CN1412604A - 非球面眼镜片 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种非球面眼镜片，包括两个折射表面，其中至少一个折射表面为非球面，其形状由以下公式表示(见右式),式中z为表面某处的矢高，c表示非球面顶点的曲率，r（r=x²+y²表示离开光轴的距离，α₁、α₂、α₃、α₄、α₅为非球面高次项系数。本发明可以使眼镜片明显减薄，并且使得场曲基本与远点球面的弯曲相重合，从而使镜片成像质量更佳。

Description

非球面眼镜片

                        技术领域

本发明涉及一种眼镜片，具体涉及一种非球面的眼镜片，通过选定非球面的形状，达到使镜片成像质量更佳、厚度减薄的效果，可适用于近视镜和远视镜。

                        背景技术

用于校正近视或远视的眼镜片通常为包括两个折射表面的透镜，传统镜片的两个折射表面为球面，便于加工，然而，随着镜片度数的增加，近视镜边缘会明显增厚，而远视镜则是中间厚边缘薄，由于对镜片最薄处有强度要求，使得整个镜片厚度加大，既影响美观，又造成戴镜者的不适。为解决这一问题，人们开始设计非球面的眼镜片，以抵消两个不同曲率的球面构成的镜片在中央和边缘厚薄不等造成的镜片整体变厚，如中国发明专利申请CN1212766A公开了一种非球面眼镜片，通过引入高次项修正来改变眼镜片各点处的曲率，进而减小镜片各点处的厚度差，但是，在该申请中，引入的高次项包括有奇次和偶次项，会导致镜片折射表面的不对称，难以设计出符合要求的镜片，而圆锥常数K的引入更增加了设计难度，因而，在实际的镜片设计中很难实现，另外传统球面镜的场曲与要求的远点球面不重合使得其成像质量必然随视场增大而下降，这点它没有考虑到。

                        发明内容

本发明目的是提供一种非球面眼镜片，通过改变镜片一面或两面的形状，减小镜片边缘与中央的厚度差，并且使其平均场曲基本与要求的远点球面重合，从而提高镜片的成像质量，使戴镜者视场更开阔。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种非球面眼镜片，包括两个折射表面，其中至少一个折射表面为非球面，其形状由以下公式表示 $z\left(r\right)=\frac{{\mathrm{cr}}^2}{1+\sqrt{1-c^2{r}^2}}+a_1{r}^4+a_2{r}^6+a_3{r}^8+a_4{r}^{10}+a_5{r}^{12}$

式中z为表面某处的矢高，这里定义自眼镜片顶点朝眼睛的方向为矢高的正值方向，c表示非球面顶点的曲率(曲率半径R的倒数)， $r(r=\sqrt{x^2+y^2})$ 表示离开光轴的距离，a₁、a₂、a₃、a₄、a₅为非球面高次项系数。

上述技术方案中，非球面顶点的曲率c可由对眼镜片要求的度数计算获取，各高次项系数的具体数值可以采用计算机优化设计取得。

上述技术方案中，可以是一个折射表面为所述非球面，另一个折射表面为球面。

上述技术方案中，当所述镜片的内表面为球面时，对于近视镜片，外表面高次项的值a₁r⁴+a₂r⁶+a₃r⁸+a₄r¹⁰+a₅r¹²为正值；对于远视镜片，外表面高次项的值a₁r⁴+a₂r⁶+a₃r⁸+a₄r¹⁰+a₅r¹²为负值。

上述技术方案中，当所述镜片的外表面为球面时，对于近视镜片，内表面高次项的值a₁r⁴+a₂r⁶+a₃r⁸+a₄r¹⁰+a₅r¹²为负值；对于远视镜片，内表面高次项的值a₁r⁴+a₂r⁶+a₃r⁸+a₄r¹⁰+a₅r¹²为正值。

上述技术方案中，也可以两个折射表面均为非球面，其形状由权利要求1中的公式表示，其中两个表面的参数分别根据镜片的度数确定。

本发明中，两面的顶点曲率c₁、c₂可由对眼镜片要求的度数根据常规配对得到，由于高次项的引入，使得折射表面为非球面，对于近视镜和远视镜，分别通过控制高次项的正负，可以使眼镜片减薄，同时它得到的场曲可以与要求的眼镜片远点球面的弯曲基本重合，还不影响镜片度数的测量。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：

1.由于本发明利用高次项引入了非球面设计，使得镜片可以有效减薄；

2.本发明引入的高次项均为偶次项，保证了镜片表面的对称性，有利于设计制作；

3.通过本发明公式获得的镜片，其场曲可以与要求的眼镜片远点球面的弯曲基本重合，成像质量明显优于传统设计，还不影响镜片度数的测量。

                       具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步描述：

实施例一：一种非球面近视眼镜片，度数为-4D，外径为φ70毫米，取外表面为0.5D，面形为由下式表达的非球面；内表面为-4.5D，面形为球面。外表面形状的表达式为， $z\left(r\right)=\frac{{\mathrm{cr}}^2}{1+\sqrt{1-c^2{r}^2}}+a_1{r}^4+a_2{r}^6+a_3{r}^8+a_4{r}^{10}+a_5{r}^{12}$

其中的高次项系数为：a₁＝2.89e-7，a₂＝1.2e-10，a₃＝-5.78e-14，a₄＝-1.69e-16，a₅＝1.17e-19。

通过计算我们知道，外表面高次项的值为正值，较外表面同为球面的传统镜片可减薄0.5mm。另外它在φ10mm口径范围内与传统镜片基本无差别，因此不影响镜片度数测量。

表1为这种设计和传统设计的子午场曲及弧矢场曲的数据(都以眼镜片的远点球面为基准)。

从表上我们可以看出，这种设计的平均场曲与眼镜片的远点球面基本重合。并且像散(＝子午场曲-弧矢场曲)也较传统设计有明显改善。

表1实施例一和传统设计的子午场曲及弧矢场曲(单位：mm)

视场角	优化设计结果		外表面为球面的结果
					子午场曲	弧矢场曲	子午场曲	弧矢场曲
	5°	0.514	-0.002	1.137					0.267
10°					1.885	-0.034	4.366	0.809
	15°	3.638	-0.172	9.175					1.755
20°					5.091	-0.538	14.828	2.964
	25°	5.495	-1.292	20.504					4.331
30°					4.247	-2.611	25.451	5.738
	35°	1.140	-4.654	29.107					7.066

实施例二：一种非球面远视眼镜片，度数为4D，外径为φ70毫米，取外表面为5.0D，面形为由下式表达的非球面；内表面为-1.0D，面形为球面。外表面形状的表达式为， $z\left(r\right)=\frac{{\mathrm{cr}}^2}{1+\sqrt{1+-c^2{r}^2}}+a_1{r}^4+a_2{r}^6+a_3{r}^8+a_4{r}^{10}+a_5{r}^{12}$

其中的高次项系数为：a₁＝-6.39e-8，a₂＝-8.5e-10，a₃＝1.06e-12，a₄＝-7.38e-16，a₅＝2.02e-19。

通过计算我们知道，外表面高次项的值为负值，较外表面同为球面的传统镜片可减薄0.62mm。另外它在φ10mm口径范围内与传统镜片基本无差别，因此不影响镜片度数测量。

表2为这种设计和传统设计的子午场曲及弧矢场曲的数据(都以眼镜片的远点球面为基准)。

从表2中我们可以看出，这种设计的平均场曲与眼镜片的远点球面基本重合。并且像散(＝子午场曲-弧矢场曲)也较传统设计有明显改善。

表2实施例二和传统设计的子午场曲及弧矢场曲(单位：mm)

视场角	优化设计结果		外表面为球面的结果
					子午场曲	弧矢场曲	子午场曲	弧矢场曲
	4°	-1.016	-0.134	-1.219					-0.198
8°					-3.568	-0.446	-4.723	-0.779
	12°	-6.367	-0.681	-10.074					-1.706
16°					-7.863	-0.459	-16.588	-2.916
	20°	-6.779	0.652	-23.405					-4.320
24°					-2.479	3.063	-29.569	-5.799
	28°	5.267	7.116	-34.119					-7.197

实施例三：一种非球面近视眼镜片，度数为-4D，外径为φ70毫米，取外表面为0.5D，面形为球面；内表面为-4.5D，面形为由下式表达的非球面。内表面形状的表达式为， $z\left(r\right)=\frac{{\mathrm{cr}}^2}{1+\sqrt{1-c^2{r}^2}}+a_1{r}^4+a_2{r}^6+a_3{r}^8+a_4{r}^{10}+a_5{r}^{12}$

其中的高次项系数为：a₁＝-3.12e-7，a₂＝-3.3e-10，a₃＝2.29e-14，a₄＝5.14e-16，a₅＝-3.54e-19。

通过计算我们知道，内表面高次项的值为负值，较内表面同为球面的传统镜片可减薄0.8mm。另外它在φ10mm口径范围内与传统镜片基本无差别，因此不影响镜片度数测量。

表3为这种设计和传统设计的子午场曲及弧矢场曲的数据(都以眼镜片的远点球面为基准)。

从表3中我们可以看出，这种设计的平均场曲与眼镜片的远点球面基本重合。并且像散(＝子午场曲-弧矢场曲)也较传统设计有明显改善。

表3实施例三和传统设计的子午场曲及弧矢场曲(单位：mm)

视场角	优化设计结果		内表面为球面的结果
					子午场曲	弧矢场曲	子午场曲	弧矢场曲
	5°	0.503	-0.006	1.137					0.267
10°					1.825	-0.052	4.366	0.809
	15°	3.441	-0.226	9.175					1.755
20°					4.610	-0.668	14.828	2.964
	25°	4.553	-1.555	20.504					4.331
30°					2.691	-3.077	25.451	5.738
	35°	-1.078	-5.390	29.107					7.066

实施例四：一种非球面远视眼镜片，度数为4D，外径为φ70毫米，取外表面为5.0D，面形为球面；内表面为-1.0D，面形为由下式表达的非球面。内表面形状的表达式为， $z\left(r\right)=\frac{{\mathrm{cr}}^2}{1+\sqrt{1-c^2{r}^2}}+a_1{r}^4+a_2{r}^6+a_3{r}^8+a_4{r}^{10}+a_5{r}^{12}$

其中的高次项系数为：a₁＝2.19e-7，a₂＝4.3e-10，a₃＝-3.89e-13，a₄＝8.92e-17，a₅＝3.4e-20。

通过计算我们知道，内表面高次项的值为正值，较内表面同为球面的传统镜片可减薄0.6mm。另外它在φ10mm口径范围内与传统镜片基本无差别，因此不影响镜片度数测量。

表4为这种设计和传统设计的子午场曲及弧矢场曲的数据(都以眼镜片的远点球面为基准)。

从表4中我们可以看出，这种设计的平均场曲与眼镜片的远点球面基本重合。并且像散(＝子午场曲-弧矢场曲)也较传统设计有明显改善。

表4实施例四和传统设计的子午场曲及弧矢场曲(单位：mm)

视场角	优化设计结果		内表面为球面的结果
					子午场曲	弧矢场曲	子午场曲	弧矢场曲
	4°	-0.768	-0.048	-1.219					-0.198
8°					-2.822	-0.148	-4.723	-0.779
	12°	-5.446	-0.171	-10.074					-1.706
16°					-7.533	0.113	-16.588	-2.916
	20°	-7.710	1.050	-23.405					-4.320
24°					-4.447	3.112	-29.569	-5.799
	28°	3.845	6.896	-34.119					-7.197

Claims (7)

1.一种非球面眼镜片，包括两个折射表面，其特征在于：至少一个折射表面为非球面，其形状由以下公式表示 $z\left(r\right)=\frac{{\mathrm{cr}}^2}{1+\sqrt{1-c^2{r}^2}}+a_1{r}^4+a_2{r}^6+a_3{r}^8+a_4{r}^{10}+a_5{r}^{12}$

式中z为表面某处的矢高，这里定义自眼镜片顶点朝眼睛的方向为矢高的正值方向，c表示非球面顶点的曲率， $r(r=\sqrt{x^2+y^2})$ 表示离开光轴的距离，a₁、a₂、a₃、a₄、a₅为非球面高次项系数。

2.如权利要求1所述的非球面眼镜片，其特征在于：一个折射表面为所述非球面，另一个折射表面为球面。

3.如权利要求2所述的非球面眼镜片，其特征在于：所述镜片为近视镜片，内表面为球面，外表面高次项的值a₁r⁴+a₂r⁶+a₃r⁸+a₄r¹⁰+a₅r¹²为正值。

4.如权利要求2所述的非球面眼镜片，其特征在于：所述镜片为远视镜片，内表面为球面，外表面高次项的值a₁r⁴+a₂r⁶+a₃r⁸+a₄r¹⁰+a₅r¹²为负值。

5.如权利要求2所述的非球面眼镜片，其特征在于：所述镜片为近视镜片，外表面为球面，内表面高次项的值a₁r⁴+a₂r⁶+a₃r⁸+a₄r¹⁰+a₅r¹²为负值。

6.如权利要求2所述的非球面眼镜片，其特征在于：所述镜片为远视镜片，外表面为球面，内表面高次项的值a₁r⁴+a₂r⁶+a₃r⁸+a₄r¹⁰+a₅r¹²为正值。

7.如权利要求1所述的非球面眼镜片，其特征在于：两个折射表面均为非球面，其形状由所述公式表示，其中两个表面的参数分别根据镜片的度数确定。