CN114815306A

CN114815306A - 一种用于远视矫正的自由曲面单焦点散光镜片及设计方法

Info

Publication number: CN114815306A
Application number: CN202210420311.8A
Authority: CN
Inventors: 曾春梅; 余浩墨; 卢家旭; 姚宏亮
Original assignee: Suzhou Mingshi Optical Technology Co ltd; Suzhou University
Current assignee: Suzhou Mingshi Optical Technology Co ltd; Suzhou University
Priority date: 2022-04-20
Filing date: 2022-04-20
Publication date: 2022-07-29
Anticipated expiration: 2042-04-20
Also published as: CN114815306B

Abstract

本申请属于眼视光学领域，提出了一种用于远视矫正的自由曲面单焦点散光镜片及设计方法，镜片为圆形正透镜，外表面为球面或非球面，内表面为超环曲面；首先根据配镜者单眼独立瞳距、鼻桥宽度、瞳高、镜片割边余量、所选镜框数据、处方参数综合考虑获得镜片的最小直径；并根据超环曲面内散片基弧位置来设定刀边位置，使得刀边位置尽可能靠近镜片光学中心，从而最大化地减少镜片中心厚度，从而使得割边装架后的镜片的获得最佳轻薄效果；其内表面采用超环曲面设计，消除了镜片周边离轴像差，扩大镜片周边清晰视野范围，增强了成像的对比敏感度；相比模具造的光学设计面在外表面的非球面镜片更具有舒适度上的优势。

Description

一种用于远视矫正的自由曲面单焦点散光镜片及设计方法

技术领域

本发明属于眼视光学技术领域，具体涉及一种用于视矫正的镜片及设计方法。

背景技术

传统的远视散光镜片由模具浇注而成，形状为圆形，直径固定，边缘厚度不能低于1.1mm，从而使得镜片中心厚度较厚；非球面散光镜片虽然通过设计做到了镜片的中心厚度相比球面镜片有所减薄，但是无法解决边缘厚度固定和直径较大造成中心厚度减薄有限的缺点。普通的自由曲面内非散光镜片或车房定制非球面散光镜片通过缩镜和刀边加工可以做到镜片边缘更薄，最小边缘厚度可以到0.5mm，但是镜片的圆形形状无法与镜框形状形成最佳匹配，也没有获得轻型美薄的最佳效果。厚重的远视镜片不仅外观有所欠缺，本身也容易压迫鼻梁产生脸部印痕，甚至还会导致眼镜容易从正常配戴处下滑，直接影响视觉舒适度。

发明内容

以解决上述背景技术中提出的问题，本发明的技术方案是：

一种用于远视矫正的自由曲面单焦点散光镜片的设计方法，所述的用于远视矫正的自由曲面单焦点散光镜片为散光矫正面在内表面的圆形正透镜，其镜片的外表面为球面或非球面，内表面为超环曲面；首先根据配镜者验光处方中的单眼独立瞳距、瞳高和所选镜框内框坐标数据，结合镜片割边余量综合得出镜片的最小直径；依据单眼超环曲面处方设定镜片内表面基弧处的边缘厚度，然后依据单眼的球柱镜处方、镜片外表面的屈光力和非球面系数、镜片内表面基弧的屈光力和非球面系数，结合镜片最小直径得到镜片基弧截面外表面的矢高、内表面的矢高，利用边缘厚度、外表面的矢高、内表面的矢高、中心厚度的关系计算出镜片的最小中心厚度。

所述的镜框内框数据镜包括：内框的形状、大小和鼻桥宽度数据；通过扫描镜架获得或通过预存的镜框内框数据获得。

镜框内框数据为镜框内框边缘点的极坐标数据(ρ_i，θ_i)，i＝1°,2°,…,360°；ρ表示镜框内框边缘点到极坐标极点的距离，θ表示镜框内框该边缘点连接极点的射线相对于极轴的角度；所述的极坐标极点的位置和镜架摆放的精度有关，极点位置设置于镜框内框的几何中心处，即镜框内框的半高和半宽线的交点处。

具体的设计包括以下步骤：

步骤1：将镜框内框边缘点的极坐标数据(ρ_i，θ_i)转换成直角坐标数据(X_i，Y_i)，其中i＝1,2,…,360；X表示内框边缘点的横坐标值，Y表示表示内框边缘点的纵坐标值；转换公式为：

X_i＝ρ_icosθ_i，i＝1°,2°,…,360° (1)

Y_i＝ρ_isinθ_i，i＝1°,2°,…,360° (2)

步骤2，根据配镜者验光处方中的左眼独立瞳距LPD或右眼独立瞳距RPD、瞳高PH，以及所选框型的鼻桥宽度DBL，得出镜框上瞳孔中心点在直角坐标上的位置(X₀，Y₀)，计算式为：

Y₀＝min(Y_i)+PH，i＝1,2,…,360 (3)

左眼：

右眼：

式中，min(Y_i)表示从镜框内框边缘点的所有Y坐标数据中找出最小值，max(X_i)表示从镜框内框边缘点的所有X坐标数据中找出最大值，min(X_i)表示从镜框内框边缘点的所有X坐标数据中找出最小值；

步骤3，根据配镜者的单眼独立瞳距、瞳高、所选镜框的形状、大小、鼻桥宽度以及镜片割边余量，综合得出车房定制镜片的最小直径；根据直角坐标系上两点之间的距离公式，从瞳孔中心点(X₀，Y₀)到镜框内框边缘点(X_i，Y_i)，i＝1,2,…,360的距离ρ_i中找出最大值ρ_max，加上割边余量r₀就是最小半径r_min，加倍之后就得到了车房定制镜片最小直径尺寸D_min，计算式如下：

ρ_max＝max(ρ_i)，i＝1,2,…,360 (7)

r_min＝ρ_max+r₀ (8)

D_min＝2×r_min (9)

步骤4，计算该镜片的最小中心厚度t_min；首先，将配镜者的球柱镜处方换算成负内散镜片处方，镜片外表面为球面或非球面，内表面为超环曲面，再结合镜片的材料折射率n得到外表面的曲率半径R₁，根据步骤3得到的定制镜片最小直径尺寸D_min计算出外表面的球面或非球面矢高S₁；从远视负内散片的结构可知，第二面基弧的边缘处是镜片圆周上边缘厚度最小的地方，根据刀边加工的要求，设定镜片基弧处的边缘厚度为t₀，再由基弧的屈光力F_b和镜片折射率n得到基弧的曲率半径R_b，结合基弧的非球面系数计算出基弧对应的矢高S₂，最后根据镜片矢高、边缘厚度和中心厚度的关系，该远视镜片的最小中心厚度t_min＝S₁+t₀-S₂；

步骤5，用上述方法得到的定制镜片最小直径D_min和最小中心厚度t_min作为参数进行远视镜片的车房磨边定制。

本申请设计方法得到的镜片与传统镜片相比尺寸明显缩小，因此为了便于对比，本申请的镜片被称为缩镜，上述方式得到的最小直径尺寸为D_min的定制镜片被称为最小缩镜镜片。

优选的r₀≤1.2mm，0.3mm<t₀≤0.6mm。

使用本申请的方法定制可最大化地减小定制镜片的直径和中心厚度，达到轻型美薄的效果。

相较于现有方法，本发明提供的一种用于远视矫正的自由曲面单焦点散光镜片的设计方法，通过将各项人眼的个性化参数与镜框数据充分匹配，计算出镜片所需的最小直径，并根据环曲面内散片基弧位置来设定刀边(即镜片边缘最薄处)位置，使得刀边位置尽可能靠近镜片光学中心，从而最大化地减少镜片中心厚度，达到最佳轻薄美薄的效果。

所述的一种用于远视矫正的自由曲面单焦点散光镜片的设计方法，当配镜者的单眼独立瞳距、鼻桥宽度、镜框数据和处方参数确定时，依据以上方法得到的自由曲面镜片的最小直径，可使镜片柱镜方向的刀边位置距离实际镜框要求的刀边位置不超过1毫米，从而使得割边装架后的镜片的获得最佳轻薄效果。

本发明所述的一种用于远视矫正的自由曲面单焦点散光镜片，其内表面采用超环曲面设计，消除了镜片周边离轴像差，扩大了镜片周边清晰视野范围，增强了成像的对比敏感度。由于光学设计面在镜片的内表面，更靠近眼球，使得镜片的成像质量受框架配戴位置影响减少，相比模具造的光学设计面在镜片外表面的非球面镜片也更具有舒适度上的优势。同时超环曲面设计本身也能给镜片带来叠加的中心厚度减薄的效果。

附图说明

图1为眼镜框型形状图，其中(a)为左眼镜框，(b)为右眼镜框；

图2为人眼数据和镜框的相对位置示意图；

图3为左眼镜框最小缩镜镜片和传统常规镜片的位置和大小示意图；

图4为球柱镜处方转换为负内散片处方的光学“十”字图解；

图5为超环曲面内散片的组合截面图；

图6为超环曲面内散片的基弧截面图；

图7为右眼镜框最小缩镜镜片和传统常规镜片的位置和大小示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

实施例一

一配镜者左眼的球柱镜处方为S+4.00D,C-2.00D，柱镜方向在90°垂直方向。配镜者的左眼独立瞳距LPD为33mm，鼻桥宽度DBL为18mm，瞳高PH为22mm。所选眼镜框型的内边缘点的极坐标数据见表1，该数据可通过镜架扫描或预存的镜框数据获得。按照本发明的方法设计最小边缘厚度为0.5mm的超环曲面单焦点散光定制镜片的缩镜直径D_min和最小中心厚度t_min。为了对比直径减小和中心减薄的效果，再用常规方法下直径65mm和边缘厚度1.1mm的一般环曲面镜片与本发明的最小缩镜镜片进行直径和中心厚度的比较。

包括以下设计步骤：

步骤1：将表1所选眼镜框型的内边缘点的极坐标数据表所述的左眼镜框边缘点的极坐标数据(ρ_i，θ_i)，i＝1°,2°,…,360°转换成直角坐标数据(X_i，Y_i)，i＝1,2,…,360。这里的ρ表示镜框内框边缘点到极坐标极点的距离，θ表示该边缘点连接极点的射线相对于极轴的角度。极坐标极点的位置和镜架扫描时摆放的精度有关，理想的极点位置在镜框内框的几何中心处，即镜框内框的半高和半宽线的交点处；X表示内框边缘点的横坐标值，Y表示表示内框边缘点的纵坐标值，转换计算式如下：

X_i＝ρ_icosθ_i，i＝1°,2°,…,360°

Y_i＝ρ_isinθ_i，i＝1°,2°,…,360°

根据以上直角坐标数据画出框型图，如图1(a)所示。图中X＝0,Y＝0的位置是直角坐标系的原点；

步骤2，根据配镜者验光处方中的左眼独立瞳距LPD或右眼独立瞳距RPD、瞳高PH，以及所选框型的鼻桥宽度DBL，得出镜框上瞳孔中心点在框型直角坐标系上的位置(X₀，Y₀)；

首先画出人眼数据与镜框位置的示意图，如图2所示：图中的PH为瞳高，是瞳孔中心点到镜框下边缘在竖直方向的距离；LPD为左眼的单眼独立瞳距，即左眼瞳孔中心到鼻梁中心线在水平方向的距离；RPD为右眼的单眼独立瞳距，即右眼瞳孔中心到鼻梁中心线在水平方向的距离；DBL为镜框上鼻桥的宽度。图中，鼻梁中心线和鼻桥中心线重合。由于眼镜镜框的直角坐标系原点和瞳孔中心点不重合，而圆形定制镜片的圆心在瞳孔中心点，因此，要先得到瞳孔中心点的坐标位置，才能计算把框型包含在内的圆形镜片的直径。根据图2上瞳孔中心点和框型数据的位置关系，瞳孔中心点在直角坐标上的位置(X₀，Y₀)的计算式如下：

Y₀＝min(Y_i)+PH＝-21.24+22＝0.76mm，i＝1,2,…,360

左眼：

右眼：

式中，min(Y_i)表示从镜框内框边缘点的所有Y坐标数据中找出最小值，man(X_i)表示从镜框内框边缘点的所有X坐标数据中找出最大值,min(X_i)表示从镜框内框边缘点的所有X坐标数据中找出最小值。一般情况下左、右眼的瞳高PH相同，所以图中仅标出了一只眼的瞳高；如果左、右眼的瞳高不一样，可将不同的瞳高值代入公式计算Y₀。

步骤3，根据配镜者的单眼独立瞳距、瞳高、所选镜框的形状、大小和鼻桥宽度，以及割边尺寸，综合得出车房定制镜片的最小直径。圆心在瞳孔中心的车房定制镜片首先要包含框型，因此先要得到瞳孔中心点到框型内边缘点的最大距离。根据直角坐标系上两点之间的距离公式，瞳孔中心点(X₀，Y₀)到镜框内框边缘点(X_i，Y_i)，i＝1,2,…,360的距离ρ为：

从中找出最大值ρ_max：

ρ_max＝max(ρ_i)＝29.76mm，i＝1,2,…,360

圆形镜片的半径r应≥ρ_max，再加上割边尺寸(1mm)，则车房定制镜片的最小半径r_min等于ρ_max+1，车房定制镜片的最小直径D_min就等于2倍的r_min，D_min就是车房定制镜片的最佳缩镜尺寸。以上计算公式如下：

r_min＝ρ_max+1＝30.76mm

D_min＝2×r_min＝61.52mm

用本发明得到的车房定制镜片的直径和传统方法65mm相比的差值为：

D_min-65＝-3.48mm

在常规方法中，远视散光镜片由模具浇注而成，形状为圆形，直径固定为65mm或70mm，这种传统方法的镜片没有完全将人眼的个性化数据和框型数据进行匹配，直径未做到最小化。从上述计算可知，按本发明设计的车房定制镜片的直径D_min为61.52mm，相比于65mm固定直径减小了3.48mm，起到了缩镜的作用，最大限度地减轻了镜片的重量，节省了材料和生产成本。图3表示出了本步骤的几个参量，以及瞳孔中心、直径为D_min的车房定制镜片以及传统固定直径镜片之间的位置和大小关系。

步骤4，计算该镜片的最小中心厚度t_min。

步骤4.1，将配镜者的球柱镜处方改写成负内散片形式的处方。转换后，将镜片外表面设计为球面，屈光力定为+5.00DS；内表面为超环曲面,基弧轴向为180°，形状为高次非球面曲线，屈光力为-1.00DC，正交弧轴向为90°，形状为抛物线，屈光力为-3.00DC，具体转换如下：

(1)原镜片处方S+4.00D,C-2.00D，柱镜方向在90°垂直方向,球柱镜处方为+4.00DS/-2.00DC×90。

(2)写成负内散片形式的处方，确定外表面球面的屈光力F₁：+5.00DS

(3)内表面基弧的轴向为180°，基弧屈光力F_b：+4.00－5.00＝－1.00DC

(4)内表面正交弧的轴向为90°，正交弧屈光力F_c：+4.00+(－2.00)－5.00＝－3.00DC

(5)负内散片的镜片处方为

以上转换用光学“十”字图解表示，如图4，图中等号左边为原球柱镜处方，右边为负内散片形式的镜片处方。图5为对应负内散片的超环曲面镜片组合截面图，基弧和正交弧的屈光力分别为-1.00DC和-3.00DC。由于基弧的顶点曲率半径r_b是超环曲面上最大的顶点曲率半径，基弧的矢高就是超环曲面上最小的弧线矢高，由镜片矢高和边缘厚度的关系可知，负内散片超环曲面镜片上边缘厚度最小的位置就是基弧所在的位置。

步骤4.2，得到负内散片形式的镜片处方后，由外表面球面的屈光力(F₁＝+5.00DS)和镜片的材料折射率(n＝1.56)，求出外表面的球面半径r₁，再根据步骤3得到的最佳缩镜尺寸D_min,计算出外表面球面的矢高S₁，计算如下：

步骤4.3，由步骤4.1的分析可知，第二面基弧边缘是镜片边缘厚度最小的地方，因此，根据刀边加工的要求，设定镜片内表面基弧处的边缘厚度为0.5mm，再根据基弧的屈光力F_b和镜片折射率n得到内表面高次非球面曲线的基弧的顶点曲率半径r_b，计算出基弧对应的矢高S_b。根据图6所示的镜片矢高、边缘厚度和中心厚度的关系，该远视镜片的最小中心厚度t_min＝S₁+0.5-S_b。具体计算如下：

再用下式计算基弧对应的矢高S_b。式中，c为顶点曲率，c＝1/r_b＝1/560；r为透镜的径向坐标，透镜直径为D_min，则r＝D_min/2＝61.52/2；k为圆锥系数，a_i为高次非球面系数。本实例中，k＝0，a₂＝5.20e-07，a₃＝-5e-11，其余系数为0，因此：

t_min＝S₁+0.5-S_b＝3.54mm

为了和传统方法下直径65mm，边厚为1.1mm的环曲面镜片的中心厚度进行比较，根据同一处方，对这种镜片进行中心厚度的计算。

此环曲面镜片和本发明设计的超环曲面结构类似，其外表面球面的屈光力、内表面基弧和正交弧的屈光力都与本发明的超环曲面镜片一样，且内表面基弧的边缘处也是镜片圆周上边缘厚度最小的地方；与本发明的超环曲面不同的是，该环曲面镜片的直径为65mm，且内表面基弧和正交弧均为球弧。因此，计算外表面球面对应的矢高S₁ ^*时，只需将S₁公式里的D_min换成65：

由于屈光力相同，环曲面的基弧半径等于本发明的超环曲面基弧的顶点曲率半径r_b，因此作为球弧，环曲面的基弧矢高S_b ^*为：

结合边缘厚度1.1mm，根据图6显示的矢高、边缘厚度和中心厚度的关系，则该环曲面镜片的中心厚度t₂为：

t₂＝S₁ ^*+1.1-S_b ^*＝4.98mm

该镜片与本发明的最小缩镜镜片相比，中心厚度差值为：

t₂-t_min＝1.44mm

由此可知，本发明设计的最小缩镜镜片相比于直径为65mm，最小边厚为1.1mm的环曲面镜片，中心厚度减小了1.44mm，缩小比为28.9％，缩减中心厚度的效果非常明显。

通过本发明的设计，远视负内散片镜片的外径和中心厚度都减小了，镜片的体积和重量得到了最大的缩减，不仅减少了材料的用量，节省了生产，还提升了用户的使用感受，使佩戴更舒适和轻便。

本发明采用的自由曲面单焦点散光镜片，其外表面为球面或非球面，内表面采用超环曲面，眼镜行业称之为负内散片，这种超环曲面透镜无论在外观上还是成像质量上都优于球柱面透镜，具体的优点是消除了镜片周边离轴像差，扩大了镜片周边的清晰视野范围，增强了成像的对比敏感度；由于光学设计面在镜片的内表面，更靠近眼球，使得镜片的成像质量受框架配戴位置影响减少，相比模具造的光学设计面在外表面的非球面镜片也更具有舒适度上的优势。同时超环曲面设计本身也能给镜片带来叠加的中心厚度减薄的效果。

实施例二：

一配镜者右眼的球柱镜处方为S+5.00D,C-2.25D，柱镜方向在45°斜角方向。配镜者右眼的独立瞳距RPD为34mm，鼻桥宽度DBL为18mm，瞳高PH为22mm。所选眼镜框型的内边缘点的极坐标数据见表2，该数据可通过镜架扫描或预存的镜框数据获得。按照本发明的方法设计最小边缘厚度为0.5mm的超环曲面单焦点散光定制镜片的最小直径D_min和最小中心厚度t_min。为了对比直径减小和中心减薄的效果，再分别以常规方法下直径65mm和边缘厚度1.1mm的环曲面镜片进行直径和中心厚度的比较。

包括以下设计步骤：

步骤1：将表2所选眼镜框型的内边缘点的极坐标数据表的右眼镜框边缘点的极坐标数据(ρ_i，θ_i)，i＝1°,2°,…,360°转换成直角坐标数据(X_i，Y_i)，i＝1,2,…,360。转换计算式如下：

X_i＝ρ_icosθ_i，i＝1°,2°,…,360°

Y_i＝ρ_isinθ_i，i＝1°,2°,…,360°

根据以上直角坐标数据画出框型图，如图1(b)所示。图中X＝0,Y＝0的位置是直角坐标系的原点。

步骤2，根据配镜者验光处方中的右眼独立瞳距RPD、瞳高PH，以及所选框型的鼻桥宽度DBL，得出镜框上瞳孔中心点在框型直角坐标系上的位置(X₀，Y₀)。根据图2上瞳孔中心点和框型数据的位置关系，右瞳孔中心点在直角坐标上的位置(X₀，Y₀)的计算式如下：

Y₀＝min(Y_i)+PH＝-21.23+22＝0.77mm，i＝1,2,…,360

右眼：

步骤3，根据配镜者的单眼独立瞳距、瞳高、所选镜框的形状、大小和鼻桥宽度，以及割边尺寸，综合得出车房定制镜片的最小直径D_min。根据直角坐标系上两点之间的距离公式，瞳孔中心点(X₀，Y₀)到镜框内框边缘点(X_i，Y_i)，i＝1,2,…,360的距离ρ为：

从中找出最大值ρ_max：

ρ_max＝max(ρ_i)＝28.94mm，i＝1,2,…,360

r_min＝ρ_max+1＝29.94mm

D_min＝2×r_min＝59.88mm

D_min-65＝-5.12mm

从上述计算可知，按本发明设计的车房定制镜片的直径D_min为59.88mm，相比于65mm固定直径减小了5.12mm，起到了缩镜的作用，最大限度地减轻了镜片的重量，节省了材料和生产成本。图7表示出了本步骤的几个参量，以及瞳孔中心、直径为D_min的车房定制镜片以及传统固定直径镜片之间的位置和大小关系。

步骤4，计算该镜片的最小中心厚度t_min。

步骤4.1，将配镜者的球柱镜处方改写成负内散片形式的处方。转换后，将镜片的外表面设计为抛物面，屈光力设为+6.00DS；内表面设计为超环曲面,基弧轴向为135°，形状为高次非球面，屈光力为-1.00DC，正交弧轴向为45°，形状为双曲面，屈光力为-3.25.00DC，具体转换如下：

(1)原镜片处方S+5.00D,C-2.25D，柱镜方向在45°斜角方向,球柱镜处方为

+5.00DS/-2.25DC×45。

(2)写成负内散片处方，确定外表面抛物面的屈光力F₁：+6.00DS

(3)内表面基弧轴向为135°，屈光力F_b：+5.00－6.00＝－1.00DC

(4)内表面正交弧轴向为45°，正交弧屈光力F_c：

+5.00+(－2.25)－6.00＝－3.25DC

(5)负内散片镜片处方为

步骤4.2，得到负内散片形式的镜片处方后，由外表面抛物面的屈光力(F₁＝+6.00DS)和镜片的材料折射率(n＝1.56)，得出外表面抛物面的顶点曲率半径r₁，公式如下：

再用下式计算抛物线对应的矢高S₁。式中，c为抛物线的顶点曲率，c＝1/r₁＝1/93.3；r为透镜的径向坐标，透镜直径为D_min，则r＝D_min/2＝59.88/2；k为圆锥系数，抛物线时，k＝-1，因此：

步骤4.3，根据负内散片处方，由内表面基弧的屈光力(F_b＝-1.00DC)和镜片的材料折射率(n＝1.56)，求出基弧的顶点曲率半径r_b，公式如下：

再用下式计算高次非球面曲线对应的矢高S_b。式中，c为顶点曲率，c＝1/r_b＝1/560；r为透镜的径向坐标，透镜直径为D_min，则r＝D_min/2＝59.88/2；k为圆锥系数，a_i为高次非球面系数。本实例中，k＝0，a₂＝5.20e-07，a₃＝-5e-11，其余系数为0，因此：

由图6所示的镜片矢高、边缘厚度(＝0.5mm)和中心厚度的关系，该车房定制远视镜片的最小中心厚度t_min＝S₁+0.5-S_b，计算如下：

t_min＝S₁+0.5-S_b＝4.12mm

为了和传统方法下直径65mm，边厚为1.1mm的环曲面镜片进行比较，对这种镜片进行中心厚度的计算。

此环曲面镜片和本发明设计的超环曲面结构类似，其外表面抛物面的屈光力、内表面基弧和正交弧的屈光力都与本发明的超环曲面镜片一样，且内表面基弧的边缘处也是镜片圆周上边缘厚度最小的地方；不同的是，环曲面镜片的直径为65mm，且内表面的基弧和正交弧均为球弧。因此，在计算外表面抛物面的矢高S₁ ^*时，只需将S₁公式里镜片的直径D_min换成65mm，即r＝65/2，其余参量和超环曲面外表面的数据一样，c＝1/r₁＝1/93.3，k＝-1，计算如下：

由于屈光力相同，环曲面镜片内表面的基弧半径等于本发明的超环曲面的基弧半径r_b(560mm)，作为球弧，环曲面镜片内表面基弧的矢高S_b ^*为：

再结合边缘厚度1.1mm，根据图6显示的边缘厚度、矢高和中心厚度的关系，则该环曲面镜片的中心厚度t₂为：

t₂＝S₁ ^*+1.1-S_b ^*＝5.82mm

该镜片与本发明的最小缩镜相比，中心厚度差值为：

t₂-t_min＝1.70mm

由此可知，本发明设计的最小缩镜相比于直径为65mm，最小边厚规定为1.1mm的环曲面镜片，中心厚度减小了1.70mm，中心厚度缩小比为29.2％，缩减中心厚度的效果非常明显。

通过本申请技术方案设计的用于远视矫正的自由曲面单焦点散光镜片，镜片的外径和中心厚度都减小了，镜片的体积和重量得到了最大的缩减，不仅减少了材料的用量，节省了生产，还提升了用户的使用感受，使佩戴更舒适和轻便。

表1实施例一中所选眼镜框型的内边缘点的极坐标数据表

表2实施例二中所选眼镜框型的内边缘点的极坐标数据表

Claims

1.一种用于远视矫正的自由曲面单焦点散光镜片的设计方法，其特征在于：所述的用于远视矫正的自由曲面单焦点散光镜片为散光矫正面在内表面的圆形正透镜，其镜片的外表面为球面或非球面，内表面为超环曲面；首先根据配镜者验光处方中的单眼独立瞳距、瞳高、所选镜框内框数据，结合镜片割边余量综合得出镜片的最小直径；依据单眼超环曲面处方设定镜片内表面基弧处的边缘厚度，然后依据单眼的球柱镜处方、镜片外表面的屈光力和非球面系数、镜片内表面基弧的屈光力和非球面系数，结合镜片最小直径得到镜片基弧截面外表面的矢高、内表面的矢高，利用边缘厚度、外表面的矢高、内表面的矢高、中心厚度的关系计算出镜片的最小中心厚度。

2.根据权利要求1所述的用于远视矫正的自由曲面单焦点散光镜片的设计方法，其特征在于：所述的镜框内框数据镜包括：内框的形状、大小和鼻桥宽度数据；通过扫描镜架获得或通过预存的镜框内框数据获得。

3.根据权利要求1所述的用于远视矫正的自由曲面单焦点散光镜片的设计方法，其特征在于：镜框内框数据为镜框内框边缘点的极坐标数据(ρ_i，θ_i)，i＝1°，2°，...，360°；ρ表示镜框内框边缘点到极坐标极点的距离，θ表示镜框内框该边缘点连接极点的射线相对于极轴的角度；所述的极坐标极点的位置和镜架摆放的精度有关，极点位置设置于镜框内框的几何中心处，即镜框内框的半高和半宽线的交点处。

4.根据权利要求3所述的用于远视矫正的自由曲面单焦点散光镜片的设计方法，其特征在于：步骤1：将镜框内框边缘点的极坐标数据(ρ_i，θ_i)转换成直角坐标数据(X_i，Y_i)，其中i＝1，2，...，360；X表示内框边缘点的横坐标值，Y表示表示内框边缘点的纵坐标值；转换公式为：

X_i＝ρ_icosθ_i，i＝1°，2°，...，360° (1)

Y_i＝ρ_isinθ_i，i＝1°，2°，...，360° (2)

Y₀＝min(Y_i)+PH，i＝1，2，...，360 (3)

左眼：

右眼：

步骤3，根据配镜者的单眼独立瞳距、瞳高、所选镜框的形状、大小、鼻桥宽度以及镜片割边余量，综合得出车房定制镜片的最小直径；根据直角坐标系上两点之间的距离公式，从瞳孔中心点(X₀，Y₀)到镜框内框边缘点(X_i，Y_i)，i＝1，2，...，360的距离ρ_i中找出最大值ρ_max，加上割边余量r₀就是最小半径r_min，加倍之后就得到了车房定制镜片最小直径尺寸D_min，计算式如下：

ρ_max＝max(ρ_i)，i＝1，2，...，360 (7)

r_min＝ρ_max+r₀ (8)

D_min＝2×r_min (9)

步骤4，计算该镜片的最小中心厚度t_min；首先，将配镜者的球柱镜处方换算成负内散镜片处方；镜片外表面为球面或非球面，内表面为超环曲面，再结合镜片的材料折射率n得到外表面的曲率半径R₁，根据步骤3得到的定制镜片最小直径尺寸D_min计算出外表面球面或非球面的矢高S₁；从远视负散镜片的结构可知，第二面基弧的边缘处是镜片圆周上边缘厚度最小的地方，根据刀边加工的要求，设定镜片基弧处的边缘厚度为t₀，再由基弧的屈光力F_b和镜片折射率n得到基弧的曲率半径R_b，并结合镜片基弧的非球面系数，计算出基弧对应的矢高S₂，最后根据镜片矢高、边缘厚度和中心厚度的关系，该远视镜片的最小中心厚度t_min＝S₁+t₀-S₂；

5.根据权利要求4所述的用于远视矫正的自由曲面单焦点散光镜片的设计方法，其特征在于：r₀≤1.2mm，0.3mm＜t₀≤0.6mm。

6.根据权利要求5所述的用于远视矫正的自由曲面单焦点散光镜片的设计方法，其特征在于：r₀＝1mm，t₀＝0.5mm。

7.一种用于远视矫正的自由曲面单焦点散光镜片，其特征在于：使用如权利要求1至6之一所述的用于远视矫正的自由曲面单焦点散光镜片的设计方法而获得。