CN114137640A - 自由曲面透镜、菲涅尔透镜及可穿戴设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自由曲面透镜、菲涅尔透镜及可穿戴设备，所述自由曲面透镜包括：相背设置的第一面和第二面，所述第二面为朝向所述第一面凹陷的凹面，以所述第二面与所述第一面距离最短的点为原点O建立直角坐标系，所述第二面与XOZ面的交线为半径R₁的第一弧，所述第二面与YOZ面的交线的半径R₂的第二弧，所述第二面的面型可由公式示出。根据本发明的自由曲面透镜，用于矫正人眼视力，减小镜片的厚度，降低镜片的重量，降低自由曲面透镜的制造难度及提高镜片的精准性。

Description

自由曲面透镜、菲涅尔透镜及可穿戴设备

技术领域

本发明涉及光学成像技术领域，尤其是涉及一种自由曲面透镜、菲涅尔透镜及可穿戴设备。

背景技术

相关技术中指出，光学眼镜由镜架与光学镜片组成，佩戴在眼睛前方，在调节眼睛入光量，矫正视力，保护眼睛安全和临床治疗眼病等多方面具有不可替代的作用。传统的光学镜片经过切割材料、打磨表面、精抛光和镀膜等系列复杂程序制成。然而传统眼镜镜片存在厚度大，重量大，度数不精准和加工难度大等不足。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明在于提出一种自由曲面透镜，可以用于矫正视力，所述自由曲面透镜厚度薄、重量轻、度数精准、易于加工。

本发明还提出一种菲涅尔透镜；

本发明还提出一种具有上述自由曲面透镜或上述菲涅尔透镜的可穿戴设备。

根据本发明实施例的自由曲面透镜，所述自由曲面透镜包括：相背设置的第一面和第二面，所述第二面为朝向所述第一面凹陷的凹面，以所述第二面与所述第一面距离最短的点为原点O建立直角坐标系，Z轴与所述自由曲面透镜的光轴方向平行，所述第二面与XOZ面的交线为半径R₁的第一弧，所述第二面与YOZ面的交线的半径R₂的第二弧，所述第二面的面型满足：

其中，

其中，H为所述第二面上任意一点A与XOY面在Z轴方向上的距离，t为点A到Z轴的距离，θ为OA两点的连线所在直线与XOZ面之间的夹角，0°≤θ≤90°，N为所述自由曲面透镜的折射率，Q₁和Q₂均为正整数，且均与近视度数正相关，R₁大于R₂，R₁与R₂的单位为毫米。

根据本发明实施例的自由曲面透镜，可以用于矫正人眼视力，并且通过将透镜的第二面设置为上述面型的自由曲面，一方面可以有效地减小镜片的厚度，降低镜片的重量，另一方面，由于第二面关于X轴和Y轴呈轴对称，有利于自由曲面透镜的加工制造，降低自由曲面透镜的制造难度。同时，通过对自由曲面透镜第一弧的半径R1和第二弧的半径R2的控制，可以精准的与镜片度数进行对应，提高镜片的精准性。

在一些实施例中，所述第二面上任意经过O点的弧为第三弧，所述第三弧的半径为R₃，其中，R₁、R₂、R₃满足：R₂＜R₃＜R₁；可以理解的是，半径为R1的第一弧30为第二面10上半径最大的弧，半径为R2的第二弧40为第二面10上半径最小的弧，通过对自由曲面透镜100第一弧30的半径R1和第二弧40的半径R2的控制，可以精准的与镜片度数进行对应，进一步提高镜片的精准性。

在一些实施例中，所述自由曲面透镜的折射率N满足：1.5≤N≤1.9。可以理解的是，通过将自由曲面透镜的折射率N设置在1.5-1.9的范围内，可以进一步减小镜片的厚度，降低镜片的重量，同时保证镜片的成像质量。

在一些可选的实施例中，所述自由曲面透镜的折射率N＝1.7。可以理解的是，将自由曲面透镜的折射率设置为1.7，可以在减小镜片的厚度，降低镜片的重量的同时保证镜片的成像质量，提高可穿戴设备的整体性能。

在一些实施例中，点A与Z轴的距离t满足：t≤40mm。可以理解的是，通过控制t的大小可以控制自由曲面透镜的大小，将t的值控制在t的值控制在40mm的范围内，可以满足可穿戴设备的需求，且可以避免自由曲面透镜过大，造成浪费。

在一些实施例中，所述自由曲面透镜的材质为高分子树脂。可以理解的是，树脂材质的透镜抗冲击力强，不易碎且对光线的折射能力较强，并且树脂材质的透镜重量较轻，因此可以提高可穿戴设备的抗冲击强度，提升可穿戴设备的稳定性，同时减小可穿戴设备的重量，进一步提升可穿戴设备的整体性能。

在一些实施例中，其特征在于，所述第一面为平面。可以理解的是，自由曲面透镜可以用于矫正人眼视力，提高视力矫正用户使用可穿戴设备时的视觉感受，提升用户体验。并且，第一面为平面，自由曲面透镜的设计及加工更为简单，进一步降低自由曲面透镜的成本。

根据本发明实施例的菲涅尔透镜，所述菲涅尔透镜包括菲涅尔面，所述菲涅尔面与上述自由曲面透镜第二面的曲面参数对应。可以理解的是，利用菲涅尔透镜，可以进一步降低镜片的厚度，有利于进一步实现可穿戴设备的轻薄化，并且，由于菲涅尔透镜的菲涅尔面与自由曲面透镜第二面的曲面参数对应，因此菲涅尔透镜与自由曲面透镜具有相同的光学性能，可以用于矫正人眼视力，并且可以精准的与镜片度数进行对应，提高镜片的精准性。

在一些实施例中，所述菲涅尔面通过压印形成。可以理解的是，通过压印构造出菲涅尔面，简化菲涅尔透镜的生产工艺，降低菲涅尔透镜的生产成本。

根据本发明实施例的可穿戴设备，所述可穿戴设备包括：支架，所述支架上具有夹持件；上述的自由曲面透镜或上述的菲涅尔透镜，所述自由曲面透镜或所述菲涅尔透镜上具有夹持部，所述夹持件用于夹持所述夹持部。

根据本发明实施例的可穿戴设备，通过设置上述的自由曲面透镜或菲涅尔透镜，利用夹持件夹持自由曲面透镜或菲涅尔透镜上的夹持部，可以固定自由曲面透镜或菲涅尔透镜，从而可以提升近视眼用户的使用体验，并且，不同用户可以根据自身的情况自由选择镜片度数，同时夹持设置于可穿戴设备的自由曲面透镜或菲涅尔透镜，可以方便用户更换镜片，进一步提升可穿戴设备的整体性能。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

图1是根据本发明一个实施例的自由曲面透镜的示意图；

图2是根据本发明一个实施例的自由曲面透镜的俯视图；

图3是根据本发明一个实施例的自由曲面透镜的左视图；

图4是根据本发明一个实施例的R与Q之间的对应关系。

附图标记：

自由曲面透镜100；第一面20；第二面10；第一弧30；第二弧40。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的可应用于性和/或其他材料的使用。

如图1-图3所示，根据本发明实施例提供的一种自由曲面透镜100，可以用于矫正人眼视力，自由曲面透镜100可以设置于可穿戴设备中，例如，可以通过夹持、螺纹连接、卡接、磁吸等方式，将自由曲面透镜100固定于AR(Augmented Reality，增强现实)设备或VR(Virtual Reality，虚拟现实)设备中，从而在使用AR设备或VR设备时，可以对视力矫正用户进行视力矫正，提高视力矫正用户使用AR设备或VR设备时的视觉感受，以满足视力矫正人群的使用需求，提升用户体验。

如图1所示，本发明实施例的自由曲面透镜100包括相背设置的第一面20和第二面10，第二面10为朝向第一面20凹陷的凹面，可以理解的是，本发明实施例的自由曲面透镜100为凹透镜，凹透镜所成的像总是小于物体的、直立的虚像，凹透镜可以用于矫正近视眼。

请一并参照图2及图3，进一步地，以自由曲面透镜100第二面10与第一面20距离最短的点为原点O建立直角坐标系，Z轴与自由曲面透镜100的光轴方向平行，这里需要说明的是，本申请所建立的直角坐标系仅是为了便于对本申请的第二面10的面型进行描述而建立的辅助坐标系，也即是为了便于在三个互相垂直的方向上对本申请的第二面10的形状、结构进行描述，而非是对本申请的第二面10进行的特殊限定。

在以原点O建立直角坐标系中，第二面10与XOZ面的交线为半径R₁的第一弧30，第二面10与YOZ面的交线的半径R₂的第二弧40，例如图1所示，第二面10为大体沿图1所示的XOY面平行的方向延伸的凹面，因此，第二面10可以与直角坐标系中的XOZ面相交于一条线，而这条线为一条弧线，为方便描述，将这条弧线称之为第一弧30，根据实际需要，第一弧30的半径为R₁，同理，第二面10可以与直角坐标系中的YOZ面相交于一条线，而这条线为一条弧线，为方便描述，将这条弧线称之为第二弧40，根据实际需要，第二弧40的半径为R₂，而本申请第二面10其他位置处的面型可以通过如下公式确定，也即第二面10的面型满足：

其中，

其中，H为第二面10上任意一点A与XOY面在Z轴方向上的距离，t为点A到Z轴的距离，θ为OA两点的连线所在直线与XOZ面之间的夹角，0°≤θ≤90°，N为自由曲面透镜100的折射率，Q₁和Q₂均为正整数，且均与近视度数正相关，R₁大于R₂，R₁与R₂的单位为毫米。

需要说明的是，Z轴与自由曲面透镜100的光轴方向平行，由上述公式确定的R₁和R₂的单位为毫米，且R₁和R₂均大于t，OA两点的连线所在直线与XOZ面之间的夹角θ满足：0°≤θ≤90°。具体地，例如，第二面10上的任意一点A，其中，点A在坐标系中的坐标为(x，y，z)，则H的值等于z，t的值等于

可以理解的是，Q₁和Q₂均与近视度数正相关。近视眼镜的度数a＝1/f×100，其中f为镜片的焦距，因此，近视眼镜的度数越大，镜片的焦距越小，曲率越大，也就是说镜片凹面弯曲越明显。由Q₁和R₁的关系式及Q₂和R₂的关系可以知道，当Q₁和Q₂增大时，R₁和R₂减小，镜片曲率增大，镜片弯曲越明显，镜片的焦距越小，即镜片的度数增大，也即Q₁和Q₂均与近视度数正相关。由此，当获取到相关用户的度数后，可以根据该用户的度数对自由曲面透镜100的第二面10的面型进行确定，从而得到适合该用户的自由曲面透镜100，这样，可以较好地对用户的视力进行校正，以满足用户的实际需求。

根据本发明实施例的自由曲面透镜100，可以用于矫正人眼视力，并且通过将透镜的第二面10设置为上述面型的自由曲面，一方面可以有效地减小镜片的厚度，降低镜片的重量，另一方面，由于第二面10关于X轴和Y轴呈轴对称，有利于自由曲面透镜100的加工制造，降低自由曲面透镜100的制造难度。同时，通过对自由曲面透镜100第一弧30的半径R1和第二弧40的半径R2的控制，可以精准的与镜片度数进行对应，提高镜片的精准性。

在一个实施例中，Q₁与近视度数之间的具体对应关系，以及Q₂与近视度数之间的具体对应关系，可以是成比例关系，也即在Q₁与近视度数之间具有系数α，在Q₂与近视度数之间具有系数γ，例如，系数α与系数γ不等，且均大于1，具体地数值可以根据实际地自由曲面透镜100的材质、折射率等进行综合衡量后得出，这里仅对上述的对应关系进行举例，而非对本申请的限制。

具体地，近视眼镜的度数可以满足关系式：a＝25×Q₁，例如，当近视度数为100度时，此时自由曲面透镜100的Q₁可以等于4；当近视度数为200时，此时自由曲面透镜100的Q₁可以为8；可以理解的是，当近视眼用户只有近视，没有散光时，此时Q₂可以与Q₁相等；当近视眼用户既有近视，又有散光时，此时近视眼镜的度数仍满足关系式：a＝25×Q₁，此时散光度数b满足关系式：b＝25×(Q₂-Q₁)，并且，近视眼用户的散光方向与上述坐标系的Y轴方向平行，例如，近视眼用户的近视度数为200，散光度数为100，此时自由曲面透镜100的Q₁可以为8，自由曲面透镜100的Q₂可以为12；近视眼用户的近视度数为250，散光度数为50，此时自由曲面透镜100的Q1可以为10，自由曲面透镜100的Q2可以为12。

在一些实施例中，第二面10上任意经过O点的弧为第三弧，第三弧的半径为R₃，其中，R₁、R₂、R₃满足：R₂＜R₃＜R₁。具体地，例如，在如图1所示的具体示例中，若仅以弧面各处的半径进行比较，第一弧30可以为第二面10上半径最大的弧线，第二弧40可以为第二面10上半径最小的弧线，也就是说，在第二面10上，还具有第三弧，第三弧不与第一弧30和第二弧40重合，且可以经过O点，第三弧的半径可以为R₃，由此R₁、R₂和R₃满足：R₂＜R₃＜R₁。在还有的示例中，第三弧在从原点O为起点延伸的过程中，可以具有不同的曲率半径，此半径也可以用R₃进行指代，这里的R₁、R₂和R₃依然也可以满足：R₂＜R₃＜R₁，也就是说，不论第三弧内的曲率半径如何变化，其半径值R₃均位于R₂至R₁的范围内。

可以理解的是，半径为R1的第一弧30为第二面10上半径最大的弧，半径为R2的第二弧40为第二面10上半径最小的弧，通过对自由曲面透镜100第一弧30的半径R1和第二弧40的半径R2的控制，可以精准的与镜片度数进行对应，进一步提高镜片的精准性。

在一些实施例中，自由曲面透镜100的折射率N满足：1.5≤N≤1.9。换言之，自由曲面透镜100的折射率可以取1.5-1.9范围内的任一值，例如，自由曲面透镜100的折射率可以为1.5、1.55、1.6、1.65、1.7、1.75、1.8、1.85、1.9等，可以理解的是，在镜片度数相同的情况下，镜片的折射率越高，镜片越薄越轻，但是，镜片的折射率越高，阿贝数越低，色散越明显。由此，通过将自由曲面透镜100的折射率N设置在1.5-1.9的范围内，可以进一步减小镜片的厚度，降低镜片的重量，同时保证镜片的成像质量。

在一些可选的实施例中，自由曲面透镜100的折射率N＝1.7。可以理解的是，将自由曲面透镜100的折射率设置为1.7，可以在减小镜片的厚度，降低镜片的重量的同时保证镜片的成像质量，提高可穿戴设备的整体性能。

具体地，例如，自由曲面透镜100的折射率为1.7，由于Q₁和Q₂为正整数，并且R₁大于R₂，因此Q₁可以为1，Q₂可以为2，此时R₁为2800mm，R₂为1400mm；Q₁还可以为2，Q₃还可以为3，此时R1为1400mm，R2为933.3mm；Q₁还可以为3，Q₂还可以为4，此时R1为933.3mm，R2为700mm。可以理解的是，Q₁还可以为4、5、6等其他的正整数，Q₂也可以为4、5、6等其他的正整数，具体可以根据需要设计的镜片的近视度数进行选择，自由曲面透镜100还可以为其他折射率的材质，本发明实施例对此不作限制，只要保证第二弧40的半径R₂小于第一弧30的半径R₁即可。另外，自由曲面透镜100的折射率为1.7时，Q与R之间的对应关系，还可以参考如图4所示出的表格。

在一些实施例中，点A与Z轴的距离t满足：t≤40mm。换言之，t可以为0mm-40mm内的任一值，例如，t可以为0mm，此时点A与原点O重合，t还可以为5mm、10mm、15mm、20mm、25mm、30mm、35mm、40mm等。可以理解的是，通过控制t的大小可以控制自由曲面透镜100的大小，将t的值控制在t的值控制在40mm的范围内，可以满足可穿戴设备的需求，且可以避免自由曲面透镜100过大，造成浪费。

在一些实施例中，自由曲面透镜100的材质为高分子树脂。具体地，例如，自由曲面透镜100可以为聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯等高分子树脂材质。可以理解的是，树脂材质的透镜抗冲击力强，不易碎且对光线的折射能力较强，并且树脂材质的透镜重量较轻，因此可以提高可穿戴设备的抗冲击强度，提升可穿戴设备的稳定性，同时减小可穿戴设备的重量，进一步提升可穿戴设备的整体性能。当然，本发明实施例不限于此，自由曲面透镜100还可以为玻璃或其他透明的材质。

在一些实施例中，第一面20为平面。由此，自由曲面透镜100可以用于矫正人眼视力，提高视力矫正用户使用可穿戴设备时的视觉感受，提升用户体验。并且，第一面20为平面，自由曲面透镜100的设计及加工更为简单，进一步降低自由曲面透镜100的成本。可以理解的是，第一面20也可以为曲面，例如，第一面20为球面，或者，第一面20为面型与第一表面相同的自由曲面等，本发明实施例对此不作限制。

根据本发明实施例的菲涅尔透镜，菲涅尔透镜包括菲涅尔面，菲涅尔面与上述的自由曲面透镜第二面10的曲面参数对应。由此利用菲涅尔透镜，可以进一步降低镜片的厚度，有利于进一步实现可穿戴设备的轻薄化，并且，由于菲涅尔透镜的菲涅尔面与自由曲面透镜第二面10的曲面参数对应，因此菲涅尔透镜与自由曲面透镜100具有相同的光学性能，可以用于矫正人眼视力，并且可以精准的与镜片度数进行对应，提高镜片的精准性。可以理解的是，菲涅尔面与上述自由曲面透镜第二面10的曲面参数对应指的是通过将菲涅尔面的各弧面进行拼接，可以形成上述的自由曲面透镜100的第二面10，从而菲涅尔透镜的光学性能与自由曲面透镜100的光学性能如屈光度等相同。菲涅尔面可以为等环距菲涅面，也可以为等高度菲涅尔面，本发明实施例对此不作具体限定。

需要说明的是，菲涅尔面与上述自由曲面透镜第二面10的曲面参数对应，菲涅尔面的面型可以由自由曲面透镜第二面10的面型公式确定，具体地，例如，自由曲面透镜100上任意一点A的坐标为(x，y，H)，菲涅尔透镜的菲涅尔面上的任意一点B的坐标为(x，y，L₁)，也即，点A和点B在X轴和Y轴上的坐标相同，区别仅在于Z轴坐标不同,其中，H和L₁可以满足公式：L₁＝H-L₂，式中，L₂为点A所在的弧的环高参数，环高参数L₂与点A至Z轴的距离成正相关，环高参数L₂指的是对自由曲面透镜100的减薄厚度。

在一些实施例中，菲涅尔面通过压印形成。可以理解的是，菲涅尔透镜的生产工艺包括但不限于压印技术，只要能够在菲涅尔透镜上形成菲涅尔面即可，例如，还可以通过纳米光刻技术形成菲涅尔面，具体地，菲涅尔透镜的菲涅尔面由多个圆环槽构成，则模具具有与圆环槽形状相对应的凹陷结构，通过在基板上涂覆光刻胶，从而通过模具采用纳米压印技术将基板上的光刻胶压印形成菲涅尔面。由此，通过压印构造出菲涅尔面，简化菲涅尔透镜的生产工艺，降低菲涅尔透镜的生产成本。

根据本发明实施例的可穿戴设备，包括支架、上述的自由曲面透镜100或上述的菲涅尔透镜，支架上具有夹持件；自由曲面透镜100或菲涅尔透镜上具有夹持部，夹持件用于夹持夹持部。可以理解的是，可穿戴设备可以为AR设备、VR设备或近视眼眼镜等，具体地，例如，可穿戴设备可以为AR眼镜，AR眼镜包括支架和自由曲面透镜100，支架上设置有夹持件，利用夹持件夹持自由曲面透镜100上的夹持部，可以固定自由曲面透镜100，从而可以提升近视眼用户的使用体验，并且，不同用户可以根据自身的情况自由选择自由曲面透镜100的镜片度数，同时夹持设置于AR眼镜的自由曲面透镜100，可以方便用户更换镜片，进一步提升可穿戴设备的整体性能。

需要说明的是，由于不同用户的瞳距不同，为了将自由曲面透镜100与不同用户进行更好的匹配，通过切割自由曲面透镜100，可以调整自由曲面透镜100第二面10上的点O在AR眼镜上的位置，使O点可以设置于用户的瞳孔处，从而可以根据不同的用户灵活的设置自由曲面透镜100的位置，增强用户体验。

根据本发明实施例自由曲面透镜和可穿戴设备的其他构成以及操作对于本领域普通技术人员而言都是已知的，这里不再详细描述。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种自由曲面透镜，其特征在于，所述自由曲面透镜包括：相背设置的第一面和第二面，所述第二面为朝向所述第一面凹陷的凹面，以所述第二面与所述第一面距离最短的点为原点O建立直角坐标系，Z轴与所述自由曲面透镜的光轴方向平行，所述第二面与XOZ面的交线为半径R₁的第一弧，所述第二面与YOZ面的交线的半径R₂的第二弧，所述第二面的面型满足：

其中，

其中，H为所述第二面上任意一点A与XOY面在Z轴方向上的距离，t为点A到Z轴的距离，θ为OA两点的连线所在直线与XOZ面之间的夹角，0°≤θ≤90°，N为所述自由曲面透镜的折射率，Q₁和Q₂均为正整数，且均与近视度数正相关，R₁大于R₂，R₁与R₂的单位为毫米。

2.根据权利要求1所述的自由曲面透镜，其特征在于，所述第二面上任意经过O点的弧为第三弧，所述第三弧的半径为R₃，其中，R₁、R₂、R₃满足：R₂＜R₃＜R₁。

3.根据权利要求1所述的自由曲面透镜，其特征在于，所述自由曲面透镜的折射率N满足：1.5≤N≤1.9。

4.根据权利要求3所述的自由曲面透镜，其特征在于，所述自由曲面透镜的折射率N＝1.7。

5.根据权利要求1所述的自由曲面透镜，其特征在于，点A与Z轴的距离t满足：t≤40mm。

6.根据权利要求1所述的自由曲面透镜，其特征在于，所述自由曲面透镜的材质为高分子树脂。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的自由曲面透镜，其特征在于，所述第一面为平面。

8.一种菲涅尔透镜，其特征在于，所述菲涅尔透镜包括菲涅尔面，所述菲涅尔面与权利要求1-7中任一项所述的自由曲面透镜第二面的曲面参数对应。

9.根据权利要求8所述的菲涅尔透镜，其特征在于，所述菲涅尔面通过压印形成。

10.一种可穿戴设备，其特征在于，包括：

支架，所述支架上具有夹持件；

根据权利要求1-7任一项所述的自由曲面透镜或根据权利要求8-9任一项所述的菲涅尔透镜，所述自由曲面透镜或所述菲涅尔透镜上具有夹持部，所述夹持件用于夹持所述夹持部。

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