自由曲面镜片成像质量影响机理及评价方法

The ordinary spectacle lenses cannot be suitable for the freeform spectacle lenses. Which lead to difficult to evaluate the quality of freeform spectacle lenses, the market is very complex and miscellaneous, and hard to meet the requirement of personal design. This research put forward the evaluation methods of freeform spectacle lenses to use both refractive parameters and image quality parameters based on the support of theory and experiment. Simulate of different forms of lens - eye optical model with optical simulation software, such as ordinary spherical spectacle lens, optimized spectacle lens, aspherical spectacle lens and freeform spectacle lens, analyze the influence of the face fitting angle and the pantoscopic tilt to the spectacle lens to the eye system, to explore the imaging quality parameter evaluation theory; establish the transfer function of the lens - eye system model, implement the analysis of control of system transfer function with the aberration; analysis and fitting the mathematical distribution of the refractive parameter of freeform spectacle lenses, compare the difference between the different measurement methods by the measurement experiment, provide theoretical and experimental basis for the evaluation of refractive parameter; measure the wavefront aberration of the freeform spectacle lens and compare the results, calculating the MTF and optical distortion, provide the theoretical basis of the evaluation of image quality parameters; finally, summary the theoretical analysis and experimental verification of refractive parameter and image quality parameters, provide theoretical and technology foundation for the establishment of the evaluation standard system for freeform spectacle lens for our country.

针对我国目前眼镜片标准无法直接应用于自由曲面镜片，导致自由曲面镜片质量评价困难，市场混杂，以及无法满足镜片个性化设计要求等问题。本课题提出一种利用屈光度参数和像质评价参数共同评价自由曲面镜片质量的方法。应用光学模拟仿真工具，设计普通球面镜片、优化镜片、非球面镜片及自由曲面镜片等各种类型的镜片-眼瞳的光学模型进行仿真研究，同时分析倾斜角、镜面角对镜片-眼瞳成像质量的影响，探索成像质量参数评价的理论证明；建立镜片-眼瞳的系统传递函数模型，实现像差对系统传递函数的控制分析；对自由曲面镜片表面屈光度进行数学分析与拟合，通过实验比较不同测量方法的差异，为屈光度参数的评价提供理论和实验基础；通过对镜片波前像差的测量及对比，解算出系统的MTF及光学畸变，提供像质评价参数的理论基础；最终总结分析屈光度参数和像质评价参数的理论分析与实验验证，为建立适用于我国自由曲面镜片的评价标准体系提供理论与技术支撑。

针对我国目前眼镜片标准无法直接应用于自由曲面镜片，导致自由曲面镜片质量评价困难，市场混杂，以及无法满足镜片个性化设计要求等问题。本课题提出一种利用屈光度参数和像质评价参数共同评价自由曲面镜片质量的方法。. 构建了屈光不正人眼模型，将屈光不正人眼模型与渐进多焦点镜片联合为镜-眼联合光学系统，对该系统的不同区域及相同区域的不同镜片的视远区、视近区与过渡区的MTF进行软件仿真与实验测量，并结合倾斜角和镜面角对镜-眼联合模型的影响，分析了其成像质量的差别。. 根据人眼参数设计了人眼模型，并推导出人眼模型和渐进多焦点镜片的光学传递函数，建立镜-眼联合系统的传递函数模型，分别测量了人眼模型的波前像差、佩戴不同镜片相同区域的镜-眼联合系统的波前像差、佩戴相同镜片不同区域的镜-眼联合系统的波前像差进行对比分析，得到了不同参数的渐进多焦点镜片矫正人眼视力的特性。. 分析了屈光度、波前像差、光学畸变及其原理，基于哈特曼波前传感器设计了合适的实验光路对自由曲面镜片进行测量分析，结合屈光度、波前像差及光学畸变共同对自由曲面镜片的成像质量进行了评价。. 对镜-眼联合光学系统的视远区、视近区与过渡区的畸变值进行了统计分析，拟合了畸变值与屈光度、视场位置关系的曲线，并计算了镜-眼联合光学系统的畸变值的均方根误差结合MTF均方根值评价渐进多焦点镜片的成像质量。