[发明专利]渐进环焦或全焦自由曲面镜片的制作方法

摘要

一种渐进环焦或全焦自由曲面镜片的制作方法，涉及光学镜片技术领域，所解决的是现有镜片平缓度差、镜片边缘厚、镜片棱镜度大的技术问题。该方法从周边离焦防控及光焦度渐变的角度出发构建一个多焦点镜片，使得镜片的中心部位形成有一个圆形的中心定焦区，并在中心定焦区外周形成多个环形的周边定焦区，并且镜片的光焦度沿着镜片子午线及镜片水平轴，按设定的光焦度高阶多项式从内至外渐变；然后以人眼中心为原点建立一个三维直角坐标系，并依据相邻定焦区边缘点切平面重合的原则，由内至外依序计算各个定焦区后表面上所有点的矢高，最后再根据所有定焦区后表面的所有点的矢高数据生成镜片后表面。本发明提供的方法，制作的镜片佩戴舒适度高。

主权项

一种渐进环焦或全焦自由曲面镜片的制作方法，其特征在于，具体步骤如下：1)设定一个光焦度高阶多项式，并从周边离焦防控及光焦度渐变的角度出发构建一个前表面为光滑曲面的多焦点镜片，使得镜片的中心部位形成有一个圆形的中心定焦区，并且从中心定焦区边缘至镜片边缘，镜片的光焦度沿着镜片子午线及镜片水平轴，按设定的光焦度高阶多项式从内至外渐变，使得中心定焦区外周形成由内至外依序分布的多个环形的周边定焦区；2)以人眼中心为原点建立一个三维直角坐标系，并使得镜片中心落在该坐标系的Z轴上，并且镜片子午线与该坐标系的Y轴平行，镜片水平轴与该坐标系的X轴平行；3)根据步骤2建立的三维直角坐标系计算中心定焦区后表面上所有点的矢高，设点P0为中心定焦区后表面上任意一点，则P0的矢高计算公式为：$Z_c={\mathrm{Rh}}_0-l_0-d_0-\sqrt{{\mathrm{Rh}}_0^2-{x_c}^2-{y_c}^2}$${\mathrm{Rh}}_0=\frac{f_0(n-1){\mathrm{nR}}_0}{f_0(n-1)n-{\mathrm{nR}}_0}$l₀＝27mm其中，Z_c为点P0在三维直角坐标系中的Z轴坐标，x_c为点P0在三维直角坐标系中的X轴坐标，y_c为点P0在三维直角坐标系中的Y轴坐标，Rh₀为中心定焦区后表面的曲率半径，R₀为镜片前表面的曲率半径，f₀为中心定焦区的焦距，n为镜片的折射率，l₀为人眼眼球与镜片后表面之间的间距，d₀为中心定焦区的中心厚度；4)根据步骤2建立的三维直角坐标系计算内起第一个周边定焦区后表面上所有点的矢高，设点P1为内起第一个周边定焦区后表面上任意一点，则P1的矢高计算公式为：$\left\{\begin{array}{c}\frac{y_{n,1}}{Y_{O,2}}=\frac{Z_{N,1}-\left({\mathrm{Rh}}_0-l_0-d_0\right)}{Z_{O,2}-\left({\mathrm{Rh}}_0-l_0-d_0\right)}\\ {(y_{n,1}-Y_{O,2})}^2+{(Z_{N,1}-Z_{O,2})}^2={{\mathrm{Rh}}_1}^2\end{array}\right.$$Z_{N,2}=Z_{O,2}-\sqrt{{\mathrm{Rh}}_1^2-{x_1}^2-{(y_1-Y_{O,2})}^2}$其中，Rh₁为内起第一个周边定焦区后表面的曲率半径，y_n,1为内起第一个周边定焦区后表面的内侧边缘点在三维直角坐标系中的Y轴坐标，Z_N,1为内起第一个周边定焦区后表面的内侧边缘点在三维直角坐标系中的Z轴坐标，Y_O,2为内起第一个周边定焦区后表面的球心在三维直角坐标系中的Y轴坐标，Z_O,2为内起第一个周边定焦区后表面的球心在三维直角坐标系中的Z轴坐标，Z_N,2为点P1的矢高，x₁为点P1在三维直角坐标系中的X轴坐标，y₁为点P1在三维直角坐标系中的Y轴坐标；5)根据步骤2建立的三维直角坐标系计算内起第二个周边定焦区后表面上所有点的矢高，设点P2为内起第二个周边定焦区后表面上任意一点，则P2的矢高计算公式为：(y_n,2‑Y_O,2)²+(Z_N,2‑Z_O,2)²＝Rh₁²$\left\{\begin{array}{c}\frac{y_{n,2}-Y_{O,3}}{Y_{O,2}-Y_{O,3}}=\frac{Z_{N,2}-Z_{O,3}}{Z_{O,2}-Z_{O,3}}\\ {(y_{n,2}-Y_{O,3})}^2+{(Z_{N,2}-Z_{O,3})}^2={{\mathrm{Rh}}_2}^2\end{array}\right.$$Z_{N,3}=Z_{O,3}-\sqrt{{\mathrm{Rh}}_2^2-{x_2}^2-{(y_2-Y_{O,3})}^2}$其中，Rh₂为内起第二个周边定焦区后表面的曲率半径，y_n,2为内起第二个周边定焦区后表面的内侧边缘点在三维直角坐标系中的Y轴坐标，Z_N,2为内起第二个周边定焦区后表面的内侧边缘点在三维直角坐标系中的Z轴坐标，Y_O,3为内起第二个周边定焦区后表面的球心在三维直角坐标系中的Y轴坐标，Z_O,3为内起第二个周边定焦区后表面的球心在三维直角坐标系中的Z轴坐标，Z_N,3为点P2的矢高，x₂为点P2在三维直角坐标系中的X轴坐标，y₂为点P2在三维直角坐标系中的Y轴坐标；6)根据步骤2建立的三维直角坐标系，由内至外依序计算位于内起第二个周边定焦区外侧的各个周边定焦区后表面上所有点的矢高，设点Pi为内起第i个周边定焦区后表面上任意一点，则Pi的矢高计算公式为：$\left\{\begin{array}{c}{x}_{n,i}^2+{\left(y_{n,i}-Y_{O,i-1}\right)}^2+{\left(Z_{N,i}-Z_{O,i-1}\right)}^2={\mathrm{Rh}}_{i-1}^2\\ \frac{y_{n,i}-Y_{O,i}}{Y_{O,i-1}-Y_{O,i}}=\frac{Z_{N,i}-Z_{O,i}}{Z_{O,i-1}-Z_{O,i}}\\ x_{n,i}^2+{\left(y_{n,i}-Y_{O,i}\right)}^2+{\left(Z_{N,i}-Z_{O,i}\right)}^2={\mathrm{Rh}}_i^2\end{array}\right.$$Z_{N,i}=Z_{O,i}-\sqrt{{\mathrm{Rh}}_i^2-{x_{i-1}}^2-{(y_{i-1}-Y_{O,i})}^2}$其中，Rh_i为内起第i个周边定焦区后表面的曲率半径，x_n,i为内起第i个周边定焦区后表面的内侧边缘点在三维直角坐标系中的X轴坐标，y_n,i为内起第i个周边定焦区后表面的内侧边缘点在三维直角坐标系中的Y轴坐标，Z_N,i为内起第i个周边定焦区后表面的内侧边缘点在三维直角坐标系中的Z轴坐标，Y_O,i为内起第i个周边定焦区后表面的球心在三维直角坐标系中的Y轴坐标，Z_O,i为内起第i个周边定焦区后表面的球心在三维直角坐标系中的Z轴坐标，Z_N,i为点Pi的矢高，x_i‑1为点Pi在三维直角坐标系中的X轴坐标，y_i‑1为点Pi在三维直角坐标系中的Y轴坐标；7)根据所有定焦区后表面的所有点的矢高数据，采用三次样条插值法生成镜片后表面。