CN108283483B - 一种组合式硬膜压贴三棱镜片及其优化设计方法 - Google Patents
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Abstract
一种组合式的硬膜压贴三棱镜片，包括第一硬膜压贴三棱镜和第二硬膜压贴三棱镜，两个硬膜压贴三棱镜微结构表面相对，凹槽方向互相平行。一种组合式硬膜压贴三棱镜片的优化设计方法，包括如下步骤：步骤1、确定组合式硬膜压贴三棱镜片最终要达到的目标棱镜度数pd以及镜片材料的折射率n；步骤2、计算出所有最终能达到目标棱镜度数pd的第一硬膜压贴三棱镜的角度a与第二硬膜压贴三棱镜的角度c的组合，并保存组合；步骤3、人为地先设定一角度θ的值；步骤4、计算各个角度a、c的组合在角度为θ内的平均测量偏差量；步骤5、找出所得的最小平均测量偏差量所对应的角度a、c的组合。本发明有效地提高了斜视度数测量的准确性。
Description
技术领域
本发明涉及眼科学中的斜视度测试领域，尤其是一种用于硬膜压贴三棱镜斜视度测量尺镜片及其优化设计方法。
背景技术
斜视在儿童中是一种比较常见的眼科疾病，据文献调研，在世界范围内儿童斜视的发病率高达2％。斜视疾病不但会影响儿童的眼部发育，严重的斜视甚至可能会引发儿童全身骨骼的发育畸形，对儿童造成无法逆转的伤害。而斜视度数的准确测量以及斜视的正确筛选是后续斜视治疗的必要条件。
目前，采用硬膜压贴三棱镜进行斜视度测量的方案较少。付明磊、乐孜纯等的发明专利《镜片可拆卸的硬膜压贴三棱镜斜视度测量尺》(申请号：201510620802.7)中提出了一种能方便测量儿童斜视度数的测量尺，该种测量尺通过插入不同度数的硬膜压贴三棱镜片来测量不同的斜视度数。但是利用该种硬膜压贴三棱镜片测量斜视度数时，若斜视度测量尺未与人脸平面保持平行，最后测得的斜视度数与儿童眼睛实际的斜视度数会有较大的偏差，测量准确度较低。
发明内容
为了克服现有硬膜压贴三棱镜斜视度数测量尺测量斜视度数准确度低的缺点，本发明提出了一种准确度较高的组合式的硬膜压贴三棱镜片，并提出了用于这种组合式硬膜压贴三棱镜片的优化设计方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种组合式的硬膜压贴三棱镜片，所述组合式的硬膜压贴三棱镜片包括第一硬膜压贴三棱镜和第二硬膜压贴三棱镜，所述第一硬膜压贴三棱镜和第二硬膜压贴三棱镜微结构表面相对，凹槽方向互相平行。
进一步，所述第一硬膜压贴三棱镜的结构参数包括底角角度a、底角角度b、结构单元长度w和材料折射率n；所述第二硬膜压贴三棱镜的结构参数包括底角角度c、底角角度d、结构单元长度w和材料折射率n；
所述第一硬膜压贴三棱镜的底角角度a的取值范围为[0,90)，所述第一硬膜压贴三棱镜的底角角度b为90°；所述第二硬膜压贴三棱镜的角度c的取值范围为[0,90)，所述第二硬膜压贴三棱镜的底角角度d由第一硬膜压贴三棱镜的角度a和第一硬膜压贴三棱镜的材料折射率n决定，由公式(1)给出：
d＝90°+a-sin-1(n*sin(a)) (1)。
一种组合式硬膜压贴三棱镜片的优化设计方法，所述优化设计方法包括如下步骤：
步骤1、确定组合式硬膜压贴三棱镜片最终要达到的目标棱镜度数pd以及镜片材料的折射率n；
步骤2、计算出所有最终能达到目标棱镜度数pd的所述第一硬膜压贴三棱镜的角度a与所述第二硬膜压贴三棱镜的角度c的组合，并保存所述组合，过程如下：
步骤2.1、取所述第一硬膜压贴三棱镜的角度a的值
所述角度a的首次取值为0，后续以一增量Δ1递增取值，增量Δ1在(0，0.5]的范围内取值；
步骤2.2、从0开始以增量Δ2递增地取所述第二硬膜压贴三棱镜的角度c的值，直到找出符合目标棱镜度数pd的角度a、c的组合，若没有符合条件的角度a、c的组合，则跳转到步骤2.1继续向下执行；角度a、c具体需要满足的条件由公式(2)给出：
步骤2.3、保存符合所述条件的角度a、c的组合；
步骤2.4、判断当前角度a是否大于90度，若是则结束，若否则跳转到步骤2.1继续向下执行；
步骤3、人为地先设定一角度θ的值；
步骤4、计算各个所述角度a、c的组合在角度为θ内的平均测量偏差量，过程如下：
步骤4.1、取一角度a、c的组合，首次取第一个角度a、c的组合，后续依次取后一个组合；
步骤4.2、计算上述角度a、c组合的平均测量偏差量δ,具体计算公式(3)如下：
上式中k为一大于0的整数，δ左和δ右分别为左偏差量和右偏差量，具体由公式(4)和公式(5)给出：
步骤4.3、保存计算所得的平均测量偏差量；
步骤4.4、判断是否取到上述角度a、c组合中的最后一个组合，若是则结束，若否则跳转到步骤4.1继续向下执行；
步骤5、找出上述计算所得的最小平均测量偏差量所对应的角度a、c的组合。
进一步，所述步骤3中，θ角表示的是实际斜视度数测量时，硬膜压贴三棱镜片与人脸平面产生的夹角，θ角在[0,30]区间内取值。
本发明的技术构思为：采用组合式硬膜压贴三棱镜片，首先计算出符合目标棱镜度数的第一硬膜压贴三棱镜的角度a和第二硬膜压贴三棱镜的角度c的所有组合，然后计算各个组合的平均测量偏差量，找出最小平均测量偏差量所对应的组合，该组合即为能达到目标棱镜度数的最优组合。
本发明的有益效果主要表现在：本发明的技术方案提出的经过参数优化后的组合硬膜压贴三棱镜片能够弱化在斜视测量时斜视度测量尺未与人脸平面保持平行带来的负面影响，有效地提高了斜视度数测量的准确性。
附图说明
图1是组合式的硬膜压贴三棱镜片结构示意图。
图2是一种优化该组合式硬膜压贴三棱镜片参数的方法示意图。
图3求解第一硬膜压贴三棱镜的角度a和第二硬膜压贴三棱镜的角度c的组合的软件流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。
参照图1～图3一种组合式的硬膜压贴三棱镜片，所述组合式的硬膜压贴三棱镜片包括第一硬膜压贴三棱镜1-1和第二硬膜压贴三棱镜1-2，所述第一硬膜压贴三棱镜和第二硬膜压贴三棱镜表面相对，凹槽方向互相平行。
进一步，所述第一硬膜压贴三棱镜的结构参数包括底角角度a与角度b,结构单元长度w以及材料折射率n。所述第二硬膜压贴三棱镜的结构参数包括底角角度c与角度d,结构单元长度w以及材料折射率n。
更进一步，所述第一硬膜压贴三棱镜的角度a的取值范围为[0,90)。所述第一硬膜压贴三棱镜的角度b为90°。所述第二硬膜压贴三棱镜的角度d由第一硬膜压贴三棱镜的角度a和材料折射率n决定，具体关系由公式(1)给出：
d＝90°+a-sin-1(n*sin(a)) (1)
为提高所述组合式的硬膜压贴三棱镜片的测量精度，降低其平均测量偏差量，本发明提出一种针对所述第一硬膜压贴三棱镜的底角角度a和所述第二硬膜压贴三棱镜的底角角度c的优化设计方法。
一种组合式硬膜压贴三棱镜片的优化设计方法，包括如下步骤：
步骤1、确定组合式硬膜压贴三棱镜片最终要达到的目标棱镜度数pd、镜片材料的折射率n。
本实施例中设定终要达到的目标棱镜度数pd为30Δ，镜片采用pmma材料，折射率n为1.492。
步骤2、利用计算机软件计算出所有最终能达到目标棱镜度数pd的角度a、c的组合，并保存角度a、c的组合，过程如下：
步骤2.1、在[0,90)区间内取一角度a的值
所述角度a的首次取值为0，后续以一增量Δ1递增取值，增量Δ1在(0，0.5]的范围内取值。
本实施例中设定Δ1为0.1。
步骤2.2、在[0,90)区间从0开始以增量Δ2递增取角度c的值，直到找出符合目标棱镜度数pd的角度a、c的组合，若没有符合条件的角度a、c的组合，则跳转到步骤2.1继续向下执行。角度a、c具体需要满足的条件由公式(2)给出：
本实施例中Δ2设定为0.5。
步骤2.3、保存符合所述条件的角度a、c的组合。
步骤2.4、判断当前角度a是否大于90度，若是则结束，若否则跳转到步骤2.1继续向下执行。
在本实施例中计算出的所有的角度a、c的组合如表1所示。
表1
步骤3、人为地先设定一角度θ的值。
在本实施例中设定角度θ的值为20度。
步骤4、计算各个角度a、c组合在角度为θ内的平均测量偏差量，过程如下：
步骤4.1、取一角度a、c的组合，首次取第一个角度a、c的组合，后续依次取后一个组合。
步骤4.2、计算上述角度a、c组合的平均测量偏差量,具体计算公式(3)如下：
上式中k为一大于0的整数，δ左和δ右分别为左偏差量和右偏差量，具体由公式(4)和公式(5)给出：
本实施例中k设定为250。
步骤4.3、保存计算所得的平均测量偏差量。
步骤4.4、判断是否取到上述角度a、c组合中的最后一个组合，若是则结束，若否则跳转到步骤4.1继续向下执行。
在本实施例中计算出的各个组合相对应的平均测量偏差量如表1所示。
步骤5、找出上述计算所得的最小平均测量偏差量所对应的角度a、c的组合。
在本实施例中，可以将表一中的数据导入excel中，将平均测量偏差量升序或者降序排列，找到其最小值，找到的最小值为0.6663，相对应的第一硬膜压贴三棱镜的角度a为6.3000度，第二硬膜压贴三棱镜的角度c为26.5000度。该组合即为优化后的30Δ的组合镜片。
Claims (3)
1.一种组合式的硬膜压贴三棱镜片，其特征在于：所述组合式的硬膜压贴三棱镜片包括第一硬膜压贴三棱镜和第二硬膜压贴三棱镜，所述第一硬膜压贴三棱镜和第二硬膜压贴三棱镜微结构表面相对，凹槽方向互相平行；所述第一硬膜压贴三棱镜的结构参数包括底角角度a、底角角度b、结构单元长度w和材料折射率n；所述第二硬膜压贴三棱镜的结构参数包括底角角度c、底角角度d、结构单元长度w和材料折射率n；
所述第一硬膜压贴三棱镜的底角角度a的取值范围为[0,90)，所述第一硬膜压贴三棱镜的底角角度b为90°；所述第二硬膜压贴三棱镜的角度c的取值范围为[0,90)，所述第二硬膜压贴三棱镜的底角角度d由第一硬膜压贴三棱镜的角度a和第一硬膜压贴三棱镜的材料折射率n决定，由公式(1)给出：
d＝90°+a-sin-1(n*sin(a)) (1)。
2.一种如权利要求1所述的组合式硬膜压贴三棱镜片的优化设计方法，其特征在于：所述优化设计方法包括如下步骤：
步骤1、确定组合式硬膜压贴三棱镜片最终要达到的目标棱镜度数pd以及镜片材料的折射率n；
步骤2、计算出所有最终能达到目标棱镜度数pd的所述第一硬膜压贴三棱镜的角度a与所述第二硬膜压贴三棱镜的角度c的组合，并保存所述组合，过程如下：
步骤2.1、取所述第一硬膜压贴三棱镜的角度a的值
所述角度a的首次取值为0，后续以一增量Δ1递增取值，增量Δ1在(0，0.5]的范围内取值；
步骤2.2、从0开始以增量Δ2递增地取所述第二硬膜压贴三棱镜的角度c的值，直到找出符合目标棱镜度数pd的角度a、c的组合，若没有符合条件的角度a、c的组合，则跳转到步骤2.1继续向下执行；角度a、c具体需要满足的条件由公式(2)给出：
步骤2.3、保存符合所述条件的角度a、c的组合；
步骤2.4、判断当前角度a是否大于90度，若是则结束，若否则跳转到步骤2.1继续向下执行；
步骤3、人为地先设定一角度θ的值；
步骤4、计算各个所述角度a、c的组合在角度为θ内的平均测量偏差量，过程如下：
步骤4.1、取一角度a、c的组合，首次取第一个角度a、c的组合，后续依次取后一个组合；
步骤4.2、计算上述角度a、c组合的平均测量偏差量δ,具体计算公式(3)如下：
上式中k为一大于0的整数，δ左和δ右分别为左偏差量和右偏差量，具体由公式(4)和公式(5)给出：
步骤4.3、保存计算所得的平均测量偏差量；
步骤4.4、判断是否取到上述角度a、c组合中的最后一个组合，若是则结束，若否则跳转到步骤4.1继续向下执行；
步骤5、找出上述计算所得的最小平均测量偏差量所对应的角度a、c的组合。
3.如权利要求2所述的优化设计方法，其特征在于：所述步骤3中，θ角表示的是实际斜视度数测量时，硬膜压贴三棱镜片与人脸平面产生的夹角，θ角在[0,30]区间内取值。
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