[發明專利]一種基于改進型分形波帶片的老視矯正器件

在審

• 申請號: 201510291920.8
• 申請日: 2015-06-01
• 公開（公告）號: CN104849792A
• 公開（公告）日: 2015-08-19
• 發明（設計）人: 劉永基;黃瀟
• 申請（專利權）人: 南開大學
• 主分類號: G02B5/30
• 分類號: G02B5/30;G02C7/06;A61F2/16
• 代理公司: 天津佳盟知識產權代理有限公司 12002
• 代理人: 侯力

技術領域

本發明屬于視覺矯正技術領域。

背景技術

隨著人口結構老齡化趨勢的發展，國家和社會對中老年人群的視覺健康問題的關注度正逐年上升。老視不僅給中老年人日常閱讀和工作帶來了極大的不便，同時也增大了中老年人的安全隱患和社會的交通事故發生率。在人口結構老齡化的大背景下，老視矯正技術的發展顯得迫切而意義重大。

正常人眼作為一個具有自動調焦能力的光學成像系統，可以對相當大的連續距離范圍內的物體清晰成像，這個自動調焦是通過人眼晶狀體的變形和移動來實現的，這個過程稱為人眼的調節。然而隨著年齡的增大，人眼的調節能力逐漸退化并最終消失，造成視近模糊的癥狀，這種現象稱為老視。傳統的老視矯正手段有單焦點、雙焦點、漸進型多焦點透鏡等，單焦點透鏡(隱形眼鏡和人工晶體)只能對特定距離(一般為閱讀距離)清晰成像，而其他地方成像并不清晰。雙焦點透鏡(隱形眼鏡以及人工晶體)旨在克服單焦點透鏡的弊端，佩戴此類透鏡，人眼能對兩個特定位置成像清晰(一般是無窮遠和閱讀距離)成像，但對于其他中間距離，并不能清晰成像。為了獲得連續的矯正范圍，漸進型多焦點框架眼鏡被提出，但此類眼鏡則具有有效視場較小、兩側區域像差無法消除的缺陷。使老花眼能夠獲得連續的清晰視物范圍，是老視矯正的最終追求目標。我們提出的這種方法，就是老視矯正的新嘗試。

同時，在目前的老年性白內障治療中，人工晶狀體置換手術已經成為一種成熟可靠的方法，通過植入人工晶體替換原來的晶狀體，可以達到恢復視力的效果。具有大焦深性能的人工晶體則有望在恢復視力的同時矯正老花眼。目前旨在恢復人眼連續視物范圍的人工晶體多為雙焦點人工晶體，存在的主要缺陷(部分可以通過新三焦點設計克服)就是能看清楚遠處和近處兩點，中間部分看不清楚。為了克服這一缺陷，出現光劍人工晶體，將光劍元件作為人工晶體引入眼模型，雖實現了大焦深性能，但此種元件加工復雜。近幾年還出現了非球面人工晶體，通過加入適當的球差，實現了多焦性能，但是物距位置選取不能滿足讀書距離。

發明內容

本發明目的是克服現有技術存在的上述問題，通過選取合理的改進型分形波帶片的參數，確定出改進型分形波帶片的結構，將此波帶片與人眼組合后，使人眼能對不同距離的物體清晰成像。

本發明提供的基于改進型分形波帶片的老視矯正器件，即為一個改進型分形波帶片，所述的改進型分形波帶片的結構通過如下方法獲得：

一條透明線段，在每次分形迭代中，按連續透光部分與不透光部分為w的比值將線段中間涂黑，w取任意正數；該過程可進行迭代，其迭代過程如圖1所示。改進型分形波帶片的分形級次S由迭代次數確定.w是這樣定義的：一個分形級內透光部分為γ₁，不透光部分為ξ₁，第一個分形級內透光部分為γ₂，不透光部分為ξ₂，一個分形級內透光部分與不透光部分的比值為w,即設改進型分形波帶片的半徑大小為a，分形迭代完成的線段以中心作為坐標軸的原點，按照公式(1)進行坐標變換，

ζ=(r0a)2-12---(1)]]>

將坐標變換后的線段以一端為旋轉軸掃過360°，所成的圖形即為改進型分形波帶片。其中a為改進型分形波帶片的半徑大小，r₀為原坐標系下的橫坐標，ζ為坐標變換后的新坐標。改進型分形波帶片如圖2所示。

該改進型的分形波帶片應用于人眼老花矯正時，可以將理想成像的人眼抽象成為一個可變的單透鏡。老視現象則相當于此透鏡失去調焦能力，變為一個空氣中等效焦距為f＝22.22mm(相當于人眼屈光度為60D，像方折射率為1.336的液體，故像方焦距約16.67mm)的單透鏡。選擇人眼最敏感的波長λ＝555nm。研究波帶片與人眼的結合便可以簡化為研究波帶片與透鏡的結合。人眼與改進型分形波帶片結合后，整個系統的焦距遵循幾何光學的焦距組合公式：