CN116719179A - 一种混合视光屈光镜片及眼镜 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种混合视光屈光镜片，所述混合视光屈光镜片包括中心透镜区域和与所述中心透镜区域拼接的至少一外围透镜区域，所述中心透镜区域和每个所述外围透镜区域的透镜的表面为相同或者不同面型。相对于现有技术，本发明降低了眼镜片厚度，提升了用户使用舒适性。
Description
技术领域
本发明涉及光学技术领域，特别涉及一种混合视光屈光镜片及眼镜。
背景技术
随着科技的日益进步和工业化程度的加快，受生活习惯、看书和工作压力，以及人口老龄化影响，越来越多的人存在视力缺陷。而传统意义上的眼镜片厚度较厚，尤其是高度数的近视镜片，边缘厚度往往会上升到10mm以上，厚度的增加进一步造成面部承重的压力，这将给使用者带来极大的不舒适。
目前，现有技术中涉及到对视光镜片减薄的技术较少，且均存在各自的缺陷。
申请号为“201710411732.3”的专利中提供了一种超薄镜片的概念，此发明所要解决的技术问题是提供一种采用粘合层将超薄玻璃与树脂粘合制成一体，相比传统玻璃眼镜片更轻、更薄，且基体上表面设有防菌层，能够起到防细菌的作用，基体下表面设有紫外线吸收层能够增强镜片的抗紫外线性能的超薄眼镜片。但是实际上该专利并未提出具体的超薄玻璃的实现方式，仅仅提出了一种极不成熟的虚假概念，无法真正实现。
申请号为“202011321238.6”的专利中提供了一种双面复合减薄变焦近视镜片的制备方法，具体的为构建光学表面应用在镜片前后两个面中，提高设计自由度进而减薄镜片。但是实际上，此专利中提出的光学表面面型为常规的偶次非球面面型，且即使使用该种面型也无法真正意义上大幅减薄透镜厚度，据其文件中描述，相较于常规镜片，边缘厚度可减少20％～30％，这种表现并不是十分优良。
发明内容
本发明的主要目的在于提出一种混合视光屈光镜片及眼镜，旨在降低眼镜片厚度，提升用户使用舒适性。
为实现上述目的，本发明提供了一种混合视光屈光镜片，所述混合视光屈光镜片包括中心透镜区域和与所述中心透镜区域拼接的至少一外围透镜区域，所述中心透镜区域和每个所述外围透镜区域的透镜的表面为相同或者不同面型。
本发明的进一步技术方案是，所述中心透镜区域和所述至少一外围透镜区域的透镜的表面的面型为折射型自由曲面面型、衍射型自由曲面面型或者折衍混合自由曲面面型。
本发明的进一步技术方案是，所述折射型自由曲面面型为平面面型、球面面型或非球面面型。
本发明的进一步技术方案是，所述衍射型自由曲面面型为平面面型、球面面型或非球面面型。
本发明的进一步技术方案是，所述折衍混合自由曲面面型为平面面型、球面面型或非球面面型。
本发明的进一步技术方案是，所述折衍混合自由曲面面型的混合方式为所述中心透镜区域为折射型、所述至少一外围透镜区域为衍射型，或者所述中心透镜区域为衍射型、所述至少一外围透镜区域为折射型，或者多区域折射和衍射自由混合类型。
本发明的进一步技术方案是，所述衍射型为DOE衍射光学元件、或者metasurface超表面、或者metamaterial超材料构成。
本发明的进一步技术方案是，所述中心透镜区域和所述至少一外围透镜区域的透镜的基底为平面面型、球面面型或者非球面面型面型。
本发明的进一步技术方案是，所述混合视光屈光镜片的材料为光聚合物、或者聚甲基丙烯酸甲酯、或者聚碳酸酯、或者聚氯乙烯、或者聚二甲基硅氧烷、或者硅胶、或者二氧化钛。
为实现上述目的，本发明还提出一种眼镜，所述眼镜采用一片或多片如上所述的混合视光屈光镜片。
本发明混合视光屈光镜片及眼镜的有益效果是：
本发明通过上述技术方案，包括中心透镜区域和与所述中心透镜区域拼接的至少一外围透镜区域，所述中心透镜区域和每个所述外围透镜区域的透镜的表面为相同或者不同面型，降低了眼镜片厚度，提升了用户使用舒适性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1是光线汇聚在视网膜上时的示意图；
图2是光线汇聚在视网膜前方时的示意图；
图3是光线汇聚在视网膜后方时的示意图；
图4是现有技术中-10D镜片的尺寸说明示意图；
图5是现有技术中-10D镜片对光线的矫正效果示意图；
图6是本发明混合视光屈光镜片较佳实施例的尺寸说明示意图；
图7是本发明混合视光屈光镜片较佳实施例对光线的矫正效果示意图；
图8是菲涅尔透镜的结构示意图；
图9是菲涅尔透镜裁切过后为环形实体示意图；
图10是中心透镜的结构示意图；
图11是中心透镜裁切后的结构示意图；
图12是本发明混合视光屈光镜片较佳实施例拼接完成后的结构示意图；
图13是本发明混合视光屈光镜片较佳实施例拼接完成后的侧视图；
图14是双面混合光镜片第一视角下的形态示意图；
图15是双面混合光镜片第二视角下的形态示意图；
图16是双面混合光镜片的剖面图；
图17是双面混合光镜片的外观图；
图18是双面混合光镜片的镜面示意图；
图19和图20分别为菲涅尔镜片及中心镜片独立设计时对应的光斑尺寸示意图；
图21是双面混合光镜片在搭配300度近视人眼模型时，实际仿真的显示效果图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
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，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
考虑到现有技术无法真正意义上实现视光镜片的大幅减薄减重，无法给使用者带来更高更舒适的使用体验，本发明提出一种解决方案。本发明所采用的技术方案主要是应用不同的面型组合，使菲涅尔透镜与特殊面型的组合可将视光镜片最大厚度减至1～4mm之间，整体眼镜重量可控制在10g以下。同时，本发明不仅能应用于常规的近视眼镜、远视眼镜上，还能应用于隐形眼镜片上，使得眼镜片更薄和更利于舒适配戴。
具体地，本发明混合视光屈光镜片较佳实施例包括中心透镜区域和与所述中心透镜区域拼接的至少一外围透镜区域，所述中心透镜区域和每个所述外围透镜区域的透镜的表面为相同或者不同面型。所述中心透镜区域拼接于第二透镜区域的中心。
其中，所述中心透镜区域和所述至少一外围透镜区域的透镜的表面的面型为折射型自由曲面面型、衍射型自由曲面面型或者折衍混合自由曲面面型。
进一步地，本实施例中，所述折射型自由曲面面型为平面面型、球面面型或非球面面型中的一种。
所述衍射型自由曲面面型为平面面型、球面面型或非球面面型中的一种。
所述折衍混合自由曲面面型为平面面型、球面面型或非球面面型中的一种。
所述折衍混合自由曲面面型的混合方式为所述中心透镜区域为折射型、所述至少一外围透镜区域为衍射型，或者所述中心透镜区域为衍射型、所述至少一外围透镜区域为折射型，或者多区域折射和衍射自由混合类型中的一种。
本实施例中，所述衍射型为DOE衍射光学元件、或者metasurface超表面、或者metamaterial超材料构成。
本实施例中，所述中心透镜区域和所述至少一外围透镜区域的透镜的基底为平面面型、球面面型或者非球面面型面型。
所述非球面面型包括自由曲面面型以及衍生和混合面型。
所述自由曲面面型包括偶次非球面、XY多项式或切比雪夫多项式等面型。
本实施例中，所述偶次非球面的表达式为：
上式中c＝1/r0，k＝-e2，a2，a4，a6为多次项系数，r0为曲面近轴部分的曲率半径，c为非球面的基准面，k为圆锥度，r为实际考察的半径，Z为当半径为r时，面型对应的矢高。
所述XY多项式的表达式为：
其中，
公式等号右边左半部分与偶次非球面表达式类似，右半部分为XY多项式描述的曲面，通常取十阶以内，即m+n≤10，N＝66，将它展开的表达式如下：
其中，c为非球面的基准面，k为圆锥度，r为实际考察的半径，Z为当半径为r时，面型对应的矢高，A为多项式系数，m、n表示10阶以内的组合，即m+n≤10，j为多项式下缀编码，x、y为XY多项式参数。
切比雪夫多项式曲面是一个基本曲率半径和切比雪夫多项式序列描述的自由曲面。本实施例中，具体为：第一类一维切比雪夫多项式，其表达式为：
Tn(x)＝cos(ncos-1(x))，n＝0...∞，x∈[-1，1]
其中，Tn(x)为切比雪夫多项式各阶递推公式；
其中，前十个切比雪夫多项式系数为：
T0(x)＝1
T1(x)＝x
T2(x)＝2x2-1
T3(x)＝4x3-3x
T4(x)＝8x4-8x2+1
T5(x)＝16x5-20x3+5x
T6(x)＝32x6-48x4+18x2-1
T7(x)＝64x7-112x5+56x3-7x
T8(x)＝128x8-256x6+160x4-32x2-1
T9(x)＝256x9-576x7+432x5-120x3-9x
T10(x)＝512x10-1280x8+1120x6-400x4+50x2-1：
通过使用系统的(x，y)基准形式，实现一个二维切比雪夫(Chebyshev)多项式的过渡：
tij(x，y)＝Ti(x)·Tj(y)i，j＝0...∞，x∈[-1，1]，y∈[-1，1]
在实际设计中，X和Y的最大阶数设置为14，任何函数都可由切比雪夫多项式的有限和来表示：
在单位区间上定义了二维切比雪夫多项式的参数，为了使值的替换对任意区间有效，本实施例使用正规化的x/x0和y/y0作为多项式的参数。切比雪夫多项式曲面z坐标为：
其中C是在表面顶点处的曲率半径x0，y0标准化下的长度，c(i，j)的规范化多项式系数c(i，j)＝cij/x0y0。
本实施例中，所述混合视光屈光镜片的材料可为光聚合物(photo polymer)、或者聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、或者聚碳酸酯(Polycarbonate)、或者聚氯乙烯(Polyvinylchloride)、或者聚二甲基硅氧烷(Polydimethylsiloxane)、或者硅胶。所述混合视光屈光镜片的基底面形状可为平面或曲面。
本实施例中，所述至少一外围透镜区域采用菲涅尔透镜，所述菲涅尔透镜的面型可以为球面或偶次非球面、XY多项式、切比雪夫多项式等自由曲面以及衍生和混合面型，包括但不仅限于上述面型。
以下对人眼视力改变原理进行介绍。
正常情况下：人眼会将自然界中携带图像信息的光线汇聚在视网膜上，从而看到清晰的图像，如图1所示；当人眼视力发生缺陷时，光线将无法汇聚在视网膜上，当光线汇聚在视网膜前方时即为近视眼，如图2所示；当光线汇聚在视网膜后方时即为远视眼，如图3所示。
通过在人眼前方增加负透镜或正透镜可以解决近视或远视问题，在传统视光学领域中约定，根据人眼前方所加的透镜焦距可以计算出镜片的屈光度，即：D＝1m/f，其中D为屈光度，f为透镜焦距；正透镜D为正数，负透镜D为负数，且1D也称之为100度。
常规视光镜片原片普遍尺寸为75mm左右，实际眼镜成品镜片对角长度在50～60mm之间；而常规采用普通球面或者非球面进行设计的视光镜片，其厚度较厚，尤其是近视镜片，当屈光度为-10D时，镜片边缘厚度将会达到10mm以上，这无疑将会增加透镜的重量，给使用者带来更多的负担，且实际使用也极为不方便。图4为-10D镜片的尺寸说明，图5为其对光线的矫正效果。
以下对本发明混合视光屈光镜片的结构和工作原理进行详细阐述。
本发明中，将使用一种混合视光屈光镜片减薄镜片厚度，具体的为：镜片中心区域为特殊面型的标准圆形区域，镜片除中心圆形区域外的区域，为环形菲涅尔透镜区域。图6为-10D镜片的尺寸说明，图7为其对光线的矫正效果。
通过实际对比可以发现，本发明中使用的混合视光镜片与常规镜片相比，在具有相同屈光度时，其厚度将会得到大幅度的降低，由12.6mm减薄至1-3mm。
根据不同的屈光度要求，可以分别使用不同的曲面来混合，来达到矫正视觉的目的。以最简单的菲涅尔混合曲面镜片为例，分别使用菲涅尔透镜与自由曲面透镜进行设计，其中自由曲面透镜也可称之为中心透镜，使其分别满足屈光度要求；眼镜使用者在实际佩戴眼镜的过程中，主要使用的区域为中间直径为0-100mm左右的圆形区域，因此对菲涅尔透镜及中心透镜进行裁切，使中心透镜保留中心直径0-80mm的原型区域，使菲涅尔透镜保留外侧直径为30-90mm，内测直径为0-70mm的环形区域，将两者进行拼接，实现混合镜片形态。图8至图12为本发明混合视光屈光镜片方案实现的流程，图13为本发明混合视光屈光镜片的侧视图。
本发明混合视光屈光镜片的有益效果是：
本发明通过上述技术方案，包括主要透镜区域和第二透镜区域，所述主要透镜区域拼接于第二透镜区域的中心，所述主要透镜区域和所述第二透镜区域的透镜的表面采用相同或者不同面型的镜面，降低了眼镜片厚度，提升了用户使用舒适性。
为实现上述目的，本发明还提出一种眼镜，所述眼镜采用一片或多片如上实施例所述的混合视光屈光镜片。
本实施例中，所述眼镜可以为常规的近视眼镜、远视眼镜，也可以为隐形眼镜或者其他矫正眼镜。
本发明所提出的眼镜可以采用一片如上实施例所述的混合视光屈光镜片，也可以采用两片或者以上混合视光屈光镜片，从而实现双面均具有特殊面型的双面混合视光镜片，如图14、图15所示，为双面混合视光镜片不同视角下的形态。
在其中一个实施方案中，采用一个屈光度为-3D，使用材料为PC，厚度为2mm的近视镜片，其具体参数如表1所示。
表1
| 屈光度 | 材料 | 厚度 | 菲涅尔区域尺寸 | 中心透镜区域 |
| -3D | PC | 2mm | 内圆半径20mm，外圆半径35mm | 半径20mm |
其中，菲涅尔透镜面型使用偶次非球面，中心透镜面型为偶次非球面，具体参数如下：
表2
表3
图16为混合镜片的剖面图，图17为混合镜片的外观图，图18为镜面曲线。图19、图20分别为菲涅尔镜片及中心镜片独立设计时对应的光斑尺寸，实际设计时对应300度近视人眼模型，通过弥散斑尺寸可以判断，该镜片显示效果可以满足人眼系统要求。图21为混合视光镜片在搭配300度近视人眼模型时，实际仿真的显示效果图，就结果来看，成像清晰，满足实际使用需求。
本发明所提出的眼镜通过采用如上实施例所述的混合视光屈光镜片，降低了眼镜片厚度，提升了用户使用舒适性。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种混合视光屈光镜片，其特征在于，所述混合视光屈光镜片包括中心透镜区域和与所述中心透镜区域拼接的至少一外围透镜区域，所述中心透镜区域和所述外围透镜区域的透镜的表面为相同或者不同面型。
2.根据权利要求1所述的混合视光屈光镜片，其特征在于，所述中心透镜区域和所述至少一外围透镜区域的透镜的表面的面型为折射型自由曲面面型、衍射型自由曲面面型或者折衍混合自由曲面面型。
3.根据权利要求2所述的混合视光屈光镜片，其特征在于，所述折射型自由曲面面型为平面面型、球面面型或非球面面型。
4.根据权利要求2所述的混合视光屈光镜片，其特征在于，所述衍射型自由曲面面型为平面面型、球面面型或非球面面型。
5.根据权利要求2所述的混合视光屈光镜片，其特征在于，所述折衍混合自由曲面面型为平面面型、球面面型或非球面面型。
6.根据权利要求5所述的混合视光屈光镜片，其特征在于，所述折衍混合自由曲面面型的混合方式为所述中心透镜区域为折射型、所述至少一外围透镜区域为衍射型，或者所述中心透镜区域为衍射型、所述至少一外围透镜区域为折射型，或者多区域折射和衍射自由混合类型。
7.根据权利要求4和权力要求5所述的混合视光屈光镜片，其特征在于，所述衍射型为DOE衍射光学元件、或者metasurface超表面、或者metamaterial超材料构成。
8.根据权利要求1所述的混合视光屈光镜片，其特征在于，所述中心透镜区域和所述至少一外围透镜区域的透镜的基底为平面面型、球面面型或者非球面面型面型。
9.根据权利要求1至8任意一项所述的混合视光屈光镜片，其特征在于，所述混合视光屈光镜片的材料为光聚合物、或者聚甲基丙烯酸甲酯、或者聚碳酸酯、或者聚氯乙烯、或者聚二甲基硅氧烷、或者硅胶、或者二氧化钛。
10.一种眼镜，其特征在于，所述眼镜采用一片或多片如权利要求1至9任意一项所述的混合视光屈光镜片。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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