CN113189788B - 锥形螺纹状排列复合多点微透镜离焦镜片以及其设计方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种锥形螺纹状排列复合多点微透镜离焦镜片以及其设计方法，镜片两面为球面或非球面，镜片的一面作为打底层，打底层的屈光度基于矫正视力屈光不正用的处方的屈光度；在打底层上叠加使近视性离焦量呈现连续性的锥形螺纹状排列的多焦点微透镜；微透镜包含球形微透镜与线性凸起微透镜，相邻两个球形微透镜之间沿着锥形螺纹方向通过线型凸起微透镜彼此相连。球形微透镜ADD大小呈线性变化，镜片的近视性离焦量随着距离也呈现线性变化趋势，线性凸起微透镜作为球面微透镜之间的连接，使得镜片在佩戴过程中的近视性离焦之间有过渡性增加，有效提升佩戴的舒适性和控制近视发展的效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种光学设备设计技术，特别涉及一种锥形螺纹状排列复合多点微透镜离焦镜片以及其设计方法。
背景技术
近视是指在调节放松状态下，平行光线经眼球屈光系统后聚焦在视网膜之前的屈光状态，目前正向着低龄化、近视度数增加的趋势发展。据文献记载，我国7岁和14岁儿童近视率分别为10-14％和74.3％，中部地区大学生的近视患病率约在83.2％，高度近视约占11.1％。国外研究数据显示，预计在2000到2050年间，全球近视患病率由22.9％上升至49.8％，全球高度近视患病率由2.7％上升至9.8％。近视成为21世纪重大公共健康问题之一。
目前，近视发病机制尚不明确，普遍被接受的说法是近视的发展是基因与环境的双重作用，而且整个过程不可逆。在基因方面父母一方或双方是近视，子女患近视概率会增加，然而基因遗传说法很多还没有得到论证。在环境方面，所有的研究表明近距离用眼时间增加和光照时间减少是近视发生的最主要的两个因素。
既然近视发生已经不可避免，那么近视的干预就变的尤其重要。近视的干预手段主要有以下几种：1.外部环境法，增加远距离用眼时间和室外环境的运动时间，可以有效增加多巴胺的合成；2、药物控制法，M受体拮抗剂、多巴胺类激动剂、7-甲基黄嘌呤等。其中，通过循证医学的方法发现阿托品控制近视效果在40％以上，然而可能会有药物耐受性等问题，以及可能导致的药物副作用等；3、光学矫正方法，如角膜塑形镜、多焦点软性角膜接触镜DISC、离焦框架镜等，其原理是周边近视性离焦理论，国内外文献已经详细描述了离焦理论对近视的控制作用。同时，基于离焦理论的离焦框架眼镜的研究进入了白热化状态，专利CN112068331A、CN209803477U、CN210376921U等都是通过镜片设计，使通过镜片的入射光可以聚焦在视网膜以前，以达到近视性离焦效果，从而延缓近视的发生。
然而，在目前所有的专利文献中，镜片的设计为一体的，很难解决离焦量大和佩戴舒适性之间的矛盾问题。
发明内容
为了克服佩戴不适和提升近视控制效果，提出了一种锥形螺纹状排列复合多点微透镜离焦镜片以及其设计方法。
本发明的技术方案为：一种锥形螺纹状排列复合多点微透镜离焦镜片，镜片两面为球面或非球面，镜片的一面作为打底层，打底层的屈光度基于矫正视力屈光不正用的处方的屈光度；在打底层上叠加使近视性离焦量呈现连续性的锥形螺纹状排列的多焦点微透镜；微透镜包含球形微透镜与线性凸起微透镜，相邻两个球形微透镜之间沿着锥形螺纹方向通过线型凸起微透镜彼此相连。
优选的，所述每个球形微透镜的底面直径为0.1mm～5mm，球形微透镜高度为0.1～5um。
优选的，所述镜片表面叠加的球形微透镜离焦度数大小都不一样的，球形微透镜的屈光度随着螺纹状向外的过程按照函数方程式变量变化。
优选的，所述线型凸起微透镜的长度范围在0.1～10mm，其长度取决于两个球形微透镜之间沿着锥形螺纹状排列方向上的距离。
优选的，所述线性凸起微透镜的离焦度数范围在+0.00～+6.00D。
所述锥形螺纹状排列复合多点微透镜离焦镜片的设计方法，所述球形微透镜为非球面设计，其共轴光学系统设计方程为：
其中c为球形微透镜曲率；r为球形微透镜半径值，r2＝x2+y2；K为二次曲面系数；a3、a4、a5、a6为高阶非球面系数，α为树脂镜片设计补偿系数。
优选的，所述球形微透镜屈光度按照函数方程式变量变化，其变化关系为y＝ax+b,其中y为球形微透镜的屈光度，x为以螺纹状分布的微透镜中心点离镜片中心点的距离，a、b是不为0常数；当a为正数时，球形微透镜的屈光度随着螺纹状向外的过程逐渐增大，从内向外区域过程中，成像在视网膜前，并且距离视网膜的距离增加，即近视性离焦量增大；当a为负数时，球形微透镜的屈光度随着螺纹状向外的过程逐渐降低，从内向外区域过程中，成像在视网膜前，并且距离视网膜的距离降低，即近视性离焦量降低。
本发明的有益效果在于：本发明锥形螺纹状排列复合多点微透镜离焦镜片以及其设计方法，镜片的一面作为打底层，在其上叠加锥形螺纹状排列的多焦点微透镜；微透镜包含球形微透镜与线性凸起微透镜，球形微透镜之间沿着锥形螺纹方向通过线型凸起微透镜彼此相连。球形微透镜ADD大小呈线性变化，镜片的近视性离焦量随着距离也呈现线性变化趋势，线性凸起微透镜作为球面微透镜之间的连接，使得镜片在佩戴过程中的近视性离焦之间有过渡性增加，有效提升佩戴的舒适性和控制近视发展的效果。
附图说明
图1为本发明锥形螺纹状排列复合多点微透镜离焦镜片俯视示意图；
图2为本发明锥形螺纹状排列复合多点微透镜离焦镜片截面示意图；
图3为本发明镜片叠加层中球形微透镜与线性凸起微透镜连接放大俯视示意图；
图4为本发明镜片叠加层中球形微透镜与线性凸起微透镜连接放大截面示意图。
附图标记：1、非球面镜片；2、叠加层；201、球形微透镜；202、线性凸起微透镜。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
如图1、2所示锥形螺纹状排列复合多点微透镜离焦镜片俯视和截面示意图，镜片1两面采用球面设计或非球面设计，镜片的一面作为打底层，打底层的屈光度基于矫正视力屈光不正用的处方的屈光度；在打底层上叠加锥形螺纹状排列的多焦点微透镜。叠加层2采用微透镜多焦点设计，如图3、4所示，微透镜包含球形微透镜201与线性凸起微透镜202，球形微透镜201之间沿着锥形螺纹方向通过线型凸起微透镜202彼此相连。球形微透镜多焦点设计的ADD(离焦度数)范围是+0.00～+10.00D。所述每个球形微透镜的底面直径为0.1mm～5mm，球形微透镜高度为0.1～5um，如果小于0.1mm，则在加工过程中，受到环境的影响比较大，加工难度增加，如果大于5mm，会导致镜片表面的微透镜分布对称性降低，佩戴舒适性下降。整个镜片表面叠加的球形微透镜ADD大小都是不一样的，球形微透镜屈光度按照一定的函数方程式变量变化，其变化关系为y＝ax+b,其中y为球形微透镜的屈光度，x为以螺纹状分布的微透镜中心点离镜片中心点的距离，a、b是不为0常数。当a为正数时，球形微透镜的屈光度随着螺纹状向外的过程逐渐增大，从内向外区域过程中，成像在视网膜前，并且距离视网膜的距离会增加，即近视性离焦量会增大。当a为负数时，球形微透镜的屈光度随着螺纹状向外的过程逐渐降低，从内向外区域过程中，成像在视网膜前，并且距离视网膜的距离会降低，即近视性离焦量会降低。球形微透镜为非球面设计，其设计方程为：
其中c为球形微透镜曲率；r为球形微透镜半径值，r2＝x2+y2；K为二次曲面系数；a3、a4、a5、a6为高阶非球面系数，α为树脂镜片设计补偿系数。相邻两个球形微透镜之间沿着锥形螺纹方向通过线型凸起彼此相连，线性凸起微透镜的ADD范围在+0.00～+6.00D。球面微透镜之间如果彼此独立，那么在视网膜上形成的近视性离焦必然是不连续的，导致佩戴过程中的不舒适性增加。线型凸起微透镜的长度范围在0.1～10mm，其长度取决于两个球形微透镜之间沿着锥形螺纹状排列方向上的距离，优选的距离范围在0.5～2mm。采用本发明的多焦点镜片设计，将注塑后的树脂材料，通过热固化或光固化等树脂成型加工方式成为镜片基片，随后经过涂层液加硬处理后镀增透膜，最后成品镜片的透过率≥93％，满足近视患者的使用要求。
实施例1
一种锥形螺纹状排列复合多点微透镜离焦镜片的设计方法，镜片的一面作为打底层，在其上叠加锥形螺纹状排列的多焦点微透镜。镜片两面采用球面设计或非球面设计，打底层的屈光度基于矫正视力屈光不正用的处方的屈光度；叠加层采用微透镜多焦点设计，微透镜包含球形微透镜与线性凸起微透镜，球形微透镜之间沿着锥形螺纹方向通过线型凸起微透镜彼此相连。球形微透镜屈光度按照一定的函数方程式变量变化，其变化关系为y＝ax+b,其中y为球形微透镜的屈光度，x为以螺纹状分布的球形微透镜中心点离镜片中心点的距离，a＝15、b＝3.50D。球形微透镜为非球面设计，其中设计方程为：
其中c为球形微透镜曲率；r为球形微透镜半径值，r2＝x2+y2；K为二次曲面系数；a3、a4、a5、a6为高阶非球面系数，α为树脂镜片设计补偿系数。线性凸起微透镜的ADD为0.25D。
镜片原材料为树脂材料，其折射率和阿贝数满足条件：折射率为1.67，阿贝数为31。符合上述设计镜片可以通过树脂热固化方式加工成镜片的基片，随后经过涂层液加硬处理后镀增透膜，最后使用镜片的透过率＝95％，满足近视患者的使用要求。
实施例2
一种锥形螺纹状排列复合多点微透镜离焦镜片的设计方法，镜片的一面作为打底层，在其上叠加锥形螺纹状排列的多焦点微透镜。镜片两面采用球面设计或非球面设计，打底层的屈光度基于矫正视力屈光不正用的处方的屈光度；叠加层采用微透镜多焦点设计，微透镜包含球形微透镜与线性凸起微透镜，球形微透镜之间沿着锥形螺纹方向通过线型凸起微透镜彼此相连。球形微透镜屈光度按照一定的函数方程式变量变化，其变化关系为y＝ax+b,其中y为球形微透镜的屈光度，x为以螺纹状分布的球形微透镜中心点离镜片中心点的距离，a＝-15、b＝5.50D。球形微透镜为非球面设计，其中设计方程为：
其中c为球形微透镜曲率；r为球形微透镜半径值；K为二次曲面系数；a3、a4、a5、a6为高阶非球面系数，α为树脂镜片设计补偿系数。线性凸起微透镜的ADD为1.25D。
镜片原材料为树脂材料，其折射率和阿贝数满足条件：折射率为1.67，阿贝数为31。符合上述设计的镜片可以通过树脂热固化方式加工成镜片的基片，随后经过涂层液加硬处理后镀增透膜，最后使用镜片的透过率＝95％，满足近视患者的使用要求。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (5)
1.一种锥形螺纹状排列复合多点微透镜离焦镜片，其特征在于，镜片两面为球面或非球面，镜片的一面作为打底层，打底层的屈光度基于矫正视力屈光不正用的处方的屈光度；在打底层上叠加使近视性离焦量呈现连续性的锥形螺纹状排列的多焦点微透镜；微透镜包含球形微透镜与线性凸起微透镜，相邻两个球形微透镜之间沿着锥形螺纹方向通过线型凸起微透镜彼此相连；所述球形微透镜屈光度按照函数方程式变量变化，其变化关系为y＝ax+b,其中y为球形微透镜的屈光度，x为以螺纹状分布的微透镜中心点离镜片中心点的距离，a、b是不为0常数；当a为正数时，球形微透镜的屈光度随着螺纹状向外的过程逐渐增大，从内向外区域过程中，成像在视网膜前，并且距离视网膜的距离增加，即近视性离焦量增大；当a为负数时，球形微透镜的屈光度随着螺纹状向外的过程逐渐降低，从内向外区域过程中，成像在视网膜前，并且距离视网膜的距离降低，即近视性离焦量降低。
2.根据权利要求1所述锥形螺纹状排列复合多点微透镜离焦镜片，其特征在于，所述每个球形微透镜的底面直径为0.1mm～5mm，球形微透镜高度为0.1～5um。
3.根据权利要求2所述锥形螺纹状排列复合多点微透镜离焦镜片，其特征在于，所述镜片表面叠加的球形微透镜离焦度数大小都不一样的，球形微透镜的屈光度随着螺纹状向外的过程按照函数方程式变量变化。
4.根据权利要求2所述锥形螺纹状排列复合多点微透镜离焦镜片，其特征在于，所述线型凸起微透镜的长度范围在0.1～10mm，其长度取决于两个球形微透镜之间沿着锥形螺纹状排列方向上的距离。
5.根据权利要求1至4任意一项所述锥形螺纹状排列复合多点微透镜离焦镜片，其特征在于，所述线性凸起微透镜的离焦度数范围在+0.00～+6.00D。
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