一种非球面镜片及其设计方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种镜片及其设计方法，尤其地，本发明涉及一种非球面镜片及其设 计方法。
【背景技术】
[0002] 非球面镜片具备的能改善像质、重量较轻等优点，因而其在光学读写镜头、相机镜 头，尤其是眼镜制片领域获得越来越广泛的应用。非球面镜片的表面弧度与普通镜片不同， 为了追求镜片的薄度就需要改变镜片的曲面，以前的球面设计大量出现明显的影像不清， 视界歪曲、视野狭小等不良现象，限制了佩戴者的视野。非球面镜片是科技发展时代的一个 光学重大发明，将镜片边缘像差减到最底，使镜片的视野可以满足顾客的需求。非球面镜片 的基弯更平，重量更轻，外观上更为自然、美观。在屈光度较高的情况下，能够减少眼睛的变 形，对于视力度数高的消费者，选择非球面镜片更为合适。与球面镜片相比，非球面镜片具 有以下特点更清晰，经过镀膜处理的镜片能够实现质量很高的视觉表现，呈现更清晰；2 更轻松，非球面镜片较薄，重量轻，佩戴者的鼻梁部承受的力较小，更为轻松随意。
[0003] 虽然目前对眼镜用的非球面镜片的设计并不缺少专用的设计方法，有些基于UG 进行设计，有些采用专门的光学设计软件Zemax进行设计，但这些设计方法都相对比较复 杂，且都对设计经验有一定要求，因而需要设计出一套行之有效的设计方法，能够实现成像 效果良好的非球面镜片的设计方法。
【发明内容】
[0004] 本发明提出了一种专门的设计方法：在给定任意面形的镜片前表面及镜片中心厚 度后，根据光学理想成像原理，直接设计出理论上为0像差的镜片后表面。由于设计的镜片 面形是理想成像，因此镜片的像差及畸变均接近于0,从而为配戴者提供良好的视觉效果。
[0005] 本发明提供了一种根据非球面镜片的设计方法，也就是通过镜片前表面来设计其 后表面，得到镜片成像效果良好的非球面镜片，目的在于解决有效的非球面眼镜片设计方 法的缺乏，提供几乎无像差及畸变的优质镜片。
[0006] 本发明所要达到的技术效果通过以下技术方案来实现，技术方案具体为：
[0007] (1)设非球面镜片的前表面方程为z=f(x)、非球面镜片的厚度为h，其中Z表示 各点与X轴的垂直距离，非球面镜片的前表面顶点与坐标系统的原点重合，则可求出非球 面镜片的前表面中心点的曲率半I
【主权项】
1. 一种非球面镜片的设计方法，其特征在于，包括如下步骤： (1) 设非球面镜片的前表面方程为Z=f(X)、非球面镜片的厚度为h，其中Z表示各点 与X轴的垂直距离，非球面镜片的前表面顶点与坐标系统的原点重合，则可求出非球面镜
(2) 以非球面镜片的径向为X轴，在X轴上等间距dx标出n+1个点，各点在X轴上的坐 标分别为Xc^XpX2……Xn; (3) 设非球面镜片的曲光度为D，通过以下方程进行求解：
获得非球面镜片的后表面中心处曲率半径r2，其中n为材 料折射率； (4) 根据光学设计理论，可计算出非球面镜片的主面位置为
从而得到焦点位置Zf=IH+f; (5) 在&=0处，设非球面镜片的后表面对应矢高2(|'=11及该处的导数(1^(|'为0; (6) 当X1处的平行光入射到非球面镜片的前表面上时，通过折射原理可求出非球面 镜片的前表面上的入射点（XpZ1)及镜片里出射光线的斜率Ic1，其中Z1= €〇^)，且1^ =
(7) 为了保证成像效果，出射光线须通过焦点，因此入射光线通过镜片后的斜率
(9) 设入射光线经过镜片后与镜片后表面的交点为（Xl'，Zl'），后表面在该点处的导数 为dzx/，通过求解下述方程组就能计算出对应的（x/，z/ )及dzx/，
(10) 重复上述步骤，根据同样原理，可逐点计算出所有点UAz/)及dzx/ ; (11) 在计算获得尚散点列后，最后在二点之间以二次多项式f(x) =ax3+bx2+cx+d进 行插值，保证采样点上的矢高及导数，多项式系数由二个矢高点及对应的导数4个条件来 确定，所述多项式系数由下列方程组确定：
2.按照权利要求1所述的一种非球面镜片的设计方法得到一种非球面镜片。
【专利摘要】本发明涉及一种非球面镜片及其设计方法，具体表现为：借助现代计算机技术，根据光学折射原理，通过设计的任意镜片的一个面，逐点计算镜片的另一面的矢高数据，保证最终得到的镜片的成像效果，即一束平行光通过镜片后能聚于一点。在非球面镜片的设计制造领域，相较于纯粹的光学设计方法，本发明提供的非球面镜片的设计方法相对简单、成像效果良好，非球面镜片不存在畸变，佩戴者的视觉效果更好、舒适感更强。
【IPC分类】G02B27-00, G02C7-02
【公开号】CN104714299
【申请号】CN201510141170
【发明人】仇谷烽, 沈道远
【申请人】嘉兴市亮点光学仪器有限公司
【公开日】2015年6月17日
【申请日】2015年3月28日