本发明专利技术涉及一种用于设计眼用透镜元件（24）的方法（36），所述方法（36）包含以下步骤：在参考平面（28）中确定（38）眼睛（26）的波前像差，其中所述眼睛（26）的波前像差能够由升序的第一多项式级数和相应第一系数描述，该第一多项式级数高达第一特定级次；确定（40；42）第二特定级次的第一视觉校正，以获得适配的眼用透镜元件（24）；在所述适配的眼用透镜元件（24）的孔径（48）上确定（44）至少一个指定点（50）；针对所述适配的眼用透镜元件（24）的每一个指定点（50），确定（52）所述参考平面（28）中的高次波前像差，其中所述高次波前像差能够由升序的第三多项式级数和相应的第三系数描述，该第三多项式级数在所述第二特定级次之上，并且所述第二特定级次高达并包括所述第一特定级次；针对所述指定点的每一个，基于高达并包括所述第二特定级次的所述第一视觉校正（40），以及基于在所述第二特定级次之上高达且包括所述第一特定级次的组合的第一和第三系数，确定（54；56；58）所述第二特定级次的第二视觉校正，获得优化的眼用透镜元件（24）。此外，本发明专利技术涉及用于制造眼用透镜元件的方法、计算机程序产品和用于执行所述方法的系统。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种设计眼用透镜(ophthalmic lens)元件的方法,该方法包含以下步骤确定要在参考面中最小化的、眼睛的波前像差(wavefrontaberration ),其中眼睛的波前像差可由高达第一特定级次的升序第一多项式级数和相应第一系数描述；以及确定第二特定级次的第一视觉校正(visioncorrection),以获得适配的眼用透镜元件。 此外，本专利技术涉及一种制造眼用透镜元件的方法，该方法包含设计眼用透镜元件的方法的步骤。而且，本专利技术涉及用于实现上述方法的步骤的计算机程序产品。
技术介绍
在几百年的技术发展水平中，用于视力校正的眼用透镜是众所周知的。它们已被眼镜商、验光师和眼科医师用于通过使用凹透镜或凸透镜来分别校正近视和远视，以及也用于使用多焦点透镜来校正老花眼。波前像差是由理想波前和畸变波前之间的光程长度的差别所产生，该理想波前通过光学系统(即眼镜片和眼睛)将导致完美的焦点，畸变波前由实际光学系统产生。波前像差经常通过它们的径向级次(radial order)来分类,其表示像差对光瞳尺寸的依赖性。人眼的光学组件具有“低次(low-order)”和“高次(high-order)”两种波前像差。对视力的校正有影响的低次像差实际上是低次像差的子集，称为“二次(second-order)”波前像差。二次波前像差作为离光瞳或孔径的中心的距离的平方的函数而变化。典型地，使用眼镜片处方(prescription)来校正这些波前像差，该眼镜片处方包括球屈光度分量、柱屈光度分量和轴分量，该轴分量描述柱屈光度的取向。但是，高次像差表示作为离光瞳或孔径的中心的距离的三次函数或更高次函数变化的波如像差。眼睛的闻次像差包括诸如慧差、二叶草像差(trefoil)、和球差的像差。尽管这些像差的幅值通常小于低次像差，但是眼睛的高次像差也能降低视觉质量，并限制视觉性能。通过在低次像差之外校正眼睛的高次像差，可以改进视觉质量。然而，针对传统的眼镜片处方的眼睛检查程序仅产生使眼睛的低次像差最小化的校正。利用眼用透镜校正眼睛的高次像差是不实际的，因为当眼睛在该透镜的后面旋转时，会引入更严重的低次波前像差。此外，具有与理想球面或复曲面背离的折射波前轮廓(wavefrontprofiles)的截面的眼用透镜也产生各种高次像差。在特定情况下，高次像差可由穿过具有球面或复曲面的透镜的某些区域的光的折射产生，包括遭受经典塞德尔球差或慧差的对称光学系统。而且，当透镜的至少一个表面具有非零的三阶偏导数时，透镜可常规地产生高次像差。这包括具有在曲率上平滑变化的表面的任何透镜，包括但不限于单个视觉透镜、球透镜和渐进附加透镜(progressive additional lenses)。特别地,渐进附加透镜在渐进地带(corridor)中以及在透镜的中央观察区域和外围区域之间的边界处，产生严重的慧差和三叶草像差。由于使用了融合(blending)区域，在渐进附加透镜的某些区域中，低和高次像差均是不可避免的，该融合区域提供了附加屈光度的平滑变化，而没有可见的分界线。由眼用透镜产生的波前像差与眼睛的波前像差相互作用。依赖于在眼睛中和通过眼用透镜呈现的低和高次像差，出现的像差结合可提高或降低通过透镜的不同区域的视觉质量。但是，传统上，已经将眼用透镜设计为仅将由眼睛和眼用透镜二者产生的低次像差的幅值最小化。这是因为在商业上可得的波前传感器出现之前，不能测量眼睛的高次波前像差；不能采用眼用透镜校正眼睛的高次像差而不产生更严重的低次波前像差；以及在现代自由形式表面技术出现之前，不能加工具有适当复杂性的眼用透镜表面。尽管眼用透镜不能在不引入附加像差的情况下消除高次波前像差，但是仍然可以在确定低次眼镜片校正时，采用眼用透镜，通过将眼睛的低次和高次波前像差之间的组合光学作用的视觉净效应最小化而改进视觉质量。目前可用的具有低次眼镜片校正的眼用透镜已被操纵用于解决眼睛的高次像差的影响。例如，在美国专利申请2007/0279586A1和美国专利申请2009/0015787A1中公开了类似的方法。这些眼用透镜为佩戴者提供“最优化波前”的视觉校正，其已具有球屈光度分量、柱屈光度分量和柱轴，其被操作来基于来自于波 前传感器的波前像差测量结果改进视觉质量。最近，还提出了如下眼用透镜，其寻求至少在渐进附加表面的数学约束条件(mathematical constraint)内将仅由透镜产生的高次像差最小化,尽管这不会改进佩戴者的最大潜在视觉质量。例如在美国专利No. 7063421中公开了类似方法。人眼的高次波前像差随不同人而明显不同。此外，在屈光度上具有重大变化的眼用透镜(例如渐进附加透镜)上的高次波前像差，也在透镜孔径上具有很大的变化。然而，在使用例如美国专利No. 6089713中提出的自由形状制造方法的制造之前，对于给定眼镜片佩戴者，可以通过合适的数学优化过程来操纵眼用透镜的光学系统。此外，通过评估波前像差，可以评估视觉质量。因此，当眼睛的波前像差和初始眼用透镜的设计都已知时，可以通过眼用透镜的不同区域优化视觉性能。眼用透镜元件的低次折射力通常作为视角的函数而变化，这是由于跨一个或多个透镜表面的变化、以及由于入射光的倾斜折射引起的像散而导致。典型的光学设计过程寻求在佩戴者在透镜孔径上凝视(gaze)时，将用于佩戴者的预期低次眼镜片校正尽可能接近地保持在至少透镜设计的固有数学极限中。特别地，渐进附加透镜元件在透镜孔径上具有不能提供预期的低次眼镜片校正的区域，因为在表面的融合区域中存在严重像差。眼用透镜元件也可在透镜孔径上产生高次像差，其可由宽场角处光的折射导致，或由曲率在一个或多个的透镜表面上的变化而导致。例如，因为为了在透镜孔径上产生平滑的附加屈光度变化，渐进透镜元件依赖于非零的三阶偏导数，所以渐进透镜元件的高次像差作为渐进表面的混合偏导数(mixedpartial derivatives)的函数而变化。此外，由渐进透镜产生的高次像差主要由透镜表面上的屈光度和像散的分布限定，其代表透镜设计的基本特性。在闻次像差的泽尼克表不法中称为“慧差”(Z6和Z9)和“二叶草像差”(27和Z8)的高次像差直接由眼用透镜表面的混合偏导数影响，该眼用透镜表面由表面高度函数Z描述。例如，泽尼克多项式的展开可来自于Gross等的“Handbook of Optical Systems”，Vol. I to 6, WILEY-VCH Publishing, Weinheim,2007，ISBN:978-3-527-40382-0。在眼用透镜设计中，通常指定低次像差的预期或“目标”分布。该分布通常表示针对眼镜片处方的屈光度和适配参数的特定组合的透镜设计的理想光学性能。典型的优化过程通过操纵眼用透镜的一个或更多的连续平滑表面，来寻求尽可能接近地达到期望的屈光度分布。在透镜孔径上的多个点处，针对佩戴的假定位置(其表示佩戴者上的适配透镜的位置)使用计算机光线追迹(ray tracing)评估在模拟的眼用透镜元件和目标分布之间的光学性能差别。在典型的光线追迹过程中，计算来自于指定物点的一些光线通过透镜元件的折射，其足够描述透镜的高达所选择的级次的波前像差的特性。理想地，这些光线应该全部本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.06.28 EP 10167544.5;2010.04.20 US 12/763,7161.一种用于设计眼用透镜元件(24)的方法(36)，所述方法(36)包含以下步骤 在参考平面(28)中确定(38)眼睛(26)的波前像差，其中所述眼睛(26)的波前像差能够由升序的第一多项式级数和相应第一系数描述，该第一多项式级数高达第一特定级次；和 确定(40 ；42)第二特定级次的第一视觉校正，以获得适配的眼用透镜元件(24)； 所述方法的特点在于以下步骤 在所述适配的眼用透镜元件(24)的孔径(48)上确定(44)至少一个指定点(50)； 针对所述适配的眼用透镜元件(24)的每一个指定点(50)，确定(52)在所述参考平面(28)中的高次波前像差，其中所述高次波前像差能够由升序的第三多项式级数和相应的第三系数描述，该第三多项式级数在所述第二特定级次之上，并且所述第二特定级次高达并包括所述第一特定级次； 针对所述指定点的每一个，基于高达并包括所述第二特定级次的所述第一视觉校正(40)，以及基于在所述第二特定级次之上高达且包括所述第一特定级次的第一系数和第三系数的组合，确定(54 ；56 ；58)所述第二特定级次的第二视觉校正，获得优化的眼用透镜元件(24)。2.根据权利要求I所述的方法，其中确定第一视觉校正的步骤(40；42)包含以下步骤 确定所述参考平面(28)中的所述眼用透镜元件(24)的波前像差作为第一目标分布，以校正所述眼睛(26)的波前像差，其中所述眼用透镜元件(24)的波前像差由升序的第二多项式级数和相应第二系数描述，该第二多项式级数高达第二特定级次，其中所述第二特定级次等于或低于所述第一特定级次；以及 适配所述眼用透镜元件(24)，以尽可能接近地与所述第一目标分布匹配。3.根据权利要求I或2中任一项所述的方法，其中确定第二视觉校正的步骤(54；56 ；58)包含以下步骤 针对每一个指定点(50)，在所述参考平面(28)中确定(54)组合的透镜-眼睛(26)系统的组合高次像差，其中所述组合高次像差能够由升序的第四多项式级数和相应的第四系数描述，该第四多项式级数在所述第二特...
【专利技术属性】
技术研发人员：D梅斯特，T克拉策，JM卡贝扎吉伦，RS斯普拉特，M韦尔舍，G凯尔克，H韦特肖克，
申请(专利权)人：卡尔蔡司视觉国际有限责任公司，卡尔蔡司视觉股份有限公司，
类型：
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。