[发明专利]区域化自由曲面消像散渐变镜及设计方法

说明书

区域化自由曲面消像散渐变镜及设计方法。主要解决传统自由曲面设计无法消除像散，只能对像差区内的像散进行有限压缩的问题。本发明提供区域化自由曲面消像散渐变镜及设计方法，与现有技术所不同的是，本发明提出的区域化自由曲面是在每一个子区域内对面型进行独立的二次优化，在一定程度上可以抑制甚至完全消除像散，并且由子区域拼接组合形成的区域化自由曲面具有与传统自由曲面相近的球镜屈光力和加光度分布。在消像散作用下，区域化自由曲面渐变镜的整个镜片口径都属于可用光学区，其中除了传统的视远区和视近区外，其余区域都可以作为中距离过渡区来使用，因此，在镜片佩戴时，人眼清晰的动态视场范围不再受镜片像差区的限制。

技术领域

本发明涉及一种光学镜片及设计方法，具体涉及一种区域化自由曲面消像散渐变镜及设计方法。

背景技术

渐变镜(Progressive addition lens,PAL)是一种眼科医用的多焦点光学镜片，主要用来提升老视患者的视力和视觉功能。渐变镜的可用光学区包括提供远用视力矫正的视远区、提供近用视力矫正的视近区以及提供中距离视程的渐变通道区。可用光学区的两侧分布着像差区域。渐变镜的功能面型是连续光滑的自由曲面。在渐变镜的像差区域中，表面非规则像散(简称像散)占比最高，这是因镜片曲面曲率从视远区到视近区连续变化带来的必然结果。在人眼动态视场范围内，镜片像散导致部分视场出现严重的成像模糊，人眼视物不清等情况，严重的会引起镜片适配失败。因此，像散的优化分布与控制已经成为自由曲面渐变镜设计需要解决的重要问题，同时也是难点所在。

渐变镜的前表面或者后表面都可以进行自由曲面设计，甚至前、后表面可以同时进行自由曲面复合设计。面型设计方法分为直接的解析设计方法和间接的数值优化方法两类。传统的自由曲面设计都无法消除像散，所以设计目标就定为在可用光学区内获得期望的球镜屈光力分布，同时将像差区内的像散进行最大压缩，使像散幅值不要超过镜片的加光度数，例如中国专利CN 102902078 B一种自由曲面渐进多焦点镜片及其设计方法所公开的。

发明内容

为了克服背景技术的不足，本发明提供区域化自由曲面消像散渐变镜及设计方法，主要解决传统的自由曲面设计无法消除像散，只是对像差区内的像散进行有限压缩的问题。

本发明所采用的技术方案是：

区域化自由曲面消像散设计方法，包括以下步骤：

S1,计算初始自由曲面的主曲率，获取球镜屈光力分布和像散分布，以像散轴向变化轨迹作为子区域划分的参考中心线，对连续光滑的初始自由曲面进行子区域面型分割，子区域划分至少要涵盖自由曲面的像差分布区；

S2,根据初始自由曲面主曲率的差异对子区域面型进行二次优化，在优化过程中，保持像散轴向变化轨迹线上的面型矢高和法线方向不变，在像散轴向变化轨迹线的正交方向上进行截面曲率和截面曲线的优化，缩小主曲率之间的差异；

S3,根据初始像散轴向变化轨迹的空间位置分布，将优化后的各个子区域面型拼接组合，在拼接处采用插值过渡来消除面型的局部微小跳变，获得连续光滑的区域化自由曲面。

S1中所述的球镜屈光力分布是指曲面主曲率对应的表面屈光力，公式为：

P_i(x,y)＝(n-1)κ_i(x,y),i＝1,2，其中，n为镜片折射率。

S1中所述像散分布Astig(x,y)是指曲面最大屈光力与最小屈光力之差，公式为：

Astig(x,y)＝|P₁(x,y)-P₂(x,y)|。