一种曲率中心优化的渐进多焦点眼用镜片及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种曲率中心优化的渐进多焦点眼用镜片及其制备方法。通过建立曲率中心y坐标

A progressive multi focus lens for the center of curvature optimization and its preparation method

The invention discloses a progressive multi focus lens for the optimization of curvature center and a preparation method. By setting up the curvature center y coordinates

【技术实现步骤摘要】
一种曲率中心优化的渐进多焦点眼用镜片及其制备方法
本专利技术涉及一种渐进多焦点眼用镜片，特别涉及一种曲率中心优化的渐进多焦点眼用镜片及其制备方法。
技术介绍
渐进多焦点眼用镜片能同时满足视远与视近的需求，又避免了双光镜等在视远与视近转换时视觉断裂等缺陷。参见附图1，渐进多焦点眼用镜片表面分为远用区1，渐变通道(或称中间过渡区)2，近用区(阅读区)3和散光区4；图1中，A为远用区参考点，B为近用区参考点；远用区、近用区和渐变通道统称为有效视觉区。由于人眼的瞳孔较小，直径只有3至4毫米，人眼与渐进多焦点眼用镜片构成系统的孔径小，视场大，球差和慧差对相影响较小，通常可以不考虑，而散光是对人眼影响最大的像差，直接影响视觉锐度，给渐进多焦点眼用镜片的佩戴者带来不适。因此，在渐进多焦点眼用镜片的优化设计中主要考虑的是光焦度达到要求和减小不必要散光，其中减小不必要散光是渐进多焦点眼用镜片设计中的最大难点。在本专利技术作出之前，美国专利(US4861153)和中国专利技术专利(CN101661167A)提供的渐进多焦点眼用镜片的设计方法为：采用笛卡尔坐标系，原点在镜片中心，y轴正方向水平向右，x轴正方向竖直向下，z轴正方向垂直于纸面指向读者。首先确定远用区参考点和近用区参考点的光焦度，再通过确定连接远用区和近用区的子午线曲率分布，结合连续分布的轮廓线u(x,y)来确定遍及整个镜片的曲率半径R(x,y)，进而由各点的曲率半径值R(x,y)计算得到镜片渐进多焦点表面上各点的曲率中心(ξ,η,ζ)(其中η＝0)，最后根据矢高公式计算渐进多焦点镜片矢高分布z(x,y)。现有技术中，中国专利技术专利(CN101661167A)主要针对子午线上曲率半径R(x,y)进行优化设计以减小不必要散光。中国专利技术专利(CN103246080A)主要针对轮廓线u(x,y)进行优化设计以减小不必要散光。渐进多焦点表面上各点的曲率中心对渐进多焦点眼用镜片的散光也具有较大影响，上述技术方案中，虽然对曲率中心的x坐标ξ和z坐标ζ进行了计算，但是将曲率中心的y坐标η强制设置为零，不利于减小不必要散光。
技术实现思路
本专利技术针对现有渐进多焦点眼用镜片曲率中心设计中存在的不足，提供一种曲率中心优化的渐进多焦点眼用镜片及其制备方法，有效改善了渐进多焦点眼用镜片的光学性能。实现本专利技术目的的技术方案是提供一种曲率中心优化的渐进多焦点眼用镜片的制备方法，先得到初始镜片的表面矢高，其初始镜片的曲率中心坐标为(ξ,η,ζ)，镜片表面的曲率半径为R＝R(x,y)，曲率中心的x坐标为ξ＝ξ(x,y)，y坐标为η＝0，z坐标为ζ＝ζ(x,y)，再进行以下两种方法的优化和加工。方法一的步骤如下：(1)对初始镜片的曲率中心坐标(ξ,η,ζ)中的y坐标η按如下公式(Ⅰ)的优化函数表达式进行优化：其中，sgn()为符号函数；b为位置参数，b的取值范围为0.4～1.2；κ为宽度参数，κ的取值范围为0.6～1.2；为镜片的口径；优化系数a1和a2按如下公式(Ⅱ)非线性方程组计算得到：其中，J1(a1,a2)＝∫∫F(1)dxdy，F(1)为初始镜片表面主曲率差的平方，F(1)＝(k1-k2)2，且(k1-k2)2＝g-6[r(1+q2)-2pqs+t(1+q2)]2-4g-4(rt-s2)，其中，(2)按如下公式(Ⅲ)计算镜片的表面矢高：(3)以步骤(2)得到的表面矢高加工镜片，得到一种曲率中心优化的渐进多焦点眼用镜片。方法二的步骤如下：(1)对初始镜片的曲率中心坐标(ξ,η,ζ)中的y坐标η按如下公式(Ⅳ)的优化函数表达式进行优化：式中，R＝R(x,y)为初始镜片的表面曲率半径；优化系数c1和c2按如下公式(Ⅴ)计算得到：式中，α为调整因子，取值范围为0.2～0.8；c10和c20分别为如下公式(Ⅵ)非线性方程组的根：式中，J2(c1,c2)＝∫∫F(2)dxdy，F(2)为初始镜片表面主曲率差的平方，F(2)＝(k1-k2)2，且(k1-k2)2＝g-6[r(1+q2)-2pqs+t(1+q2)]2-4g-4(rt-s2)，其中，(2)按如下公式(Ⅶ)计算镜片的表面矢高：(3)以步骤(2)得到的表面矢高加工镜片，得到一种曲率中心优化的渐进多焦点眼用镜片。本专利技术技术方案还包括按上述两种制备方法分别得到的曲率中心优化的渐进多焦点眼用镜片。本专利技术在现有技术公开的渐进多焦点眼用镜片的基础上，对得到的初始镜片的曲率中心进行优化设计，构建两种曲率中心的y坐标η的优化函数，并通过对渐进多焦点眼用镜片表面主曲率差平方积分函数求极值的方法，得到优化函数中的优化系数，从而加工得到进一步优化的渐进多焦点眼用镜片，能有效改善渐进多焦点眼用镜片的光学性能，提高了镜片佩戴者的佩戴舒适度。附图说明图1是渐进多焦点眼用镜片的不同功能区域示意图；图2是本专利技术实施例按现有技术初始设计的渐进多焦点镜片的光焦度和散光等值线图；图3是本专利技术实施例1技术方案中曲率中心y坐标的优化函数三维网图；图4是按本专利技术实施例1技术方案优化后渐进多焦点镜片的光焦度和散光等值线图；图5是本专利技术实施例2技术方案中曲率中心y坐标的优化函数三维网图；图6是按本专利技术实施例2技术方案优化后渐进多焦点镜片的光焦度和散光等值线图。具体实施方式参见图1，渐进多焦点眼用镜片表面分为远用区1，近用区3，渐变通道2和散光区4。远用区位于渐进多焦点眼用镜片上半部分的宽阔区域，具有矫正视远能力，提供清晰、宽阔的视野；近用区位于视远参考点中心下方约10～18mm，用于观察近物，视觉清晰范围较小；渐变通道为连接远用区和近用区的过渡区域，用于观察中等距离物体，也是渐进镜片区别于双光镜的主要特征区域，一般较窄。远用区、近用区和渐变通道统称为有效视觉区；其它区域为散光区，不能用于观察。在笛卡尔坐标系中，原点在镜片中心，y轴正方向水平向右，x轴正方向竖直向下，z轴正方向垂直于纸面指向读者。长度单位皆为mm。A为镜片上视远参考点，B为镜片上视近参考点，A点到B点的连线沿着x轴向下，称之为子午线，长度为h。A点到镜片中心点O之间的距离为L。现有技术CN101661167A，CN103246080A中的渐进多焦点眼用镜片的设计方法为：在xy平面上设计一种等值线簇u(x,y)，称为渐进多焦点眼用镜片的轮廓线。轮廓线中的每一条线有一个u(x,y)值。镜片表面曲率半径R是u的函数，如公式(1)所示：其中，Rd为镜片表面远用参考点A处的曲率半径，Rb为镜片表面近用参考点B处的曲率半径，m为点A处第一个非零导数的最低阶数，l为上式在点B处第一个非零导数的最低阶数。镜片光焦度为如下公式(2)所示：其中n0为镜片的折射率。光焦度的单位为屈光度(m-1)。每一个曲率半径R对应一个球面，这一系列球面的包络面就是渐进多焦点眼镜片的表面矢高。可由公式(3)表示为：z(x,y)＝ζ-[R2-(x-ξ)2-(y-η)2]1/2(3)其中，R为渐进多焦点镜片表面曲率半径，(ξ,η,ζ)为曲率中心，参见公式(4)：其中，根据微分几何基础知识，镜片上各点的主曲率k1和k2满足k的一元二次方程，结果如公式(5)：g4k2+g[2pqs-(1+p2)t-(1+q2)r]k+(rt-s2)＝0(5)其中：根据公式(5)根与系数本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种曲率中心优化的渐进多焦点眼用镜片的制备方法，先计算得到初始镜片的表面矢高，其初始镜片的曲率中心坐标为(ξ,η,ζ)，镜片表面的曲率半径为R＝R(x,y)，曲率中心的x坐标为ξ＝ξ(x,y)，y坐标为η＝0，z坐标为ζ＝ζ(x,y)，其特征在于再进行如下步骤的加工：(1)对初始镜片的曲率中心坐标(ξ,η,ζ)中的y坐标η按如下公式(1)的优化函数表达式进行优化设计：

【技术特征摘要】
1.一种曲率中心优化的渐进多焦点眼用镜片的制备方法，先计算得到初始镜片的表面矢高，其初始镜片的曲率中心坐标为(ξ,η,ζ)，镜片表面的曲率半径为R＝R(x,y)，曲率中心的x坐标为ξ＝ξ(x,y)，y坐标为η＝0，z坐标为ζ＝ζ(x,y)，其特征在于再进行如下步骤的加工：(1)对初始镜片的曲率中心坐标(ξ,η,ζ)中的y坐标η按如下公式(1)的优化函数表达式进行优化设计：其中，sgn()为符号函数；b为位置参数，b的取值范围为0.4～1.2；κ为宽度参数，κ的取值范围为0.6～1.2；为镜片的口径；优化系数a1和a2按如下公式(2)非线性方程组计算得到：其中，J1(a1,a2)＝∫∫F(1)dxdy，F(1)为初始镜片表面主曲率差的平方，F(1)＝(k1-k2)2，且(k1-k2)2＝g-6[r(1+q2)-2pqs+t(1+q2)]2-4g-4(rt-s2)，其中，(2)按如下公式(3)计算镜片的表面矢高：(3)以步骤(2)得到的表面矢高加工镜片，得到一种曲率中心优化的渐进多焦点眼用镜片。2.按权利要求1制备方法得到的一种曲率中心优化的渐进多焦点眼用镜片。3.一种曲率中心优化的渐进多焦点眼用镜片的制备方法，先得到初始镜片的表面矢高，其初始镜片的曲率中心坐标为(ξ,η,ζ)，镜片表面的曲率半径为R＝R...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐运海，吴泉英，
申请(专利权)人：苏州科技大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32