一种自矫正高阶像差镜片及其制备工艺的制作方法

本发明涉及光学，具体涉及一种自矫正高阶像差镜片及其制备工艺。

背景技术：

1、高阶像差（higher-order aberrations）镜片是一种专门设计用于矫正眼球光学系统中高阶像差的眼镜。通常提到眼球的折射系统时，会考虑到基本的球差和散光。然而，高阶像差是更为复杂和微妙的光学畸变，包括更高阶的波前畸变。高阶像差可能导致视觉问题，如光环、星芒或图像失真。为了矫正这些问题，眼科专业人员通常利用高阶像差眼镜。这些眼镜的设计考虑了眼球光学系统的更多复杂性，以提供更精确的视觉矫正。

2、现有技术中，针对高阶像差镜片的设计方案大多集中在高阶像差独立镜片的设计，或者是附加单纯高阶像差的功能。但是人眼的视觉系统对光的感知是一个动态过程，会随着光照强度和光照入射角的改变而受到巨大影响，尤其是当处于较强的光线时，左右眼中的光散射方向不同，且有的散射，有的散射会减少，导致视觉质量下降，光照方向和强度的变化还会导致高阶像差的增加，进而影响视觉的清晰度和细节感知，具体表现为图像失真、图像变形或视觉不适。

技术实现思路

1、本发明的目的是开发一种自矫正高阶像差镜片及其制备工艺，通过若干个同心环透镜的设置，对高阶像差进行改善，同时通过可见光光致形变材料赋予同心环透镜的光致形变性，通过改变同心环透镜的形状调整同心环透镜曲率和光度，改变屈光度，使光线的传播方向与人眼的晶状体相适应，避免不同光照射下，左右眼的光散射不同导致的视觉质量下降。

2、本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

3、本发明提供的自矫正高阶像差镜片，镜片依次设置有，镀膜减反射层，保护层i，基底镜片，高阶像差自矫正层，保护层ii和镀膜增透层；

4、其中，高阶像差自矫正层包括若干个半径不同的同心环透镜，同心环透镜与基底镜片同轴心设置，每个所述同心环透镜均可产生相对稳定的屈光力与高阶像差，在瞳孔大小所限定的有效工作区域范围内，可以同时提供局部规则散光与非规则像散；同心环透镜表面设置有可见光光致形变膜。

5、本发明中，同心环透镜的设计不仅仅解决高阶像差，还在有效工作区域内同时提供局部规则散光与非规则像散的服务。这种全面的散光矫正使得人眼在不同光照条件下都能够享受清晰、舒适的视觉。

6、同时，同心环透镜表面设置有可见光光致形变膜，这为镜片提供了智能适应性，该膜的存在使得同心环透镜能够实时调整形状，使不同区域的光度的改变和面型的改变补足了像差，以适应不同光照强度和入射角度的变化，从而优化视觉效果。

7、进一步的，同心环透镜设置在所述基底镜片的中央区域8~10mm直径以外。

8、进一步的，高阶像差自矫正层包括至少4个或4个以上半径不同的同心环透镜。

9、进一步的，同心环透镜的光度从所述中央区域到外围区域，呈递增或递减的趋势，使所述自矫正高阶像差镜片的光度呈现出线性光度梯度。

10、本发明中，通过设置光度梯度，即从中央区域到外围区域逐渐增大的趋势，可以实现对高阶像差的自矫正。这种设计可以在眼睛的有效工作区域内提供相对稳定的屈光力和高阶像差的表现。

11、进一步的，根据所述线性光度梯度和同心环透镜的半径确定同心环透镜的光度；计算公式如下：

12、nr=n0+g·r；

13、其中，nr为同心环透镜的光度，单位是cd·mm-1；

14、n0是基底镜片的初始光度，cd·mm-1；

15、g是线性光度梯度，单位是cd·mm-2；

16、r为同心环透镜的径向半径，单位是mm；

17、其中0.1＜g≤5。

18、本发明中，上述公式对同心环透镜的光度进行限定，有助于减小光学系统中的一些畸变，从而提高视觉质量。通过在不同区域设置不同的光度，可以更好地调整光线的传播路径，减少高阶像差引起的视觉问题。

19、进一步的，线性光度梯度g由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确定。

20、具体的计算方式如下：

21、计算波前畸变函数的横向和纵向偏导数：对波前畸变函数进行横向和纵向的偏导数计算，得到和。

22、波前畸变函数的导数与光度的关系通过光度公式来表示，光学系统中的光度通常与波前畸变有关，其中光度n可以写为：

23、；

24、其中n0是初始的光度，g和h是光度随着x和y变化的梯度，n(x，y)是局部光度；和是波前畸变函数w关于x和y的偏导数。

25、由于本发明中采用的是同心环透镜，因此纵向偏导数h可以忽略不计，则通过计算的平均值，得到线性光度梯度g值，计算公式为：。

26、进一步的，线性光度梯度g由所述同心环透镜的可见光光致形变特性矫正；矫正公式为：g1=g·f（i）·f（ii）；

27、其中，g1是经过矫正后的线性光度梯度，单位是cd·mm-2。

28、g线性光度梯度，单位是cd·mm-2；

29、f（i）是光照强度与同心环透镜的光致形变率拟合的线性函数；f（ii）是同心环透镜的光致形变率与同心环透镜的光度拟合的线性函数。

30、具体的，本发明中，f（i）选择线性函数作为拟合模型，表示为f(i)=ak1+b，其中f(i)是同心环透镜的光致形变率，k1是光照强度，a和b是根据实验数据拟合的参数，单位是1。

31、f（ii）选择线性函数作为拟合模型，线性函数为f(ii)=ck2+d，其中f(ii)是同心环透镜的光致形变率，k2是同心环透镜的光度，c和d是根据实验数据拟合的参数，单位是1。

32、进一步的，根据所述矫正后的线性光度梯度和同心环透镜的半径确定同心环透镜的折射率；计算公式如下：

33、nr=n0+g1•r；

34、其中，nr为同心环透镜的光度，单位是cd·mm-1；

35、n0是基底镜片的初始光度，单位是cd·mm-1；

36、g1是经过矫正后的线性光度梯度，单位是cd·mm-2；

37、r为同心环透镜的半径，单位是mm。

38、本发明中，采用上述公式能够系统性的调整线性光度梯度，可以实现同心环透镜光度的逐渐变化，使得高阶像差得到有效的自矫正，更精确地控制和改善高阶像差，以最大程度地提高光学系统的性能，同时，通过精确控制光度梯度，可以减小或消除高阶像差引起的图像失真和其他光学问题，可以更好地适应人眼的生物光学特性。

39、本发明的矫正原理在于，左右眼的镜片在同一光照条件下，光线的照射角度不同，导致左右眼的高阶像差的调节不准确，本发明采用可将光光致形变膜的增加，感知不同的光照角度的光照强度的偏差，从而根据不同区域的光度的改变自动调整面型的改变，补足了像差。

40、进一步的，相邻的两个所述同心环透镜的半径差为4~6mm。

41、在本发明中，适度的半径差使同心环透镜的屈光力能够逐渐变化，实现更加平滑和自然的光学效果。这种逐渐变化的屈光力有助于提供舒适的视觉体验，半径差的选择在4~6mm范围内有助于实现高阶像差的均匀分布。

42、这样的设计考虑了有效工作区域内高阶像差的分布，减小了局部视觉不适的可能性，提高了整体视觉质量；此外，本发明提供的半径差的考虑了人眼的生物光学差异，确保了同心环透镜更好地适应中央和外围区域的生物光学特性，使视觉效果更符合人眼的生理结构；同时，半径差的适中范围有助于保持光致形变的稳定性，使得在不同光照条件下能够有效地产生形变，从而增强了镜片的适用性和性能稳定性。

43、本发明的第二个目的是提供一种自矫正高阶像差镜片的制备工艺，具有同样的技术效果。

44、本发明的上述技术目的，是由以下技术方案实现的：

45、一种自矫正高阶像差镜片的制备工艺，包括如下步骤：

46、s1、向模具内注射聚氨酯树脂，固化，得到基底镜片；

47、s2、根据上述计算结果得到的光度，在基底镜片的凸面形成若干个同心环透镜；

48、s3、在同心环透镜表面形成可见光光致形变膜，得到高阶像差自矫正层；

49、s4、将镜片浸入有机硅树脂溶液中，固化，在镜片的凹面和凸面分别形成保护层i和保护层ii；

50、s5、在步骤s4得到的镜片的凸面形成镀膜增透层；

51、s6、在步骤s5得到的镜片的凹面形成镀膜减反层。

52、进一步的，步骤s2中，在基底镜片的凸面采用激光刻蚀的方式形成若干个同心环透镜。

53、进一步的，步骤s3中，可见光光致形变膜通过蒸镀技术成膜在所述同心环透镜表面。

54、综上所述，本发明具有以下有益效果：

55、1. 本发明通过在镜片中加入若干个半径不同的同心环透镜，该方案有效地自矫正高阶像差，使镜片能够在有效工作区域内产生相对稳定的屈光力，从而改善视觉质量。

56、2. 本发明提供的同心环透镜的设计不仅仅解决高阶像差，还在有效工作区域内同时提供局部规则散光与非规则像散的服务，这种全面的散光矫正使得用户在不同光照条件下都能够享受清晰、舒适的视觉。

57、3. 本发明在同心环透镜表面设置有可见光光致形变膜，为镜片提供了智能适应性，该膜的存在使得同心环透镜能够实时调整形状，以适应不同光照强度和入射角度的变化，从而优化视觉效果。

58、4. 本发明提供的镀膜减反射层和镀膜增透层的应用，以及两个保护层的设置，不仅提高了镜片的光学性能，还有效保护了镜片表面，延长了使用寿命。