CN114127619A

CN114127619A - 具有不同光学功率的子午线的螺旋形屈光界面

Info

Publication number: CN114127619A
Application number: CN202080047672.1A
Authority: CN
Inventors: 劳伦·加利尼耶
Original assignee: Spirar Co
Current assignee: Spirar Co
Priority date: 2019-06-28
Filing date: 2020-06-29
Publication date: 2022-03-01
Also published as: FR3097980A1; MX2022000177A; CA3145558A1; FR3097980B1; IL289306A; AU2020304907A1; EP3990979A1; WO2020260679A1; JP2022538346A; KR20220027210A; US20220244569A1; BR112021026344A2

Abstract

本发明涉及一种具有光轴的光学设备(100、200、400、800)，该光学设备包括具有至少两条子午线的至少一个表面，从正面看，所述表面的至少一部分形成至少一个螺旋形分区，所述螺旋形分区的中心点(206、406、806)在所述光轴上，每个螺旋形分区限定不同光学功率的子午线，以使获得的聚焦在管状区域上延伸。

Description

具有不同光学功率的子午线的螺旋形屈光界面

技术领域

本发明涉及形成屈光界面的光学设备的领域。

尽管参考眼镜镜片的应用进行描述，但是本发明可应用于任何球面或复曲面的屈光界面以及应用于任何其表面具有至少两条子午线的屈光界面，该屈光界面可用于成像和/或光学功率分布和/或视力矫正。

因此，根据本发明的光学设备可以是光学系统的光学透镜、眼镜片或者刚性或柔性隐形眼镜、摄影物镜的一部分、运动检测器的一部分、或用于集中光能的设备。

总体上，本发明可应用于其中光(可见范围或不可见范围)被聚焦的任何应用。

背景技术

透镜(例如眼镜镜片)包括两个相对的光学表面，这两个光学表面被称为屈光界面并由边缘面连接，该边缘面通常嵌入圆形基部的圆柱体中。

当前，光学表面通常被分类为四个不同的种类，即：

-球面屈光界面，其表面是球面的内表面或外表面的一部分；

-非球面屈光界面，其来源于球面并且其表面是旋转曲面的一部分，其曲率从顶点到周向边缘持续变化；

-复曲面屈光界面，其表面具有两条正交的不相等曲率的主子午线并且其沿这两条子午线的截面为名义上的圆形；

-非复曲面屈光界面，其表面具有两条相互垂直且不相等曲率的主子午线并且其主子午线中的至少一条的截面不是圆形的。

通过两个球面屈光界面的关联形成的球面透镜的聚焦具有到被称为成像焦点的点的单个焦距。该逐点聚焦具有所谓的“无散光”光学系统的特征。

参考图1，将回顾由具有复曲面1的光学透镜产生的散光(不存在利用球面透镜获得的单点无散光)的公知原理。

复曲面1具有第一子午线2，第一子午线2绕圆环(该图中未示出)的旋转轴线以第一曲率C1弯曲，使得第一子午线2形成由圆环的外半径限定的第一圆形的圆弧。

复曲面1还具有垂直于第一子午线1的第二子午线3，第二子午线3绕位于圆环的半径上的曲率中心以大于第一曲率的第二曲率C2弯曲，该圆环的半径穿过第一子午线2的中间，用参考标记A-A标出。轴线A-A是该复曲面的光轴。

该透镜由折射率为n的光学材料制成，使得穿过所述复曲面1的光经历折射。

特别地，在平行照射下，穿过第一子午线2的光会聚在第一焦距4，由此形成平行于第一子午线2的区段5，以及穿过第二子午线3的光会聚在第二焦距6，由此形成平行于第二子午线3的区段7。

复曲面透镜1具有两个屈光力D1和D2，这两个屈光力由以下关系给出：D1＝(n-1)C1和D2＝(n-1)C2。

专利US-A-5198844公开了一种多焦点透镜，其被分成具有至少两个不同的折射力的多个交替区段。在一个实施方式中，连续区段之间的边界是开始于透镜的中心的圆弧。该透镜仅包括球面或非球面区段，这些区段另外具有采用脊状形式的表面连接部。

总体上，需要改进所谓的球面的无散光光学设备，从而延长其聚焦区域。

本发明的一个目的是至少部分满足该需要。

发明内容

为此，根据一个方面，本发明涉及一种具有光轴的光学设备，该光学设备包括具有至少两条子午线的至少一个表面，从正面看，所述表面的至少一部分形成至少一个螺旋形分区，所述螺旋形分区的中心点在所述光轴上，每个螺旋形分区限定不同光学功率的子午线，以使聚焦不再是简单的单点无散光，而是在沿光轴拉伸的管状区域上延伸。

“从正面看”在此以及在本发明的上下文中的含义是设备沿光轴的视图。换句话说，其是到与光轴正交的平面上的投影的视图的议题。

为了清楚起见，在到与光轴正交的平面上的投影中限定螺旋形状的表面部分。由于根据本发明的螺旋形分区在三维表面上形成，因此其是螺旋的议题。

因此，本发明的实质在于，从屈光界面的具有两条或更多条子午线的表面产生包括至少一个螺旋形分区的表面，即在到与光轴正交的平面上的投影视图中的螺旋形状的表面。

换句话说，本发明的实质在于形成包括具有两条子午线的表面的螺旋化的屈光界面。

在一些方面中，如果具有两条或更多条子午线的表面处于可延展的状态，则将要进行的是沿一条或多条螺旋形状曲线使该表面扭转变形。

该螺旋化可以应用于具有多于两条子午线的任何非球面屈光界面表面。

优选地，对复曲面进行螺旋化，更优选地，对包括具有相对的子午线(即彼此成90°)的两个同心圆环的光学设备进行螺旋化。

在复曲面的情况下，这允许通过第一子午线的曲率使光分布到第一焦距，以及通过第二子午线的曲率使光分布到第二焦距，同时，散光轴的螺旋化具有形成螺旋形光聚焦管的效果并因此具有增大屈光界面的焦距的效果。

根据本发明的螺旋形分区可以具有不同的形状，例如根据线性法则、二次方法则或大体上的对数法则。这些各种法则也可以在光学设备的同一表面上被组合，例如以获得在透镜的第一环形分区中利用对数法则、并在透镜的围绕第一环形分区的第二环形分区中利用二次方法则或线性法则的透镜。

根据本发明的螺旋形分区可以仅在屈光界面的一部分上形成。因此，所述螺旋形分区可以仅在中心部分中、仅在两个分开的表面(例如两个复曲面)之间的连接部分中、或仅在周向边缘部分中形成。

根据本发明获得的管状聚焦是在伸长的焦距范围上保持相同并内接于管中的聚焦。

本发明具有许多优势，其中可以提及以下优势：

-用于降低任何光学成像系统(诸如摄像物镜、照相机、投影仪物镜、虚拟现实耳机等)中调焦的需求；

-用于减小光学成像系统的体积的能力，例如通过去除当前采用的机动化调焦设备来减小体积；

-其被用在用于集中光学功率的系统(诸如太阳能加热系统或激光切割设备)中的能力。例如，在激光切割设备中，管状聚焦使得沿光轴的聚焦区域的长度增大并因此可以切割的厚度增大；

-其被用在光学检测系统(诸如红外运动检测器或物理测量系统)中的能力，由于管状聚焦而形成的清晰区域的长度有利地降低调焦的需求；

-在视力矫正的应用中，管状聚焦允许产生长的焦距范围上的清晰区域，例如以便利用单个眼镜镜片确保远近视野以及允许对远视眼和多种屈光异常进行光学补偿。一个眼镜镜片因此可以用于多于一个单个的屈光异常值。管状聚焦还允许偏离光轴的光线的聚焦得到改善，从而改善视野。这可以促进非常好地用于眼镜镜片。其一个表面已经通过根据本发明的螺旋化产生的光学透镜尤其允许延长聚焦长度的焦散曲线。

通常，实施本发明的光学设备可以用于任何成像应用(例如摄影、视频、光学检测、视力矫正)中和任何其他需要聚焦的应用中。

光学设备、尤其是透镜可以由任何光学材料(诸如光学玻璃或聚合物)制成。

根据本发明的一个或多个螺旋形分区可以使用机加工、增材制造或模塑技术或者使用这些技术中的多个技术的组合来产生。

根据一个有利实施方式，一个或多个螺旋形分区从复曲面产生，所述复曲面具有以非零的第一曲率弯曲的第一子午线以及以严格大于所述第一曲率的第二曲率弯曲的第二子午线，所述第二子午线垂直于所述第一子午线。

根据该实施方式和一个有利变型实施方式，所述一个或多个螺旋形分区从第一复曲面和第二复曲面产生，所述第一复曲面具有绕第一圆环的旋转轴线以非零的第一曲率弯曲的第一子午线以及以严格大于所述第一曲率的第二曲率弯曲的第二子午线，所述第二子午线垂直于所述第一子午线；所述第二复曲面具有绕第二圆环的旋转轴线以非零的第一曲率弯曲的第一子午线以及以严格大于所述第一曲率的第二曲率弯曲且垂直于所述第二复曲面的第一子午线的第二子午线，

所述第一复曲面和所述第二复曲面分别包括绕所述光轴的多个有方位角的扇形，

所述第一复曲面的第一子午线以及所述第二复曲面的第一子午线具有绕所述光轴以非零角度分开的方位角取向，

所述螺旋形分区限定由所述第一复曲面的第一子午线和由所述第二复曲面的第一子午线得到的第一光学功率子午线和第二光学功率子午线。

根据一个变型实施方式，所述第一复曲面的有方位角的扇形与所述第二复曲面的有方位角的扇形通过螺旋形分区边界相邻。

所述第一复曲面和所述第二复曲面可以分别包括两个在直径上相对的有方位角的扇形。

所述第一复曲面的每个有角扇形可以与所述第二复曲面的两个有角扇形相邻。

根据一个有利特征，所述第一复曲面的第一子午线的方位角取向与所述第二复曲面的第一子午线的方位角取向之间的角度在60°和90°之间。

优选地，所述第一复曲面的第一曲率等于所述第二复曲面的第一曲率。

更优选地，所述第一复曲面的第二曲率等于所述第二复曲面的第二曲率。

根据一个变型实施方式，在极坐标中，螺旋形分区的半径通过线性法则、二次方法则或对数法则与螺旋形的角度相关。

根据另一实施方式，所述光学设备还包括中心在所述光轴上的球面。

根据本发明的光学设备可以有利地形成光学透镜，所述光学透镜的正面是具有至少一个螺旋形分区的所述表面。

本发明的另一主题是如刚刚描述的光学设备的用于矫正视力和/或用于集中光功率和/或用于成像的用途。

附图说明

通过阅读本发明的实现方式的示例的详细但非限制的描述，本发明的其他优势和特征将变得更加明显，该描述通过参考以下附图的说明给出，附图中：

-图1是已经穿过复曲面的光学透镜的平行光束的分布的示意图；

-图2是管状聚焦的光学透镜的第一实施方式的示意正面视图；

-图3是具有轴向相对的两个复曲面的多焦点光学透镜的示意正面视图；

-图4是图3的多焦点光学透镜的示意透视图；

-图5是已经穿过图3和图4的光学透镜的平行光束的分布的示意图；

-图6是具有轴向相对的两个复曲面的多焦点光学透镜的一实施方式的示意正面视图；

-图7是由图6的透镜的几何形状产生的根据本发明的管状聚焦的透镜的一实施方式的示意正面视图；

-图8是具有轴向相对的两个复曲面的多焦点光学透镜的另一实施方式的示意正面视图；

-图9是由图8的透镜的几何形状产生的根据本发明的管状聚焦的透镜的另一实施方式的示意正面视图；

-图10是已经穿过根据本发明的光学透镜的平行光束的分布的示意侧视图并与根据现有技术的球面光学透镜对比；

-图11是已经穿过根据本发明的具有对数螺旋形的光学透镜的平行光线的光束的示意透视图，图11示出了光线的聚焦的管状区域；

-图12是图11的光线的光束的聚焦管的放大图并与如图6所示的具有轴向相对的复曲面的透镜的聚焦区域对比；

-图13是根据本发明的管状聚焦的透镜的变型实施方式的正面视图，该透镜包括球面中心部分和螺旋形周向边缘部分；

-图14是根据本发明的管状聚焦的透镜的另一变型实施方式的正面视图，该透镜包括两个复曲面以及这两个复曲面之间的螺旋形的连接部分。

具体实施方式

与现有技术相关的图1已经在前面进行评述。因此在下文中不再对其进行更详细地描述。

以下附图示出了根据本发明的光学透镜的多个示例，所述光学透镜包括具有多于两条子午线的表面，所述表面具有至少一个螺旋形分区，从而产生在管状区域上延伸的聚焦。

从各个附图可以看出，可以以各种方式产生螺旋形分区，例如根据线性法则、二次方法则或大体上的对数法则。这些法则也可以在同一透镜中被组合，例如在透镜的第一环形分区中利用对数法则，并在透镜的围绕第一环形分区的第二环形分区中利用二次方法则或线性法则。

给定的光学设备可以包括多个螺旋形分区。

图2示出了根据本发明的第一实施方式的管状聚焦的光学透镜800。所用的图示利用对比度指示垂直于该图的平面的区分：较暗意味着离读者较远，而较亮意味着离读者较近。通过如图1所示的透镜的复曲面的螺旋化而产生光学透镜800。中心点为806。因此，表面801的几何形状具有螺旋形，其中心点806在光轴上。在极坐标中，螺旋形的角度随着距光轴的径向距离而增大。特别地，具有第一曲率的第一子午线802另外具有绕光轴进行螺旋的形状。此外，具有第二曲率并将平行于图1的复曲面透镜中的第二子午线的线803在此具有不同的方位角取向，这些线的取向由于螺旋化而随着距光轴的距离而改变。

事实上，为了实现本发明，在分析了现有技术的多焦点透镜的缺点之后，发明人力图沿光轴拉长聚焦区域。

从具有两个同心的复曲面的多焦点透镜出发，发明人于是想到了将这两个复曲面放置成轴向相对。

图3和图4示出了这种多焦点光学透镜100的正面视图和透视图。多焦点光学透镜100包括第一复曲面102和同心环绕第一表面102的第二复曲面104。

因此，如果沿着光轴A-A轴向观察透镜100，则第一表面102对应于第一光学区域，第二表面104对应于与第一表面102同心的第二光学区域。

第一复曲面102具有以第一曲率弯曲的第一子午线102₁以及以第二曲率弯曲且垂直于第一子午线102₁的第二子午线102₂。同样地，第二表面104具有以第一曲率弯曲的第一子午线104₁以及以第二曲率弯曲且垂直于第一子午线104₁的第二子午线1042。特别地，在第一表面102和第二表面104中的每一者上，第二曲率都大于第一曲率。

第一表面102和第二表面104中的每一者的周向边缘都为圆形截面。

第一表面102的第一子午线102₁垂直于第一表面104的第一子午线104₁。

第一表面102的第一曲率可以不同于或等于第二表面104的第一曲率。同样地，第一表面102的第二曲率可以不同于或等于第二表面104的第二曲率。

因此，透镜100包括具有不同子午线轴的两个同心圆环，这两个圆环尤其是相对或轴向相反的形式，即使得这两个圆环之间具有90°的角度。

图5示出了在一示例中在平行照射下已经穿过多焦点光学透镜100的光的分布，在该示例中，第一表面的第一曲率等于第二表面的第一曲率并且第一表明的第二曲率等于第二表面的第二曲率。穿过第一表面102的第一子午线102₁的光会聚在第一焦距106，由此形成平行于第一子午线1021的第一区段1081，以及穿过第一表面102的第二子午线1022的光会聚在第二焦距110，由此形成平行于第二子午线1022的第二区段1082。

此外，穿过第二表面104的第一子午线104₁的光会聚在第一焦距106，由此形成平行于第一子午线104₁的第一区段112₁，以及穿过第二表面104的第二子午线104₂的光会聚在第二焦距110，由此形成平行于第二子午线104₂的第二区段112₂。

因此，利用该透镜100，获得的聚焦区域长于现有技术的多焦点透镜的聚焦区域。该伸长的聚焦区域取决于表面102、104的复曲性。

注意到该聚焦区域不足够集中，发明人于是想到对表面进行螺旋化，以便获得在管状区域中集中的聚焦以及由此可以获得沿光轴的较长距离上的聚焦。

图6和图7示出了管状聚焦且分别具有轴向相对的两个复曲面和螺旋轴向相对的两个复曲面的光学透镜200的实施方式。

图6的光学透镜200包括第一复曲面202，第一复曲面202具有绕第一圆环的旋转轴线以第一曲率弯曲的第一子午线202₁以及以大于第一曲率的第二曲率弯曲且垂直于第一子午线202₁的第二子午线(由平行于第二子午线的圆弧202₂表示)。光学透镜200还包括第二复曲面204，第二复曲面204与第一复曲面202并列并且具有绕第二圆环的旋转轴线以第一曲率弯曲的第一子午线204₁以及以第二曲率弯曲且垂直于第一子午线2041的第二子午线(由平行于第二子午线的圆弧204₂表示)。从正面看，即在到垂直于透镜200的穿过透镜200的中心206的光轴的投影平面上的投影中，第一复曲面202对应于在直径上相对的两个有方位角的扇形208₂和208₄，这两个有方位角的扇形在其顶点处会合并转向光学透镜200的中心206。以相同的方式，第二复曲面204对应于在直径上相对的两个有方位角的扇形208₁和208₃，这两个有方位角的扇形在其顶点处会合并转向中心206。第一复曲面202的每个有方位角的扇形208₂和208₄与第二复曲面204的两个有方位角的扇形208₁和208₃相邻。有角的扇形208由第一复曲面202和第二复曲面204的交叉进行分界，所述交叉是其旋转轴线垂直的两个圆柱截面环之间的在空间中的交线。这些交线已经由有方位角的扇形208₁、208₂、208₃和208₄之间的边界210₁、210₂、210₃和210₄表示。在空间中，边界210₁、210₂、210₃和210₄中的每一者布置成相对于第一子午线2021和2041在光轴的方向上退后。

图7示出了通过图6中的透镜复曲面的螺旋化产生的光学透镜200。因此，第一复曲面202的第一子午线202₁和第二复曲面204的第一子午线204₁为螺旋形分区，该螺旋形分区的中心点206在光学透镜200的光轴上。同样地，边界210₁、210₂、210₃和210₄中的每一者都是螺旋形分区，该螺旋形分区的中心点206在光学透镜200的光轴上。

可以以各种方式产生螺旋化，例如根据线性法则、二次方法则或大体上的对数法则。对于对数法则的应用，在接近透镜的中心206必须进行简化，在中心206处，螺旋角将是数学上发散的。

在图7所示的示例中，增大的角度在光学透镜200的周向边缘25处达到45°。该角度也可以具有其他值，例如在30°和720°之间，并且特别地等于60°。此处光学透镜200的周向边缘25具有圆形形状。该形状也可以不是圆形。

图8和图9示出了管状聚焦且分别具有轴向相对的两个复曲面和螺旋轴向相对的两个复曲面的光学透镜400的实施方式。

图8的管状聚焦的光学透镜400被设计成与图6的光学透镜200类似，但是具有三个分开的方位角扇形401、402和403，而不是四个方位角扇形。方位角扇形401、402和403分别具有复曲面分区，所述复曲面分区各自具有在各个方位角方向上取向的第一子午线401₁、402₁、403₁，例如如图所示，第一子午线401₁、402₁、403₁在对称的情况下彼此间隔120°。在此未示出第二子午线，但是每一条第二子午线都垂直于相应的第一子午线。方位角扇形401、402和403由边界405进行分界。

图9示出了从图8中的透镜表面产生的管状聚焦的透镜400。这里的螺旋形分区遵守二次方螺旋法则：螺旋角与距光轴上的中心406的径向距离的平方成比例。边界405中的每一者以及第一子午线401₁、402₁、403₁中的每一者都具有相同的螺旋几何形状。在所示的示例中，螺旋角在光学透镜400的周向边缘达到360°，即一个整转。可以针对更大尺寸的透镜进行第二个整转，即720°或更大的角度。

通过数值示例的方式，图9的管状聚焦的光学透镜400已经被实现为正面具有四个相同的复曲面分支，其参数如下：

-复曲面的第一曲率：焦距等于17.4cm，

-复曲面的第二曲率：焦距等于14cm，

-焦点以1.4屈光度间隔开，

-螺旋形的形状：黄金比例的对数，

-螺旋形的角度：720°，

-透镜直径：10mm，

-其他几何形状参数：背面为具有7.8mm的曲率半径的球面。透镜400的中心处的厚度等于0.5mm。

通常，根据本发明的管状聚焦的光学透镜可以设计成类似于所示的光学透镜200、400、800中的一者，使用任意数量的复曲面，每个复曲面占据一个有方位角的扇形。因此，螺旋形表面中绕光轴分布的复曲面分支的数量可以是偶数(例如，在光学透镜800中是2个分支，在光学透镜200中是4个分支)或非偶数(例如，在光学透镜400中是3个分支)。也可以是其他数量的分支，例如5个、6个、7个或更多个。

另外，相邻的复曲面之间的边界可以是陡峭的边界或渐进的边界。例如，可以在边界附近内插局部曲率，以提供相邻复曲面之间的平缓过渡区域并因此限制过大的斜率。

通过在根据现有技术的球面光学透镜1301与根据本发明的管状聚焦的光学透镜1302之间对比，在图10中示出了根据本发明获得的管状聚焦，这两个透镜1301、1302均设计用于视力矫正。在图10中，平行照射入射到透镜1301和1302上，Z表示由人眼感知到的清晰区域，其位于透镜的对象焦点的任一侧。从图10可以非常清楚地看出，具有螺旋形的透镜1302允许获得伸长的清晰区域Z，其以想象的直圆柱为边界。因此，各个光学功率的螺旋化允许获得光线的管状聚焦。换句话说，如果在现有球面透镜1301中两个屈光界面中的一个由根据本发明的螺旋形复曲面1302替代，则其具有延长聚焦区域的效果。无散光区域于是不再是点，而是聚焦管。

发明人已经对平行照射进行光线跟踪计算。图11在对象焦点的一侧上示出了像图9中的透镜一样的透镜400。已经在图12的上部放大地示出了聚焦区域XV。

图12还示出了分别对应于初始复曲面的第一曲率和第二曲率的焦距D1和D2。在图12的右侧，线1501示出了D1处焦斑的尺寸，以及线1502示出了D2处焦斑的尺寸。

作为对比，图12的下部示出了如图6的轴向相对的散光透镜的相同元素，具有与图11的初始曲率相同的曲率：线1511示出了D1处焦斑的尺寸，以及线1512示出了D2处焦斑的尺寸。

从图12可以清楚地看出，根据本发明的透镜的螺旋化具有将D1与D2之间的焦斑显著压缩成想象的直圆柱的形式的效果。

可以实现本发明的其他变型和优势，而不脱离本发明的范围。

如果在所示的示例中产生螺旋形分区以恰好跨越透镜的光学表面延伸，则可以设想仅在一部分上进行螺旋化。

因此，图13示出了一种变型，根据该变型，光学透镜300包括布置在透镜300的光学表面的中心处的球面302，仅在光学表面的周向边缘上产生螺旋形分区。

图14示出了一种变型，根据该变型，具有两个同心的复曲面102、104的光学透镜100具有根据本发明形成螺旋的连接部分114。

本发明不限于刚刚已经描述的示例；特别地，可以将示出的示例的特征结合在未示出的变型中。

Claims

1.一种具有光轴的光学设备(100、200、400、800)，包括具有至少两条子午线的至少一个表面，从正面看，所述表面的至少一部分形成至少一个螺旋形分区，所述螺旋形分区的中心点(206、406、806)在所述光轴上，每个螺旋形分区限定不同光学功率的子午线，以使获得的聚焦在管状区域上延伸。

2.如权利要求1所述的光学设备，其中，一个或多个螺旋形分区从复曲面产生，所述复曲面具有以非零的第一曲率弯曲的第一子午线以及以严格大于所述第一曲率的第二曲率弯曲的第二子午线(202₂、803)，所述第二子午线垂直于所述第一子午线。

3.如权利要求2所述的光学设备，其中，所述一个或多个螺旋形分区从第一复曲面和第二复曲面产生，所述第一复曲面(208₂、401)具有绕第一圆环的旋转轴线以非零的第一曲率弯曲的第一子午线(202₁、401₁)以及以严格大于所述第一曲率的第二曲率弯曲的第二子午线(202₂)，所述第二子午线垂直于所述第一子午线；所述第二复曲面(208₁、402)具有绕第二圆环的旋转轴线以非零的第一曲率弯曲的第一子午线(204₁、402₁)以及以严格大于所述第一曲率的第二曲率弯曲且垂直于所述第二复曲面的第一子午线(204₁)的第二子午线(204₂)，

所述第一复曲面(208₂、401)的第一子午线(202₁、401₁)以及所述第二复曲面(208₁、402)的第一子午线(204₁、402₁)具有绕所述光轴以非零角度分开的方位角取向，

所述螺旋形分区限定由所述第一复曲面的第一子午线(208₂、401)和由所述第二复曲面的第一子午线(208₁、402)得到的第一光学功率子午线(202₁、401₁)和第二光学功率子午线(204₁、4021)。

4.如权利要求3所述的光学设备(200、400)，其中，所述第一复曲面的有方位角的扇形(208₂)与所述第二复曲面(2081)的有方位角的扇形通过螺旋形分区边界(210)相邻。

5.如权利要求3或4所述的光学设备(200)，其中，所述第一复曲面(208₂、208₄)和所述第二复曲面(208₁、208₃)分别包括两个在直径上相对的有方位角的扇形。

6.如权利要求5所述的光学设备(200)，其中，所述第一复曲面(208₂、208₄)的每个有角扇形与所述第二复曲面(208₁、208₃)的两个有角扇形相邻。

7.如权利要求3至6中任一项所述的光学设备(200、400)，其中，所述第一复曲面(208₂、401)的第一子午线的方位角取向与所述第二复曲面(208₁、402)的第一子午线的方位角取向之间的角度在60°和90°之间。

8.如权利要求3至7中任一项所述的光学设备(200、400)，其中，所述第一复曲面(208₂、401)的第一曲率等于所述第二复曲面(208₁、402)的第一曲率。

9.如权利要求3至8中任一项所述的光学设备，其中，所述第一复曲面(208₂、401)的第二曲率等于所述第二复曲面(208₁、402)的第二曲率。

10.如前述权利要求中任一项所述的光学设备(200、400、800)，其中，在极坐标中，螺旋形分区的半径通过线性法则、二次方法则或对数法则与螺旋形的角度相关。

11.如前述权利要求中任一项所述的光学设备，还包括中心在所述光轴上的球面(302)。

12.如前述权利要求中任一项所述的光学设备(200、400、800)，其中，所述光学设备形成光学透镜，所述光学透镜的正面是具有至少一个螺旋形分区的所述表面。

13.如前述权利要求中任一项所述的光学设备(200、400、800)的用于矫正视力和/或用于集中光功率和/或用于成像的用途。