[发明专利]一种高阶像差与近视离焦并存的眼镜片及其设计方法

权利要求书

1.一种高阶像差与近视离焦并存的眼镜片，包括由前表面和后表面组成的第一成像单元，其中第一成像单元用于提供近视矫正的光焦度，使成像落于视网膜上；其特征在于，前表面上设置有第二成像单元、第三成像单元，其中第三成像单元由分布于若干个同心环上的环曲面微透镜阵列组成，同心环的任意环带上的相邻环曲面微透镜之间均设置有圆形微透镜，圆形微透镜表面的最高点高于相邻环曲面微透镜表面的最高点，所有圆形微透镜共同组成第二成像单元；第二成像单元用于提供近视离焦区域，使成像落于视网膜前方，第三成像单元用于提供高阶像差光学信号调制区域，通过环曲面微透镜结构参数调控以泽尼克多项式标准项系数为表述形式的三阶以上的高阶像差；

第一成像单元、第二成像单元、第三成像单元的结构数据通过如下步骤获得：S1.根据近视患者的配镜处方以及所选镜片材料的折射率，计算出镜片上第一成像单元的前表面和后表面的面形参数，将由第一成像单元确定的镜片插入到理想眼模型之前；再以理想眼模型的玻璃体厚度为可变量，优化出对应近视形式的镜眼模型；

S2.根据近视离焦的需要，在圆形微透镜的单面平均光焦度与前表面的平均光焦度的差值为2-10屈光度中选择一个数值，计算出第二成像单元圆形微透镜的面形参数并确定圆形微透镜直径；以前表面中央区域的范围、同一环带上圆形微透镜均匀分布、相邻环带之间的距离小于瞳孔直径为约束条件，确定各同心环的环带圆形微透镜中心到第一成像单元光轴的径向距离和每个环带上圆形微透镜的个数；再使圆形微透镜的顶点法线朝向前表面的曲率中心，确定各环带上起始圆形微透镜的球心的位置；

S3.根据步骤S2的计算结果，在镜眼模型中的第一成像单元前表面上添加由圆形微透镜阵列组成的第二成像单元；通过光学仿真验证经过第二成像单元的轴外视场光线在视网膜前的近视离焦功能；记录最大轴外视场下，视网膜上以泽尼克多项式标准项系数为表述形式的三阶以上的高阶像差Z₀；

S4.在步骤S3的镜片模型上添加由环曲面微透镜阵列组成的第三成像单元，以环曲面面形作为第三成像单元的环曲面微透镜初始面形，为环曲面微透镜基弧选定一个大于前表面平均光焦度的值来计算起始曲率半径；以环曲面微透镜径向直径小于圆形微透镜直径为约束条件，确定环曲面微透镜的径向直径；根据环带形状和环带圆形微透镜中心到第一成像单元光轴的径向距离，计算出各环带上环曲面微透镜基弧圆心的位置；通过光学仿真分析第三成像单元起始曲率半径下最大轴外视场下视网膜上产生的以泽尼克多项式标准项系数为表述形式的三阶以上的高阶像差Z₁；

S5.保持第三成像单元的环曲面微透镜径向直径不变，逐步减小第三成像单元的环曲面微透镜的基弧半径r2，以圆形微透镜表面的最高点高于相邻环曲面微透镜表面的最高点为约束条件，记录随着基弧半径减小在最大轴外视场下视网膜上的三阶以上的高阶像差Z_n，通过数据拟合得出△Z与r2的关系曲线：△Z=f(r2)；其中△Z=Z_n-Z₀；

S6.根据为近视患者添加的三阶以上的高阶像差值△Z依据步骤S5的关系曲线求解环曲面微透镜的基弧半径r2。

2.根据权利要求1所述的一种高阶像差与近视离焦并存的眼镜片，其特征在于，所述圆形微透镜与相邻环曲面微透镜紧密排列并存在相交边界，相交边界部分的表面矢高平滑过渡。

3.根据权利要求1所述的一种高阶像差与近视离焦并存的眼镜片，其特征在于，所述环带形状包括：圆形、椭圆形、多边形之一；所述前表面和后表面的面形包括：球面、非球面、环曲面、超环曲面之一；不同环带上的圆形微透镜直径配置为相等或不等，不同环带上环曲面微透镜的径向直径配置为相等或不等，所述圆形微透镜的单面平均光焦度为正且其面形为球面或非球面；环曲面微透镜的单面平均光焦度为正或负且其面形为环曲面、超环曲面之一。

4.根据权利要求3所述的一种高阶像差与近视离焦并存的眼镜片，其特征在于，所述前表面中央区域至少6毫米直径范围内不设置第二成像单元、第三成像单元，所述圆形微透镜为直径在0.8-2毫米的凸透镜。