專利名稱：帶多個棱鏡基元的圖像增強透鏡系統及其制造方法
技術領域：
本發明一般地說涉及一種采用多個配置在一透鏡元件上地成一整體的棱鏡基元的圖像增強系統，更具體地說，涉及一種具有多個環繞一中心無棱鏡基元區的成一整體的棱鏡基元的帶棱鏡基元的透鏡，各棱鏡基元圍繞無棱鏡基元區按頂點在里面、底部在外面的取向配置。
背景技術：
序號Re:28.921的美國專利公開了一種視覺靈敏度和盲點自動測量裝置，用于在由連同該裝置一起被測試的人觀看的屏幕上的不同位置上投照光點，由人指出對光點的感覺，以便后面進行評估。
序號為1,990,107的美國專利涉及一種檢測眼的反射測試儀。該反射測試儀包含用于反射圖像的一些平面鏡，使得能沿正確的方向觀察眼，確定用于校正眼的折射機能障礙的透鏡。
序號為4,264,152號美國專利涉及一種裝置，用于按照某些預定的方式移動目標圖像，以便按預定型式刺激眼的運動。
序號為4,298,253的美國專利涉及一種裝置，用于按照不同的距離在不改變視角或圖像的分辨率能力的情況下，向觀看者提供測試圖像。
序號為3,423,151的美國專利涉及一種能安裝在眼鏡架上的輔助帶棱鏡基元的透鏡，由患白內障的人使用。該透鏡通過將超過通常透鏡范圍的圖像聚焦在眼的瞳孔上，把人的視場擴大到超出通常透鏡所能提供的視場。
序號為2,442,849的美國專利涉及一種用于制造一對用于保證雙眼均衡視力的透鏡的方法。
序號為4,772,113的美國專利涉及一種眼鏡，用于提高由于斑點使視力衰減、視覺神經損傷或存在類似視力降低問題的人的視力，其中人的中心視力已減退。該眼鏡包含兩個透鏡組件，每個組件具有一帶雙凸表面的放大透鏡和一帶雙凹表面的縮小透鏡。該縮小透鏡包含一棱鏡環，其將高強度光的圖像移動并聚焦在視網膜中未受傷的周邊部分。這種眼鏡的缺點在于，該高度放大和增強的光的圖像會聚焦在視網膜的不良或損傷的周邊部分上。這種眼鏡另一個缺點是，該透鏡不具有中心暢通的或無棱鏡基元區，該區用于適應人的良好的中心視力。此外，在這些例子中，其中高度放大和增強的光的圖像會照到視網膜中的中心視覺功能區，產生損害和/或發生重疊，導致出現盲區或重影(雙視)。
4,673,263號美國專利涉及一種眼鏡，用于使因斑點使視力衰退、視覺神經受到傷害或存在相似使視力下降的問題(其中使人的中心視力衰退)的人增強視力。該眼鏡包含單一元件的雙焦點的帶棱鏡基元的透鏡，其與4,772,113號美國專利不同，將高度放大的光束投射到斑點上。
5,155,508號美國專利涉及一種眼鏡，用于因視網膜形成色素或因青光眼而限制視野的人提高視力。該眼鏡包含三個功能性棱鏡基元和一圍繞中心部分空出的無棱鏡基元區。三個棱鏡基元中的兩個沿水平軸按底部向外取向，第三個棱鏡基元位置在下部的豎直軸線上且底部向外，無棱鏡基元區面與越過中心部分的第三棱鏡基元相對。
3,628,854號美國專利涉及一種菲涅耳棱鏡，其用于例如診斷測試的專用場合。該菲涅耳棱鏡利用毛細管作用安裝到常規的校正眼鏡上。在溫度和濕度變化的過程中，這樣的毛細管安裝方式會受到氣泡的影響。該菲涅耳棱鏡具有相對低的透光率，以及由于很多的同心棱鏡基元壓入軟塑料中，傳輸到或投射到眼中的多個圖像模糊。該菲涅耳棱鏡還有很多其它缺點，例如，當人沿各個方向運動時，投影出成群的人影，這就引起重影，特別是當右眼看右側，而左眼通過左眼鏡片透鏡的鼻側邊緣觀看時；當兩眼注視左側時也會產生這種情況。
這些多個棱鏡基元降低了透光率，這樣就降低了視力和引起夜盲和不便活動等問題。多個同心的棱鏡基元使同一物體光線被多次反射，(特別是燈泡)，因此，形成“一千個光點”，從而引起色散。由于多個同心棱鏡基元的數目影響，對比度大為下降，以及患者經常好像通過一細格網觀看。由于菲涅耳棱鏡基元，患者必須旋轉眼睛，以便透過棱鏡基元看到被擴展的場景。
4,779,977號和4,288,149號美國專利以及“The Optician”(1972年出版)第163卷4237期第18頁都涉及一種基本原理，即將細小的帶棱鏡基元的鈕狀物或棱鏡基元安裝或粘接到患者的常規校正的眼鏡上。這種細小的棱鏡基元的示范性的參考文獻是由Dr.Norman Weiss在所述參考的“The Optician”中公開的。與這種鈕狀物和/或棱鏡基元的使用相關的主要缺點或困難是棱鏡基元產生難于忍受的影像位移，在前面的和周邊的圖像之間特別是在每個人沿所有方向運動的人群的情況下由于使配帶者看到重影而發生紊亂不清。
一種通常稱為黃斑區性變(neovascular)的老年性斑點視力衰退(N.S.M.D)的眼科疾病(其中中心視力因斑點會極大減弱)，經常由于血管的在眼的斑點中增大和破裂而導致失明。
一種意在為患有視網膜形成色素、青光眼、偏盲的人擴展中心視場的已知的眼鏡改進方案，包含無定形的望遠鏡式的透鏡系統，其中在每個眼鏡片上安裝一個或多個望遠鏡或透鏡。這些望遠鏡或透鏡縮小了圖像，使得在同一個視場內一次當中可以看到更多的信息。這種擴展視場結構的缺點是，由于每一個眼看到大約只有1/2尺寸的多個圖像，使得細節看不清楚。此外，該望遠鏡由眼鏡向外伸展一個很大的距離，從美觀上說也是十分無吸引力的。這些安裝有望遠鏡的眼鏡比通常的眼鏡重幾倍，使得配帶不適，經常由于所產生的扭矩由配帶者的耳朵上和鼻上滑落。
在現有技術中另一種已知的視場擴展透鏡包含使用透明的反射鏡或平面鏡，其作用是作為一個分光器安裝在眼鏡架上，由鼻部按預定的角度延伸。這種類型的視場擴展透鏡的缺點是眼鏡的配帶者看到前后兩個分離的圖像，可能產生明顯的模糊不清。該反射鏡或平面鏡安裝到眼鏡架上是復雜的，并導致反射鏡或平面鏡安裝在外露的位置，可能易于損壞和/或由預定的位置失去方向。
再一種用于擴展視力不良的人的視場的方案包含專用高屈光度的放大眼鏡，其能夠將物體放大到6倍，同時使得由周邊區域視物進入眼內。這種方案的缺點是這些眼鏡類似防護鏡并且由眼和鼻部伸出約三英寸。它們必須與軟接觸的透鏡一起配帶，沉重而且麻煩，就美觀上是無吸引力的。
因此，需要一種圖像增強透鏡，其通過降低至少透鏡對于光的反射、折射和吸收之一能獲得更多的透射光。還需要一種用于眼鏡的透鏡，以便使視網膜形成色素、患有限制視場的青光眼、偏盲、因有斑點使視力衰退、近視、眼球震顫的人能增大視場。而不會使人嘗受為了擴展的視場所作現有已知的嘗試所帶來的問題和缺點。還需要廉價、輕便、單元件的雙焦點的指定校正眼鏡，從美觀上談是有吸引力的。還需要一種圖像增強透鏡，能在各種光學系統中易于采用，其中透過透鏡的透光率提高，不會產生明顯的像差。本發明的技術方案
本發明包含一帶棱鏡基元的透鏡，其具有多個在一透鏡元件上的成一整體的棱鏡基元，其中各棱鏡基元圍繞一無棱鏡基元區，按頂點在里面、底部在外面的方式取向。每個棱鏡基元鄰近或接觸其它兩個棱鏡基元，從而環繞所述無棱鏡基元區。本發明可以包含很多的替換的設計結構參數，包括圓錐形、球面形或非球面形透鏡元件。此外，多個棱鏡基元可以配置在透鏡的物方一面或像方一面上。因此，圖像是按1∶1通過透鏡的，沒有縮小、放大或重疊。棱鏡基元應理解為功能像一個棱鏡的棱鏡單元，雖然是該透鏡整體的一部分。
在一個實例中，該帶棱鏡基元的透鏡元件應用在眼科的帶棱鏡基元校正、圖像增強、視力增強的透鏡、一眼用透鏡，包含360個棱鏡基元，它們所有的頂點朝透鏡的中心無棱鏡基元區終止。在第一實施例中，透鏡元件的物方一面和像方一面之一是按照總體呈球面基面曲線形成的。
眼用透鏡是一單元件的輕便的帶棱鏡基元的圖像增強透鏡，其中各相鄰棱鏡基元之間的界面對肉眼來說大體看不到的。該透鏡可以按照要求具有指定的曲率和雙焦點，以便用于給只有一只眼睛具有視網膜中心視覺靈敏功能區的人提供透鏡，用于接收正常的中心視場的視物以及具有至少局部不敏感的視網膜的周邊區域。
此外，考慮到眼用透鏡可以簡化為或者單一的視力指定校正透鏡、或者雙焦點視力指定校正透鏡、或者成為非指定校正的用于增強濾光的透鏡，以便減少紫外線照射。所有通過透鏡折射的圖像都是實像，保持正常的完全的尺寸，而沒有縮小或放大。由于眼用透鏡系統具有指定校正的帶棱鏡基元的透鏡，不需使眼通過旋轉或抖動來定位擴展的視場，因而不會有重影。即圖像的整個視場沿著透鏡光軸和/或患者眼的光軸分布，從而使雙影減到最小。除了雙焦點或無棱鏡基元的窗口的線條以外，在透鏡上基本上沒有可見的棱鏡基元線條。指定校正的曲率可以形成在透鏡元件的物方一面或者像方一面上。還公開了用于制造這種透鏡的模具和方法。據信，利用這一實施例中的指定校正的帶棱鏡基元的眼鏡基本克服了中心視力衰退和由于N.S.M.D引起的失明的問題，以及其它問題例如視網膜形成色素(洞式視力)、限制視場的青光眼、偏盲。
裝有本發明透鏡的眼鏡不同于各種附著到患者常規眼鏡上的零件，如Galalean，和Ocutech望遠鏡、無定型透鏡、非晶透鏡、菲涅耳棱鏡、細小棱鏡基元、平面鏡、鈕狀物。借助這些光學元件形成的視場是單眼的，或者使視場被縮小和需要患者旋轉眼球或掃動他們的眼，以便透過細小的棱鏡、鈕狀物或平面鏡來看到增強的視場。而當掃動或旋轉他們的一只眼以便透過視場增強棱鏡時，他們的另一只眼也隨動，因此看不清邊緣物體，而且形成雙影狀態。
與之對比，利用本發明的透鏡，不需要使眼球旋轉或掃動，不會有雙影。該透鏡是按照單一元件的透鏡折射的，利用標準的試驗架或標準試驗球面的等效物為每一患者測定最佳的Rx值。對于本發明的透鏡，所有折射的圖像都是實像、具有正常和完全的尺寸。圖像沒有被縮小和放大。
在另一實施例中，該圖像增強透鏡采用了具有大體呈圓錐基曲率的透鏡元件。即，透鏡元件可以按照大體呈圓錐形或錐臺形構成，其中頂端或上平面形成中心無棱鏡基元區，以及多個棱鏡基元位于透鏡元件的內側或外側表面之上。即，在這一實施例中，不是將多個棱鏡基元配置在球面基面曲率上，而是形成大體呈圓錐或錐臺的透鏡元件。其中透鏡元件的頂端包含暢通的孔、而且棱鏡基元的底部與中心孔是隔開的。
在另一實施例中，透鏡元件的像方或物方一面是非球面。再者，成一整體的各棱鏡基元按頂點在里邊、底部在外邊的取向配置成環繞中心無棱鏡基元區。各棱鏡基元可以位于透鏡元件的物方一面/或像方一面上。
圖1是帶棱鏡基元的透鏡的第一實施例的斷面圖。
圖2是帶棱鏡基元的透鏡的第二實施例的斷面圖。
圖3是一個具有多個成一體的6屈光度的棱鏡基元的透鏡的頂視平面圖。
圖4是沿圖3中的線4-4剖開的斷面圖。
圖5是圖3中的透鏡的單個棱鏡基元的放大的頂視平面圖。
圖6是用于形成6屈光度透鏡的模具的頂視平面圖。
圖7是沿圖6中的線7-7剖開的斷面圖。
圖8是具有多個成一整體的8屈光度的棱鏡基元的透鏡的頂視平面圖。
圖9是沿圖8中的線9-9剖開的斷面圖。
圖10是圖8中的透鏡的單個棱鏡基元的放大頂視平面圖。
圖11是用于形成8屈光度透鏡的模具的頂視平面圖。
圖12是沿圖11中的線12-12剖開的斷面圖。
圖13是具有多個成一整體的10屈光度的棱鏡基元的透鏡的頂視平面圖。
圖14是沿圖13中的線14-14剖開的斷面圖。
圖15是圖13中的透鏡的單個棱鏡基元的放大頂視平面圖。
圖16是用于形成10屈光度透鏡的模具的頂視平面圖。
圖17是沿圖16中的線17-17剖開的斷面圖。
圖18是具有多個成一整體的12屈光度的棱鏡基元的透鏡的頂視平面圖。
圖19是沿圖18中的線19-19剖開的斷面圖。
圖20是圖18中的透鏡的單個棱鏡基元的放大頂視平面圖。
圖21是用于形成一12屈光度的透鏡的模具的頂視平面圖。
圖22是沿圖21中的線22-22剖開的斷面圖。
圖23是6屈光度的透鏡的側立示意圖。
圖24是8屈光度的透鏡的側立示意圖。
圖25是10屈光度的透鏡的側立示意圖。
圖26是12屈光度的透鏡的側立示意圖。
圖27是用于6屈光度的透鏡的透鏡模具的斷面圖。
圖28是沿圖27中的線28-28的頂視平面圖。
圖29是具有多個成一整體的棱鏡基元的透鏡的頂視平面圖。
圖30是沿圖29中的線30-30剖開的斷面圖。
圖31是圖29中的透鏡的單個棱鏡基元的放大的頂視平面圖。
圖32是用于形成一具有多個成一整體的棱鏡基元的透鏡的模具的頂視平面圖。
圖33是沿圖32中的線33-33剖開的斷面圖。
圖34是一包含圖像增強透鏡的左試驗測試透鏡的頂視平面圖。
圖35是一包含圖像增強透鏡的右試驗測試透鏡的頂視平面圖。
圖36是圖像增強透鏡的圓錐而形實施例的斷面圖。
圖37是圖像增強透鏡的圓錐而形實施例的斷面圖。
圖38是圖像增強透鏡的圓錐而形實施例的斷面圖。
圖39是圓錐形透鏡和用于在圓錐形透鏡的內表面上形成各棱鏡基元的模具的斷面圖。
圖40是另一種用于形成一在透鏡的內表面上具有多個棱鏡基元的圓錐形棱鏡的模具的斷面圖。
圖41是沿圖40中的線41-41的頂視平面圖。
圖42是在一透鏡固定件上的圓錐形透鏡的斷面圖。本發明最優實施例
參閱圖1和2，圖中表示本發明的圖像增強透鏡10。圖像增強透鏡10具有物方側面12和像方側面14，在透鏡的正常使用時光線由物方側面到像方側面。透鏡10包含透鏡元件30，其具有限定一無棱鏡區90的眾多成一體和相互鄰近的棱鏡基元60。無棱鏡區90與透鏡元件30同心或者環繞透鏡元件30的光學中心線。雖然無棱鏡基元區90是作為透鏡10的一部分表示的，但應理解，該無棱錐基元區90可以作為透鏡元件30中的一個孔構成。無棱鏡基元區90可以形成為一暢通的無棱鏡孔，不具有校正或圖像改進的特性功能。每個棱鏡基元60具有底部62和頂點72，其中每個棱鏡基元的頂點部分是由棱鏡中接近頂端72的截臺68限定的，因此，將頂點72與棱鏡基元60的其余部分分開。該截臺68位于無棱鏡基元區90的分界面上。最好，各棱鏡基元60與透鏡元件30整體形成，以包圍或環繞限定中心的無棱鏡基元區90。雖然目的的一些實施例是以360個成一體的和相互鄰近的棱鏡基元60的形式介紹的，但應理解，棱鏡基元的數目的范圍由3起到360以上，例如720、1080或者更多。在每一實施例中，各棱鏡基元60當環繞限定無棱鏡基元區90時是彼此鄰近的。
每個棱鏡基元60與另外兩上棱鏡基元彼此鄰近并相接觸，從而環繞該無棱鏡基元區90。透鏡10可以包含很多的另外的設計參數，其中包含在具有圓錐的、球面的或非球面的基面曲率的透鏡元件30上形成棱鏡基元。即，圖像增強透鏡10可以應用在透鏡元件30中，其中至少透鏡元件的物方側面12和像方側面14之一是按照大體呈球面基面曲率、大體呈圓錐基面曲率或非球面曲率限定形狀的。此外，多個棱鏡基元60可以配置在透鏡10的物方側面12或像方側面14上。在每種構造中，棱鏡基元60的數目以及每個棱鏡的屈光度根據設計和使用要求可以改變。球面形實施例
在球面透鏡元件的實施例中，圖像增強透鏡10包含一具有前側面或物方側面12以及后側面或像方側面14的透鏡元件30。物方側面12和像方側面的其中之一包含一球面基面曲率，物方側面12和像方側面14中的另一面則包含多個成一整體、相互鄰近且環繞限定所述無棱鏡基元區90的棱鏡基元60。這里所示的結構中的無棱基元區90圍繞透鏡10的光軸并具有圓形的周邊。因此，可以根據該區域的直徑確定無棱鏡基元區90的尺寸。
如在圖3-26中所示，棱鏡基元60設計成具有底部62和頂點72。棱鏡基元60最初設計成由位于透鏡元件30的周邊處的底部62延伸到在透鏡元件的光軸處終止的頂點72。在結構上，中心區90是沒有棱鏡基元的，各棱鏡基元60在中心區的周邊68處被截斷。即，不是在透鏡元件30的光學中心線上的頂點72處終止，棱鏡基元60的頂點被截去，代之以終止在截斷線68處使得棱鏡不伸入中心區90。
在透鏡10的一種具體眼科應用中，各環繞中心區90的相互鄰近的棱鏡基元60應用在指定校正視力衰退的帶棱鏡基元的眼鏡中而且是用于低視力的視力衰退患者的實像增強透像。這些眼鏡可以按照雙焦點或不按雙焦點構成。
按照這種結構，透鏡元件30具有球面基面曲率，并形成圍繞中心區90配置的360個成一整體的相互鄰近的棱鏡基元60。根據棱鏡基元60的構造，透鏡10可以用于視力削弱的人，或者那些具有正常完全視場僅需要常規校正的人。
對于那些用于幫助視力削弱的人提高視力的透鏡，棱鏡基元屈光度約在6到16之間，最好屈光度的范圍約在6到14之間。無棱鏡基元的中心區90的直徑約在4到14毫米之間。預計這些透鏡10可以有助于使一些人免受與年紀相關的因斑點使視力衰退、視網膜形成色素、使視場張開或收縮的青光眼、因斑點和衰退，由于斑點和衰退引起的凝視(stargart)綜合癥、引座員綜合癥、hangren綜合證、近視、眼球震顫、斜視、白化癥以及手術前白內障等的困擾。
各彼此鄰近的棱鏡基元60不同的屈光度使得透鏡10能用在按指定校正的帶棱鏡基元的視力增強眼鏡，對于通常的完全視力(full sighted)的患者是無論具有不具有雙焦點都是真正視力增強眼鏡，并且能保證約百分之二十五的透光率，使折射到視網膜上的圓像變亮。
在用于通常完全視力的人的校正用透鏡的特定實施例中，透鏡10是一具有球面基面曲率的單個元件，仍然具有360個棱鏡基元，每個1度的棱鏡基元60的頂點72在里面，其底部62在外面取向，環繞中心區90。雖然透鏡坯料具有球面曲率，但透鏡元件30可以被磨邊，以便適應脫開眼用透鏡固定架用的支架。各棱鏡基元60的屈光度約在2到4之間。中心無棱鏡基元區90的直徑約在12到16毫米之間，其中優選的數值約為12、14和16毫米。這種結構還可以形成包含雙焦點。帶棱鏡基元的透鏡10向有視覺功能的視網膜透光比傳統的眼用透鏡多百分之廿五以上，增強正常校正的視力。提高透光量使照到有視覺功能的視網膜上的圖像更亮更清晰，而且降低或消除了散光。
這些透鏡10可以應用在醫療診斷設備、屈光度計、綜合屈光檢查儀、眼膜曲率以及相關的接目鏡、戈爾德曼式視野計、眼底照相機、試驗測試透鏡、游戲望遠眼以及雙筒望遠鏡、光學儀器制造校準設備、光學透鏡臺校準設備、顯微鏡、測量器用觀測望遠鏡、照相機鏡頭以及展像鏡校準設備。
即按照球面結構，要考慮多個棱鏡基元60具體是360個棱鏡基元在模具120的光學基面曲面上進行研磨和拋光，然后按照使所有頂點72朝透鏡元件30的光學中心線終止的方式模壓透鏡環料。正如前述，棱鏡基元60的屈光度范圍為2、4、6、8、12和14，以及對用于有各種眼病問題和正常完全視力(full sighted)的患者的眼鏡的測試和配帶進行校正，正如在本專利的主體中所規定的。
通過將單一的視場或圖像集中到透鏡10的光軸以及患者眼光學中心或他們的起視覺功能的視網膜的光學中心上，本發明的眼鏡在使用過程中能形成單一的折射視場以及使雙影降到最小。
在折射過程中，起視覺功能的視網膜精確地位于透鏡10的光棱鏡基元區內。如果需要這種精確對準能保證提供雙焦點的完全的雙目視力。本發明的眼鏡針對每一患者進行折射和校正視力。患者不需要進行練習以便適應配帶本發明指定的帶棱鏡基元的校正眼鏡。對于帶用者，對透鏡10的感覺和帶用與任何常規校正眼鏡相同。除了對于雙焦點眼以外，看不到引人注意的線條，從美觀上講它們看起來像日常常規校正眼鏡。
各棱鏡基元60可以配置在透鏡10的像方側面14上。最好每個棱鏡基元60具有相同的尺寸和具有相等的屈光度。然而，應理解正如上面討論的，在制造透鏡10時，各棱鏡基元60的屈光度是可以變化的。透鏡10的物方側面12可以經研磨或成形以保證所指定的校正。
如在圖3-5中所示，各棱鏡基元60可以形成為具有6屈光度。棱鏡基元60從頂點72到底部62的長度為37.5毫米，棱鏡基元接觸相鄰棱鏡基元的側面形成1度的弧面。底部62長度為0.655毫米。各棱鏡基元60的光學中光線將底部的長度和由會眼側面形成的角度二等分。當與透鏡元件30構成一體時，各棱鏡基元60在截斷線68在接近頂點72的截斷線的處被截斷。
參閱圖6-7，構成的是用于具有6屈光度的透鏡的模具122，以便使每個棱鏡基元的頂點72朝透鏡元件30的光軸終止。進而在中心區90的周邊的68處棱鏡基元60的頂點部分72被截斷。模具22可以構成為使無棱鏡基元區90的直徑分別為3、4、5、6、8、10、12、14或16毫米。該中心區90以模具122的光軸為中心。模具122中形成各棱鏡基元的表面光學拋光到5個光圈或者更好。模具122的兩個相向棱鏡基元的底部之間的直徑為76毫米。模具122對應于棱鏡基元底部的高度的高度為3.5毫米，總的直徑為80毫米。模具122可以由金屬或玻璃構成，其中在使用玻璃模具時，優選的材料是硝特玻璃BK-7，或公差在+1/-0.10毫米的等效玻璃。
如在圖8-10中所示，各棱鏡基元60可以形成為具有8屈光度。棱鏡基元60從頂點72到底部62的長度為37.5毫米，棱鏡基元接觸相鄰棱鏡基元的側面形成一度的弧面。底部62的長度為0.655毫米。在棱鏡基元60的光學中心線將底部的長度和由二會聚側面形成的角度二等分。
參閱圖11-12，構成有用于形成8屈光度的透鏡10的模具124，以便每個棱鏡基元60的頂72朝透鏡元件30的光軸終止。進而，在中心區90的周邊的刀切邊沿68處將棱鏡基元60的頂點部分截斷。可以構成模具124，使得中心區90的直徑分別為3、4、5、6、8、10、12、14或16毫米。中心區90的中心在模具124的光軸上。模具124中形成各棱鏡基元的表面光學拋光到5個光圈或者更好。模具124的在二相向的棱鏡基元60的底部62之間的直徑為76毫米，模具124總的直徑為80毫米。
如在圖13-15中所示，各棱鏡基元60可以形成為具有10屈光度。棱鏡基元60從頂點72到底部62的長度為37.7毫米，一棱鏡基元與相鄰棱鏡基元接觸的側面形成1度的弧面。底部的長度為0.655毫米。在棱鏡基元60的光學中心線將底部62的長度和由二會聚側面形成的角度二等分。
參閱圖16-17，構成用于形成10屈光度的透鏡10的模具126，以使每個棱鏡基元60的頂點72朝透鏡元件30的光軸終止。進而在中心區90的周邊的刀切邊沿68處將棱鏡基元60的頂點部分截斷。可以選擇構成模具126，使中心區90的直徑分別為3、4、5、6、8、10、12、14或16毫米。中心區90的中心在模具126的光軸上。模具126中形成各棱鏡基元60的表面光學拋光達到5個光圈或者更好。模具126的在二相向的棱鏡基元60的底部62之間的直徑為76毫米。模具126的總直徑為80毫米。
如圖18-20所示，各棱鏡基元60可以形成為具有12屈光度。棱鏡基元60從頂點72到底部62的長度為37.5毫米，棱鏡基元相鄰接棱鏡基元的側面形成一度的弧面。底部62的長度為0.655毫米。棱鏡基元60的光學中心線將基底部62的長度和由二會聚側面形成的角度二等分。
參閱圖21-22，構成用于形成具有12屈光度的模具128，以便每個棱鏡基元60的頂點72朝透鏡元件30的光軸終止。進而，在無棱鏡基元區90的周邊的刀切邊沿68處將棱鏡基元60的頂點部分截斷。可這樣構成模具，以使中心區90的直徑分別為3、4、5、6、8、10、12、14和16毫米。中心區90的中心在模具128的光軸上。模具128中形成各棱鏡基元60的表面被光學拋光以達到5個光圈或者更好。模具128的在二相向棱鏡基元60的底部62之間的直徑為76毫米。模具128的總的直徑為80毫米。
最好，透鏡10由眼科用塑料例如CR-39或其等效物(N的數值為1.498或者更佳)制成。
圖23-26表示用于透鏡元件30的透鏡坯料的輪廓以及對于6、8、10和12屈光度結構的棱鏡基元60的高度。所示中心區90的直徑為10毫米，然而，應理解，中心區的直徑可以為前面列舉的各種直徑。所示透鏡元件30的直徑為60到80毫米，從中心區90的邊緣到透鏡元件的周邊的標稱半徑為30.00毫米。
確切地說，如在圖23中所示，在具有6屈光度的實施例中，在具有6屈光度棱鏡基元的透鏡中的棱鏡基元60的底部62高度(即設透鏡元件30的光軸方向的長度)為3.42毫米，在棱鏡基元的物方側面和棱鏡基元的像方側面之間的角度為6度，由頂點72到基部的規定長度為32.5毫米。
參閱圖24，在具有8屈光度的實施例中，在該8屈光度的棱鏡基元透鏡中的棱鏡基元60的底部的高度(沿透鏡元件30的光軸方向的長度)為4.56毫米，以及棱鏡基元的物方側面和棱鏡基元的像方側面之間的角度為8度，由頂點到底部的規定長度為32.5毫米。
如在圖25中所示，在形成10屈光度的實施例中，在具有10屈光度的棱鏡基元透鏡中的棱鏡基元60的底部62的高度(即沿透鏡元件30的光軸方向的長度)為5.73毫米，棱鏡基元的物方側面和棱鏡基元的像方側面之間的角度為10度，由頂點到底部的規定長度為32.5毫米。
參閱圖26，在形成12屈光度的實施例中，在具有12屈光度的棱鏡基元透鏡中的棱鏡基元60的底部62的高度(即沿透鏡元件30的光軸方向的長度)為6.90毫米，在棱鏡基元的物方側面和像方側面之間的角度為12度，由頂點到底部的規定長度為32.5毫米。
圖27-28表示用于形成在眼科透鏡結構的帶棱鏡基元的透鏡10的模具130。確切地說，模具130的基面曲率限定了中心無棱鏡基臺區90的沿光軸的尺寸為5.66毫米，直徑為4毫米。形成棱鏡基元的表面拋光到50納米級。模具材料可以為以化學方式鍍鎳的銅OFHC。雖然，指定棱鏡基元的頂點72在透鏡元件30的光軸處終止，但在中心區90的周邊的刀切邊沿68處將其截斷。即，棱鏡基元60在中心區90的周邊終止，不過其好像伸到透鏡元30的光軸。
如在圖29-31中所示，透鏡元件30的直徑為80毫米，并包含成一整體的相互鄰近的12屈光度的棱鏡基元60。雖然，表示的是指定的曲率在透鏡10的物方前側面12上，但應理解，該指定的曲率可能形成在透鏡元件30中的像方后側面14上，各透鏡基元形成在物方或前側面上。按照所示結構，透鏡元件30形成為基面球面曲率在透鏡10的像側面或后側面14上，有360個棱鏡基元60，每個棱鏡基元占有一度，其中12屈光度的棱鏡基元的底部沿透鏡元件的光軸方向的尺寸約為6.9毫米，暢通區90的直徑4毫米，暢通區沿透鏡的光軸方向的厚度為2.00毫米。對一指定的棱鏡基元60由頂點72到底部62的距離為40毫米，與相鄰棱鏡基元接觸的二會聚側面形成角度為一度。從而底部62的尺寸為0.698毫米。透鏡10最好由眼科用塑料CR-39，或者由N的數值為1.498或更佳的等同物構成。此外，圖像所通過的所有表面都必須滿足美國國家標準對眼科用塑料的光學要求。
如在圖32-33中所示，圖中表示了一種用于形成帶棱鏡基元的透鏡元件30的模具132。模具132包含用于形成360個成一整體的棱鏡基元60的表面，其中各棱鏡基元60的頂點72在68處被截斷而限定中心區90。中心區90的直徑為4毫米，總的直徑為85毫米，其中周邊凸緣的半徑為2.5毫米，元件厚度為1.2毫米。
參閱圖34-35，圖中表示用于低視力折射的典型的左和右視場擴展的試驗測試用棱鏡基元142、144。所示測試的具體屈光度為6。然而，應當理解，該數值可以取前面討論的各種數值。測試透鏡142、144的尺寸需限制在標準的38毫米的球面限制環146內，屈光度和中心孔直徑壓印或標記在該組件的把手上。光學表面被拋光。
除了該眼科透鏡結構以外，該帶棱基元的透鏡可以構成不帶指定的校正表面。即利用帶棱鏡基元的透鏡提高透光率來增強商品化的成像系統包括望遠鏡和照像機形成的圖像。圓錐面形實施例
參閱圖2，圖中示有一圓錐面形實施例。在該圓錐面形實施例中，透鏡元件30形成一具有第一端部152和第二較小端部154的錐臺150。該錐臺150具有外表面156、內表面158、在錐臺的會聚端154處的帽部160。帽部160具有內帽部表面162和外帽部表面164。在所示結構中，各棱鏡基元60形成在內表面158上，使得光由錐臺150的開口端部152沿錐臺的會聚的長度方向通過，沿平行的方向通過帽部160出射。當光線進入圓錐形透鏡時具有第一強度，然后當光線被會聚并通過較小的帽部由透鏡中射出，光強度變大。再者，按透鏡10和模具的結構、棱鏡基元頂點72的假想位置都在帽部160之外。即形成一圓錐形透鏡，并且沿一與圓錐基面平行的平面將圓錐的一部分截去。圖37和38也表示了圓錐形透鏡10的一些不同的結構。
在該圓錐面形實施例中，透鏡10不是一個光管，而是一具有可控焦點的實際光學透鏡。當光束通過該透鏡時，該圓錐面形透鏡將光束會聚，因此增加了光束的強度。最好，該透鏡是全內反射的。在帽部160處的一個透鏡孔用于控制或調節出射光束的直徑。帽部160可以形成為起發散透鏡的作用，它具有的特定半徑由打算使用的環境來確定。選擇棱鏡基元60的特定屈光度，以便控制出射光束的焦點和焦距，在透鏡的極限使用環境中需要這樣做。
在圓錐面形實施例中，圖像增強透鏡10包含一具有圓錐形基面曲率的透鏡元件30，在該透鏡元件30的一個表面上的多個成一整體的棱鏡基元10和中心的元棱鏡基元區90。中心區90位于錐臺的頂部并包含該圓錐形透鏡元件的光學中心。中心區90的直徑可以小到千分之一英寸。據預計中心區90的直徑可以高達6毫米。如在圖36和39中所示，假想的棱鏡基元頂點指向并終止于透鏡元件30的光軸處，并在錐臺150的端部154和帽部160之外。透鏡元件30的光軸和圓錐的外表面之間的角度可以在5到85度的范圍內。
按照使用參數的規定，各棱鏡基元60可以配置在透鏡的物方側面或像方側面上。每個棱鏡基元60具有底部62和假想的頂部72，以及截斷線68，棱鏡基元在中心區90的周邊處的截斷線68處終止被截。最好，每個棱基元60具有相等的尺寸和相同的屈光度。然而，應理解，如在制造透鏡10時所討論的一樣，各屈光度是可以改變的。按一優選結構，透鏡元件30具有360個圍繞中心無棱鏡基元區90分布的棱鏡基元60，其中每個棱鏡基元在中心無棱基元周邊60或附近被截斷，以及每個棱基元的底部62從中心區徑向分開，使截斷線68位于該底部和中心區之間。
在圖39中表示用于形成圓錐形透鏡10的模具136。模具136具有多個棱鏡基元形成表面，它們限定制成的透鏡的內表面158。模具136形有一圓錐形內腔，由透鏡材料充滿，而帽部的外表面164可以按照打算使用的環境所規定的要求逐漸形成圓角。各棱鏡基元頂點72的假想的會聚點用在帽部160上方延伸的虛線來表示。圖39還表示出各棱鏡基元頂點72的假想的會聚和截斷線68。在用于形成圓錐形透鏡10的模具136中，圓錐形模具136形成有360個棱鏡基元形成用表面，以便形成透鏡的內表面158。模具136可以由用化學方法鍍鎳層的銅OFHC構成，并且光學拋光達到50納米級。圍繞模具136配置一澆注密封墊，以形成外表面，并且CR39的透鏡坯料，或者聚碳酸酯或玻璃澆注在內腔內。雖然，這里選擇的是模具的棱鏡基元形成表面，是把各棱鏡基元配置在內表面158上，但模具可以這樣構成，即使棱鏡基元位于外表面156上。
如在圖40-41中所示，可以這樣形成用于制造圓錐形透的模具，即使各棱鏡基元60配置在圓錐形透鏡元件30的內表面158上。模具134包含360個棱鏡基元形成表面，光學拋光達到5個光圈或者更好。模具134把沿光軸方向在中心區90和棱鏡基元60的底部62之間的尺寸限定為6.9毫米，其中透鏡元件30的直徑為80毫米，在中心區90的周邊的刀切邊緣68處，各頂點72被截斷。模具134由以化學方式鍍鎳層的OFHC銅形成。模具具有棱鏡基元形成表面，以使所形成的透鏡產生起棱鏡基元作用的相應的形狀。因此在透鏡中形成的棱鏡基元的數目是由模具確定的。
在圓錐面形實施例的另一種結構中，透鏡10的標準長度為18毫米，透鏡元件的光軸和圓錐的內表面之間的角度為20°。按圓錐形結構設計的棱鏡基元60的高度為25毫米，其中最終的錐臺高度為18毫米。因此，對于一個1度的棱鏡基元，圓錐的底面的直徑為18.19毫米，每個棱鏡基元的底部的長度為0.4365毫米。因此，每個棱鏡基元60沿帽部的周邊延伸的距離為0.122毫米。帽部160的半徑為6毫米，沿透鏡光軸方向的尺寸為0.5毫米。圓錐角可以在10°到24°之間，針對一特定應用場合采用20°的圓錐角。帽部160包含一直徑為0.001至0.15毫米的中心無棱鏡基元區90。
在圓錐形透鏡的再一種結構中，透鏡元件30的高度可以為26毫米，底面直徑為30毫米，中心區的直徑為0.25毫米，光軸和內表面58之間的角度為30°角。
對于一具有360個底部在外部圍繞在透鏡元件30的周邊的相同橫向1度的棱鏡基元的圓錐形透鏡，可以對各棱鏡基元60之間的距離進行計算。具有265毫米的基面曲面半徑的模具的直徑為80毫米，透鏡坯料半徑為40毫米。對于一具有10毫米直徑的中心無棱鏡基元孔的圓錐形透鏡，每個棱鏡基元圍繞透鏡的圓周的長度為0.6984毫米。在帽部，由于設計各棱鏡基元60為會聚在帽部之外，各棱鏡基元將圍繞帽部占據一定的圓周長度。具體地說，對于10毫米直徑的帽部，每個棱鏡基元60的截斷線68占據0.08730毫米的長度。如果中心孔90被降低到4毫米，那么每一棱鏡基元的截斷線68將圍繞孔的周邊占據0.03492毫米的長度。
圓錐形和球面形透鏡之間的主要差別在于，圓錐形透鏡可用于遙測，而球面透鏡用于眼科。圓錐面形實施例可用于條形碼激光掃描器、CD ROM讀/寫裝置、計算機圖像校影激光器、醫療手術激光設備、計算機和伺服驅動床的安裝和校準、研磨和拋光設備、旋轉三棱鏡顯像校準設備、高速產品輸送設備包含報紙輸送器的校準、空中攝影用攝影機、激光槍瞄準和空中導航設備。
最好對棱鏡基元60的數目、各棱鏡基元的屈光度、各棱鏡基元在物方側面或像方側面上的位置和圓錐角進行選擇，以便由各棱鏡基元匯集形成的圖像通過中心孔。
參閱圖42，圖中示有一典型的圓錐形透鏡組件。在該圓錐形透鏡組件中，錐臺形透鏡元件30配置在透鏡固定件180內部。該透鏡固定件180可以是一尺寸適于約束透鏡10的涂黑的陽極化的鋁制體。最好，透鏡固定件180包含一介于透鏡的一部分和固定件之間的0.010毫米厚的空隙182。固定件180還包含一輸出孔184，出射的光線從中通過。非球面形實施例
在非球面形實施例中，圖像增強透鏡包含一具有非球面形光厚表面的透鏡元件，在透鏡元件30個表面上的多個成一整體的棱鏡基元60以及中心的無棱鏡基元區90。該中心孔包含該非球面透鏡元件的光學中心。中心區90的直徑可以小到千分之一英寸。預計中心區90的直徑可以高達16毫米。再者，設計各棱鏡基元的頂點72終止在透鏡元件30的光軸上，而且各棱鏡基元在68處被截斷，以便形成無棱鏡基元區。各棱鏡基元60可以配置在非球面透鏡元件中的物方側面12或像方側面14上。工業應用
本發明的透鏡、圓錐形、球面形或非球面形實施例，既可應用于接觸式透鏡，也可應用于眼鏡，其中接觸式透和眼鏡兩者在各相鄰的棱鏡基元之間利用逐漸的或混合的過渡而不是相鄰的棱鏡基元之間不連續。此外，在各頂點部分和無棱鏡基元區之間的界面可以是過渡的或混合的。
各棱鏡基元之間的逐漸的或混合的過渡是由介于各相鄰的棱鏡基元之間或棱鏡基元與透鏡元件30的相鄰表面之間的曲率半徑決定的。即，各相鄰的棱鏡基元60的共同邊緣基本上是混合在一起的，從而對于配帶者和看到該透鏡的人雙方都變得不可分辨。因此，透鏡10具有連續的外觀表面，而不是呈現明顯差別的表面。限定各相鄰棱鏡基元60之間的表面的半徑可以處在約0.01毫米到1000毫米的范圍內。過渡或者漸變的部分可以形成在各相鄰的棱鏡基元之間以及棱鏡基元和透鏡元件之間，例如在中心孔和棱鏡基元的頂點之間。
在另一個實施例中，在一具有多屈光度棱鏡基元的透鏡中采用混和過渡方式。具體地說，一帶棱鏡基元的透鏡包含多個相互鄰近的棱鏡基元，至少兩個相鄰的棱鏡基元具有不同的屈光度，并且在相鄰的棱鏡基元之間是混和表面過渡，該混和的表面的構形基本上防止了雙影的形成。
本發明的透鏡可以按接觸式透鏡結構制造。在這種結構中，該接觸式透鏡包含一單個成一整體的透鏡元件，其具有一個前表面，一個后表面和一個用于適應具有正常的中心視力的視場的會聚的非棱鏡基元的中心區，以及在透鏡元件的后側面上的至少一個棱鏡基元，每個棱鏡基元具有一頂點，而且頂點部分與該會聚的無棱鏡基元部分相鄰接，以及具有沿徑向向外延伸的底部。再者，應理解，棱鏡基元60可以形成在透鏡元件物方側面或像方側面上。
在再一個實施例中，設想將一個具有環繞中心區的成一整體的相互鄰近的棱鏡基元的帶棱鏡基元透鏡配置在一較大的透鏡中。即該帶棱鏡基元的透鏡元件可以形成為一本身由一較大的透鏡元件環繞的島狀物。這種結構的應用包含雙焦點校正透鏡，其中的雙焦點功能是通過在較大的校正透鏡內的帶棱鏡基元的透鏡實現的。
盡管具體表示和介紹的是本發明的一些優選實施例，應認識到，對于本領域的普通技術人員在了解本發明以后可以進行各種變化和改進。因此本發明意在包含落入所提出的權利要求的范圍和構思之內的所有這些變化和改進。
后面各頁包含光線追跡和透鏡特征參數。
計算機CODEV，三維光線追跡
利用由斯涅耳定律(nsini=n素數(prime)sin素數)和由Conready和Kingslake的第三級光學(包含在EXCEL版本5.0的CODEV光學設計程序中)得出的光學公式，對包含360個棱鏡基元的透鏡系統進行計算機設計。
如下部分是對于每種眼的狀態包含的數據的簡單說明。該Code V的輸出包括透鏡圖形、透鏡結構參數、折射率、第一級透鏡特性、采用各種不同的眼的狀態的三級像差，利用各種不同的眼的狀態的光路圖和點列圖。
利用CODEV三維光線追跡程序設計和/或檢查具有360個透鏡基元的透鏡系統的如下區域。
階段1
計算Aran Safirt的正常眼，用作所有其它計算的基準。
階段2
計算——按照一正1.75屈光度指定校正的通常的眼。
計算——按照一負1.75屈光度指定校正的通常的眼。
階段3
通常的眼的像差和/或畸變計算，用作所有其它像差和/或畸變計算的基準。
計算利用帶360個棱鏡基元的校正透鏡的上述眼的狀態。
計算對于按正6或負6屈光度的指定校正的眼的表面的光焦度。
計算對于放松的和經調節的眼的各種視場的主光線在視網膜上的位置和各光點尺寸。
計算當配帶該具有360個棱鏡基元的指定校正透鏡時的圖像位置變化(如果有的話)，與豎直、45°角或其它位置的通常的正或負屈光度指定校正透鏡相比較。
階段4
用于利用負6屈光度校正的透鏡的放松的眼的CODE V輸出。
對于用于利用負6屈光度帶360個棱鏡基元的指定校正透鏡的放松眼的Code V輸出。
對于利用正6屈光度的校正透鏡的經調節的眼的Code V輸出。
對于利用正6屈光度的帶360個棱鏡基元的中心厚度為6.4毫米的指定校正透鏡經調節的眼的Code V輸出。
對于利用正6屈光度的帶360棱鏡基元的中心厚度為2.0毫米的指定校正透鏡的經調節的眼的Code V輸出。
利用在這一報告中提出的模型對360°投影進行分析。圖1表示該系統的總的布局。圖2詳細表示校正透鏡/光劈部分。在圖3中表示眼的模型。表1和表2包含模擬這一系統的附加數據。
所需的光劈的角度與棱鏡基元的偏移角度和棱鏡基元屈光度的確定相關。對于在空氣中的小角度的薄的光劈，角度偏移δ由δ=(n-1)·α確定，其中α是光劈的頂角，n是棱鏡基元材料的折射率。-屈光度為12的棱鏡基元將入射光在一米的距離處移動12厘米。因此，屈光度為12的棱鏡基元的頂角由下式確定
α=[tg-1(0.12)]/(n-1)
校正透鏡將包含無光劈的直徑為d的中心區。這一直徑將影響透鏡的邊緣厚度，如圖2中所示。
利用由Aran Safir提出的在表3-1中的折射和臨床光學中的數據模擬眼。這些數據包含在表2中，表面曲率、到下一表面的厚度以及該表面的介質的折射率都取自Safir的著作并作為“標準的眼”列出。計算每一表面的光焦度，然后將各相鄰表面的光焦度組合。
估算將晶狀體芯部和表層組合所需的厚度，以便計算等效的晶狀體光焦度，然后調節以與Safir的數值一致。
為了模擬校正透鏡具有±1.75屈光度的光焦度的情況，須對眼進行調節。這是通過計算所需的眼的光焦度，以使眼-透鏡的組合校正到標準的眼的光焦度實現的。通過改變角膜的前部表面的曲率將改變眼的光焦度。表2列出了第6頁上的放松的標準的眼(根據Safir)的數據；接著是需要-1.75屈光度的透鏡校正的眼的數據(在第7頁上)；經調節的標準的眼的數據(在第8頁上)；以及需要+1.75屈光度的透鏡校正的眼的數據(在第9頁上)。這些項目以斜體字形式出現在圖3中的示意圖中。
虹膜作為這一系統中的孔徑光檢。其位于晶狀體皮質的前表面上。中等光強度時膜孔直徑為5毫米。在這一系統中的成像表面是視網膜，是彎曲的。為了接近該曲率，認為眼是球面的。視網膜表面的曲率半徑取“標準”眼球長度的二分之一。
眼的示意圖，半徑和厚度的數值為在表2中所提供的
表1對于360°投影光線追跡模型的數據
表2眼各表面的光焦度
階段Ⅱ報告
在階段Ⅰ報告中所列舉的眼的標準模型被縮小到2毫米，以減少眼中的像差的影響。為了對眼的球差進行補償，在晶狀體皮質的前表面處附加一非球面，并優化為在視網膜處產生的三級球差為零。使角膜的曲率能夠改變，以維持眼球的恒定長度。在正常的眼和帶有校正透鏡的眼的兩種情況下，調節這些參數。對于帶校正透鏡的眼得到的數值還可用于360個光劈的實例。
表1中表示了對于放松狀態的眼在如下三種情況下，即正常的(無需校正的)、帶-1.75D校正透鏡的、帶-1.75D校正透鏡，所述校正棱鏡帶10毫米中心孔及360個棱鏡基元的情況下，主光線(圖像)在視網膜上的位置。分析4個物方視場，并給出每一視場的光點尺寸。圖1到圖3是對于這三種情況的光列圖。每一圖表示對于4個視場點在視網膜上的像點的尺寸和形狀。左軸列出以相對視場和度數兩種方式表示的視場位置。未提供有關視網膜上的各點的相對位置的信息。
在表2中詳細列舉了經調節的眼。其列出了對于經調節的眼的三種情況。在視網膜上的主光線的位置即對正常的眼(不需校正)、帶+1.75D校正透鏡，和帶+1.75D校正透鏡，該校正透鏡帶有10毫米中心孔及360個棱鏡基元。分折了3個物方視場，并給出一視場的光點尺寸。圖4到6是對于該三種情況的點列圖。
在所有這些實例中，很明顯，帶360個棱鏡基元的透鏡將光線朝視網膜的中心偏移。雖然，光點形狀沒有改變，帶360個棱鏡基元透鏡產生的光點比平滑的校正透鏡產生的光點尺寸大。帶360個棱鏡基元的透鏡還產生一結構式光點。圖7表示在(0.40)度視場位置處的光點，由12條不同的線組成。通過追跡通過各孔的±x邊沿的光線(圖8)，可以得到在光劈表面上的光束的軌道。在這種情況下，它在x-y平面內的角對弦為11.85°。因此，來自物體的光線將分布在360光劈中的12光劈范圍內，由光列圖的結構反映出來。
表2眼各表面的光焦度
表2眼各表面的光焦度
表1放松的眼視場點以(x角、y角)度數表示主光線以毫米表示在視網膜的(x,y)位置均方根光點大小以微米表示。
表2經調節的眼視場點以(x角、y角)度數表示主光線以毫米表示在視網膜的(x,y)位置；均方根光點大小以微米表示。
圖8光束在光劈的表面上的軌跡；放松的眼，-1.75D校正透鏡，10mm中心孔處的光束的落點
γ=TAN-1(1.005/9.68)
γ=5.93°沿X方向的光束的角度軌跡
圖1放松的標準的眼
圖2放松的眼和-1.75D校正透鏡
圖3放松的眼360,10mmCA
圖4經調節的標準的眼
圖5經調節的眼和+1.75D校正透鏡
圖6經調節的眼360,10mmCA
圖7放松的眼360,10mmCA
對放松的和經調節的眼的兩種狀態考慮3種系統正常的；帶±1.75D校正；按±1.75D校正，并且60個12屈光度的棱鏡基元圍繞一10毫米的中心暢通孔設置。
對于每一種系統，得到類似的輸出。表1到6提供了所分析的每一系統的如下信息簡要列舉每個系統，其中包含曲率、厚度和每一表面的材料。接著，對于每一表面列出橫向的三級像差，接著是對于整個系統的總高級像差。在輸出中，使用如下的縮寫
SA球差
TCO 慧差
TAS 子午像散
SAS 弧矢像散
PTB 匹茲伐場曲
DST 畸變
對于每種系統的圖形輸出由各光線像差曲線構成，如在圖1到6中所示。從每個物位置對沿所述孔徑光束的x軸或y軸確定的光線扇區追跡，并計算該物點的每一光線偏離主光線的位置。水平軸是歸一化的孔徑坐標。在圖的左側，表示各切向的(y)的扇區；在直軸代表各光線偏離主光線坐標。圖的右側表示各弧矢(x)扇區，垂直軸給出光線偏離的x坐標。如果具有旋轉對稱性，僅顯示弧矢扇區的二分這一。對于具有360個光劈的系統，追跡完整的弧矢扇區。在這些實例中，子午扇區是平滑的，因為y扇區是通過單一光劈追跡的，而弧矢扇區葉波紋狀，因為x扇區是通過多個光劈追跡的。
下面考慮360個光劈對于視網膜上的圖像位置的影響。一個物是由在y-z平面(y角)和x-z平面(x角)中的傾斜角的矢量和所描繪的空間內的位置確定的，其中z軸是光軸。通過追跡與豎直線(x角為0,y角變化)、水平線(x角變化，y角為0)以及一45°線(x角=y角)相對應的光線來評估三個線狀物體的。在每一種情況下，方向保持不變，但圖的位置改變。由于系統具有對稱性，對于水平線得到的結果與豎直線得到的結果比較，除了x和y坐標顛倒之外是相同的。因此僅表示根據豎直線得到的數據。表7和表8列出了放松的眼對于三個物體的作為變化視場角度的函數的圖像的位置。在圖7和8中表示出對于平滑的校正透鏡和帶有360個光劈的校正透鏡的圖像高度之間的差別。曲線中的平坦部分對應于通過透鏡的中心暢通孔成像的物體。表9和10以及圖9和10提供了經調節的眼的各種情況的相同信息。
表2放松的眼和-1.75D透鏡的各面及三級像差系統數據系統數據
RDY THI RMD GLA＞OBJ無限大 無限大空氣
1 -284.857002.000000 *CR39*
2 無限大 15.000000 空氣
3 7.44060 0.500000 *角膜
4 6.80000 3.100000 *房水STO10.00000 0.546000 *晶狀體皮質
ASP
K 0.000000
IC是 CUF0.000000
A-.326088E-02 B0.000000E+00 C 0.000000E+00 D 0.000000E+00
6 7.91100 2.419000 *晶狀體芯部
7 -5.76000 0.635000 *晶狀體皮質
8 -6.00000 17.182294 *玻璃體
IMG -12.20000 0.000000空氣三級像差
位置1， 波長 = 587.6NM
SA TCO TASSASPTBDST 1 0.000000 -0.000126 0.095102 0.051064 0.029044 -26.853410 2 0.000000 0.000071 0.067903 0.022634 0.000000 21.666562 3 -0.004725 -0.099805 -1.616013 -1.147575 -0.913356 -8.079241 4 0.000342 0.006911 0.126112 0.095091 0.0795800.640293ST0 -0.000027 -0.002004 -0.116845 -0.083718 -0.067155 -2.075826ASP 0.007336 0.000000 0.000000 0.000000 0.000000 6 -0.000035 -0.002013 -0.070718 -0.045083 -0.032265 -0.861077 7 -0.000886 0.009946 -0.081536 -0.056721 -0.0443140.212267 8 -0.002012 0.019706 -0.176257 -0.133369 -0.1119250.435401SUM -0.000007 -0.067315 -1.772252 -1.297678 -1.060391 -14.915030
表4經調節的標準眼的各面及三級像差系統數據系統數據
RDYTHI RMD GLA＞OBJ無限大 400.000000 空氣
1 9.324960.500000 *角膜
2 6.800002.700000 *房水STO 5.330000.672500 *晶狀體皮質
ASP
K 0.000000
IC是 CUF0.000000
A -.701353E-02 B 0.000000E+00 C0.000000E+00 D 0.000000E+00
4 2.655002.655000 *晶狀體芯部
5 -2.655000.672500 *晶狀體皮質
6 -5.33000 17.182294 *玻璃體 IMG -12.200000.000000 空氣三級像差
位置1， 波長 = 587.6NM
SA TCO TASSASPTBDST 1 -0.002177 -0.036196 -0.370792 -0.237085 -0.170232 -1.313684 2 0.000423 0.004359 0.033571 0.023583 0.018589 0.081061STO -0.000948 -0.013177 -0.090499 -0.049786 -0.029430 -0.230733ASP 0.016277 0.000000 0.000000 0.000000 0.000000 4 -0.003810 -0.030709 -0.104969 -0.049960 -0.022456 -0.134241 5 -0.005786 -0.008612 -0.026729 -0.023880 -0.022456 -0.011848 6 -0.002635 0.006771 -0.035229 -0.031363 -0.029430 0.026860SUM 0.001343 -0.077564 -0.594647 -0.368493 -0.255416 -1.582584
表5經調節的眼和+1.75D透鏡的各面及三級像差系統數據系統數據
RDY THIRMD GLA＞OBJ 無限大 400.000000空氣
1 284.85700 2.000000 *CR39*
2 無限大15.000000空氣
3 9.809810.500000 *角膜
4 6.800002.700000 *房水STO 5.330000.672500 *晶狀體皮質
ASP
K 0.000000
IC 是 CUF0.000000
A -.633056E-02 B0.000000E+00 C 0.000000E+00 D 0.000000E+00
6 2.655002.655000 *晶狀體芯部
7 -2.655000.672500 *晶狀體皮質
8 -5.33000 17.182294 *玻璃體 IMG -12.200000.000000 空氣三級像差
位置1，波長=587,6 NM
SA TCO TAS SASPTB DST 1 -0.000001 -0.000226 -0.037932 -0.017339 -0.007043 -2.369632 2 0.000000 0.000006 0.007325 0.002442 0.000000 2.969732 3 -0.001606 -0.031099 -0.368731 -0.234904 -0.167991 -1.516273 4 0.000391 0.004279 0.034893 0.024496 0.019298 0.089278STO -0.000879 -0.012946 -0.094149 -0.051751 -0.030553 -0.254216ASP 0.013541 0.000000 0.000000 0.000000 0.000000 6 -0.003522 -0.030110 -0.109111 -0.051912 -0.023313 -0.147926 7 -0.005337 -0.008429 -0.027750 -0.024792 -0.023313 -0.013052 8 -0.002428 0.006621 -0.036572 -0.032559 -0.030553 0.029601SUM 0.000161 -0.071903 -0.632028 -0.386321 -0.263467 -1.212488
表6經調節的眼360、10mmCA的各面及三級像差系統數據系統數據
RDY THI RMDGLA＞OBJ 無限大 400.000000 空氣
1 284.857002.000000 *CR39*
2 無限大15.000000 空氣
UDS
IC 是
UCO
C1 1.3727E+01C26.5000E+01 C31.0000E+01
C4 1.0000E+01
3 9.809810.500000 *角膜′
4 6.800002.700000 *房水′ STO 5.330000.672500 *晶狀體皮質′
ASP
K 0.000000
IC 是 CUF0.000000
A -.633056E-02 B0.000000E+00 C0.000000E+00D0.000000E+00
6 2.655002.655000 *晶狀體芯部′
7 -2.655000.672500 *晶狀體皮質′
8 -5.33000 17.182294 *玻璃體′IMG -12.200000.000000 空氣
位置1， 波長=587.6 NM
SA TCOTASSASPTBDST 1 -0.000001 -0.000223 -0.036875 -0.016856 -0.006847 -2.271325 2 0.000000 0.000006 0.007121 0.002374 0.000000 2.846528 3 -0.001606 -0.030663 -0.358461 -0.228362 -0.163312 -1.453368 4 0.000391 0.004219 0.033922 0.023814 0.018760 0.085574STO -0.000879 -0.012765 -0.091527 -0.050310 -0.029702 -0.243669ASP 0.013541 0.000000 0.000000 0.000000 0.000000 6 -0.003522 -0.029687 -0.106072 -0.050466 -0.022663 -0.141789 7 -0.005337 -0.003311 -0.026977 -0.024101 -0.022663 -0.012511 8 -0.002428 0.006528 -0.035554 -0.031652 -0.029702 0.028373SUM 0.000161 -0.070895 -0.614424 -0.375561 -0.256129 -1.162186
表3放松的眼360、10mmCA的各面及三級像差系統數據系統數據
RDY THI RMDGLA＞OBJ無限大 INFINITY空氣
1 -284.857002.000000 *CR39*
2無限大 15.000000空氣
UDS
IC 是
UCO
C11.3727E+01C26.5000E+01C31.0000E+01
C41.0000E+01
37.44060 0.500000 *角膜′
46.80000 3.100000 *房水′ STO 10.00000 0.546000 *晶狀體皮質′
ASP
K0.000000
IC 是 CUF 0.000000
A-.326088E-02 B0.000000E+00 C0.000000E+00 D0.000000E+00
67.91100 2.419000 *晶狀體芯部′
7 -5.76000 0.635000 *晶狀體皮質′
8 -6.0000017.182294 *玻璃體′ IMG -12.20000 0.000000 空氣′
位置1， 波長=587.6 NM
SA TCOTAS SASPTBDST 1 0.000000 -0.000126 0.095102 0.051064 0.029044 -26.853410 2 0.000000 0.000071 0.067903 0.022634 0.000000 21.666562 3 -0.004725 -0.099805 -1.616013 -1.147575 -0.913356 -8.079241 4 0.000342 0.006911 0.126112 0.095091 0.0795800.640293STO -0.000027 -0.002004 -0.116845 -0.083718 -0.067155 -2.075826ASP 0.007336 0.000000 0.000000 0.000000 0.000000 6 -0.000035 -0.002013 -0.070718 -0.045083 -0.032265 -0.861077 7 -0.000886 0.009946 -0.081536 -0.056721 -0.0443140.212267 8 -0.002012 0.019706 -0.176257 -0.133369 -0.1119250.435401SUM -0 000007 -0.067315 -1.772252 -1.297678 -1.060391 -14.915030
表7放松的眼、豎直的物
表8放松的眼、45°物
表9經調節的眼、豎直的物
表10經調節的眼、45°物
圖7對于360透鏡在-1.75D校正透鏡上，放松的眼，豎直物的像位置的變化
圖8對于360透鏡在-1.75D校正透鏡上，放松的眼，45°物體的像位置的變化
圖9對于360透鏡經調節的眼在+1.75D校正透鏡上，豎直物的像位置的變化
圖10對于360在+1.75D校正透鏡上，經調節的眼45°物體，像位置的變化
這一報告分析了該“360”型結構的性能，該光焦度為±6D的校正透鏡。正如在±1.75D的校正透鏡的情況，采用如下的步驟以便得到該透鏡
1利用R[m]=(n CR-39-1)/光焦度[D]來計算具有一平的第二表面的校正透鏡的曲率半徑。
2利用分別的薄透方程計算對于眼加透的組合產生與標準眼相同的總焦度所需的眼的光焦度。推算對于由如在表1和2中所示的Execl棋盤式對照表給出的前角膜曲率所需的調節。
3將系統輸入Code V以及讓前角膜的曲率和并晶狀體皮質的非球面系數變化。對0°和10°的視場角優化使三級球差等于0，并使加權的光點尺寸最小。
4凍結所有變量，這是對于平滑的校正透鏡。對于“360”型系統將用戶指定的表面加到透鏡的第二表面上。
所產生的輸出與具有±1.175D校正光焦度的透鏡輸出的相同，該輸出在階段Ⅱ報告和階段Ⅲ報告中給出的。對于輸出的描述以及用戶指定的表面的入子程序登載在這些報告中。所述子程序用于設計“360”表面這一報告中的輸出是對于配帶平滑的±6D校正透鏡的眼的情況以及對于配帶±6D包含360表面的校正透鏡的眼的情況給出的。這里沒有重復對于標準的眼的數據。
當將360表面附加到透鏡上時，光劈的厚度使得在透鏡邊緣處的厚度(sag)大于中心厚度。
360表面加到±6D透鏡上中心厚度6.4mm
該光點尺寸和結構是可比的，并且產生較大的光點偏離，使光點聚焦到更接近視網的中心。
表1對于-6D透鏡的眼的各表面的光焦度
表2對于+6D透鏡的眼的各表面的光焦度
對于±6D透鏡校正的眼的各表面的光焦度的表
對于±6D透鏡校正的眼的各表面的光焦度的表
對于±6D透鏡校正的眼的各表面的光焦度的表
對于±6D透鏡校正的眼的各表面的光焦度的表
對于±6D透鏡校正的眼的各表面的光焦度的表
對于±6D透鏡校正的眼的各表面的光焦度的表
對于±6D透鏡校正的眼的各表面的光焦度的表
表3放松的眼視場點以(x角、角)度數表示；主光線以毫米表示在視網膜的(x,y)位置均方根光點大小以微米表示。
表4經調節的眼視場點以(x角、y角)度數表示；主光線以毫米表示在視網膜的(x,y)位置；均方根光點大小以微米表示。
圖1對于360透鏡-6D校正透鏡，放松的眼，豎直物的像位置的變化
圖2對于360透鏡-6D校正透鏡，放松的眼，45°物的像位置的變化
圖3對于360透鏡+6D校正透鏡，經調節的眼，豎直物的像位置的變化
圖4對于360透鏡+6D校正透鏡，經調節的眼，45°物的像位置的變化
放松的眼和-6D透鏡
放松的眼和-6D透鏡
RDYTHI RMD GLACCY THC GLC＞OBJ 無限大無限大空氣 100 100
1-83.08330 2.000000 *CR39* 100 100
2 INFINITY 15.000000 空氣 100 100
3 6.91815 0.500000 *角膜′ 0 100
4 6.80000 3.100000 *房水′100 100STO 10.00000 0.546000 *晶狀體皮質′ 100 100
ASP
K 0.000000 KC 100
IC 是 CUF 0.000000 CCF100
A -.406812E-02B 0.000000E+00 C0.000000E+00D0.000000E+00
AC 0BC 100 CC100 DC 100
6 7.91100 2.419000 *晶狀體芯部′ 100 100
7 -5.76000 0.635000 *晶狀體皮質′ 100 100
8 -6.00000 17.182294 *玻璃體′ 100 100 IMG -12.20000 0.000000空氣 100 100性能參數 EPD 2.00000 DIM MM WL 587.60 REF 1 WTW 1 XAN 0.00000 0.00000 0.00000 YAN 0.0000040.00000 60.00000 VUX 0.00000 0.04053 0.10784 VLX 0.00000 0.04053 0.10784 VUY 0.00000 0.16470 0.50029 VLY 0.00000 0.15629 0.50112孔徑數據/邊沿確定 CA CIR S1 32.500000 CIR S2 32.500000
放松的眼和-6D透鏡
專用類別
PWL 587.60
*角膜 1.376000
*房水 1.336000
*晶狀體皮質 1.386000
*晶狀體芯部 1.406000
*玻璃體 1.336000
*CR39* 1.498500折射率
玻璃代碼 587.60
*CR39* 1.498500
*角膜1.376000
*房水1.336000
*晶狀體皮質 1.386000
*晶狀體芯部 1.406000
*玻璃體 1.336000非在系統中確定的解無限大共軛值
EFL 20.7332
BFL 17.1644
FFL 1.8600
FNO 7.7594
IMG DIS 17.1823
OAL 24.2000
近軸圖像
HT 26.8795
ANG 60.0000
入瞳
DIA 2.0000
THI 17.4045
出瞳
DIA 1.9967
THI -3.5346
放松的眼和-6D透鏡
三級像差
放松的眼和-6D透鏡
位置1， 波長=587.6 NM
SATCOTAS SAS PTB DST AX LAT PTZ 1 0.000003 -0.001568 0.366173 0.184195 0.093206 -32.059219 0.000000 0.000000 0.004004 2 0.000001 0.000727 0.187897 0.062632 0.000000 16.192346 0.000000 0.000000 0.000000 3 -0.007940 -0.123827 -1.563166 -1.134026 -0.919455 -5.895193 0.000000 0.000000 -0.039498 4 0.000415 0.007361 0.118007 0.088993 0.0744870.526143 0.000000 0.000000 0.003200STO -0.000033 -0.002126 -0.109177 -0.078297 -0.062857 -1.705588 0.000000 0.000000 -0.002700
0.011117 0.000000 0.000000 0.000000 0.000000 非球面部分 6 -0.000043 -0.002140 -0.066110 -0.042170 -0.030200 -0.707478 0.000000 0.000000 -0.001297 7 -0.001077 0.010608 -0.076322 -0.053092 -0.0414770.174392 0.000000 0.000000 -0.001782 8 -0.002445 0.021015 -0.164981 -0.124834 -0.1047610.357711 0.000000 0.000000 -0.004500SUM 0.000000 -0.089950 -1.307677 -1.096597 -0.991057 -23.116886 0.000000 0.000000 -0.042574
放松的眼和-6D透鏡
放松的眼和-6D透鏡
放松的眼和-6D透鏡
RDY THI RMDGLACCY THCGLC＞OBJ 無限大 無限大 空氣 100 100
1: -83.08330 2.000000 *CR39* 100 100
2 無限大 15.000000 空氣 100 100
UDS
IC 是
UCO/UCC
C1 1.3727E+01C2 6.5000E+01 C3 1.0000E+01
C1 100 C2 100 C3 100
C4 1.0000E+01
C4 100
3 6.918150.500000 *角膜 0 100
4 6.800003.100000 *房水 100 100STO 10.000000.546000 * 晶狀體皮質100 100
ASP
K 0.000000KC 100
IC 是CUF0.000000 CCF 100
A -.406812E-02B :0.000000E+00 C 0.000000E+00 D 0.000000E+00
AC 0 BC :100 CC 100 DC100
6 7.911002.419000 *晶狀體芯部 100 100
7 -5.76000 0.635000 *晶狀體皮質 100 100
8 -6.00000 17.182294 *玻璃體 100 100IMG -12.20000 0.000000空氣 100 100性能參數
EPD 2.00000
DIM MM
WL 587.60
REF 1
WTW 1
XAN 0.000000.00000 0.00000
YAN 0.00000 40.0000060.00000
VUX 0.000000.22148 0.20733
VLX 0.000000.22148 0. 20733
VUY 0.000000.12861 0.38966
VLY 0.000000.12120 0.39135
放松的眼360,-6D透鏡
孔徑數據/邊沿確定
CA
CIR S1 32.500000
CIR S2 32.500000
專用類別
PWL 587.60
*角膜 1.376000
*房水 1.336000
*晶狀體皮質 1.386000
*晶狀體芯部 1.406000
*玻璃體 1.336000
*CR39* 1.498500
折射率
玻璃代碼587.60
*CR39* 1.498500
*角膜 1.376000
*房水 1.336000
*晶狀體皮質 1.386000
*晶狀體芯部 1.406000
*玻璃體 1.336000
無限大共軛值
EFL 20.7332
BFL 17.1644
FFL 1.8600
FNO 7.7594
IMG DIS 17.1823
OAL 24.2000
近軸圖像
HT 26.8795
ANG 60.0000
入瞳
DIA 2.0000
THI 17.4045
出瞳
DIA 1.9967
THI -3.5346
放松的眼360,-6D透鏡
放松的眼360,-6D透鏡
位置1， 波長 = 587.6NM
SATCOTASSASPTBDST AX LAT PTZ 1 0.000003 -0.001568 0.366173 0.184195 0.093206 -32.059219 0.000000 0.000000 0.004004 2 0.000001 0.000727 0.187897 0.062632 0.000000 16.192346 0.000000 0.000000 0.000000 3 -0.007940 -0.123827 -1.563166 -1.134026 -0.919455 -5.895193 0.000000 0.000000 -0.039498 4 0.000415 0.007361 0.118007 0.088993 0.0744870.526143 0.000000 0.000000 0.003200STO -0.000033 -0.002126 -0.109177 -0.078297 -0.062857 -1.705588 0.000000 0.000000 -0.002700
0.011117 0.000000 0.000000 0.000000 0.000000 非球面部分 6 -0.000043 -0.002140 -0.066110 -0.042170 -0.030200 -0.707478 0.000000 0.000000 -0.001297 7 -0.001077 0.010608 -0.076322 -0.053092 -0.0414770.174392 0.000000 0.000000 -0.001782 8 -0.002445 0.021015 -0.164981 -0.124834 -0.1047610.357711 0.000000 0.000000 -0.004500SUM 0.000000 -0.089950 -1.307677 -1.096597 -0.991057 -23.116886 0.000000 0.000000 -0.042574
放松的眼360,-6D透鏡
放松的眼和+6D透鏡
放松的眼和+6D透鏡
RDY THI RMDGLA CCY THCGLC＞OBJ無限大400.000000 空氣 100 100
1 83.06330 6.400000*CR39*100 100
2無限大 15.000000 空氣 100 100
3 11.07116 0.500000*角膜 0 100
46.80000 2.700000*房水100 100 STO 5.33000 0.672500*晶狀體皮質 100 100
ASP
K 0.000000 KC 100
IC 是 CUF0.000000 CCF 100
A-.592348E-02 B0.000000E+00C0.000000E+00D 0.000000E+00
AC 0BC 100 CC 100 DC100
6 2.65500 2.655000 *晶狀體芯部100 100
7 -2.65500 0.672500 *晶狀體皮質100 100
8 -5.33000 17.182294 *玻璃體100 100 IMG -12.20000 0.000000 空氣 100 100性能參數 EPD2.00000 DIM MM WL 587.60 REF 1 WTW 1 XAN0.00000 0.00000 0.00000 YAN0.00000 30.00000 40.00000 VUY0.00000 0.00000 0.00000 VLY0.00000 0.00000 0.00000孔徑數據/邊沿確定
CA
CIR S132.500000
CIR S232.500000專用類別
PWL 587.60
*角膜 1.376000
*房水 1.336000
*晶狀體皮質1.386000
*晶狀體芯部1.406000
*玻璃體1.336000
*CR39*1.498500
經調節的眼和+6D透鏡
折射率
玻璃代碼 587.60
*CR39* 1.498500
*角膜 1.376000
*房水 1.336000
*晶狀體皮質 1.386000
*晶狀體芯部 1.406000
*玻璃體 1.336000無系統中確定的解無限大共軛值
EFL 23.7860
BFL 16.2232
FFL 4.1771
FNO 8.9020在使用的共軛值
RED 0.0440
FNO 9.3635
OBJ DIS400.0000
TT 445.7823
IMG DIS 17.1823
OAL 28.6000
近軸圖像
HT 16.0022
THI 17.2710
ANG 40.0000
入瞳
DIA 2.0000
THI 25.1299
出瞳
DIA 1.6994
THI -3.9881
經調節的眼和+6D透鏡三級像差
經調節的眼和+6D透鏡 位置1， 波長=587.6NM
SA TCO TASSASPTBDST AX LAT PTZ 1 -0.000006 -0.000823 -0.063232 -0.039328 -0.027375 -1.7139170.0000000.000000 -0.004004 2 0.000000 0.000154 -0.045984 -0.015328 0.000000 4.5770030.0000000.0000000.000000 3 -0.000672 -0.020061 -0.368252 -0.235249 -0.168748 -2.3394810.0000000.000000 -0.024682 4 0.000293 0.003936 0.039532 0.027762 0.021877 0.1245170.0000000.0000000.003200STO -0.000656 -0.011904 -0.106612 -0.058628 -0.034637 -0.3544870.0000000.000000 -0.005066
0.009494 0.000000 0.000000 0.000000 0.000000 非球面部分 6 -0.002635 -0.027716 -0.123611 -0.058823 -0.026429 -0.2062560.0000000.000000 -0.003866 7 -0.003997 -0.007766 -0.031459 -0.028105 -0.026429 -0.0182020.0000000.000000 -0.003866 8 -0.001820 0.006104 -0.041461 -0.036911 -0.034637 0.0412710.0000000.000000 -0.005066SUM 0.000000 -0.058076 -0.741078 -0.444611 -0.296378 0.1104480.0000000.000000 -0.043349
經調節的眼+6D透鏡
經調節的眼360,+6D透鏡，10mmCA
經調節的眼360,+6D透鏡，10mmCA
RDY THI RMD GLA CCYTHCGLC OBJ無限大 400.000000 空氣100100
1 83.08330 6.400000 *CR39* 100100
2無限大 15.000000空氣 100100
UDS
IC 是
UCO/UCC
C1 1.3727E+01 C2 6.5000E+01 C3 1.0000E+01
C1 100 C2 100 C3100
C4 1.0000E+01
C4 100
311.07116 0.500000 *角膜0 100
4 6.80000 2.700000 *房水 100100STO 5.33000 0.672500 *晶狀體皮質 100100
ASP
K 0.000000 KC100
IC是CUF0.000000 CCF 100
A -.592348E-02 B0.000000E+00 C0.000000E+00D 0.000000E+00
AC 0BC100CC 100 DC 100
6 2.65500 2.655000 *晶狀體芯部 100100
7-2.65500 0.672500 *晶狀體皮質 100100
8-5.33000 17.182294 *玻璃體 100100＞IMG -12.20000 0.000000 空氣100100性能參數
EPD 2.00000
DIM MM
WL 587.60
REF 1
WTW 1
XAN 0.00000 0.00000 0.00000
YAN 0.00000 30.00000 40.00000
VUX 0.00000 0.00000 0.00000
VLX 0.00000 0.00000 0.00000
VUY 0.00000 0.00000 0.00000
VLY 0.00000 0.00000 0.00000
經調節的眼360,+6D透鏡，10mmCA
孔徑數據/邊沿確定
CA
CIR S132.500000
CIR S232.500000專用類別
PWL 587.60
*角膜 1.376000
*房水 1.336000
*晶狀體皮質1.386000
*晶狀體芯部1.406000
*玻璃體1.336000
*CR39* 1.498500折射率
玻璃代碼 587.60
*CR39* 1.498500
*角膜 1.376000
*房水 1.336000
*晶狀體皮質1.386000
*晶狀體芯部1.406000
*玻璃體1.336000
經調節的360和薄的+6D透鏡
無限大共軛值
EFL 23.3501
BFL 16.2528
FFL 1.1567
FNO 8.7388在使用的共軛值
RED 0.0436
FNO 9.1781
OBJ DIS400.0000
TT 441.3823
IMG DIS 17.1823
OAL 24.2000
近軸圖像
HT 15.2490
THI17.27 01
ANG 40.0000
入瞳
DIA 2.0000
THI 21.3190
出瞳
DIA 1.7337
THI -3.9881三級像差
這是非旋轉對稱的系統。
由其所產生的第一特性和第三量在所述系統的特性和性能方面可能是不適當的
經調節的眼360,+6D透鏡
位置1，波長=587.6NM
SA TCO TAS SASPTB DSTAX LAT PTZ 1 -0.000006 -0.000858 -0.063778 -0.038167 -0.025361 -1.707956 0.000000 0.000000 -0.004004 2 0.000000 0.000149 -0.042103 -0.014034 0.000000 3.957428 0.000000 0.000000 0.000000 3 -0.000718 -0.019973 -0.341647 -0.218238 -0.156533 -2.022641 0.000000 0.000000 -0.024713 4 0.000311 0.003904 0.036623 0.025719 0.020268 0.107760 0.000000 0.000000 0.003200STO -0.000697 -0.011805 -0.098766 -0.054314 -0.032088 -0.306780 0.000000 0.000000 -0.005066
0.010084 0.000000 0.000000 0.000000 0.000000 非球面部分 6 -0.002797 -0.027486 -0.114515 -0.054495 -0.024485 -0.178497 0.000000 0.000000 -0.003866 7 -0.004244 -0.007702 -0.029144 -0.026038 -0.024485 -0.015752 0.000000 0.000000 -0.003866 8 -0.001932 0.006053 -0.038411 -0.034196 -0.032088 0.035717 0.000000 0.000000 -0.005066SUM 0.000000 -0.057719 -0.691742 -0.413762 -0.274773 -0.130722 0.000000 0.000000 -0.043381
經調節的360,+6D透鏡，10mmCA
經調節的360和薄的+6D透鏡
經調節的360和薄的+6D透鏡
RDYTHI RMD GLA CCY THC GLC OBJ 無限大 400.000000空氣100 100
183.08330 2.000000 *CR39* 100 100
2 無限大 15.000000空氣100 100
UDS
IC 是
UCO/UCC
C11.3727E+01 C26.5000E+01 C31.0000E+01
C1 100 C2 100 C3100
C41.0000E+01
C4 100
311.057040.500000*角膜 0 100
4 6.800002.700000*房水 100 100 STO 5.330000.672500*晶狀體皮質 100 100
ASP
K0.000000 KC 100
IC 是 CUF0.000000CCF 100
A -.592585E-02 B0.000000E+00 C0.000000E+00D 0.000000E+00
AC 0 BC 100CC 100 DC100
62.65500 2.655000 *晶狀體芯部 100 100
7 -2.65500 0.67 2500 *晶狀體皮質 100 100
8 -5.33000 17.182294 *玻璃體 100 100 ＞IMG -12.20000 0.000000 空氣 100 100性能參數 EPD 2.00000 DIM MM WL587.60 REF1 WTW1 XAN 0.00000 0.00000 0.00000 YAN 0.00000 30.00000 40.00000 VUX 0.00000 0.00000 0.00000 VLX 0.00000 0.00000 0.00000 VUY 0.00000 0.00000 0.00000 VLY 0.00000 0.00000 0.00000
經調節的360和薄的+6D透鏡
孔徑數據/邊沿確定
CA
CIR S132.500000
CIR S232.500000專用類別
PWL 587.60
*角膜 1.376000
*房水 1.336000
*晶狀體皮質 1.386000
*晶狀體芯部 1.406000
*玻璃體 1.336000
*CR39*1.498500折射率
玻璃代碼 587.60
*CR39*1.498500
*角膜 1.376000
*房水 1.336000
*晶狀體皮質 1.386000
*晶狀體芯部 1.406000
*玻璃體 1.336000無在系統中確定的解
經調節360、+6D透鏡，10mmCA無限大共軛值
EFL 23.7860
BFL 16.2232
FFL 4.1771
FNO 8.9020在使用的共軛值
RED 0.0440
FNO 9.3635
ORJDIS 400.0000
FT 445.7823
IMG DIS17.1823
OAL 28.6000近軸圖像
HT 15.5590
THI 17.2710
ANG 40.0000
入瞳
DIA 2.0000
THI 25.1299
出瞳
DIA 1.6994
THI -3.9881三級像差
這是非旋轉對稱的系統。
由其所產生的第一級特性和第三級量值不足以描述系統的特性和性能。
經調節的眼360,+6D透鏡，10mmCA
位置1，波長=587.6 NM
SA TCO TAS SAS PTB DSTAXLAT PTZ 1 -0.000006 -0.000800 -0.059778 -0.037179 -0.025880 -1.575421 0.000000 0.000000 -0.004004 2 0.0000000.000150 -0.043472 -0.0144910.0000004.207150 0.000000 0.0000000.000000 3 -0.000672 -0.019506 -0.348136 -0.222399 -0.159531 -2.150435 0.000000 0.000000 -0.024682 4 0.0002930.0038270.0373720.0262450.0206820.114455 0.000000 0.0000000.003200STO -0.000656 -0.011574 -0.100788 -0.055426 -0.032745 -0.325842 0.000000 0.000000 -0.005066
0.0094940.0000000.0000000.0000000.000000 非球面部分 6 -0.002635 -0.026948 -0.116858 -0.055610 -0.024985 -0.189589 0.000000 0.000000 -0.003866 7 -0.003997 -0.007551 -0.029740 -0.026570 -0.024985 -0.016731 0.000000 0.000000 -0.003866 8 -0.0018200.005935 -0.039196 -0.034895 -0.0327450.037936 0.000000 0.000000 -0.005066SUM 0.000000 -0.056468 -0.700597 -0.420325 -0.2801880.101523 0.000000 0.000000 -0.043349
經調節的360和薄+6D透鏡
用于低視力折射校正的典型的360 OPIR視場擴展試驗測試的棱鏡基元
用對于市售的圓錐形透鏡的典型的“360”模具
用于低視力校正眼鏡的OPIR 360透鏡坯料
6 屈光度的棱鏡基元
V=(TAN 6°)(32.5)V=(.10510)(32.5) V=3.42mm
8 屈光度的棱鏡基元
W=(TAN 8°)(32.5)W=(.14054)(32.5) W=4.56mm
10 屈光度的棱鏡基元
Y=(TAN 10°)(32.5)Y=(.17633)(32.5) Y=5.73mm
12 屈光度的棱鏡基元
Z=(TAN 12°)(32.5)Z=(.21256)(32.5) Z=6.90mm
對于低視力校正透鏡的典型的OPIR360模具
對于低視力校正透鏡的典型的OPIR360模具
階段2
用于低視力校正透鏡的典型的OPIR360模具
階段3
用于低視力校正折射的典型的360 OPIR視場擴展的試驗測試的
用于市售的圓錐形透鏡的典型的“360”模具
用于低視力校正眼鏡的典型的OPIR 360透鏡坯料
6 屈光度的各棱鏡基元
V=(TAN 6°)(32.5)V=(.10510)(32.5) V=3.42mm
8 屈光度的各棱鏡基元
W=(TAN 8°)(32.5)W=(.14054)(32.5) W=4.56mm
10 屈光度的各棱鏡基元
Y=(TAN 10°)(32.5)Y=(.17633)(32.5) Y=5.73mm
12 屈光度的各棱鏡基元
Z=(TAN 12°)(32.5)Z=(.21256)(32.5) Z=6.90mm
用于低視力校正眼鏡的典型的OPIR 360模具
用于低視力校正眼鏡的典型的OPIR 360模具
階段2
用于低視力校正眼鏡的典型的OPIR 360模具
階段權利要求
1．一種帶棱鏡基元的透鏡，包含
(a)一透鏡元件，其具有一元棱鏡基元區和多個環繞該無棱鏡基元區的棱鏡基元，多個棱鏡基元中的每一個具有一底部和頂端部分，該頂端部分配置在底部和無棱鏡基元的之間，并且每一棱鏡基元與一對棱鏡基元相鄰接。
2．如權利要求1所述的帶棱鏡基元的透鏡，其中的無棱鏡基元區包含一暢通的孔。
3．如權利要求1所述的帶棱鏡基元的透鏡，其中的透鏡元件包括一個基本上呈圓錐形的表面。
4．如權利要求1所述的帶棱鏡基元的透鏡元件，其中的透鏡元件包括一個基本上呈球面的表面。
5．如權利要求1所述的帶棱鏡基元的透鏡元件，其中的透鏡元件包括一個非球面的表面。
6．如權利要求1所述的帶棱鏡基元的透鏡元件，其中的無棱鏡基元區的直徑約為0.0001毫米到25毫米。
7．如權利要求1所述的帶棱鏡基元的透鏡元件，其中的各棱鏡基元形成基本呈球面表面的一部分。
8．如權利要求1所述的帶棱鏡基元的透鏡元件，其中的各棱鏡基元形成基本呈圓錐表面的一部分。
9．如權利要求1所述的帶棱鏡基元的透鏡元件，其中的各棱鏡基元形成基本非球面表面的一部分。
10．如權利要求1所述的帶棱鏡基元的透鏡元件，其中的無棱鏡基元區的尺寸根據有視覺功能的視網膜確定。
11．如權利要求1所述的帶棱鏡基元的透鏡元件，其中的透鏡元件是一接觸式透鏡。
12．如權利要求1所述的帶棱鏡基元的透鏡元件，其中的帶棱鏡基元的透鏡元件包含有物方側面和成像方側面，所述各棱鏡基元形成在物方側面和成像側面的其中之上，而視力校正曲率形成在物方側面和成像側面中的另一側面上。
13．如權利要求1所述的帶棱鏡基元的透鏡，其中的各棱鏡基元和所述透鏡元件的曲率選擇為防止通過透鏡的圖像縮小和放大的形式。
14．如權利要求1所述的帶棱鏡基元的透鏡，其中透鏡元件的光軸通過無棱鏡基元區。
15．如權利要求1所述的帶棱鏡基元的透鏡，其中的各棱鏡基元具有相同的屈光度。
16．一種用于形成圖像增強透鏡的方法，包含
(a)圍繞一無棱鏡基元區按頂端部分朝里、底部朝外的取向構成多個棱鏡基元形成表面；以及
(b)以與棱鏡基元形成表面相接觸的方式配置光學材料而形成多個棱鏡基元，設置成以頂端部分朝里、底部朝外的取向環繞著無棱鏡基元區。
17．如權利要求16所述的方法，其中構成多個棱鏡基元形成表面的步驟包含把該表面配置在一個基本呈球面的表面上。
18．如權利要求16所述的方法，其中構成多個棱鏡基元形成表面的步驟包含把該表面配置在一個基本呈圓錐形的表面上。
19．如權利要求16所述的方法，其中構成多個棱鏡基元形成表面的步驟包含把該表面配置在一個基本呈非球面的表面上。
全文摘要
一種帶棱鏡基元的透鏡(10),具有多個成一整體的棱鏡基元(60),其中各棱鏡基元(60)環繞一中心無棱鏡基元區(40),按頂點部分朝里底部朝外的取向配置。每個棱鏡基元(60)鄰近或接觸其它兩個棱鏡基元(60),從而環繞該無棱鏡基元區(90)。本發明可以包含圓錐形,球面形或非球面形透鏡元件(30)。此外多個棱鏡基元(60)可以配置在透鏡(10)中的物方側面(12)或像方側面(14)上,使得指定校正的曲率可以形成在透鏡元件(30)上并在透鏡(10)的物方側面(12)或像方側面(14)上。
文檔編號G02B7/14GK1209882SQ9618010
公開日1999年3月3日 申請日期1996年12月20日 優先權日1995年12月22日
發明者邁克爾·奧努夫里克 申請人:Inwave公司