一种解决微棱镜镜片畸变的方法及微棱镜镜片
阅读说明：本技术 一种解决微棱镜镜片畸变的方法及微棱镜镜片 (Method for solving distortion of microprism lens and microprism lens ) 是由 乐孜纯 毛强 董文 于 2020-12-29 设计创作，主要内容包括：一种解决微棱镜镜片畸变的方法,将正对人眼视场方向的微棱镜视为中心棱镜,其对应的光线入射角为零度；位于其左侧的微棱镜阵列视为左侧棱镜,位于其右侧的微棱镜阵列视为右侧棱镜；通过改变微棱镜镜片的棱镜度,实质上是改变微棱镜结构的底角角度,使光线经过微棱镜镜片后的物像角不发生改变。所述左侧棱镜和所述右侧棱镜的棱镜度分别由左畸变系数D-L和右畸变系数D-R决定,左畸变系数D-L和右畸变系数D-R取1。本发明解决了微棱镜镜片产生图像畸变的问题。(A method for solving the distortion of a microprism lens, which takes a microprism facing to the field of view direction of human eyes as a central prism, and the corresponding light incident angle is zero degree; the micro prism array positioned on the left side of the prism is regarded as a left prism, and the micro prism array positioned on the right side of the prism is regarded as a right prism; by changing the prism degree of the micro prism lens, the base angle of the micro prism structure is substantially changed, so that the object image angle of the light passing through the micro prism lens is not changed. The prism degrees of the left side prism and the right side prism are respectively formed by a left distortion coefficient D L And a right distortion coefficient D R Determining the left distortion coefficient D L And a right distortion coefficient D R 1 is taken. The invention solves the problem of image distortion of the microprism lens.)
技术领域
本发明涉及一种解决微棱镜镜片畸变的方法及微棱镜镜片，解决斜视患者在配戴微棱镜镜片时产生的图像畸变问题，帮助患者恢复双目单视的能力。
背景技术
斜视在儿童中是一种比较常见的眼科疾病，据文献调研，在世界范围内儿童斜视的发病率高达2％。斜视疾病不但会影响儿童的眼部发育，严重的斜视甚至可能会对儿童全身骨骼的发育形成影响，造成无法逆转的伤害。近年来，斜视矫正镜片开始应用于儿童斜视的直接治疗或者术前、术后的辅助治疗。医疗机构的报告表明，斜视矫正镜片在隐性斜视、共同性斜视、麻痹性斜视等治疗方面取得了不错的临床治疗效果。斜视镜片由一组相同棱镜度的菲涅尔微结构三棱镜整齐排列组成，微结构三棱镜能使图像产生位移，帮助斜视患者融合双眼所获得的图像，使患者重新获得双目单视的能力。
目前关于斜视矫正镜片的研究中由乐孜纯、付明磊等的发明专利《硬膜压贴三棱镜》(申请号.：CN201520508462.4)提出了一种微结构三棱镜的理论设计，提出微棱镜的棱镜度PD(Δ)仅与微棱镜结构的底角角度α和材料的折射率n1有关。利用三棱镜实现对光线的偏折从而解决了斜视患者的眼睛进一步增加斜视度数的危险。而微棱镜虽然有位移图像的能力，但在此过程中，微棱镜也同样会让图像发生畸变，所以患者配戴后会看到周围的事物出现失真的现象，这是因为不同角度的入射光线经过三棱镜后偏折角度也会不同，导致斜视患者获得的图像失真，从而影响配戴者的体验，也不利于患者双目图像的融合。
发明内容
为了克服已有技术的不足，为了解决斜视患者在使用微棱镜镜片时出现的图像畸变的问题，影响患者双目图像的融合，本发明提供了一种解决微棱镜镜片畸变的方法及微棱镜镜片。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种解决微棱镜镜片畸变的方法，将正对人眼视场方向的微棱镜视为中心棱镜，其对应的光线入射角为零度；位于其左侧的微棱镜阵列视为左侧棱镜，位于其右侧的微棱镜阵列视为右侧棱镜；所述方法包括如下步骤：
步骤1、根据斜视患者的斜视度数确定所述中心棱镜的棱镜度PD(Δ)值和镜片材料的折射率n1，以及微棱镜结构的周期长度W和镜片的直径D，得出中心棱镜的底角角度α，根据斯涅尔定律得到α与PD(Δ)的对应公式(3)：
步骤2、求出光在所述左侧棱镜的入射角θL对应的出射角θL'，并得出所述左畸变系数DL，所述中心棱镜的底角角度为α，所述左侧棱镜的底角角度为αm，θL'由公式(4)计算得到：
得到光在所述左侧棱镜入射时的出射角θL'后，所述左畸变系数DL是随所述左侧棱镜的底角角度αm以及光线的入射角θL变化的函数，由公式(5)给出。
步骤3、求出光在所述右侧棱镜的入射角θR对应的出射角θR'，并得出所述右畸变系数DR，所述右侧棱镜的底角角度为αm，θR'由公式(6)计算得到：
得到光线在所述右侧棱镜入射时的出射角θR'，所述右畸变系数DR随所述右侧棱镜的底角角度αm以及光线的入射角θR变化的函数，如公式(7)所示：
步骤4、根据公式(5)得到的左畸变系数DL，当所述左畸变系数DL等于1时，求出不同的光线入射角θL对应的所述左侧棱镜的棱角αm的变化，再将αm代入公式(3)中得到左侧棱镜的棱镜度PD(Δ)值；
步骤5、根据公式(7)得到的右畸变系数DR，当所述右畸变系数DR等于1时，求出不同的光线入射角θR对应的所述右侧棱镜中微棱镜的棱角αm的变化，再将αm代入公式(3)中得出右侧棱镜的棱镜度PD(Δ)值。
一种微棱镜镜片，将正对人眼视场方向的微棱镜视为中心棱镜，其对应的光线入射角为零度；位于其左侧的微棱镜阵列视为左侧棱镜，位于其右侧的微棱镜阵列视为右侧棱镜；其特征在于，设中心棱镜的底角角度为α，底角角度α的值可以根据斜视患者需要的棱镜度镜片确定，且中心棱镜两侧的微棱镜的底角角度为αm，m指的是在中心棱镜左侧或右侧第m个微棱镜；光线从所述左侧棱镜入射产生的畸变用左畸变系数DL表示，由光线的出射角θL'对入射角θL求导得到；光线从所述右侧棱镜入射产生的畸变用右畸变系数DR表示，由光线的出射角θR'对入射角θR求导得到；所述中心棱镜的棱镜度由患者的斜视度数PD确定，所述左侧棱镜和所述右侧棱镜的棱镜度分别由左畸变系数DL和右畸变系数DR决定，左畸变系数DL和右畸变系数DR取1。
进一步，所述左畸变系数DL和所述右畸变系数DR表示的是光线的夹角经过所述微棱镜镜片后的变化率，若物像原本对应的夹角θL和θR和斜视患者实际接收到的物像夹角θL'和θR'一致，微棱镜镜片不会产生畸变，即所述左畸变系数DL和所述右畸变系数DR都为1，微棱镜材料的折射率设为n1，DL和DR的表达式分别由公式(1)和公式(2)表示：
在现有技术中微棱镜镜片是由相同棱镜度PD(Δ)的微棱镜阵列组成。镜片虽然有位移图像的能力，帮助斜视患者矫正斜视度数，但微棱镜也会使图像发生畸变，因为光线以不同的角度入射微棱镜后偏折的角度也不同，斜视患者实际接收到的物像角与原本的物像角不一致，导致接收的图像失真。并且光线入射角越大，越偏离人眼视场，镜片产生的畸变效应也越明显。因此需要通过改变微棱镜镜片的棱镜度，实质上是改变微棱镜结构的底角角度，使光线经过微棱镜镜片后的物像角不发生改变，解决了微棱镜镜片产生图像畸变的问题。
本发明的有益效果主要表现在：本发明对现有技术中的微棱镜镜片在结构上进行优化改进后，能解决斜视患者配戴微棱镜镜片发生的图像畸变问题，提升患者配戴时的体验。能有效地帮助斜视患者双目图像更好的融合。
附图说明
图1是由不同棱镜度的微棱镜阵列组成的微棱镜镜片示意图，其中，1为中心棱镜，2为眼睛。
图2是左侧棱镜的棱镜度随光线入射角的变化曲线。
图3是右侧棱镜的棱镜度随光线入射角的变化曲线。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。
参照图1～图3，一种微棱镜镜片，将正对人眼视场方向的微棱镜视为中心棱镜，其对应的光线入射角为零度；位于其左侧的微棱镜阵列视为左侧棱镜，位于其右侧的微棱镜阵列视为右侧棱镜；其特征在于，设中心棱镜的底角角度为α，底角角度α的值可以根据斜视患者需要的棱镜度镜片确定，且中心棱镜两侧的微棱镜的底角角度为αm，m指的是在中心棱镜左侧或右侧第m个微棱镜；光线从所述左侧棱镜入射产生的畸变用左畸变系数DL表示，由光线的出射角θL'对入射角θL求导得到；光线从所述右侧棱镜入射产生的畸变用右畸变系数DR表示，由光线的出射角θR'对入射角θR求导得到；所述中心棱镜的棱镜度由患者的斜视度数PD确定，所述左侧棱镜和所述右侧棱镜的棱镜度分别由左畸变系数DL和右畸变系数DR决定，左畸变系数DL和右畸变系数DR取1。
进一步，所述左畸变系数DL和所述右畸变系数DR表示的是光线的夹角经过所述微棱镜镜片后的变化率，若物像原本对应的夹角θL和θR和斜视患者实际接收到的物像夹角θL'和θR'一致，微棱镜镜片不会产生畸变，即所述左畸变系数DL和所述右畸变系数DR都为1，微棱镜材料的折射率设为n1，DL和DR的表达式分别由公式(1)和公式(2)表示：
一种解决微棱镜镜片畸变的方法，将正对人眼视场方向的微棱镜视为中心棱镜，其对应的光线入射角为零度；位于其左侧的微棱镜阵列视为左侧棱镜，位于其右侧的微棱镜阵列视为右侧棱镜；所述方法包括如下步骤：
步骤1、根据斜视患者的斜视度数确定所述中心棱镜的棱镜度PD(Δ)值和镜片材料的折射率n1，以及微棱镜结构的周期长度W和镜片的直径D，得出中心棱镜的底角角度α，根据斯涅尔定律得到α与PD(Δ)的对应公式(3)：
步骤2、求出光在所述左侧棱镜的入射角θL对应的出射角θL'，并得出所述左畸变系数DL，所述中心棱镜的底角角度为α，所述左侧棱镜的底角角度为αm，θL'由公式(4)计算得到：
得到光在所述左侧棱镜入射时的出射角θL'后，所述左畸变系数DL是随所述左侧棱镜的底角角度αm以及光线的入射角θL变化的函数，由公式(5)给出。
步骤3、求出光在所述右侧棱镜的入射角θR对应的出射角θR'，并得出所述右畸变系数DR，所述右侧棱镜的底角角度为αm，θR'由公式(6)计算得到：
得到光线在所述右侧棱镜入射时的出射角θR'，所述右畸变系数DR随所述右侧棱镜的底角角度αm以及光线的入射角θR变化的函数，如公式(7)所示：
步骤4、根据公式(5)得到的左畸变系数DL，当所述左畸变系数DL等于1时，求出不同的光线入射角θL对应的所述左侧棱镜的棱角αm的变化，再将αm代入公式(3)中得到左侧棱镜的棱镜度PD(Δ)值；
步骤5、根据公式(7)得到的右畸变系数DR，当所述右畸变系数DR等于1时，求出不同的光线入射角θR对应的所述右侧棱镜中微棱镜的棱角αm的变化，再将αm代入公式(3)中得出右侧棱镜的棱镜度PD(Δ)值。
如图1所示，正对人眼视场方向的微棱镜为中心棱镜，位于其左侧的微棱镜阵列为左侧棱镜，位于其右侧的微棱镜阵列为右侧棱镜。图2是左侧棱镜的棱镜度随光线入射角的变化曲线。图3是右侧棱镜的棱镜度随光线入射角的变化曲线。由图2和图3可知，改进后的微棱镜镜片是由不同棱镜度PD(Δ)的微棱镜阵列组成，且光线越偏离人眼正视场方向所需微棱镜的棱镜度越小。此外，从附图中不难发现，在中心棱镜两侧的微棱镜的棱镜度变化曲线并不一致，在中心棱镜左侧的微棱镜的棱镜度随着光线入射角的增大，对应的棱镜度先略有增加而后不断减小到一定的数值。在中心棱镜右侧的微棱镜的棱镜度是随着光线入射角的增大而减小到同样的数值。
本实施例的具体参数：斜视患者的斜视度数为30Δ，中心棱镜的棱镜度也为30Δ，镜片材料选用聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，折射率n1为1.492。由公式(3)求得中心棱镜的底角角度α为31.765°。且镜片的直径D为30mm，微棱镜结构的周期长度W取0.6mm，镜片与人眼的距离一般在12mm左右。因此当光线从左侧棱镜入射时的入射角θL取值范围为0°-50°，镜片中每个微棱镜对应的视场角约为2°，所以θL以增量为2°进行取值。根据公式(5)可以得到左侧棱镜的棱角αm，再根据公式(3)求出每一个αm对应的微棱镜的棱镜度PD(Δ)，数据如表1所示，表1表示左侧棱镜的棱镜度随光线角度的变化。
表1
光线从右侧棱镜入射时的入射角θR取值范围为0°-50°，θR同样以增量为2°进行取值。根据公式(7)可以得到右侧棱镜的底角角度角αm，再根据公式(3)求出每一个αm对应的微棱镜的棱镜度PD(Δ)，数据如表2所示，表2表示右侧棱镜的棱镜度随光线角度的变化。
表2
由表1和表2中的数据可知，能解决微棱镜镜片产生畸变的设计是采用不同棱镜度的微棱镜阵列，且光线越偏离人眼正视场方向所需的微棱镜的棱镜度越小。对于斜视度数较高的患者，镜片中当两个微棱镜的棱镜度相差不大于0.5Δ时，可以看作是相同棱镜度的微棱镜。
本说明书的实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，仅作说明用途。本发明的保护范围不应当被视为仅限于本实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也及于本领域的普通技术人员根据本发明构思所能想到的等同技术手段。
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