具有矯正散光的自由曲面漸進(jìn)式鏡片的設(shè)計(jì)方法及鏡片的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及鏡片技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種具有矯正散光的自由曲面漸進(jìn)式鏡片的 設(shè)計(jì)方法，W及該設(shè)計(jì)方法所獲得的鏡片。
【背景技術(shù)】
[0002] 漸進(jìn)多焦鏡片是應(yīng)用自由曲面實(shí)現(xiàn)光焦度的連續(xù)變化，通過屈光度的連續(xù)漸進(jìn)增 加的過渡區(qū)實(shí)現(xiàn)視遠(yuǎn)區(qū)與視近區(qū)表面面型和屈光度的自然銜接。所W漸進(jìn)多焦鏡片能只用 一塊鏡片就能矯正所有視場(chǎng)處的視力，能提供一個(gè)連續(xù)的從遠(yuǎn)至近都清晰的視力。
[0003] 如圖1所示，現(xiàn)有技術(shù)的漸進(jìn)多焦鏡片表面可分為四個(gè)部分；視遠(yuǎn)區(qū)1、視近區(qū)2、 漸進(jìn)區(qū)3和像散區(qū)4。其中，視遠(yuǎn)區(qū)1位于漸進(jìn)多焦鏡片上半部分的寬闊區(qū)域，在人眼處于 放松平視狀態(tài)下矯正視遠(yuǎn)能力，提供清晰、寬闊的視野。而視近區(qū)2位于漸進(jìn)多焦鏡片的下 方，其光學(xué)中必在視遠(yuǎn)區(qū)1中必下約10~18mm，鼻側(cè)2-2. 5mm處。具體位置因漸進(jìn)鏡片使 用類型，設(shè)計(jì)方法W及校正老視程度、人眼瞳距和用眼習(xí)慣等的不同而有相應(yīng)的差異。
[0004] 漸進(jìn)多焦鏡片的主要特征為：在鏡片上方固定的視遠(yuǎn)區(qū)1和鏡片下方固定的視近 區(qū)2之間有一段屈光力連續(xù)變化的過渡區(qū)域，該鏡片區(qū)域即稱為漸進(jìn)區(qū)（或稱漸變區(qū)）3。 在該區(qū)域，通過鏡片曲率半徑的逐漸減小而達(dá)到鏡片屈光力（度數(shù)）的逐漸增加，實(shí)現(xiàn)視遠(yuǎn) 區(qū)1與視近區(qū)2表面面形與屈光度的自然銜接，使由遠(yuǎn)及近不同距離的視野無斷裂而能清 晰成像，從而為佩戴者提供自遠(yuǎn)點(diǎn)到近點(diǎn)全程、連續(xù)的清晰視覺。因此，漸進(jìn)多焦鏡片越來 越受人們的關(guān)注，其應(yīng)用前景十分廣闊。現(xiàn)在國(guó)內(nèi)外對(duì)于使用送類鏡片的需求不斷上升，然 而，幾乎所有的漸進(jìn)鏡片都是從海外進(jìn)口，其價(jià)格昂貴、交貨期長(zhǎng)都非常影響送類鏡片的推 廣使用。
[0005] 另外，在漸進(jìn)區(qū)3的兩側(cè)為像差區(qū)（或稱像散區(qū)）4,當(dāng)視線移向此區(qū)會(huì)視物變形， 變形的程度與漸進(jìn)片的設(shè)計(jì)及加光度有關(guān)。變形散光是漸進(jìn)多焦鏡片很難克服的關(guān)鍵問 題，雖然驗(yàn)配得當(dāng)?shù)臐u進(jìn)區(qū)3能給予佩戴者清晰的視力，但在漸變區(qū)兩側(cè)將產(chǎn)生一定程度 的成像變形，其變形程度和變形方向取決于鏡片設(shè)計(jì)的不同和附加度數(shù)的深淺，當(dāng)眼球離 開可用漸變區(qū)中必區(qū)域越遠(yuǎn)，像質(zhì)變形就越明顯。由于視近區(qū)2為球性設(shè)計(jì)，所W視近區(qū)2 越寬，其周邊誘發(fā)出來的散光就越大，相反，視近區(qū)2越窄，其誘發(fā)周邊變形散光同樣隨附 加度數(shù)的變化而改變，近閱讀附加度數(shù)越大，周邊變形問題就越明顯。在此同時(shí)，目前在市 面上還沒有出現(xiàn)能夠矯正散光的漸進(jìn)多焦鏡片。
[0006] 近視、遠(yuǎn)視和散光統(tǒng)稱為屈光不正或屈光缺陷，多數(shù)人眼都會(huì)多少有些散光，與球 光缺陷共同一眼球。送是在人生生長(zhǎng)發(fā)育時(shí)期逐步形成的眼球缺陷。散光缺陷比球光缺陷復(fù) 雜一些，其大小是一個(gè)矢量（有方向的量），多數(shù)可W用眼鏡矯正，并不可怕。近視、遠(yuǎn)視、散 光都屬于屈光不正。所謂屈光不正是由于晶狀體的曲率（通俗地說；凹凸程度）改變引起。
[0007] 光線通過正常人的晶狀體后，影像正好聚焦在視網(wǎng)膜上，送稱為正視眼。近視眼的 晶狀體曲率增大，光線通過晶狀體后，影像聚焦在視網(wǎng)膜之前，遠(yuǎn)視眼正相反。近視和遠(yuǎn)視 眼的晶狀體的曲率改變是均勻的，而散光則不是均勻的改變，即在同一個(gè)晶體上，表面的凹 凸不規(guī)則，從而造成光線的焦點(diǎn)不能聚于一點(diǎn)，送就是散光。如果送種凹凸程度具有一定的 規(guī)律，（通常W360度圓周表示在郝個(gè)方向上。）送就做規(guī)則性散光，送種散光可W使用散 光鏡片來矯正。如果晶體完全無規(guī)則地凹凸不平，送樣的鏡片就無法加工了。矯正球光近 視或球光遠(yuǎn)視的鏡片叫球鏡。矯正散光的鏡片叫柱鏡。球鏡和柱鏡不能互相代替，但可W 合制成一個(gè)鏡片。
[0008] 另外，進(jìn)行鏡片設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)軟件幾乎由國(guó)外大公司壟斷，因此，普通的配鏡企業(yè)或 個(gè)人欲進(jìn)行鏡片設(shè)計(jì)時(shí)，需要支出不菲的成本。
[0009] 光電子領(lǐng)域熟知的光學(xué)設(shè)計(jì)的首選軟件是ZEMX。該軟件擁有兩大特點(diǎn)，就是可 W實(shí)現(xiàn)序列和非序列分析。在全球范圍內(nèi)，送款軟件已經(jīng)被廣大的應(yīng)用在設(shè)計(jì)顯示系統(tǒng)，照 明，成像的使用系統(tǒng)，激光系統(tǒng)W及漫射光的設(shè)計(jì)應(yīng)用方面。ZEMX是將實(shí)際光學(xué)系統(tǒng)的設(shè) 計(jì)概念，優(yōu)化，分析，公差W及報(bào)表集成在一起的一套綜合性的光學(xué)設(shè)計(jì)仿真軟件。包括光 學(xué)設(shè)計(jì)需要的所有功能，可W在實(shí)踐中對(duì)所有光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，優(yōu)化，分析，并具有容差 能力，所有送些強(qiáng)大的功能都直觀的呈現(xiàn)于用戶界面中。ZEMAX功能強(qiáng)大，速度快，靈活方 便，是一個(gè)很好的綜合性程序。ZEMAX能夠模擬連續(xù)和非連續(xù)成像系統(tǒng)及非成像系統(tǒng)。
[0010] 綜上所述，如何結(jié)合ZEMAX軟件，設(shè)計(jì)出一種價(jià)格相對(duì)較低、交貨期短的漸進(jìn)多焦 鏡片，并在該漸進(jìn)多焦鏡片上加上矯正散光的功能，具有非常重大的意義和應(yīng)用價(jià)值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種具有矯正散光的自由曲 面漸進(jìn)式鏡片的設(shè)計(jì)方法。
[0012] 本發(fā)明的另一目的在于提供一種本發(fā)明的具有矯正散光的自由曲面漸進(jìn)式鏡片 的設(shè)計(jì)方法所獲得的鏡片。
[0013] 本發(fā)明的上述目的，由W下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：
[0014] 一種具有矯正散光的自由曲面漸進(jìn)式鏡片的設(shè)計(jì)方法，該方法包括：
[0015] 建立一個(gè)人眼模型，使人眼與鏡片組成一個(gè)完整的光學(xué)系統(tǒng)；
[0016] 確定屈光度漸進(jìn)曲線子午線；
[0017] 根據(jù)所述人眼模型和所述子午線，通過優(yōu)化得到漸進(jìn)片；
[0018] 在所述漸進(jìn)片前表面上進(jìn)行散光矯正，得到具有矯正散光的自由曲面漸進(jìn)式鏡片。
[0019] 本發(fā)明的設(shè)計(jì)方法，優(yōu)選的，所述人眼模型設(shè)置瞳孔表面在X方向有0. 6mm的偏移量。
[0020] 本發(fā)明的設(shè)計(jì)方法，優(yōu)選的，設(shè)計(jì)屈光度漸進(jìn)曲線子午線時(shí)，使相應(yīng)的漸進(jìn)區(qū)較長(zhǎng) 而視近區(qū)較短。
[0021] 本發(fā)明的設(shè)計(jì)方法，優(yōu)選的，所述使相應(yīng)的漸進(jìn)區(qū)較長(zhǎng)而近視區(qū)較小的方法為，使 功率分布圖的功率變化率較小。
[0022] 本發(fā)明的設(shè)計(jì)方法，優(yōu)選的，得到漸進(jìn)片的步驟，包括：
[0023] 設(shè)計(jì)漸進(jìn)片的初始結(jié)構(gòu)，得到初始漸進(jìn)片；W及
[0024] 對(duì)所述初始漸進(jìn)片進(jìn)行優(yōu)化，得到優(yōu)化后的漸進(jìn)片。
[00巧]本發(fā)明的設(shè)計(jì)方法，優(yōu)選的，所述初始漸進(jìn)片的設(shè)計(jì)步驟，包括：
[0026] a)設(shè)定漸進(jìn)片與人眼模型中的角膜之間的距離；
[0027] b)設(shè)計(jì)一款單一焦點(diǎn)的透鏡；
[0028] c)根據(jù)設(shè)計(jì)好的子午線設(shè)定多結(jié)構(gòu)，所述多結(jié)構(gòu)包括；第一結(jié)構(gòu)，當(dāng)加光為OD時(shí)， 人眼模型中的眼球模型轉(zhuǎn)動(dòng)0度；第二結(jié)構(gòu)，當(dāng)加光+1D時(shí)，人眼模型中的眼球模型向下轉(zhuǎn) 動(dòng)15度；第Η結(jié)構(gòu)，當(dāng)加光巧D時(shí)，人眼模型中的眼球模型向下轉(zhuǎn)動(dòng)30度。
[0029] d)設(shè)置物距，通過設(shè)置物距來表示遠(yuǎn)視、過渡和近視Η種狀態(tài)。所述第一結(jié)構(gòu)模擬 遠(yuǎn)視狀態(tài)；所述第二結(jié)構(gòu)模擬過渡狀態(tài)，也即眼球向下轉(zhuǎn)；所述第Η結(jié)構(gòu)模擬近視狀態(tài)。
[0030] 本發(fā)明的設(shè)計(jì)方法，優(yōu)選的，對(duì)所述漸進(jìn)片進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，前表面為非球面設(shè)計(jì)，后 表面為自由曲面設(shè)計(jì)。
[0031] 本發(fā)明的設(shè)計(jì)方法，優(yōu)選的，對(duì)所述初始漸進(jìn)片進(jìn)行優(yōu)化，得到優(yōu)化后的漸進(jìn)片的 步驟，包括：
[0032] a)使所述光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行合理化設(shè)計(jì)；
[0033] b)對(duì)所述光學(xué)系統(tǒng)的變量進(jìn)行設(shè)定；
[0034] C)評(píng)價(jià)函數(shù)的設(shè)定。
[0035] d)進(jìn)行優(yōu)化。
[0036] 本發(fā)明的設(shè)計(jì)方法，優(yōu)選的，對(duì)所述光學(xué)系統(tǒng)的變量進(jìn)行設(shè)定，設(shè)最高階數(shù)為44,歸 一化半徑為20,其中所述評(píng)價(jià)函數(shù)為一組使所述光學(xué)系統(tǒng)接近一組指定的目標(biāo)的數(shù)值表示。
[0037] 本發(fā)明的設(shè)計(jì)方法，優(yōu)選的，所述評(píng)價(jià)函數(shù)的數(shù)值為像質(zhì)、焦距或放大率；其中所 述評(píng)價(jià)函數(shù)的數(shù)值越小則代表光學(xué)系統(tǒng)的性能越良好，并且0值代表理想狀態(tài)。
[0038] 本發(fā)明的設(shè)計(jì)方法，優(yōu)選的，后表面采用擴(kuò)展的二次曲面公式進(jìn)行構(gòu)造，公式為：
[0039]
[0040] 本發(fā)明的設(shè)計(jì)方法，優(yōu)選的，所述對(duì)所述初始漸進(jìn)片進(jìn)行優(yōu)化，得到優(yōu)化后的漸進(jìn) 片的步驟，還包括；將所述優(yōu)化后的漸進(jìn)片的漸進(jìn)區(qū)域內(nèi)旋轉(zhuǎn)6度，并對(duì)左右側(cè)鏡片對(duì)應(yīng)點(diǎn) 進(jìn)行平衡設(shè)計(jì)。
[0041] 本發(fā)明的設(shè)計(jì)方法，優(yōu)選的，在所述漸進(jìn)片前表面上進(jìn)行散光矯正，得到具有矯正 散光的自由曲面漸進(jìn)式鏡片的步驟，包括：
[0042] a)提取所述漸進(jìn)片非球面前表面作為散光鏡片的后表面；
[0043] b)將散光鏡片的厚度設(shè)為0. 01mm，然后優(yōu)化所述散光鏡片的前表面來完成散光 矯正；
[0044] C)將完成散光矯正的散光鏡片加到優(yōu)化后的漸進(jìn)片上；
[0045] d)在Η維機(jī)械軟件中，使其成為一個(gè)實(shí)體，最終得到具有矯正散光的自由曲面漸 進(jìn)式鏡片；
[0046] e)進(jìn)行光線追跡的模擬過程。
[0047]