專利名稱：非球面眼鏡片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種非球面單焦點(diǎn)(single-vision)眼鏡片，該眼鏡片具有一對(duì)第一和第二折射表面，每個(gè)表面均是非球面形式。
大多數(shù)傳統(tǒng)鏡片的制造都是考慮到它的加工和制作的容易性，這樣它的第一和第二折射表面(下面有時(shí)簡(jiǎn)單的稱之為第一或者第二表面)都是球面形式。就這種球面鏡片來(lái)說(shuō)，當(dāng)它的光焦度(折射能力refractive power)和材料的折射率確定以后，一基本曲線(即鏡片的第一個(gè)表面的光焦度)就自動(dòng)確定了(也就是說(shuō)，這種鏡片的第一個(gè)表面的光焦度被限制在它的一個(gè)特殊的范圍內(nèi))，它能用來(lái)把像差限制在它允許的范圍內(nèi)。
就一種矯正遠(yuǎn)視的眼鏡片來(lái)說(shuō)，它的中心厚度(特指它的中心部分的厚度)隨著它的光焦度的增長(zhǎng)而急劇加大。這樣一種眼鏡片從外觀的角度來(lái)講是不希望得到的。
為了解決這一問(wèn)題，已經(jīng)提出了好幾種眼鏡片，它至少有一個(gè)折射表面被制作成非球面的形式，這樣在相同的光焦度下，它的厚度比一般鏡片要小(參見(jiàn)日本未審查專利出版物第52-136644/1979,58-24112/1983,60-15248/1985,64-40926/1989和2-289819/1990號(hào)公報(bào))。
另外，就一種矯正近視的眼鏡片來(lái)說(shuō)，它的邊緣厚度(特指它的邊緣部分的厚度)隨著它的光焦度的增長(zhǎng)而急劇加大。這樣一種眼鏡片從外觀的角度來(lái)講是不希望得到的。
為了解決這一問(wèn)題，已經(jīng)提出了好幾種眼鏡片，它至少有一個(gè)折射表面被制作成非球面的形式，這樣在相同的光焦度下，它的厚度比一般鏡片要小(參見(jiàn)日本未審查專利出版物第5-215994/1993,2-289818/1990,64-50012/1989,53-94947/1978,53-84742/1978和53-84741/1978號(hào)公報(bào)和日本已審查專利出版物第59-41164/1984號(hào)公報(bào))。
將眼鏡片的至少一個(gè)折射表面制作成非球面形式用來(lái)減少中心或者邊緣厚度是有效的。但是，傳統(tǒng)的非球面眼鏡片也有一些問(wèn)題。當(dāng)折射表面上的點(diǎn)不在它的光軸上時(shí)，該點(diǎn)處的曲率與光軸上相比要變化；由于偏離光軸，該點(diǎn)的光焦度也更易于變化；當(dāng)用一個(gè)鏡片測(cè)試儀來(lái)測(cè)量該鏡片的光焦度時(shí)，在其光學(xué)中心以不存在偏心量的狀態(tài)測(cè)量是非常難的；并且在測(cè)量光焦度時(shí)容易發(fā)生由于其光學(xué)偏離(也就是說(shuō)由于偏心)導(dǎo)致的測(cè)量誤差。
通常地，當(dāng)一個(gè)戴鏡者配戴眼鏡時(shí)，眼鏡片由于機(jī)加工和定心誤差以及在裝入鏡框時(shí)帶來(lái)的誤差往往會(huì)產(chǎn)生1毫米左右的偏心。而且，當(dāng)加工一個(gè)眼鏡片時(shí)，鏡片的偏心還會(huì)由于將上模安裝到下模時(shí)的以及它們之間的相對(duì)位移的誤差而引起。此時(shí)在非球面鏡片邊緣部分的偏心誤差比球面鏡片邊緣部分的要大，這樣將導(dǎo)致非球面鏡片光學(xué)性能的下降。因此，極大地減小非球面眼鏡片的制造誤差是必要的。這樣，制作非球面眼鏡片需要應(yīng)用高精度的制造技術(shù)。
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的就是提供一種非球面眼鏡片，該鏡片的光焦度測(cè)量可以達(dá)到與測(cè)量球面鏡片時(shí)相同的容易程度；通過(guò)保證它的偏心誤差在一定范圍內(nèi)，光學(xué)性能達(dá)到幾乎不下降，在配戴穩(wěn)定性方面性能優(yōu)越。
為了解決上述問(wèn)題，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一個(gè)單焦點(diǎn)的非球面眼鏡片，其特征在于，該鏡片具有一對(duì)第一和第二折射表面的構(gòu)造或結(jié)構(gòu)(以下稱為第一結(jié)構(gòu))，其中一個(gè)或者兩個(gè)具有非球面形式，第一和/或第二表面由以下公式(1)決定X(ρ)=Cρ2/(1+1-C2ρ2k)+ΣAmiρmi-----(1)]]>式中，mi表示一個(gè)不小于2的實(shí)數(shù)，n表示一個(gè)不小于1的整數(shù)；X表示由一個(gè)距光軸距離為ρ的非球面上的點(diǎn)到非球面頂點(diǎn)切面的垂直距離；C表示在非球面頂點(diǎn)處參考球面的曲率；ρ表示離開(kāi)光軸的距離；k為圓錐常數(shù)；Ami被稱為ρmi的非球面系數(shù)。
進(jìn)一步，提供一個(gè)單焦點(diǎn)的非球面眼鏡片結(jié)構(gòu)(以下稱為第二結(jié)構(gòu))，它是第一結(jié)構(gòu)單焦點(diǎn)的非球面眼鏡片的一個(gè)實(shí)施例，其中數(shù)值n和mi取以下值，即n=7,m1=2,m2=3,m3=4,m4=5,m5=6,m6=7以及m7=8。
更進(jìn)一步，提供一個(gè)單焦點(diǎn)的非球面眼鏡片結(jié)構(gòu)(以下稱為第三結(jié)構(gòu))，它是第一結(jié)構(gòu)單焦點(diǎn)的非球面眼鏡片的一個(gè)實(shí)施例，其中數(shù)值mi由下式定義mi=a+(i-1)b
式中，a＞2.0；b＞0且b不為整數(shù)。
更進(jìn)一步，提供一個(gè)單焦點(diǎn)的非球面眼鏡片結(jié)構(gòu)(以下稱為第四結(jié)構(gòu))，它是第三結(jié)構(gòu)單焦點(diǎn)的非球面眼鏡片的一個(gè)實(shí)施例，其中數(shù)值a、b和n取以下值，分別為a=4.0；b=0.7；n=4更進(jìn)一步，提供一個(gè)單焦點(diǎn)的非球面眼鏡片結(jié)構(gòu)(以下稱為第五結(jié)構(gòu))，它是第一結(jié)構(gòu)單焦點(diǎn)的非球面眼鏡片的一個(gè)實(shí)施例，具有由前述公式定義的第一折射表面并且滿足以下條件。也就是說(shuō)，假設(shè)ΔS(ρ)定義為ΔS(ρ)=S(ρ)-S(0)，其中S(ρ)為第一折射表面的子午面指數(shù)，它由下式給出S(ρ)=(ne-1)(d2X/dρ2)/{1+(dX/dρ)2}3/2式中，ne表示折射率，光焦度D(以屈光度為單位)和ΔS(以毫米為單位)分別滿足以下條件-6.0≤D≤6.0 ；-0.05≤AS≤0.05在0≤ρ≤5(毫米)范圍內(nèi)更進(jìn)一步，提供一個(gè)單焦點(diǎn)的非球面眼鏡片結(jié)構(gòu)(以下稱為第六結(jié)構(gòu))，它是第一結(jié)構(gòu)單焦點(diǎn)的非球面眼鏡片的一個(gè)實(shí)施例，具有由前述公式定義的第二折射表面并且滿足以下條件。也就是說(shuō)，假設(shè)ΔS(ρ)定義為ΔS(ρ)=S(ρ)-S(0)并且第一折射表面的子午面指數(shù)由下式給出S(ρ)=(ne-1)(d2X/dρ2)/{1+(dX/dρ)2}3/2式中，ne表示折射率，光焦度D(以屈光度為單位)并AS(以毫米為單位)分別滿足以下條件-6.0≤D≤6.0；-0.05≤AS≤0.05在0≤ρ≤5(毫米)范圍內(nèi)更進(jìn)一步，提供一個(gè)單焦點(diǎn)的非球面眼鏡片結(jié)構(gòu)(以下稱為第七結(jié)構(gòu))，它是第一結(jié)構(gòu)單焦點(diǎn)的非球面眼鏡片的一個(gè)實(shí)施例并且具有正的光焦度，它的第一折射表面由前面所述公式定義而第二折射表面是球面形式，第一折射表面的ΔS(ρ)在離開(kāi)光軸的距離ρ取以下值0＜ρ≤5(毫米)時(shí)至少取得一次正值，第二折射表面的ΔS(ρ)在鏡片邊緣部分取負(fù)值。
更進(jìn)一步，提供一個(gè)單焦點(diǎn)的非球面眼鏡片結(jié)構(gòu)(以下稱為第八結(jié)構(gòu))，它是第一結(jié)構(gòu)單焦點(diǎn)的非球面眼鏡片的一個(gè)實(shí)施例并且具有負(fù)的光焦度，它的第一折射表面由前面所述公式定義而第二折射表面是球面形式，第一折射表面的ΔS(ρ)在離開(kāi)光軸的距離ρ取以下值0＜ρ≤5(毫米)時(shí)至少取得一次負(fù)值，第二折射表面的ΔS(ρ)在鏡片邊緣部分取正值。
更進(jìn)一步，提供一個(gè)單焦點(diǎn)的非球面眼鏡片結(jié)構(gòu)(以下稱為第九結(jié)構(gòu))，它是第一結(jié)構(gòu)單焦點(diǎn)的非球面眼鏡片的一個(gè)實(shí)施例并且具有正的光焦度，它的第一折射表面是球面形式而第二折射表面由前面所述公式定義，第一折射表面的ΔS(ρ)在離開(kāi)光軸的距離ρ取以下值0＜ρ≤5(毫米)時(shí)至少取得一次負(fù)值，第二折射表面的ΔS(ρ)在鏡片邊緣部分取正值。
更進(jìn)一步，提供一個(gè)單焦點(diǎn)的非球面眼鏡片結(jié)構(gòu)(以下稱為第十結(jié)構(gòu))，它是第一結(jié)構(gòu)單焦點(diǎn)的非球面眼鏡片的一個(gè)實(shí)施例并且具有負(fù)的光焦度，它的第一折射表面是球面形式而第二折射表面由前面所述公式定義，第一折射表面的ΔS(ρ)在離開(kāi)光軸的距離ρ取以下值0＜ρ≤5(毫米)時(shí)至少取得一次正值，第二折射表面的ΔS(ρ)在鏡片邊緣部分取負(fù)值。
更進(jìn)一步，提供一個(gè)單焦點(diǎn)的非球面眼鏡片結(jié)構(gòu)(以下稱為第十一結(jié)構(gòu))，它是第一結(jié)構(gòu)單焦點(diǎn)的非球面眼鏡片的一個(gè)實(shí)施例，其中第一和第二折射表面中的一個(gè)由前面所述公式定義，在對(duì)應(yīng)前面所述公式定義的折射表面的非球面頂點(diǎn)處的參考球面的曲率要比對(duì)應(yīng)另一折射表面的參考球面的曲率大。
另外，為了解決上述問(wèn)題，根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供一個(gè)單焦點(diǎn)的非球面眼鏡片結(jié)構(gòu)(以下稱為第十二結(jié)構(gòu))，該鏡片具有一對(duì)第一和第二折射表面，其中一個(gè)或者每一個(gè)都具有非球面形狀，其特征在于這種鏡片的形狀通過(guò)在設(shè)計(jì)階段或過(guò)程中把非球面鏡片的偏心納入考慮之中來(lái)確定。
進(jìn)一步，提供一個(gè)單焦點(diǎn)的非球面眼鏡片結(jié)構(gòu)(以下稱為第十三結(jié)構(gòu))，它是第十二結(jié)構(gòu)單焦點(diǎn)的非球面眼鏡片的一個(gè)實(shí)施例，它的最初的非球面眼鏡片形狀是在設(shè)計(jì)階段中確定的；然后，鏡片的形狀在通過(guò)光線追跡的方法分別計(jì)算無(wú)偏心和有偏心時(shí)的軸外(斜光束)像散誤差和/或平均軸外誤差后進(jìn)一步確定，這樣，能夠使偏心引起的性能下降很小。
更進(jìn)一步，提供一個(gè)單焦點(diǎn)的非球面眼鏡片結(jié)構(gòu)(以下稱為第十四結(jié)構(gòu))，它是第十二結(jié)構(gòu)單焦點(diǎn)的非球面眼鏡片的一個(gè)實(shí)施例，它的偏心在設(shè)計(jì)階段中被納入考慮之中，它至少在以下范圍內(nèi)0.04≤(K/H)≤0.08式中，K表示垂直變化量(以毫米為單位)，H為外徑的最大值(以毫米為單位)。
在(K/H)的范圍中，當(dāng)(K/H)＜0.04時(shí)，偏心不可能被有效地校正。進(jìn)一步，在(K/H)＞0.08的范圍中，當(dāng)有偏心時(shí)，很難平衡軸外像散誤差和目標(biāo)平均軸外像差。
在將非球面眼鏡片的偏心納入考慮之中的情況下，如果不滿足第五或第六結(jié)構(gòu)中描述的條件，也就是說(shuō)，如果光焦度D和ΔS各自不在前面所述相應(yīng)范圍內(nèi)，在鏡片的光軸附近由于偏心引起的軸外像散誤差和目標(biāo)平均軸外像差不能被減小到足夠小的值。或者說(shuō)，通過(guò)減小AS的值到一個(gè)非常小而可以忽略不計(jì)的值，在光軸附近的10毫米范圍內(nèi)(即在0＜ρ≤5(毫米)范圍內(nèi))，由于偏心引起的軸外像散誤差和平均軸外像差可以被降低到足夠小的值。
當(dāng)鏡片的光焦度D(以屈光度為單位)滿足條件-6.0≤D≤6.0,ΔS設(shè)置為滿足條件-0.05≤ΔS≤0.05的方式，而距離ρ在范圍0＜ρ≤5(毫米)以外時(shí)(也就是說(shuō)，甚至包括距離ρ＞5(毫米)范圍的情況)，對(duì)于一個(gè)直徑為40毫米的鏡片，在其光軸附近(也就是說(shuō)，在0＜ρ≤20(毫米)范圍內(nèi))，在遠(yuǎn)視情況下軸外像散誤差不能被校正，軸外像散誤差在±0.15(屈光度)之間。而且，對(duì)于一個(gè)直徑為30毫米的鏡片，在其光軸附近(也就是說(shuō)，在0＜ρ≤15(毫米)范圍內(nèi))，在遠(yuǎn)視情況下平均軸外像差不能被校正，平均軸外像差在±0.20(屈光度)之間。此外，當(dāng)以下條件滿足時(shí)是更可取的光焦度D(以屈光度為單位)為-3.0≤D≤3.0,ΔS滿足條件-0.05≤ΔS≤0.05，而距離ρ在范圍0＜ρ≤7(毫米)。
當(dāng)鏡片的光焦度(以屈光度為單位)滿足條件-3.0≤D≤3.0,ΔS設(shè)置為滿足條件-0.05≤ΔS≤0.05的方式，而距離ρ在范圍0＜ρ≤7(毫米)以外時(shí)(也就是說(shuō)，甚至包括距離ρ＞7(毫米)范圍的情況)，對(duì)于一個(gè)直徑為40毫米的鏡片，在其光軸附近(也就是說(shuō)，在0＜ρ≤20(毫米)范圍內(nèi))，在遠(yuǎn)視情況下軸外像散誤差不能被校正，軸外像散誤差在±0.125(屈光度)之間。而且，對(duì)于一個(gè)直徑為30毫米的鏡片，在其光軸附近(也就是說(shuō)，在0＜ρ≤15(毫米)范圍內(nèi))，在遠(yuǎn)視情況下平均軸外像差不能被校正，平均軸外像差在±0.10(屈光度)之間。
就鏡片的光焦度為正的情況來(lái)說(shuō)，第一折射表面的曲率比第二折射表面的曲率要大。因此，當(dāng)同樣地平衡兩種像差來(lái)確定鏡片的形式時(shí)，在利用前面所述公式定義第一折射表面、將第二折射表面作成球面形式的情況下，鏡片的中心厚度比利用前面所述公式定義第二折射表面、將第一折射表面作成球面形式的情況要更小。
與此相似，就鏡片的光焦度為負(fù)的情況來(lái)說(shuō)，第二折射表面的曲率比第一折射表面的曲率要大。因此，當(dāng)同樣地平衡兩種像差來(lái)確定鏡片的形式時(shí)，在利用前面所述公式定義第二折射表面、將第一折射表面作成球面形式的情況下，鏡片的邊緣厚度比的利用前面所述公式定義第一折射表面、將第二折射表面作成球面形式情況要更小。
順便說(shuō)，在本說(shuō)明書中，鏡片表面的曲線是由下面的公式從此表面的曲率和該鏡片材料的折射率確定的(ne-1)C=S式中，ne表示折射率，C表示在非球面頂點(diǎn)處的參考球面的曲率，S表示曲線。
更進(jìn)一步，屈光度是光學(xué)測(cè)量中表示鏡片的光焦度的單位，在長(zhǎng)度單位為米的情況下，光焦度等于鏡片焦距的倒數(shù)。此外，曲線是以屈光度為單位給出的。
軸外像散誤差(OAE)是由下面的公式定義的軸外像散誤差(OAE)=Fm-Fs
式中，F(xiàn)m(以屈光度為單位)表示子午面或切面方向上的光焦度；Fs(以屈光度為單位)表示弧矢面方向上的光焦度。
進(jìn)一步，平均軸外像差(MOE)是根據(jù)前面所述條件由下面的公式定義的MOP=1/2(Fm+Fs)平均軸外像差(MOE)=MOP-D式中，D表示鏡片的光焦度。
另外，子午面為包括光軸和主光線的平面；弧矢面為垂直于子午面的平面。
圖1表示本發(fā)明的第一實(shí)施例的一個(gè)正光焦度非球面眼鏡片的形狀與它的ΔS、在遠(yuǎn)視情況下的軸外像散誤差、在中視情況下的軸外像散誤差以及在近視情況下的軸外像散誤差之間的關(guān)系；圖2表示本發(fā)明的非球面眼鏡片的設(shè)計(jì)過(guò)程的流程圖；圖3表示本發(fā)明的第一實(shí)施例的偏離光軸2毫米的一個(gè)正光焦度非球面眼鏡片的形狀與它的ΔS、在遠(yuǎn)視情況下的軸外像散誤差、在中視情況下的軸外像散誤差以及在近視情況下的軸外像散誤差之間的關(guān)系；圖4表示本發(fā)明的第一實(shí)施例的僅僅一個(gè)折射表面即第一折射表面偏離光軸2毫米的正光焦度非球面眼鏡片的形狀與它的ΔS、在遠(yuǎn)視情況下的軸外像散誤差、在中視情況下的軸外像散誤差以及在近視情況下的軸外像散誤差之間的關(guān)系；圖5表示本發(fā)明的第一實(shí)施例的正光焦度非球面眼鏡片的ΔS；圖6表示本發(fā)明的第一實(shí)施例的正光焦度非球面眼鏡片的軸外像散誤差；圖7表示本發(fā)明的第一實(shí)施例的正光焦度非球面眼鏡片的平均軸外像差；圖8表示本發(fā)明的第二實(shí)施例的一個(gè)沒(méi)有偏心的正光焦度非球面眼鏡片的形狀與它的ΔS、在遠(yuǎn)視情況下的軸外像散誤差、在中視情況下的軸外像散誤差以及在近視情況下的軸外像散誤差之間的關(guān)系；圖9表示本發(fā)明的第二實(shí)施例的偏離光軸2毫米的一個(gè)正光焦度非球面眼鏡片的形狀與它的ΔS、在遠(yuǎn)視情況下的軸外像散誤差、在中視情況下的軸外像散誤差以及在近視情況下的軸外像散誤差之間的關(guān)系；圖10表示本發(fā)明的第二實(shí)施例的僅僅一個(gè)折射表面即第一折射表面偏離光軸2毫米的正光焦度非球面眼鏡片的形狀與它的ΔS、在遠(yuǎn)視情況下的軸外像散誤差、在中視情況下的軸外像散誤差以及在近視情況下的軸外像散誤差之間的關(guān)系；圖11表示本發(fā)明的第二實(shí)施例的正光焦度非球面眼鏡片的ΔS；圖12表示本發(fā)明的第二實(shí)施例的正光焦度非球面眼鏡片的軸外像散誤差；圖13表示本發(fā)明的第二實(shí)施例的正光焦度非球面眼鏡片的平均軸外像差；圖14表示本發(fā)明的第三實(shí)施例的一個(gè)沒(méi)有偏心的正光焦度非球面眼鏡片的形狀與它的ΔS、在遠(yuǎn)視情況下的軸外像散誤差、在中視情況下的軸外像散誤差以及在近視情況下的軸外像散誤差之間的關(guān)系；圖15表示本發(fā)明的第三實(shí)施例的偏離光軸2毫米的一個(gè)正光焦度非球面眼鏡片的形狀與它的ΔS、在遠(yuǎn)視情況下的軸外像散誤差、在中視情況下的軸外像散誤差以及在近視情況下的軸外像散誤差之間的關(guān)系；圖16表示本發(fā)明的第三實(shí)施例的僅僅一個(gè)折射表面即第一折射表面偏離光軸2毫米的正光焦度非球面眼鏡片的形狀與它的ΔS、在遠(yuǎn)視情況下的軸外像散誤差、在中視情況下的軸外像散誤差以及在近視情況下的軸外像散誤差之間的關(guān)系。圖17表示本發(fā)明的第三實(shí)施例的正光焦度非球面眼鏡片的ΔS；圖18表示本發(fā)明的第三實(shí)施例的正光焦度非球面眼鏡片的軸外像散誤差；圖19表示本發(fā)明的第三實(shí)施例的正光焦度非球面眼鏡片的平均軸外像差；圖20表示本發(fā)明的第四實(shí)施例的一個(gè)沒(méi)有偏心的負(fù)光焦度非球面眼鏡片的形狀與它的ΔS、在遠(yuǎn)視情況下的軸外像散誤差、在中視情況下的軸外像散誤差以及在近視情況下的軸外像散誤差之間的關(guān)系；圖21表示本發(fā)明的第四實(shí)施例的偏離光軸2毫米的一個(gè)負(fù)光焦度非球面眼鏡片的形狀與它的ΔS、在遠(yuǎn)視情況下的軸外像散誤差、在中視情況下的軸外像散誤差以及在近視情況下的軸外像散誤差之間的關(guān)系；圖22表示本發(fā)明的第四實(shí)施例的僅僅一個(gè)折射表面即第一折射表面偏離光軸2毫米的負(fù)光焦度非球面眼鏡片的形狀與它的ΔS、在遠(yuǎn)視情況下的軸外像散誤差、在中視情況下的軸外像散誤差以及在近視情況下的軸外像散誤差之間的關(guān)系。圖23表示本發(fā)明的第四實(shí)施例的負(fù)光焦度非球面眼鏡片的ΔS；圖24表示本發(fā)明的第四實(shí)施例的負(fù)光焦度非球面眼鏡片的軸外像散誤差；圖25表示本發(fā)明的第四實(shí)施例的負(fù)光焦度非球面眼鏡片的平均軸外像差；圖26表示本發(fā)明的第五實(shí)施例的一個(gè)沒(méi)有偏心的負(fù)光焦度非球面眼鏡片的形狀與它的ΔS、在遠(yuǎn)視情況下的軸外像散誤差、在中視情況下的軸外像散誤差以及在近視情況下的軸外像散誤差之間的關(guān)系；圖27表示本發(fā)明的第五實(shí)施例的偏離光軸2毫米的一個(gè)負(fù)光焦度非球面眼鏡片的形狀與它的ΔS、在遠(yuǎn)視情況下的軸外像散誤差、在中視情況下的軸外像散誤差以及在近視情況下的軸外像散誤差之間的關(guān)系；圖28表示本發(fā)明的第五實(shí)施例的僅僅一個(gè)折射表面即第一折射表面偏離光軸2毫米的負(fù)光焦度非球面眼鏡片的形狀與它的ΔS、在遠(yuǎn)視情況下的軸外像散誤差、在中視情況下的軸外像散誤差以及在近視情況下的軸外像散誤差之間的關(guān)系。圖29表示本發(fā)明的第五實(shí)施例的負(fù)光焦度非球面眼鏡片的ΔS；圖30表示本發(fā)明的第五實(shí)施例的負(fù)光焦度非球面眼鏡片的軸外像散誤差；圖31表示本發(fā)明的第五實(shí)施例的負(fù)光焦度非球面眼鏡片的平均軸外像差；圖32表示本發(fā)明的第六實(shí)施例的一個(gè)沒(méi)有偏心的負(fù)光焦度非球面眼鏡片的形狀與它的ΔS、在遠(yuǎn)視情況下的軸外像散誤差、在中視情況下的平均像散誤差以及在近視情況下的軸外像散誤差之間的關(guān)系；圖33表示本發(fā)明的第六實(shí)施例的偏離光軸2毫米的一個(gè)負(fù)光焦度非球面眼鏡片的形狀與它的ΔS、在遠(yuǎn)視情況下的軸外像散誤差、在中視情況下的軸外像散誤差以及在近視情況下的軸外像散誤差之間的關(guān)系；圖34表示本發(fā)明的第六實(shí)施例的僅僅一個(gè)折射表面即第一折射表面偏離光軸2毫米的負(fù)光焦度非球面眼鏡片的形狀與它的ΔS、在遠(yuǎn)視情況下的軸外像散誤差、在中視情況下的軸外像散誤差以及在近視情況下的軸外像散誤差之間的關(guān)系。圖35表示本發(fā)明的第六實(shí)施例的負(fù)光焦度非球面眼鏡片的ΔS；圖36表示本發(fā)明的第六實(shí)施例的負(fù)光焦度非球面眼鏡片的軸外像散誤差；圖37表示本發(fā)明的第六實(shí)施例的負(fù)光焦度非球面眼鏡片的平均軸外像差；圖38表示本發(fā)明的第七實(shí)施例的一個(gè)沒(méi)有偏心的正光焦度非球面眼鏡片的形狀與它的ΔS、在遠(yuǎn)視情況下的軸外像散誤差、在中視情況下的平均像散誤差以及在近視情況下的軸外像散誤差之間的關(guān)系；圖39表示本發(fā)明的第七實(shí)施例的偏離光軸2毫米的一個(gè)正光焦度非球面眼鏡片的形狀與它的ΔS、在遠(yuǎn)視情況下的軸外像散誤差、在中視情況下的軸外像散誤差以及在近視情況下的軸外像散誤差之間的關(guān)系；圖40表示本發(fā)明的第七實(shí)施例的僅僅一個(gè)折射表面即第一折射表面偏離光軸2毫米的正光焦度非球面眼鏡片的形狀與它的ΔS、在遠(yuǎn)視情況下的軸外像散誤差、在中視情況下的軸外像散誤差以及在近視情況下的軸外像散誤差之間的關(guān)系。圖41表示本發(fā)明的第七實(shí)施例的正光焦度非球面眼鏡片的ΔS；圖42表示本發(fā)明的第七實(shí)施例的正光焦度非球面眼鏡片的軸外像散誤差；圖43表示本發(fā)明的第七實(shí)施例的正光焦度非球面眼鏡片的平均軸外像差；圖44表示本發(fā)明的第八實(shí)施例的一個(gè)沒(méi)有偏心的負(fù)光焦度非球面眼鏡片的形狀與它的ΔS、在遠(yuǎn)視情況下的軸外像散誤差、在中視情況下的軸外像散誤差以及在近視情況下的軸外像散誤差之間的關(guān)系；圖45表示本發(fā)明的第八實(shí)施例的偏離光軸2毫米的一個(gè)負(fù)光焦度非球面眼鏡片的形狀與它的ΔS、在遠(yuǎn)視情況下的軸外像散誤差、在中視情況下的軸外像散誤差以及在近視情況下的軸外像散誤差之間的關(guān)系；圖46表示本發(fā)明的第八實(shí)施例的僅僅一個(gè)折射表面即第一折射表面偏離光軸2毫米的負(fù)光焦度非球面眼鏡片的形狀與它的ΔS、在遠(yuǎn)視情況下的軸外像散誤差、在中視情況下的軸外像散誤差以及在近視情況下的軸外像散誤差之間的關(guān)系。圖47表示本發(fā)明的第八實(shí)施例的負(fù)光焦度非球面眼鏡片的ΔS；圖48表示本發(fā)明的第八實(shí)施例的負(fù)光焦度非球面眼鏡片的軸外像散誤差；圖49表示本發(fā)明的第八實(shí)施例的負(fù)光焦度非球面眼鏡片的平均軸外像差；圖50表示本發(fā)明的第九實(shí)施例的一個(gè)沒(méi)有偏心的正光焦度非球面眼鏡片的形狀與它的ΔS、在遠(yuǎn)視情況下的軸外像散誤差、在中視情況下的平均像散誤差以及在近視情況下的軸外像散誤差之間的關(guān)系；圖51表示本發(fā)明的第九實(shí)施例的偏離光軸2毫米的一個(gè)正光焦度非球面眼鏡片的形狀與它的ΔS、在遠(yuǎn)視情況下的軸外像散誤差、在中視情況下的軸外像散誤差以及在近視情況下的軸外像散誤差之間的關(guān)系；圖52表示本發(fā)明的第九實(shí)施例的僅僅一個(gè)折射表面即第一折射表面偏離光軸2毫米的正光焦度非球面眼鏡片的形狀與它的ΔS、在遠(yuǎn)視情況下的軸外像散誤差、在中視情況下的軸外像散誤差以及在近視情況下的軸外像散誤差之間的關(guān)系。圖53表示本發(fā)明的第九實(shí)施例的正光焦度非球面眼鏡片的ΔS；圖54表示本發(fā)明的第九實(shí)施例的正光焦度非球面眼鏡片的軸外像散誤差；圖55表示本發(fā)明的第九實(shí)施例的正光焦度非球面眼鏡片的平均軸外像差；圖56表示本發(fā)明的第十實(shí)施例的一個(gè)沒(méi)有偏心的負(fù)光焦度非球面眼鏡片的形狀與它的ΔS、在遠(yuǎn)視情況下的軸外像散誤差、在中視情況下的軸外像散誤差以及在近視情況下的軸外像散誤差之間的關(guān)系；圖57表示本發(fā)明的第十實(shí)施例的偏離光軸2毫米的一個(gè)負(fù)光焦度非球面眼鏡片的形狀與它的ΔS、在遠(yuǎn)視情況下的軸外像散誤差、在中視情況下的軸外像散誤差以及在近視情況下的軸外像散誤差之間的關(guān)系；圖58表示本發(fā)明的第十實(shí)施例的僅僅一個(gè)折射表面即第一折射表面偏離光軸2毫米的負(fù)光焦度非球面眼鏡片的形狀與它的ΔS、在遠(yuǎn)視情況下的軸外像散誤差、在中視情況下的軸外像散誤差以及在近視情況下的軸外像散誤差之間的關(guān)系。圖59表示本發(fā)明的第十實(shí)施例的負(fù)光焦度非球面眼鏡片的ΔS；圖60表示本發(fā)明的第十實(shí)施例的負(fù)光焦度非球面眼鏡片的軸外像散誤差；圖61表示本發(fā)明的第十實(shí)施例的負(fù)光焦度非球面眼鏡片的平均軸外像差；圖62表示的一個(gè)沒(méi)有偏心的傳統(tǒng)的正光焦度非球面眼鏡片的形狀在設(shè)計(jì)時(shí)沒(méi)有考慮偏心的情況下與它的ΔS、在遠(yuǎn)視情況下的軸外像散誤差、在中視情況下的軸外像散誤差以及在近視情況下的軸外像散誤差之間的關(guān)系；圖63表示一個(gè)傳統(tǒng)的偏離光軸2毫米的正光焦度的非球面眼鏡片的形狀在設(shè)計(jì)時(shí)沒(méi)有考慮偏心的情況下與它的ΔS、在遠(yuǎn)視情況下的軸外像散誤差、在中視情況下的軸外像散誤差以及在近視情況下的軸外像散誤差之間的關(guān)系；圖64表示一個(gè)傳統(tǒng)的僅僅一個(gè)折射表面即第一折射表面偏離光軸2毫米的正光焦度非球面眼鏡片的形狀在設(shè)計(jì)時(shí)沒(méi)有考慮偏心的情況下與它的ΔS、在遠(yuǎn)視情況下的軸外像散誤差、在中視情況下的軸外像散誤差以及在近視情況下的軸外像散誤差之間的關(guān)系；圖65表示一個(gè)沒(méi)有偏心的傳統(tǒng)的正光焦度非球面眼鏡片的形狀與它的ΔS、在遠(yuǎn)視情況下的軸外像散誤差、在中視情況下的軸外像散誤差以及在近視情況下的軸外像散誤差之間的關(guān)系；圖66表示一個(gè)傳統(tǒng)的偏離光軸2毫米的正光焦度的非球面眼鏡片的形狀與它的ΔS、在遠(yuǎn)視情況下的軸外像散誤差、在中視情況下的軸外像散誤差以及在近視情況下的軸外像散誤差之間的關(guān)系；圖67表示一個(gè)傳統(tǒng)的僅僅一個(gè)折射表面即第一折射表面偏離光軸2毫米的正光焦度非球面眼鏡片的形狀與它的ΔS、在遠(yuǎn)視情況下的軸外像散誤差、在中視情況下的軸外像散誤差以及在近視情況下的軸外像散誤差之間的關(guān)系；圖68表示的一個(gè)沒(méi)有偏心的傳統(tǒng)的負(fù)光焦度非球面眼鏡片的形狀在設(shè)計(jì)時(shí)沒(méi)有考慮偏心的情況下與它的ΔS、在遠(yuǎn)視情況下的軸外像散誤差、在中視情況下的軸外像散誤差以及在近視情況下的軸外像散誤差之間的關(guān)系；圖69表示一個(gè)傳統(tǒng)的偏離光軸2毫米的負(fù)光焦度的非球面眼鏡片的形狀在設(shè)計(jì)時(shí)沒(méi)有考慮偏心的情況下與它的ΔS、在遠(yuǎn)視情況下的軸外像散誤差、在中視情況下的軸外像散誤差以及在近視情況下的軸外像散誤差之間的關(guān)系；圖70表示一個(gè)傳統(tǒng)的僅僅一個(gè)折射表面即第一折射表面偏離光軸2毫米的負(fù)光焦度非球面眼鏡片的形狀在設(shè)計(jì)時(shí)沒(méi)有考慮偏心的情況下與它的ΔS、在遠(yuǎn)視情況下的軸外像散誤差、在中視情況下的軸外像散誤差以及在近視情況下的軸外像散誤差之間的關(guān)系；圖71表示的一個(gè)沒(méi)有偏心的傳統(tǒng)的負(fù)光焦度非球面眼鏡片的形狀與它的ΔS、在遠(yuǎn)視情況下的軸外像散誤差、在中視情況下的軸外像散誤差以及在近視情況下的軸外像散誤差之間的關(guān)系；圖72表示一個(gè)傳統(tǒng)的偏離光軸2毫米的負(fù)光焦度的非球面眼鏡片的形狀與它的ΔS、在遠(yuǎn)視情況下的軸外像散誤差、在中視情況下的軸外像散誤差以及在近視情況下的軸外像散誤差之間的關(guān)系；圖73表示一個(gè)傳統(tǒng)的僅僅一個(gè)折射表面即第一折射表面偏離光軸2毫米的負(fù)光焦度非球面眼鏡片的形狀與它的ΔS、在遠(yuǎn)視情況下的軸外像散誤差、在中視情況下的軸外像散誤差以及在近視情況下的軸外像散誤差之間的關(guān)系。
(第一實(shí)施例)圖1表示本發(fā)明的第一實(shí)施例的一個(gè)沒(méi)有偏心的正光焦度非球面眼鏡片的形狀與它的ΔS、在遠(yuǎn)視(或者說(shuō)無(wú)窮遠(yuǎn)距離視場(chǎng))情況下的軸外像散誤差和平均軸外像差、在中視(或者說(shuō)1米視場(chǎng))情況下的軸外像散誤差和平均軸外像差以及在近視(或者說(shuō)0.3米視場(chǎng))情況下的軸外像散誤差和平均軸外像差之間的關(guān)系。順便說(shuō)，ΔS對(duì)應(yīng)第一表面。在圖1中，分別對(duì)應(yīng)于觀察遠(yuǎn)距離區(qū)域的情況、中距離區(qū)域的情況以及近距離區(qū)域的情況，實(shí)線代表軸外像散誤差，虛線代表平均軸外像差。順便說(shuō)，在ΔS和觀察遠(yuǎn)距離區(qū)域、中距離區(qū)域以及近距離區(qū)域情況下的軸外像散誤差和平均軸外像差的圖中，橫坐標(biāo)的單位是屈光度。
圖1中，正光焦度非球面眼鏡片的第一表面由以下公式(2)定義X(ρ)=Cρ2/(1+C2ρ2k)]]>+A2ρ2+A3ρ3+A4ρ4+A5ρ5+A6ρ6+A7ρ7+A8ρ8-----(2)]]>式中，X表示由一個(gè)距光軸距離為ρ的非球面上的點(diǎn)到非球面頂點(diǎn)切面的垂直距離；C表示在非球面頂點(diǎn)處參考球面曲率；ρ表示離開(kāi)光軸的距離；k為圓錐常數(shù)；A2ρ2的非球面系數(shù)；A3ρ3的非球面系數(shù)；A4ρ4的非球面系數(shù)；
A5ρ5的非球面系數(shù)；A6ρ6的非球面系數(shù)；A7ρ7的非球面系數(shù)；A8ρ8的非球面系數(shù)。
公式(2)右邊的第一項(xiàng)代表一個(gè)二次曲面，即一個(gè)二次旋轉(zhuǎn)曲面；第二到第八項(xiàng)代表從該二次曲面的平移或偏離。
進(jìn)一步，圖1中正光焦度非球面眼鏡片的第二折射表面為球面形狀。
更進(jìn)一步，就圖1的正光焦度非球面眼鏡片來(lái)說(shuō)，其開(kāi)始階段的設(shè)計(jì)除了一個(gè)通常的目標(biāo)優(yōu)化值外，還考慮由于當(dāng)此鏡片從它的光軸“平移”4毫米(順便說(shuō)，垂直于光軸方向上的偏心稱為“平移”)引起的偏心像差作為一個(gè)優(yōu)化的目標(biāo)值。此外，此鏡片的設(shè)計(jì)是進(jìn)一步考慮僅僅當(dāng)?shù)谝槐砻鎻乃墓廨S“平移”4毫米引起的偏心像差作為一個(gè)優(yōu)化的目標(biāo)值。
考慮到偏心的正光焦度非球面眼鏡片的設(shè)計(jì)過(guò)程將在下面參考圖2的流程圖加以描述。
首先，擬定好正光焦度非球面眼鏡片的設(shè)計(jì)說(shuō)明書。其次，制定一個(gè)計(jì)劃。然后，確定鏡片的光焦度和材料(即折射率)。接著，生成公式(2)的初始數(shù)據(jù)(步驟201和202)。
這時(shí)，初始數(shù)據(jù)是按第一表面為球面的方式來(lái)生成的。順便說(shuō)一下，初始數(shù)據(jù)是隨機(jī)的。這樣，初始數(shù)據(jù)可以生成的以使第一表面成為非球面。
接下來(lái)，通過(guò)光線追跡的方法計(jì)算當(dāng)沒(méi)有偏心發(fā)生時(shí)引起的軸外像散誤差和平均軸外像差。進(jìn)一步，通過(guò)光線追跡的方法計(jì)算當(dāng)有偏心發(fā)生時(shí)引起的軸外像散誤差和平均軸外像差(步驟203和204)。
此后，根據(jù)使用光線追跡的方法得到的軸外像散誤差和平均軸外像差可以估計(jì)出正光焦度非球面眼鏡片的性能(步驟205)。這時(shí)，性能的估計(jì)是將從步驟204得到的有偏心發(fā)生時(shí)引起的軸外像散誤差和平均軸外像差納入考慮之中而完成的。
這樣，重復(fù)進(jìn)行步驟203、204和205的操作達(dá)到希望的次數(shù)。于是，公式(2)的每一個(gè)系數(shù)都確定下來(lái)。這樣，獲得了關(guān)于正光焦度非球面眼鏡片最佳的解決方法。鏡片的形狀因此也確定了(步驟206)。
進(jìn)一步，如圖1所示的正光焦度非球面眼鏡片的第一表面(即圖1所示的左邊的表面)是由公式(2)定義的非球面，鏡片的光焦度、直徑、折射率和形狀如下面表1所示盡管在傳統(tǒng)鏡片的情況下通過(guò)僅僅使用偶數(shù)次數(shù)的非球面系數(shù)作為參數(shù)獲得了一個(gè)最佳的解決方法，但是在本發(fā)明的這個(gè)實(shí)施例中，奇數(shù)次數(shù)的非球面系數(shù)也用來(lái)作為參數(shù)，這樣，使用更高次數(shù)的非球面系數(shù)的必要性去除了。如果更高次數(shù)的非球面系數(shù)也用來(lái)作為參數(shù)，想要獲得的即目標(biāo)的軸外像散誤差和目標(biāo)平均軸外像差與偏心引起的軸外像散誤差和平均軸外像差是非常難以平衡的。相反，就本發(fā)明的這個(gè)實(shí)施例來(lái)說(shuō)，奇數(shù)次數(shù)的非球面系數(shù)作為參數(shù)的使用便于使目標(biāo)誤差與偏心引起的誤差平衡。
就本發(fā)明的這個(gè)實(shí)施例來(lái)說(shuō)，考慮到了對(duì)應(yīng)于比率(K/H)=4/70=0.057的偏心(順便說(shuō)，K表示偏心的垂直變化量(即設(shè)計(jì)鏡片時(shí)考慮到的平移的數(shù)量(毫米))，H為外徑的最大值(即鏡片的直徑(毫米))。
表1
往下參見(jiàn)圖3，它表示圖1所示的正光焦度非球面眼鏡片從光軸“平移”2毫米時(shí)的形狀與它的ΔS、在遠(yuǎn)視(或者說(shuō)無(wú)窮遠(yuǎn)距離視場(chǎng))情況下的軸外像散誤差和平均軸外像差、在中視(或者說(shuō)1米視場(chǎng))情況下的軸外像散誤差和平均軸外像差以及在近視(或者說(shuō)0.3米視場(chǎng))情況下的軸外像散誤差和平均軸外像差之間的關(guān)系。
再往下，現(xiàn)在參見(jiàn)圖4，它表示圖1所示的正光焦度非球面眼鏡片僅僅第一折射表面從光軸“平移”2毫米時(shí)的形狀與它的ΔS、在遠(yuǎn)視(或者說(shuō)無(wú)窮遠(yuǎn)距離視場(chǎng))情況下的軸外像散誤差和平均軸外像差、在中視(或者說(shuō)1米視場(chǎng))情況下的軸外像散誤差和平均軸外像差以及在近視(或者說(shuō)0.3米視場(chǎng))情況下的軸外像散誤差和平均軸外像差之間的關(guān)系。
更進(jìn)一步，圖62、63和64分別對(duì)應(yīng)于在設(shè)計(jì)不考慮偏心時(shí)，傳統(tǒng)的正光焦度非球面眼鏡片的沒(méi)有偏心的情況、傳統(tǒng)的正光焦度非球面眼鏡片的從光軸“平移”2毫米時(shí)的情況以及傳統(tǒng)的正光焦度非球面眼鏡片的僅僅第一折射表面從光軸“平移”2毫米時(shí)的情況。此外，每一個(gè)圖形都表示了相應(yīng)情況下傳統(tǒng)的正光焦度非球面眼鏡片的形狀與它的ΔS、在遠(yuǎn)視(或者說(shuō)無(wú)窮遠(yuǎn)距離視場(chǎng))情況下的軸外像散誤差和平均軸外像差、在中視(或者說(shuō)1米視場(chǎng))情況下的軸外像散誤差和平均軸外像差以及在近視(或者說(shuō)0.3米視場(chǎng))情況下的軸外像散誤差和平均軸外像差之間的關(guān)系。
此外，圖65、66和67分另對(duì)應(yīng)于傳統(tǒng)的正光焦度非球面眼鏡片的沒(méi)有偏心的情況、傳統(tǒng)的正光焦度非球面眼鏡片的從光軸“平移”2毫米時(shí)的情況以及傳統(tǒng)的正光焦度非球面眼鏡片的僅僅第一折射表面從光軸“平移”2毫米時(shí)的情況。每一個(gè)圖形都表示了相應(yīng)情況下傳統(tǒng)的正光焦度非球面眼鏡片的形狀與它的ΔS、在遠(yuǎn)視(或者說(shuō)無(wú)窮遠(yuǎn)距離視場(chǎng))情況下的軸外像散誤差和平均軸外像差、在中視(或者說(shuō)1米視場(chǎng))情況下的軸外像散誤差和平均軸外像差以及在近視(或者說(shuō)0.3米視場(chǎng))情況下的軸外像散誤差和平均軸外像差之間的關(guān)系。
在圖3、4、62和67中，分別對(duì)應(yīng)于這些圖形中觀察遠(yuǎn)距離區(qū)域、中距離區(qū)域和進(jìn)近距離區(qū)域的情況，實(shí)線代表軸外像散誤差，虛線代表平均軸外像差。順便說(shuō)，在ΔS和觀察遠(yuǎn)距離區(qū)域、中距離區(qū)域以及近距離區(qū)域情況下的軸外像散誤差和平均軸外像差的圖中，橫坐標(biāo)的單位是屈光度。
正如從圖1、3和4中看到或理解的一樣，這些圖中的正光焦度非球面眼鏡片在其光軸附近(即離光軸5～10毫米的范圍內(nèi))由于偏心引起的軸外像散誤差的變化與圖62、63和64中的傳統(tǒng)正光焦度非球面眼鏡片相比要小。
進(jìn)一步，正如從圖62、63和64中看到的一樣，這些圖中的傳統(tǒng)正光焦度非球面眼鏡片即便是在離開(kāi)光軸非常微小的距離的地方，非球面的影響也會(huì)引起平均軸外像差，因此，在用鏡片測(cè)量?jī)x測(cè)量鏡片的光焦度時(shí)會(huì)有一些偏差。而從圖1、3和4中看到，根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的正光焦度非球面眼鏡片在其光軸附近即使離開(kāi)光軸也幾乎沒(méi)有平均軸外像差，因此，在測(cè)量鏡片的光焦度時(shí)偏差不大。
下面表2表示圖1中正光焦度非球面眼鏡片的情況下的ΔS值。此外，圖5表示圖1中正光焦度非球面眼鏡片在光軸附近的ΔS。
正如表2和圖5所顯示的那樣，在光軸附近10毫米的區(qū)域滿足下面的不等式或條件-0.05≤ΔS≤0.05 (3)也就是說(shuō)，在光軸附近直徑10毫米的區(qū)域ΔS小到足以被忽略不計(jì)。
表2
如果ΔS超過(guò)了不等式(3)規(guī)定的上、下極限，鏡片的性能將會(huì)受到非球面的影響。進(jìn)一步，偏心的允許量就不能保證。
進(jìn)一步，如表2和圖5，距離ρ在0＜ρ≤5(毫米)的范圍內(nèi)時(shí)，ΔS至少取得一次正值；而且，在鏡片的邊緣部分，ΔS為負(fù)值。
圖6顯示了圖1所示的正光焦度非球面眼鏡片的軸外像散誤差。在圖6中，橫坐標(biāo)表示離開(kāi)光軸的距離(以毫米為單位)；縱坐標(biāo)為軸外像散誤差(以屈光度為單位)。
從圖6中可以看到，在光軸附近直徑40毫米范圍內(nèi)，在遠(yuǎn)視情況下，軸外像散誤差在±0.15(屈光度)之間。
圖7顯示了圖1所示的正光焦度非球面眼鏡片的平均軸外像差。在圖7中，橫坐標(biāo)表示離開(kāi)光軸的距離(以毫米為單位)；縱坐標(biāo)為平均軸外像差(以屈光度為單位)。
從圖7中可以看到，在光軸附近直徑30毫米范圍內(nèi)，在遠(yuǎn)視情況下，平均軸外像差在±0.20(屈光度)之間。
正如以上描述的那樣，對(duì)應(yīng)于第一實(shí)施例，第一表面由公式(2)確定。這樣，鏡片的中心厚度與傳統(tǒng)的球面鏡片相比要小；此外，由于在設(shè)計(jì)鏡片時(shí)把偏心考慮在內(nèi)，這樣由偏心引起的性能下降就減小了。
(第二實(shí)施例)圖8表示本發(fā)明的第二實(shí)施例的另一個(gè)沒(méi)有偏心的正光焦度非球面眼鏡片的形狀與它的ΔS、在遠(yuǎn)視(或者說(shuō)無(wú)窮遠(yuǎn)距離視場(chǎng))情況下的軸外像散誤差和平均軸外像差、在中視(或者說(shuō)1米視場(chǎng))情況下的軸外像散誤差和平均軸外像差以及在近視(或者說(shuō)0.3米視場(chǎng))情況下的軸外像散誤差和平均軸外像差之間的關(guān)系。順便說(shuō)，ΔS對(duì)應(yīng)第一表面。在圖8中，分別對(duì)應(yīng)于觀察遠(yuǎn)距離區(qū)域的情況、中距離區(qū)域的情況以及近距離區(qū)域的情況，實(shí)線代表軸外像散誤差，虛線代表平均軸外像差。順便說(shuō)，在ΔS和觀察遠(yuǎn)距離區(qū)域、中距離區(qū)域以及近距離區(qū)域情況下的軸外像散誤差和平均軸外像差的圖中，橫坐標(biāo)的單位是屈光度。
圖8中，正光焦度非球面眼鏡片的第一表面由公式(2)定義。
進(jìn)一步，就這個(gè)正光焦度非球面眼鏡片來(lái)說(shuō)，其開(kāi)始階段的設(shè)計(jì)除了一個(gè)通常的目標(biāo)優(yōu)化值外，還考慮由于當(dāng)此鏡片從它的光軸“平移”4毫米引起的偏心像差作為一個(gè)優(yōu)化的目標(biāo)值。此外，此鏡片的設(shè)計(jì)是進(jìn)一步考慮僅僅當(dāng)?shù)谝槐砻鎻乃墓廨S“平移”4毫米時(shí)所引起的偏心像差作為一個(gè)優(yōu)化的目標(biāo)值。另外，此鏡片的設(shè)計(jì)將其光焦度設(shè)置為6.0屈光度(D)。
更進(jìn)一步，圖8中的正光焦度非球面眼鏡片的第二折射表面為球面形狀。
再進(jìn)一步，如圖8所示的正光焦度非球面眼鏡片的第一表面(即圖8所示的左邊的表面)是由公式(2)定義的非球面，鏡片的光焦度、直徑、折射率和形狀如下頁(yè)表3所示就本發(fā)明的這個(gè)實(shí)施例來(lái)說(shuō)，考慮到了對(duì)應(yīng)于比率(K/H)=4/70=0.057的偏心(順便說(shuō)，K表示偏心的垂直變化量(即設(shè)計(jì)鏡片時(shí)考慮到的平移的數(shù)量(毫米)，H為外徑的最大值(即鏡片的直徑)(毫米))。
往下參見(jiàn)圖9，它表示圖8所示的正光焦度非球面眼鏡片從光軸“平移”2毫米時(shí)的形狀與它的ΔS、在遠(yuǎn)視(或者說(shuō)無(wú)窮遠(yuǎn)距離視場(chǎng))情況下的軸外像散誤差和平均軸外像差、在中視(或者說(shuō)1米視場(chǎng))情況下的軸外像散誤差和平均軸外像差以及在近視(或者說(shuō)0.3米視場(chǎng))情況下的軸外像散誤差和平均軸外像差之間的關(guān)系。
再往下，參見(jiàn)圖10，它表示圖8所示的正光焦度非球面眼鏡片僅僅第一折射表面從光軸“平移”2毫米時(shí)的形狀與它的ΔS、在遠(yuǎn)視(或者說(shuō)無(wú)窮遠(yuǎn)距離視場(chǎng))情況下的軸外像散誤差和平均軸外像差、在中視(或者說(shuō)1米視場(chǎng))情況下的軸外像散誤差和平均軸外像差以及在近視(或者說(shuō)0.3米視場(chǎng))情況下的軸外像散誤差和平均軸外像差之間的關(guān)系。
表3
>在這些圖形中，分別對(duì)應(yīng)于圖9和10中觀察遠(yuǎn)距離區(qū)域、中距離區(qū)域和進(jìn)近距離區(qū)域的情況，實(shí)線代表軸外像散誤差，虛線代表平均軸外像差。順便說(shuō)，在AS和觀察遠(yuǎn)距離區(qū)域、中距離區(qū)域以及近距離區(qū)域情況下的軸外像散誤差和平均軸外像差的圖中，橫坐標(biāo)的單位是屈光度。
此外，正如從圖8、9和10中看到或理解的一樣，這些圖中的正光焦度非球面眼鏡片在其光軸附近(即離光軸5～10毫米的范圍內(nèi))由于偏心引起的軸外像散誤差的變化與圖62、63和64中的傳統(tǒng)正光焦度非球面眼鏡片相比要小。
進(jìn)一步，從這些圖中看到，與本發(fā)明第一實(shí)施例的正光焦度非球面眼鏡片的情況相類似，根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的正光焦度非球面眼鏡片在其光軸附近即使離開(kāi)光軸也幾乎沒(méi)有平均軸外像差，因此，在測(cè)量鏡片的光焦度時(shí)偏差不大。
下表4表示圖8中正光焦度非球面眼鏡片的情況下的ΔS值。此外，圖11表示圖8中的正光焦度非球面眼鏡片在光軸附近的ΔS。
表4
正如表4和圖11所顯示的那樣，在光軸附近10毫米的區(qū)域內(nèi)不等式(3)成立。
進(jìn)一步，如表4和圖11，距離ρ在0＜ρ≤5(毫米)的范圍內(nèi)時(shí)，ΔS至少取得一次正值；而且，在鏡片的邊緣部分，ΔS為負(fù)值。
圖12顯示了圖8所示的正光焦度非球面眼鏡片的軸外像散誤差。在圖12中，橫坐標(biāo)表示離開(kāi)光軸的距離(以毫米為單位)；縱坐標(biāo)為軸外像散誤差(以屈光度為單位)。
從圖12中可以看到，在光軸附近直徑40毫米范圍內(nèi)，在遠(yuǎn)視情況下，軸外像散誤差在±0.15(屈光度)之間。
圖13顯示了圖8所示的正光焦度非球面眼鏡片的平均軸外像差。在圖13中，橫坐標(biāo)表示離開(kāi)光軸的距離(以毫米為單位)；縱坐標(biāo)為平均軸外像差(以屈光度為單位)。
從圖13中可以看到，在光軸附近直徑30毫米范圍內(nèi)，在遠(yuǎn)視情況下，平均軸外像差在±0.20(屈光度)之間。
正如以上描述的那樣，第二實(shí)施例也有與第一實(shí)施例相似的優(yōu)點(diǎn)或效果。
(第三實(shí)施例)圖14表示本發(fā)明的第三實(shí)施例的又一個(gè)沒(méi)有偏心的正光焦度非球面眼鏡片的形狀與它的ΔS、在遠(yuǎn)視(或者說(shuō)無(wú)窮遠(yuǎn)距離視場(chǎng))情況下的軸外像散誤差和平均軸外像差、在中視(或者說(shuō)1米視場(chǎng))情況下的軸外像散誤差和平均軸外像差以及在近視(或者說(shuō)0.3米視場(chǎng))情況下的軸外像散誤差和平均軸外像差之間的關(guān)系。在圖14的圖形中，分別對(duì)應(yīng)于觀察遠(yuǎn)距離區(qū)域的情況、中距離區(qū)域的情況以及近距離區(qū)域的情況，實(shí)線代表軸外像散誤差，虛線代表平均軸外像差。順便說(shuō)，在ΔS和觀察遠(yuǎn)距離區(qū)域、中距離區(qū)域以及近距離區(qū)域情況下的軸外像散誤差和平均軸外像差的圖中，橫坐標(biāo)的單位是屈光度。
圖14中，正光焦度非球面眼鏡片的第一表面由公式(2)定義。進(jìn)一步，就這個(gè)正光焦度非球面眼鏡片來(lái)說(shuō)，其開(kāi)始階段的設(shè)計(jì)除了一個(gè)通常的目標(biāo)優(yōu)化值外，還考慮由于當(dāng)此鏡片從它的光軸“平移”5毫米引起的偏心像差作為一個(gè)優(yōu)化的目標(biāo)值。此外，此鏡片的設(shè)計(jì)是進(jìn)一步考慮將僅僅當(dāng)?shù)谝槐砻鎻乃墓廨S“平移”5毫米時(shí)引起的偏心像差作為一個(gè)優(yōu)化的目標(biāo)值。另外，此鏡片的設(shè)計(jì)將其光焦度設(shè)置為3.0D。
更進(jìn)一步，圖14中的正光焦度非球面眼鏡片的第二折射表面為球面形狀。
此外，如圖14所示的正光焦度非球面眼鏡片的第一表面(即圖14所示的左邊的表面)是由公式(2)定義的非球面，鏡片的光焦度、直徑、折射率和形狀如下頁(yè)表5所示就本發(fā)明的這個(gè)實(shí)施例來(lái)說(shuō)，考慮到了對(duì)應(yīng)于比率(K/H)=5/75=0.067的偏心(順便說(shuō)，K表示偏心的垂直變化量(即設(shè)計(jì)鏡片時(shí)考慮到的平移的數(shù)量(毫米)，H為外徑的最大值(即鏡片的直徑)(毫米))。
表5
往下參見(jiàn)圖15，它表示圖14所示的正光焦度非球面眼鏡片從光軸“平移”2毫米時(shí)的形狀與它的ΔS、在遠(yuǎn)視(或者說(shuō)無(wú)窮遠(yuǎn)距離視場(chǎng))情況下的軸外像散誤差和平均軸外像差、在中視(或者說(shuō)1米視場(chǎng))情況下的軸外像散誤差和平均軸外像差以及在近視(或者說(shuō)0.3米視場(chǎng))情況下的軸外像散誤差和平均軸外像差之間的關(guān)系。
再往下，參見(jiàn)圖16，它表示圖14所示的正光焦度非球面眼鏡片僅僅第一折射表面從光軸“平移”2毫米時(shí)的形狀與它的ΔS、在遠(yuǎn)視(或者說(shuō)無(wú)窮遠(yuǎn)距離視場(chǎng))情況下的軸外像散誤差和平均軸外像差、在中視(或者說(shuō)1米視場(chǎng))情況下的軸外像散誤差和平均軸外像差以及在近視(或者說(shuō)0.3米視場(chǎng))情況下的軸外像散誤差和平均軸外像差之間的關(guān)系。
在這些圖形中，分別對(duì)應(yīng)于圖15和16中觀察遠(yuǎn)距離區(qū)域、中距離區(qū)域和近距離區(qū)域的情況，實(shí)線代表軸外像散誤差，虛線代表平均軸外像差。順便說(shuō)，在ΔS和觀察遠(yuǎn)距離區(qū)域、中距離區(qū)域以及近距離區(qū)域情況下的軸外像散誤差和平均軸外像差的圖中，橫坐標(biāo)的單位是屈光度。
此外，正如從圖14、15和16中看到或理解的一樣，這些圖中的正光焦度非球面眼鏡片在其光軸附近(即離光軸5～10毫米的范圍內(nèi))由于偏心引起的軸外像散誤差的變化與圖62、63和64中的傳統(tǒng)正光焦度非球面眼鏡片相比要小。
進(jìn)一步，從這些圖中看到，與本發(fā)明第一實(shí)施例的正光焦度非球面眼鏡片的情況相類似，根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的正光焦度非球面眼鏡片在其光軸附近即使離開(kāi)光軸也幾乎沒(méi)有平均軸外像差，因此，在測(cè)量鏡片的光焦度時(shí)偏差不大。
下面表6表示圖14中正光焦度非球面眼鏡片的情況下的ΔS值。此外，圖17表示圖14中正光焦度非球面眼鏡片在光軸附近的ΔS。
正如表6和圖17所顯示的那樣，在光軸附近10毫米的區(qū)域內(nèi)不等式(3)成立。
進(jìn)一步，如表6和圖17，距離ρ在0＜ρ≤5(毫米)的范圍內(nèi)時(shí)，ΔS至少取得一次正值；而且，在鏡片的邊緣部分，ΔS為負(fù)值。
表6
>圖18顯示了圖14所示的正光焦度非球面眼鏡片的軸外像散誤差。在圖18中，橫坐標(biāo)表示離開(kāi)光軸的距離(以毫米為單位)；縱坐標(biāo)為軸外像散誤差(以屈光度為單位)。
從圖18中可以看到，在光軸附近直徑40毫米范圍內(nèi)，在遠(yuǎn)視情況下，軸外像散誤差在±0.15(屈光度)之間。
圖19顯示了圖14所示的正光焦度非球面眼鏡片的平均軸外像差。在圖19中，橫坐標(biāo)表示離開(kāi)光軸的距離(以毫米為單位)；縱坐標(biāo)為平均軸外像差(以屈光度為單位)。
從圖19中可以看到，在光軸附近直徑30毫米范圍內(nèi)，在遠(yuǎn)視情況下，平均軸外像差在±0.20(屈光度)之間。
正如以上描述的那樣，第三實(shí)施例也有與第一實(shí)施例和第二實(shí)施例相似的優(yōu)點(diǎn)或效果。
下面將接著敘述本發(fā)明的負(fù)光焦度非球面眼鏡片的實(shí)施例。
(第四實(shí)施例)圖20表示本發(fā)明的第四實(shí)施例的一個(gè)沒(méi)有偏心的負(fù)光焦度非球面眼鏡片的形狀與它的ΔS、在遠(yuǎn)視(或者說(shuō)無(wú)窮遠(yuǎn)距離視場(chǎng))情況下的軸外像散誤差和平均軸外像差、在中視(或者說(shuō)1米視場(chǎng))情況下的軸外像散誤差和平均軸外像差以及在近視(或者說(shuō)0.3米視場(chǎng))情況下的軸外像散誤差和平均軸外像差之間的關(guān)系。順便說(shuō)，ΔS對(duì)應(yīng)第一表面。在圖20中，分別對(duì)應(yīng)于觀察遠(yuǎn)距離區(qū)域的情況、中距離區(qū)域的情況以及近距離區(qū)域的情況，實(shí)線代表軸外像散誤差，虛線代表平均軸外像差。順便說(shuō)，在ΔS和觀察遠(yuǎn)距離區(qū)域、中距離區(qū)域以及近距離區(qū)域情況下的軸外像散誤差和平均軸外像差的圖中，橫坐標(biāo)的單位是屈光度。
圖20中，負(fù)光焦度非球面眼鏡片的第一表面由以下公式(2)定義。進(jìn)一步，就這個(gè)負(fù)光焦度非球面眼鏡片來(lái)說(shuō)，其開(kāi)始階段的設(shè)計(jì)除了一個(gè)通常的目標(biāo)優(yōu)化值外，還考慮由于當(dāng)此鏡片從它的光軸“平移”4毫米引起的偏心像差作為一個(gè)優(yōu)化的目標(biāo)值。此外，此鏡片的設(shè)計(jì)是進(jìn)一步考慮將僅僅當(dāng)?shù)谝槐砻鎻乃墓廨S“平移”4毫米時(shí)引起的偏心像差作為一個(gè)優(yōu)化的目標(biāo)值。
此外，圖20中負(fù)光焦度非球面眼鏡片的第二折射表面為球面形狀。
進(jìn)一步，如圖20所示的負(fù)光焦度非球面眼鏡片的第一表面(即圖20所示的左邊的表面)是由公式(2)定義的非球面，鏡片的光焦度、直徑、折射率和形狀如下頁(yè)表7所示就本發(fā)明的這個(gè)實(shí)施例來(lái)說(shuō)，考慮到了對(duì)應(yīng)于比率(K/H)=4/70=0.057的偏心(順便說(shuō)，K表示偏心的垂直變化量(即設(shè)計(jì)鏡片時(shí)考慮至的平移的數(shù)量(毫米)，H為外徑的最大值(即鏡片的直徑)(毫米))。
表7
往下參見(jiàn)圖21，它表示圖20所示的負(fù)光焦度非球面眼鏡片從光軸“平移”2毫米時(shí)的形狀與它的ΔS、在遠(yuǎn)視(或者說(shuō)無(wú)窮遠(yuǎn)距離視場(chǎng))情況下的軸外像散誤差和平均軸外像差、在中視(或者說(shuō)1米視場(chǎng))情況下的軸外像散誤差和平均軸外像差以及在近視(或者說(shuō)0.3米視場(chǎng))情況下的軸外像散誤差和平均軸外像差之間的關(guān)系。
再往下，現(xiàn)在參見(jiàn)圖22，它表示圖20所示的負(fù)光焦度非球面眼鏡片僅僅第一折射表面從光軸“平移”2毫米時(shí)的形狀與它的ΔS、在遠(yuǎn)視(或者說(shuō)無(wú)窮遠(yuǎn)距離視場(chǎng))情況下的軸外像散誤差和平均軸外像差、在中視(或者說(shuō)1米視場(chǎng))情況下的軸外像散誤差和平均軸外像差以及在近視(或者說(shuō)0.3米視場(chǎng))情況下的軸外像散誤差和平均軸外像差之間的關(guān)系。
更進(jìn)一步，圖68、69和70分別對(duì)應(yīng)于在設(shè)計(jì)時(shí)不考慮偏心時(shí)，傳統(tǒng)的負(fù)光焦度非球面眼鏡片的沒(méi)有偏心的情況、傳統(tǒng)的負(fù)光焦度非球面眼鏡片的從光軸“平移”2毫米時(shí)的情況以及傳統(tǒng)的負(fù)光焦度非球面眼鏡片的僅僅第一折射表面從光軸“平移”2毫米時(shí)的情況。此外，圖68、69和70中每一個(gè)圖形都表示了相應(yīng)情況下傳統(tǒng)的負(fù)光焦度非球面眼鏡片的形狀與它的ΔS、在遠(yuǎn)視(或者說(shuō)無(wú)窮遠(yuǎn)距離視場(chǎng))情況下的軸外像散誤差和平均軸外像差、在中視(或者說(shuō)1米視場(chǎng))情況下的軸外像散誤差和平均軸外像差以及在近視(或者說(shuō)0.3米視場(chǎng))情況下的軸外像散誤差和平均軸外像差之間的關(guān)系。
此外，圖71、72和73分別對(duì)應(yīng)于傳統(tǒng)的負(fù)光焦度非球面眼鏡片的沒(méi)有偏心的情況、傳統(tǒng)的負(fù)光焦度非球面眼鏡片的從光軸“平移”2毫米時(shí)的情況以及傳統(tǒng)的負(fù)光焦度非球面眼鏡片的僅僅第一折射表面從光軸“平移”2毫米時(shí)的情況。圖71、72和73中的每一個(gè)圖形都表示了相應(yīng)情況下傳統(tǒng)的負(fù)光焦度非球面眼鏡片的形狀與它的ΔS、在遠(yuǎn)視(或者說(shuō)無(wú)窮遠(yuǎn)距離視場(chǎng))情況下的軸外像散誤差和平均軸外像差、在中視(或者說(shuō)1米視場(chǎng))情況下的軸外像散誤差和平均軸外像差以及在近視(或者說(shuō)0.3米視場(chǎng))情況下的軸外像散誤差和平均軸外像差之間的關(guān)系。
在這些圖形中，分別對(duì)應(yīng)于圖21、22、68和73中觀察遠(yuǎn)距離區(qū)域、中距離區(qū)域和進(jìn)近距離區(qū)域的情況，實(shí)線代表軸外像散誤差，虛線代表平均軸外像差。順便說(shuō)，在ΔS和觀察遠(yuǎn)距離區(qū)域、中距離區(qū)域以及近距離區(qū)域情況下的軸外像散誤差和平均軸外像差的圖中，橫坐標(biāo)的單位是屈光度。
正如從這些圖中看到或理解的一樣，圖20、21和22中的負(fù)光焦度非球面眼鏡片在其光軸附近(即離光軸5～10毫米的范圍內(nèi))由于偏心引起的軸外像散誤差的變化與圖68、69和70中傳統(tǒng)的負(fù)光焦度非球面眼鏡片相比要小。
進(jìn)一步，正如從這些圖中看到的一樣，圖68、69和70中的傳統(tǒng)負(fù)光焦度非球面眼鏡片即便是在離開(kāi)光軸非常微小的距離的地方，非球面的影響也會(huì)引起平均軸外像差，因此，在用鏡片測(cè)量?jī)H測(cè)量鏡片的光焦度時(shí)會(huì)有一些偏差。而從圖20、21和22中看到，根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的負(fù)光焦度非球面眼鏡片在其光軸附近即使離開(kāi)光軸也幾乎沒(méi)有平均軸外像差，因此，在測(cè)量鏡片的光焦度時(shí)偏差不大。
下表8表示圖20中負(fù)光焦度非球面眼鏡片的情況下的ΔS值。此外，圖23表示圖20中的負(fù)光焦度非球面眼鏡片在光軸附近的ΔS。
表8<
正如表8和圖23所顯示的那樣，在光軸附近10毫米的區(qū)域內(nèi)不等式(3)成立。也就是說(shuō)，在光軸附近直徑10毫米的區(qū)域內(nèi)，ΔS小到足以被忽略不計(jì)。
如果ΔS超過(guò)了不等式(3)規(guī)定的上、下極限，鏡片的性能將會(huì)受到非球面的影響。進(jìn)一步，偏心的允許量就不能保證。
進(jìn)一步，如表8和圖23，距離ρ在0＜ρ≤5(毫米)的范圍內(nèi)時(shí)，ΔS至少取得一次負(fù)值；而且，在鏡片的邊緣部分，ΔS為正值。
圖24顯示了圖20所示的負(fù)光焦度非球面眼鏡片的軸外像散誤差。在圖24中，橫坐標(biāo)表示離開(kāi)光軸的距離(以毫米為單位)；縱坐標(biāo)為軸外像散誤差(以屈光度為單位)。
從圖24中可以看到，在光軸附近直徑40毫米范圍內(nèi)，在遠(yuǎn)視情況下，軸外像散誤差在±0.15(屈光度)之間。
圖25顯示了圖20所示的負(fù)光焦度非球面眼鏡片的平均軸外像差。在圖25中，橫坐標(biāo)表示離開(kāi)光軸的距離(以毫米為單位)；縱坐標(biāo)為平均軸外像差(以屈光度為單位)。
從圖25中可以看到，在光軸附近直徑30毫米范圍內(nèi)，在遠(yuǎn)視情況下，平均軸外像差在±0.20(屈光度)之間。
正如以上描述的那樣，就第四實(shí)施例來(lái)說(shuō)，第一表面由公式(2)確定。這樣，鏡片的邊緣厚度與傳統(tǒng)的球面鏡片相比要?。淮送?，由于在設(shè)計(jì)鏡片時(shí)把偏心考慮在內(nèi)，這樣由偏心引起的性能下降就減小了。
(第五實(shí)施例)
圖26表示本發(fā)明的第五實(shí)施例的又一個(gè)沒(méi)有偏心的負(fù)光焦度非球面眼鏡片的形狀與它的ΔS、在遠(yuǎn)視(或者說(shuō)無(wú)窮遠(yuǎn)距離視場(chǎng))情況下的軸外像散誤差和平均軸外像差、在中視(或者說(shuō)1米視場(chǎng))情況下的軸外像散誤差和平均軸外像差以及在近視(或者說(shuō)0.3米視場(chǎng))情況下的軸外像散誤差和平均軸外像差之間的關(guān)系。順便說(shuō)，本實(shí)施例中ΔS對(duì)應(yīng)第一表面。在圖26的圖形中，分別對(duì)應(yīng)于觀察遠(yuǎn)距離區(qū)域的情況、中距離區(qū)域的情況以及近距離區(qū)域的情況，實(shí)線代表軸外像散誤差，虛線代表平均軸外像差。順便說(shuō)，在ΔS和觀察遠(yuǎn)距離區(qū)域、中距離區(qū)域以及近距離區(qū)域情況下的軸外像散誤差和平均軸外像差的圖中，橫坐標(biāo)的單位是屈光度。
圖26中，負(fù)光焦度非球面眼鏡片的第一表面由以下公式(2)定義。進(jìn)一步，就這個(gè)負(fù)光焦度非球面眼鏡片來(lái)說(shuō)，其開(kāi)始階段的設(shè)計(jì)除了一個(gè)通常的目標(biāo)優(yōu)化值外，還考慮由于當(dāng)此鏡片從它的光軸“平移”4毫米引起的偏心像差作為一個(gè)優(yōu)化的目標(biāo)值。此外，此鏡片的設(shè)計(jì)是進(jìn)一步考慮僅僅當(dāng)鏡片的第一表面從它的光軸“平移”4毫米時(shí)引起的偏心像差作為一個(gè)優(yōu)化的目標(biāo)值。此外，此鏡片的設(shè)計(jì)中將其光焦度設(shè)置為-6.0屈光度(D)。
此外，圖26中負(fù)光焦度非球面眼鏡片的第二折射表面為球面形狀。
進(jìn)一步，如圖26所示的負(fù)光焦度非球面眼鏡片的第一表面(即圖26所示的左邊的表面)是由公式(2)定義的非球面，鏡片的光焦度、直徑、折射率和形狀如下頁(yè)表9所示就本發(fā)明的這個(gè)實(shí)施例來(lái)說(shuō)，考慮到了對(duì)應(yīng)于比率(K/H)=4/70=0.057的偏心(順便說(shuō)，K表示偏心的垂直變化量(即設(shè)計(jì)鏡片時(shí)考慮到的平移的數(shù)量)(毫米)，H為外徑的最大值(即鏡片的直徑)(毫米))。
往下參見(jiàn)圖27，它表示圖26所示的負(fù)光焦度非球面眼鏡片從光軸“平移”2毫米時(shí)的形狀與它的ΔS、在遠(yuǎn)視(或者說(shuō)無(wú)窮遠(yuǎn)距離視場(chǎng))情況下的軸外像散誤差和平均軸外像差、在中視(或者說(shuō)1米視場(chǎng))情況下的軸外像散誤差和平均軸外像差以及在近視(或者說(shuō)0.3米視場(chǎng))情況下的軸外像散誤差和平均軸外像差之間的關(guān)系。
再往下，現(xiàn)在參見(jiàn)圖28，它表示圖26所示的負(fù)光焦度非球面眼鏡片僅僅第一折射表面從光軸“平移”2毫米時(shí)的形狀與它的ΔS、在遠(yuǎn)視(或者說(shuō)無(wú)窮遠(yuǎn)距離視場(chǎng))情況下的軸外像散誤差和平均軸外像差、在中視(或者說(shuō)1米視場(chǎng))情況下的軸外像散誤差和平均軸外像差以及在近視(或者說(shuō)0.3米視場(chǎng))情況下的軸外像散誤差和平均軸外像差之間的關(guān)系。
表9
在這些圖形中，分別對(duì)應(yīng)于圖27和28中觀察遠(yuǎn)距離區(qū)域、中距離區(qū)域和進(jìn)近距離區(qū)域的情況，實(shí)線代表軸外像散誤差，虛線代表平均軸外像差。順便說(shuō)，在ΔS和觀察遠(yuǎn)距離區(qū)域、中距離區(qū)域以及近距離區(qū)域情況下的軸外像散誤差和平均軸外像差的圖中，橫坐標(biāo)的單位是屈光度。
此外，正如從圖26、27和28中看到或理解的一樣，與本發(fā)明第四實(shí)施例情況相類似，這些圖中的負(fù)光焦度非球面眼鏡片在其光軸附近(即離光軸5～10毫米的范圍內(nèi))由于偏心引起的軸外像散誤差的變化與圖68、69和70中傳統(tǒng)的負(fù)光焦度非球面眼鏡片相比要小。
進(jìn)一步，從這些圖中可以看到，與本發(fā)明第四實(shí)施例的負(fù)光焦度非球面眼鏡片的情況相類似，根據(jù)本發(fā)明第五實(shí)施例的負(fù)光焦度非球面眼鏡片在其光軸附近即使離開(kāi)光軸也幾乎沒(méi)有平均軸外像差，因此，在測(cè)量鏡片的光焦度時(shí)偏差不大。
下表10表示圖26中負(fù)光焦度非球面眼鏡片的情況下的ΔS值。此外，圖29表示圖26中的負(fù)光焦度非球面眼鏡片在光軸附近的ΔS。
表10
正如表10和圖29所顯示的那樣，在光軸附近10毫米的區(qū)域內(nèi)不等式(3)成立。
進(jìn)一步，如表10和圖29，距離ρ在0＜ρ≤5(毫米)的范圍內(nèi)時(shí)，ΔS至少取得一次負(fù)值；而且，在鏡片的邊緣部分，ΔS為正值。
圖30顯示了圖26所示的負(fù)光焦度非球面眼鏡片的軸外像散誤差。在圖30中，橫坐標(biāo)表示離開(kāi)光軸的距離(以毫米為單位)；縱坐標(biāo)為軸外像散誤差(以屈光度為單位)。
從圖30中可以看到，在光軸附近直徑40毫米范圍內(nèi)，在遠(yuǎn)視情況下，軸外像散誤差在±0.15(屈光度)之間。
圖31顯示了圖26所示的負(fù)光焦度非球面眼鏡片的平均軸外像差。在圖31中，橫坐標(biāo)表示離開(kāi)光軸的距離(以毫米為單位)；縱坐標(biāo)為平均軸外像差(以屈光度為單位)。
從圖31中可以看到，在光軸附近直徑30毫米范圍內(nèi)，在遠(yuǎn)視情況下，平均軸外像差在±0.20(屈光度)之間。
正如以上描述的那樣，第五實(shí)施例有與第四實(shí)施例相似的優(yōu)點(diǎn)或效果。
(第六實(shí)施例)圖32表示本發(fā)明的第六實(shí)施例的又一個(gè)的沒(méi)有偏心的負(fù)光焦度非球面眼鏡片的形狀與它的ΔS、在遠(yuǎn)視(或者說(shuō)無(wú)窮遠(yuǎn)距離視場(chǎng))情況下的軸外像散誤差和平均軸外像差、在中視(或者說(shuō)1米視場(chǎng))情況下的軸外像散誤差和平均軸外像差以及在近視(或者說(shuō)0.3米視場(chǎng))情況下的軸外像散誤差和平均軸外像差之間的關(guān)系。順便說(shuō)，本實(shí)施例中ΔS對(duì)應(yīng)第一表面。在圖32的圖形中，分別對(duì)應(yīng)于觀察遠(yuǎn)距離區(qū)域的情況、中距離區(qū)域的情況以及近距離區(qū)域的情況，實(shí)線代表軸外像散誤差，虛線代表平均軸外像差。順便說(shuō)，在ΔS和觀察遠(yuǎn)距離區(qū)域、中距離區(qū)域以及近距離區(qū)域情況下的軸外像散誤差和平均軸外像差的圖中，橫坐標(biāo)的單位是屈光度。
圖32中，負(fù)光焦度非球面眼鏡片的第一表面由公式(2)定義。進(jìn)一步，就這個(gè)負(fù)光焦度非球面眼鏡片來(lái)說(shuō)，其開(kāi)始階段的設(shè)計(jì)除了一個(gè)通常的目標(biāo)優(yōu)化值外，還考慮由于當(dāng)此鏡片從它的光軸“平移”5毫米引起的偏心像差作為一個(gè)優(yōu)化的目標(biāo)值。此外，此鏡片的設(shè)計(jì)是進(jìn)一步考慮僅僅當(dāng)?shù)谝槐砻鎻乃墓廨S“平移”5毫米時(shí)引起的偏心像差作為一個(gè)優(yōu)化的目標(biāo)值。此外，此鏡片的設(shè)計(jì)中將其光焦度設(shè)置為-3.0D。
此外，圖32中負(fù)光焦度非球面眼鏡片的第二折射表面為球面形狀。
進(jìn)一步，如圖32所示的負(fù)光焦度非球面眼鏡片的第一表面(即圖32所示的左邊的表面)是由公式(2)定義的非球面，鏡片的光焦度、直徑、折射率和形狀如下頁(yè)表11所示就本發(fā)明的這個(gè)實(shí)施例來(lái)說(shuō)，考慮到了對(duì)應(yīng)于比率(K/H)=5/75=0.067的偏心(順便說(shuō)，K表示偏心的垂直變化量(即設(shè)計(jì)鏡片時(shí)考慮到的平移的數(shù)量(毫米))，H為外徑的最大值(即鏡片的直徑)(毫米))。
往下參見(jiàn)圖33，它表示圖32所示的負(fù)光焦度非球面眼鏡片從光軸“平移”2毫米時(shí)的形狀與它的ΔS、在遠(yuǎn)視(或者說(shuō)無(wú)窮遠(yuǎn)距離視場(chǎng))情況下的軸外像散誤差和平均軸外像差、在中視(或者說(shuō)1米視場(chǎng))情況下的軸外像散誤差和平均軸外像差以及在近視(或者說(shuō)0.3米視場(chǎng))情況下的軸外像散誤差和平均軸外像差之間的關(guān)系。
再往下，現(xiàn)在參見(jiàn)圖34，它表示圖32所示的負(fù)光焦度非球面眼鏡片僅僅第一折射表面從光軸“平移”2毫米時(shí)的形狀與它的ΔS、在遠(yuǎn)視(或者說(shuō)無(wú)窮遠(yuǎn)距離視場(chǎng))情況下的軸外像散誤差和平均軸外像差、在中視(或者說(shuō)1米視場(chǎng))情況下的軸外像散誤差和平均軸外像差以及在近視(或者說(shuō)0.3米視場(chǎng))情況下的軸外像散誤差和平均軸外像差之間的關(guān)系。
在這些圖形中，分別對(duì)應(yīng)于圖33和34中觀察遠(yuǎn)距離區(qū)域、中距離區(qū)域和進(jìn)近距離區(qū)域的情況，實(shí)線代表軸外像散誤差，虛線代表平均軸外像差。順便說(shuō)，在ΔS和觀察遠(yuǎn)距離區(qū)域、中距離區(qū)域以及近距離區(qū)域情況下的軸外像散誤差和平均軸外像差的圖中，橫坐標(biāo)的單位是屈光度。
表11
此外，正如從這些圖中看到或理解的一樣，與本發(fā)明第一和第二實(shí)施例情況相類似，圖32、33和34中的負(fù)光焦度非球面眼鏡片在其光軸附近(即離光軸5～10毫米的范圍內(nèi))由于偏心引起的軸外像散誤差的變化與圖68、69和70中傳統(tǒng)的負(fù)光焦度非球面眼鏡片相比要小。
進(jìn)一步，從這些圖中可以看到，與本發(fā)明第四和第五實(shí)施例的負(fù)光焦度非球面眼鏡片的情況相類似，根據(jù)本發(fā)明第六實(shí)施例的負(fù)光焦度非球面眼鏡片在其光軸附近即使離開(kāi)光軸也幾乎沒(méi)有平均軸外像差，因此，在測(cè)量鏡片的光焦度時(shí)偏差不大。
下表12表示圖32中負(fù)光焦度非球面眼鏡片的情況下的ΔS值。此外，圖35表示圖32中的負(fù)光焦度非球面眼鏡片在光軸附近的ΔS圖形。
表12
正如表12和圖35所顯示的那樣，在光軸附近10毫米的區(qū)域內(nèi)不等式(3)成立。
進(jìn)一步，如表12和圖35，距離ρ在0＜ρ≤5(毫米)的范圍內(nèi)時(shí)，ΔS至少取得一次負(fù)值；而且，在鏡片的邊緣部分，ΔS為正值。
圖36顯示了圖32所示的負(fù)光焦度非球面眼鏡片的軸外像散誤差。在圖36中，橫坐標(biāo)表示離開(kāi)光軸的距離(以毫米為單位)；縱坐標(biāo)為軸外像散誤差(以屈光度為單位)。
從圖36中可以看到，在光軸附近直徑40毫米范圍內(nèi)，在遠(yuǎn)視情況下，軸外像散誤差在±0.15(屈光度)之間。
圖37顯示了圖32所示的負(fù)光焦度非球面眼鏡片的平均軸外像差。在圖37中，橫坐標(biāo)表示離開(kāi)光軸的距離(以毫米為單位)；縱坐標(biāo)為平均軸外像差(以屈光度為單位)。
從圖37中可以看到，在光軸附近直徑30毫米范圍內(nèi)，在遠(yuǎn)視情況下，平均軸外像差在±0.20(屈光度)之間。
正如以上描述的那樣，第六實(shí)施例具有與第一和第五實(shí)施例相似的優(yōu)點(diǎn)或效果。
(第七實(shí)施例)圖38表示本發(fā)明的第七實(shí)施例的一個(gè)的沒(méi)有偏心的正光焦度非球面眼鏡片的形狀與它的ΔS、在遠(yuǎn)視(或者說(shuō)無(wú)窮遠(yuǎn)距離視場(chǎng))情況下的軸外像散誤差和平均軸外像差、在中視(或者說(shuō)1米視場(chǎng))情況下的軸外像散誤差和平均軸外像差以及在近視(或者說(shuō)0.3米視場(chǎng))情況下的軸外像散誤差和平均軸外像差之間的關(guān)系。順便說(shuō)，本實(shí)施例中AS對(duì)應(yīng)第一表面。在圖38中，分別對(duì)應(yīng)于觀察遠(yuǎn)距離區(qū)域的情況、中距離區(qū)域的情況以及近距離區(qū)域的情況，實(shí)線代表軸外像散誤差，虛線代表平均軸外像差。順便說(shuō)，在ΔS和觀察遠(yuǎn)距離區(qū)域、中距離區(qū)域以及近距離區(qū)域情況下的軸外像散誤差和平均軸外像差的圖中，橫坐標(biāo)的單位是屈光度。
圖38中，正光焦度非球面眼鏡片的第一表面由下面的公式(4)定義X(ρ)=Cρ2/(1+C2ρ2k)]]>+A4.0ρ4.0+A4.7ρ4.7+A5.4ρ5.4+A6.1ρ6.1-----(4)]]>式中，X表示由一個(gè)距光軸距離為ρ的非球面上的點(diǎn)到非球面頂點(diǎn)切面的垂直距離；C表示在非球面頂點(diǎn)處參考球面曲率；ρ表示離開(kāi)光軸的距離；k為圓錐常數(shù)；A4.0ρ4.0的非球面系數(shù)；A4.7ρ4.7的非球面系數(shù)；A5.4ρ5.4的非球面系數(shù)；A6.1ρ6.1的非球面系數(shù)；公式(4)右邊的第一項(xiàng)代表一個(gè)二次曲面，即一個(gè)二次旋轉(zhuǎn)曲面；第二到第五項(xiàng)代表它與二次曲面的平移或偏離。
圖38中的正光焦度非球面眼鏡片的第一折射表面由公式(4)定義。此外，就這個(gè)正光焦度非球面眼鏡片來(lái)說(shuō)，其開(kāi)始階段的設(shè)計(jì)除了一個(gè)通常的目標(biāo)優(yōu)化值外，還考慮由于當(dāng)此鏡片從它的光軸“平移”4毫米引起的偏心像差作為一個(gè)優(yōu)化的目標(biāo)值。此外，此鏡片的設(shè)計(jì)是進(jìn)一步考慮僅僅當(dāng)鏡片的第一表面從它的光軸“平移”4毫米時(shí)引起的偏心像差作為一個(gè)優(yōu)化的目標(biāo)值。此鏡片的設(shè)計(jì)將其光焦度設(shè)置為4.0D。
更進(jìn)一步，圖38中的正光焦度非球面眼鏡片的第二折射表面為球面形狀。
再進(jìn)一步，如圖38所示的正光焦度非球面眼鏡片的第一表面(即圖38所示的左邊的表面)是由公式(4)定義的非球面，鏡片的光焦度、直徑、折射率和形狀如下面表13所示表13
盡管在本發(fā)明的第一至第六實(shí)施例的情況下通過(guò)用偶數(shù)次數(shù)和奇數(shù)次數(shù)的非球面系數(shù)作為參數(shù)獲得了一個(gè)最佳的解決方法，但是在本發(fā)明的這個(gè)實(shí)施例中，實(shí)數(shù)次數(shù)的非球面系數(shù)也用來(lái)作為參數(shù)，因此，僅僅需要更低次數(shù)的非球面系數(shù)做為參數(shù)。與本發(fā)明的這一實(shí)施例的情況相似，通過(guò)使用實(shí)數(shù)次數(shù)的非球面系數(shù)作為參數(shù)，能更容易在目標(biāo)的軸外像散誤差和平均軸外像差與偏心引起的軸外像散誤差和平均軸外像差之間取得平衡。
就本發(fā)明的這個(gè)實(shí)施例來(lái)說(shuō)，考慮到了對(duì)應(yīng)于比率(K/H)=4/70=0.057的偏心(順便說(shuō)，K表示偏心的垂直變化量(即設(shè)計(jì)鏡片時(shí)考慮到的平移的數(shù)量(毫米)，H為外徑的最大值(即鏡片的直徑)(毫米))。
往下參見(jiàn)圖39，它表示圖38所示的正光焦度非球面眼鏡片從光軸“平移”2毫米時(shí)(鏡片)的形狀與ΔS、在遠(yuǎn)視(或者說(shuō)無(wú)窮遠(yuǎn)距離視場(chǎng))情況下的軸外像散誤差和平均軸外像差、在中視(或者說(shuō)1米視場(chǎng))情況下的軸外像散誤差和平均軸外像差以及在近視(或者說(shuō)0.3米視場(chǎng))情況下的軸外像散誤差和平均軸外像差之間的關(guān)系。
再往下，參見(jiàn)圖40，它表示圖38所示的正光焦度非球面眼鏡片僅僅第一折射表面從光軸“平移”2毫米時(shí)的形狀與它的ΔS、在遠(yuǎn)視(或者說(shuō)無(wú)窮遠(yuǎn)距離視場(chǎng))情況下的軸外像散誤差和平均軸外像差、在中視(或者說(shuō)1米視場(chǎng))情況下的軸外像散誤差和平均軸外像差以及在近視(或者說(shuō)0.3米視場(chǎng))情況下的軸外像散誤差和平均軸外像差之間的關(guān)系。
在這些圖形中，分別對(duì)應(yīng)于圖39和40中觀察遠(yuǎn)距離區(qū)域、中距離區(qū)域和進(jìn)近距離區(qū)域的情況，實(shí)線代表軸外像散誤差，虛線代表平均軸外像差。順便說(shuō)，在ΔS和觀察遠(yuǎn)距離區(qū)域、中距離區(qū)域以及近距離區(qū)域情況下的軸外像散誤差和平均軸外像差的圖中，橫坐標(biāo)的單位是屈光度。
正如從這些圖中看到或理解的一樣，圖38、39和40中的正光焦度非球面眼鏡片在其光軸附近(即離光軸5～10毫米的范圍內(nèi))由于偏心引起的軸外像散誤差的變化與圖62、63和64中的傳統(tǒng)正光焦度非球面眼鏡片相比要小。
進(jìn)一步，從這些圖中看到，根據(jù)本發(fā)明第七實(shí)施例的正光焦度非球面眼鏡片在其光軸附近即使離開(kāi)光軸也幾乎沒(méi)有平均軸外像差，因此，在測(cè)量鏡片的光焦度時(shí)偏差不大。
下面表14表示圖38中正光焦度非球面眼鏡片的情況下的ΔS值。此外，圖41表示圖38中的正光焦度非球面眼鏡片在光軸附近的ΔS。
正如表14和圖41所顯示的那樣，不等式(3)成立。
進(jìn)一步，如表14和圖41，距離ρ在0＜ρ≤5(毫米)的范圍內(nèi)時(shí)，ΔS至少取得一次正值；而且，在鏡片的邊緣部分，ΔS為負(fù)值。
表14
>圖42顯示了圖38所示的正光焦度非球面眼鏡片的軸外像散誤差。在圖42中，橫坐標(biāo)表示離開(kāi)光軸的距離(以毫米為單位)；縱坐標(biāo)為軸外像散誤差(以屈光度為單位)。
從圖42中可以看到，在光軸附近直徑40毫米范圍內(nèi)，在遠(yuǎn)視情況下，軸外像散誤差在±0.15(屈光度)之間。
圖43顯示了圖38所示的正光焦度非球面眼鏡片的平均軸外像差。在圖43中，橫坐標(biāo)表示離開(kāi)光軸的距離(以毫米為單位)；縱坐標(biāo)為平均軸外像差(以屈光度為單位)。
從圖43中可以看到，在光軸附近直徑30毫米范圍內(nèi)，在遠(yuǎn)視情況下，平均軸外像差在±0.20(屈光度)之間。
正如以上描述的那樣，對(duì)應(yīng)于本發(fā)明的第七實(shí)施例，第一表面由公式(4)確定。這樣，鏡片的中心厚度與傳統(tǒng)的球面鏡片相比要??；此外，由于在設(shè)計(jì)鏡片時(shí)把偏心考慮在內(nèi)，這樣由偏心引起的性能下降就減小了。
(第八實(shí)施例)圖44表示本發(fā)明的第八實(shí)施例的一個(gè)的沒(méi)有偏心的負(fù)光焦度非球面眼鏡片的形狀與它的ΔS、在遠(yuǎn)視(或者說(shuō)無(wú)窮遠(yuǎn)距離視場(chǎng))情況下的軸外像散誤差和平均軸外像差、在中視(或者說(shuō)1米視場(chǎng))情況下的軸外像散誤差和平均軸外像差以及在近視(或者說(shuō)0.3米視場(chǎng))情況下的軸外像散誤差和平均軸外像差之間的關(guān)系。順便說(shuō)，本實(shí)施例中ΔS對(duì)應(yīng)第一表面。在圖44中，分別對(duì)應(yīng)于觀察遠(yuǎn)距離區(qū)域的情況、中距離區(qū)域的情況以及近距離區(qū)域的情況，實(shí)線代表軸外像散誤差，虛線代表平均軸外像差。順便說(shuō)，在ΔS和觀察遠(yuǎn)距離區(qū)域、中距離區(qū)域以及近距離區(qū)域情況下的軸外像散誤差和平均軸外像差的圖中，橫坐標(biāo)的單位是屈光度。
圖44中，負(fù)光焦度非球面眼鏡片的第一表面由公式(4)定義。
此外，就這個(gè)負(fù)光焦度非球面眼鏡片來(lái)說(shuō)，其開(kāi)始階段的設(shè)計(jì)除了一個(gè)通常的目標(biāo)優(yōu)化值外，還考慮由于當(dāng)此鏡片從它的光軸“平移”4毫米引起的偏心像差作為一個(gè)優(yōu)化的目標(biāo)值。此外，此鏡片的設(shè)計(jì)是進(jìn)一步考慮僅僅當(dāng)鏡片的第一表面從它的光軸“平移”4毫米時(shí)引起的偏心像差作為一個(gè)優(yōu)化的目標(biāo)值。此鏡片的設(shè)計(jì)將其光焦度設(shè)置為(-4.0)D。
更進(jìn)一步，圖44中的負(fù)光焦度非球面眼鏡片的第二折射表面為球面形狀。
再進(jìn)一步，如圖44所示的負(fù)光焦度非球面眼鏡片的第一表面(即圖44所示的左邊的表面)是由公式(4)定義的非球面，鏡片的光焦度、直徑、折射率和形狀如下面表15所示表15
就本發(fā)明的這個(gè)實(shí)施例來(lái)說(shuō)，考慮到了對(duì)應(yīng)于比率(K/H)=4/70=0.057的偏心(順便說(shuō)，K表示偏心的垂直變化量(即設(shè)計(jì)鏡片時(shí)考慮到的平移的數(shù)量(毫米)，H為外徑的最大值(即鏡片的直徑)(毫米))。
往下參見(jiàn)圖45，它表示圖44所示的負(fù)光焦度非球面眼鏡片從光軸“平移”2毫米時(shí)鏡片的形狀與ΔS、在遠(yuǎn)視(或者說(shuō)無(wú)窮遠(yuǎn)距離視場(chǎng))情況下的軸外像散誤差和平均軸外像差、在中視(或者說(shuō)1米視場(chǎng))情況下的軸外像散誤差和平均軸外像差以及在近視(或者說(shuō)0.3米視場(chǎng))情況下的軸外像散誤差和平均軸外像差之間的關(guān)系。
再往下，參見(jiàn)圖46，它表示圖44所示的負(fù)光焦度非球面眼鏡片僅僅第一折射表面從光軸“平移”2毫米時(shí)的形狀與ΔS、在遠(yuǎn)視(或者說(shuō)無(wú)窮遠(yuǎn)距離視場(chǎng))情況下的軸外像散誤差和平均軸外像差、在中視(或者說(shuō)1米視場(chǎng))情況下的軸外像散誤差和平均軸外像差以及在近視(或者說(shuō)0.3米視場(chǎng))情況下的軸外像散誤差和平均軸外像差之間的關(guān)系。
在這些圖形中，分別對(duì)應(yīng)于圖45和46中觀察遠(yuǎn)距離區(qū)域、中距離區(qū)域和進(jìn)近距離區(qū)域的情況，實(shí)線代表軸外像散誤差，虛線代表平均軸外像差。順便說(shuō)，在ΔS和觀察遠(yuǎn)距離區(qū)域、中距離區(qū)域以及近距離區(qū)域情況下的軸外像散誤差和平均軸外像差的圖中，橫坐標(biāo)的單位是屈光度。
正如從這些圖中看到或理解的一樣，與第四實(shí)施例的情況相類似，圖44、45和46中的負(fù)光焦度非球面眼鏡片在其光軸附近(即離光軸5～10毫米的范圍內(nèi))由于偏心引起的軸外像散誤差的變化與圖68、69和70中傳統(tǒng)的負(fù)光焦度非球面眼鏡片相比要小。
進(jìn)一步，從這些圖中看到，與第四實(shí)施例的情況相類似，根據(jù)本發(fā)明第八實(shí)施例的負(fù)光焦度非球面眼鏡片在其光軸附近即使離開(kāi)光軸也幾乎沒(méi)有平均軸外像差，因此，在測(cè)量鏡片的光焦度時(shí)偏差不大。
下面表16表示圖44中負(fù)光焦度非球面眼鏡片的情況下的ΔS值。此外，圖47表示圖44中的負(fù)光焦度非球面眼鏡片在光軸附近的ΔS。
正如表16和圖47所顯示的那樣，在光軸附近直徑10毫米范圍內(nèi)不等式(3)成立。
進(jìn)一步，如表16和圖47，距離ρ在0＜ρ≤5(毫米)的范圍內(nèi)時(shí)，ΔS至少取得一次負(fù)值；而且，在鏡片的邊緣部分，ΔS為正值。
圖48顯示了圖44所示的負(fù)光焦度非球面眼鏡片的軸外像散誤差。在圖48中，橫坐標(biāo)表示離開(kāi)光軸的距離(以毫米為單位)；縱坐標(biāo)為軸外像散誤差(以屈光度為單位)。
從圖48中可以看到，在光軸附近直徑40毫米范圍內(nèi)，在遠(yuǎn)視情況下，軸外像散誤差在±0.15(屈光度)之間。
表16
<p>圖49顯示了圖44所示的負(fù)光焦度非球面眼鏡片的平均軸外像差。在圖49中，橫坐標(biāo)表示離開(kāi)光軸的距離(以毫米為單位)；縱坐標(biāo)為平均軸外像差(以屈光度為單位)。
從圖49中可以看到，在光軸附近直徑30毫米范圍內(nèi)，在遠(yuǎn)視情況下，平均軸外像差在±0.20(屈光度)之間。
正如以上描述的那樣，對(duì)應(yīng)于第八實(shí)施例，第一表面由公式(4)確定。這樣，鏡片的邊緣厚度與傳統(tǒng)的球面鏡片相比要??；此外，由于在設(shè)計(jì)鏡片時(shí)把偏心考慮在內(nèi)，這樣由偏心引起的性能下降就減小了。
(第九實(shí)施例)圖50表示本發(fā)明的第八實(shí)施例的一個(gè)的沒(méi)有偏心的正光焦度非球面眼鏡片的形狀與它的ΔS、在遠(yuǎn)視(或者說(shuō)無(wú)窮遠(yuǎn)距離視場(chǎng))情況下的軸外像散誤差和平均軸外像差、在中視(或者說(shuō)1米視場(chǎng))情況下的軸外像散誤差和平均軸外像差以及在近視(或者說(shuō)0.3米視場(chǎng))情況下的軸外像散誤差和平均軸外像差之間的關(guān)系。順便說(shuō)，本實(shí)施例中ΔS對(duì)應(yīng)第一表面。在圖50中，分別對(duì)應(yīng)于觀察遠(yuǎn)距離區(qū)域的情況、中距離區(qū)域的情況以及近距離區(qū)域的情況，實(shí)線代表軸外像散誤差，虛線代表平均軸外像差。順便說(shuō)，在ΔS和觀察遠(yuǎn)距離區(qū)域、中距離區(qū)域以及近距離區(qū)域情況下的軸外像散誤差和平均軸外像差的圖中，橫坐標(biāo)的單位是屈光度。
圖50中，正光焦度非球面眼鏡片的第二表面由公式(4)定義。此外，就這個(gè)正光焦度非球面眼鏡片來(lái)說(shuō)，其開(kāi)始階段的設(shè)計(jì)除了一個(gè)通常的目標(biāo)優(yōu)化值外，還考慮由于當(dāng)此鏡片從它的光軸“平移”4毫米引起的偏心像差作為一個(gè)優(yōu)化的目標(biāo)值。此外，此鏡片的設(shè)計(jì)是進(jìn)一步考慮僅僅當(dāng)鏡片的第一表面從它的光軸“平移”4毫米時(shí)引起的偏心像差作為一個(gè)優(yōu)化的目標(biāo)值。此鏡片的設(shè)計(jì)將其光焦度設(shè)置為3.0D。
更進(jìn)一步，圖50中的正光焦度非球面眼鏡片的第一折射表面為球面形狀。
再進(jìn)一步，如圖50所示的正光焦度非球面眼鏡片的第二表面(即圖50所示的右邊的表面)是由公式(4)定義的非球面，鏡片的光焦度、直徑、折射率和形狀如下頁(yè)表17所示就本發(fā)明的這個(gè)實(shí)施例來(lái)說(shuō)，考慮到了對(duì)應(yīng)于比率(K/H)=4/70=0.057的偏心(順便說(shuō)，K表示偏心的垂直變化量(即設(shè)計(jì)鏡片時(shí)考慮到的平移的數(shù)量(毫米)，H為外徑的最大值(即鏡片的直徑)(毫米))。
表17
往下參見(jiàn)圖51，它表示圖50所示的正光焦度非球面眼鏡片從光軸“平移”2毫米時(shí)(鏡片)的形狀與ΔS、在遠(yuǎn)視(或者說(shuō)無(wú)窮遠(yuǎn)距離視場(chǎng))情況下的軸外像散誤差和平均軸外像差、在中視(或者說(shuō)1米視場(chǎng))情況下的軸外像散誤差和平均軸外像差以及在近視(或者說(shuō)0.3米視場(chǎng))情況下的軸外像散誤差和平均軸外像差之間的關(guān)系。
再往下，參見(jiàn)圖52，它表示圖50所示的正光焦度非球面眼鏡片僅僅第一折射表面從光軸“平移”2毫米時(shí)的形狀與ΔS、在遠(yuǎn)視(或者說(shuō)無(wú)窮遠(yuǎn)距離視場(chǎng))情況下的軸外像散誤差和平均軸外像差、在中視(或者說(shuō)1米視場(chǎng))情況下的軸外像散誤差和平均軸外像差以及在近視(或者說(shuō)0.3米視場(chǎng))情況下的軸外像散誤差和平均軸外像差之間的關(guān)系。
在這些圖形中，分別對(duì)應(yīng)于圖51和52中觀察遠(yuǎn)距離區(qū)域、中距離區(qū)域和進(jìn)近距離區(qū)域的情況，實(shí)線代表軸外像散誤差，虛線代表平均軸外像差。順便說(shuō)，在ΔS和觀察遠(yuǎn)距離區(qū)域、中距離區(qū)域以及近距離區(qū)域情況下的軸外像散誤差和平均軸外像差的圖中，橫坐標(biāo)的單位是屈光度。
正如從這些圖中看到或理解的一樣，圖50、51和52中的正光焦度非球面眼鏡片在其光軸附近(即離光軸5～10毫米的范圍內(nèi))由于偏心引起的軸外像散誤差的變化與圖62、63和64中的傳統(tǒng)正光焦度非球面眼鏡片相比要小。
進(jìn)一步，從這些圖中看到，與本發(fā)明第一實(shí)施例的正光焦度非球面眼鏡片的情況相類似，根據(jù)本發(fā)明第九實(shí)施例的正光焦度非球面眼鏡片在其光軸附近即使離開(kāi)光軸也幾乎沒(méi)有平均軸外像差，因此，在測(cè)量鏡片的光焦度時(shí)偏差不大。
下面表18表示圖50中正光焦度非球面眼鏡片的情況下的ΔS值。此外，圖53表示圖50中正光焦度非球面眼鏡片在光軸附近的ΔS。
正如表18和圖53所顯示的那樣，在光軸附近直徑10毫米范圍內(nèi)不等式(3)成立。
進(jìn)一步，如表18和圖53，距離ρ在0＜ρ≤5(毫米)的范圍內(nèi)時(shí)，ΔS至少取得一次負(fù)值；而且，在鏡片的邊緣部分，ΔS為正值。
圖54顯示了圖50所示的正光焦度非球面眼鏡片的軸外像散誤差。在圖54中，橫坐標(biāo)表示離開(kāi)光軸的距離(以毫米為單位)；縱坐標(biāo)為軸外像散誤差(以屈光度為單位)。
從圖54中可以看到，在光軸附近直徑40毫米范圍內(nèi)，在遠(yuǎn)視情況下，軸外像散誤差在±0.15(屈光度)之間。
圖55顯示了圖50所示的正光焦度非球面眼鏡片的平均軸外像差。在圖55中，橫坐標(biāo)表示離開(kāi)光軸的距離(以毫米為單位)；縱坐標(biāo)為平均軸外像差(以屈光度為單位)。
表18
>
從圖55中可以看到，在光軸附近直徑30毫米范圍內(nèi)，在遠(yuǎn)視情況下，平均軸外像差在±0.20(屈光度)之間。
正如以上描述的那樣，對(duì)應(yīng)于本發(fā)明的第九實(shí)施例，第二折射表面由公式(4)確定。這樣，鏡片的中心厚度與傳統(tǒng)的球面鏡片相比要?。淮送?，由于在設(shè)計(jì)鏡片時(shí)把偏心考慮在內(nèi)，這樣由偏心引起的性能下降就減小了。
(第十實(shí)施例)圖56表示本發(fā)明的第十實(shí)施例的一個(gè)的沒(méi)有偏心的負(fù)光焦度非球面眼鏡片的形狀與它的ΔS、在遠(yuǎn)視(或者說(shuō)無(wú)窮遠(yuǎn)距離視場(chǎng))情況下的軸外像散誤差和平均軸外像差、在中視(或者說(shuō)1米視場(chǎng))情況下的軸外像散誤差和平均軸外像差以及在近視(或者說(shuō)0.3米視場(chǎng))情況下的軸外像散誤差和平均軸外像差之間的關(guān)系。順便說(shuō)，本實(shí)施例中ΔS對(duì)應(yīng)第一表面。在圖56中，分別對(duì)應(yīng)于觀察遠(yuǎn)距離區(qū)域的情況、中距離區(qū)域的情況以及近距離區(qū)域的情況，實(shí)線代表軸外像散誤差，虛線代表平均軸外像差。順便說(shuō)，在ΔS和觀察遠(yuǎn)距離區(qū)域、中距離區(qū)域以及近距離區(qū)域情況下的軸外像散誤差和平均軸外像差的圖中，橫坐標(biāo)的單位是屈光度。
圖56中，負(fù)光焦度非球面眼鏡片的第二表面由公式(4)定義。此外，就這個(gè)負(fù)光焦度非球面眼鏡片來(lái)說(shuō)，其開(kāi)始階段的設(shè)計(jì)除了一個(gè)通常的目標(biāo)優(yōu)化值外，還考慮由于當(dāng)此鏡片從它的光軸“平移”5毫米引起的偏心像差作為一個(gè)優(yōu)化的目標(biāo)值。此外，此鏡片的設(shè)計(jì)是進(jìn)一步考慮僅僅當(dāng)?shù)谝槐砻鎻乃墓廨S“平移”5毫米引起的偏心像差作為一個(gè)優(yōu)化的目標(biāo)值。此鏡片的設(shè)計(jì)將其光焦度設(shè)置為(-3.0)D。
更進(jìn)一步，圖56中的負(fù)光焦度非球面眼鏡片的第一折射表面為球面形狀。
再進(jìn)一步，如圖56所示的負(fù)光焦度球面眼鏡片的第二表面(即圖56所示的右邊的表面)是由公式(4)定義的非球面，鏡片的光焦度、直徑、折射率和形狀如下頁(yè)表19所示就本發(fā)明的這個(gè)實(shí)施例來(lái)說(shuō)，考慮到了對(duì)應(yīng)于比率(K/H)=5/75=0.067的偏心(順便說(shuō)，K表示偏心的垂直變化量(即設(shè)計(jì)鏡片時(shí)考慮到的平移的數(shù)量(毫米)，H為外徑的最大值(即鏡片的直徑)(毫米))。
表19
往下參見(jiàn)圖57，它表示圖56所示的負(fù)光焦度非球面眼鏡片從光軸“平移”2毫米時(shí)(鏡片)的形狀與ΔS、在遠(yuǎn)視(或者說(shuō)無(wú)窮遠(yuǎn)距離視場(chǎng))情況下的軸外像散誤差和平均軸外像差、在中視(或者說(shuō)1米視場(chǎng))情況下的軸外像散誤差和平均軸外像差以及在近視(或者說(shuō)0.3米視場(chǎng))情況下的軸外像散誤差和平均軸外像差之間的關(guān)系。
再往下，參見(jiàn)圖58，它表示圖56所示的負(fù)光焦度非球面眼鏡片僅僅第一折射表面從光軸“平移”2毫米時(shí)的形狀與ΔS、在遠(yuǎn)視(或者說(shuō)無(wú)窮遠(yuǎn)距離視場(chǎng))情況下的軸外像散誤差和平均軸外像差、在中視(或者說(shuō)1米視場(chǎng))情況下的軸外像散誤差和平均軸外像差以及在近視(或者說(shuō)0.3米視場(chǎng))情況下的軸外像散誤差和平均軸外像差之間的關(guān)系。
在這些圖形中，分別對(duì)應(yīng)于圖57和58中觀察遠(yuǎn)距離區(qū)域、中距離區(qū)域和進(jìn)近距離區(qū)域的情況，實(shí)線代表軸外像散誤差，虛線代表平均軸外像差。順便說(shuō)，在ΔS和觀察遠(yuǎn)距離區(qū)域、中距離區(qū)域以及近距離區(qū)域情況下的軸外像散誤差和平均軸外像差的圖中，橫坐標(biāo)的單位是屈光度。
正如從這些圖中看到或理解的一樣，與第四實(shí)施例的情況相類似，圖56、57和58中的負(fù)光焦度非球面眼鏡片在其光軸附近(即離光軸5～10毫米的范圍內(nèi))由于偏心引起的軸外像散誤差的變化與圖68、69和70中傳統(tǒng)的負(fù)光焦度非球面眼鏡片相比要小。
進(jìn)一步，從這些圖中看到，與本發(fā)明第四實(shí)施例的情況相類似，根據(jù)本發(fā)明第十實(shí)施例的負(fù)光焦度非球面眼鏡片在其光軸附近即使離開(kāi)光軸也幾乎沒(méi)有平均軸外像差，因此，在測(cè)量鏡片的光焦度時(shí)偏差不大。
下表20表示圖56中負(fù)光焦度非球面眼鏡片的情況下的ΔS值。此外，圖59表示圖56中的負(fù)光焦度非球面眼鏡片在光軸附近的ΔS。
表20
正如表20和圖59所顯示的那樣，在光軸附近直徑10毫米范圍內(nèi)不等式(3)成立。
進(jìn)一步，如表20和圖59，距離ρ在0＜ρ≤5(毫米)的范圍內(nèi)時(shí)，ΔS至少取得一次正值；而且，在鏡片的邊緣部分，ΔS為負(fù)值。
圖60顯示了圖56所示的負(fù)光焦度非球面眼鏡片的軸外像散誤差。在圖60中，橫坐標(biāo)表示離開(kāi)光軸的距離(以毫米為單位)；縱坐標(biāo)為軸外像散誤差(以屈光度為單位)。
從圖60中可以看到，在光軸附近直徑40毫米范圍內(nèi)，在遠(yuǎn)視情況下，軸外像散誤差在±0.15(屈光度)之間。
圖61顯示了圖56所示的負(fù)光焦度非球面眼鏡片的平均軸外像差。在圖61中，橫坐標(biāo)表示離開(kāi)光軸的距離(以毫米為單位)；縱坐標(biāo)為平均軸外像差(以屈光度為單位)。
從圖61中可以看到，在光軸附近直徑30毫米范圍內(nèi)，在遠(yuǎn)視情況下，平均軸外像差在±0.20(屈光度)之間。
正如以上描述的那樣，對(duì)應(yīng)于本發(fā)明的第十實(shí)施例，第二折射表面由公式(4)確定。這樣，鏡片的邊緣厚度與傳統(tǒng)的球面鏡片相比要小；此外，由于在設(shè)計(jì)鏡片時(shí)把偏心考慮在內(nèi)，這樣由偏心引起的性能下降就減小了。
(其它實(shí)施例)在本發(fā)明的第一至第六實(shí)施例中，非球面系數(shù)A2和A3都是零。但是，這兩個(gè)非球面系數(shù)A2和A3可以是不為零的其它值。
進(jìn)一步，在前面所述的本發(fā)明的實(shí)施例中，鏡片的第一和第二折射表面的形狀由公式(2)和(4)定義。但是，就本發(fā)明的非球面眼鏡片來(lái)說(shuō)，只要鏡片的第一和第二表面中的一個(gè)或兩個(gè)由公式(1)定義，也可能使用其它的鏡片形狀。
如上所述，對(duì)應(yīng)于本發(fā)明，非球面眼鏡片的第一或第二表面形狀由公式(1)定義。這樣，鏡片的中心或邊緣厚度可以做到比球面眼鏡片要薄。因此，非球面眼鏡片配戴的穩(wěn)定度要大大提高。
此外，鏡片設(shè)計(jì)時(shí)將偏心引起的軸外像散誤差和/或平均軸外像差納入考慮之中。這樣由于偏心引起的非球面眼鏡片性能的下降就會(huì)降低或減小。于是，偏心引起的測(cè)量誤差就減小了。
另外，還可制作盡管其直徑和折射率改變，其性能下降也是很小的非球面眼鏡片。
本發(fā)明涉及到一種非球面單焦點(diǎn)(single-vision)眼鏡片，該眼鏡片具有一對(duì)第一和第二折射表面，每個(gè)表面均是非球面形式；并且提供一種非球面眼鏡片，該鏡片的光焦度測(cè)量可以達(dá)到與測(cè)量球面鏡片時(shí)相同的容易程度；通過(guò)保證它的偏心誤差在一定范圍內(nèi)，光學(xué)性能達(dá)到幾乎不下降，在配戴穩(wěn)定性方面性能優(yōu)越。
權(quán)利要求
1．一種單焦點(diǎn)的非球面眼鏡片，該鏡片具有一對(duì)第一和第二折射表面，其中一個(gè)或者兩個(gè)具有非球面形狀，其中第一和/或第二表面由以下公式?jīng)Q定X(ρ)=Cρ2/(1+1-C2ρ2k)+ΣAmiρmi]]>式中，mi表示一個(gè)不小于2的實(shí)數(shù)，n表示一個(gè)不小于1的整數(shù)；X表示由一個(gè)距光軸距離為ρ的非球面上的點(diǎn)到非球面頂點(diǎn)切面的垂直距離；C表示在非球面頂點(diǎn)處參考球面曲率；ρ表示離開(kāi)光軸的距離；k為圓錐常數(shù)；Ami被稱為ρmi的非球面系數(shù)。
2．根據(jù)權(quán)利要求1的非球面眼鏡片，其中所述數(shù)值n和mi取以下值n=7；m1=2,m2=3,m3=4,m4=5,m5=6,m6=7以及m7=8。
3．根據(jù)權(quán)利要求1的非球面眼鏡片，其中所述數(shù)值mi由下式定義mi=a+(i-1)b式中，a＞2.0；b＞0且b不為整數(shù)。
4．根據(jù)權(quán)利要求1的非球面眼鏡片，其中所述數(shù)值a、b和n取以下值，分別為a=4.0；b=0.7；n=4
5．根據(jù)權(quán)利要求1的非球面眼鏡片，其中第一折射表面由所述公式定義，并且其中假設(shè)ΔS(ρ)定義為ΔS(ρ)=S(ρ)-S(0)，其中S(ρ)為第一折射表面的子午面指數(shù)，它由下式給出S(ρ)=(ne-1)(d2X/dρ2)/{1+(dX/dρ)2}3/2式中，ne表示折射率，光焦度D(以屈光度為單位)和ΔS(以毫米為單位)滿足以下條件，分別為-6.0≤D≤6.0；-0.05≤ΔS≤0.05(在0≤ρ≤5(毫米)范圍內(nèi))
6．根據(jù)權(quán)利要求1的非球面眼鏡片，其中第二折射表面由所述公式定義，并且其中假設(shè)ΔS(ρ)定義為ΔS(ρ)=S(ρ)-S(0)，其中S(ρ)為第一折射表面的子午面指數(shù)，它由下式給出S(ρ)=(ne-1)(d2X/dρ2)/{1+(dX/dρ)2}3/2式中，ne表示折射率，光焦度D(以屈光度為單位)和ΔS(以毫米為單位)滿足以下條件，分別為-6.0≤D≤6.0；-0.05≤ΔS≤0.05(在0≤ρ≤5(毫米)范圍內(nèi))
7．根據(jù)權(quán)利要求1的非球面眼鏡片，該鏡片具有正的光焦度，其中第一折射表面由所述公式定義而第二折射表面是球面形狀，其中第一折射表面的ΔS(ρ)在離開(kāi)光軸的距離ρ取以下值0＜ρ≤5(毫米)時(shí)至少取得一次正值，第二折射表面的ΔS(ρ)在鏡片邊緣部分取負(fù)值。
8．根據(jù)權(quán)利要求1的非球面眼鏡片，該鏡片具有負(fù)的光焦度，其中第一折射表面由所述公式定義而第二折射表面是球面形狀，其中第一折射表面的ΔS(ρ)在離開(kāi)光軸的距離ρ取以下值0＜ρ≤5(毫米)時(shí)至少取得一次負(fù)值，第二折射表面的ΔS(ρ)在鏡片邊緣部分取正值。
9．根據(jù)權(quán)利要求1的非球面眼鏡片，該鏡片具有正的光焦度，其中第一折射表面是球面形狀而第二折射表面由所述公式定義，其中第一折射表面的ΔS(ρ)在離開(kāi)光軸的距離ρ取以下值0＜ρ≤5(毫米)時(shí)至少取得一次負(fù)值，第二折射表面的ΔS(ρ)在鏡片邊緣部分取正值。
10．根據(jù)權(quán)利要求1的非球面眼鏡片，該鏡片具有負(fù)的光焦度，其中第一折射表面是球面形狀而第二折射表面由所述公式定義，其中第一折射表面的ΔS(ρ)在離開(kāi)光軸的距離ρ取以下值0＜ρ≤5(毫米)時(shí)至少取得一次正值，第二折射表面的ΔS(ρ)在鏡片邊緣部分取負(fù)值。
11．根據(jù)權(quán)利要求1的非球面眼鏡片，其中第一折射表面和第二折射表面中的一個(gè)由所述公式定義，并且其中在對(duì)應(yīng)于由所述公式定義的折射表面的非球面頂點(diǎn)處的參考球面的曲率要比對(duì)應(yīng)于另一折射表面的參考球面的曲率大。
12．一種非球面眼鏡片，具有一對(duì)第一和第二折射表面，其中一個(gè)或者每一個(gè)都具有非球面形狀，所述鏡片的形狀通過(guò)在設(shè)計(jì)階段中把所述非球面鏡片的偏心納入考慮之中來(lái)確定。
13．根據(jù)權(quán)利要求12的非球面眼鏡片，其中該鏡片最初的形狀是在設(shè)計(jì)階段中確定的；然后，鏡片的形狀在通過(guò)光線追跡的方法分別計(jì)算無(wú)偏心和有偏心時(shí)的軸外像散誤差和/或平均軸外誤差后進(jìn)一步確定，這樣，能夠使偏心引起的性能下降不大。
14．根據(jù)權(quán)利要求12的非球面眼鏡片，該鏡片的偏心在設(shè)計(jì)階段中被納入考慮之中，它至少在以下范圍內(nèi)0.04≤(K/H)≤0.08式中，K表示垂直變化量(以毫米為單位)，H為外徑的最大值(以毫米為單位)。
全文摘要
一種單焦點(diǎn)非球面眼鏡片,具有第一和第二折射表面,其中第一和/或第二表面的形狀由以下公式?jīng)Q定:X(ρ)=Cρ
文檔編號(hào)G02C7/02GK1212766SQ97192811
公開(kāi)日1999年3月31日 申請(qǐng)日期1997年1月14日 優(yōu)先權(quán)日1996年1月16日
發(fā)明者山梶哲馬, 祁華, 湊篤郎 申請(qǐng)人:保谷株式會(huì)社