專利名稱：一種新型多光軸漸進(jìn)多焦點(diǎn)鏡片設(shè)計(jì)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種漸變焦鏡片設(shè)計(jì)方法，特別涉及ー種新型多光軸漸進(jìn)多焦點(diǎn)鏡片設(shè)計(jì)方法。
背景技術(shù)：
漸變焦眼鏡是采用光焦度從上到下逐漸增加的鏡片，隨著人眼觀察范圍由遠(yuǎn)至近，鏡片的光焦度逐漸增加。因此，只用一塊鏡片就能矯正多種視場(chǎng)的視力，能提供ー個(gè)連續(xù)的從遠(yuǎn)用到近用都清晰的視力，無鏡片中的拼接痕跡，外表美觀。漸變焦鏡片是ー種相當(dāng)復(fù)雜的光學(xué)元件，對(duì)它的研究涉及到光學(xué)、人體工程學(xué)和數(shù)學(xué)等多門學(xué)科的知識(shí)。雖然漸變鏡片概念的提出到今天，經(jīng)歷了將近ー個(gè)世紀(jì)的發(fā)展，世 界各地的光學(xué)工程師和數(shù)學(xué)家們?nèi)栽诓粩嗵剿饕酝晟破湫阅?。但是目前?guó)內(nèi)外的漸變多焦點(diǎn)鏡片設(shè)計(jì)方法的研究與使用僅限于單光軸系統(tǒng)，與人眼實(shí)際在觀察不同方位的事物時(shí)是呈現(xiàn)多光軸系統(tǒng)的實(shí)際情況有所不同。人眼在觀察遠(yuǎn)近不同的目標(biāo)時(shí)，其視軸方向會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)從而使雙眼會(huì)聚到目標(biāo)上。因此，隨著觀察目標(biāo)的不同，眼睛使用鏡片位置也不同，并且這兩者之間的關(guān)系不是簡(jiǎn)單的沿鏡片子午線變化。所以本專利從多光軸系統(tǒng)來考慮設(shè)計(jì)漸變焦鏡片，結(jié)合人眼的實(shí)際使用習(xí)慣，設(shè)計(jì)更為合理的鏡片。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是針對(duì)現(xiàn)在漸變鏡設(shè)計(jì)與眼睛使用情況不符的問題，提出了ー種新型多光軸漸進(jìn)多焦點(diǎn)鏡片設(shè)計(jì)方法，從多光軸來考慮設(shè)計(jì)漸變焦鏡片，在一塊鏡片上實(shí)現(xiàn)多個(gè)漸變焦球形或者非球形的小光瞳，每ー個(gè)光軸對(duì)應(yīng)ー個(gè)球形或者非球形的小光瞳設(shè)計(jì)相應(yīng)的光焦度，并對(duì)多個(gè)球形或者非球形的小光瞳對(duì)應(yīng)的漸變焦鏡片進(jìn)行整體曲面擬合。更符合人眼的使用情況。本發(fā)明的技術(shù)方案為ー種新型多光軸漸進(jìn)多焦點(diǎn)鏡片設(shè)計(jì)方法，包括如下步驟
1)在鏡片上設(shè)計(jì)遠(yuǎn)用基準(zhǔn)點(diǎn)、棱鏡基準(zhǔn)點(diǎn)(PRP)及其表面中心；
2)在鏡片的子午線上，設(shè)計(jì)與傳統(tǒng)漸進(jìn)多焦點(diǎn)鏡片遠(yuǎn)用基準(zhǔn)點(diǎn)到近用基準(zhǔn)點(diǎn)直線距離相等的位置參考基準(zhǔn)點(diǎn)，且遠(yuǎn)用基準(zhǔn)點(diǎn)到這個(gè)位置參考基準(zhǔn)點(diǎn)的長(zhǎng)度均為Z ；
3)應(yīng)用高次多項(xiàng)式設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，設(shè)計(jì)多光軸漸變焦鏡片子午線上的多焦點(diǎn)光瞳中心；
4)用等焦距曲線是二次曲線的曲線求得其全光瞳面內(nèi)的等屈光度輪廓線，以經(jīng)過鏡片表面中心的水平直線為對(duì)稱中心線，越靠近這個(gè)中心線，二次曲線的離心率e越大，等屈光度輪廓線彎曲度就越??；
5)等屈光度輪廓線使整個(gè)鏡片上布滿多個(gè)漸變焦球形或者非球形的小光瞳，每個(gè)入射鏡片的光軸對(duì)應(yīng)ー個(gè)球形或者非球形的小光瞳，球形或者非球形的小光瞳的中心處于等屈光度輪廓線上，小光瞳的結(jié)構(gòu)為小型的凸透鏡，凸透鏡直徑小的大小選擇與人眼瞳孔大小相匹配；
6)對(duì)多個(gè)球形或者非球形的小光瞳對(duì)應(yīng)的漸變焦鏡片前表面或者后表面進(jìn)行整體曲面擬合，根據(jù)微分幾何學(xué)原理求出鏡片的平均球面度。所述小光瞳是重疊的且布滿整個(gè)鏡面區(qū)域，且在過遠(yuǎn)用基準(zhǔn)點(diǎn)和位置參考基準(zhǔn)點(diǎn)的等屈光度輪廓線之間的區(qū)域內(nèi)，小光瞳的重疊比外圍區(qū)域更加的密集；在子午線上，遠(yuǎn)用基準(zhǔn)點(diǎn)到位置參考基準(zhǔn)點(diǎn)的長(zhǎng)度為Z的線段內(nèi)，小光瞳的個(gè)數(shù)#用如下公式來計(jì)算
N > a X.—
①
其中a為待定系數(shù)，L為遠(yuǎn)用基準(zhǔn)點(diǎn)和與近用基準(zhǔn)點(diǎn)距離相等的位置參考基準(zhǔn)點(diǎn)之間的距離，小為小光瞳的直徑。所述小光瞳重疊的區(qū)域,通過多目標(biāo)函數(shù)求解模型參數(shù)的方 法對(duì)重疊區(qū)域重構(gòu)面形，在多光軸漸進(jìn)多焦點(diǎn)的光瞳設(shè)計(jì)區(qū)進(jìn)行曲面擬合，擬合面可位于鏡片的前表面或者后表面。本發(fā)明的有益效果在于本發(fā)明新型多光軸漸進(jìn)多焦點(diǎn)鏡片設(shè)計(jì)方法，與傳統(tǒng)的漸進(jìn)多焦點(diǎn)鏡片相比較能夠?qū)崿F(xiàn)面形在每個(gè)球形或者非球形的小光瞳內(nèi)相對(duì)于球面的均方差(RMS)大幅度減少，尤其是眼睛左右運(yùn)動(dòng)時(shí)可觀察區(qū)域中的盲區(qū)相對(duì)其他漸進(jìn)多焦點(diǎn)鏡片大幅減少。本設(shè)計(jì)方法更好地結(jié)合了人眼的實(shí)際使用習(xí)慣，能夠在遠(yuǎn)距、中距和近距全程空間實(shí)現(xiàn)視功能的漸變最佳矯正。


圖I為本發(fā)明新型多光軸漸進(jìn)多焦點(diǎn)鏡片設(shè)計(jì)方法上小光瞳分布示意 圖2為本發(fā)明眼睛水平位置時(shí)多光軸漸進(jìn)多焦點(diǎn)鏡片光軸正視示意 圖3為本發(fā)明眼睛向上轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)多光軸漸進(jìn)多焦點(diǎn)鏡片光軸正視示意 圖4為本發(fā)明眼睛向左轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)多光軸漸進(jìn)多焦點(diǎn)鏡片光軸俯視示意圖。
具體實(shí)施例方式本設(shè)計(jì)方法從多光軸來考慮設(shè)計(jì)漸變焦鏡片，在一塊鏡片上實(shí)現(xiàn)多個(gè)漸變焦球形或者非球形的小光瞳，每ー個(gè)光軸對(duì)應(yīng)ー個(gè)球形或者非球形的小光瞳設(shè)計(jì)相應(yīng)的光焦度，并對(duì)多個(gè)球形或者非球形的小光瞳對(duì)應(yīng)的漸變焦鏡片前表面或者后表面進(jìn)行整體曲面擬合。同時(shí)在多光軸的情況下應(yīng)用高次多項(xiàng)式設(shè)計(jì)漸進(jìn)多焦點(diǎn)眼用鏡片的子午線，實(shí)現(xiàn)面形在每個(gè)球形或者非球形的小光瞳內(nèi)相對(duì)于球面的均方差大幅度減少，尤其是眼睛左右運(yùn)動(dòng)時(shí)可觀察區(qū)域中的盲區(qū)相對(duì)其他設(shè)計(jì)方法大幅減少。具體情況如下所述。如圖I所示鏡片上小光瞳分布示意圖，在一塊鏡片I上，實(shí)現(xiàn)多光軸設(shè)計(jì)漸進(jìn)多焦點(diǎn)鏡片，因而在鏡片I的鏡面上有許多的球形或者非球形的小光瞳4存在，并且這些球形或者非球形的小光瞳4是重疊的且布滿整個(gè)鏡面區(qū)域。每ー個(gè)光軸對(duì)應(yīng)ー個(gè)球形或者非球形的小光瞳4，小光瞳4位置是隨著人眼8的視軸轉(zhuǎn)動(dòng)位置來決定的，由于有多個(gè)球形或者非球形的小光瞳4的存在，鏡片I的子午線3，應(yīng)用高次多項(xiàng)式來設(shè)計(jì)，并求解鏡片子午線3方程，用等焦距曲線是二次曲線的曲線求得其全光瞳面內(nèi)的等屈光度輪廓線2，以經(jīng)過鏡片I表面中心的水平直線為對(duì)稱中心線,越靠近這個(gè)中心線,二次曲線的離心率e越大，等屈光度輪廓線2彎曲度就越小，根據(jù)微分幾何學(xué)原理求出鏡片前表面或者后表面的平均球面度。由于是多光軸的漸進(jìn)多焦點(diǎn)鏡片1，在鏡片I上有遠(yuǎn)用基準(zhǔn)點(diǎn)5、棱鏡基準(zhǔn)點(diǎn)(PRP)及其表面中心6、設(shè)計(jì)了子午線3上與漸進(jìn)多焦點(diǎn)鏡片遠(yuǎn)用基準(zhǔn)點(diǎn)5到近用基準(zhǔn)點(diǎn)直線距離相等的位置參考基準(zhǔn)點(diǎn)7。人眼在觀察四周的事物過程中，眼睛是圍繞眼球的球心在上下或者左右轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)人眼有視覺缺陷的時(shí)候，觀察周圍的事物將變得十分的模糊，因此，眼鏡是矯正眼球屈光、保護(hù)眼睛健康和提高視覺功能的ー種特殊的醫(yī)療器具。如眼睛水平位置時(shí)多光軸漸進(jìn)多焦點(diǎn)鏡片光軸示意圖2，當(dāng)有視覺缺陷的人眼處在水平位置觀察物體時(shí)，可以認(rèn)為視覺光軸9是在水平位置，并通過眼球8的球心13。眼鏡在人眼前一定距離處，觀察的物體通過鏡片I中的小光瞳4，經(jīng)過眼球8的角膜10、前室11、水晶體12再投影到視網(wǎng)膜的黃斑上。同理，眼睛向上轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)多光軸漸進(jìn)多焦點(diǎn)鏡片光軸左視示意圖3，當(dāng)有遠(yuǎn)視視覺缺陷的人眼向上轉(zhuǎn)動(dòng)觀察物體時(shí)，用到多光軸漸進(jìn)多焦點(diǎn)鏡片I的視遠(yuǎn)區(qū)，在此可以認(rèn)為視覺光軸9是與水平位置保持一定的角度，并通過眼球8的球心13。眼鏡在人眼前一定距離處，觀察的物體通過鏡片I中的小光瞳4，經(jīng)過眼球8的角膜10、前室11、水晶體12再投影到視網(wǎng)膜的黃斑上。同理，眼睛向下轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)多光軸漸進(jìn)多焦點(diǎn)鏡片時(shí)，當(dāng)有近視視覺缺陷的人眼向下轉(zhuǎn)動(dòng)觀察物體時(shí)，用到多光軸漸進(jìn)多焦點(diǎn)鏡片I的視近區(qū)，在此可以認(rèn)為視覺光軸9是與水平位置保持一定的角度，并通過眼球8的球心13。眼鏡在人眼前一定距離處，觀察的物體通過鏡片I中的小光瞳4，經(jīng)過眼球8的角膜10、前室11、水晶體12再投影到視網(wǎng)膜的黃斑上。同理，眼睛向左轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)多光軸漸進(jìn)多焦點(diǎn)鏡片光軸俯視示意圖4，當(dāng)有視覺缺陷的人眼向左轉(zhuǎn)動(dòng)觀察物體時(shí)，可以認(rèn)為視覺光軸9向左偏轉(zhuǎn)并與水平位置保持一定的角度，并通過眼球8的球心13。眼鏡在人眼前一定距離處，觀察的物體通過鏡片I中的小光瞳4，經(jīng)過眼球8的角膜10、前室11、水晶體12再投影到視網(wǎng)膜的黃斑上，這樣人眼的視覺盲區(qū)相對(duì)其他漸進(jìn)多焦點(diǎn)鏡片大幅減少。球形或者非球形的小光瞳4的結(jié)構(gòu)是ー個(gè)球面或者非球面結(jié)構(gòu)的小型凸透鏡，凸透鏡直徑小的大小選擇與人眼瞳孔大小相匹配。當(dāng)多數(shù)小光瞳布滿在整個(gè)鏡片I上時(shí)，且在過遠(yuǎn)用基準(zhǔn)點(diǎn)5和位置參考基準(zhǔn)點(diǎn)7的等屈光度輪廓線之間的區(qū)域內(nèi)，小光瞳4的重疊比外圍區(qū)域更加的密集。由于人眼視覺范圍的限制，越靠近邊界區(qū)域，小光瞳4的重疊越稀疏。在子午線上，遠(yuǎn)用基準(zhǔn)點(diǎn)和與近用基準(zhǔn)點(diǎn)距離相等的位置參考基準(zhǔn)點(diǎn)的長(zhǎng)度為Z的線段內(nèi)，小光瞳的個(gè)數(shù)#用如下公式來計(jì)算
權(quán)利要求
1.ー種新型多光軸漸進(jìn)多焦點(diǎn)鏡片設(shè)計(jì)方法，其特征在于，包括如下步驟 1)在鏡片(I)上設(shè)計(jì)遠(yuǎn)用基準(zhǔn)點(diǎn)(5)、棱鏡基準(zhǔn)點(diǎn)(PRP)及其表面中心(6)； 2)在鏡片(I)的子午線(3)上，設(shè)計(jì)與傳統(tǒng)漸進(jìn)多焦點(diǎn)鏡片遠(yuǎn)用基準(zhǔn)點(diǎn)(5)到近用基準(zhǔn)點(diǎn)直線距離相等的位置參考基準(zhǔn)點(diǎn)(7)，且遠(yuǎn)用基準(zhǔn)點(diǎn)(5)到這個(gè)位置參考基準(zhǔn)點(diǎn)(7)的長(zhǎng)度均為L(zhǎng) ； 3)應(yīng)用高次多項(xiàng)式設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，設(shè)計(jì)多光軸漸變焦鏡片子午線(3)上的多焦點(diǎn)(光瞳中心)； 4)用等焦距曲線是二次曲線的曲線求得其全光瞳面內(nèi)的等屈光度輪廓線(2)，以經(jīng)過鏡片(I)表面中心的水平直線為對(duì)稱中心線,越靠近這個(gè)中心線,二次曲線的離心率e越大，等屈光度輪廓線(2)彎曲度就越??； 5)等屈光度輪廓線(2)使整個(gè)鏡片上布滿多個(gè)漸變焦球形或者非球形的小光瞳(4)，每個(gè)入射鏡片的光軸對(duì)應(yīng)ー個(gè)球形或者非球形的小光瞳(4)，球形或者非球形的小光瞳的中心處于等屈光度輪廓線(2)上，小光瞳(4)的結(jié)構(gòu)為小型的凸透鏡，凸透鏡直徑小的大小選擇與人眼瞳孔大小相匹配； 6)對(duì)多個(gè)球形或者非球形的小光瞳(4)對(duì)應(yīng)的漸變焦鏡片(I)前表面或者后表面進(jìn)行整體曲面擬合，根據(jù)微分幾何學(xué)原理求出鏡片的平均球面度。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述新型多光軸漸進(jìn)多焦點(diǎn)鏡片設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述小光瞳(4)是重疊的且布滿整個(gè)鏡面區(qū)域，且在過遠(yuǎn)用基準(zhǔn)點(diǎn)(5)和位置參考基準(zhǔn)點(diǎn)(7)的等屈光度輪廓線之間的區(qū)域內(nèi)，小光瞳(4)的重疊比外圍區(qū)域更加的密集；在子午線(3)上，遠(yuǎn)用基準(zhǔn)點(diǎn)(5)到位置參考基準(zhǔn)點(diǎn)(7)的長(zhǎng)度為Z的線段內(nèi)，小光瞳(4)的個(gè)數(shù)#用如下公式來計(jì)算 其中a為待定系數(shù)，L為遠(yuǎn)用基準(zhǔn)點(diǎn)(5)和與近用基準(zhǔn)點(diǎn)距離相等的位置參考基準(zhǔn)點(diǎn)(7)之間的距離，小為小光瞳的直徑。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述新型多光軸漸進(jìn)多焦點(diǎn)鏡片設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述小光瞳(4)重疊的區(qū)域，通過多目標(biāo)函數(shù)求解模型參數(shù)的方法對(duì)重疊區(qū)域重構(gòu)面形，在多光軸漸進(jìn)多焦點(diǎn)的光瞳設(shè)計(jì)區(qū)進(jìn)行曲面擬合，擬合面可位于鏡片的前表面或者后表面。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種新型多光軸漸進(jìn)多焦點(diǎn)鏡片設(shè)計(jì)方法，與傳統(tǒng)的漸進(jìn)多焦點(diǎn)鏡片相比較，從多光軸來考慮設(shè)計(jì)漸變焦鏡片，在一塊鏡片上布滿多個(gè)漸變焦球形或者非球形的小光瞳，每個(gè)入射鏡片的光軸對(duì)應(yīng)一個(gè)球形或者非球形的小光瞳設(shè)計(jì)相應(yīng)的光焦度，并對(duì)多個(gè)球形或者非球形的小光瞳所對(duì)應(yīng)的整個(gè)漸變焦鏡片前表面或者后表面進(jìn)行整體曲面擬合。實(shí)現(xiàn)面形在每個(gè)球形或者非球形的小光瞳內(nèi)相對(duì)于球面的均方差(RMS)大幅度減少，尤其是眼睛左右運(yùn)動(dòng)時(shí)可觀察區(qū)域中的盲區(qū)相對(duì)其他漸進(jìn)多焦點(diǎn)鏡片大幅減少。本設(shè)計(jì)方法更好地結(jié)合了人眼的實(shí)際使用習(xí)慣，能夠在遠(yuǎn)距、中距和近距全程空間實(shí)現(xiàn)視功能的漸變最佳矯正。
文檔編號(hào)G02C7/02GK102768414SQ20121026627
公開日2012年11月7日 申請(qǐng)日期2012年7月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月30日
發(fā)明者朱嵐, 章浩偉, 陳家璧, 項(xiàng)華中 申請(qǐng)人:上海理工大學(xué)