[发明专利]一种环焦自由曲面镜片的制作方法及镜片

摘要

本发明提供了一种环焦自由曲面镜片的制作方法以及利用该制作方法制备得到的环焦自由曲面镜片，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，周边定焦区的光焦度沿着镜片子午线及镜片水平轴从内至外渐变；然后以人眼中心为原点建立一个三维直角坐标系，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。利用该制作方法制作的镜片从中心到边缘会比较平缓。而且整个镜片的设计模拟符合正常人眼在看物体时眼球的调节功能，儿童及青少年的佩戴舒适性较好。

主权项

1.一种环焦自由曲面镜片的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤1：设定一个光焦度高阶多项式，准备一个前表面为光滑曲面的镜片，将所述镜片分为两个区：位于所述镜片中心位置的圆形的中心定焦区、从所述中心定焦区的边缘向所述镜片的边缘，光焦度按照所述光焦度高阶多项式从内至外渐变的多个环形的周边定焦区；/n步骤2：以人眼中心为原点建立一个三维直角坐标系，并使得所述镜片的中心落在所述三维直角坐标系的Z轴上，并且所述镜片的子午线与所述三维直角坐标系的Y轴平行，所述镜片的水平轴与所述三维直角坐标系的X轴平行；/n步骤3：根据步骤2中建立的三维直角坐标系，计算所述中心定焦区的后表面上所有点的矢高，设点P0为所述中心定焦区的后表面上任意一点，则P0的矢高计算公式为：/n /n /nl₀＝27mm (3)/n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为所述中心定焦区的后表面的曲率半径，R₀为所述镜片的前表面的曲率半径，f₀为所述中心定焦区的焦距，n为所述镜片的折射率，d₀为人眼眼球与镜片后表面之间的间距，d₀为所述中心定焦区的中心厚度；/n步骤4：根据步骤2中建立的三维直角坐标系，计算从所述中心定焦区开始内起第一个所述周边定焦区的后表面上所有点的矢高，设点P1为内起第一个所述周边定焦区的后表面上任意一点，则P1的矢高计算公式为：/n /n /n根据公式(4)、公式(5)可以求解出内起第一个所述周边定焦区的后表面的球心在三维直角坐标系中的Y轴坐标Y_O,2和Z轴坐标Z_O,2，再根据球面方程得到P1的矢高：/n /n其中，Rh₁为内起第一个所述周边定焦区的后表面的曲率半径，y_n,1为内起第一个所述周边定焦区的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为内起第一个所述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为内起第一个所述周边定焦区的后表面的球心在三维直角坐标系中的Y轴坐标，Z_O,2为内起第一个所述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；/n步骤5：根据步骤2中建立的三维直角坐标系，计算从所述中心定焦区开始内起第二个所述周边定焦区的后表面上所有点的矢高，设点P2为内起第二个所述周边定焦区的后表面上任意一点，则P2的矢高计算公式为：/n(y_n,2-Y_O,2)²+(Z_N,2-Z_O,2)²＝Rh₁² (7)/n /n /n根据公式(7)、公式(8)、公式(9)可以求解出内起第二个所述周边定焦区的后表面的球心在三维直角坐标系中的Y轴坐标Y_O,3和Z轴坐标Z_O,3，再根据球面方程得到P2的矢高：/n /n其中，Rh₂为内起第二个所述周边定焦区的后表面的曲率半径，y_n,2为内起第二个所述周边定焦区的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为内起第二个所述周边定焦区的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为内起第二个所述周边定焦区的后表面的球心在三维直角坐标系中的Y轴坐标，Z_O,3为内起第二个所述周边定焦区的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；/n步骤6：根据步骤2中建立的三维直角坐标系，计算从所述中心定焦区开始内起第三个所述周边定焦区的后表面上所有点的矢高，设点P2为内起第三个所述周边定焦区的后表面上任意一点，则P2的矢高计算公式为：/n /n /n根据公式(11)、公式(12)可以求解出内起第三个所述周边定焦区的后表面的球心在三维直角坐标系中的Y轴坐标Y_O,4和Z轴坐标Z_O,4，在根据球面方程得到P3的矢高：/n其中，Rh₃为内起第三个所述周边定焦区的后表面的曲率半径，y_n,3为内起第三个所述周边定焦区的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,3为内起第三个所述周边定焦区的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,4为内起第三个所述周边定焦区的后表面的球心在三维直角坐标系中的Y轴坐标，Z_O,4为内起第三个所述周边定焦区的后表面的球心在三维直角坐标系中的Z轴坐标，Z_N,4为点P2的矢高，x₃为点P2在三维直角坐标系中的X轴坐标，y₃为点P2在三维直角坐标系中的Y轴坐标；/n步骤7：根据步骤2中建立的三维直角坐标系，从此次中心定焦区向所述镜片的边缘，由内至外依序计算位于内起第二个所述周边定焦区外侧的各个所述周边定焦区的后表面上所有点的矢高，设点Pi为内起第i个所述周边定焦区的后表面上任意一点，则Pi的矢高计算公式应修改为：/n /n /n根据公式(13)、公式(14)可以求解出内起第三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Y_O,i+1和Z轴坐标Z_O,i+1，在根据球面方程得到Pi的矢高：/n /n其中，i＝2…n,f_i为内起第i个周边定焦区的后表面的焦距，Rh_i为内起第i个周边定焦区的后表面的曲率半径，x_n,i为内起第i个周边定焦区的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个周边定焦区的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个周边定焦区的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-1个周边定焦区的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-1个周边定焦区的后表面的球心在三维直角坐标系中的Z轴坐标，Y_O,i+1为内起第i个周边定焦区的后表面的球心在三维直角坐标系中的Y轴坐标，Z_O,i+1为内起第i个周边定焦区的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为点Pi在三维直角坐标系中的X轴坐标，y_i为点Pi在三维直角坐标系中的Y轴坐标；/n步骤8：根据上述计算得到的所述中心定焦区以及所述周边定焦区的所有点的矢高数据，采用插值法生成所述镜片的后表面。/n