本文所述的技術通常涉及用于也稱為可調(diào)節(jié)眼鏡的屈光力可調(diào)節(jié)眼鏡的光學元件的設計，并且也通常涉及光學元件和屈光力可調(diào)節(jié)眼鏡。
背景技術：
：：人們在45歲左右開始失去其聚焦在附近對象的能力。這種醫(yī)療狀況稱為遠視眼。它是由眼睛的晶狀體縮小(適應)的能力降低引起。一個解決方案是老花鏡(閱讀器(reader))，其提供對附近對象的聚焦。他們由不需要遠距離視力矯正的人們使用。閱讀器也能夠由需要遠距離視力矯正的人們使用，其在此情況下使用兩副不同眼鏡(用于遠距離的一副，和用于近距離的閱讀器)。另一解決方案是雙焦點眼鏡。在這里，透鏡分成兩部分，在所述部分之間具有尖銳的不連續(xù)性。更接近所述鼻區(qū)的較小部分提供比在較大部分中更高的屈光力，并且因此較小部分具有用于近距離視力的焦點。另一解決方案是多焦點透鏡，也稱為漸進多焦點透鏡(PAL)。在這里，所述透鏡表面是平滑的，并且隨著眼睛向下并在鼻方向上移動，屈光力逐漸地改變。題為“兩元件的可變屈光力球形透鏡(Two-elementvariable-powersphericallens)”的授予阿爾瓦雷斯(Alvarez)的美國專利No.3305294公開了將具有特殊輪廓的兩透鏡元件放置在眼鏡的每一半處，以便相對于另一元件橫向地滑動一個元件改變所組合的兩元件透鏡的屈光力。特定示例是當兩個透鏡元件均具有平的表面時，而其他表面分別是和的形式。Alvarez使用薄透鏡近似值，以得到在該文件中詳細闡述的透鏡等式(參見第8列第3-16行)?？焖贅藴视嬎慊诒⊥哥R近似值示出δ的水平偏移暗示在向前凝視方向上的屈光力變化dS＝4(n-1)Aδ，其中n是透鏡的折射率。調(diào)節(jié)參數(shù)A和偏移δ能夠提供規(guī)定的屈光力變化，以考慮到戴眼鏡的人的迷路(lost)適應。Alvarez輪廓(使用上述形式的表面)具有差的整體光學器件。他的設計具有至少兩個難度。首先，Alvarez不明確地考慮兩元件透鏡厚度對屈光力的影響。這是有問題的，因為他使用的特殊輪廓產(chǎn)生快速增長的厚度，并且因此薄透鏡近似值不是有效的。其次，Alvarez忽略眼睛在許多方向上掃描視覺場景并且光學性能由此受影響這一事實。Alvarez概念在近年來再次復興，其具有完全不同的目的：提供付得起的可調(diào)節(jié)透鏡，以解決在發(fā)展中國家的功能性失明問題。此問題影響世界的幾億人。這些人中的一些人不訪問護眼專業(yè)人士，并因此甚至不知道其處方。提供這些人正確的眼鏡也是困難的。因此，能夠由穿戴者調(diào)節(jié)以最優(yōu)地固定他的/她的視力的屈光力可調(diào)節(jié)眼鏡的選項似乎有前途。原始公開的Alvarez概念已經(jīng)連同允許透鏡相對偏移的框架的新設計一起在授予BaronvanAsbeck的美國專利No.7980690中和在授予VanDerHeijde等人的美國專利No.7637608中應用。另外感興趣的是在PCT公開No.WO2013/030603、PCT公開No.WO2012/076840和美國公開No.2013/0141692中公開的設計。正在考慮的申請中指定的發(fā)明人在過去25年內(nèi)使用在理解并設計眼鏡透鏡方面的進步，以改進每個光學元件(由兩個透鏡組合)的光學性能。這在S.Barbero和J.Rubinstein的2011年公布的J.Optics的第13卷125705，“基于Alvarez-Lohmann原理的可調(diào)節(jié)聚焦透鏡(Adjustable-focuslensesbasedontheAlvarez-Lohmannprinciple)”中公開。事實上，可接受光學性能在小的光學窗口內(nèi)并在5屈光度的動態(tài)范圍內(nèi)實現(xiàn)，5屈光度的動態(tài)范圍是用于發(fā)展中國家的屈光力可調(diào)節(jié)眼鏡的質量分布目的的良好范圍。可替代的框架設計在A.Zapata和S.Barbero的2011年公布的J.Biomed.Opt.的第16卷055001-6，“屈光力可調(diào)節(jié)眼鏡透鏡框架的機械設計(Mechanicaldesignofapower-adjustablespectaclelensframe)”中提出。用于在發(fā)展中國家的功能性失明問題的大動態(tài)范圍(至少5屈光度)的要求使提供在圍繞向前凝視方向的合理尺寸的光學窗口內(nèi)的良好光學質量非常困難。技術實現(xiàn)要素：在屈光力可調(diào)節(jié)眼鏡中使用的光學元件包括前透鏡和后透鏡，其能夠相對于彼此橫向滑動，以實現(xiàn)第一相對位置和第二相對位置。在第一種情況下，光學元件可以經(jīng)設計提供遠距離觀看和近距離觀看的良好的光學性能，其中本處方是對由預定屈光力S與零預定圓柱體(cylinder)C和預定增加量(addition)A給定的遠距離校正的處方。在第二種情況下，光學元件可以經(jīng)設計提供遠距離觀看和近距離觀看的良好的光學性能，其中本處方是對由預定屈光力S與在圓柱體方向α上的非零預定圓柱體C和預定增加量A給定的遠距離校正的處方。在第三種情況下，光學元件可以經(jīng)設計提供中距離觀看和近距離觀看的良好的光學性能，其中本處方是對零遠距離屈光力校正(屈光正常)和零圓柱體和預定增加量A的處方。前透鏡和后透鏡可以能夠相對于彼此橫向地滑動，以實現(xiàn)第三相對位置，并且光學元件可以經(jīng)設計提供遠距離觀看、中距離觀看和近距離觀看的良好的光學性能。本處方的預定增加量A是在0.50屈光度至3.00屈光度的范圍內(nèi)。描述了用于設計光學元件的方法。附圖說明圖1是屈光力可調(diào)節(jié)眼鏡的透視圖；圖2a和圖2b是在屈光力可調(diào)節(jié)眼鏡中使用的示例光學元件的透視圖，光學元件由前透鏡和后透鏡組成；圖3是示例光學元件的剖視圖，其示出當其平的表面重合時的前透鏡和后透鏡的相對位置(“靜止位置”)；圖4a和圖4b是示例光學元件的剖視圖，其示出可以通過橫向地滑動前透鏡而后透鏡保持固定實現(xiàn)的透鏡的兩個不同示例相對位置；圖5a和圖5b是示例光學元件的剖視圖，其示出可以通過橫向地滑動后透鏡而前透鏡保持固定實現(xiàn)的透鏡的兩個不同示例相對位置；圖6a和圖6b是示例光學元件的剖視圖，其示出可以通過在相對于屈光力可調(diào)節(jié)眼鏡的框架在相反方向上橫向地滑動前透鏡和后透鏡二者實現(xiàn)的透鏡的兩個不同示例相對位置；圖7a和圖7b是在靜止位置中提供-3.00屈光度的屈光力并在另一配置中提供-1.00屈光度的屈光力的示例光學元件的剖視圖；圖8a和圖8b是在從靜止位置偏移的第一配置中提供-3.00屈光度的屈光力并在從靜止位置偏移的第二配置提供-1.00屈光度的屈光力的示例光學元件的剖視圖；圖9是用于設計光學元件以提供遠距離觀看和近距離觀看的良好光學性能的示例設計方法的簡化流程圖示圖；圖10a和圖10b示出分別用于遠距離對象和近距離對象的多個凝視方向；圖11是用于設計光學元件以提供中距離觀看和近距離觀看的良好光學性能的示例設計方法的簡化流程圖示圖；圖12是用于設計光學元件以提供遠距離觀看、中距離觀看和近距離觀看的良好光學性能的示例設計方法的簡化流程圖示圖；圖13a和圖13b分別示出當透鏡在第一相對位置中時的不同凝視方向的示例光學元件的屈光力誤差分布和圓柱體誤差分布，并且圖13c和圖13d分別針對+2.00屈光度的增加量示出當透鏡在第二相對位置中時的不同凝視方向的示例光學元件的屈光力誤差分布和圓柱體誤差分布；圖14a和圖14b分別示出當透鏡在第一相對位置中時的不同凝視方向的示例光學元件的屈光力誤差分布和圓柱體誤差分布，并且圖14c和圖14d分別針對+3.00屈光度的增加量示出當透鏡在第二相對位置中時的不同凝視方向的示例光學元件的屈光力誤差分布和圓柱體誤差分布；以及圖15a和圖15b分別示出當透鏡在第一相對位置中時的不同凝視方向的示例光學元件的屈光力誤差分布和圓柱體誤差分布，并且圖15c和圖15d分別針對+1.00屈光度的增加量示出當透鏡在第二相對位置中時的不同凝視方向的示例光學元件的屈光力誤差分布和圓柱體誤差分布。具體實施方式參考軸線x-y-z在附圖中示出并貫穿本文件討論。當一個人戴著包含光學元件的屈光力可調(diào)節(jié)眼鏡時，z軸線平行于向前凝視方向，x軸線平行于連接那個人的眼睛的虹膜的水平線，并且y軸線垂直于x軸線和z軸線二者。如以下描述，第一透鏡具有平的表面且第二透鏡具有平的表面，且光學元件由經(jīng)定位其中其平的表面基本上彼此接觸的兩個透鏡組成。x-y平面平行于第一透鏡的平的表面并平行于第二透鏡的平的表面。沿x軸線的橫向偏移是指“水平”偏移，并且沿y軸線的橫向偏移是指“垂直”偏移。在本文件中，術語“平的表面”包括基本上平坦的表面，例如球形表面或具有大曲率半徑的其他表面。眼睛能夠幾乎注意不到小于0.25屈光度的屈光力或圓柱體的差異。這例如在G.J.Burton和N.D.Haig的1985年公布的美國光學學會雜志(JournaloftheOpticalSocietyofAmerica)第1卷373-385，“塞德爾象差對視覺目標識別的影響(EffectsoftheSeidelaberrationsonvisualtargetdiscrimination)”中建立。還參見R.Legras、N.Chateau和W.N.Charman的2004年公布的Optom.Vis.Sci.81(9)，718-728，“使用視覺模擬對用于折射誤差和球面象差的最小可覺差的評估(Assessmentofjust-noticeabledifferencesforrefractiveerrorsandsphericalaberrationusingvisualsimulation)”。因此，此容差將貫穿本說明書使用。由于在適應期間聚焦深度增加，精確圓柱體的重要性可以在近距離視力任務中不太重要。也就是，針對近距離視力任務，典型的人可以發(fā)現(xiàn)圓柱體從規(guī)定的圓柱體(其可以是零屈光度)偏離高達0.5屈光度是容許的。因此，用于近距離觀看的圓柱體誤差的此容差將貫穿本說明書使用。貫穿本說明書和權利要求，短語“不明顯地從…偏離”意思是“不從…偏離高于上述容差”和短語“偏離是容許的”意思是“偏離不超過上述容差”。圖1是示例屈光力可調(diào)節(jié)眼鏡2(也稱為可調(diào)節(jié)眼鏡)的透視圖。屈光力可調(diào)節(jié)眼鏡2的框架4保持用于右眼睛的光學元件6并保持用于左眼睛的光學元件10。下列討論描述光學元件10的屬性和用于設計光學元件10的技術。相同的技術能夠用于設計光學元件6，以具有與光學元件10類似的屬性。光學元件10由兩個透鏡(前透鏡和后透鏡)組成，其能夠相對于彼此橫向地(也就是，在x-y平面中)滑動，以實現(xiàn)第一相對位置和第二相對位置。框架4提供了兩個透鏡能夠相對于彼此橫向地滑動的手段。此類框架的示例包括在授予BaronvanAsbeck的美國專利No.7980690中和在授予VanDerHeijde等人的美國專利No.7637608中公開的框架，和在A.Zapata和S.Barbero的2011年公布的J.Biomed.Opt.第16卷055001-6，“屈光力可調(diào)節(jié)眼鏡透鏡框架的機械設計(Mechanicaldesignofapower-adjustablespectaclelensframe)”中公開的框架。允許兩個透鏡相對于彼此橫向地滑動以實現(xiàn)第一相對位置和第二相對位置的其他框架設計也是合適的。在第一種情況下，光學元件10經(jīng)設計提供遠距離觀看和距離觀看的良好的光學性能給具有由預定屈光力S與零預定圓柱體C和預定增加量A給定的遠距離屈光力校正的左眼睛處方的人。預定增加量A在+0.50屈光度至+3.00屈光度的范圍內(nèi)。在第一種情況下，識別基本上與向前凝視方向(平行于z軸線)對齊的第一點12和位于戴著屈光力可調(diào)節(jié)眼鏡2的人的鼻區(qū)附近的第二點14。向前凝視方向適合于觀看位于距眼睛遠距離(例如，10米)的對象。第二點14位于鼻區(qū)附近，因為當眼睛觀看附近對象(例如，位于距眼睛約40厘米至50厘米的對象)時，眼睛會聚，即，眼睛向下并且也朝向鼻區(qū)移動。第二點14被示出水平地朝向鼻區(qū)偏移并相對于第二點垂直地向下偏移。然而，將第二點14定位在與第一點12相同的垂直高度處是可能的，并且然后戴著屈光力可調(diào)節(jié)眼鏡的人能夠稍微降低屈光力可調(diào)節(jié)眼鏡2，以實現(xiàn)所需要的在垂直方向上的額外偏移。為了在第一種情況下提供良好的光學性能，光學元件10經(jīng)設計使得當透鏡在第一相對位置中時，在圍繞第一點12的可接受尺寸的第一光學窗口16內(nèi)的實際屈光力不明顯地從預定屈光力S偏離(例如，不明顯地從S偏離超過0.25屈光度)，并且在第一屈光力16內(nèi)的實際圓柱體的大小不明顯地從零圓柱體偏離(例如，不從零偏離超過0.25屈光度)，并且使得當透鏡在第二相對位置中時，在圍繞第二點14的可接受尺寸的第二光學窗口18內(nèi)的實際屈光力不明顯地從預定屈光力S和預定增加量A之和偏離(例如，不從(S+A)偏離超過0.25屈光度)并且在第二光學窗口18內(nèi)的實際圓柱體的大小不明顯地從零圓柱體偏離(例如，不從零偏離超過0.50屈光度)。在第二種情況下，光學元件10經(jīng)設計提供遠距離觀看和近距離觀看的良好的光學性能給具有由第一預定屈光力(平均球)S與在圓柱體方向α上的非零預定圓柱體C和預定增加量A給定的遠距離屈光力校正的左眼睛處方的人。預定增加量A在+0.50屈光度至+3.00屈光度的范圍內(nèi)。在第二種情況下，第一點12和第二點14準確地以與用于第一種情況相同的方式識別。由于眼鏡的成像屬性慣常地以屈光度單位測量，并且由于角度以度(或弧度)測量，優(yōu)選的是通過使用十字形圓柱體的概念考慮非零圓柱體大小C和圓柱體方向α二者來遵守統(tǒng)一單位(屈光度)。因此，表達本處方的方便方式是將其與屈光度矩陣相關聯(lián)。其中十字形圓柱體C+和Cx定義為：矩陣Tp及其屬性在本領域是眾所周知的，并且例如在C.Campbell的1997年公布的驗光和視覺科學(OptometryandVisionScience)第34卷382-387，“屈光度組(Thedioptricgroup)”中描述。屈光度矩陣的概念能夠用于表達處方和光學元件的實際性能之間的差異。假設在給定凝視方向上的光學元件的實際屈光力、圓柱體和圓柱體角度是S1、C1和α1。然后相關聯(lián)屈光度矩陣是：其中十字形圓柱體C1，+和C1，x定義為：在本處方和光學元件的實際性能之間的屈光力的偏離的絕對值定義為Se＝|S-S1|。類似地，十字形圓柱體的偏離定義為Ce，+＝C+-C1，+和Ce，x＝C1，x-Cx。然后，在給定凝視方向上的在本處方和光學元件的實際性能之間的圓柱體的總偏離以限定。為了在第二種情況下提供良好的光學性能，光學元件10經(jīng)設計使得當透鏡在第一相對位置中時，在圍繞第一點12的可接受尺寸的第一光學窗口16內(nèi)的實際屈光力S1不明顯地從預定屈光力S偏離(例如，偏離Se不超過0.25屈光度)并且在第一光學窗口16內(nèi)的實際圓柱體C1和實際圓柱體方向α1在圓柱體方向α上不明顯地從預定圓柱體C偏離(例如，偏離Ce不超過0.25屈光度)，并且使得當透鏡在第二相對位置中時，在圍繞第二點14的可接受尺寸的第二光學窗口18內(nèi)的實際屈光力S2不明顯地從預定屈光力S和預定增加量A之和偏離(例如，S2從(S+A)偏離不超過0.25屈光度)，并且在第二光學窗口18內(nèi)的實際圓柱體C2和實際圓柱體方向α2在圓柱體方向α上不明顯地從預定圓柱體C偏離(例如，偏離Ce不超過0.50屈光度)。在第三種情況下，光學元件10經(jīng)設計提供中距離觀看和近距離觀看的良好光學性能給具有零遠距離屈光力校正(屈光正常)和零圓柱體和預定增加量A的左眼睛處方的人。預定增加量A在+0.50屈光度至+3.00屈光度的范圍內(nèi)。要求增加量A以觀看近距離對象的人可能要求(A-D)的屈光力，以觀看中距離對象(其中差D在0.50屈光度至1.75屈光度的范圍內(nèi)，例如1.00屈光度)，因為需要一些適應，盡管不與用于觀看近距離對象的適應一樣多。換句話說，使用光學元件10的屈光力可調(diào)節(jié)眼鏡2由該人戴著作為老花鏡(也稱為“閱讀器”)，老花鏡具有提供中距離觀看(諸如計算任務)的良好光學性能的額外好處。在第三種情況下，第三點13基本上不與向前凝視方向對準，但是與凝視方向對準，凝視方向反映當觀看位于距眼睛的中距離處的對象(例如，位于距眼睛約70厘米至100厘米的對象)時眼睛的自然會聚。第二點14準確地以與用于第一種情況和第二種情況的方式相同的方式識別。為了在第三種情況下提供良好光學性能，光學元件10經(jīng)設計使得當透鏡在第一相對位置中時，在圍繞第三點13的可接受尺寸的第三光學窗口(未示出)內(nèi)的實際屈光力S3不明顯地從(A-D)偏離(例如，S3從(A-D)偏離不超過0.25屈光度)，并且在第三光學窗口內(nèi)的實際圓柱體C3的大小不明顯地從零圓柱體偏離(例如，從零偏離不超過0.25屈光度)，并且使得當透鏡在第二相對位置中時，在圍繞第二點14的可接受尺寸的第二光學窗口18內(nèi)的實際屈光力S2不明顯地從預定增加量偏離(例如，S2從A偏離不超過0.25屈光度)，并且在第二光學窗口18內(nèi)的實際圓柱體C2的大小不明顯地從零圓柱體偏離(例如，從零偏離不超過0.50屈光度)。限定光學窗口作為具有分別沿水平x方向和垂直y方向的軸線的橢圓，是方便的。在一些情況下，長軸沿水平x方向，且短軸沿垂直y方向。在其他情況下，短軸沿水平x方向，且長軸沿垂直y方向。第一光學窗口16的可接受尺寸是一種橢圓，其具有眼睛旋轉的約30度至40度(或更大)的軸線(從圍繞眼睛的參考點在x方向上作為角距離測量的)，并具有眼睛旋轉的約30度至40度(或更大)的軸線(從圍繞眼睛的參考點在y方向上作為角距離測量的)。第二光學窗口18的可接受尺寸是一種橢圓，其具有眼睛旋轉的約30度至40度(或更大)的軸線(從圍繞眼睛的參考點在x方向上作為角距離測量的)，并具有眼睛旋轉的約30度至40度(或更大)的軸線(從圍繞眼睛的參考點在y方向上作為角距離測量的)。在第一種情況和第二種情況下，如果增加量A不超過1.0屈光度，實現(xiàn)光學窗口16、18可以是可能的，光學窗口16、18是橢圓，該橢圓具有眼睛旋轉的各(by)約45度(或更大)的長軸和短軸(從圍繞眼睛的參考點在x方向和y方向上作為角距離測量的)。在第三種情況下，如果差D不超過1.0屈光度，實現(xiàn)光學窗口可以是可能的，光學窗口具有眼睛旋轉的各約50度(或更大)的長軸和短軸(從圍繞眼睛的參考點在x方向和y方向上作為角距離測量的)。光學元件10的透鏡可以能夠相對于彼此橫向地滑動，以實現(xiàn)在第一相對位置和第二相對位置之間的第三相對位置。在光學元件10經(jīng)設計當透鏡在第一相對位置中時提供遠距離觀看的良好光學性能，并且當透鏡在第二相對位置中時提供近距離觀看的良好光學性能的情況下，預期當透鏡在第三相對位置中時，光學元件10將提供中距離觀看的良好光學性能。因為需要一些適應，具有由預定屈光力S(無圓柱體)和預定增加量A給定的遠距離屈光力校正(其中，A在+0.50屈光度至+3.00屈光度的范圍內(nèi))的左眼睛處方的人可能要求(S+A-D)的屈光力，以觀看中距離對象(其中差D在0.50屈光度至1.75屈光度的范圍內(nèi)，例如1.00屈光度)，盡管不與用于觀看近距離對象的適應一樣多。在第一種情況的變型中，光學元件10可以經(jīng)設計使得當透鏡在第三相對位置中時，在圍繞第三點13的可接受尺寸的第三光學窗口(未示出)內(nèi)的實際屈光力S3不明顯地從(S+A-D)偏離(例如，S3從(S+A-D)偏離不超過0.25屈光度)，并且在第三光學窗口內(nèi)的實際圓柱體C3的大小不明顯地從零圓柱體偏離(例如，從零偏離不超過0.25屈光度)。在第二種情況的變型中，光學元件10可以經(jīng)設計使得當透鏡在第三相對位置中時，在圍繞第三點13的可接受尺寸的第三光學窗口(未示出)內(nèi)的實際屈光力S3不明顯地從(S+A-D)偏離(例如，S3從(S+A-D)偏離不超過0.25屈光度)，并且在第三光學窗口內(nèi)的實際圓柱體C3和實際圓柱體方向α3在圓柱體方向α上不明顯地從預定圓柱體C偏離(例如，偏離Ce不超過0.25屈光度)。圖2a和圖2b是在屈光力可調(diào)節(jié)眼鏡中使用的示例光學元件O的透視圖。光學元件O是光學元件10的示例。前透鏡L1具有第一平的表面p1和前設計表面u1。后透鏡L2具有第二平的表面p2和后設計表面u2。光學元件O由前透鏡L1和后透鏡L2組成，前透鏡和后透鏡經(jīng)定位使得其中相應平的表面p1和p2基本上彼此接觸(為了清楚起見，在z方向上稍微分開示出)。前透鏡L1和后透鏡L2能夠相對于彼此橫向地滑動。圖2a示出當透鏡在第一示例相對位置中時的光學元件O，并且圖2b示出當透鏡在第二相對位置中時的光學元件O。當光學元件O在屈光力可調(diào)節(jié)眼鏡(未示出)中使用時，前透鏡L1距戴著屈光力可調(diào)節(jié)眼鏡的人的眼睛更遠，并且后透鏡L2更接近眼睛。當前透鏡L1的平的表面p1和后透鏡L2的平的表面p2分別重合時，可以實現(xiàn)透鏡的相對位置之一。換句話說，平的表面p1和p2基本上彼此接觸，并且一個平的表面不相對于另一個平的表面橫向地偏移。此相對位置是指“靜止位置”。此在圖3中作為剖視圖示出。當另一個透鏡相對于框架保持固定時，通過相對于屈光力可調(diào)節(jié)眼鏡的框架橫向地滑動透鏡之一，可以實現(xiàn)透鏡的相對位置中的一個或更多個。圖4a和圖4b是光學元件O的剖視圖，其示出當后透鏡L2相對于框架保持固定時，通過相對于屈光力可調(diào)節(jié)眼鏡的框架橫向地滑動前透鏡L1，可以實現(xiàn)的透鏡的兩個不同示例相對位置。圖5a和圖5b是光學元件O的剖視圖，其示出當前透鏡L1相對于框架保持固定時，通過相對于屈光力可調(diào)節(jié)眼鏡的框架橫向地滑動后透鏡L2，可以實現(xiàn)的透鏡的兩個不同示例相對位置。通過相對于屈光力可調(diào)節(jié)眼鏡的框架在相反方向上橫向地滑動第一透鏡和后透鏡二者，可以實現(xiàn)透鏡的相對位置中的一個或更多個?！跋喾捶较颉卑ň哂性谙嗤较蛏系拇怪毕蛄坎⒕哂邢喾此较蛄康姆较?。圖6a和圖6b是光學元件O的剖視圖，其示出通過相對于屈光力可調(diào)節(jié)眼鏡的框架在相反方向上橫向地滑動前透鏡L1和后透鏡L2可以實現(xiàn)的透鏡的兩個不同示例相對位置。例如，光學元件O可以經(jīng)設計當透鏡的平的表面重合(在圖7a中示出)時提供-3.00屈光度的屈光力，并當通過偏移前透鏡同時保持后透鏡固定(圖7b中示出)而實現(xiàn)的透鏡在第二相對位置中時提供-1.00屈光度的屈光力。在另一示例中，光學元件O可以經(jīng)設計當通過在正水平方向(如圖8a中示出)上偏移前透鏡而實現(xiàn)的透鏡在第一相對位置中時提供-3.00屈光度的屈光力，并當通過在負水平方向(圖8b中示出)上偏移前透鏡而實現(xiàn)的透鏡在第二相對位置中時提供-1.00屈光度的屈光力。注意，在靜止位置(未示出)中，此光學元件提供在-3.00屈光度和-1.00屈光度之間的屈光力。設計方法：遠距離和近距離在上述第一種情況和第二種情況下，設計方法的對象設計光學元件O，其在第一配置中提供適合于遠距離視覺的良好光學性能，并在第二配置中提供適合于近距離視覺的良好光學性能。適合于遠距離視覺的良好光學性能經(jīng)預期在基本上與向前凝視方向對準的第一點周圍發(fā)生，并且適合于近距離視覺的良好光學性能經(jīng)預期在基本上與凝視方向對準的第二點周圍發(fā)生，該凝視方向反映當觀看附近對象時眼睛的自然會聚。因此，第二點更接近戴著使用光學元件O的可調(diào)節(jié)眼鏡的人的鼻區(qū)。光學元件O經(jīng)設計由前透鏡L1和后透鏡L2組成，前透鏡和后透鏡能夠相對于彼此橫向地滑動，以實現(xiàn)第一相對位置和第二相對位置。當透鏡在第一相對位置中時，光學元件O在第一配置中。當透鏡在第二相對位置中時，光學元件O在第二配置中。在一些情況下，前透鏡L1和后透鏡L2能夠相對于彼此橫向地滑動，以實現(xiàn)在第一相對位置和第二相對位置之間的第三相對位置。當透鏡在第三相對位置中時，光學元件O在第三配置中。圖9是用于如在上述第一種情況下或在上述第二種情況下設計光學元件O提供遠距離觀看和近距離觀看的良好光學性能的示例設計方法的簡化流程圖示圖。在902處，設計方法接收預定屈光力S、預定增加量A、預定圓柱體C(其可以是零或非零)和在預定圓柱體C是非零的情況下的預定圓柱體方向α作為輸入。預定增加量A在+0.50屈光度至+3.00屈光度的范圍內(nèi)，并且可能是下列{+0.50屈光度、+1.00屈光度、+1.50屈光度、+2.00屈光度、+2.50屈光度、+3.00屈光度}之一或下列{+0.50屈光度、+0.75屈光度、+1.00屈光度、+1.25屈光度、+1.50屈光度、+1.75屈光度、+2.00屈光度、+2.25屈光度、+2.50屈光度、+2.75屈光度、+3.00屈光度}之一。設計方法涉及函數(shù)E的優(yōu)化，其中當光學元件O在第一配置中(也就是，透鏡在第一相對位置中)時并當光學元件O在第二配置中(也就是，透鏡在第二相對位置中)時，函數(shù)E是在涉及屈光力和圓柱體的加權項的多個凝視方向上的總和。在904處，產(chǎn)生了用于設計方法的架構。定義坐標系統(tǒng)，如圍繞眼睛的x-y-z坐標系統(tǒng)。選擇遠距離對象(當光學元件O在第一配置中時觀看的)和近距離對象(當光學元件O在第二配置中時觀看的)。遠距離對象可以距眼睛約10米定位。近距離對象可以距眼睛約40厘米至50厘米定位。選擇多個凝視方向。這些凝視方向能夠沿x方向和y方向有角度地表示，其中向前凝視方向具有在x方向和y方向二者上的零度的投影角。選擇限定第一配置和第二配置的透鏡的相對位置。函數(shù)E被公式化，并選擇權重分布。函數(shù)E的示例在下面描述。前透鏡L1具有通過此方法設計的前表面u1，并且后透鏡L2具有通過此方法設計的后表面u2。(前透鏡L1和后透鏡L2的其他表面可以被考慮為基本上彼此接觸的平的表面p1和p2。)在906處，選擇用于前表面u1和后表面u2的參數(shù)化分量和用于該分量的初始參數(shù)。例如，前透鏡L1的前表面u1可以公式化為：，并且后透鏡L2的后表面u2可以公式化為：其中，前表面u1和后表面u2每個具有底表面分量、Alvarez表面分量和自由形式表面分量。當在靜止位置中時，在缺少等式(5)和(6)中的其他項下，底表面ub，1和ub，2提供光學元件O的屈光力，其可以是預定屈光力S。他們可以是在本領域中已知的標準非球形表面或通過本領域中已知的方法具體地為本光學元件設計的類似表面。例如，每個底表面能夠采取以下形式：其中，在此示例中，這些分量的參數(shù)是曲率半徑c1和c2，和半球度K1和K2，并且如下面更詳細標注，在其中預定圓柱體C是非零的情況下，優(yōu)化的會聚可以通過選擇底表面ub，1和ub，2增強，底表面不僅提供預定屈光力S，還提供在預定圓柱體方向α上的預定圓柱體C。此類底表面是復曲面，在本領域中是已知的。三次項是在本領域中已知的Alvarez底表面，并且在此示例中，Alvarez系數(shù)A1和A2是這些分量的參數(shù)。自由形式表面F1和F2可以通過多項式基、通過樣條函數(shù)、通過有限元或通過本領域中已知的任何其他方法表示，其中系數(shù)作為參數(shù)。這些分量的參數(shù)經(jīng)由在下面更詳細解釋的優(yōu)化過程確定。形容詞“自由形式的”指示表面F1和F2不受任何對稱限制。在908處，函數(shù)E通過多個凝視方向迭代地優(yōu)化。通過該迭代優(yōu)化過程，確定用于前透鏡L1的前表面u1的最優(yōu)參數(shù)和用于后透鏡L2的后表面u2的最優(yōu)參數(shù)，從而確定最優(yōu)前表面u1和最優(yōu)后表面u2。(前透鏡L1和后透鏡L2的其他表面可以是基本上彼此接觸的平的表面p1和p2。)最優(yōu)參數(shù)可以包括例如用于底表面ub，1和ub，2的曲率半徑c1和c2和非球度K1和K2、Alvarez系數(shù)A1和A2、和自由形式表面F1和F2的參數(shù)的最優(yōu)值。迭代優(yōu)化過程可以涉及共軛梯度法或最速下降法或牛頓法或本領域中已知的任何其他合適方法。一旦在兩個連續(xù)迭代處的一組參數(shù)中的變化下降到低于預定閾值，就考慮迭代優(yōu)化過程已收斂到最優(yōu)解(可能地為許多最優(yōu)解之一)。函數(shù)E是在第一相對位置和第二相對位置處的涉及屈光力和圓柱體的加權項的多個凝視方向內(nèi)的總和。在每個迭代處，評價用于多個凝視方向中的每個的實際屈光力和實際圓柱體，從而考慮用于每個具體凝視方向的對象的位置。例如，多個凝視方向被示出用于圖10a中的遠距離對象和圖10b中的近距離對象。用于多個凝視方向中的每個的實際屈光力和實際圓柱體將取決于前表面u1和后表面u2的迭代版本。現(xiàn)在參照圖9，一旦最優(yōu)前表面u1和最優(yōu)后表面u2已經(jīng)確定，就作出評估以檢查具有最優(yōu)表面u1和u2的光學元件O是否確實在第一配置中提供適合于遠距離視覺的良好光學性能以及在第二配置中提供適合于近距離視覺的良好光學性能。適合于遠距離視覺的良好光學性能是指當光學元件O在第一配置中(也就是，透鏡在第一相對位置中)時，在圍繞第一點的可接受尺寸的第一光學窗口內(nèi)的實際屈光力不明顯地從預定屈光力S偏離(例如，從S偏離不超過0.25屈光度)，并且在第一光學窗口內(nèi)的實際圓柱體C1和實際圓柱體方向α1在圓柱體方向α上不明顯地從預定圓柱體C(其可以是零屈光度)偏離(例如，偏離Ce不超過0.25屈光度)。適合于近距離視覺的良好光學性能是指當光學元件O在第二配置中(也就是，透鏡在第二相對位置中)時，在圍繞第二點的可接受尺寸的第二光學窗口內(nèi)的實際屈光力不明顯地從預定屈光力S和預定增加量A之和偏離(例如，從(S+A)偏離不超過0.25屈光度)，并且在第二光學窗口內(nèi)的實際圓柱體在圓柱體方向α上不明顯地從預定圓柱體C(其可以是零屈光度)偏離(例如，偏離Ce不超過0.50屈光度)。在910處，當光學元件O在第一配置中時，確定圍繞第一點的第一光學窗口的尺寸，其中實際屈光力和實際圓柱體不明顯地分別從預定屈光力S和預定圓柱體C偏離，并且當光學元件O在第二配置中時，確定圍繞第二點的第二光學窗口的尺寸，其中實際屈光力和實際圓柱體不明顯地分別從預定屈光力S和預定增加量A之和以及預定圓柱體C偏離。在912處，檢查第一光學窗口的尺寸是否是可接受的并且第二光學窗口的尺寸是否是可接受的。如果光學窗口太小(與閾值相比較)，則優(yōu)化的結果是不令人滿意的。當光學窗口表示為具有沿水平方向和垂直方向的軸線的橢圓時，閾值可以是眼睛旋轉的各35度或眼睛旋轉的各40度或眼睛旋轉的各45度或眼睛旋轉的各50度。如果光學窗口太小，可以修改各種因素，并且迭代優(yōu)化過程再次應用于函數(shù)E，以確定用于前表面u1和后表面u2的更新最優(yōu)參數(shù)。如由箭頭914所示，能夠選擇用于前表面和/或后表面的不同分量?？商娲鼗蛄硗獾?，可以更改用于設計方法的架構，如由箭頭916所示。例如，可以更改在函數(shù)E中使用的權重分布，或者可以選擇透鏡的不同相對位置，或者這些變化的任何組合。如果光學窗口是可接受尺寸的光學窗口，則最優(yōu)的結果是令人滿意的，并且在918處，具有最優(yōu)表面u1和u2的光學元件O確實在第一配置中提供適合于遠距離視覺的良好光學性能并在第二配置中提供適合于近距離視覺的良好光學性能。實際上，表面表示為分立點，并且函數(shù)E中的積分由總和替換。計算不能分析地執(zhí)行，并且計算機用于執(zhí)行計算并實施迭代優(yōu)化方法。換句話說，計算機程序經(jīng)設計實行優(yōu)化和評估，并輸出最優(yōu)表面u1和u2的數(shù)值表示。具有零圓柱體的用于遠距離和近距離的設計在此示例中，其中預定圓柱體C是零屈光度，函數(shù)E可以如下公式化：E＝∫w1(x，y)(S1(x，y)-S)2+v1(x，y)(C1(x，y))2+∫w2(x，y)(S2(x，y)-(S+A))2+v2(x，y)(C2(x，y))2(9)其中當眼睛在經(jīng)由點(x，y，u2(x，y))橫切后設計表面u2的方向上凝視時，S1(x，y)和C1(x，y)分別是當透鏡在第一相對位置中時光學元件O的實際屈光力和實際圓柱體，并且當眼睛在經(jīng)由點(x，y，u2(x，y))橫切后設計表面u2的方向上凝視時，S2(x，y)和C2(x，y)分別是當透鏡在第二相對位置中時光學元件O的實際屈光力和實際圓柱體。如上所述，權重分布的值w1(x，y)、v1(x，y)、w2(x，y)和v2(x，y)可以改變，以改進設計的結果。計算用于給定凝視方向的實際屈光力S1(x，y)和實際圓柱體C1(x，y)考慮到遠距離對象的位置。計算用于給定凝視方向的實際屈光力S2(x，y)和實際圓柱體C2(x，y)考慮到近距離對象的位置。作出此類計算，以在迭代優(yōu)化過程期間計算函數(shù)E(在908處)，并且還計算其中屈光力和圓柱體不明顯地偏離的光學窗口的尺寸(在910處)。用于任何凝視方向的實際屈光力和實際圓柱體可以通過任何數(shù)量的技術計算。例如，計算在點源和從此點放射的射線和位于透鏡和眼睛之間的平面的交叉點之間的光學路徑長度(OPL)的技術在B.Bourdoncle、J.O.Chauveau和J.L.Mercier的1992年公布的Appl.Opt.第31卷3586-3593，“在顯示前進的增加透鏡的光學性能中的捕獲(Trapsindisplayingopticalperformancesofaprogressiveadditionlens)”中描述。可替代地，傳播局部化二次波陣面的技術在Kneisly、J.A.的1964年公布的美國光學會雜志(JournaloftheOpticalSocietyofAmerica)第44(2)卷：229-235，“光學系統(tǒng)中的波陣面的局部曲率(Localcurvatureofwavefrontsinopticalsystem)”中描述。用于計算用于任何凝視方向的實際屈光力和實際圓柱體的技術的其他示例在題為“用于設計光學元件的波陣面方法(Wavefrontmethodfordesigningopticalelements)”的美國專利No.6655803和題為“用于設計光學元件的方法(Methodfordesigningopticalelements)”的美國專利No.6824268中公開。具有非零圓柱體的用于遠距離和近距離的設計在此示例中，其中預定圓柱體C是非零的，函數(shù)E可以如上所述使用十字形圓柱體的概念公式化。因此，函數(shù)E可以如下公式化：E＝∫w1(x，y)(S1(x，y)-S)2+v1(x，y)(Ce(x，y))2+∫w2(x，y)(S2(x，y)-(S+A))2+v2(x，y)(Ce(x，y))2(10)其中當眼睛在經(jīng)由點(x，y，u2(x，y))橫切后設計表面u2的方向上凝視時，S1(x，y)和Ce(x，y)分別是當透鏡在第一相對位置中時光學元件O的實際屈光力和實際圓柱體中的誤差，并且當眼睛在經(jīng)由點(x，y，u2(x，y))橫切后設計表面u2的方向上凝視時，S2(x，y)和Ce(x，y)分別是當透鏡在第二相對位置中時光學元件O的實際屈光力和實際圓柱體中的誤差。如上所述，權重分布的值w1(x，y)、v1(x，y)、w2(x，y)和v2(x，y)可以改變，以改進設計的結果。計算用于給定凝視方向的實際屈光力S1(x，y)和實際十字形圓柱體或者可替代地計算實際屈光度矩陣T1(x，y)考慮到遠距離對象的位置。計算用于給定凝視方向的實際屈光力S2(x，y)和實際十字形圓柱體或者可替代地計算實際屈光度矩陣T1(x，y)考慮到近距離對象的位置。作出此類計算，以在迭代優(yōu)化過程期間計算函數(shù)E(在908處)，并且也計算其中屈光力和圓柱體不明顯地偏離的光學窗口的尺寸(在910處)?？梢酝ㄟ^任何數(shù)量的技術計算用于任何凝視方向的實際屈光力和實際十字形圓柱體或者可替代地實際屈光度矩陣T1(x，y)。例如，計算在點源和從此點放射的射線和位于透鏡和眼睛之間的平面的交叉點之間的光學路徑長度(OPL)的技術在B.Bourdoncle、J.O.Chauveau和J.L.Mercier的1992年公布的Appl.Opt.第31卷3586-3593，“在顯示前進的增加透鏡的光學性能中的捕獲(Trapsindisplayingopticalperformancesofaprogressiveadditionlens)”中描述。可替代地，傳播局部化二次波陣面的技術在Kneisly、J.A.的1964年公布的美國光學會雜志(JournaloftheOpticalSocietyofAmerica)第44(2)卷：229-235，“光學系統(tǒng)中的波陣面的局部曲率(Localcurvatureofwavefrontsinopticalsystem)”中描述。用于計算用于任何凝視方向的實際屈光力和實際圓柱體的技術的其他示例在題為“用于設計光學元件的波陣面方法(Wavefrontmethodfordesigningopticalelements)”的美國專利No.6655803和題為“用于設計光學元件的方法(Methodfordesigningopticalelements)”的美國專利No.6824268中公開。當眼睛在任意方向上觀察對象時，它以由Listing定律描述的方式旋轉。屈光力和十字形圓柱體的計算能夠通過一些技術根據(jù)此定律調(diào)整。例如，能夠使用S.Barbero和J.Rubinstein的2013年公布的光學工程(OpticalEngineering)第52卷063002，“包括兩個透鏡的屈光力可調(diào)節(jié)球柱折射器(PowerAdjustableSphero-CylindricalRefractorComprisingTwoLenses)”中描述的技術。針對具有非零圓柱體的處方的情況定義函數(shù)E的可替代方式是利用具有預定屈光力S和在圓柱體方向α上的預定圓柱體C的單面眼睛模型。定義減少的眼睛模型的一個示例方式在J.Nam、J.Rubinstein和L.Thibos的2010年公布的J.Opt.Soc.Amer第27卷1561-1574，“從像差測量數(shù)據(jù)使用眼睛模型的波長調(diào)節(jié)(Wavelengthadjustmentusinganeyemodelfromaberrometrydata)”中呈現(xiàn)。一旦定義減少的眼睛模型，在等式(9)中具體化的函數(shù)E可以被優(yōu)化，除了用于透鏡加眼睛系統(tǒng)的給定凝視方向的實際屈光力S1(x，y)和實際圓柱體C1(x，y)的計算在光已經(jīng)穿過單面眼睛模型之后立即執(zhí)行，并且不在光已經(jīng)穿過光學元件之后立即執(zhí)行。設計方法：中距離和近距離圖11是用于設計光學元件O以如在上述第三種情況下提供中距離觀看和近距離觀看的良好光學性能的示例設計方法的簡化流程圖示圖。在上述第三種情況下，設計方法的對象是設計光學元件O，光學元件O在第一配置中提供適合于中距離視覺的良好光學性能，并在第二配置中提供適合于近距離視覺的良好光學性能。適合于近距離視覺的良好光學性能經(jīng)預期在第二點周圍發(fā)生，第二點基本上與當觀看附近對象時反應眼睛的自然會聚的凝視方向對準。因此，第二點更接近戴著使用光學元件O的可調(diào)節(jié)眼鏡的人的鼻區(qū)。適合于中距離視覺的良好光學性能經(jīng)預期在第三點周圍發(fā)生，第三點基本上與當觀看位于距眼睛中距離處的對象(例如，距眼睛約70厘米至100厘米的對象)時反應眼睛的自然會聚的凝視方向對準。在1102處，設計方法接收預定增加量A作為輸入。預定增加量A在+0.50屈光度至+3.00屈光度的范圍內(nèi)，并且可能是下列{+0.50屈光度、+1.00屈光度、+1.50屈光度、+2.00屈光度、+2.50屈光度、+3.00屈光度}之一或下列{+0.50屈光度、+0.75屈光度、+1.00屈光度、+1.25屈光度、+1.50屈光度、+1.75屈光度、+2.00屈光度、+2.25屈光度、+2.50屈光度、+2.75屈光度、+3.00屈光度}之一。設計方法涉及函數(shù)E的優(yōu)化，其中當光學元件O在第一配置中(也就是，透鏡在第一相對位置中)時，并且當光學元件O在第二配置中(也就是，透鏡在第二相對位置中)時，函數(shù)E是在涉及屈光力和圓柱體的加權項的多個凝視方向內(nèi)的總和。在1104處，創(chuàng)建用于設計方法的架構。定義坐標系統(tǒng)，例如圍繞眼睛的x-y-z坐標系統(tǒng)。選擇差D。因為需要一些適應，要求增加量A以觀看近距離對象的人可能要求(A-D)屈光力，以觀看中距離對象(其中差D在0.50屈光度至1.75屈光度的范圍內(nèi)，例如1.00屈光度)，盡管不與用于觀看近距離對象的適應一樣多。選擇中距離對象(當光學元件O在第一配置中時觀看的)和近距離對象(當光學元件O在第二配置中時觀看的)。中距離對象可以距眼睛約70厘米至100厘米定位。近距離對象可以距眼睛約40厘米至50厘米定位。選擇多個凝視方向。這些凝視方向能夠沿x方向和y方向有角度地表示，其中向前凝視方向具有在x方向和y方向二者上的零度的投影角。選擇定義第一配置和第二配置的透鏡的相對位置。公式化函數(shù)E，并選擇權重分布。函數(shù)E的示例在下面描述。在1106處，選擇用于前表面u1和后表面u2的參數(shù)化分量和用于分量的初始參數(shù)。例如，前透鏡L1的前表面u1可以如上相對于圖9在等式(5)和等式(6)中公式化。當在靜止位置中時，在缺少等式(5)和(6)中的其他項下，底表面ub，1和ub，2提供光學元件O的屈光力，其可以是屈光力(A-D)。他們可以是本領域中已知的標準非球形表面，或由本領域中已知的方法具體地為本光學元件設計的類似表面。例如，每個底表面能夠采取相對于圖9在等式(7)和等式(8)中所述的形式。相對于圖9在上面描述了具有Alvarez系數(shù)A1和A2和自由形式表面F1和F2的Alvarez底表面。在1108處，函數(shù)E在多個凝視方向內(nèi)迭代地優(yōu)化，如上用于相對于圖9的908。通過迭代優(yōu)化過程，確定用于前透鏡L1的前表面u1和后透鏡L2的后表面u2的最優(yōu)參數(shù)，從而確定最優(yōu)前表面u1和最優(yōu)后表面u2。一旦最優(yōu)前表面u1和最優(yōu)后表面u2已經(jīng)確定，就作出評估，以檢查具有最優(yōu)表面u1和u2的光學元件O確實在第一配置中提供適合于中距離視覺的良好光學性能并在第二配置中提供適合于近距離視覺的良好光學性能。適合于中距離視覺的良好光學性能是指當光學元件O在第一配置中(也就是，透鏡在第一相對位置中)時，在圍繞第三點的可接受尺寸的第三光學窗口內(nèi)的實際屈光力不明顯地從(A-D)偏離(例如，從(A-D)偏離不超過0.25屈光度)，并且在第三光學窗口內(nèi)的實際圓柱體不明顯地從零圓柱體偏離(例如，從零偏離不超過0.25屈光度)。適合于近距離視覺的良好光學性能是指當光學元件O在第二配置中(也就是，透鏡在第二相對位置中)時，在圍繞第二點的可接受尺寸的第二光學窗口內(nèi)的實際屈光力不明顯地從預定增加量A偏離(例如，從A偏離不超過0.25屈光度)，并且在第二光學窗口內(nèi)的實際圓柱體不明顯地從零圓柱體偏離(例如，從零偏離不超過0.50屈光度)。在1110處，當光學元件O在第一配置中時，確定其中實際屈光力和實際圓柱體分別不明顯地從(A-D)偏離和零圓柱體偏離的圍繞第三點的第三光學窗口的尺寸，并且當光學元件O在第二配置中時，確定其中實際屈光力和實際圓柱體分別不明顯地從預定增加量A和零圓柱體偏離的圍繞第二點的第二光學窗口的尺寸。在1112處，檢查第三光學窗口的尺寸是否是可接受的及第二光學窗口的尺寸是否是可接受的。如果光學窗口太小(與閾值相比較)，則優(yōu)化的結果是不令人滿意的。當光學窗口表示為具有沿水平方向和垂直方向的長軸和短軸的橢圓時，閾值可以是眼睛旋轉的各35度或眼睛旋轉的各40度或眼睛旋轉的各45度或眼睛旋轉的各50度。如果光學窗口太小，可以修改各種因素，并且迭代優(yōu)化過程再次應用于函數(shù)E，以確定用于前表面u1和后表面u2的更新優(yōu)化參數(shù)。如由箭頭1114所示，能夠選擇用于前表面和/或后表面的不同分量。可替代地或另外地，可以更改用于設計方法的架構，如由箭頭1116所示。例如，可以更改函數(shù)E中使用的權重分布，或者可以選擇透鏡的不同相對位置，或者這些變化的任何組合。如果光學窗口是可接受尺寸的光學窗口，則優(yōu)化的結果是令人滿意的并且在1118處，具有最優(yōu)表面u1和u2的光學元件O確實在第一配置中提供適合于中距離視覺的良好光學性能并在第二配置中提供適合于近距離視覺的良好光學性能。實際上，表面表示為分立點，并且函數(shù)E中的積分由總和替換。計算不能分析地執(zhí)行，并且計算機用于執(zhí)行計算并實施迭代優(yōu)化方法。換句話說，計算機程序經(jīng)設計實行優(yōu)化和評估，并輸出最優(yōu)表面u1和u2的數(shù)值表示。具有零圓柱體的用于中距離和近距離的設計在此示例中，函數(shù)E可公式化為：E＝∫w1(x，y)(S1(x，y)-(A-D))2+v1(x，y)(C1(x，y))2+∫w2(x，y)(S2(x，y)-A)2+v2(x，y)(C2(x，y))2(11)其中，當眼睛在經(jīng)由點(x，y，u2(x，y))橫切后設計表面u2的方向上凝視時，S1(x，y)和C1(x，y)分別是當透鏡在第一相對位置中時光學元件O的實際屈光力和實際圓柱體，并且當眼睛在經(jīng)由點(x，y，u2(x，y))橫切后設計表面u2的方向上凝視時，S2(x，y)和C2(x，y)分別是當透鏡在第二相對位置中時光學元件O的實際屈光力和實際圓柱體。如上，權重分布的值w1(x，y)、v1(x，y)、w2(x，y)和v2(x，y)可以改變，以改進設計的結果。計算用于給定凝視方向的實際屈光力S1(x，y)和實際圓柱體C1(x，y)考慮到中距離對象的位置。計算用于給定凝視方向的實際屈光力S2(x，y)和實際圓柱體C2(x，y)考慮到近距離對象的位置。作出此類計算，以在迭代優(yōu)化過程期間計算函數(shù)E(在1108處)，并且還計算其中屈光力和圓柱體不明顯地偏離的光學窗口的尺寸(在1110處)。用于任何凝視方向的實際屈光力和實際圓柱體可以通過任何數(shù)量的技術計算。例如，計算在點源和從此點放射的射線和位于透鏡和眼睛之間的平面的交叉點之間的光學路徑長度(OPL)的技術在B.Bourdoncle、J.O.Chauveau和J.L.Mercier的1992年公布的Appl.Opt.第31卷3586-3593，“在顯示前進的增加透鏡的光學性能中的捕獲(Trapsindisplayingopticalperformancesofaprogressiveadditionlens)”中描述。可替代地，傳播局部化二次波陣面的技術在Kneisly、J.A.的1964年公布的美國光學會雜志(JournaloftheOpticalSocietyofAmerica)第44(2)卷：229-235“光學系統(tǒng)中的波陣面的局部曲率(Localcurvatureofwavefrontsinopticalsystem)”中描述。用于計算用于任何凝視方向的實際屈光力和實際圓柱體的技術的其他示例在題為“用于設計光學元件的波陣面方法(Wavefrontmethodfordesigningopticalelements)”的美國專利No.6655803和題為“用于設計光學元件的方法(Methodfordesigningopticalelements)”的美國專利No.6824268中公開。用于三個屈光力的設計方法在上述第一種情況的變型中和在上述第二種情況的變型中，設計方法的對象為設計光學元件O，光學元件O在第一配置中提供適合于遠距離視覺的良好光學性能并在第二配置中提供適合于近距離視覺的良好光學性能，并在第三種配置中提供適合于中距離視覺的良好光學性能。圖12是用于設計光學元件O的示例設計方法的簡化流程圖示圖。適合于遠距離視覺的良好光學性能經(jīng)預期在基本上與向前凝視方向對準的第一點周圍發(fā)生，并且適合于近距離視覺的良好光學性能經(jīng)預期在基本上與凝視方向對準的第二點周圍發(fā)生，該凝視方向反映當觀看附近對象時眼睛的自然會聚。因此，第二點更接近戴著使用光學元件O的可調(diào)節(jié)眼鏡的人的鼻區(qū)。適合于中距離視覺的良好光學性能經(jīng)預期在基本上與凝視方向對準的第三點周圍發(fā)生，該凝視方向反映當觀看位于距眼睛中距離處的對象(例如，距眼睛約70厘米至100厘米定位的對象)時眼睛的自然會聚。在1202處，設計方法接收預定屈光力S、預定增加量A、預定圓柱體C(其可以是零或非零)和在預定圓柱體C是非零的情況下的預定圓柱體方向α作為輸入。預定增加量A在+0.50屈光度至+3.00屈光度的范圍內(nèi)，并且可能是下列{+0.50屈光度、+1.00屈光度、+1.50屈光度、+2.00屈光度、+2.50屈光度、+3.00屈光度}之一或下列{+0.50屈光度、+0.75屈光度、+1.00屈光度、+1.25屈光度、+1.50屈光度、+1.75屈光度、+2.00屈光度、+2.25屈光度、+2.50屈光度、+2.75屈光度、+3.00屈光度}之一。設計方法涉及函數(shù)E的優(yōu)化，其中當光學元件O在第一配置中(也就是，透鏡在第一相對位置中)時并當光學元件O在第二配置中(也就是，透鏡在第二相對位置中)時并當光學元件O在第三配置中(也就是，透鏡在第三相對位置中)時，函數(shù)E是在涉及屈光力和圓柱體的加權項的多個凝視方向內(nèi)的總和。在1204處，產(chǎn)生了用于設計方法的架構。定義坐標系統(tǒng)，例如圍繞眼睛的x-y-z坐標系統(tǒng)。選擇差D。因為需要一些適應，具有由預定屈光力S和預定增加量A(其中A在+0.50屈光度至+3.00屈光度的范圍內(nèi))給定的遠距離屈光力校正的處方的人可能要求(S+A-D)屈光力，以觀看中距離對象(其中，差D在0.50屈光度至1.75屈光度的范圍內(nèi)，例如1.00屈光度)，盡管不與用于觀看近距離對象的適應一樣多。選擇遠距離對象(當光學元件O在第一配置中時觀看的)、中距離對象(當光學元件O在第三配置中時觀看的)和近距離對象(當光學元件O在第二配置中時觀看的)。遠距離對象可以距眼睛約10米定位。中距離對象可以距眼睛約70厘米至100厘米定位。近距離對象可以距眼睛約40厘米至50厘米定位。選擇多個凝視方向。這些凝視方向能夠沿x方向和y方向有角度地表示，其中向前凝視方向具有在x方向和y方向二者上的零度的投影角。選擇定義第一配置和第二配置的透鏡的相對位置。公式化函數(shù)E，并選擇權重分布。函數(shù)E的示例在下面描述。在1206處，選擇用于前表面u1和后表面u2的參數(shù)化分量和用于分量的初始參數(shù)。例如，前透鏡L1的前表面u1可以如上相對于圖9在等式(5)和等式(6)中公式化。當在靜止位置中時，在缺少等式(5)和(6)中的其他項下，底表面ub，1和ub，2提供光學元件O的屈光力，其可以是屈光力(S+A-D)。他們可以是本領域中已知的標準非球形表面，或由本領域中已知的方法具體地為本光學元件設計的類似表面。例如，每個底表面能夠采取相對于圖9在等式(7)和等式(8)中所述的形式。相對于圖9在上面描述了具有Alvarez系數(shù)A1和A2和自由形式表面F1和F2的Alvarez底表面。在1208處，函數(shù)E在多個凝視方向內(nèi)迭代地優(yōu)化，如上所述用于相對于圖9的908。通過迭代優(yōu)化過程，確定用于前透鏡L1的前表面u1和后透鏡L2的后表面u2的最優(yōu)參數(shù)，從而確定最優(yōu)前表面u1和最優(yōu)后表面u2。一旦最優(yōu)前表面u1和最優(yōu)后表面u2已經(jīng)確定，就作出評估，以檢查具有最優(yōu)表面u1和u2的光學元件O確實在第一配置中提供適合于遠距離視覺的良好光學性能，在第二配置中提供適合于近距離視覺的良好光學性能，并在第三配置中提供適合于中距離視覺的良好光學性能。適合于遠距離視覺的良好光學性能是指當光學元件O在第一配置中(也就是，透鏡在第一相對位置中)時，在圍繞第一點的可接受尺寸的第一光學窗口內(nèi)的實際屈光力不明顯地從預定屈光力S偏離(例如，從S偏離不超過0.25屈光度)，并且在第一光學窗口內(nèi)的實際圓柱體在圓柱體方向α上不明顯地從預定圓柱體C(其可以是零屈光度)偏離(例如，偏離Ce不超過0.25屈光度)。適合于近距離視覺的良好光學性能是指當光學元件O在第二配置中(也就是，透鏡在第二相對位置中)時，在圍繞第二點的可接受尺寸的第二光學窗口內(nèi)的實際屈光力不明顯地從預定屈光力S和預定增加量A之和偏離(例如，從(S+A)偏離不超過0.25屈光度)，并且在第二光學窗口內(nèi)的實際圓柱體不明顯地從預定圓柱體偏離(例如，偏離Ce不超過0.50屈光度)。適合于中距離視覺的良好光學性能是指當光學元件O在第三配置中(也就是，透鏡在第三相對位置中)時，在圍繞第三點的可接受尺寸的第三光學窗口內(nèi)的實際屈光力不明顯地從(S+A-D)偏離(例如，從(S+A-D)偏離不超過0.25屈光度)，并且在第三光學窗口內(nèi)的實際圓柱體不明顯地從預定圓柱體偏離(例如，偏離Ce不超過0.50屈光度)。在1210處，當光學元件O在第一配置中時，確定其中分別地實際屈光力不明顯地從預定屈光力S并且實際圓柱體不明顯地從預定圓柱體偏離的圍繞第一點的第一光學窗口的尺寸。在1210處，當光學元件O在第二配置中時，確定其中實際屈光力不明顯地從(S+A)偏離并且實際圓柱體不明顯地從預定圓柱體偏離的圍繞第二點的第二光學窗口的尺寸。在1210處，當光學元件O在第三配置中時，確定其中實際屈光力不明顯地從(S+A-D)偏離并且實際圓柱體不明顯地從預定圓柱體偏離的圍繞第三點的第三光學窗口的尺寸。在1212處，檢查第三光學窗口的尺寸是否是可接受的并且第二光學窗口的尺寸是否是可接受的。如果光學窗口太小(與閾值相比較)，則優(yōu)化的結果是不令人滿意的。當光學窗口表示為具有沿水平方向和垂直方向的長軸和短軸的橢圓時，閾值可以是眼睛旋轉的各35度或眼睛旋轉的各40度或眼睛旋轉的各45度或眼睛旋轉的各50度。如果光學窗口太小，可以修改各種因素，并且迭代優(yōu)化過程再次應用于函數(shù)E，以確定用于前表面u1和后表面u2的更新優(yōu)化參數(shù)。如由箭頭1214所示，能夠選擇用于前表面和/或后表面的不同分量?？商娲鼗蛄硗獾?，可以更改用于設計方法的架構，如由箭頭1216所示。例如，可以更改函數(shù)E中使用的權重分布，或者可以選擇透鏡的不同相對位置，或者這些變化的任何組合。如果光學窗口是可接受尺寸的光學窗口，則優(yōu)化的結果是令人滿意的并且在1218處，具有最優(yōu)表面u1和u2的光學元件O確實在第一配置中提供適合于遠距離視覺的良好光學性能，并在第二配置中提供適合于近距離視覺的良好光學性能并在第三配置中提供適合于中距離視覺的良好光學性能。具有零圓柱體的用于遠距離、中距離和近距離的設計在此示例中，函數(shù)E可以如下公式化：E＝∫w1(x，y)(S1(x，y)-S)2+v1(x，y)(C1(x，y))2+∫w2(x，y)(S2(x，y)-(S+A))2+v2(x，y)(C2(x，y))2+∫w3(x，y)(S3(x，y)-(S+A-D))2+v3(x，y)(C3(x，y))2(12)其中，當眼睛在經(jīng)由點(x，y，u2(x，y))橫切后設計表面u2的方向上凝視時，S1(x，y)和C1(x，y)分別是當透鏡在第一相對位置中時光學元件O的實際屈光力和實際圓柱體，并且當眼睛在經(jīng)由點(x，y，u2(x，y))橫切后設計表面u2的方向上凝視時，S2(x，y)和C2(x，y)分別是當透鏡在第二相對位置中時光學元件O的實際屈光力和實際圓柱體，并且當眼睛在經(jīng)由點(x，y，u2(x，y))橫切后設計表面u2的方向上凝視時，S3(x，y)和C3(x，y)分別是當透鏡在第三相對位置中時光學元件O的實際屈光力和實際圓柱體。如上，權重分布的值w1(x，y)、v1(x，y)、w2(x，y)、v2(x，y)、w3(x，y)和v3(x，y)可以改變，以改進設計的結果。具有非零圓柱體的用于遠距離、中距離和近距離的設計在此示例中，函數(shù)E可以如下公式化：E＝∫w1(x，y)(S1(x，y)-S)2+v1(x，y)(Ce(x，y))2+∫w2(x，y)(S2(x，y)-(S+A))2+v2(x，y)(Ce(x，y))2+∫w3(x，y)(S3(x，y)-(S+A-D))2+v3(x，y)(Ce(x，y))2(13)其中，當眼睛在經(jīng)由點(x，y，u2(x，y))橫切后設計表面u2的方向上凝視時，S1(x，y)和Ce(x，y)分別是當透鏡在第一相對位置中時光學元件O的實際屈光力和實際圓柱體中的誤差，并且當眼睛在經(jīng)由點(x，y，u2(x，y))橫切后設計表面u2的方向上凝視時，S2(x，y)和Ce(x，y)分別是當透鏡在第二相對位置中時光學元件O的實際屈光力和實際圓柱體中的誤差，并且當眼睛在經(jīng)由點(x，y，u2(x，y))橫切后設計表面u2的方向上凝視時，S3(x，y)和Ce(x，y)分別是當透鏡在第三相對位置中時光學元件O的實際屈光力和實際圓柱體中的誤差。如上，權重分布的值w1(x，y)、v1(x，y)、w2(x，y)、v2(x，y)、w3(x，y)和v3(x，y)可以改變，以改進設計的結果。結果示例1：+2.0屈光度的增加量在此示例設計中，前透鏡的中心厚度是1.4mm(毫米)并且后透鏡的中心厚度是2.4mm。前透鏡和后透鏡的折射率是n＝1.586。當前透鏡和后透鏡的平的表面重合(“靜止位置”)時，在基本上與向前凝視方向對準的點處的屈光力是-2.3屈光度。通過前透鏡在負x方向上從靜止位置水平偏移2mm實現(xiàn)的當透鏡在第一相對位置中時，在基本上與向前凝視方向對準的第一點處的屈光力是-3屈光度。通過前透鏡在正x方向上從靜止位置水平偏移4mm實現(xiàn)的當透鏡在第二相對位置中時，在第二點處的屈光力是-1屈光度。第二點更接近鼻區(qū)定位，并大約定位在(5，0)處，其中坐標指眼睛旋轉。圖13a示出用于第一相對位置的用于不同凝視方向的屈光力誤差分布(屈光力從預定-3屈光度的偏離)。偏離在具有眼睛旋轉的各至少40度的長軸和短軸的橢圓形光學窗口內(nèi)小于0.25屈光度。圖13b示出用于第一相對位置的用于不同凝視方向的圓柱體誤差分布(圓柱體從預定零屈光度的偏離)。偏離在具有眼睛旋轉的各至少40度的長軸和短軸的橢圓形光學窗口內(nèi)小于0.25屈光度。圖13c示出用于第二相對位置的用于不同凝視方向的屈光力誤差分布(屈光力從預定-1屈光度的偏離)。偏離在具有眼睛旋轉的各至少40度的長軸和短軸的橢圓形光學窗口內(nèi)小于0.25屈光度。圖13d示出用于第二相對位置的用于不同凝視方向的圓柱體誤差分布(圓柱體從預定零屈光度的偏離)。偏離在具有眼睛旋轉的各至少40度的長軸和短軸的橢圓形光學窗口內(nèi)小于0.25屈光度。示例2：+3.0屈光度的增加量在此示例設計中，前透鏡的中心厚度是2.25mm(毫米)并且后透鏡的中心厚度是3mm。前透鏡和后透鏡的折射率是n＝1.586。當前透鏡和后透鏡的平的表面重合(“靜止位置”)時，在基本上與向前凝視方向對準的點處的屈光力是-1.7屈光度。通過前透鏡在負x方向上從靜止位置水平偏移3.5mm實現(xiàn)的當透鏡在第一相對位置中時，在基本上與向前凝視方向對準的第一點處的屈光力是-3屈光度。通過前透鏡在正x方向上從靜止位置水平偏移4.5mm實現(xiàn)的當透鏡在第二相對位置中時，在第二點處的屈光力是零屈光度。第二點更接近鼻區(qū)定位，并大約定位在(5，0)處，其中坐標指眼睛旋轉。圖14a示出用于第一相對位置的用于不同凝視方向的屈光力誤差分布(屈光力從預定-3屈光度的偏離)。偏離在具有眼睛旋轉的各至少40度的長軸和短軸的橢圓形光學窗口內(nèi)小于0.25屈光度。圖14b示出用于第一相對位置的用于不同凝視方向的圓柱體誤差分布(圓柱體從預定零屈光度的偏離)。偏離在具有眼睛旋轉的各至少40度的長軸和短軸的橢圓形光學窗口內(nèi)小于0.25屈光度。圖14c示出用于第二相對位置的用于不同凝視方向的屈光力誤差分布(屈光力從預定零屈光度的偏離)。偏離在具有眼睛旋轉的各至少40度的長軸和短軸的橢圓形光學窗口內(nèi)小于0.25屈光度。圖14d示出用于第二相對位置的用于不同凝視方向的圓柱體誤差分布(圓柱體從預定零屈光度的偏離)。偏離在具有眼睛旋轉的至少40度的長軸和30度的短軸的橢圓形光學窗口內(nèi)小于0.25屈光度。示例3：+1.0屈光度的增加量在此示例設計中，前透鏡的中心厚度是1.4mm(毫米)并且后透鏡的中心厚度是2mm。前透鏡和后透鏡的折射率是n＝1.586。通過前透鏡在后透鏡保持固定時在負x方向上水平偏移3mm實現(xiàn)的當透鏡在第一相對位置中時，在基本上與向前凝視對準的點處的屈光力是+1.5屈光度。當前透鏡和后透鏡的平的表面重合(“靜止位置”)(是第二相對位置)時，在第二點處的屈光力是+2.5屈光度。需要+2.5屈光度用于閱讀的不具有遠距離視覺處方(屈光正常)的人能夠使用此光學元件用于閱讀任務且還用于中距離任務，如觀看計算機屏幕。圖15a示出用于第一相對位置的用于不同凝視方向的屈光力誤差分布(屈光力從預定+1.5屈光度的偏離)。偏離在具有眼睛旋轉的各至少45度的長軸和短軸的橢圓形光學窗口內(nèi)小于0.25屈光度。圖15b示出用于第一相對位置的用于不同凝視方向的圓柱體誤差分布(圓柱體從預定零屈光度的偏離)。偏離在具有眼睛旋轉的各至少45度的長軸和短軸的橢圓形光學窗口內(nèi)小于0.25屈光度。圖15c示出用于第二相對位置的用于不同凝視方向的屈光力誤差分布(屈光力從預定+2.5屈光度的偏離)。偏離在具有眼睛旋轉的各至少45度的長軸和短軸的橢圓形光學窗口內(nèi)小于0.25屈光度。圖15d示出用于第二相對位置的用于不同凝視方向的圓柱體誤差分布(圓柱體從預定零屈光度的偏離)。偏離在具有眼睛旋轉的各至少45度的長軸和短軸的橢圓形光學窗口內(nèi)小于0.25屈光度。偏離在具有眼睛旋轉的各至少50度的長軸和短軸的橢圓形光學窗口內(nèi)小于0.5屈光度。當前第1頁1 2 3 當前第1頁1 2 3