩、护目镜等包括在术语“镜片”或“用于眼镜的镜片”中。如本文所用，术语“非校正”是指缺乏如针对处方镜片所理解的光焦度。
为了便于描述，可以在本文中使用空间相对术语，诸如“在......下方”、“在......之下”、“下部”、“上部”、“在......之上”、“在......上方”等来描述如附图所展示的一种要素或特征与另一种要素或特征的关系。空间相对术语旨在涵盖除了图中所示的取向之外或代替图中所示的取向的装置的不同取向。例如，装置可能以其他方式取向并且同样可相应地解释本文所用的空间相对描述符。
如本文所用，术语“近似”、“大约”等指示可基于特定技术而变化的给定量的值。基于特定技术，术语“近似”等可指示在例如值的0-10％(例如，值的±0.5％、±5％或±10％)内变化的给定量的值。
如本文所用，术语“典型佩戴者”、“典型用户”等可指一般的中值用户、根据人口统计的中值用户、或具有符合标准或熟知的人类测量值数据库的物理尺寸的用户。例如，典型的眼镜佩戴者可以是具有符合欧洲标准(EN)、美国国家标准学会(ANSI)或人体测量调查等的物理尺寸的眼镜佩戴者。
另外，尽管特定实施方案可在特定类型的眼镜(诸如一体式镜片眼镜、双镜片眼镜、具有部分框、全框或无框的眼镜、护目镜、太阳镜、具有眼镜腿的眼镜、具有部分眼镜腿的眼镜、不具有眼镜腿的眼镜等)的背景下公开或示出，但应当理解，本公开的实施方案可用于任何类型的头戴式支撑件。例如，镜片实施方案可集成到或附接到头戴装置物品，诸如具有视觉护罩的自行车、滑板、滑雪、飞行、运动或其他类型的头盔、视觉护罩、护目镜、帽子、头带、面罩、巴拉克拉法帽、冲浪护罩、或可支撑佩戴者视野中的一个或多个镜片的任何其他任何头戴式制品。在一些实施方案中，镜片可从头戴式制品拆卸，使得可在不损坏头戴式制品的情况下移除或更换镜片。
本公开的一些方法和系统实施方案可在硬件、固件、软件或它们的任何组合中实现。本公开的实施方案也可被实现为存储在机器可读介质上的指令，该指令可由一个或多个处理器读取和执行。机器可读介质可包括用于以机器(例如，计算设备)可读的形式存储或传输信息的任何机构。例如，机器可读介质可包括只读存储器(ROM)；随机存取存储器(RAM)；磁盘存储介质；光学存储介质；闪存存储器设备；电、光学、声学或其他形式的传播信号(例如，载波、红外信号、数字信号等)等。此外，固件、软件、例程和/或指令在本文中可被描述为执行某些动作。然而，应当理解，此类描述仅是为了方便，并且此类动作实际上是由执行固件、软件、例程、指令等的计算设备、处理器、控制器或其他设备引起的。
尽管眼镜镜片取得了许多进展，但仍然需要一种镜片，该镜片具有优异的光学质量并且提供减小的光学畸变，同时提供允许针对佩戴者的足够通风、最大舒适度和安全性和/或与特定头戴装置的附接的配置。另外，需要一种用于眼镜的镜片，该镜片可拦截基本上全视觉角度范围内的光，同时使该整个范围内的光学畸变最小化。
然而，在更详细地描述此类实施方案之前，提供其中可表征和实现本公开的实施方案的示例性度量是有益的。
示例性光学性能测量
图1是示例性棱镜度测量装置100的示意图。在一个实施方案中，棱镜度测量装置100包括样本安装台102和被配置为输出准直辐射光束106的准直辐射源104(例如，激光器)。在一个实施方案中，样本安装台102被配置为支撑被测设备(DUT)108(例如，镜片、眼镜或护目镜)。在一个实施方案中，样本安装台102被配置为可调整的，其中调整包括：沿着或平行于水平轴线114、竖直轴线112和向前直视轴线110的平移；以及围绕或相对于水平轴线110、竖直轴线112和向前直视轴线114旋转。在一个实施方案中，准直辐射源104在结构上独立于样本安装台102，使得当调整样本安装台102时，准直辐射源104保持静止。应当理解，水平轴线114和竖直轴线112分别垂直于和平行于通过佩戴DUT 108的潜在用户的身体的中线，并且水平轴线114和竖直轴线112均垂直于向前直视轴线110。还应当理解，作为镜片的DUT 108在由佩戴者佩戴时具有面向用户的表面(通常称为后表面)和背离用户的表面(通常称为前表面)。
在一个实施方案中，测量装置100包括测量靶116。测量靶116包括同心圆形标记(未示出)，该同心圆形标记被配置为通过针对DUT 108的不同位置和旋转测量通过DUT 108传输的准直光束106的偏转来量化DUT 108的棱镜度。在该实施方案中，测量靶116被配置为具有相对于准直辐射源104的固定位置和取向。通过DUT 108传输的准直光束106的偏转的测量是相对于不存在DUT 108的零偏转状况进行的。
图2是根据示例性实施方案的棱镜度测量装置中使用的靶200的示意图。在一个实施方案中，靶200包括具有不同半径的同心圆形标记202。在一个实施方案中，靶200包括在同心圆形标记202的中心处相交的水平轴线标记204和竖直轴线标记204。
应当理解，棱镜度(例如，由镜片导致图像位移而引起的焦度)的测量也可经由计算机模拟来计算以证实测量和/或在生产之前测试新镜片设计。也可使用其他物理测试方法，诸如ANSI认证的测试方法。
下表示出了与具有如相对于本公开的实施方案所述的“真实角度光学器件”几何形状的本公开的镜片相比，具有各种基础曲线的各种传统镜片的测量和模拟的棱镜度。本文所提及的传统镜片包括常规眼镜，在一些情况下，该常规眼镜可仅针对前视进行校正。测量和模拟量化朝向典型用户的眼睛并穿过镜片的光线的偏离。例如，表1示出了对示例性传统镜片1(用于双镜片眼镜的4基础镜片)执行的实际测量，其量化图像的由传统镜片1引起的位移。标记为“观察轴角度”的数据列是离轴观察方向，其相对于向前直视线朝向水平横向周边(水平)和顶部周边(竖直)以度为单位测量。对于水平观察轴角度，正角度指示朝向最靠近被测量眼睛的用户太阳穴的观察方向，例如，右眼朝向右太阳穴成角度或者左眼朝向左太阳穴成角度。相反，负水平观察轴角度指示朝向用户鼻部的眼睛的观察方向。本文所提及的测量和模拟是从用户的右眼的角度来执行的。本领域的技术人员将认识到，对于具有基本上对称的面部结构的典型用户，左眼测量和模拟将产生基本上类似且镜像的结果。在本文的所有表中，观察轴角度在镜片的视场内，其随镜片而变化。例如，传统镜片1-4具有在支撑镜片的框架遮挡视觉之前的朝向最靠近被测量/模拟的眼睛的太阳穴的多至约40-55度的观察间隙，而视觉护罩可潜在地允许水平观察多至约105度的眼睛周边极限，但其在此被测量为多至约90度。朝向用户鼻部的观察轴角度(负角度)的量化(例如，传统镜片2)不考虑用户鼻部的遮挡，但本领域技术人员将认识到，朝向用户鼻部的观察间隙可能受到鼻部遮挡而不是支撑镜片的框架的限制。应当理解，本公开的实施方案中描述的用于校正棱镜畸变的真实角度光学器件方法也可或替代地应用于朝向镜片的顶部周边和底部周边的视角，或任何离轴角度(例如，相对于向前直视线处于非零度的水平视角和竖直视角的任何组合-即X位移和Y位移的任何组合)。表1示出了以屈光度为单位测量的示例性传统镜片1的棱镜度，其中由传统镜片1引起的图像的水平位移和竖直位移分别被量化为棱镜度X和Y，其中更接近0的值是优选的。传统镜片1的总棱镜度R被计算为
Figure BDA0002916807000000081
表1还示出了棱镜度的替代度量，并且其为由镜片引起的入射光线的角位移的水平分量θX，以及由镜片引起的入射光线的角位移的竖直分量θY，两者均以度为单位进行测量，其中更接近0的值是优选的。表1示出了用于量化由镜片引起的图像位移的第三替代度量，并且其为放置在距佩戴者约100码处的对象的明显水平位移DX以及放置在距佩戴者约100码处的对象的明显垂直位移DY，其中更接近0的值是优选的。放置在距佩戴者约100码处的对象的总明显位移DR被计算为
Figure BDA0002916807000000082
本公开中的所有数据表将使用表1中采用的导出数据的组织方案、标签和计算。
在表2中提供了在后表面上采用本公开的实施方案的重新设计的传统镜片1的模拟以便与表1中的原始传统镜片的测量结果进行比较。表2中的结果示出了在将本公开的真实角度光学器件方法应用于镜片的后表面时的模拟光学性能的显著改善(例如，总棱镜度的减小)。总棱镜度从0.61屈光度至0.36屈光度(约二分之一)的最大减小出现在55度的最高测量水平观察轴角度处。
表3示出了具有复曲面4×6几何形状(竖直约4基础和水平约6基础)的示例性传统镜片2的模拟棱镜度，并且表4示出了在后表面上采用本公开的实施方案的重新设计的传统镜片2的模拟棱镜度。类似于传统镜片1的数据，与原始传统镜片2相比，重新设计的传统镜片2的总棱镜度在50度的最高测量水平观察轴角度下从0.91屈光度减小到0.52屈光度。表3基于4×6一体式镜片，但可类似地优化双镜片4×6复曲面设计以实现与较高基础镜片的改善类似的改善(例如，这种复曲面设计的性能可表现出与表8针对具有8.75基础的镜片所示的性能相同或类似的性能)。
关于较高基础曲线，表5示出了示例性传统镜片3的测量棱镜度，该传统镜片具有高包裹(例如，大于约6.5基础)并且是用于环绕式眼镜的一体式镜片，并且表6示出了示例性传统镜片4的测量棱镜度，该传统镜片具有8.75的基础曲率并且是用于双镜片眼镜的镜片。表7示出了传统镜片4的模拟棱镜度以证实模拟和实际测量之间的良好一致性。当本公开的实施方案应用于传统镜片4时，传统镜片4的棱镜度显著减小，如表8所示。表8示出了，与原始传统镜片4相比，重新设计的传统镜片4的总棱镜度在50度的最高测量水平观察轴角度下从1.02屈光度减小到0.21屈光度。这是总棱镜度的约5倍的减小。
周边观察保真性的另一个改善在通过本公开的实施方案制造的用于保护性头戴装置(例如，足球头盔)的实际自由形式视觉护罩上测量。视觉护罩是完全自由形式的，具有自由形式前表面和对应的自由形式后表面，并且产生本文中所谓的真实角度光学分布。在表9中示出了视觉护罩的棱镜度的测量数据。在多至90度的所有水平观察轴角度中，视觉护罩维持不超过0.25屈光度的总棱镜度。
Figure BDA0002916807000000091
Figure BDA0002916807000000101
Figure BDA0002916807000000102
Figure BDA0002916807000000103
Figure BDA0002916807000000111
Figure BDA0002916807000000112
Figure BDA0002916807000000113
Figure BDA0002916807000000121
Figure BDA0002916807000000122
Figure BDA0002916807000000123
Figure BDA0002916807000000131
Figure BDA0002916807000000132
用于设计用于眼镜的自由形式镜片以产生真实角度光学效应的示例性方法
将参考对应的流程图来描述方法步骤。应当理解，执行本文提供的方法可能不需要流程图中的所有步骤。另外，这些步骤中的一些步骤可同时执行，或以与流程图所示不同的顺序执行。
图3示出了根据示例性实施方案的用于设计用于眼镜的自由形式镜片以产生真实角度光学效应(在本文中也称为“真实角度光学器件方法”)的一般规程。在一个实施方案中，在步骤310处，生成初始前表面设计。初始前表面可被配置为符合支撑结构(例如，眼镜框架或保护性头戴装置)。初始前表面可包括车削表面设计和/或缺乏足够的棱镜度减小的自由形式设计。在一个实施方案中，初始前表面设计被设置为点网格或可从其导出点网格(例如，作为3D公式的解的点)的3D公式。应当理解，点网格可被配置为具有间距(点之间的中心至中心距离)，因此所得的镜片对于佩戴者看起来是平滑且连续的。在一个实施方案中，点网格被配置为具有不能由典型用户的眼睛识别的间距，例如小于约10μm。应当理解，初始前表面可包括初始可产生或可不产生光学器件的足够棱镜度减小的车削表面或其他现有解决方案。在步骤312处，基于考虑初始前表面设计的光折射的计算来生成用于眼镜的镜片的自由形式后表面设计，以从光学器件的佩戴者的角度产生真实角度光学效应。在任选的步骤314处，基于考虑后表面设计的光折射的计算来生成用于眼镜的镜片的自由形式前表面设计。该自由形式前表面可替换初始前表面以提供甚至更精确的畸变校正。
图4示出了根据示例性实施方案的用于生成用于眼镜的镜片的自由形式后表面设计的规程，该规程从佩戴者的角度产生真实角度光学效应。应当理解，步骤312(图3)可包括本文参考图4所述的规程。在一个实施方案中，在步骤410处，确定初始前表面(例如，在步骤310(图3)中确定的初始前表面)的对应于佩戴者的向前直视线的中心轴线。向前直视轴线可取决于光学器件相对于用户眼睛的预期位置和用户的预期观察姿势。应当理解，光学器件相对于典型佩戴者眼睛的预期位置和预期观察姿势可取决于眼镜的类型和佩戴者的活动(例如，安装在足球头盔上的一体式太阳镜或护目镜、摩托车头盔、飞机飞行员头盔、用于自行车的抬头、或用于打高尔夫球或钓鱼的低头)而变化，并且这些可从对测试对象或计算机模拟执行的实际测量导出。
在步骤412处，根据各种光学解决方案确定初始前表面的部分以进行优化。在一个实施方案中，光学解决方案可以包括中心轴(也称为“所有矢量向前”)观察解决方案、离轴观察解决方案和视场(FOV)外的解决方案。应当理解，离轴观察包括与向前观察方向显著不同的观察方向，例如，通过护目镜的横向侧观察。在一个实施方案中，初始前表面被分成中心部分、过渡部分和横向部分。过渡部分连接中心部分和横向部分。在一个实施方案中，中心部分与向前观察解决方案相关联，横向部分与离轴观察解决方案相关联，并且过渡部分提供向前观察解决方案和离轴观察解决方案之间的平滑且逐渐的过渡。在一个实施方案中，向前观察解决方案可包括双眼视觉考虑，并且离轴解决方案可包括单只眼(单眼)视觉考虑。在一个实施方案中，双眼解决方案和单眼解决方案之间的过渡边界可被放置在离轴视角变得足够大以将一只眼睛的视线放置成使得其被典型佩戴者鼻部遮挡(即，佩戴者的视线在该边界处变为单眼)的位置。本领域的技术人员将认识到，虽然本文的描述是指“横向”部分或方向，但本发明的实施方案同样适用于改善任何离轴方向上的畸变，诸如竖直离轴方向或其他非向前/非向前直视线观察方向(例如，相对于向前直视线呈非零度的水平视角和竖直视角的任何组合-即水平图像位移和竖直图像位移的任何组合)。
在步骤414处，确定初始前表面上的种子点。在一个实施方案中，种子点将是用于在自由形式后表面上生成点的起始参考点。在一个实施方案中，将初始厚度分配给种子点。在一个实施方案中，种子点选自初始前表面设计的点网格(例如，图3的步骤310)。在一个实施方案中，种子点位于表示光学器件的水平对称的对称平面上。在一个实施方案中，种子点位于表示中心部分与过渡部分的边界或过渡部分与横向部分的边界的线上。在一个实施方案中，种子点位于典型佩戴者的向前直视线穿透初始前表面的位置。在一个实施方案中，种子点不选自点网格和/或可以是网格点之间的点。
在步骤416中，计算种子点处的表面法线，并且将第一自由形式后表面点以初始厚度放置在与种子点处的表面法线重合的线上。应当理解，初始前表面上的每个点与自由形式后表面上的对应点相关联，并且自由形式后表面上除了第一后表面点之外的点尚未被分配表面法线和厚度。在步骤418处，计算与第一后表面点相邻的点的表面法线。对于“所有矢量向前”解决方案，应当理解，平行于佩戴者的向前视线进入前表面的光线通常在镜片厚度内折射成不平行于向前视线的方向，并且计算每条光线的后表面法线，使得光线在离开镜片后表面时返回到与向前视线平行。此外，应当理解，对于“离轴”解决方案，朝向佩戴者眼睛进入前表面的光线通常在镜片厚度内折射成不朝向佩戴者眼睛的方向，并且计算每条光线的后表面法线，使得光线在离开镜片后表面时重新朝向佩戴者眼睛。本领域的技术人员将认识到，透射光线通过镜片的路径取决于镜片在该点处的厚度和使用中的特定镜片材料的折射率，使得在表面法线计算中考虑厚度和材料的折射率。例如，由聚碳酸酯制成的镜片通常具有1.58+/-0.015的折射率。如下所讨论，其他材料和共混物可用于镜片，使得不同的折射率将用于计算中。在步骤420处，优化算法向与第一后表面点相邻的点分配厚度，并且以分配给该至少一个相邻点的厚度放置它们。在一个实施方案中，优化算法遵循优先级顺序，该优先级顺序包括最均匀的光学路径长度解决方案、最薄的可能解决方案和最均匀的厚度解决方案，使得优化算法输出基本上类似于在步骤418中计算的那些的表面法线。
在一个实施方案中，镜片还可被设计成符合其他结构，例如面部轮廓(诸如鼻部和/或脸颊)。镜片与另一个结构的贴合可涉及拐点，例如，沿着镜片表面(例如，图5的表面508和/或510；图6的表面612和/或614)的凹形到凸形转变。短语“镜片表面”是指从镜片周边的一个部分延伸到镜片周边的另一个部分的表面。术语“拐折”可在本文中在具有平滑变化(例如，表面上无突然变化或中断)的表面的上下文中使用。突然变化的表面的示例可以是通过镜片主体厚度的切口或孔，其可产生具有急剧90度转动的表面(例如，键孔)。突然变化的表面的另一个示例可以是镜片的成锐角的、未填充的突起(例如，用于与框架接合的钩)。
图14是根据示例性实施方案的具有弯曲表面的结构1400的横截面图示。在一个实施方案中，结构1400的弯曲表面具有表面法线1402(相对于表面成90度)，其具有取决于表面的曲率的取向。拐点1404指示弯曲表面从凸形切换到凹形(反之亦然)的位置。一些表面法线1402被示为发散的，这指示凸形表面。一些表面法线被示为会聚的，这示出凹形表面。具有二维表面的镜片可包括多于一个拐点。因此，在一个实施方案中，拐折区域可包括分布在镜片表面上(例如，图6的表面612和/或614上)的线上或整个区域上的拐点的分布。
在一个实施方案中，拐折区域可出现在镜片的任何部分(例如，中心部分、横向部分和/或过渡部分)中。也就是说，拐折区域可出现在具有所有矢量向前解决方案和/或离轴解决方案的表面区域处。在具有所有矢量向前解决方案的部分中设计拐折区域可包括真实角度光学计算以产生对应的辅助表面(例如，辅助表面基于初始表面或另一个计算表面来设计)。辅助表面可被设计成向典型佩戴者递送如果不存在拐折区域时将产生的相同光学效应。在一个实施方案中，拐折区域的光学计算可有意地产生典型佩戴者在如果不存在拐折区时将感知到的相同偏角畸变，尤其是当拐折区域位于镜片的旨在具有所有矢量向前解决方案的部分中以及位于镜片的其中用户的注视被引导略微远离向前方向(例如，5°离轴)的部分上时。换句话讲，真实和当前拐折区域的光学行为将好像不存在拐折区域那样。换句话讲，即使计算能够显著减小在拐折区域处的完全棱镜畸变，仍允许镜片维持一些有意畸变。也就是说，可执行拐折区域处的计算以将拐折区域的棱镜度与刚好在拐折区域之外(或附近)的棱镜度(例如，棱镜度中没有突然变化)匹配，使得任何所得的畸变基本上匹配通过没有拐折区域的镜片将感知的畸变。
棱镜度的突然变化可更容易由镜片的用户感知到。使棱镜度的突然变化最小化的优点是，当用户注视从镜片的一个区域扫描到另一个区域时，用户不会察觉到突然的畸变不连续性。
在一个实施方案中，拐折区域可出现在镜片的横向部分中。在具有离轴解决方案的部分中设计拐折区域可包括真实角度光学计算以产生对应的辅助表面。辅助表面可被设计成使离轴解决方案继续进入、跨越和超过拐点区域。在一个实施方案中，具有离轴解决方案的拐折区域继续使棱镜畸变最小化，而不是如先前针对所有矢量向前场景所述的那样保持棱镜畸变。这样做的原因是因为具有离轴解决方案的拐折区域将标称地不包括直到、跨越或超出拐折区域的畸变。
在一个实施方案中，拐折区域可出现在镜片的过渡部分中。在具有所有矢量向前解决方案和离轴解决方案两者的部分中设计拐折区域可包括真实角度光学计算以产生对应的辅助表面。拐折区域可包括保持棱镜畸变与最小化棱镜畸变之间的梯度，其对应于中心部分和横向部分之间的解决方案梯度。
在一个实施方案中，例如，在镜片的光线入射角足够大以产生全内反射(例如，符合典型佩戴者鼻部的侧面的陡峭轮廓表面)的区域中，拐折区域可能不符合所有矢量向前解决方案或离轴解决方案中的任一者。然而，上述方法步骤可允许拐折区域的全部或一部分向镜片的用户递送预期的光学效应，达到通过常规镜片设计无法以其他方式实现的程度。
虽然本公开的实施方案提供了通过使用初始前表面点网格作为基础以生成自由形式后表面来设计镜片的方法，但本领域的技术人员将认识到，在使用初始后表面点网格作为基础以生成自由形式前表面的情况下，该方法的变型是可能的。应当理解，优先级顺序中的特定解决方案可被给予更高或更低的优先级或被省略。本文所述的实施方案是示例性的而非限制性的。
本领域的技术人员将认识到，可能以本领域已知的多种制造方法来实现镜片设计。例如，可从预成形的注射模制镜片坯料切割高光学质量镜片。另选地，镜片可被直接模制成其最终形状和尺寸，以消除对后模制切割步骤的需要。镜片或从其切割镜片的镜片坯料可被注射模制并且可包括相对刚性和光学上可接受的材料(诸如聚碳酸酯)。可采用适合用作镜片的任何材料，诸如聚合物、聚碳酸酯(或PC)、烯丙基二甘醇碳酸酯单体(以品牌名
Figure BDA0002916807000000181
出售)、玻璃(例如，冕牌玻璃、火石玻璃)、尼龙、聚氨酯、聚乙烯、聚酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯(或PET)、双轴取向的聚对苯二甲酸乙二醇酯聚酯膜(或BoPET，其中一种此类聚酯膜以品牌名
Figure BDA0002916807000000182
出售)、丙烯酸类树脂(例如，聚甲基丙烯酸甲酯或PMMA)、尿烷基预聚物和高折射率混合物(例如，
Figure BDA0002916807000000183
TribridTM)、高折射率塑料、透明高折射率单体、透明高折射率聚合物、聚合材料、共聚物、掺杂材料、任何其他合适的材料、或材料的任何组合。可在镜片坯料模制和抛光过程中创建镜片表面的几何形状，并且可从胚料切割镜片形状。上述制造方法是示例性的而非限制性的。
用于眼镜的示例性镜片
通常要求用于眼镜的镜片符合由市场需求或由监管机构(例如，运动组织)设置的安全标准。虽然以下描述主要在非校正眼镜的背景下进行，但本领域的技术人员将认识到，也可使用类似的技术来改善校正眼镜。通常，材料和厚度是用于眼镜的镜片的两个相互关联的安全参数，例如，具有高抗破损性的材料与具有较低抗破损性的另一种材料相比可允许更薄的镜片几何形状。用于眼镜的镜片的折射行为受到材料和厚度的选择的影响，该选择继而影响棱镜畸变的量值，尤其是在离轴观察方向(例如，横向观察方向和其他非向前观察方向)上。对于宽范围的材料和厚度，用于眼镜的镜片的向前观察方向通常几乎没有棱镜畸变，因为大多数常规镜片是针对向前视角开发的，并且因此，来自向前观察方向的光线在穿过镜片之后出现，其方向和位置基本上类似于不存在镜片的情况下的光线。然而，引向佩戴者眼睛并入射在镜片的离轴观察区域上的光线具有较大入射角，这导致光折射并基本上偏离对应于不存在镜片的路径。虽然设计较薄镜片是该问题的潜在解决方案，但设计较薄镜片以减小棱镜度的能力可能受到安全标准的限制。另外，较薄镜片可变得更具柔性并且随着镜片弯曲而失去光学益处。本公开提供了一种用于眼镜的镜片，该镜片允许减小离轴观察方向上的棱镜度，同时维持满足各种监管安全标准的厚度。
图5是根据示例性实施方案的用于双镜片眼镜的镜片500的示意图。在一个实施方案中，镜片500包括镜片主体502并且被配置为定位在形成典型佩戴者的一只眼睛506的中心轴线504的向前直视线的路径中。应当理解，镜片主体500可被设计为由本领域常用的镜片材料制成，并且基于预期应用针对其光学特性和机械特性(例如，低/高折射率(例如，1.4-1.8)、色散特性、UV衰减和抗冲击特性等)来选择镜片材料。这些材料可包括聚碳酸酯、CR-39、Trivex、Tribrid、玻璃和PMMA等。在一个实施方案中，镜片主体502包括前表面508和后表面510。在一个实施方案中，镜片厚度514被限定在前表面508和后表面510之间。在一个实施方案中，镜片主体上的任何点处的镜片厚度514不大于4mm且不小于1mm。在一个实施方案中，镜片主体上的任何点处的镜片厚度514不大于4mm且不小于2mm。在一个实施方案中，镜片主体上的任何点处的镜片厚度514不大于3.5mm且不小于2mm。在一个实施方案中，镜片主体上的任何点处的镜片厚度514不大于3.5mm且不小于2.5mm。在一个实施方案中，镜片主体上的任何点处的镜片厚度514不大于3mm且不小于2mm。在一个实施方案中，镜片主体上的任何点处的镜片厚度514不大于2mm且不小于1mm。在一个实施方案中，镜片主体上的任何点处的镜片厚度514不大于1.7mm且不小于1.2mm。本领域的技术人员将认识到，也可使用镜片厚度514的其他最小厚度和最大厚度。
在一个实施方案中，观察轴512以远离典型佩戴者鼻部的角度516从眼睛506以及从中心轴线504延伸，该角度沿着(例如，跟随)后表面510的水平子午线515(参见图12)测量。在一个实施方案中，沿水平子午线的每个点与观察轴512的角度相关联，其中观察轴512与沿水平子午线515的每个点相交。
在一个实施方案中，前表面508具有车削表面(例如，球形、复曲面或圆柱形几何形状)并且后表面510具有自由形式几何形状。在一个实施方案中，前表面508具有自由形式几何形状并且后表面510具有车削表面。在一个实施方案中，前表面508和后表面510均具有自由形式几何形状。由于用于眼镜的镜片可具有多个不同基础曲线，因此本文所述的实施方案考虑镜片的不同基础曲线。在一个实施方案中，具有球形、复曲面或圆柱形几何形状的表面可具有约基础4或更大的水平基础曲线。在一个实施方案中，具有球形、复曲面或圆柱形几何形状的表面可具有约基础6或更大的水平基础曲线。在一个实施方案中，具有球形、复曲面或圆柱形几何形状的表面可具有约基础8或更大的水平基础曲线。在一个实施方案中，具有球形、复曲面或圆柱形几何形状的表面可具有约基础8.75或更大的水平基础曲线。在一个实施方案中，具有球形、复曲面或圆柱形几何形状的表面可具有约基础10或更大的水平基础曲线。本领域的技术人员将认识到，本发明的实施方案可应用于在水平和/或竖直方向上具有任何非零基础曲线的镜片。本领域的技术人员还将认识到，对于具有给定基础曲线的车削表面，镜片坯料基础曲线可不位于如安装在眼镜或头戴装置中的精确水平线或竖直线上。应当理解，尽管没有明确限定的单值基础曲线，但自由形式表面可具有与特定车削表面相当的平均表面曲率以便提供与车削表面类似的环绕式特性。
如上所讨论，镜片500可被设计成具有车削表面作为前表面508和后表面510。在没有由本公开的实施方案提供的校正的情况下，镜片500的棱镜度可致使沿观察轴512进入的光线518在穿过镜片500之后偏离观察轴512，这可导致棱镜畸变(例如，在一定距离处的对象的位置的明显移位)。图5示出了光线518的不同偏离量，其由角度量519指示并且取决于镜片参数，例如镜片厚度514或镜片材料等其他参数。例如，光线518a和对应角度519a示出了一个偏离量，并且光线518b和对应角度519b示出了另一个偏离量。然而，本文所述的实施方案在前表面508和/或后表面510上使用自由形式几何形状以减小镜片500的棱镜度(例如，减小光线518的偏离量)。在表1-9中示出了，采用本公开的实施方案的镜片可实现比传统镜片更低的棱镜度。
在一个实施方案中，在与约30度或更小的观察轴512的角度相关联的沿着水平子午线515的所有点处，在前表面508和/或后表面510上采用自由形式几何形状的镜片500的棱镜度不超过约0.25屈光度。在一个实施方案中，在与约40度或更小的观察轴512的角度相关联的沿着水平子午线515的所有点处，在前表面508和/或后表面510上采用自由形式几何形状的镜片500的棱镜度不超过约0.35屈光度。在一个实施方案中，在与约55度或更小的观察轴512的角度相关联的沿着水平子午线515的所有点处，在前表面508和/或后表面510上采用自由形式几何形状的镜片500的棱镜度不超过约0.6屈光度。在一个实施方案中，在与约80度或更小的观察轴512的角度相关联的沿着水平子午线515的所有点处，在前表面508和/或后表面510上采用自由形式几何形状的镜片500的棱镜度不超过约0.8屈光度。
在一个实施方案中，在与约30度或更小的观察轴512的角度相关联的沿着水平子午线515的所有点处，在前表面508和/或后表面510上采用自由形式几何形状的镜片500的棱镜度以不超过观察轴512的增加角度的每度约0.01屈光度的平均速率增加。在一个实施方案中，在与约30度至约40度的观察轴512的角度相关联的沿着水平子午线515的所有点处，在前表面508和/或后表面510上采用自由形式几何形状的镜片500的棱镜度以不超过观察轴512的增加角度的每度约0.01屈光度的平均速率增加。在一个实施方案中，在与约40度至约55度的观察轴512的角度相关联的沿着水平子午线515的所有点处，在前表面508和/或后表面510上采用自由形式几何形状的镜片500的棱镜度以不超过观察轴512的增加角度的每度约0.01屈光度的平均速率增加。在一个实施方案中，在与约55度至约80度的观察轴512的角度相关联的沿着水平子午线515的所有点处，在前表面508和/或后表面510上采用自由形式几何形状的镜片500的棱镜度以不超过观察轴512的增加角度的每度约0.01屈光度的平均速率增加。
在一个实施方案中，在与约30度至约55度的观察轴512的角度θ相关联的沿着水平子午线515的所有点处，在前表面508和/或后表面510上采用自由形式几何形状的镜片500的棱镜度P满足关系
Figure BDA0002916807000000221
在一个实施方案中，在与约55度至约90度的观察轴512的角度θ相关联的沿着水平子午线515的所有点处，在前表面508和/或后表面510上采用自由形式几何形状的镜片500的棱镜度P满足关系
Figure BDA0002916807000000222
如由表1-9和图7至图10所示的数据展示的，本公开的实施方案能够进一步改善镜片500的光学性能。因此，在一个实施方案中，在前表面508和/或后表面510上采用自由形式几何形状的镜片500的棱镜度以不超过观察轴512的增加角度的每度约0.009屈光度的平均速率增加。在一个实施方案中，在前表面508和/或后表面510上采用自由形式几何形状的镜片500的棱镜度以不超过观察轴512的增加角度的每度约0.008屈光度的平均速率增加。
如上述实施方案中所提出的，设计具有经计算自由形式表面的镜片允许镜片的棱镜度对于观察轴相对于向前直视线的增加角度的每度以较慢速率增加。因此，在一个实施方案中，当与具有基本上类似的参数的传统镜片(不同之处在于传统镜片将不具有经计算自由形式表面)相比时，在整个给定视角范围内，镜片的最大棱镜度和最小棱镜度之间的差值可更小。
重新参见表1-9，例如，当仅考虑0-30度的水平观察范围时，传统镜片1被示为具有0.04屈光度的最小棱镜度(在0度水平下)和0.25屈光度的最大棱镜度(在30度水平下)。换句话讲，传统镜片1具有在0-30度的水平观察范围内变化多达0.21屈光度(即，0.25-0.04)的棱镜度。然而，当仅考虑0-30度的水平观察范围时，重新设计的传统镜片1(具有经计算自由形式表面)被示为具有0.02屈光度的最小棱镜度(在0度水平下)和0.14屈光度的最大棱镜度(在30度水平下)。换句话讲，重新设计的传统镜片1具有在0-30度的水平观察范围内变化多达0.12屈光度的棱镜度。因此，重新设计的传统镜片1与其非自由形式对应物相比具有相当大的改善。本公开的实施方案能够阻止棱镜度在给定视角范围内的总体上升。
在一个实施方案中，在与约30度或更小的观察轴512的角度相关联的沿着水平子午线515的所有一系列点处，在前表面508和/或后表面510上采用自由形式几何形状的镜片500的最大棱镜度和最小棱镜度之间的差值不超过约0.20、0.19、0.15、0.12、0.08或0.04屈光度。在一个实施方案中，在与约40度或更小的观察轴512的角度相关联的沿着水平子午线515的所有一系列点处，在前表面508和/或后表面510上采用自由形式几何形状的镜片500的最大棱镜度和最小棱镜度之间的差值不超过约0.32、0.31、0.25、0.20、0.15或0.10屈光度。在一个实施方案中，在与约55度或更小的观察轴512的角度相关联的沿着水平子午线515的所有一系列点处，在前表面508和/或后表面510上采用自由形式几何形状的镜片500的最大棱镜度和最小棱镜度之间的差值不超过约0.56、0.55、0.45、0.35、0.25、0.15或0.05屈光度。
迄今为止，已经针对所有基础曲线大致讨论了镜片500的棱镜度。然而，表1-9和图7至图10指示，当基础曲线值增加时，不具有经计算自由形式表面的镜片具有减弱的光学性能，例如，具有6基础曲线的传统镜片的棱镜度比具有4-基础曲线的传统镜片的棱镜度差(更高值)。因此，采用本公开的实施方案并且具有特定基础曲线的镜片的棱镜度可低于通常针对所有基础曲线讨论的那些。
基础6示例：在一个实施方案中，在与约30度或更小的观察轴512的角度相关联的沿着水平子午线515的所有点处，在具有约基础6或更大的水平基础曲线的前表面508和/或后表面510上采用自由形式几何形状的镜片500的棱镜度不超过约0.44屈光度。在一个实施方案中，在与约40度或更小的观察轴512的角度相关联的沿着水平子午线515的所有点处，在具有约基础6或更大的水平基础曲线的前表面508和/或后表面510上采用自由形式几何形状的镜片500的棱镜度不超过约0.64屈光度。在一个实施方案中，在与约50度或更小的观察轴512的角度相关联的沿着水平子午线515的所有点处，在具有约基础6或更大的水平基础曲线的前表面508和/或后表面510上采用自由形式几何形状的镜片500的棱镜度不超过约0.89屈光度。在一个实施方案中，在与约80度或更小的观察轴512的角度相关联的沿着水平子午线515的所有点处，在具有约基础6或更大的水平基础曲线的前表面508和/或后表面510上采用自由形式几何形状的镜片500的棱镜度不超过约1.33屈光度。
在一个实施方案中，在与约30度或更小的观察轴512的角度相关联的沿着水平子午线515的所有点处，在具有约基础6或更大的水平基础曲线的前表面508和/或后表面510上采用自由形式几何形状的镜片500的棱镜度以不超过观察轴512的增加角度的每度约0.018屈光度的平均速率增加。在一个实施方案中，在与约30度至约40度的观察轴512的角度相关联的沿着水平子午线515的所有点处，在具有约基础6或更大的水平基础曲线的前表面508和/或后表面510上采用自由形式几何形状的镜片500的棱镜度以不超过观察轴512的增加角度的每度约0.018屈光度的平均速率增加。在一个实施方案中，在与约40度至约50度的观察轴512的角度相关联的沿着水平子午线515的所有点处，在具有约基础6或更大的水平基础曲线的前表面508和/或后表面510上采用自由形式几何形状的镜片500的棱镜度以不超过观察轴512的增加角度的每度约0.018屈光度的平均速率增加。在一个实施方案中，在与约50度至约80度的观察轴512的角度相关联的沿着水平子午线515的所有点处，在具有约基础6或更大的水平基础曲线的前表面508和/或后表面510上采用自由形式几何形状的镜片500的棱镜度以不超过观察轴512的增加角度的每度约0.018屈光度的平均速率增加。
在一个实施方案中，在与约30度至约50度的观察轴512的角度θ相关联的沿着水平子午线515的所有点处，在具有约基础6或更大的水平基础曲线的前表面508和/或后表面510上采用自由形式几何形状的镜片500的棱镜度P满足关系
Figure BDA0002916807000000241
在一个实施方案中，在与约50度至约90度的观察轴512的角度θ相关联的沿着水平子午线515的所有点处，在具有约基础6或更大的水平基础曲线的前表面508和/或后表面510上采用自由形式几何形状的镜片500的棱镜度P满足关系
Figure BDA0002916807000000242
如由表1-9和图7至图10所示的数据展示的，本公开的实施方案能够进一步改善镜片500的光学性能。在一个实施方案中，在具有约基础6或更大的水平基础曲线的前表面508和/或后表面510上采用自由形式几何形状的镜片500的棱镜度以不超过观察轴512的增加角度的每度约0.016屈光度的平均速率增加。在一个实施方案中，在具有约基础6或更大的水平基础曲线的前表面508和/或后表面510上采用自由形式几何形状的镜片500的棱镜度以不超过观察轴512的增加角度的每度约0.014屈光度的平均速率增加。
在一个实施方案中，在与约30度或更小的观察轴512的角度相关联的沿着水平子午线515的所有一系列点处，在约基础6或更大的水平基础曲线的前表面508和/或后表面510上采用自由形式几何形状的镜片500的最大棱镜度和最小棱镜度之间的差值不超过约0.44、0.36、0.28、0.20、0.12或0.04屈光度。在一个实施方案中，在与约40度或更小的观察轴512的角度相关联的沿着水平子午线515的所有一系列点处，在约基础6或更大的水平基础曲线的前表面508和/或后表面510上采用自由形式几何形状的镜片500的最大棱镜度和最小棱镜度之间的差值不超过约0.64、0.54、0.44、0.34、0.24、0.14或0.04屈光度。在一个实施方案中，在与约50度或更小的观察轴512的角度相关联的沿着水平子午线515的所有一系列点处，在约基础6或更大的水平基础曲线的前表面508和/或后表面510上采用自由形式几何形状的镜片500的最大棱镜度和最小棱镜度之间的差值不超过约0.89、0.70、0.55、0.40、0.25或0.10屈光度。例如，如表4所示，在与0度和20度之间的角度相关联的所有一系列点处，根据示例性实施方案的具有复曲面4×6几何形状和给定自由形式后表面的镜片的最大棱镜度和最小棱镜度之间的差值不超过约0.19。
在一个实施方案中，在与约20度至约40度的观察轴512的角度相关联的沿着水平子午线515的所有一系列点处，在约基础6或更大的水平基础曲线的前表面508和/或后表面510上采用自由形式几何形状的镜片500的最大棱镜度和最小棱镜度之间的差值不超过约0.35、0.28、0.20、0.12或0.04屈光度。在一个实施方案中，在与约30度至约50度的观察轴512的角度相关联的沿着水平子午线515的所有一系列点处，在约基础6或更大的水平基础曲线的前表面508和/或后表面510上采用自由形式几何形状的镜片500的最大棱镜度和最小棱镜度之间的差值不超过约0.43、0.36、0.28、0.20、0.12或0.04屈光度。
使用自由形式表面和车削表面两者以及其他视角范围和棱镜度性能的实施方案在本公开的范围内。作为非限制性示例，在一个实施方案中，在与约30度或更小的观察轴512的角度相关联的沿着水平子午线515的所有一系列点处，其中前表面508具有复曲面或自由形式几何形状中的一者并且后表面510具有复曲面和自由形式几何形状中的另一者的镜片500的最大棱镜度和最小棱镜度之间的差值不超过约0.44、0.40、0.36、0.32、0.28、0.24、0.20、0.16、0.12、0.08或0.04屈光度。在一个实施方案中，在与约20度至约40度的观察轴512的角度相关联的沿着水平子午线515的所有一系列点处，其中前表面508具有复曲面或自由形式几何形状中的一者并且后表面510具有复曲面和自由形式几何形状中的另一者的镜片500的最大棱镜度和最小棱镜度之间的差值不超过约0.35、0.32、0.29、0.26、0.23、0.20、0.17、0.14、0.11、0.08、0.05或0.02屈光度。
基础8.75示例：作为参考表1-9和图7至图10的可能实施方案的另一示例，参照表6-8和图9的曲线图提供了镜片的非限制性具体示例。在一个实施方案中，在与约30度或更小的观察轴512的角度相关联的沿着水平子午线515的所有点处，在具有约基础8.75或更大的水平基础曲线的前表面508和/或后表面510上采用自由形式几何形状的镜片500的棱镜度不超过约0.62屈光度。在一个实施方案中，在与约40度或更小的观察轴512的角度相关联的沿着水平子午线515的所有点处，在具有约基础8.75或更大的水平基础曲线的前表面508和/或后表面510上采用自由形式几何形状的镜片500的棱镜度不超过约0.82屈光度。在一个实施方案中，在与约50度或更小的观察轴512的角度相关联的沿着水平子午线515的所有点处，在具有约基础8.75或更大的水平基础曲线的前表面508和/或后表面510上采用自由形式几何形状的镜片500的棱镜度不超过约1.0屈光度。在一个实施方案中，在与约80度或更小的观察轴512的角度相关联的沿着水平子午线515的所有点处，在具有约基础8.75或更大的水平基础曲线的前表面508和/或后表面510上采用自由形式几何形状的镜片500的棱镜度不超过约1.56屈光度。例如，如表8所示，在与0度和25度之间的角度相关联的所有一系列点处，根据示例性实施方案的具有基础8.75的水平基础曲线和给定自由形式后表面的镜片的最大棱镜度和最小棱镜度之间的差值不超过约0.08(其中通过从针对25度角的0.12的棱镜度减去针对0度角的0.04的棱镜度来获得差值)。
在一个实施方案中，在与约30度或更小的观察轴512的角度相关联的沿着水平子午线515的所有一系列点处，在约基础8.75或更大的水平基础曲线的前表面508和/或后表面510上采用自由形式几何形状的镜片500的最大棱镜度和最小棱镜度之间的差值不超过约0.56、0.44、0.36、0.28、0.20、0.12或0.04屈光度。在一个实施方案中，在与约40度或更小的观察轴512的角度相关联的沿着水平子午线515的所有一系列点处，在约基础8.75或更大的水平基础曲线的前表面508和/或后表面510上采用自由形式几何形状的镜片500的最大棱镜度和最小棱镜度之间的差值不超过约0.78、0.68、0.54、0.44、0.34、0.24、0.14或0.04屈光度。在一个实施方案中，在与约50度或更小的观察轴512的角度相关联的沿着水平子午线515的所有一系列点处，在约基础8.75或更大的水平基础曲线的前表面508和/或后表面510上采用自由形式几何形状的镜片500的最大棱镜度和最小棱镜度之间的差值不超过约0.94、0.80、0.75、0.60、0.45、0.30、0.18或0.05屈光度。在基于表6-8和图10的曲线图的镜片的另一个非限制性具体实施方案中，在与约20度至约40度的观察轴512的角度相关联的沿着水平子午线515的所有一系列点处，在约基础8.75或更大的水平基础曲线的前表面508和/或后表面510上采用自由形式几何形状的镜片500的最大棱镜度和最小棱镜度之间的差值不超过约0.39、0.37、0.35、0.33、0.31、0.29、0.27、0.25、0.23、0.21、0.19、0.17、0.15、0.13、0.11、0.09、0.07、0.05、0.03或0.01屈光度。
在一个实施方案中，在与约30度或更小的观察轴512的角度相关联的沿着水平子午线515的所有点处，在具有约基础8.75或更大的水平基础曲线的前表面508和/或后表面510上采用自由形式几何形状的镜片500的棱镜度以不超过观察轴512的增加角度的每度约0.019屈光度的平均速率增加。在一个实施方案中，在与约30度至约40度的观察轴512的角度相关联的沿着水平子午线515的所有点处，在具有约基础8.75或更大的水平基础曲线的前表面508和/或后表面510上采用自由形式几何形状的镜片500的棱镜度以不超过观察轴512的增加角度的每度约0.019屈光度的平均速率增加。在一个实施方案中，在与约40度至约50度的观察轴512的角度相关联的沿着水平子午线515的所有点处，在具有约基础8.75或更大的水平基础曲线的前表面508和/或后表面510上采用自由形式几何形状的镜片500的棱镜度以不超过观察轴512的增加角度的每度约0.019屈光度的平均速率增加。在一个实施方案中，在与约50度至约80度的观察轴512的角度相关联的沿着水平子午线515的所有点处，在具有约基础8.75或更大的水平基础曲线的前表面508和/或后表面510上采用自由形式几何形状的镜片500的棱镜度以不超过观察轴512的增加角度的每度约0.019屈光度的平均速率增加。
在一个实施方案中，在与约30度至约50度的观察轴512的角度θ相关联的沿着水平子午线515的所有点处，在具有约基础8.75或更大的水平基础曲线的前表面508和/或后表面510上采用自由形式几何形状的镜片500的棱镜度P满足关系
Figure BDA0002916807000000281
在一个实施方案中，在与约50度至约90度的观察轴512的角度θ相关联的沿着水平子午线515的所有点处，在具有约基础8.75或更大的水平基础曲线的前表面508和/或后表面510上采用自由形式几何形状的镜片500的棱镜度P满足关系
Figure BDA0002916807000000282
如由表1-9和图7至图10所示的数据展示的，本公开的实施方案能够进一步改善镜片500的光学性能。在一个实施方案中，在具有约基础8.75或更大的水平基础曲线的前表面508和/或后表面510上采用自由形式几何形状的镜片500的棱镜度以不超过观察轴512的增加角度的每度约0.015屈光度的平均速率增加。在一个实施方案中，在具有约基础8.75或更大的水平基础曲线的前表面508和/或后表面510上采用自由形式几何形状的镜片500的棱镜度以不超过观察轴512的增加角度的每度约0.011屈光度的平均速率增加。在一个实施方案中，在具有约基础8.75或更大的水平基础曲线的前表面508和/或后表面510上采用自由形式几何形状的镜片500的棱镜度以不超过观察轴512的增加角度的每度约0.008屈光度的平均速率增加。在一个实施方案中，在具有约基础8.75或更大的水平基础曲线的前表面508和/或后表面510上采用自由形式几何形状的镜片500的棱镜度以不超过观察轴512的增加角度的每度约0.004屈光度的平均速率增加。
图6是根据示例性实施方案的用于非校正眼镜的一体式镜片600的示意图。在一个实施方案中，一体式镜片600包括镜片主体602，并且被配置为定位在对应于典型佩戴者的左眼606的向前直视线的左中心轴线604和对应于平均佩戴者的右眼610的向前直视线的右中心轴线608的路径中。镜片主体602的材料考虑类似于先前针对镜片主体502(图5)所述的那些。在一个实施方案中，镜片主体602包括前表面612和后表面614。在一个实施方案中，镜片厚度616被限定在前表面612和后表面614之间。在一个实施方案中，镜片主体602上的任何点处的镜片厚度616不大于2mm且不小于1mm。在一个实施方案中，镜片厚度616不大于1.7mm且不小于1.2mm。本领域的技术人员将认识到，也可使用镜片厚度616的其他最小厚度和最大厚度。
在一个实施方案中，左观察轴618以远离典型佩戴者鼻部的角度620从左眼606以及从左中心轴线604延伸，该角度沿着(例如，跟随)后表面614的水平子午线615(图13)测量。在一个实施方案中，沿水平子午线615的一组点617(图13)中的每个点与左观察轴618的角度相关联，其中左观察轴618与该组点617中的每个点相交。
在一个实施方案中，前表面612具有车削表面(例如，球形、复曲面或圆柱形几何形状)并且后表面614具有自由形式几何形状。在一个实施方案中，前表面612具有自由形式几何形状并且后表面614具有车削表面。在一个实施方案中，前表面612和后表面614均具有自由形式几何形状。由于用于眼镜的镜片可具有多个不同基础曲线，因此本文所述的实施方案考虑镜片的不同基础曲线。在一个实施方案中，具有球形、复曲面或圆柱形几何形状的表面可具有约基础4或更大的水平基础曲线。在一个实施方案中，具有球形、复曲面或圆柱形几何形状的表面可具有约基础6或更大的水平基础曲线。在一个实施方案中，具有球形、复曲面或圆柱形几何形状的表面可具有约基础8或更大的水平基础曲线。在一个实施方案中，具有球形、复曲面或圆柱形几何形状的表面可具有约基础10或更大的水平基础曲线。应当理解，尽管没有单值基础曲线，但自由形式表面可具有与特定车削表面相当的平均表面曲率以便提供与车削表面类似的环绕式特性。
在一个实施方案中，一体式镜片600符合框架并且被配置为附连到框架以用于将镜片支撑在佩戴者的头部上。在一个实施方案中，框架包括眼镜框架。框架可包括直接附接到镜片的耳支撑件或附接到面部框架的耳支撑件，该面部框架支撑一体式镜片600(或图5的镜片500)(例如，分别为无框眼镜或有框眼镜)。在一个实施方案中，框架包括保护性头戴装置1104(图11)，例如，运动头盔、摩托车头盔、建筑安全帽等。在一个实施方案中，框架包括护目镜，例如，雪地/滑雪护目镜、摩托车护目镜等。在此类实施方案中，护目镜可包括用于在佩戴者头部上支撑具有镜片的护目镜的条带。在一个实施方案中，一体式镜片600符合附加结构1102并且被配置为附连在附加结构1102(图11)上，并且附加结构1102被配置为安装到保护性头戴装置1104。一体式镜片600还可被设计成符合其他结构，例如面部轮廓(诸如鼻部和/或脸颊)。一体式镜片600对另一个结构的符合可涉及拐点，例如，凹形到凸形的过渡。在本公开的上下文中，一体式镜片600的拐折区域可为与拐点(或线上的一系列拐点)相对的拐折线。
在一个实施方案中，一体式镜片600符合用户的面部轮廓，例如用户的鼻部或脸颊。在一个实施方案中，一体式镜片600包括用于惯性矩管理(例如，用于增加或减小镜片刚度的特征)、用于空气动力学管理(例如，用于增加、减小或重新引导气流以用于拖拽或除雾问题的特征)和/或用于美观目的的轮廓。对于构造和轮廓，一体式镜片600可包括前表面612和后表面614上的具有拐折区域的区域，例如，其中镜片在大致凸形形状与大致凹形形状之间转变的区域，或反之亦然。
如上所讨论，一体式镜片600可被设计成具有车削表面作为前表面612和后表面614。在没有由本公开的实施方案提供的校正的情况下，一体式镜片600的棱镜度可致使沿左观察轴618进入的光线622在穿过一体式镜片600之后偏离左观察轴618，这可导致棱镜畸变(例如，在一定距离处的对象的位置的明显移位)。对于在穿过一体式镜片600之后沿右观察轴624进入的光线623可发生类似偏离。图6示出了光线622的不同偏离量，其由角度量625指示并且取决于镜片参数，例如镜片厚度616或镜片材料等其他参数。例如，光线622a和对应角度625a示出了一个偏离量，并且光线622b和对应角度625b示出了另一个偏离量。类似地，对于光线627，光线623a和对应角度627a示出了示例性偏离量，并且光线623b和对应角度627b示出了另一个示例性偏离量。然而，本文所述的实施方案在前表面612和/或后表面614上使用自由形式几何形状以减小一体式镜片600的棱镜度。在表1-9和图7至图10中示出了，采用本公开的实施方案的镜片可实现比传统镜片更低的棱镜度。
在一个实施方案中，在与约30度或更小的左观察轴618的角度相关联的一组点617中的所有点处，在前表面612和/或后表面614上采用自由形式几何形状的一体式镜片600的棱镜度不超过约0.25屈光度。在一个实施方案中，在与约40度或更小的左观察轴618的角度相关联的一组点617中的所有点处，在前表面612和/或后表面614上采用自由形式几何形状的一体式镜片600的棱镜度不超过约0.35屈光度。在一个实施方案中，在与约55度或更小的左观察轴618的角度相关联的一组点617中的所有点处，在前表面612和/或后表面614上采用自由形式几何形状的一体式镜片600的棱镜度不超过约0.6屈光度。在一个实施方案中，在与约80度或更小的左观察轴618的角度相关联的一组点617中的所有点处，在前表面612和/或后表面614上采用自由形式几何形状的一体式镜片600的棱镜度不超过约0.8屈光度。
在一个实施方案中，在与约30度或更小的左观察轴618的角度相关联的一组点617中的所有点处，在前表面612和/或后表面614上采用自由形式几何形状的一体式镜片600的棱镜度以不超过左观察轴618的增加角度的每度约0.01屈光度的平均速率增加。在一个实施方案中，在与约30度至约40度的左观察轴618的角度相关联的一组点617中的所有点处，在前表面612和/或后表面614上采用自由形式几何形状的一体式镜片600的棱镜度以不超过左观察轴618的增加角度的每度约0.01屈光度的平均速率增加。在一个实施方案中，在与约40度至约55度的左观察轴618的角度相关联的一组点617中的所有点处，在前表面612和/或后表面614上采用自由形式几何形状的一体式镜片600的棱镜度以不超过左观察轴618的增加角度的每度约0.01屈光度的平均速率增加。在一个实施方案中，在与约80度或更小的左观察轴618的角度相关联的一组点617中的所有点处，在前表面612和/或后表面614上采用自由形式几何形状的一体式镜片600的棱镜度以不超过左观察轴618的增加角度的每度约0.01屈光度的平均速率增加。
在一个实施方案中，在与约30度至约55度的左观察轴618的角度θ相关联的一组点617中的所有点处，在前表面612和/或后表面614上采用自由形式几何形状的一体式镜片600的棱镜度P满足关系
Figure BDA0002916807000000311
在一个实施方案中，在与约55度至约90度的左观察轴618的角度θ相关联的一组点617中的所有点处，在前表面612和/或后表面614上采用自由形式几何形状的一体式镜片600的棱镜度P满足关系
Figure BDA0002916807000000321
在一个实施方案中，右观察轴624以远离典型佩戴者鼻部的另一个角度626从右眼610以及从右中心轴线608延伸，该角度沿着(例如，跟随)水平子午线615(图13)测量。在一个实施方案中，沿水平子午线615的一组点619(图13)中的每个点与右观察轴620的角度相关联，其中右观察轴620与该组点619中的每个点相交。应当理解，关于右眼610和右观察轴608的棱镜度考虑与关于左观察轴604的实施方案中的先前讨论的棱镜度类似并且可为镜像的。
此外，表1-9和图7至图10示出了，本公开的实施方案能够进一步改善一体式镜片600的光学性能，类似于镜片500(图5)的先前讨论的性能实施方案，并且采用本公开的实施方案并具有特定基础曲线的镜片的棱镜度可低于通常针对所有基础曲线讨论的棱镜度。因此，本领域的技术人员将认识到，先前在镜片500的实施方案中讨论的棱镜度特征也可应用于一体式镜片600，反之亦然。
在一个实施方案中，一体式镜片600包括中心部分628和横向部分630。在一个实施方案中，中心部分628包括双眼向前观察解决方案(例如，所有矢量向前观察)。在一个实施方案中，横向部分630包括单眼离轴观察解决方案。在一个实施方案中，过渡部分632连接中心部分628和横向部分630。在一个实施方案中，过渡部分632提供中心部分628的双眼向前观察解决方案与横向部分630的单眼离轴观察解决方案之间的平滑且渐进的过渡。在一个实施方案中，过渡部分632被限定在约5度至约40度的左观察轴618的角度之间。在一个实施方案中，过渡部分632被限定在约10度至约30度的左观察轴618的角度之间。在一个实施方案中，过渡部分632被限定在约15度至约20度的左观察轴618的角度之间。在一个实施方案中，过渡部分632被限定在约5度至约15度的左观察轴618的角度之间。在一个实施方案中，过渡部分632被限定在约10度至约20度的左观察轴618的角度之间。在一个实施方案中，过渡部分632被限定在约15度至约25度的左观察轴618的角度之间。在一个实施方案中，过渡部分632被限定在约20度至约25度的左观察轴618的角度之间。本领域的技术人员将会认识到，可相对于右观察轴624的角度来限定另一个横向部分和另一个过渡部分，其具有与上文针对过渡部分632讨论的那些类似的限制。
图15是一体式镜片600的示意图，但具有与图6所示的横截面不同的横截面。图15所示的横截面是将较低地坐置典型佩戴者面部上的横截面(例如，包括鼻部的轮廓)。在一个实施方案中，一体式镜片600包括一个或多个拐折区域634。一个或多个拐折区域634被设计成在一体式镜片600中形成轮廓以例如符合典型佩戴者的面部特征(例如，鼻梁、脸颊、眼睛浅前房)。绘制表面法线636以指示表面的凹形。表面法线636对于表面612的凸形部分发散并且对于表面612的凹形部分会聚。应当理解，凸形/凹形行为可相对于引用一体式镜片600的哪个侧面。例如，表面612的凸形部分可以是表面614的凹形部分。虽然图15使用一体式镜片600作为参考，但应当理解，可针对用于眼镜的任何镜片(例如，用于图5的镜片500)设想包括拐折(例如，拐折区域634)的实施方案。例如，与一体式镜片600的拐折区域634相关的特征可类似地应用于镜片500(图5)。
重新参见图6，在一个实施方案中，一体式镜片600的拐折区域可出现在一体式镜片600的任何部分(例如，中心部分628、横向部分630和/或过渡部分632)中。也就是说，拐折区域可出现在具有所有矢量向前观察解决方案和/或离轴观察解决方案的区域中。
在一个实施方案中，一体式镜片600包括设置在中心部分628中的拐折区域。拐折区域可被设计成使得拐折区域的棱镜畸变与正好在拐折区域外部(或附近)的棱镜畸变相匹配。
在一个实施方案中，一体式镜片600包括设置在横向部分630中的拐折区域。拐折区域可被设计成使得拐折区域的棱镜畸变被最小化。
在一些实施方案中，可修改一体式镜片600以实现双镜片解决方案，例如，通过将一体式镜片600分成两半(例如，切割或以其他方式分离)以使得产生左眼镜片和右眼镜片。并且，虽然已经直接参考一体式镜片或用于双镜片眼镜的镜片讨论了一些实施方案特征，但应当理解，本文参考一体式镜片(例如，一体式镜片600)所述的任何和所有实施方案特征可适用于双镜片眼镜的镜片(例如，图5的镜片500)，反之亦然。
虽然本公开的实施方案涉及用于非校正眼镜的镜片，但本领域的技术人员将认识到，由本公开的实施方案提供的周边观察校正也可应用于具有有意(例如，处方)光焦度和散光的处方镜片。
图7是比较来自表1的原始传统镜片1(测量)的总棱镜度与来自表2的示例性自由形式重新设计的传统镜片1(模拟)的总棱镜度的曲线图。更接近0的值是优选的。该模拟示出了当采用根据本公开的实施方案的自由形式重新设计时的在传统镜片1的整个水平观察轴角度范围内的总棱镜度的总体减小。
图8是比较来自表2的原始传统镜片3(模拟)的总棱镜度与来自表4的示例性自由形式重新设计的传统镜片2(模拟)的总棱镜度的曲线图。更接近0的值是优选的。类似于传统镜片1的比较，这里，该模拟示出了当采用根据本公开的实施方案的自由形式重新设计时的在传统镜片2的整个水平观察轴角度范围内的总棱镜度的总体减小。
图9是比较来自表6的原始传统镜片4(测量)的总棱镜度、来自表4的原始传统镜片7(模拟)的总棱镜度与来自表8的自由形式重新设计的传统镜片4(模拟)的总棱镜度的曲线图。更接近0的值是优选的。该模拟示出了当采用根据本公开的实施方案的自由形式重新设计时的在传统镜片4的整个水平观察轴角度范围内的总棱镜度的总体减小。与传统镜片4相比，光学性能的改善更为显著，从而显示出与传统镜片1或2的棱镜度相比，棱镜度减小约5倍。另外，这里证实了模拟算法的保真性，其中示出了传统镜片4的模拟和测量的棱镜度非常一致。
图10是比较来自表9的示例性自由形式视觉护罩(测量)的总棱镜度与来自表1的原始传统镜片1(测量)的总棱镜度的曲线图。更接近0的值是优选的。该曲线图在于其比较实际测量，即根据本公开的实施方案的具有自由形式重新设计的视觉护罩。视觉护罩的总棱镜度以低速率增加，在20-90度之间的0.13-0.25屈光度范围内，并且在其整个水平观察轴角度范围内不超过0.25屈光度。
关于评估棱镜畸变的度量，本领域的技术人员将认识到，本公开的实施方案中提及的棱镜度可能以其他等效术语来描述。例如，根据棱镜度描述的特征也可根据角位移或偏转、在距佩戴者给定距离处的对象的明显位移、或其他等效度量来描述，其中一些度量在表1-9中展示。本文用于评估棱镜畸变的度量是示例性的而非限制性的。
本领域的技术人员将认识到，镜片表面可包括具有可变基础曲线的几何形状。例如，表9和图10所示的视觉护罩测量在镜片端对端上具有可变基础曲线，在3-10之间的范围内。可从左侧约25度到右侧25度(例如，如在观察轴角度中)限定的前观察区域具有在5.5-10范围内的基础曲线，其中基础10位于更中心的位置。
应当理解，包括棱镜度性能的实施方案可涵盖任何视角范围，并且应当理解，尽管未提供所有可能范围组合的详尽列表，但本公开包括任何和所有的视角范围。例如，参考图5提及了一个实施方案，其中在与约30度至约40度的观察轴512的角度相关联的沿着水平子午线515的所有点处，在具有约基础6或更大的水平基础曲线的前表面508和/或后表面510上采用自由形式几何形状的镜片500的棱镜度以不超过观察轴512的增加角度的每度约0.018屈光度的平均速率增加。此处，以30-40度水平观察范围为例给出。可以设想到这样的实施方案，其针对例如更靠近向前直视线的离轴视角的窄范围(例如，水平方向上的范围20-40度)，或覆盖大部分离轴视角的视角的大范围(例如，水平方向上的10-90度)。在此类实施方案中，给定角度范围的棱镜度性能可从表1-9中的值导出。
作为不同角度范围的示例，在参考图5和表6中的数据的实施方案中，在与约25度至约45度的观察轴512的角度相关联的沿着水平子午线515的所有一系列点处，在约基础8.75或更大的水平基础曲线的前表面508和/或后表面510上采用自由形式几何形状的镜片500的最大棱镜度和最小棱镜度之间的差值不超过约0.40、0.30、0.20、0.10或0.05屈光度。对于该实施方案，表6示出了许多水平视角的数据，诸如具有约8.75的基础曲线的传统镜片的25至45度水平视角。对于该传统镜片和该视角范围，最大值和最小值之间的屈光度差值为约0.42屈光度。因此，使用本文所公开的屈光度改善方法，对于所选择的视角范围(在这种情况下，约25-45度)，重新设计的基础8.75镜片可具有小于0.42的最大值和最小值之间的任何屈光度差值(例如，0.40)。涵盖视角和棱镜度性能的其他范围的其他如此导出的实施方案在本公开的范围内。使用本文所公开的屈光度改善方法，对于给定视角范围，重新设计的镜片可具有优于其对应的传统镜片的任何屈光度最大值或屈光度差值，例如，10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％或更大，如表1-9所证明。换句话讲，虽然本文已经公开了角度范围和屈光度最大值以及最小值和最大值之间的差值的特定组合，但由表1-9证实并且可直接从表导出的优于传统镜片的视角范围和棱镜度改善的其他组合也在本公开的范围内。
类似地，实施方案可涉及具有特定几何形状的镜片表面。虽然以下示例性实施方案涉及复曲面几何形状，但应当理解，可设想到具有球形或圆柱形几何形状的类似实施方案。参考图6，在一个实施方案中，前表面612具有复曲面和自由形式几何形状中的一者，并且后表面614具有复曲面和自由形式几何形状中的另一者。在此类实施方案的一个实例中，在与约30度或更小的左观察轴618的角度相关联的一组点617中的所有点处，一体式镜片600的棱镜度不超过约0.44屈光度。在此类实施方案的另一个实例中，在与约40度或更小的左观察轴618的角度相关联的一组点617中的所有点处，一体式镜片600的棱镜度不超过约0.64屈光度。在此类实施方案的又另一个实例中，在与约50度或更小的左观察轴618的角度相关联的一组点617中的所有点处，一体式镜片600的棱镜度不超过约0.89屈光度。并且如先前所提及的，使用自由形式表面和车削表面两者以及其他视角范围和棱镜度性能的实施方案在本公开的范围内。
因此，各种实施方案提供了一种供应镜片的方法，该镜片具有用于改变从佩戴者眼睛到镜片表面的入射角的至少一个自由形式表面(在本文中也称为“真实角度光学器件”)。通过识别佩戴者的视线与本文所述的镜片的内表面和外表面的独特配置之间的新型关系，本公开允许使用各种镜片设计中的任一种，同时使棱镜畸变最小化。例如，设计者可相对于佩戴者的视线为镜片选择期望的取向和曲率。取向和曲率可选自宽范围的倾斜度(即，镜片的竖直“倾斜”)、水平斜面、基础曲线值和与佩戴者面部的接近度，包括导致高度包裹的那些参数。然后可通过本公开的方法选择镜片表面的自由形式几何形状，使得棱镜畸变被最小化。这种改善具有优于传统镜片的许多优点，诸如针对不同样式扩展镜片设计包络，在光学器件的最小劣化的情况下配合佩戴者的不同瞳距，以及在更宽范围的框架/头戴装置设计中设置镜片的能力。
虽然上述公开内容描述了相对于水平观察轴的测量和校正，但本领域的技术人员将认识到，类似的技术可用于相对于竖直观察轴，或在具有水平分量和竖直分量两者的方向或场上的测量和校正。
尽管已公开了本公开的实施方案，但本领域的技术人员应当理解，本公开超出具体公开的实施方案延伸至本发明的其他另选实施方案和/或用途以及其明显的修改和等同物。此外，虽然已经详细示出和描述了实施方案的若干变型，但是基于本公开，在本公开的范围内的其他修改对于本领域的技术人员而言将是显而易见的。还设想可进行实施方案的具体特征和方面的各种组合或子组合，并且这些组合或子组合仍落在本发明的范围内。应当理解，所公开的实施方案的各种特征和方面可彼此组合或替代以便形成所公开的发明的不同模式。因此，预期本文所公开的本公开的至少一部分的范围不应受上述具体公开的实施方案的限制。

Claims (119)

1.一种用于非校正眼镜或头戴装置的镜片，所述非校正眼镜或头戴装置与框架组合以在形成佩戴者的一只眼睛的中心轴线的向前直视线的路径中支撑所述镜片，所述镜片包括：
镜片主体，所述镜片主体包括：
前表面，所述前表面具有球形、复曲面、圆柱形或自由形式几何形状；和
后表面，所述后表面具有自由形式几何形状，其中
在所述前表面和所述后表面之间限定镜片厚度，
观察轴从所述一只眼睛和所述中心轴线以从所述中心轴线远离所述佩戴者的鼻部的角度延伸，所述角度沿所述后表面的水平子午线测量，
沿所述后表面的所述水平子午线的每个点与所述观察轴的角度相关联，其中所述观察轴与沿所述后表面的所述水平子午线的每个点相交，并且
在30度以下的所述观察轴的角度处沿所述后表面的所述水平子午线的每个点处，所述镜片的棱镜度不超过0.23屈光度。
2.根据权利要求1所述的镜片，其中在所述镜片主体上的任何点处的所述镜片厚度不大于2mm并且不小于1mm。
3.根据权利要求1所述的镜片，其中在所述镜片主体上的任何点处的所述镜片厚度不大于1.7mm并且不小于1.2mm。
4.根据权利要求1所述的镜片，其中所述球形、复曲面或圆柱形几何形状具有4以上的水平基础曲线值。
5.根据权利要求1所述的镜片，其中所述球形、复曲面或圆柱形几何形状具有6以上的水平基础曲线值。
6.根据权利要求1所述的镜片，其中所述球形、复曲面或圆柱形几何形状具有8以上的水平基础曲线值。
7.根据权利要求1所述的镜片，其中所述球形、复曲面或圆柱形几何形状具有10以上的水平基础曲线值。
8.根据权利要求1所述的镜片，其中在与40度以下的所述观察轴的角度相关联的沿所述后表面的所述水平子午线的每个点处，所述镜片的所述棱镜度不超过0.35屈光度。
9.根据权利要求1所述的镜片，其中在55度以下的所述观察轴的角度处沿所述后表面的所述水平子午线的每个点处，所述镜片的所述棱镜度不超过0.6屈光度。
10.根据权利要求1所述的镜片，其中在80度以下的所述观察轴的角度处沿所述后表面的所述水平子午线的每个点处，所述镜片的所述棱镜度不超过0.8屈光度。
11.根据权利要求1所述的镜片，其中在30度以下的所述观察轴的角度处沿所述后表面的所述水平子午线的每个点处，所述镜片的所述棱镜度以不超过所述观察轴的增加角度的每度0.01屈光度的平均速率增加。
12.根据权利要求1所述的镜片，其中在从30度至40度的所述观察轴的角度处沿所述后表面的所述水平子午线的每个点处，所述镜片的所述棱镜度以不超过所述观察轴的增加角度的每度0.01屈光度的平均速率增加。
13.根据权利要求1所述的镜片，其中在从40度至55度的所述观察轴的角度处沿所述后表面的所述水平子午线的每个点处，所述镜片的所述棱镜度以不超过所述观察轴的增加角度的每度0.01屈光度的平均速率增加。
14.根据权利要求1所述的镜片，其中在从55度至80度的所述观察轴的角度处沿所述后表面的所述水平子午线的每个点处，所述镜片的所述棱镜度以不超过所述观察轴的增加角度的每度0.01屈光度的平均速率增加。
15.根据权利要求1所述的镜片，其中在从30度至55度的以度为单位的所述观察轴的角度θ处沿所述后表面的所述水平子午线的每个点处，佩戴时的所述镜片的以屈光度为单位的所述棱镜度P满足关系
Figure FDA0004014901560000021
16.根据权利要求1所述的镜片，其中在从55度至90度的以度为单位的所述观察轴的角度θ处沿所述后表面的所述水平子午线的每个点处，佩戴时的所述镜片的以屈光度为单位的所述棱镜度P满足关系
Figure FDA0004014901560000031
17.根据权利要求1所述的镜片，其中在从30度至55度的以度为单位的所述观察轴的角度θ处沿所述后表面的所述水平子午线的每个点处，佩戴时的所述镜片的以屈光度为单位的所述棱镜度P满足关系
Figure FDA0004014901560000032
18.根据权利要求1所述的镜片，其中在从55度至90度的以度为单位的所述观察轴的角度θ处沿所述后表面的所述水平子午线的每个点处，佩戴时的所述镜片的以屈光度为单位的所述棱镜度P满足关系
Figure FDA0004014901560000033
19.根据权利要求1所述的镜片，其中在从30度至55度的以度为单位的所述观察轴的角度θ处沿所述后表面的所述水平子午线的每个点处，佩戴时的所述镜片的以屈光度为单位的所述棱镜度P满足关系
Figure FDA0004014901560000034
20.根据权利要求1所述的镜片，其中在从55度至90度的以度为单位的所述观察轴的角度θ处沿所述后表面的所述水平子午线的每个点处，佩戴时的所述镜片的以屈光度为单位的所述棱镜度P满足关系
Figure FDA0004014901560000035
21.根据权利要求1所述的镜片，其中所述镜片是双镜片眼镜的两个镜片中的一者。
22.根据权利要求1所述的镜片，其中：
所述镜片是一体式镜片，
所述观察轴是第一观察轴，
所述一只眼睛是第一眼睛，
所述一体式镜片被配置为支撑在形成所述佩戴者的第二眼睛的中心轴线的向前直视线的路径中，
第二观察轴从所述第二眼睛和所述第二眼睛的所述中心轴线以从所述第二眼睛的所述中心轴线在与所述第一观察轴的方向相反的方向上远离所述佩戴者的鼻部的角度延伸，所述角度沿所述后表面的所述水平子午线测量，
沿所述后表面的所述水平子午线的第二组点中的每个点与所述第二观察轴的角度相关联，其中所述第二观察轴与所述第二组点中的所述每个点相交，并且
在30度以下的所述第二观察轴的角度处沿所述后表面的所述水平子午线的所述第二组点的每个点，所述镜片的所述棱镜度不超过0.23屈光度。
23.根据权利要求1所述的镜片，其中所述镜片主体符合所述框架的形状并且被配置为附连到所述框架。
24.根据权利要求1所述的镜片，其中所述后表面还包括拐折区域，并且所述拐折区域处的棱镜度基本上类似于与所述拐折区域相邻的区域中的棱镜度。
25.一种眼镜，包括所述框架和根据权利要求1所述的镜片。
26.根据权利要求25所述的眼镜，其中所述框架包括眼镜或护目镜框架。
27.一种保护性头戴装置，包括根据权利要求1所述的镜片。
28.根据权利要求27所述的保护性头戴装置，其中：
所述镜片主体符合附加结构的形状并且被配置为附连到所述附加结构，并且
所述附加结构被配置为附连到所述保护性头戴装置。
29.一种用于非校正眼镜或头戴装置的镜片，所述非校正眼镜或头戴装置与框架组合以在形成佩戴者的一只眼睛的中心轴线的向前直视线的路径中支撑所述镜片，所述镜片包括：
镜片主体，所述镜片主体包括：
前表面，所述前表面具有球形、复曲面、圆柱形或自由形式几何形状；和
后表面，所述后表面具有自由形式几何形状，其中
所述前表面的所述球形、复曲面、圆柱形或自由形式几何形状具有6以上的水平基础曲线值，
在所述前表面和所述后表面之间限定镜片厚度，
观察轴从所述一只眼睛和所述中心轴线以从所述中心轴线远离所述佩戴者的鼻部的角度延伸，所述角度沿所述后表面的水平子午线测量，
沿所述后表面的所述水平子午线的每个点与所述观察轴的角度相关联，其中所述观察轴与沿所述后表面的所述水平子午线的每个点相交，并且
在30度以下的所述观察轴的角度处沿所述后表面的所述水平子午线的每个点处，所述镜片的棱镜度不超过0.44屈光度。
30.根据权利要求29所述的镜片，其中在所述镜片主体上的任何点处的所述镜片厚度不大于2mm并且不小于1mm。
31.根据权利要求29所述的镜片，其中在所述镜片主体上的任何点处的所述镜片厚度不大于1.7mm并且不小于1.2mm。
32.根据权利要求29所述的镜片，其中所述球形、复曲面或圆柱形几何形状具有8以上的水平基础曲线值。
33.根据权利要求29所述的镜片，其中所述前表面具有复曲面几何形状。
34.根据权利要求29所述的镜片，其中在40度以下的所述观察轴的角度处沿所述后表面的所述水平子午线的每个点处，所述镜片的所述棱镜度不超过0.64屈光度。
35.根据权利要求29所述的镜片，其中在50度以下的所述观察轴的角度处沿所述后表面的所述水平子午线的每个点处，所述镜片的所述棱镜度不超过0.89屈光度。
36.根据权利要求29所述的镜片，其中在80度以下的所述观察轴的角度处沿所述后表面的所述水平子午线的每个点处，所述镜片的所述棱镜度不超过1.33屈光度。
37.根据权利要求29所述的镜片，其中在30度以下的所述观察轴的角度处沿所述后表面的所述水平子午线的每个点处，所述镜片的所述棱镜度以不超过所述观察轴的增加角度的每度0.018屈光度的平均速率增加。
38.根据权利要求29所述的镜片，其中在从30度至40度的所述观察轴的角度处沿所述后表面的所述水平子午线的每个点处，所述镜片的所述棱镜度以不超过所述观察轴的增加角度的每度0.018屈光度的平均速率增加。
39.根据权利要求29所述的镜片，其中在从40度至50度的所述观察轴的角度处沿所述后表面的所述水平子午线的每个点处，所述镜片的所述棱镜度以不超过所述观察轴的增加角度的每度0.018屈光度的平均速率增加。
40.根据权利要求29所述的镜片，其中在从50度至80度的所述观察轴的角度处沿所述后表面的所述水平子午线的每个点处，所述镜片的所述棱镜度以不超过所述观察轴的增加角度的每度0.018屈光度的平均速率增加。
41.根据权利要求29所述的镜片，其中在30度以下的所述观察轴的角度处沿所述后表面的所述水平子午线的每个点处，所述镜片的所述棱镜度以不超过所述观察轴的增加角度的每度0.016屈光度的平均速率增加。
42.根据权利要求29所述的镜片，其中在从30度至40度的所述观察轴的角度处沿所述后表面的所述水平子午线的每个点处，所述镜片的所述棱镜度以不超过所述观察轴的增加角度的每度0.016屈光度的平均速率增加。
43.根据权利要求29所述的镜片，其中在从40度至50度的所述观察轴的角度处沿所述后表面的所述水平子午线的每个点处，所述镜片的所述棱镜度以不超过所述观察轴的增加角度的每度0.016屈光度的平均速率增加。
44.根据权利要求29所述的镜片，其中在从50度至80度的所述观察轴的角度处沿所述后表面的所述水平子午线的每个点处，所述镜片的所述棱镜度以不超过所述观察轴的增加角度的每度0.016屈光度的平均速率增加。
45.根据权利要求29所述的镜片，其中在30度以下的所述观察轴的角度处沿所述后表面的所述水平子午线的每个点处，所述镜片的所述棱镜度以不超过所述观察轴的增加角度的每度0.014屈光度的平均速率增加。
46.根据权利要求29所述的镜片，其中在从30度至40度的所述观察轴的角度处沿所述后表面的所述水平子午线的每个点处，所述镜片的所述棱镜度以不超过所述观察轴的增加角度的每度0.014屈光度的平均速率增加。
47.根据权利要求29所述的镜片，其中在从40度至50度的所述观察轴的角度处沿所述后表面的所述水平子午线的每个点处，所述镜片的所述棱镜度以不超过所述观察轴的增加角度的每度0.014屈光度的平均速率增加。
48.根据权利要求29所述的镜片，其中在从50度至80度的所述观察轴的角度处沿所述后表面的所述水平子午线的每个点处，所述镜片的所述棱镜度以不超过所述观察轴的增加角度的每度0.014屈光度的平均速率增加。
49.根据权利要求29所述的镜片，其中在从30度至50度的以度为单位的所述观察轴的角度θ相关联的沿所述后表面的所述水平子午线的每个点处，佩戴时的所述镜片的以屈光度为单位的所述棱镜度P满足关系
Figure FDA0004014901560000071
50.根据权利要求29所述的镜片，其中在从50度至90度的以度为单位的所述观察轴的角度θ处沿所述后表面的所述水平子午线的每个点处，佩戴时的所述镜片的以屈光度为单位的所述棱镜度P满足关系
Figure FDA0004014901560000072
51.根据权利要求29所述的镜片，其中在从30度至50度的以度为单位的所述观察轴的角度θ处沿所述后表面的所述水平子午线的每个点处，佩戴时的所述镜片的以屈光度为单位的所述棱镜度P满足关系
Figure FDA0004014901560000073
52.根据权利要求29所述的镜片，其中在从50度至90度的以度为单位的所述观察轴的角度θ处沿所述后表面的所述水平子午线的每个点处，佩戴时的所述镜片的以屈光度为单位的所述棱镜度P满足关系
Figure FDA0004014901560000074
53.根据权利要求29所述的镜片，其中在从30度至50度的以度为单位的所述观察轴的角度θ处沿所述后表面的所述水平子午线的每个点处，佩戴时的所述镜片的以屈光度为单位的所述棱镜度P满足关系
Figure FDA0004014901560000081
54.根据权利要求29所述的镜片，其中在从50度至90度的以度为单位的所述观察轴的角度θ处沿所述后表面的所述水平子午线的每个点处，佩戴时的所述镜片的以屈光度为单位的所述棱镜度P满足关系
Figure FDA0004014901560000082
55.根据权利要求29所述的镜片，其中所述镜片是双镜片眼镜的两个镜片中的一者。
56.根据权利要求29所述的镜片，其中：
所述镜片是一体式镜片，
所述观察轴是第一观察轴，
所述一只眼睛是第一眼睛，
所述一体式镜片被配置为支撑在形成所述佩戴者的第二眼睛的中心轴线的向前直视线的路径中，
第二观察轴从所述第二眼睛和所述第二眼睛的所述中心轴线以从所述第二眼睛的所述中心轴线在与所述第一观察轴的方向相反的方向上远离所述佩戴者的鼻部的角度延伸，所述角度沿所述后表面的所述水平子午线测量，
沿所述后表面的所述水平子午线的第二组点中的每个点与所述第二观察轴的角度相关联，其中所述第二观察轴与所述第二组点中的所述每个点相交，并且
在30度以下的所述第二观察轴的角度处沿所述后表面的所述水平子午线的所述第二组点的每个点处，所述镜片的所述棱镜度不超过0.44屈光度。
57.根据权利要求29所述的镜片，其中所述镜片主体符合所述框架的形状并且被配置为附连到所述框架。
58.根据权利要求29所述的镜片，其中所述后表面还包括拐折区域，并且所述拐折区域处的棱镜度基本上类似于与所述拐折区域相邻的区域中的棱镜度。
59.一种眼镜，包括所述框架和根据权利要求29所述的镜片。
60.根据权利要求59所述的眼镜，其中所述框架包括眼镜或护目镜框架。
61.一种保护性头戴装置，包括根据权利要求29所述的镜片。
62.根据权利要求61所述的保护性头戴装置，其中：
所述镜片主体符合附加结构的形状并且被配置为附连到所述附加结构，并且
所述附加结构被配置为附连到所述保护性头戴装置。
63.一种用于非校正眼镜或头戴装置的镜片，所述非校正眼镜或头戴装置与框架组合以在形成佩戴者的一只眼睛的中心轴线的向前直视线的路径中支撑所述镜片，所述镜片包括：
镜片主体，所述镜片主体包括：
前表面，所述前表面具有球形、复曲面、圆柱形或自由形式几何形状；和
后表面，所述后表面具有自由形式几何形状，其中
所述前表面的所述球形、复曲面、圆柱形或自由形式几何形状具有8.75以上的水平基础曲线值，
在所述前表面和所述后表面之间限定镜片厚度，
观察轴从所述一只眼睛和所述中心轴线以从所述中心轴线远离所述佩戴者的鼻部的角度延伸，所述角度沿所述后表面的水平子午线测量，
沿所述后表面的所述水平子午线的每个点与所述观察轴的角度相关联，其中所述观察轴与沿所述后表面的所述水平子午线的每个点相交，并且
在30度以下的所述观察轴的角度处沿所述后表面的所述水平子午线的每个点处，所述镜片的棱镜度不超过0.62屈光度。
64.根据权利要求63所述的镜片，其中在所述镜片主体上的任何点处的所述镜片厚度不大于2mm并且不小于1mm。
65.根据权利要求63所述的镜片，其中在所述镜片主体上的任何点处的所述镜片厚度不大于1.7mm并且不小于1.2mm。
66.根据权利要求63所述的镜片，其中在40度以下的所述观察轴的角度处沿所述后表面的所述水平子午线的每个点处，所述镜片的所述棱镜度不超过0.82屈光度。
67.根据权利要求63所述的镜片，其中在50度以下的所述观察轴的角度处沿所述后表面的所述水平子午线的每个点处，所述镜片的所述棱镜度不超过0.9屈光度。
68.根据权利要求63所述的镜片，其中在80度以下的所述观察轴的角度处沿所述后表面的所述水平子午线的每个点处，所述镜片的所述棱镜度不超过1.56屈光度。
69.根据权利要求63所述的镜片，其中在30度以下的所述观察轴的角度处沿所述后表面的所述水平子午线的每个点处，所述镜片的所述棱镜度以不超过所述观察轴的增加角度的每度0.019屈光度的平均速率增加。
70.根据权利要求63所述的镜片，其中在从30度至40度的所述观察轴的角度处沿所述后表面的所述水平子午线的每个点处，所述镜片的所述棱镜度以不超过所述观察轴的增加角度的每度0.019屈光度的平均速率增加。
71.根据权利要求63所述的镜片，其中在从40度至50度的所述观察轴的角度处沿所述后表面的所述水平子午线的每个点处，所述镜片的所述棱镜度以不超过所述观察轴的增加角度的每度0.019屈光度的平均速率增加。
72.根据权利要求63所述的镜片，其中在从50度至80度的所述观察轴的角度处沿所述后表面的所述水平子午线的每个点处，所述镜片的所述棱镜度以不超过所述观察轴的增加角度的每度0.019屈光度的平均速率增加。
73.根据权利要求63所述的镜片，其中在30度以下的所述观察轴的角度处沿所述后表面的所述水平子午线的每个点处，所述镜片的所述棱镜度以不超过所述观察轴的增加角度的每度0.015屈光度的平均速率增加。
74.根据权利要求63所述的镜片，其中在从30度至40度的所述观察轴的角度处沿所述后表面的所述水平子午线的每个点处，所述镜片的所述棱镜度以不超过所述观察轴的增加角度的每度0.015屈光度的平均速率增加。
75.根据权利要求63所述的镜片，其中在从40度至50度的所述观察轴的角度处沿所述后表面的所述水平子午线的每个点处，所述镜片的所述棱镜度以不超过所述观察轴的增加角度的每度0.015屈光度的平均速率增加。
76.根据权利要求63所述的镜片，其中在从50度至80度的所述观察轴的角度处沿所述后表面的所述水平子午线的每个点处，所述镜片的所述棱镜度以不超过所述观察轴的增加角度的每度0.015屈光度的平均速率增加。
77.根据权利要求63所述的镜片，其中在30度以下的所述观察轴的角度处沿所述后表面的所述水平子午线的每个点处，所述镜片的所述棱镜度以不超过所述观察轴的增加角度的每度0.011屈光度的平均速率增加。
78.根据权利要求63所述的镜片，其中在从30度至40度的所述观察轴的角度处沿所述后表面的所述水平子午线的每个点处，所述镜片的所述棱镜度以不超过所述观察轴的增加角度的每度0.011屈光度的平均速率增加。
79.根据权利要求63所述的镜片，其中在与从40度至50度的所述观察轴的角度相关联的沿所述后表面的所述水平子午线的每个点处，所述镜片的所述棱镜度以不超过所述观察轴的增加角度的每度0.011屈光度的平均速率增加。
80.根据权利要求63所述的镜片，其中在从50度至80度的所述观察轴的角度处沿所述后表面的所述水平子午线的每个点处，所述镜片的所述棱镜度以不超过所述观察轴的增加角度的每度0.011屈光度的平均速率增加。
81.根据权利要求63所述的镜片，其中在30度以下的所述观察轴的角度处沿所述后表面的所述水平子午线的每个点处，所述镜片的所述棱镜度以不超过所述观察轴的增加角度的每度0.008屈光度的平均速率增加。
82.根据权利要求63所述的镜片，其中在从30度至40度的所述观察轴的角度处沿所述后表面的所述水平子午线的每个点处，所述镜片的所述棱镜度以不超过所述观察轴的增加角度的每度0.008屈光度的平均速率增加。
83.根据权利要求63所述的镜片，其中在从40度至50度的所述观察轴的角度处沿所述后表面的所述水平子午线的每个点处，所述镜片的所述棱镜度以不超过所述观察轴的增加角度的每度0.008屈光度的平均速率增加。
84.根据权利要求63所述的镜片，其中在从50度至80度的所述观察轴的角度处沿所述后表面的所述水平子午线的每个点处，所述镜片的所述棱镜度以不超过所述观察轴的增加角度的每度0.008屈光度的平均速率增加。
85.根据权利要求63所述的镜片，其中在30度以下的所述观察轴的角度处沿所述后表面的所述水平子午线的每个点处，所述镜片的所述棱镜度以不超过所述观察轴的增加角度的每度0.004屈光度的平均速率增加。
86.根据权利要求63所述的镜片，其中在从30度至40度的所述观察轴的角度处沿所述后表面的所述水平子午线的每个点处，所述镜片的所述棱镜度以不超过所述观察轴的增加角度的每度0.004屈光度的平均速率增加。
87.根据权利要求63所述的镜片，其中在从40度至50度的所述观察轴的角度处沿所述后表面的所述水平子午线的每个点处，所述镜片的所述棱镜度以不超过所述观察轴的增加角度的每度0.004屈光度的平均速率增加。
88.根据权利要求63所述的镜片，其中在从50度至80度的所述观察轴的角度处沿所述后表面的所述水平子午线的每个点处，所述镜片的所述棱镜度以不超过所述观察轴的增加角度的每度0.004屈光度的平均速率增加。
89.根据权利要求63所述的镜片，其中在从30度至50度的以度为单位的所述观察轴的角度θ处沿所述后表面的所述水平子午线的每个点处，佩戴时的所述镜片的以屈光度为单位的所述棱镜度P满足关系
Figure FDA0004014901560000131
90.根据权利要求63所述的镜片，其中在从50度至90度的以度为单位的所述观察轴的角度θ处沿所述后表面的所述水平子午线的每个点处，佩戴时的所述镜片的以屈光度为单位的所述棱镜度P满足关系
Figure FDA0004014901560000132
91.根据权利要求63所述的镜片，其中在从30度至50度的以度为单位的所述观察轴的角度θ处沿所述后表面的所述水平子午线的每个点处，佩戴时的所述镜片的以屈光度为单位的所述棱镜度P满足关系
Figure FDA0004014901560000133
92.根据权利要求63所述的镜片，其中在从50度至90度的以度为单位的所述观察轴的角度θ处沿所述后表面的所述水平子午线的每个点处，佩戴时的所述镜片的以屈光度为单位的所述棱镜度P满足关系
Figure FDA0004014901560000134
93.根据权利要求63所述的镜片，其中在从30度至50度的以度为单位的所述观察轴的角度θ处沿所述后表面的所述水平子午线的每个点处，佩戴时的所述镜片的以屈光度为单位的所述棱镜度P满足关系
Figure FDA0004014901560000135
94.根据权利要求63所述的镜片，其中在从50度至90度的以度为单位的所述观察轴的角度θ处沿所述后表面的所述水平子午线的每个点处，佩戴时的所述镜片的以屈光度为单位的所述棱镜度P满足关系
Figure FDA0004014901560000136
95.根据权利要求63所述的镜片，其中在从30度至50度的以度为单位的所述观察轴的角度θ处沿所述后表面的所述水平子午线的每个点处，佩戴时的所述镜片的以屈光度为单位的所述棱镜度P满足关系
Figure FDA0004014901560000137
96.根据权利要求63所述的镜片，其中在从50度至90度的以度为单位的所述观察轴的角度θ处沿所述后表面的所述水平子午线的每个点处，佩戴时的所述镜片的以屈光度为单位的所述棱镜度P满足关系
Figure FDA0004014901560000138
97.根据权利要求63所述的镜片，其中在从30度至50度的以度为单位的所述观察轴的角度θ处沿所述后表面的所述水平子午线的每个点处，佩戴时的所述镜片的以屈光度为单位的所述棱镜度P满足关系
Figure FDA0004014901560000141
98.根据权利要求63所述的镜片，其中在从50度至90度的以度为单位的所述观察轴的角度θ处沿所述后表面的所述水平子午线的每个点处，佩戴时的所述镜片的以屈光度为单位的所述棱镜度P满足关系
Figure FDA0004014901560000142
99.根据权利要求63所述的镜片，其中所述镜片是双镜片眼镜的两个镜片中的一者。
100.根据权利要求63所述的镜片，其中：
所述镜片是一体式镜片，
所述观察轴是第一观察轴，
所述一只眼睛是第一眼睛，
所述一体式镜片被配置为支撑在形成所述佩戴者的第二眼睛的中心轴线的向前直视线的路径中，
第二观察轴从所述第二眼睛和所述第二眼睛的所述中心轴线以从所述第二眼睛的所述中心轴线在与所述第一观察轴的方向相反的方向上远离所述佩戴者的鼻部的角度延伸，所述角度沿所述后表面的所述水平子午线测量，
沿所述后表面的所述水平子午线的第二组点中的每个点与所述第二观察轴的角度相关联，其中所述第二观察轴与所述第二组点中的所述每个点相交，并且
在30度以下的所述第二观察轴的角度处沿所述后表面的所述水平子午线的所述第二组点的每个点处，所述镜片的所述棱镜度不超过0.62屈光度。
101.根据权利要求63所述的镜片，其中所述镜片主体符合所述框架的形状并且被配置为附连到所述框架。
102.根据权利要求63所述的镜片，其中所述后表面还包括拐折区域，并且所述拐折区域处的棱镜度基本上类似于与所述拐折区域相邻的区域中的棱镜度。
103.一种眼镜，包括所述框架和根据权利要求63所述的镜片。
104.根据权利要求103所述的眼镜，其中所述框架包括眼镜或护目镜框架。
105.一种保护性头戴装置，包括根据权利要求63所述的镜片。
106.根据权利要求105所述的保护性头戴装置，其中：
所述镜片主体符合附加结构的形状并且被配置为附连到所述附加结构，并且
所述附加结构被配置为附连到所述保护性头戴装置。
107.一种用于非校正眼镜或头戴装置的镜片，所述非校正眼镜或头戴装置与框架组合以在形成佩戴者的一只眼睛的中心轴线的向前直视线的路径中支撑所述镜片，所述镜片包括：
镜片主体，所述镜片主体包括：
前表面，所述前表面具有复曲面和自由形式几何形状中的一者；和
后表面，所述后表面具有所述复曲面和自由形式几何形状中的另一者，其中
观察轴从所述一只眼睛和所述中心轴线以从所述中心轴线远离所述佩戴者的鼻部的角度延伸，所述角度沿所述后表面的水平子午线测量，
沿所述后表面的所述水平子午线的每个点与所述观察轴的角度相关联，其中所述观察轴与沿所述后表面的所述水平子午线的每个点相交，并且
在30度以下的所述观察轴的角度处沿所述后表面的所述水平子午线的每个点处，所述镜片的棱镜度不超过0.44屈光度。
108.根据权利要求107所述的镜片，其中在40度以下的所述观察轴的角度处沿所述后表面的所述水平子午线的每个点处，所述镜片的所述棱镜度不超过0.64屈光度。
109.根据权利要求107所述的镜片，其中在50度以下的所述观察轴的角度处沿所述后表面的所述水平子午线的每个点处，所述镜片的所述棱镜度不超过0.89屈光度。
110.根据权利要求107所述的镜片，其中在从30度至40度的所述观察轴的角度处沿所述后表面的所述水平子午线的每个点处，所述镜片的最大棱镜度和最小棱镜度之间的差值不超过0.18屈光度。
111.根据权利要求107所述的镜片，其中在从30度至50度的所述观察轴的角度处沿所述后表面的所述水平子午线的每个点处，所述镜片的最大棱镜度和最小棱镜度之间的差值不超过0.43屈光度。
112.一种用于非校正眼镜或头戴装置的镜片，所述非校正眼镜或头戴装置与框架组合以在形成佩戴者的一只眼睛的中心轴线的向前直视线的路径中支撑所述镜片，所述镜片包括：
前表面，所述前表面具有球形、复曲面、圆柱形或自由形式几何形状；和
后表面，所述后表面具有自由形式几何形状，其中
所述前表面的所述球形、复曲面、圆柱形或自由形式几何形状具有6以上的水平基础曲线值，
观察轴从所述一只眼睛和所述中心轴线以从所述中心轴线远离所述佩戴者的鼻部的角度延伸，所述角度沿所述后表面的水平子午线测量，
沿所述后表面的所述水平子午线的每个点与所述观察轴的角度相关联，其中所述观察轴与沿所述后表面的所述水平子午线的每个点相交，并且
在从30度至40度的所述观察轴的角度处沿所述后表面的所述水平子午线的每个点处，所述镜片的最大棱镜度和最小棱镜度之间的差值不超过0.18屈光度。
113.根据权利要求112所述的镜片，其中：
所述前表面具有复曲面几何形状并且具有6的水平基础曲线值，并且
在40度以下的所述观察轴的角度处沿所述后表面的所述水平子午线的每个点处，所述镜片的最大棱镜度和最小棱镜度之间的差值不超过0.60屈光度。
114.根据权利要求112所述的镜片，其中：
所述前表面的所述球形、复曲面、圆柱形或自由形式几何形状具有8.75的水平基础曲线值，并且
在40度以下的所述观察轴的角度处沿所述后表面的所述水平子午线的每个点处，所述镜片的最大棱镜度和最小棱镜度之间的差值不超过0.70屈光度。
115.根据权利要求112所述的镜片，其中在从30度至50度的所述观察轴的角度处沿所述后表面的所述水平子午线的每个点处，所述镜片的最大棱镜度和最小棱镜度之间的差值不超过0.40屈光度。
116.根据权利要求115所述的镜片，其中所述前表面的所述球形、复曲面、圆柱形或自由形式几何形状具有6的水平基础曲线值。
117.根据权利要求116所述的镜片，其中所述前表面具有复曲面几何形状。
118.根据权利要求117所述的镜片，其中：
所述镜片是一体式镜片，
所述观察轴是第一观察轴，
所述一只眼睛是第一眼睛，
所述一体式镜片被配置为支撑在形成所述佩戴者的第二眼睛的中心轴线的向前直视线的路径中，
第二观察轴从所述第二眼睛和所述第二眼睛的所述中心轴线以从所述第二眼睛的所述中心轴线在与所述第一观察轴的方向相反的方向上远离所述佩戴者的鼻部的角度延伸，所述角度沿所述后表面的所述水平子午线测量，
沿所述后表面的所述水平子午线的第二组点中的每个点与所述第二观察轴的角度相关联，其中所述第二观察轴与所述第二组点中的所述每个点相交，并且
在30度以下的所述第二观察轴的角度处沿所述后表面的所述水平子午线的所述第二组点的每个点处，所述镜片的所述棱镜度不超过0.44屈光度。
119.根据权利要求118所述的镜片，其中所述后表面还包括拐折区域，并且所述拐折区域处的棱镜度基本上类似于与所述拐折区域相邻的区域中的棱镜度。
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