新式平面透鏡的製作方法
2023-06-10 08:32:56 1
專利名稱：新式平面透鏡的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種平面透鏡，使用於防塵防護用眼鏡透鏡、太陽眼鏡、滑雪用護目鏡及安全帽用護目鏡等。
以往，如圖8、9、10的習用平面透鏡101示意圖。由外表面102與內表面103的分別為半徑R1及R2的球面所構成，使半徑R2的中心O2於z』方向上離開半徑R1的中心O1約透鏡厚度份量to。在此，當R1＝R2時，厚度tx朝周邊變薄，在點Pe配合的結果則產生凸透鏡的作用而非成為平面透鏡。為此，使外表面102與內表面103的半徑為R1＞R2的關係。又，如圖11、12、13的習用平面透鏡111示意圖。一般，外表面112與內表面113的調X-X』軸方向的半徑Rs1、Rs2即使與y-y』軸方向的半徑Rc1、Rc2，為不同，但同樣地有Rc1＞Rc2＞Rs1＞Rs2的關係。又，外表面與內表面的半徑為由R1與R2(＝R1-t)的同心圓弧所形成的透鏡其度數較大而無法成為平面透鏡。
習知的平面透鏡外表面與內表面的半徑不同，故焦點距離會產生變化。此情形隨著透鏡的大型化愈加明顯。因此，習知的平面透鏡視野較窄，其大型化有所限度且設計的自由度有所局限。又，此種平面透鏡作為防塵防護用眼鏡而利用時嫌過小。又將習知的平面透鏡大型化時，在周邊部將產生跳像現象，故利用於摩託車等的安全帽的護目鏡時，在駕駛時非常危險。
本發明的目的在於提供一種新式平面透鏡，它以O1為原點的立體三軸的x-z軸平面上的斷面形狀為由半徑Rs3的圓弧與連續於該圓弧的半徑Rs4的圓弧所形成的複合圓弧所構成故厚度在全面上為均一化而幾無度數變化。
本發明的目的是這樣實現的一種新式平面透鏡，其特徵是它是以O1為原點的立體3軸的x-z軸平面的斷面形狀，由以原點O1為中心且通過z軸上的點P1、又半徑為Rs1的第1圓弧，與以z軸上的點O3為中心且自點P1起，通過於接近原點O1的方向上、離開透鏡厚度T份量的點P1』且半徑為Rs3的第2圓弧，與連續於前述第2圓弧的兩端、且半徑為Rs4的第3圓弧所形成，且具有Rs1＞Rs3＞Rs4的關係。
一種新式平面透鏡，其特徵是它是以O1為原點的立體3軸的x-z軸平面的斷面形狀，由以原點O1為中心且通過z軸上的點P1、又半徑為Rs1的第1圓弧，與以z軸上的點O3為中心且自點P1起，通過於遠離原點O1的方向上，離開透鏡厚度T份量的點P1』且半徑為Rs3的第2圓弧，與連續於前述第2圓弧的兩端且半徑為Rs4的第3圓弧所形成，且具有Rs4＞Rs3＞Rs1的關係。
一種新式平面透鏡，其特徵是它是以O1為原點的立體3軸的x-z軸平面的斷面形狀，於以原點O1為中心且通過z軸上的點P1且半徑為Rs1的圓弧為基礎圓弧的場合，由以z軸上的點O3為中心且自點P1起，通過於遠離原點O1的方向上離開透鏡厚度T份量的點Pi』且半徑為Rs3的第1圓弧，與連續於前述第1圓弧的兩端且半徑為Rs4的第2圓弧，與以z軸上的點O3為中心且通過點P1且半徑為Rs3＋T的第3圓弧，與連蓄於該第3圓弧兩端的半徑為Rs4＋T的第4圓弧所形成，且具有Rs1＞Rs3＞Rs4的關係。
一種新式平面透鏡，其特徵是它是以O1為原點的立體3軸的x-z軸平面的斷面形狀，於以原點O1為中心且通過z軸上的點P1且半徑為Rs1的圓弧為基礎圓弧的場合，由以z軸上的點O3為中心且自點P1起，通過於接近原點O1的方向上，離開透鏡厚度T份量的點P1』且半徑為Rs3的第1圓弧，與連續於前述第1圓弧的兩端且半徑為Rs4的第2圓弧，與以z軸上的點O3為中心且自點P1』起，通過於接近原點O1的方向上，離開透鏡厚度T份量的點P1」且半徑為Rs3-T的第3圓弧，與連蓄於該第3圓弧兩端的半徑為Rs4-T的第4圓弧所形成，且具有Rs1＞Rs3＞Rs4的關係。
由於採用上述方案不會形成跳像、且可大型化、又設計自由度亦較大。
以下根據
本發明的實施例。
圖1為本發明的第1實施型態的平面透鏡1的示意圖。
圖2為本發明的第2實施型態的透鏡5的示意圖。
圖3為本發明的第3實施型態的平面透鏡11示意圖。
圖4為本發明的第4實施型態的平面透鏡15示意圖。
圖5、6、7為適用本發明的防塵防護用眼鏡透鏡的示意圖。
圖8、9、10的習用平面透鏡101示意圖。
圖11、12、13的習用平面透鏡111示意圖。
圖1為本發明的第1實施型態的平面透鏡1的示意圖。此平面透鏡1藉由以O1為原點的X-X』軸、y-y』軸(垂直紙面的方向)與z-z』軸的立體三軸觀察時，其x-x』、z-z』軸平面的斷面形狀其外表面2由以原點O1為中心的半徑Rs1的第1圓弧2a所形成的凸面所形成。又，內表面3為由以點O3為中心的半徑Rs3的第2圓弧3a與以點O4為中心的半徑Rs4的第3圓弧3b所形成的凹面所構成。在此，各圓弧的半徑具有Rs1＞Rs3＞Rs4的關係。在此，點O3及點O4以下述方式求得。首先，自前述半徑Rs1的第1圓弧2a的頂點亦即半徑Rs1的第1圓弧2a與的軸相交的自點P1起朝向原點O1離開透鏡厚度T的位置，求取點P1』其次於自原點O1起朝向頂點P1於離開透鏡厚度T的位置上求取點O2。然後通過點O2描繪平行於x-x』軸的直線s1，同時以點O2為中心描繪通過頂點P1的半徑為Rs2(Rs1-T)的圓弧c，以作為與前述直線s1交叉的兩交點P2。接著描繪點P1』與點P2』的連結線s2而在該連結線s2上於自點P1』起離開透鏡厚度T的位置上求取點K1，接著求取點K1與點P2』的中點K2。然後通過點K2描繪垂直於線s2的線s3，則可於此線s3與z-z』軸及線s1的交叉點上分別求得點O3及點O4。在此，假設線P1』、P2』的長度為L則該L可用下式表示。
L＝[(Rs2－T)2＋Rs22]1/2線P2』K2與P1』K2分別可用下式表示。
P2』K2＝(L－T)/2P1』K2＝L－P2』K2＝L－(L－T)/2＝(L＋T)/2使P1』O3為Rs3且使角P1』O3K2＝角P1』P2』O2＝θ1時則Rs3可用下式表示。
Rs3＝P1』K2/sinθ1＝[(L＋T)/2]/sinθ1在此，sinθ1＝(Rs2－T)/L而Rs3可用下式表示。
Rs3＝(L/2)(L＋T)/(Rs2－T)又，因為Rs2＝Rs1－T，故Rs3與L可用下式表示。
Rs3＝(L/2)(L＋T)/(Rs1－2T)L＝[(Rs1－2T)2＋(Rs1－T)2]1/2一方面，Rs4以下式表示。
Rs4＝Rs3－O3O4＝Rs3－O2O3/cosθ1＝Rs3－(Rs3－Rs1＋2T)L/(Rs1－T)在此，比較本第1實施型態的平面透鏡1與習知的同心圓弧的透鏡。令本第1實施型態的平面透鏡1的外表面2的第1圓弧2a的半徑Rs1為100mm，且令同心圓弧的透鏡的外表面的半徑R1為100mm。又，兩透鏡皆為透鏡厚T為2mm，透鏡折射率Nd為1.523。透鏡的焦度(diopter)D以下式給予。
D＝1000(Nd－1)/R求取本第1實施型態的平面透鏡1的外表面2與內表面3的焦度D1與D2時則如表1所示。又，求取同心圓弧的透鏡的外表面與內面的焦度D1與D2時則如表2所示。表1本發明的平面透鏡
表2同心圓弧透鏡
從表1及表2即可看出本發明的透鏡1比起同心圓弧透鏡其外表面2與內表面3的焦度的差極小一理想的平面透鏡。又，本發明的平面透鏡1其形成外表面2與內表面3的圓弧並非同心圓弧且非同一半徑的圓弧。回此透鏡厚度略均勻而幾無度數變化。因此此平面透鏡1可大型化。
圖2為本發明的第2實施型態的透鏡5示意圖。前述第1實施型態的平面透鏡1其外表面2由半徑Rs1的圓弧所形成的凸面，而其內表面為由半徑Rs3與Rs4的複合圓弧所形成的凹面，此第2實施型態的平面透鏡5相反地為由外表面6為半徑Rs3與Rs4的複合圓弧所形成的凸面而內表面7為半徑Rs1的圓弧所形成的凹面所形成。
亦即此平面透鏡5藉由以O1為原點的x-x』軸、y-y』軸(垂直紙面的方向)及z-z』軸的立體三軸觀察時其x-x』、z-z』軸平面的斷面形狀中，內面7為由以原點O1為中心的半徑Rs1的第1圓弧7a所形成的凹面所構成。又，外表面6為由以點O3為中心的半徑Rs3的第2圓弧6a與以點O4為中心的半徑Rs4的第3圓弧6b所形成的凸面所構成。在此，各圓弧的半徑具有Rs4＞Rs3＞Rs1的關係。
在此，點O3及O4以下述方式求得。首先，前述半徑Rs1的第1圓弧7a的頂點亦即半徑Rs1的第1圓弧7a於與的軸相交的點P1起於離開原點O1的方向上離開透鏡厚度T的位置上求得點P1』。接著自原點O1起於與頂點P1相反的側上於離開透鏡厚度T的位置上求取點O2。接著通過點O2描繪平行於x-x』軸的直線s1，同時以點O2為中心描繪通過點P1』的半徑Rs2(Rs1＋2T)的圓弧c，將與前述直線s1交叉的兩個交點定為P2』。接著於自點P2』起於接近點O2的方向上於離開透鏡厚度T的位置上求得點P』。接著描繪連結點P1』與點P2』的線s2，於此線s2上於自點P2』起離開透鏡厚度T的位置上求得點K1，接著求取點K1與點p1』的中點K2。接著通過點K2描繪與線s2垂直的線s3，而於此線s3與z-z』軸及與線s1交叉的點上分別求得點O3及點O4。
此第2實施型態的平面透鏡5與第1實施型態相同其外表面6與內表面7所形成的圓弧並非同心圓弧、且非同一半徑的圓弧。因此透鏡厚度略均勻且幾無度數變化。因此該平面透鏡5可大型化。
圖3為本發明的第3實施型態的平面透鏡11示意圖。此平面透鏡11其內面13為由半徑Rs3與Rs3的兩個連續的第1圓弧13a與第2圓弧13b所形成的複合凹面所形成，而其外表面12由半徑Rs3＋T與Rs4＋T的兩個連續的第3圓弧13a與第4圓弧13b所形成的複合圓弧的凸面所形成。在此，各圓弧的半徑具有Rs1＞Rs3＞Rs4的關係。
此平面透鏡11藉由以原點O1為中心的半徑Rs1的圓弧為基礎圓弧B，而自此基礎圓弧目起與前述第1實施型態的平面透鏡1相同於求得點O3及點O4後描繪以點O3為中心的半徑Rs3的第1圓弧13a，與以點O4為中心的半徑Rs4的第2圓弧13b，而求得內面13的凹面形狀。又，藉由描繪以點O3為中心的半徑為Rs3＋T的第3圓弧12a與以點O4為中心的半徑為Rs4＋T的第4圓弧12b乃可求得外表面12的凸面形狀。
此平面透鏡11與前述第1實施型態相同其形成外表面12與內表面13的圓弧既非同心圓弧亦非同一半徑的圓弧。因此透鏡厚度均勻、且幾無度數變化。因此，此平面透鏡11可大型化。
圖4為本發明的第4實施型態的平面透鏡15示意圖。於前述第3實施型態中，在半徑Rs3的第1圓弧13a與半徑Rs4的第2圓弧13b的複合圓弧所形成的凹面的外側，設置由第3圓弧12a與第4圓弧12b的複合圓弧所構成的凸面，而此第4實施型態的平面透鏡16相反地於半徑Rs3的第1圓弧16a與半徑Rs4的第2圓弧16b的複合圓弧所形成的凸面的內側設置第3圓弧17a與第4圓弧17b的複合圓弧所形成的凹面所成。亦即自基礎圓弧B起描繪以點O3為中心的半徑Rs3的第1圓弧16a，與以點O4為中心的半徑Rs4的第2圓弧16b，而求得外表面的凸面形狀，接著藉由描繪以點O3為中心的半徑為Rs3－T的第3圓弧17a與以點O4為中心的半徑為Rs4－T的第4圓弧17b，求得外表面的凸面形狀。
此平面透鏡15與前述第1實施型態相同其外表面16與內表面17所形成的圓弧既非同心圓弧亦非同一半徑的圓弧。因此透鏡厚度均勻、且幾無度數變化。因此，此平面透鏡15可大型化。
圖5、6、7為適用本發明的防塵防護用眼鏡透鏡的示意圖。此眼鏡透鏡21以人頭30的中心為原點O1，而以連結左右瞳孔的方向為x-x』，以頭30的上下方向為y-y』軸，以頭30的前後方向為z-z』軸。又，於x-x』、z-z』軸平面的斷面上與前述第1實施例相同外表面22由以原點O1為中心的半徑Rs1的第1圓弧所形成的凸面所構成，又，內面23由以點O3為中心的半徑Rs3的第2圓弧與以點O4為中心的半徑Rs4的第3圓弧所形成的複合圓弧的凹面所構成，藉此沿設於臉部的左右方向的面上。一方面於y-y』、z-z』軸平面的斷面上外表面22為由Rc1的圓弧所形成的凸面，而內表面23為由Rc2的圓弧所形成的凹面所形成。又，y-y』、z-z』軸平面的斷面上的外表面22與內表面23可任意設定半徑Rc1及Rc2，其只要為沿於臉部的上下方向的面上的形狀即可。
又，從前述眼鏡透鏡21的x-x』、y-y』軸平面亦即透鏡正面觀察時，左右的尺寸為100～180mm，上下的尺寸為70～100mm，上緣為朝向彎曲而下緣為朝下彎曲，同時為露出鼻部缺口成略U字狀。圖3的防塵防護用眼鏡透鏡21藉由加大臉上眼部周圍部份尤其是y-y』軸方向的部份乃可確實地防塵及防護可提高安全性。又，即使加大x-x』方向亦不會產生跳像現象，而可適用於機車的眼罩上其視野甚寬廣而可確保行駛的安全。
如此，依本發明的平面透鏡乃可實現大型化、且可增加設計的自由度為較習知的物品為更嶄新的設計。
從上所述可知，依本發明，因以O1為原點的立體三軸的x-z軸平面上的斷面形狀為由半徑Rs3的圓弧，與連續於該圓弧的半徑Rs4的圓弧所形成的複合圓弧所構成，故厚度在全面上為均一化而幾無度數變化，其結果不會產生跳像現象，且可大型化，且可提高設計自由度。
權利要求
1.一種新式平面透鏡，其特徵是它是以O1為原點的立體3軸的x-z軸平面的斷面形狀，由以原點O1為中心且通過z軸上的點P1、又半徑為Rs1的第1圓弧，與以z軸上的點O3為中心且自點P1起，通過於接近原點O1的方向上、離開透鏡厚度T份量的點P1』且半徑為Rs3的第2圓弧，與連續於前述第2圓弧的兩端、且半徑為Rs4的第3圓弧所形成，且具有Rs1＞Rs3＞Rs4的關係。
2.一種新式平面透鏡，其特徵是它是以O1為原點的立體3軸的x-z軸平面的斷面形狀，由以原點O1為中心且通過z軸上的點P1、又半徑為Rs1的第1圓弧，與以z軸上的點O3為中心且自點P1起，通過於遠離原點O1的方向上，離開透鏡厚度T份量的點P1』且半徑為Rs3的第2圓弧，與連續於前述第2圓弧的兩端且半徑為Rs4的第3圓弧所形成，且具有Rs4＞Rs3＞Rs1的關係。
3.一種新式平面透鏡，其特徵是它是以O1為原點的立體3軸的x-z軸平面的斷面形狀，於以原點O1為中心且通過z軸上的點P1且半徑為Rs1的圓弧為基礎圓弧的場合，由以z軸上的點O3為中心且自點P1起，通過於遠離原點O1的方向上離開透鏡厚度T份量的點Pi』且半徑為Rs3的第1圓弧，與連續於前述第1圓弧的兩端且半徑為Rs4的第2圓弧，與以z軸上的點O3為中心且通過點P1且半徑為Rs3＋T的第3圓弧，與連蓄於該第3圓弧兩端的半徑為Rs4＋T的第4圓弧所形成，且具有Rs1＞Rs3＞Rs4的關係。
4.一種新式平面透鏡，其特徵是它是以O1為原點的立體3軸的x-z軸平面的斷面形狀，於以原點O1為中心且通過z軸上的點P1且半徑為Rs1的圓弧為基礎圓弧的場合，由以z軸上的點O3為中心且自點P1起，通過於接近原點O1的方向上，離開透鏡厚度T份量的點P1』且半徑為Rs3的第1圓弧，與連續於前述第1圓弧的兩端且半徑為Rs4的第2圓弧，與以z軸上的點O3為中心且自點P1』起，通過於接近原點O1的方向上，離開透鏡厚度T份量的點P1」且半徑為Rs3-T的第3圓弧，與連蓄於該第3圓弧兩端的半徑為Rs4-T的第4圓弧所形成，且具有Rs1＞Rs3＞Rs4的關係。
全文摘要
本發明涉及一種平面透鏡。它是以0
文檔編號G02C7/16GK1333474SQ0012075
公開日2002年1月30日 申請日期2000年7月11日 優先權日2000年7月11日
發明者田川悅雄 申請人:如山光學股份有限公司