[发明专利]一种自由曲面渐进多焦点镜片及其设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种镜片及其设计方法，具体涉及一种自由曲面渐进多焦点镜片及其设计方法。

背景技术

老视是老年人群的主要视力缺陷。老视配戴者需要远、中、近等不同距离的视觉矫正，因此要求将不同的屈光矫正功能集成到同一片镜片上，形成多个焦点的眼镜。传统的双光镜和三光镜只能在几个离散的视觉区域内对几个离散的距离实现视觉矫正，无法获得全程的连续视觉，并且在不同视觉区域的分界线处存在明显的像跳，影响配戴的舒适度。

基于自由曲面技术的渐进多焦点镜片克服了上述问题，为佩戴者提供自远点到近点全程、连续的清晰视觉。与双光镜不同的是，渐进多焦点镜片的后表面曲率半径从视远点开始至视近点按一定的变化规律逐渐、连续地增加至一固定值，佩戴者只需以接近自然生理状态的眼球垂直转动即可使任意距离的视力都达到清晰。

渐进多焦点镜片表面分为四个区域：视远区、视近区、中间过渡区和像差区。视远区位于镜片上半部分的宽阔区域，含有矫正视远屈光不正的处方，提供清晰、宽阔的视野。视近区位于视远参考圈中心下方约10～18 mm，鼻侧约2～3 mm，具体数值视近附加量和制备样式而异。中间过渡区也叫渐变通道，其长度可根据实际需要进行设定，其宽度则取决于度数变化速率和像差区域的大小等因素。中间过渡区的长度、宽度和加光量限定了配戴者眼睛的活动范围，直接决定了人眼对渐进多焦点镜片的适应性。像差区是除了视远区、视近区和中间过渡区之外，像差无法满足人眼正常视觉要求的镜片周边区域，主要为像散像差和棱镜像差，影响佩戴者对镜片的适应。

通常把实际可用的视远区、视近区和中间过渡区统称为渐进多焦点镜片的有效视觉区域或有效视野。它实际上包括无像差的区域和像差在个体可耐受范围内的区域。客观上，影响中/近视野范围的主要因素是像散像差的分布与变化情况。

理想的渐进多焦点镜片是没有像差的，但是这种制备目前还无法实现。面型优化制备的目的只是将像差在镜片表面进行合理分布，而无法完全消除像差。渐进多焦点镜片需要满足的基本要求包括拥有尽可能大的有效视觉区域、较短的渐变通道和较小的像差变化梯度。制备者往往根据佩戴者的具体需求，设定各个制备参数的权重因子，通过制备参数的平衡和折中，来对渐进多焦点镜片进行面型和功能的优化。

通常情况下，渐进多焦点镜片在中间过渡区的球径度沿渐变通道递增，同时在中间过渡区附近的像散区内，沿垂直于渐变通道方向，像散像差也是逐渐递增，且像散像差的递增速度是球径度递增速度的2倍左右。这就意味着较短的渐变通道将会产生更大的像散像差同时会缩小镜片的有效视觉区域。由此产生了高渐变度、高像散像差、短通道的硬性制备和低渐变度、低像散像差、长通道的软性制备两类制备模式。

发明内容

本发明的目的是提供一种自由曲面渐进多焦点镜片及其设计方法。本发明设计的镜片短通道、低像散像差，且相差区域内像散值的渐变度小于中间过渡区域内表面球径度的渐变度，有效提高了配戴者的舒适度。

本发明一种自由曲面渐进多焦点镜片的设计方法，包括以下步骤：

（a）初始面型构造：

自由曲面渐进多焦点镜片的面型构造，采用扩展的轴对称二次曲面公式进行构造，公式为：

其中，为各点的空间坐标，

为各点的曲率张量，

为二次曲线系数张量；

构造子午脐线：先后连接视远点、适配点、视近点得到子午脐线，当视近点与视远点存在侧向位移时，子午脐线为曲线；当视近点与视远点不存在侧向位移时，子午脐线即为镜片的纵向中心线；

构造初始面型：设定镜片视远点与视近点的球径度，利用高阶的非线性插值方法计算子午脐线上各点的球径度，同时已知镜片折射率，即可计算子午脐线上每一点沿x方向和y方向的初始曲率和，而曲率均设为零；同时将各点的二次曲线系数张量也设为零，由扩展的轴对称二次曲面公式计算得到镜片上各点的初始矢高。此时，扩展的轴对称二次曲面公式就退化为普通的二次曲面公式，得到的就是传统渐进多焦点镜片的面型。 

（b）表面光学特性计算

然后利用微分几何的基本公式计算出相应点的最大和最小曲率半径和，从而获得镜片表面光学特性，即各点的表面球径度和像散值：

表面球径度 ， 像散值 

n为镜片材料的折射率；

（c）面型优化：