[發(fā)明專利]一種色盲輔助眼鏡的設計方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710098846.7
• 申請日: 2017-02-23
• 公開（公告）號: CN107065219A
• 公開（公告）日: 2017-08-18
• 發(fā)明（設計）人: 黃博;曹強
• 申請（專利權）人: 曹強;黃博
• 主分類號: G02C7/02
• 分類號: G02C7/02;G02C7/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種色盲輔助眼鏡的設計方法，其特征在于：色盲輔助眼鏡包括：左右鏡框和安裝在左右鏡框內的色盲輔助鏡片；

色盲輔助眼鏡設計方法的具體步驟為：

一、挑選色散度數(shù)為D₁的復合透鏡；

把一片高色散透鏡和一片低色散透鏡疊加在一起，組成復合透鏡，使得它對紅(r)、綠(g)、藍(b)3種代表光的相應焦距滿足

1fr≡1frC=1frA+1frB1fg≡1fgC=1fgA+1fgB1fb≡1fbC=1fbA+1fbB---(2);]]>

其中A和B表示兩片透鏡，f_rA、f_gA和f_bA分別是A透鏡對紅、綠和藍光的焦距，f_rB、f_gB和f_bB分別是B透鏡對紅、綠和藍光的焦距，f_rC、f_gC和f_bC分別是復合透鏡對紅、綠和藍光的焦距，f_rC、f_gC和f_bC被分別簡化標記為f_r、f_g和f_b；公式(2)為兩個相鄰透鏡A和B的焦距疊加公式

1fC=1fA+1fB---(3);]]>

其中f_C是復合透鏡焦距，f_A和f_B分別是透鏡A和B的焦距；

已知透鏡對藍、綠和紅三種代表光的折射率滿足n_b＞n_g＞n_r，而一片透鏡，即凹透鏡或者凸透鏡的焦距f滿足

1f=(n-1)(1R1+1R2+n-1nR1R2d)---(4);]]>

其中R₁和R₂分別是透鏡正反兩曲面的弧度，凸面的弧度為正，凹面的弧度為負，n是透鏡材料的折射率，d是正反曲面頂點間的距離；將公式(4)帶入公式(2)中，得到：

1fr=(nrA-1)(1R1A+1R2A+nrA-1nrAR1AR2AdA)+(nrB-1)(1R1B+1R2B+nrB-1nrBR1BR2BdB)1fg=(ngA-1)(1R1A+1R2A+ngA-1ngAR1AR2AdA)+(ngB-1)(1R1B+1R2B+ngB-1ngBR1BR2BdB)1fb=(nbA-1)(1R1A+1R2A+nbA-1nbAR1AR2AdA)+(nbB-1)(1R1B+1R2B+nbB-1nbBR1BR2BdB)---(5),]]>

其中，n_rA、n_gA和n_bA是透鏡A的材料對紅、綠和藍光的折射率，n_rB、n_gB和n_bB是透鏡B的材料對紅、綠和藍光的折射率，R_1A和R_2A是透鏡A正反兩個曲面的弧度，R_1B和R_2B是透鏡B正反兩個曲面的弧度，d_A和d_B是透鏡A和透鏡B的正反曲面頂點距離；

將綠波段對應的焦距f_g作為復合透鏡對可見光的平均焦距同時調節(jié)R_1A、R_1B、R_2A、R_2B、d_A、d_B等透鏡參數(shù)，使f_g、f_r和f_b滿足條件

min{|1fr-1fg|,|1fg-1fb|}=|E1|---(6);]]>

(1fr-1fg)(1fg-1fb)>0---(7);]]>

f_g＝f₀(8)；

其中E₁已知，f₀已知，E₁是單位為(1/米)的高色散條件參數(shù)，具體數(shù)值根據(jù)用戶的體驗度反饋來選擇，保證色散效果明顯；保證“焦距-波長”關系是單調遞增或遞減的，而和的正負號由E₁的符號決定：

1fr<1fg<1fbifE1≥01fr>1fg>1fbifE1<0---(9);]]>

f₀為矯正視力所需眼鏡鏡片已知的對可見光的平均焦距；若兩片透鏡組成的復合透鏡對藍綠紅三種代表光的焦距無法滿足條件公式(6)-(9)可以重疊更多透鏡并調節(jié)透鏡表面弧度以滿足高色散條件公式(6)-(9)；

已知透鏡成像公式

1v(λ)=1u-1f(λ)---(10)]]>

其中λ是光波長，u為物距，f為焦距，v為像距，當物體和像在透鏡同一側時像距v的符號為正、在透鏡異側時像距v的符號為負；f(λ)表示焦距是波長的函數(shù)，進而v(λ)表示在給定物距u時像距也是波長的函數(shù)；

將公式(10)帶入公式(6)則知紅、綠和藍三個代表色的子影像的視深滿足

min{|1vr-1vg|,|1vg-1vb|}=|E1|,---(11)]]>

其中v_r、v_g和v_b是紅、綠和藍色代表光的子影像的視深(像距)，將公式(11)和(7)對色散導致的像距差作泰勒展開并保留一階項，得到公式組

min{|Δvrgvg2|,|Δvgbvg2|}=|E1|ΔvrgΔvgb>0,---(12)]]>

其中Δv_rg＝v_r-v_g是紅綠像距差，Δv_gb＝v_g-v_b是綠藍像距差；三個子影像之間的相互距離由E₁的絕對值限制，將公式(10)帶入公式(9)可知：E₁的符號決定子影像的排列順序，從近到遠為紅、綠、藍對應E₁為正，反之為負；

定義色散度數(shù)D₁滿足

D1=100×E^1;---(13)]]>

其中是色散參數(shù)E₁在單位為1/米時的數(shù)值；D₁和E₁等效，用戶體驗和驗光時使用D₁，制備鏡片時使用E₁，兩個量通過公式(13)相互轉換；由上根據(jù)已知f₀和D₁可制作平均焦距為f₀且色散度數(shù)為D₁的復合透鏡；

二、將步驟一中得到的復合透鏡制作成眼鏡片安裝在鏡框上，即得到基于高色散復合透鏡的色盲輔助眼鏡。