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一种普适型抗疲劳眼镜片、设计方法及制备模具与流程

1.本发明涉及一种普适型抗疲劳眼镜片、设计方法及其制备模具，特别涉及一种减少旁中心离焦设计面的眼镜片、设计方法及其制备模具。
技术背景
2.传统抗疲劳镜片或市售的俗称为数码（xx）镜片基本都属于渐进多焦点式的加光设计，其特点是无论加光如何增大，其阅读区都存在一个带有近用附加的，可形成长期注视的光度稳定区；其周边则存在一个带有非线性光度变化和非规则散光的盲区，即便是现代渐进技术的日益进步带来的周边像散优化技术提升，仅是缩小盲区范围，降低盲区变形感，却无法真正消除盲区。这类设计的抗疲劳镜片由于上述光学设计特点，在应用上存在两方面的问题，其一是周边非线性和非规则散光的存在将增大一部分特殊敏感人的配戴投诉风险；已有配镜实践数据表明，如果在配镜中心周边30度视场角内存在非规则散光，只要超过0.25d就会对部分敏感人产生干扰。其二是由于镜片阅读附加部分存在稳定注视区，对于外隐斜或集合不足的人而言，由于人眼看近时的调节-集合-缩瞳三联动效应，长时间放松调节的同时必然加剧集合不足或外隐斜现象，虽然改善了调节能力，却容易造成集合性视疲劳。而在东亚人种的近视人中，外隐斜比例是相当高的。该弊病对于35岁以下外隐斜人配戴抗疲劳镜片尤其容易造成不良影响，因为这部分人对帮助调节需求不明显，配戴传统抗疲劳镜片反而会增加集合困难，可能弊大于利。

技术实现要素：

3.本发明针对现有技术存在的不足，提供一种在保留传统抗疲劳设计的远用区非球面与阅读区加光结合设计特点的前提下，克服了传统抗疲劳镜片周边带有非规则散光缺陷的普适型抗疲劳眼镜片、设计方法及其制备模具。
4.实现本发明的目的的技术方案提供一种普适型抗疲劳眼镜片，它包括位于镜片上方的第一屈光区域，位于镜片下方的第二屈光区域和衔接两个屈光区域的加光过渡带；所述的第一屈光区域为非球面设计，用于矫正≥5米以外的屈光不正；第一屈光区域内包括远用基准测度点和远用非球面补偿值参考点，所述的远用基准测度点在镜片几何中心上方0～8毫米范围内；所述的远用非球面补偿值参考点位于远用基准测度点为中心的竖直方向向上15毫米处，远用非球面补偿值参考点处的非球面补偿值为远用基准测度点处光焦度的5%～10%；所述的第二屈光区域为非球面设计，用于放松阅读时的调节、集合，包括近用基准测度点和像散测量参考点，所述的近用基准测度点在镜片几何中心下方8～14毫米范围内；像散测量参考点与近用基准测度点重合，像散测量参考点处的散光值c0满足：c0≤(c-cf)/add
×
70%，其中，c为像散测量参考点处的像散实际测量值，cf为处方散光值；所述的加光过渡带为衔接第一屈光区域的远用基准测度点与第二屈光区域的近用基准测度点之间的光焦度变化区域，加光过渡带的光焦度变化量add满足：0.25d≤add≤
0.60d；镜片的装配中心设置在光焦度变化量为10%～20% add的加光过渡带上。
5.本发明所述的一种普适型抗疲劳眼镜片，其自远用基准测度点开始向下方和左右两侧的周边光焦度变化和散光变化等高线呈线性单向变化。
6.本发明技术方案还包括一种普适型抗疲劳眼镜片的设计方法，如下步骤：（1）在镜片上设置第一屈光区域，位于的镜片上方，第二屈光区域位于镜片的下方；第一屈光区域内包括远用基准测度点和远用非球面补偿值参考点，第二屈光区域内包括近用基准测度点和像散测量参考点；衔接第一屈光区域的远用基准测度点与第二屈光区域的近用基准测度点之间的光焦度变化区域为加光过渡带；依据验光结果，分别确定镜片设计面上第一屈光区域的远用基准测度点、第二屈光区域的近用基准测度点距离镜片几何中心的距离d1和d2，第一屈光区域的远用基准测度点的光焦度d1，加光过渡带的光焦度变化量add，得到第二屈光区域的近用基准测度点的光焦度d2为d1+add；（2）以非球面为设计面的初始面型，以非球面的矢高为设计面的初始面型表达式，依据步骤（1）得到的参数d1，d2，d1和d2，计算得到初始面型表达式二次曲面参数，所述二次曲面参数包括顶点处的基本曲率、圆锥曲线常数;（3）以偏心距为d1将初始面型的顶点移至远用基准测度点处，对初始面型进行偏心处理；（4）采用微分几何算法得到初始面型的第一屈光区域的远用基准测度点到第二屈光区域的近用基准测度点的光焦度变化d0(u)；（5）以三阶多项式为设计面的加光过渡带光焦度变化曲线d(u)，确定叠加面型的加光过渡带区域的光焦度变化曲线d
p
(u)，d
p
(u)= d(u)
‑ꢀ
d0(u)；（6）依据步骤（5）得到的光焦度变化曲线d
p
(u)，以渐进多焦点面为设计面的叠加面型，采用轮廓线映射方法得到叠加面型表面的曲率半径分布，以曲率半径对应的曲率中心坐标计算得到叠加面型的矢高；（7）将叠加面型和初始面型进行叠加，得到一种普适型抗疲劳眼镜片的设计面的矢高；（8）将步骤（7）得到的设计面为镜片的一个表面，另一表面为球面、环曲面或自由曲面中的一种，得到一种普适型抗疲劳眼镜片。
7.制备本发明所述的一种普适型抗疲劳眼镜片的模具，由上模座与下模座合模而成，其上模座具有一个用于成形眼镜片前表面的凹曲面，下模座具有一个用于成形眼镜片后表面的凸曲面；所述模具为玻璃模具或金属模具。
8.本发明技术方案中镜片设计面的面型，以镜片的几何中心为原点，构建笛卡尔坐标系，y轴正方向为设计面横向子午线方向向右，x轴正方向为设计面纵向子午线方向向下，z轴正方向为垂直于纸面向外。
9.根据验光结果确定设计面第一屈光区域的远用基准测度点与第二屈光区域的近用基准测度点距离几何中心距离d1，d2，第一屈光区域的基准测度点的光焦度d1，加光过渡带的光焦度变化量add，则第二屈光区域的基准测度点的光焦度d2为d1+add。
10.本发明技术方案中，以非球面为设计面的初始面型，以非球面的矢高为设计面的初始面型表达式，如式（1）所示：
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（1）其中，c：顶点处的基本曲率；k：圆锥曲线常数；r：垂直光轴方向的径向坐标，r2=x2+y2；圆锥常数k选择不同的取值时，设计面型呈现不同的形式，其关系如下：k=0时，表面类型为球面；k《-1时，表面类型为双曲面；k=-1时，表面类型为抛物面；根据参数d1，d2，d1和d2，计算得到初始面型表达式二次曲面参数：c和k。
11.将初始面型的顶点移至远用基准测度点处，以偏心距为d1对初始面型进行偏心处理后的初始面型矢高表达式如式(2)所示：
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（2）采用微分几何算法得到初始面型的表面屈光度，其计算按公式（3）：
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（3）n为镜片折射率，r1和r2分别为设计面上对应点的最大和最小曲率半径，其满足下列一元二次方程式（4）：
ꢀꢀꢀꢀ
（4）其中，则第一屈光区域的远用基准测度点到第二屈光区域的近用基准测度点光焦度变化d0(u)=d0(x,0)；以三阶多项式为设计面的加光过渡带光焦度变化曲线d(u)，具体表达式为如下式（5）：
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（5）式中，m=3,系数a0，a1，a2，a3由如下方程组（6）确定：
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（6）式中，k0为控制对应位置光焦度变化速度的变量，可根据实际情况而定。
12.确定叠加面型的加光过渡带区域光焦度变化曲线d
p
(u)，d
p
(u)= d(u)
‑ꢀ
d0(u)。
13.叠加面型采用渐进多焦点面型设计。
14.参考文献us5123725，采用轮廓线映射方法得到叠加面型表面的光焦度分布d
p
(x,y)，曲线簇的表达式为如下：由光焦度分布得到叠加面型表面对应点的曲率半径分布，计算公式为如下式（7）：
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（7）参考文献us5123725，每一个曲率半径对应的曲率中心计算公式为如下式（8）：
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（8）以曲率半径以及对应的曲率中心坐标构建一系列的圆，这些圆的包络面就是叠加面型表面，其矢高z
p
(x,y)为式（9）所示：
ꢀꢀꢀꢀꢀ
（9）得到的设计面的面型矢高表达式为：z=z(x,y)+z
p
(x,y)。
15.与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明提供的眼镜片的设计面由于非球面与渐进多焦点面型叠加，在近用区附近使光焦度具有微小的变化且降低了本区域的像散，因此既有助于看近放松看近时调节、集合的放松，也在相一定程度上避免了传统抗疲劳镜片因长时间使用阅读区进行注视而可能造成的外隐斜人集合与调节矛盾的缺陷。
附图说明
16.图1为本发明提供的普适型抗疲劳眼镜片的结构示意图；图中，a：第一屈光区域的基准测度点；b：第二屈光区域的基准测度点；o：镜片几何中心；c：配镜中心；图2、3分别为对比例抗疲劳镜片的光焦度分布和散光分布示意图；图4、5分别为本发明实施例1提供的抗疲劳镜片的光焦度分布和散光分布示意图；图6、7分别为本发明实施例2提供的抗疲劳镜片的光焦度分布和散光分布示意图；图8、9分别为本发明实施例3提供的抗疲劳镜片的光焦度分布和散光分布示意图。
具体实施方式
17.下面结合附图和实施实例对本发明技术方案作进一步说明。
18.实施例1本实施例中，镜片半径r为40 mm，折射率n为1.56，镜片用于放松阅读时的调节、集合功能处的光焦度（验光结果得到的镜片近用基准测度点光焦度）d0为3.60d（屈光度）, 镜片近用基准测度点到远用基准测度点光焦度变化量add为0.60d。镜片的一个折射面为抗疲劳设计面，可以是前表面或后表面，镜片的另一折射面为球面、环曲面、自由曲面中的一种。眼镜片的前表面、后表面至少有一个面是球面、环曲面、自由曲面中的一种。
19.镜片的抗疲劳设计面的具体设计方法如下：以镜片的设计面几何中心为原点，构建笛卡尔坐标系，y轴正方向为设计面横向子午线方向向右，x轴正方向为设计面纵向子午线方向向下，z轴正方向为垂直于纸面向外。
20.镜片的近用测度点假设位于镜片几何中心处，镜片加光过渡带长度为20mm，则远用测度点为于x=-20mm处，设计面初始面型由下列公式给出：其中：c：顶点处的基本曲率；k：圆锥曲线常数；r：垂直光轴方向的径向坐标；r2=x2+y2。
21.圆锥常数k选择不同的取值时，设计面面型呈现不同的形式，其关系如下：k=0时，表面类型为球面；k《-1时，表面类型为双曲面；
k=-1时，表面类型为抛物面；-1《k《0时，表面类型为椭球面；在本实施例中光焦度分布选择椭圆分布，所以k的取值范围为(-1, 0),假设k=-0.5，接下来求c的取值，其满足下列等式：r1(x, y)和r2(x, y)分别为在镜片表面(x, y)处的最大和最小曲率半径。其计算如下：r1和r2满足下列一元二次方程的两个解：满足下列一元二次方程的两个解：解得c=6.43。根据第二屈光区域的基准测度点距离几何中心距离d1确定对面型进行偏心，偏心距离为d1=12mm，其矢高表达式如下：计算出二次曲面的第一屈光区域的基准测度点到第二屈光区域的基准测度点光焦度变化情况d0(u)：计算出二次曲面的第一屈光区域的基准测度点到第二屈光区域的基准测度点直线上光焦度变化d0(u)：确定设计面的加光过渡带的光焦度变化曲线d(x),此曲线描述的第一屈光区域的基准测度点到第二屈光区域的基准测度点光焦度变化情况，d(x)的表达式为：式中，m=3,系数a1，a2，a3，a4由如下方程组确定：
式中，k0为控制对应位置光焦度变化速度的变量，此处k0=0.02，求解可得系数值为：系数a1a2a3a4值3.21-2.38-0.240.03则叠加的渐进多焦点面型在此区域的光焦度变化曲线为：将此曲线上的光焦度通过曲线簇映射到整个表面，曲线簇中每一条曲线与光角度变化曲线相交，每一天曲线上的光焦度值都等于交点处的光焦度值，从而获得整个表面的光焦度分布d
p
(x,y)，由光焦度分布得到镜片对应点的曲率半径分布，计算公式为：每一个曲率半径对应的曲率中心计算公式为：
以曲率半径以及对应的曲率中心坐标构建一系列的圆，这些圆的包络面就是镜片的表面，其矢高z
p
(x,y)为：最终设计面的面型矢高表达式为：z(x,y)=z+z
p
(x,y)。
22.经过计算，得到镜片设计面的光焦度分布和像散分布。
23.采用cn201909909 u公开的技术方案，以同样的镜片设计参数得到的抗疲劳镜片为对比例。
24.参见附图2、3，分别为对比例镜片的光焦度分布和像散分布示意图。
25.参见附图4、5，分别为本实施例提供的镜片设计面的光焦度分布和像散分布示意图，图4可见，镜片阅读区（几何中心下方8～14毫米）光焦度轻微增加，镜片阅读区光焦度轻微增加0.25d，避免了对比例所形成的稳定注视区，即在阅读区范围内形成稳定的光焦度；从图5中可以看到，配镜中心20mm范围内散光值最大为0.12d，小于0.25d；对比例的最大散光为0.628d。
26.制备本实施例设计的普适型抗疲劳眼镜片的模具，模具由上模座与下模座合模而成，其上模座具有一个用于成形眼镜片前表面的凹曲面，下模座具有一个用于成形眼镜片后表面的凸曲面；所述模具为玻璃模具或金属模具。
27.实施例2本实施例中，设计参数与实施例1相同，不同点在于设计面初始面型采用双曲线形式，所以k值取-2.56，通过相同的计算方法，求得c值为3.68。
28.计算出二次曲面的第一屈光区域的基准测度点到第二屈光区域的基准测度点直线上光焦度变化情况d0(u)：采用相同的设计面的加光过渡带的光焦度变化曲线d(x)。
29.则叠加的渐进多焦点面型在此区域的光焦度变化曲线为：叠加的渐进多焦点面的矢高经过计算为：
最终设计面的面型矢高表达式为：z(x,y)=z+z
p
(x,y)经过计算，得到镜片设计面的光焦度分布和像散分布图，如图6和图7所示：从图中可以看到：配镜中心20mm范围内散光值为0.06d，小于0.25d；镜片阅读区光焦度轻微增加0.25d，避免了形成稳定注视区。
30.实施例3本实施例中，设计参数与实施例1相同，不同点在于设计面初始面型采用抛物线线形式，所以k值取-1，通过相同的计算方法，求得c值为5.43。
31.计算出二次曲面的第一屈光区域的基准测度点到第二屈光区域的基准测度点直线上光焦度变化情况d0(u)：采用相同的设计面的加光过渡带的光焦度变化曲线d(x)。
32.则叠加的渐进多焦点面型在此区域的光焦度变化曲线为：叠加的渐进多焦点面的矢高经过计算为：最终设计面的面型矢高表达式为：z(x,y)=z+z
p
(x,y)经过计算，得到镜片设计面的光焦度分布和像散分布图，如图8和图9所示：从图中可以看到：配镜中心20mm范围内散光最大值为0.12d，小于0.25d；镜片阅读区光焦度轻微增加0.25d，避免了形成稳定注视区。
33.本发明上述三个实施例的结果证明，与现有技术提供的采用抗疲劳设计的镜片相比，本发明提出的一种普适性抗疲劳镜片可以有效的减小周边散光，同时在阅读区光焦度轻微变化，避免形成稳定注视区，一定程度上避免了传统抗疲劳镜片因长时间使用阅读区进行注视而可能造成的外隐斜人集合与调节矛盾的缺陷。

技术特征：

1.一种普适型抗疲劳眼镜片，其特征在于：它包括位于镜片上方的第一屈光区域，位于镜片下方的第二屈光区域和衔接两个屈光区域的加光过渡带；所述的第一屈光区域为非球面设计，用于矫正≥5米以外的屈光不正；第一屈光区域内包括远用基准测度点和远用非球面补偿值参考点，所述的远用基准测度点在镜片几何中心上方0～8毫米范围内；所述的远用非球面补偿值参考点位于远用基准测度点为中心的竖直方向向上15毫米处，远用非球面补偿值参考点处的非球面补偿值为远用基准测度点处光焦度的5%～10%；所述的第二屈光区域为非球面设计，用于放松阅读时的调节、集合，包括近用基准测度点和像散测量参考点，所述的近用基准测度点在镜片几何中心下方8～14毫米范围内；像散测量参考点与近用基准测度点重合，像散测量参考点处的散光值c0满足：c0≤(c-c
f
)/add
×
70%，其中，c为像散测量参考点处的像散实际测量值，c
f
为处方散光值；所述的加光过渡带为衔接第一屈光区域的远用基准测度点与第二屈光区域的近用基准测度点之间的光焦度变化区域，加光过渡带的光焦度变化量add满足：0.25d≤add≤0.60d；镜片的装配中心设置在光焦度变化量为10%～20% add的加光过渡带上。2.根据权利要求1所述的一种普适型抗疲劳眼镜片，其特征在于：眼镜片自远用基准测度点开始向下方和左右两侧的周边光焦度变化和散光变化等高线呈线性单向变化。3.一种普适型抗疲劳眼镜片的设计方法，其特征在于包括如下步骤：（1）在镜片上设置第一屈光区域，位于的镜片上方，第二屈光区域位于镜片的下方；第一屈光区域内包括远用基准测度点和远用非球面补偿值参考点，第二屈光区域内包括近用基准测度点和像散测量参考点；衔接第一屈光区域的远用基准测度点与第二屈光区域的近用基准测度点之间的光焦度变化区域为加光过渡带；依据验光结果，分别确定镜片设计面上第一屈光区域的远用基准测度点、第二屈光区域的近用基准测度点距离镜片几何中心的距离d1和d2，第一屈光区域的远用基准测度点的光焦度d1，加光过渡带的光焦度变化量add，得到第二屈光区域的近用基准测度点的光焦度d2为d1+add；（2）以非球面为设计面的初始面型，以非球面的矢高为设计面的初始面型表达式，依据步骤（1）得到的参数d1，d2，d1和d2，计算得到初始面型表达式二次曲面参数，所述二次曲面参数包括顶点处的基本曲率、圆锥曲线常数;（3）以偏心距为d1将初始面型的顶点移至远用基准测度点处，对初始面型进行偏心处理；（4）采用微分几何算法得到初始面型的第一屈光区域的远用基准测度点到第二屈光区域的近用基准测度点的光焦度变化d0(u)；（5）以三阶多项式为设计面的加光过渡带光焦度变化曲线d(u)，确定叠加面型的加光过渡带区域的光焦度变化曲线d
p
(u)，d
p
(u)= d(u)
‑ꢀ
d0(u)；（6）依据步骤（5）得到的光焦度变化曲线d
p
(u)，以渐进多焦点面为设计面的叠加面型，采用轮廓线映射方法得到叠加面型表面的曲率半径分布，以曲率半径对应的曲率中心坐标计算得到叠加面型的矢高；（7）将叠加面型和初始面型进行叠加，得到一种普适型抗疲劳眼镜片的设计面的矢高；（8）将步骤（7）得到的设计面为镜片的一个表面，另一表面为球面、环曲面或自由曲面
中的一种，得到一种普适型抗疲劳眼镜片。4.制备如权利要求1所述的一种普适型抗疲劳眼镜片的模具，其特征在于：模具由上模座与下模座合模而成，其上模座具有一个用于成形眼镜片前表面的凹曲面，下模座具有一个用于成形眼镜片后表面的凸曲面；所述模具为玻璃模具或金属模具。

技术总结

本发明涉及一种普适型抗疲劳眼镜片、设计方法及制备模具。眼镜片包括分别位于镜片上方、下方的第一屈光区域和第二屈光区域，衔接两个屈光区域的加光过渡带；第一屈光区域和第二屈光区域为非球面的初始面型，加光过渡带为渐进多焦点面的叠加面型，设计面为初始面型和叠加面型的叠加。眼镜片在保留传统抗疲劳设计的远用区非球面与阅读区加光结合设计特点的前提下，在阅读区加光设计中结合了有益散光，克服了传统抗疲劳镜片周边带有非规则散光的缺陷。本发明提供的眼镜片既有助于看近时调节、集合的放松，也避免了传统抗疲劳镜片因长时间使用阅读区注视造成的外隐斜人集合与调节矛盾的缺陷，为适用于所有年龄段、所有眼位人的抗疲劳眼镜片。位人的抗疲劳眼镜片。位人的抗疲劳眼镜片。