CN112379532B - 一种符合视网膜分辨率的镜片及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种符合视网膜分辨率的镜片及其制造方法，该镜片的镜片渐进面上任意一点的曲率设为k，曲率k满足镜片曲率二次方程，其中所述的镜片曲率二次方程为：g⁴k²+g[2pqs‑(1+p²)t‑(1+q²)r]k+(rt‑s²)＝0；其中，p、q、r、s、t分别为镜片矢高方程z(x,y)的各阶偏导数，包括：

Description

一种符合视网膜分辨率的镜片及其制造方法

技术领域

本发明涉及镜片设计制造技术领域，具体涉及一种符合视网膜分辨率的镜片及其制造方法。

背景技术

验配处方，即验光处方和配镜处方，是指验光、配镜过程的处理方法和最终结论。

普通常规验光是指在一般眼镜店的配镜验光，它的目的仅是让屈光不正者看清物体，操作方法和步骤都相对简单。而医学验光首先要具有高精密、高成本的综合验光仪，并对验光师要求严格，必须是熟知临床眼科和眼视光学知识的眼视光医师。医学验光一般是通过试镜架的测试，根据患者的反应，医师作出相应的调整，得出最适合患者的处方，如有内隐斜和外隐斜患者，验光医师将酌情对配镜处方进行调整。这个验光处方不仅使患者配戴舒适、看得清晰，还能进行持久的阅读和工作。

得到一个准确的验光处方后，如果眼镜配得不准，那么就前功尽弃了。要配一副准确的眼镜，不仅需要精密的仪器设备，还需要视光学方面的专业知识和技术。首先要根据度数、瞳距和患者的脸型选择一副适合的镜架和镜片，再把镜片装配到镜架上。随着人们对更高生活质量的追求,目前利用标准化度数0.25D间隔的普通常规验配镜片矫正屈光不正已经不能满足患者的需要，成品镜片通常仅接近近似于以球体和柱状矫正的0.25D增量的处方，因而矫正准确度可能不够。

经过考察，现有技术还存在着以下的不足。

1.目前的眼镜不能符合视网膜分辨率的要求。

传统的验光都是0.25D(25度)为一区间，不是每个人都能精确地将视力矫正到1.0。

对于青少年初次配镜，或者眼睛比较敏感的人群来讲，能看清楚配置的眼镜会使他们在佩戴初期有眩晕、发胀等不适感，并有相当部分患者长期佩戴后视力下降。40岁以后随着人眼的晶状体逐渐纤维硬化，进入老花眼初期，睫状肌逐渐麻痹，使人眼无法有效调节眼球的形状(轴向变化)，只能通过调节眼睛与所视物体的距离，看近处的物体时必须移远才能看清楚。由于老花眼的特点是眼睛对看远、看近的调节能力差。比如使用者的视力屈光度为+4.00D(俗称400度)时，其视力调节能力只能在几厘米的范围内起作用，一副老花镜只是给使用者的视力补充了一个固定的屈光度，并没有增强使用者的视力调节力。因为每个人的老花度数都不相同,两只眼睛的老花度数也可能不一样,还有一些人在老花的同时还有远视、近视、散光等视力问题,如果长时间戴着不合适的老花镜,不但解决不了问题,还会引起眼胀、头痛等问题。

符合视网膜分辨率的精准视觉矫正镜片的验配处方，必须包括同时精确校正光焦度和散光到小于人眼视网膜分辨率极限，而不是仅校正二阶散光或同时校正所有的像差。

2.传统的眼镜验配和制造是分开进行的，缺乏信息沟通，制造和装配工差大。

目前临床上，定制化视觉矫正方案过程为：验光、车房加工、定制化加工、装配。该过程中，数据采集和镜片加工是分开进行的，造成制造和装配工差大，加上信息沟通误差造成很难获得符合视光健康标准及高舒适度的产品。

发明内容

本发明旨在提供一种符合视网膜分辨率的镜片及其制造方法，所要解决的技术问题包括如何改善视力和降低佩戴眼镜造成的眼睛不适感。

为了实现上述目的，本发明提供一种符合视网膜分辨率的镜片，该镜片的镜片渐进面上任意一点的曲率设为k，曲率k满足镜片曲率二次方程，其中所述的镜片曲率二次方程为：

g⁴k²+g[2pqs-(1+p²)t-(1+q²)r]k+(rt-s²)＝0

其中，p、q、r、s、t分别为镜片矢高方程z(x,y)的各阶偏导数，包括：

优选地，本发明所述的符合视网膜分辨率的镜片的子午线在两个端点处的屈光度稳定，并且所述子午线在整个范围区间内光滑渐变。

所述子午线的屈光度均匀地分布在整个镜片上。

进一步优选地，为了使所述子午线的屈光度均匀地分布在整个镜片上，将所述子午线的屈光度变换到椭圆曲线上，变换步骤为：

在所述镜片渐进面上以各条子午线的中心为坐标原点O，并且焦点分别为X轴上的同一点，在所述镜片渐进面的X轴的负半轴上的焦点坐标值小于或等于远视点PA的坐标值为-L，在所述镜片渐进面的X轴的正半轴上的焦点坐标值大于或等于近视点PB的坐标值为H-L，其中H为加光长度，L为远视点与镜片中心之间的距离；

设椭圆曲线的标准形式为：

其中，a为椭圆曲线的长半轴；b为椭圆曲线的短半轴；c为椭圆曲线的半焦距；并且：

a²-b²＝c²；

由此得到：

其中，

当x，y坐标值发生变化时，椭圆曲线的长半轴a随之发生变化，生成一系列的椭圆曲线分布在整个镜片渐进面上。

优选地，以(0，0)点为矢高原点，所述镜片矢高方程z(x，y)为：

其中，δ(u)、ζ(u)和η(u)分别为(u，0)点所在位置处的球心坐标，r(u)为所述子午线的函数表达式；

其中：

η(u)＝0

ζ(u)＝u-r(u)sinθ(u)

通过所述子午线的函数表达式r(u)求出θ(u)，根据θ(u)求出球心坐标δ(u)、ζ(u)和η(u)，然后将球心坐标δ(u)、ζ(u)和η(u)带入镜片矢高方程z(x,y)，从而得到所述镜片渐进面的表面矢高分布。

进一步优选地，所述子午线的函数表达式r(u)为：

其中，m为导数

在远视点PA处首次不为0时的阶数(例如m＝3，即

)；在远视点PA处u＝-L；v为导数

在近视点PB处首次不为0时的阶数(例如v＝4，即

)；在近视点PB处u＝H-L，其中H为加光长度，L为远视点与镜片中心之间的距离；

j为子午线修正系数；

r_A为远视点PA处的曲率半径；

r_B为近视点PB处的曲率半径。

进一步优选地，所述子午线的函数表达式r(u)的边界条件为：

根据所述子午线的函数表达式r(u)的边界条件，计算得到子午线修正系数j为：

本发明还进一步提供一种符合视网膜分辨率的镜片的制造方法，包括以下步骤：

第一步、测量患者眼睛的光学特性数据，包括波前像差和角膜地形图数据的特征数据组并传输至计算机接口，用于创建计算模型眼睛的基础，其中，像差的测量精度表示为焦度差<0.06D；

第二步、计算机将所述光学特性数据转化为函数信息；

第三步、所述的函数信息被馈送到光学辅助设计模块，光学辅助设计模块完成对镜片的初步设计；

第四步、由光学分析模块对镜片的初步设计进行评估，包括通过计算模型眼睛将视觉性能的结果反馈给光学辅助设计模块，以重新设计和优化镜片的设计，直至光焦度校正被设置以抵消所述波前像差在-0.03D和+0.03D之间；同时校正光焦度像差中的两个到五个；

第五步、将光学设计参数、分段设计参数以及该患者的年龄和职业因素提供给计算机数据库中；

第六步、计算机通过数据库检索，进一步优化镜片的设计；并通过光学模拟系统对患者佩戴后的矫正效果进行模拟，进一步确认使用的舒适度；

第七步、通过转换模块将来自所述光学分析模块的结果数据转换为能够由机械模块使用的格式，使其符合机械生产的设计格式；

第八步、采用3D打印机或数控机床切割系统制造所述镜片。

优选地，采用3D打印机或数控机床切割系统制造所述镜片的过程中，控制所述镜片的镜片渐进面上任意一点的曲率曲率k以使其满足镜片曲率二次方程，其中所述的镜片曲率二次方程为：

g⁴k²+g[2pqs-(1+p²)t-(1+q²)r]k+(rt-s²)＝0

其中，p、q、r、s、t分别为镜片矢高方程z(x,y)的各阶偏导数，包括：

有益效果

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明所述的符合视网膜分辨率的镜片能够使得佩戴者充分主动地使用眼睛自身的调节力，最大限度地根据处方信息、布局信息、物距设想模型发挥眼睛的被动调节力，灵活应对佩戴者的实际使用情况，可显著改善视力和降低佩戴造成的眼睛不适感。

附图说明

附图用来提供对本发明技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的具体实施方式一起用于解释本发明的技术方案，并不构成对本发明技术方案的限制。

图1是本发明所述符合视网膜分辨率的镜片的xy平面示意图。

具体实施方式

在下文中更详细地描述了本发明以有助于对本发明的理解。

本发明提供一种符合视网膜分辨率的镜片，该镜片的镜片渐进面上任意一点的曲率设为k，曲率k满足镜片曲率二次方程，其中所述的镜片曲率二次方程为：

g⁴k²+g[2pqs-(1+p²)t-(1+q²)r]k+(rt-s²)＝0

其中，p、q、r、s、t分别为镜片矢高方程z(x,y)的各阶偏导数，包括：

所述的镜片曲率二次方程是申请人通过大量的临床试验结合数值模拟开发的具有新颖性和创造性的多项式函数，通过控制镜片渐进面上任意一点的曲率k满足镜片曲率二次方程，能够使得佩戴者充分主动地使用眼睛自身的调节力，最大限度地根据处方信息、布局信息、物距设想模型发挥眼睛的被动调节力，灵活应对佩戴者的实际使用情况，可显著改善视力和降低佩戴造成的眼睛不适感。

优选地，本发明所述的符合视网膜分辨率的镜片的子午线在两个端点处的屈光度稳定，并且所述子午线在整个范围区间内光滑渐变。

所述子午线的屈光度均匀地分布在整个镜片上。

进一步优选地，为了使所述子午线的屈光度均匀地分布在整个镜片上，将所述子午线的屈光度变换到椭圆曲线上，变换步骤为：

如图1所示，在所述镜片渐进面上以各条子午线的中心为坐标原点O，并且焦点分别为X轴上的同一点，在所述镜片渐进面的X轴的负半轴上的焦点坐标值小于或等于远视点PA的坐标值为-L，在所述镜片渐进面的X轴的正半轴上的焦点坐标值大于或等于近视点PB的坐标值为H-L，其中H为加光长度，L为远视点与镜片中心之间的距离；

设椭圆曲线的标准形式为：

其中，a为椭圆曲线的长半轴；b为椭圆曲线的短半轴；c为椭圆曲线的半焦距；并且：

a²-b²＝C²；

由此得到：

其中，

当x，y坐标值发生变化时，椭圆曲线的长半轴a随之发生变化，生成一系列的椭圆曲线分布在整个镜片渐进面上。

优选地，以(0,0)点为矢高原点，所述镜片矢高方程z(x,y)为：

其中，δ(u)、ζ(u)和η(u)分别为(u,0)点所在位置处的球心坐标，r(u)为所述子午线的函数表达式；

其中：

η(u)＝0

ζ(u)＝u-r(u)sinθ(u)

通过所述子午线的函数表达式r(u)求出θ(u)，根据θ(u)求出球心坐标δ(u)、ζ(u)和η(u)，然后将球心坐标δ(u)、ζ(u)和η(u)带入镜片矢高方程z(x，y)，从而得到所述镜片渐进面的表面矢高分布。

进一步优选地，所述子午线的函数表达式r(u)为：

其中，m为导数

在远视点PA处首次不为0时的阶数(例如m＝3，即

)；在远视点PA处u＝-L；v为导数

在近视点PB处首次不为0时的阶数(例如v＝4，即

)；在近视点PB处u＝H-L，其中H为加光长度，L为远视点与镜片中心之间的距离；

j为子午线修正系数；

r_A为远视点PA处的曲率半径；

r_B为近视点PB处的曲率半径。

进一步优选地，所述子午线的函数表达式r(u)的边界条件为：

根据所述子午线的函数表达式r(u)的边界条件，计算得到子午线修正系数j为：

本发明还进一步提供一种符合视网膜分辨率的镜片的制造方法，包括以下步骤：

第一步、测量患者眼睛的光学特性数据，包括波前像差和角膜地形图数据的特征数据组并传输至计算机接口，用于创建计算模型眼睛的基础，其中，像差的测量精度表示为焦度差<0.06D；

第二步、计算机将所述光学特性数据转化为函数信息；

第三步、所述的函数信息被馈送到光学辅助设计模块，光学辅助设计模块完成对镜片的初步设计；

第四步、由光学分析模块对镜片的初步设计进行评估，包括通过计算模型眼睛将视觉性能的结果反馈给光学辅助设计模块，以重新设计和优化镜片的设计，直至光焦度校正被设置以抵消所述波前像差在-0.03D和+0.03D之间；同时校正光焦度像差中的两个到五个；

第五步、将光学设计参数、分段设计参数以及该患者的年龄和职业因素提供给计算机数据库中；

第六步、计算机通过数据库检索，进一步优化镜片的设计；并通过光学模拟系统对患者佩戴后的矫正效果进行模拟，进一步确认使用的舒适度；

第七步、通过转换模块将来自所述光学分析模块的结果数据转换为能够由机械模块使用的格式，使其符合机械生产的设计格式；

第八步、采用3D打印机或数控机床切割系统制造所述镜片。

优选地，采用3D打印机或数控机床切割系统制造所述镜片的过程中，控制所述镜片的镜片渐进面上任意一点的曲率曲率k以使其满足镜片曲率二次方程，其中所述的镜片曲率二次方程为：

g⁴k²+g[2pqs-(1+p²)t-(1+q²)r]k+(rt-s²)＝0

其中，p、q、r、s、t分别为镜片矢高方程z(x,y)的各阶偏导数，包括：

以上描述了本发明优选实施方式，然其并非用以限定本发明。本领域技术人员对在此公开的实施方案可进行并不偏离本发明范畴和精神的改进和变化。

Claims (7)

1.一种符合视网膜分辨率的镜片，其特征在于，该镜片的镜片渐进面上任意一点的曲率设为k，曲率k满足镜片曲率二次方程，其中所述的镜片曲率二次方程为：

g⁴k²+g[2pqs-(1+p²)t-(1+q²)r]k+(rt-s²)＝0；

其中，p、q、r、s、t分别为镜片矢高方程z(x,y)的各阶偏导数，包括：

所述的符合视网膜分辨率的镜片的子午线在两个端点处的屈光度稳定，并且所述子午线在整个范围区间内光滑渐变；

为了使所述子午线的屈光度均匀地分布在整个镜片上，将所述子午线的屈光度变换到椭圆曲线上，变换步骤为：

在所述镜片渐进面上以各条子午线的中心为坐标原点O，并且焦点分别为X轴上的同一点，在所述镜片渐进面的X轴的负半轴上的焦点坐标值小于或等于远视点PA的坐标值为-L，在所述镜片渐进面的X轴的正半轴上的焦点坐标值大于或等于近视点PB的坐标值为H-L，其中H为加光长度，L为远视点与镜片中心之间的距离；

设椭圆曲线的标准形式为：

其中，a为椭圆曲线的长半轴；b为椭圆曲线的短半轴；c为椭圆曲线的半焦距；并且：

a²-b²＝c²；

由此得到：

其中，

当x，y坐标值发生变化时，椭圆曲线的长半轴a随之发生变化，生成一系列的椭圆曲线分布在整个镜片渐进面上；

以(0,0)点为矢高原点，所述镜片矢高方程z(x,y)为：

其中，δ(u)、ζ(u)和η(u)分别为(u,0)点所在位置处的球心坐标，r(u)为所述子午线的函数表达式；

其中：

η(u)＝0

ζ(u)＝u-r(u)sinθ(u)

通过所述子午线的函数表达式r(u)求出θ(u)，根据θ(u)求出球心坐标δ(u)、ζ(u)和η(u)，然后将球心坐标δ(u)、ζ(u)和η(u)带入镜片矢高方程z(x,y)，从而得到所述镜片渐进面的表面矢高分布。

2.根据权利要求1所述的符合视网膜分辨率的镜片，其特征在于，所述子午线的屈光度均匀地分布在整个镜片上。

3.根据权利要求1所述的符合视网膜分辨率的镜片，其特征在于，所述子午线的函数表达式r(u)为：

其中，m为导数

在远视点PA处首次不为0时的阶数；在远视点PA处u＝-L；v为导数

在近视点PB处首次不为0时的阶数；在近视点PB处u＝H-L，其中H为加光长度，L为远视点与镜片中心之间的距离；

j为子午线修正系数；

r_A为远视点PA处的曲率半径；

r_B为近视点PB处的曲率半径。

4.根据权利要求3所述的符合视网膜分辨率的镜片，其特征在于，所述子午线的函数表达式r(u)的边界条件为：

5.根据权利要求4所述的符合视网膜分辨率的镜片，其特征在于，根据所述子午线的函数表达式r(u)的边界条件，计算得到子午线修正系数j为：

6.一种如权利要求1至5任一项所述的符合视网膜分辨率的镜片的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步、测量患者眼睛的光学特性数据，包括波前像差和角膜地形图数据的特征数据组并传输至计算机接口，用于创建计算模型眼睛的基础，其中，像差的测量精度表示为焦度差<0.06D；

第二步、计算机将所述光学特性数据转化为函数信息；

第三步、所述的函数信息被馈送到光学辅助设计模块，光学辅助设计模块完成对镜片的初步设计；

第四步、由光学分析模块对镜片的初步设计进行评估，包括通过计算模型眼睛将视觉性能的结果反馈给光学辅助设计模块，以重新设计和优化镜片的设计，直至光焦度校正被设置以抵消所述波前像差在-0.03D和+0.03D之间；同时校正光焦度像差中的两个到五个；

第五步、将光学设计参数、分段设计参数以及该患者的年龄和职业因素提供给计算机数据库中；

第六步、计算机通过数据库检索，进一步优化镜片的设计；并通过光学模拟系统对患者佩戴后的矫正效果进行模拟，进一步确认使用的舒适度；

第七步、通过转换模块将来自所述光学分析模块的结果数据转换为能够由机械模块使用的格式，使其符合机械生产的设计格式；

第八步、采用3D打印机或数控机床切割系统制造所述镜片。

7.根据权利要求6所述的符合视网膜分辨率的镜片的制造方法，其特征在于，采用3D打印机或数控机床切割系统制造所述镜片的过程中，控制所述镜片的镜片渐进面上任意一点的曲率k以使其满足镜片曲率二次方程，其中所述的镜片曲率二次方程为：

g⁴k²+g[2pqs-(1+p²)t-(1+q²)r]k+(rt-s²)＝0

其中，p、q、r、s、t分别为镜片矢高方程z(x,y)的各阶偏导数，包括：

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