一种自由曲面渐进多焦点镜片及其设计方法

摘要

本发明涉及一种镜片及其设计方法，特别涉及一种自由曲面的渐进多焦点镜片及其设计方法。本发明提供的自由曲面渐进多焦点镜片采用扩展的轴对称二次曲面公式构建初始面型，通过对表面各点的二次曲线系数和曲率参数的迭代优化，得到最终镜片面型和光学特性。本发明对像散区域进行了大幅度压缩，降低了最大像散值，像散分布更加柔和，通道宽度得以增大，镜片的有效视觉区域明显增加，可以有效提高配戴者的舒适度，加光度数可以到+3.00D以上。该镜片尤其适合对像差较为敏感的老视屈光不正患者。

主权项

一种自由曲面渐进多焦点镜片的设计方法，其特征在于：包括以下步骤：（a）初始面型构造：自由曲面渐进多焦点镜片内表面的面型构造，采用扩展的轴对称二次曲面公式进行构造，公式为：$z_p=\frac{k_u{x_p}^2+2d_u{x}_p{y}_p+h_u{y_p}^2}{1+\sqrt{1-(1+Q_x){k_u}^2{x_p}^2-2(1+Q_d){d_u}^2{x}_p{y}_p-(1+Q_y){h_u}^2{y_p}^2}}$其中，(x_p,y_p,z_p)代表各点的空间坐标，(k_u,d_u,h_u)为各点的曲率张量，(Q_x,Q_d,Q_y)为二次曲线系数张量；构造子午脐线：先后连接视远点、适配点、视近点得到子午脐线，当所述视近点与所述视远点存在侧向位移时，所述子午脐线为曲线；当所述视近点与所述视远点不存在侧向位移时，所述子午脐线即为镜片的纵向中心线；构造初始面型：设定镜片视远点与视近点的球径度，利用高阶的非线性插值方法计算子午脐线上各点的球径度，同时已知镜片折射率，即可计算子午脐线上每一点沿x方向和y方向的初始曲率k_u和h_u，而曲率d_u均设为零；同时将各点的二次曲线系数张量(Q_x,Q_d,Q_y)也设为零，由所述扩展的轴对称二次曲面公式计算得到镜片上各点的初始矢高；（b）表面光学特性计算然后利用微分几何的基本公式计算出相应点的最大和最小曲率半径R₁和R₂，从而获得镜片表面光学特性，即各点的表面球径度和像散值：表面球径度$D=\frac{n-1}{2}(\frac{1}{R_1}+\frac{1}{R_2}),$像散值$C=(n-1)(\frac{1}{R_1}-\frac{1}{R_2})$n为镜片材料的折射率；（c）面型优化：面型优化分两个阶段，第一阶段选取步骤（a）中得到的像散值大于0.05D的各个点进行面型优化，所述的像散值由步骤（b）的方程计算得出：将步骤（a）中二次曲线系数的Q_x和Q_y设为变量，Q_x和Q_y的变化范围为‑0.5～+0.5，离散化取值，其余参数保持不变，对Q_x、Q_y取值组合进行遍历，每选择一组数据，就用步骤（b）的方程计算出该点的像散值，最后找出拥有最小像散值的Q_x、Q_y取值，并保留；第二阶段在第一阶段优化的基础上，保持Q_x和Q_y不变，将各点曲率张量中的d_u设为变量，d_u的变化范围为‑0.01～+0.01，离散化取值，其余参数保持不变，对d_u取值进行遍历，每选择一个数据，就用步骤（b）的方程计算出该点的像散值，最后找出拥有最小像散值的d_u取值，得到最终的自由曲面渐进多焦点镜片的表面面型。