CN112505948A - 基于正弦曲线的渐进多焦点镜片及其设计方法 - Google Patents

基于正弦曲线的渐进多焦点镜片及其设计方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于正弦曲线的渐进多焦点镜片及其设计方法。本发明技术方案是：构造一个正弦曲线函数进行子午线设计，通过控制函数中的平移及缩放因子，可自由地控制远光区、近光区的位置及通道的长；构建的特殊对数函数，对镜片上的曲光度分布进行定义，镜片的设计步骤得到了简化，具有减少计算量，节约设计时间的效果，同时，还保证了二侧的低散光，为个性化渐进片提供了优质的镜片设计方法。

Description

基于正弦曲线的渐进多焦点镜片及其设计方法
技术领域
本发明涉及一种渐进多焦点镜片及其设计方法，具体涉及基于正弦曲线的渐进多焦点镜片及其设计方法。
背景技术
渐进多焦点眼用镜片在同一个镜片上划分出二个屈光度不同的区域,在为用户同时提供视远和视近的基础上，又避免了双光镜等视远与视近转换时视觉断裂等缺陷，目前渐进多焦点眼用镜片的应用日趋广泛。眼用渐进多焦点镜片通常划分为：1-视远区、2-中间过渡区、3-视近区和4-像散区4部分组成(参见图1)。视远区：位于渐进多焦点镜片上半部分的宽阔区域，在人眼处于放松平视状态下矫正视远能力，提供清晰、宽阔的视野。视近区：位于视远参考圈中心下约10-18mm处，具体位置因渐进镜片使用类型，设计方法以及校正老视程度、人眼瞳距和用眼习惯等的不同而有相应的差异。中间过渡区的长度、宽度和加光量以及加光量变化梯度即渐进度限定了配戴者眼睛的活动范围，直接决定了人眼对渐进多焦点眼用镜片的适用性。渐进多焦点眼用镜片具有上述的优点，其中，通道宽度和周边像散大小与配戴者的适应程度密切相关，因此，渐进多焦点眼用镜片的设计与优化是极其重要的关键的环节。
目前流行的设计方法大致可分为二类：直接法与间接法。这二种方法的前半部分基本是相同的，即根据远视区及阅读区的位置及加光要求，先设计子午线上的屈光度，然后在整个面上设计一系列等高线，使其与子午线相交，且这些等高线能无重叠地覆盖整个镜面。从而根据子午线上的屈光度及等高线来定义整个面上的屈光度分布。这二种方法的区别在于后续部分。直接法，通过子午线上的屈光度，设法计算出对应矢高曲线的曲率中心，及曲率半径。然后把对应等高线上的点都看成是这个曲率中心及曲率半径对应的圆弧面上的点。从而直接计算出整个曲面的矢高分布。而间接法，则通过定义镜片的边缘矢高后，通过数值求解一个特定的二维高阶偏微分方程来获得最后的矢高数据。
这些传统的设计方法，并没有给出很好的子午线设计方法及曲光度分布的函数表达式。因此设计过程更多地是依赖于现有的成功设计例子。要设计一套完整的镜片设计，需要化费大量时间。要想利用这些方法为客户定制个性化的镜片，几乎是不可能的。而个性化镜片却是目前发展的趋势。
因此提供一种灵活，易于控制远光区、近光区及通道的位置及相互间关系的设计方法是实现个性化渐进设计的关键。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明就是针对这一需要，提供了一种全新的渐进片设计方法：通过构造一个正弦函数来设计子午线，通过控制函数中的平移及缩放因子，可自由地控制远光区、近光区的位置及通道的长度。通过构建的特殊对数函数来定义镜面上的曲光度分布，大大简化了设计镜片的时间及计算量，而同时保证了二侧的低散光。从而为个性化渐进片提供了优质的镜片设计。
在实用中发现,利用正统曲线来设计子午线的屈光度,最终设计出来的渐进多焦点镜片可有效降低盲区的散光,最优时盲区散光可控制在加光的0.85左右。
本发明的电动汽车用电机智能控制装置，包括
本发明的技术方案如下：
1.根据渐进片的远光区弯度Md和近光区弯度Mr，通过下面构造的基于正弦函数来设计子午面(y＝0时的x-z剖面)上的屈光度，子午线上的镜片屈光度：
Figure BDA0002802865400000021
其中x∈[xd，xr]，xd为渐变区在远光区的起始点，xr为渐变区在近光区的终止点。
2.对镜片上的任意点(x,y)计算与子午线上的对应位置：
Figure BDA0002802865400000022
3.根据上式计算的u来计算
Figure BDA0002802865400000023
其中n为材料折射率；
4.根据步骤2，3计算出来的u及sinθ(u)计算曲率中心(ξ,η)；ξ(u)＝u-r(u)sinθ(u)，
Figure BDA0002802865400000024
其中，
Figure BDA0002802865400000025
5.通过下式计算镜片上的矢高：
Figure BDA0002802865400000026
按照该步骤设计一种基于基于正弦曲线的渐进多焦点镜片。
借由上述方案，本发明至少具有以下优点：
1、本发明通过平移和缩放的正弦函数来设计镜片子午线上的屈光度分布函数，并以此来计算子午线上各点对应的曲率中心及曲率半径。
2、通过本发明，把子午线外的点通过设计的等高线归于子午线上相应点所对应的曲率中心及曲率半径的圆弧面上，从而完成整个镜面的矢高设计。由于等高线的特殊设计，保证了最后面形的散光分布比较良好。
3、本发明中，通过调整构造的正弦函数的平移和缩放因子，可方便地改变渐进片的视远和近视区的位置及通道的长度。
4、通过本发明编写的软件，几秒钟内就能设计出一符合用户要求的渐进片面形，为用户的个性化定制提供了方便，极大地缩短了渐进眼镜的设计周期。
5、所设计的镜片具有在加光3.0曲光度，通道长度为12时，0.25D处的通道宽度大于 3mm，0.5D处的通道宽度大于6mm。70口径范围内散光小于加光数的优良性能。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某个实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1渐进片概念示意图；
图2为示例所设计子午线屈光度分布图；
图3为示例所设计渐进片矢高图；
图4为示例所设计渐进片散光图；
图5为示例2所设计渐进片球光度分布图；
图6为所加工镜片的实际测量结果。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例：
利用本发明设计了一个实际的通道长度为12mm，加光3.00D，折射率n＝1.553的渐进多焦点镜片。设计时所用的参数如下：
a＝0.29，x0＝3.6mm，xd＝-12mm，xr＝13.5，远光区曲光度Md＝3.47D，近光区曲光度Mr＝6.5D，折射率n＝1.553。
具体实施步骤如下：
1.根据给定的参数：a、x0、Md和Mr由公式：
Figure BDA0002802865400000041
计算子午线上的曲光度分布曲线。计算结果如图2所示。
把整个镜面分成71×71的矩阵，每个点之间的距离为1.0mm。对镜面上的每个点重复下述过程(下述过程以计算坐标点(-35,-35)处的矢高为例)：
2.对镜片上的点(-35,-35)计算与子午线上的对应位置：
Figure BDA0002802865400000042
3.根据上式计算的u＝-1.8779来计算
Figure BDA0002802865400000043
4.根据步骤2，3计算出来的u及sinθ(u)计算曲率中心(ξ,η)。ξ(u)＝u-r(u)sinθ(u)＝0.047，
Figure BDA0002802865400000044
5.通过下式计算镜片上的矢高：
Figure BDA0002802865400000045
重复上述过程就能计算出整个镜面上各点处的矢高，最后结果如图3所示。图4和图5 分别显示了所设计渐进片的理论模拟的散光分布和平均球光度分布图。而图6则是根据本设计实际加工的镜片的实际测量结果。
本发明至少具有以下优点：
1、本发明通过平移和缩放的正弦函数来设计镜片子午线上的屈光度分布函数，并以此来计算子午线上各点对应的曲率中心及曲率半径。
2、通过本发明，把子午线外的点通过设计的等高线归于子午线上相应点所对应的曲率中心及曲率半径的圆弧面上，从而完成整个镜面的矢高设计。由于等高线的特殊设计，保证了最后面形的散光分布比较良好。
3、本发明中，通过调整构造的正弦函数的平移和缩放因子，可方便地改变渐进片的视远和近视区的位置及通道的长度。
4、通过本发明编写的软件，几秒钟内就能设计出一符合用户要求的渐进片面形，为用户的个性化定制提供了方便，极大地缩短了渐进眼镜的设计周期。
5、所设计的镜片具有在加光3.0曲光度，通道长度为12时，0.25D处的通道宽度大于 3mm，0.5D处的通道宽度大于6mm。70口径范围内散光小于加光数的优良性能。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (2)

1.基于正弦曲线的渐进多焦点镜片的设计方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)根据渐进片的远光区弯度Md和近光区弯度Mr，通过下面构造的基于正弦函数来设计子午面(y＝0时的x-z剖面)上的屈光度分布，子午线上的镜片屈光度：
Figure FDA0002802865390000011
其中x∈[xd,xr]，xd为渐变区在远光区的起始点，xr为渐变区在近光区的终止点；
(2)对镜片上的任意点(x,y)计算与子午线上的对应位置：
Figure FDA0002802865390000012
(3)根据上式计算的u来计算
Figure FDA0002802865390000013
其中n为材料折射率；
(4)根据步骤2，3计算出来的u及sinθ(u)计算曲率中心(ξ,η)，ξ(u)＝u-r(u)sinθ(u)，
Figure FDA0002802865390000014
其中，
Figure FDA0002802865390000015
(5)通过下式计算镜片上的矢高：
Figure FDA0002802865390000016
2.按权利要求1设计方法得到的一种基于正弦曲线的渐进多焦点镜片。
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