[發明專利]區域化自由曲面消像散漸變鏡及設計方法

有效

• 申請號: 202110675640.2
• 申請日: 2021-06-18
• 公開（公告）號: CN113341590B
• 公開（公告）日: 2022-08-23
• 發明（設計）人: 厲以宇;夏日升;陳浩;瞿佳
• 申請（專利權）人: 溫州醫科大學
• 主分類號: G02C7/02
• 分類號: G02C7/02;G02C7/06;G02C7/04
• 代理公司: 溫州金甌專利事務所(普通合伙) 33237
• 代理人: 江亮

區域化自由曲面消像散漸變鏡及設計方法。主要解決傳統自由曲面設計無法消除像散，只能對像差區內的像散進行有限壓縮的問題。本發明提供區域化自由曲面消像散漸變鏡及設計方法，與現有技術所不同的是，本發明提出的區域化自由曲面是在每一個子區域內對面型進行獨立的二次優化，在一定程度上可以抑制甚至完全消除像散，并且由子區域拼接組合形成的區域化自由曲面具有與傳統自由曲面相近的球鏡屈光力和加光度分布。在消像散作用下，區域化自由曲面漸變鏡的整個鏡片口徑都屬于可用光學區，其中除了傳統的視遠區和視近區外，其余區域都可以作為中距離過渡區來使用，因此，在鏡片佩戴時，人眼清晰的動態視場范圍不再受鏡片像差區的限制。

技術領域

本發明涉及一種光學鏡片及設計方法，具體涉及一種區域化自由曲面消像散漸變鏡及設計方法。

背景技術

漸變鏡(Progressive addition lens,PAL)是一種眼科醫用的多焦點光學鏡片，主要用來提升老視患者的視力和視覺功能。漸變鏡的可用光學區包括提供遠用視力矯正的視遠區、提供近用視力矯正的視近區以及提供中距離視程的漸變通道區?？捎霉鈱W區的兩側分布著像差區域。漸變鏡的功能面型是連續光滑的自由曲面。在漸變鏡的像差區域中，表面非規則像散(簡稱像散)占比最高，這是因鏡片曲面曲率從視遠區到視近區連續變化帶來的必然結果。在人眼動態視場范圍內，鏡片像散導致部分視場出現嚴重的成像模糊，人眼視物不清等情況，嚴重的會引起鏡片適配失敗。因此，像散的優化分布與控制已經成為自由曲面漸變鏡設計需要解決的重要問題，同時也是難點所在。

漸變鏡的前表面或者后表面都可以進行自由曲面設計，甚至前、后表面可以同時進行自由曲面復合設計。面型設計方法分為直接的解析設計方法和間接的數值優化方法兩類。傳統的自由曲面設計都無法消除像散，所以設計目標就定為在可用光學區內獲得期望的球鏡屈光力分布，同時將像差區內的像散進行最大壓縮，使像散幅值不要超過鏡片的加光度數，例如中國專利CN 102902078 B一種自由曲面漸進多焦點鏡片及其設計方法所公開的。

發明內容

為了克服背景技術的不足，本發明提供區域化自由曲面消像散漸變鏡及設計方法，主要解決傳統的自由曲面設計無法消除像散，只是對像差區內的像散進行有限壓縮的問題。

本發明所采用的技術方案是：

區域化自由曲面消像散設計方法，包括以下步驟：

S1,計算初始自由曲面的主曲率，獲取球鏡屈光力分布和像散分布，以像散軸向變化軌跡作為子區域劃分的參考中心線，對連續光滑的初始自由曲面進行子區域面型分割，子區域劃分至少要涵蓋自由曲面的像差分布區；

S2,根據初始自由曲面主曲率的差異對子區域面型進行二次優化，在優化過程中，保持像散軸向變化軌跡線上的面型矢高和法線方向不變，在像散軸向變化軌跡線的正交方向上進行截面曲率和截面曲線的優化，縮小主曲率之間的差異；

S3,根據初始像散軸向變化軌跡的空間位置分布，將優化后的各個子區域面型拼接組合，在拼接處采用插值過渡來消除面型的局部微小跳變，獲得連續光滑的區域化自由曲面。

S1中所述的球鏡屈光力分布是指曲面主曲率對應的表面屈光力，公式為：

P_i(x,y)＝(n-1)κ_i(x,y),i＝1,2，其中，n為鏡片折射率。

S1中所述像散分布Astig(x,y)是指曲面最大屈光力與最小屈光力之差，公式為：

Astig(x,y)＝|P₁(x,y)-P₂(x,y)|。