CN102662252A - 矫正近视型老视眼的非球面眼镜镜片 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于波前技术和人眼生理数据的非球面眼镜镜片，目的是为了让老视眼重新获得同时视远和视近的能力。通过测量实际人眼的波前像差和眼轴数据，结合Liou理想人眼模型，利用光学设计软件构建出符合实际人眼光学特性的个性化眼模型；考虑到老视眼仍有少量的剩余调节力，人眼视远视近时眼球的转动和视近时晶状体的调节，对镜片进行球-柱和非球面面型的设置，在不同的视场下分别对整个镜-眼系统实施优化，得到符合正常眼视物特征的非球面镜片结构和屈光度参数。本发明符合实际，具有客观准确，设计简单，精度高的优点。

Description

矫正近视型老视眼的非球面眼镜镜片

技术领域

本发明属于视觉矫正技术领域，尤其是一种基于波前技术和眼轴数据的非球面眼镜镜片。

背景技术

近视眼在年轻时，其远点在距离人眼前有限远的地方，需要佩戴负透镜才能看清无限远的物体，随着年龄的增长，近视眼的近点又会离人眼越来越远，当佩戴负透镜后的近点超过明视距离或者工作距离，老视眼随之出现，这时又需要佩戴正透镜才能使近点前移到明视距离或者工作距离以内。为了实现人眼能够同时视远和视近清晰，先后出现了双光镜、三光镜和渐进多焦点镜片^[3]。但是，双光镜往往不能看清中距离的物体，且在镜片上有明显的分界线，交替看远看近时会有“像跳”的感觉，没有空间连续感。三光镜虽然考虑了中间视觉的矫正，但在分界线处仍然存在像跳现象，不能获得全程的连续视觉，和双光镜没有本质的区别。渐进多焦点镜片虽然实现了全程的连续视觉，但价格昂贵，且在镜片左右两侧的下方有变形区，使影像模糊和不规则，需要佩戴者用较长的时间去适应。2007年，Zeev Zalevsky等^[4]人设计了一种刻蚀位相面的特殊眼镜，使老视眼的焦深扩展到了3D,可以很好的实现视远和视近清晰，但佩戴此眼镜视物时需要物体有较高的对比度。

发明内容

本发明的目的是为了让老视眼能够在较低的对比度、较大的视场要求下实现同时视远和视近清晰，提供一种利用波前技术和人眼生理数据的矫正近视型老视眼的非球面眼镜镜片。

本发明首先提供了一种基于波前技术和眼轴数据的矫正近视型老视眼的非球面眼镜镜片，该镜片设置为球-柱和非球面面型，即镜片的前表面设置为非球面，后表面设置为环曲面；

所述非球面面型选用偶次非球面“Even Asphere”，其表达式如下：

$z=c{r}^2/(1+\sqrt{1-(1+k)c^2{r}^2})+{\mathrm{\α}}_1{r}^2+{\mathrm{\α}}_2{r}^4+{\mathrm{\α}}_3{r}^6$

$+{\mathrm{\α}}_4{r}^8+{\mathrm{\α}}_5{r}^{10}+{\mathrm{\α}}_6{r}^{12}+{\mathrm{\α}}_7{r}^{14}+{\mathrm{\α}}_8{r}^{16}$

式中，z为表面上点(x，y)处的矢高，c表示非球面顶点的曲率，k表示圆锥系数，r=(x²+y²)^1/2表示点(x，y)离开光轴的径向距离，α₁，α₂，α₃，α₄，α₅，α₆，α₇，α₈为非球面高次项系数；这里我们令圆锥系数k为0，并且仅选用α₂，α₃，α₄，α₅，α₆五项非球面系数确定面型结构，这五项系数最终通过优化系统得到，c可依据人眼的屈光度参数查阅相关文献预先设定；

所述的环曲面面型选用复合曲面“Biconic”，表达式为：

$z=(c_x{x}^2+c_y{y}^2)/(1+\sqrt{1-(1+k_x){c_x}^2{x}^2-(1+k_y){c_y}^2{y}^2})$

式中，c_x，c_y分别是x,y方向的基准球面曲率，k_x,k_y分别是x,y方向的圆锥系数；这里我们令圆锥系数k_x,k_y均为0，基准球面曲率c_x，c_y可以通过以下计算初步得到，最终通过优化系统而确定；

所述的基准球面曲率c_x，c_y可以通过以下公式初步得到：

$P=(n_g-1)(\frac{1}{r_{\mathrm{front}}}-\frac{1}{r_{\mathrm{back}}})$

P为人眼的屈光度，n_g表示镜片折射率,r_front，r_back分别为镜片前后表面的曲率半径，其中 $\frac{1}{r_{\mathrm{front}}}=c,$ 而 $c_x=c_y=\frac{1}{r_{\mathrm{back}}}.$

所述的镜片屈光度参数，由下面两式得到：

P₁＝(n_g-1)(1/R_b-1/R₁+d(n_g-1)/R_bR₁n_g)

P₂＝(n_g-1)(1/R_b-1/R₂+d(n_g-1)/R_bR₂n_g)

式中，P₁、P₂分别表示相应方向的屈光度，n_g表示镜片折射率，R_b表示镜片前表面的基弧半径，d表示镜片中央厚度，将P₁定为球度P_s，于是柱度P_c即为：P₂-P₁。

这里我们选用树脂镜片，折射率n_g为1.60，基弧半径R_b为非球面顶点的曲率c的倒数，镜片中央厚度d设定为13mm。

本发明同时提供了一种以上所述镜片的确定方法，该方法包括：

第一，利用Hartmann-Shack波前像差仪测量得到实际人眼的波前数据，并利用MATLAB编程将其转换为明视觉条件下对应瞳孔大小的波前像差；

第二，利用眼科超声测厚仪测量人眼眼轴长度，利用Orbscan II测量角膜厚度，得到人眼前房和玻璃体厚度；

第三，利用光学设计软件ZEMAX，基于Liou理想眼模型，以第一步确定的明视觉条件下对应瞳孔大小的波前像差数据为目标值，将第二步实际测得的人眼前房和玻璃体厚度代入Liou眼模型，以承担部分离焦，再将剩余离焦量引入至晶状体，将像散和高阶像差引入至角膜，建立符合实际人眼光学特性的个性化人眼模型；

第四，基于第三步建立的个性化人眼模型，考虑老视眼仍具有一定的调节力，且调节力主要通过改变晶状体的曲率来实现，得到人眼在实现最大调节后的晶状体曲率半径，此亦为人眼视近时的晶状体曲率半径；

第五，将第三步建立的个性化眼模型和镜片视作统一的光学系统，设置视场，并根据人眼视远视近时眼球的转动、视近时人眼会产生调节来对系统进行多重结构的设置；

第六，将镜片的前表面设置为非球面，后表面设置为环曲面，环曲面可以同时矫正人眼的离焦和散光；通过设置非球面的高次非球面系数、环曲面的两个正交的曲率半径和此面绕光轴旋转的角度为变量，对整个镜-眼光学系统进行优化，得到符合正常眼视物特征的非球面镜片结构和屈光度参数；此眼镜可以让老视眼在大视场下获得同时视远和视近的能力。

所述第三步，利用光学设计软件ZEMAX构建个性化人眼模型时，将人眼的像散和高阶像差转移至角膜前表面，角膜前表面面型设定为“Zernike Fringe Sag”,在附加数据中设定此面型多项式的29项为变量，经优化后，波前像差值收敛至目标值形成个性化人眼模型。

第五步所述设置一定的视场，分为两种情况：分别为仅0°存在时的视场和0°、±4°同时存在时的视场；根据人眼视远视近时眼球的转动、人眼视近时会产生调节来设置多重结构，其结构为2重：视远时眼球0°旋转、晶状体无调节和视近时眼球-12°旋转、晶状体有调节。

第六所述的非球面面型选用偶次非球面“Even Asphere”，其表达式如下：

$z=c{r}^2/(1+\sqrt{1-(1+k)c^2{r}^2})+{\mathrm{\α}}_1{r}^2+{\mathrm{\α}}_2{r}^4+{\mathrm{\α}}_3{r}^6$

$+{\mathrm{\α}}_4{r}^8+{\mathrm{\α}}_5{r}^{10}+{\mathrm{\α}}_6{r}^{12}+{\mathrm{\α}}_7{r}^{14}+{\mathrm{\α}}_8{r}^{16}$

式中，z为表面上点(x，y)处的矢高，c表示非球面顶点的曲率，k表示圆锥系数，r=(x²+y²)^1/2表示点(x，y)离开光轴的径向距离，α₁，α₂，α₃，α₄，α₅，α₆，α₇，α₈为非球面高次项系数；这里我们令圆锥系数k为0，并且仅选用α₂，α₃，α₄，α₅，α₆五项非球面系数确定面型结构，这五项系数最终通过优化系统得到，c可依据人眼的屈光度参数查阅相关文献预先设定；

第六步所述的环曲面面型选用复合曲面“Biconic”，表达式为：

$z=(c_x{x}^2+c_y{y}^2)/(1+\sqrt{1-(1+k_x){c_x}^2{x}^2-(1+k_y){c_y}^2{y}^2})$

式中，c_x，c_y分别是x,y方向的基准球面曲率，k_x,k_y分别是x,y方向的圆锥系数；这里我们令圆锥系数k_x,k_y均为0，基准球面曲率c_x，c_y可以通过计算初步得到，最终通过优化系统而确定；

第六步所述的镜片屈光度参数由下面两式得到：

P₁＝(n_g-1)(1/R_b-1/R₁+d(n_g-1)/R_bR₁n_g)

P₂＝(n_g-1)(1/R_b-1/R₂+d(n_g-1)/R_bR₂n_g)

式中，P₁、P₂分别表示相应方向的屈光度，n_g表示镜片折射率，R_b表示镜片前表面的基弧半径，d表示镜片中央厚度，将P₁定为球度P_s，于是柱度P_c即为：P₂-P₁；这里我们选用树脂镜片，折射率n_g为1.60，基弧半径R_b为非球面顶点的曲率c的倒数，镜片中央厚度d设定为13mm。

本发明的优点和有益效果：

本发明根据测量得到的实际人眼的波前数据，并将其转换为在明视觉条件下对应瞳孔大小的波前像差，同时结合人眼眼轴数据和Liou理想眼模型，利用光学设计软件ZEMAX构建了符合实际人眼光学特性的个性化人眼模型，考虑到人眼视物时具有一定的视场，老视眼仍有一定的剩余调节力，人眼视近时眼球会转动且晶状体会产生一定的调节，将镜片设置为球-柱和非球面面型，对整个镜-眼系统在不同视场下进行优化，得到符合正常眼视物特征的非球面镜片结构和屈光度参数。此非球面眼镜能够让老视眼在一定的视场和对比度下同时实现视远和视近的功能。该发明具有客观准确，精度高，设计简便的优点，有很好的实用性和普适性。

附图说明

图1是本发明的设计流程图；

图2是个性化眼模型结构示意图；

图3是镜-眼系统在视远和视近时的结构示意图，(a)为镜-眼系统视远时的结构示意图，(b)为镜-眼系统视近时的结构示意图。

图4是人眼在两种视场方案下优化得到的MTF曲线图，(a)、(b)为仅优化0°视场后视远和视近的MTF曲线；(c)、(d)为同时优化0°和±4°视场后视远和视近的MTF曲线。

具体实施方式

以下结合附图对本发明实施例做进一步详述。

如图1所示，为本发明提供的基于波前技术和眼轴数据的矫正近视型老视眼的非球面眼镜镜片的确定方法，该方法包括以下步骤：

步骤1：利用Hartmann-Shack波前像差仪测量得到实际人眼的波前数据，并利用MATLAB编程将其转换为明视觉条件下对应瞳孔大小的波前像差。

在本步骤中，波前像差仪精确测量得到人眼在瞳孔直径为6～7mm、波长0.555μm时的波前像差数据。由于明视觉条件下，人眼的瞳孔直径约为2～3.8mm，因此，使用MATLAB软件进行编程计算，将实际测量的大瞳孔直径的波前像差数据转化为明视觉条件下人眼瞳孔直径为2.6mm时对应的波前像差数据。这里仅列表给出7号人眼的部分波前像差数据。其中α₃~α₉为第3至第9项泽尼克多项式的系数，α₄表示离焦，α₃和α₅表示像散，α₆和α₉表示三叶草，α₇和α₈表示彗差。

表1、7号人眼的波前像差数据

步骤2：利用眼科超声测厚仪测量人眼眼轴长度，利用Orbscan II测量角膜厚度，得到人眼前房和玻璃体厚度。

表2、8只人眼的前房和玻璃体厚度

步骤3：利用光学设计软件ZEMAX，基于Liou理想眼模型，以明视觉条件下对应瞳孔大小的波前像差数据为目标值，将实际测得的人眼前房和玻璃体厚度代入Liou眼模型，以承担部分离焦，再将剩余离焦量引入至晶状体，将像散和高阶像差引入至角膜，建立符合实际人眼光学特性的个性化人眼模型。

在本步骤中，以明视觉条件下对应瞳孔大小的波前像差数据作为目标值，将实际测得的人眼前房和玻璃体厚度代入Liou眼模型，以承担部分离焦，将剩余离焦量引入至晶状体前表面，将像散和高阶像差引入至角膜前表面，角膜前表面面型设定为“Zernike FringeSag”,在附加数据中设定此面型多项式的29项为变量，经优化后，波前像差值收敛至目标值形成个性化眼模型。

步骤4：基于个性化人眼模型，考虑老视眼仍具有一定的调节力，且调节力主要通过改变晶状体的曲率来实现，得到人眼在实现最大调节后的晶状体曲率半径，此亦为人眼视近时的晶状体曲率半径。

本步骤包括以下处理过程：

1、在个性化眼模型的基础上，将玻璃体厚度设为变量，通过优化玻璃体的厚度使得人眼离焦为零。

2、根据牛顿公式x′x＝f′f，我们可以得到调节力改变量ΔP(D)和像距改变量Δx′(m）的关系：

ΔP＝Δx′/f′f

已知ΔP，f’(m)和f(m)，可以求出像距改变量Δx′。利用前面优化完的玻璃体厚度减去此变化量，即为人眼调节后焦点所在的位置。此位置用焦点在玻璃体后面的距离来表征。

表3、8只人眼调节后焦点所在的位置

3、将晶状体前表面曲率半径设为变量，通过优化使得人眼离焦重新为零，记录下此时的曲率半径值，作为人眼视近时晶状体调节后的曲率半径。表4给出了8只近视眼的晶状体在调节前后的前表面曲率半径。

表4、晶状体调节前后的前表面曲率半径

步骤5：将个性化眼模型和镜片视作统一的光学系统，设置视场，并根据人眼视远视近时眼球的转动、视近时人眼会产生调节来对系统进行多重结构的设置。

在本步骤中，设置一定的视场，分为两种方案，分别为仅优化0°视场的方案和同时优化0°、±4°视场的方案。根据人眼视远视近时眼球的转动、人眼视近时会产生调节来设置多重结构，其结构为为2重：视远时眼球0°旋转、晶状体无调节和视近时眼球-12°旋转、晶状体有调节。

步骤6：将镜片的前表面设置为非球面，后表面设置为环曲面，环曲面可以同时矫正人眼的离焦和散光。通过设置非球面的高次非球面系数、环曲面的两个正交的曲率半径和此面绕光轴旋转的角度为变量，对整个镜-眼光学系统进行优化，得到符合个体眼视物特征的非球面镜片结构和屈光度参数。此眼镜可以让老视眼在一定视场下获得同时视远和视近的能力。

在本步骤中，非球面面型为偶次非球面“Even Asphere”，具体的表达式如下：

$z=\frac{c{r}^2}{1+\sqrt{1-c{r}^2}}+{\mathrm{\α}}_2{r}^4+{\mathrm{\α}}_3{r}^6+{\mathrm{\α}}_4{r}^8+{\mathrm{\α}}_5{r}^{10}+{\mathrm{\α}}_6{r}^{12}$

式中，z为表面上点(x，y)处的矢高，c表示非球面顶点的曲率，r＝(x²+y²)^1/2表示点(x，y)离开光轴的径向距离，α₂，α₃，α₄，α₅，α₆为非球面高次项系数;非球面系数可以根据我的设计，优化系统得到，c可以依据人眼的屈光度参数查阅相关文献预先设定。

环曲面面型选用复合曲面“Biconic”，表达式为：

$z=\frac{c_x{x}^2+c_y{y}^2}{1+\sqrt{1-{c_x}^2{x}^2-{c_y}^2{y}^2}}$

式中，c_x，c_y分别是x,y方向的基准球面曲率，可以通过以下公式计算初步得到，最终通过优化系统而确定。

所述的基准球面曲率c_x，c_y可以通过以下公式初步得到：

$P=(n_g-1)(\frac{1}{r_{\mathrm{front}}}-\frac{1}{r_{\mathrm{back}}})$

P为被测人眼的屈光度，n_g表示镜片折射率,r_front，r_back分别为镜片前后表面的曲率半径，其中

c为非球面顶点的曲率，而

非球面眼镜的屈光度参数可由下面两式得到：

P₁＝(n_g-1)(1/R_b-1/R₁+d(n_g-1)/R_bR₁n_g)

P₂＝(n_g-1)(1/R_b-1/R₂+d(n_g-1)/R_bR₂n_g)

式中，P₁、P₂分别表示相应方向的屈光度，n_g表示镜片折射率，R_b表示镜片的基弧，d表示镜片中央厚度，将P₁定为球度P_s，于是柱度P_c即为：P₂-P₁；这里我们选用树脂镜片，折射率n_g为1.60，基准曲率半径R_b为基准曲率c的倒数，镜片中央厚度d设定为13mm。

通过以上处理过程最终得到镜片的矫正处方。

实施例

下面以一个具体实施例对本发明进行详细说明：

表5为8只被试人眼中第七只被试人眼（7号）的个性化人眼模型结构参数。此模型是在Liou眼模型的基础上，于晶状体的前表面处加了一片薄弯透镜。验证发现，此薄透镜的引入不仅解决了人眼调节时晶状体前表面曲率半径变化过大的缺点，而且并未给原来的Liou眼模型带来任何像差。图2为7号人眼个性化眼模型结构示意图。

表5、7号人眼的个性化眼模型结构参数

表6为7号人眼模型的多重结构参数设置，考虑到国际远视力表的标准检查距离为6m，此亦为验光配镜的距离，故而将其设定为光学系统的远点，医生、律师以及一些常用电脑工作的人员其近点通常在0.5m处，故选定此值作为光学系统的近点。人眼在视远时为直视，视近时，眼球会向下倾斜，有一定的旋转角度（设定为-12°），且发挥晶状体的调节作用，故而在ZEMAX里需要用3组操作数设置2重结构。

表6、7号人眼模型的多重结构参数

操作数“THIC”表示物距，“CRVT”表示晶状体前表面的曲率，“PAR3”表示眼球旋转角度。图3为7号人眼的镜-眼系统在视远和视近时的结构示意图。

表7给出了7号人眼的非球面眼睛镜片结构，其中前表面为非球面，后表面为环曲面。

表7、7号人眼的非球面眼睛镜片结构

图4给出了7号人眼在两种视场方案下优化得到的MTF曲线图。不难发现，仅优化0°视场时的人眼，0°视场对应的MTF值高于0.3，但是视远时的4°视场和视近时的-4°视场对应的MTF曲线均不理想，尤其是-4°视场对应的子午MTF在空间频率约80c/mm时迅速下降至0.02。另外7只人眼在大视场下的MTF曲线都会出现类似的情况，所以我们有必要优化0°和±4°视场同时存在的情况，结果是理想的，8只人眼的MTF曲线都很高，表明我们设计的镜片有较强的低对比传递能力，而且8只人眼的视锐度均在1.0以上。

为了从数值上说明非球面能够使老视眼在大视场下同时实现视远和视近清晰，表8给出了8只人眼同时优化0°和±4°视场后的大视场下对应的MTF数据，在此选取对应空间频率为20c/mm,40c/mm,60c/mm,80c/mm,100c/mm的MTF值。

表8、8只人眼同时优化0°和±4°视场后的MTF数据

观察以上数据，发现非球面使得人眼在大视场时的视力得到了很好的改善。5号人眼的优化效果最好，视远和视近时在空间频率130c/mm处MTF值均为0.29，视力都达到了1.3，7号人眼的效果最差，但视力也可以达到1.0。

我们还发现，仅优化0°视场存在时的系统所获得的眼镜屈光度参数和同时优化0°及±4°视场时获得的眼镜屈光度参数存在差别，这些参数包括球度、柱度及散光轴位角和高次非球面系数。表9给出了8只人眼在两种视场方案下优化得到的眼镜屈光度参数。P_s表示球度，P_c表示柱度，单位均为D,Axis表示散光轴位角，单位为°。

表9、8只人眼在两种视场方案下优化获得的眼镜屈光度参数。

对比发现，1、2、6号眼的球度差和1、2、3、5、6、8号眼的柱度差都超过了0.125D,表明不同视场下的配镜要求是不同的。人眼观察事物时，总有一定的视场，所以对于0°和±4°视场同时存在时的眼镜设计方案更有意义。

本发明所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本发明并不限于具体实施方式中所述的实施例。凡是根据本发明的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本发明保护的范围。

Claims (8)

1.一种基于波前技术和眼轴数据的矫正近视型老视眼的非球面眼镜镜片，其特征在于所述镜片设置为球-柱和非球面面型，即镜片的前表面设置为非球面，后表面设置为环曲面；

所述非球面面型为偶次非球面“Even Asphere”，其表达式如下：

$z=c{r}^2/(1+\sqrt{1-(1+k)c^2{r}^2})+{\mathrm{\α}}_1{r}^2+{\mathrm{\α}}_2{r}^4+{\mathrm{\α}}_3{r}^6$

$+{\mathrm{\α}}_4{r}^8+{\mathrm{\α}}_5{r}^{10}+{\mathrm{\α}}_6{r}^{12}+{\mathrm{\α}}_7{r}^{14}+{\mathrm{\α}}_8{r}^{16}$

式中，z为表面上点(x，y)处的矢高，c表示非球面顶点的曲率，k表示圆锥系数，r=(x²+y²)^1/2表示点(x，y)离开光轴的径向距离，α₁，α₂，α₃，α₄，α₅，α₆，α₇，α₈为非球面高次项系数；这里我们令圆锥系数k为0，选用α₂，α₃，α₄，α₅，α₆五项非球面系数确定面型结构，这五项非球面系数可以根据我们的设计对系统进行优化得到，c可以依据人眼的屈光度参数查阅相关文献预先设定；

所述的环曲面面型选用复合曲面“Biconic”，其表达式如下：

$z=(c_x{x}^2+c_y{y}^2)/(1+\sqrt{1-(1+k_x){c_x}^2{x}^2-(1+k_y){c_y}^2{y}^2})$

式中，c_x、c_y分别是x、y方向的基准球面曲率，k_x、k_y分别是x、y方向的圆锥系数；这里我们令圆锥系数k_x、k_y均为0，基准球面曲率c_x、c_y通过以下计算初步得到，最终通过优化系统而确定；

所述的基准球面曲率c_x、c_y通过以下公式初步得到：

$P=(n_g-1)(\frac{1}{r_{\mathrm{front}}}-\frac{1}{r_{\mathrm{back}}})$

P为被测人眼的屈光度，n_g表示镜片折射率,r_front，r_back分别为镜片前后表面的曲率半径，其中

c为非球面顶点的曲率，而

所述的镜片屈光度参数，由下面两式得到：

P₁＝(n_g-1)(1/R_b-1/R₁+d(n_g-1)/R_bR₁n_g)

P₂＝(n_g-1)(1/R_b-1/R₂+d(n_g-1)/R_bR₂n_g)

式中，P₁、P₂分别表示相应方向的屈光度，n_g表示镜片折射率，R_b表示镜片前表面的基弧半径，d表示镜片中央厚度，将P₁定为球度P_s，于是柱度P_c即为：P₂-P₁。

2.根据权利要求1所述的镜片，其特征在于所述的镜片为树脂镜片，折射率n_g范围为1.56~1.62，基弧半径R_b为非球面顶点的曲率c的倒数，镜片中央厚度d设定为13mm。

3.一种权利要求1所述镜片的确定方法，其特征在于该方法包括：

第一，利用Hartmann-Shack波前像差仪测量得到实际人眼的波前数据，并利用MATLAB编程将其转换为明视觉条件下对应瞳孔大小的波前像差；

第二，利用眼科超声测厚仪测量人眼眼轴长度，利用Orbscan II测量角膜厚度，得到人眼前房和玻璃体厚度；

第三，利用光学设计软件ZEMAX，基于Liou理想眼模型，以第一步确定的明视觉条件下对应瞳孔大小的波前像差数据为目标值，将第二步实际测得的人眼前房和玻璃体厚度代入Liou眼模型，以承担部分离焦，再将剩余离焦量引入至晶状体，将像散和高阶像差引入至角膜，建立符合实际人眼光学特性的个性化人眼模型；

第四，基于第三步建立的个性化人眼模型，考虑老视眼仍具有一定的调节力，且调节力主要通过改变晶状体的曲率来实现，得到人眼在实现最大调节后的晶状体曲率半径，此亦为人眼视近时的晶状体曲率半径；

第五，将第三步建立的个性化眼模型和镜片视作统一的光学系统，设置视场，并根据人眼视远视近时眼球的转动、视近时人眼会产生调节来对系统进行多重结构的设置；

第六，将镜片的前表面设置为非球面，后表面设置为环曲面，环曲面可以同时矫正人眼的离焦和散光；通过设置非球面的高次非球面系数、环曲面的两个正交的曲率半径和此面绕光轴旋转的角度为变量，对整个镜-眼光学系统进行优化，得到符合正常眼视物特征的非球面镜片结构和屈光度参数；此眼镜可以让老视眼在大视场下获得同时视远和视近的能力。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于第三步利用光学设计软件ZEMAX构建个性化人眼模型时，将人眼的像散和高阶像差转移至角膜前表面，角膜前表面面型设定为“Zernike Fringe Sag”,在附加数据中设定此面型多项式的29项为变量，经优化后，波前像差值收敛至目标值形成个性化人眼模型。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于第五步所述设置视场，分为两种情况：分别为仅设置0°视场和设置0°、±4°视场；根据人眼视远视近时眼球的转动、人眼视近时会产生调节来设置多重结构，其结构为2重：视远时眼球0°旋转、晶状体无调节和视近时眼球-12°旋转、晶状体有调节。

6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于第六所述的非球面，我们选取偶次非球面“Even Asphere”，其表达式如下：

$z=c{r}^2/(1+\sqrt{1-(1+k)c^2{r}^2})+{\mathrm{\α}}_1{r}^2+{\mathrm{\α}}_2{r}^4+{\mathrm{\α}}_3{r}^6$

$+{\mathrm{\α}}_4{r}^8+{\mathrm{\α}}_5{r}^{10}+{\mathrm{\α}}_6{r}^{12}+{\mathrm{\α}}_7{r}^{14}+{\mathrm{\α}}_8{r}^{16}$

式中，z为表面上点(x，y)处的矢高，c表示非球面顶点的曲率，k表示圆锥系数，r=(x²+y²)^1/2表示点(x，y)离开光轴的径向距离，α₁，α₂，α₃，α₄，α₅，α₆，α₇，α₈为非球面高次项系数；设计中我们令圆锥系数k为0，选用α₂，α₃，α₄，α₅，α₆五项非球面系数确定面型结构，这五项非球面系数可以通过优化系统得到，c可以依据人眼的屈光度参数查阅相关文献预先设定。

7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于第六步所述的环曲面，我们选用复合曲面“Biconic”，表达式为：

$z=(c_x{x}^2+c_y{y}^2)/(1+\sqrt{1-(1+k_x){c_x}^2{x}^2-(1+k_y){c_y}^2{y}^2})$

式中，c_x、c_y分别是x、y方向的基准球面曲率，k_x、k_y分别是x、y方向的圆锥系数；这里我们令圆锥系数k_x、k_y均为0，基准球面曲率c_x、c_y可以通过计算初步得到，最终通过优化系统而确定。

8.根据权利要求3所述的方法，其特征在于第六步所述的屈光度参数由下面两式得到：

P₁＝(n_g-1)(1/R_b-1/R₁+d(n_g-1)/R_bR₁n_g)

P₂＝(n_g-1)(1/R_b-1/R₂+d(n_g-1)/R_bR₂n_g)

式中，P₁、P₂分别表示相应方向的屈光度，n_g表示镜片折射率，R_b表示镜片的基弧半径，d表示镜片中央厚度，将P₁定为球度P_s，于是柱度P_c即为：P₂-P₁；

这里我们选用树脂镜片，折射率n_g为1.60，镜片前表面的基弧半径R_b为非球面顶点的曲率c的倒数，镜片中央厚度d设定为13mm。

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