成像像差與鏡片設(shè)計PPT課件VIP

.,1,第九章眼鏡片的設(shè)計,.,2,一、眼鏡片的作用,.,3,1.眼鏡片解決的問題,改善視網(wǎng)膜光學(xué)像清晰（球鏡或柱鏡）改變眼看清晰像的空間范圍（球鏡,漸進(jìn)鏡）改變眼的調(diào)節(jié)需求（球鏡,漸進(jìn)鏡）改變視網(wǎng)膜上的成像位置（三棱鏡）,.,4,2.眼鏡矯正引起的其他變化,視覺空間的變化視網(wǎng)膜光學(xué)像大小的變化雙眼視機能的變化（集合）視中樞融合功能的變化（等像鏡設(shè)計）,.,5,例1,.,6,例2,調(diào)節(jié)變化調(diào)節(jié)性集合變化眼位變化融合功能變化,.,7,OD/OS:-4.00D全矯看33cm：3exo加add+1.50后：14exoAC/A：7.3/D所用調(diào)節(jié)量：全矯：3D欠矯：1.5D所用調(diào)節(jié)性集合：全矯：21.9欠矯：11所用正融合性集合：全矯：3欠矯：14統(tǒng)計平均值的正融合性集合范圍：約20,.,8,二、像與像差,.,9,1.像,從同一發(fā)光點發(fā)出的單心光束，經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)反射或折射后，折射光線或其延長線仍能會聚為一點的單心光束，則入射光束發(fā)出點為物，折射或反射光束的會聚點為像，這樣的像稱為理想像或完善像。,.,10,2.像差,從同一發(fā)光點發(fā)出的單心光束，經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)反射或折射后，折射光線或其延長線并不能會聚為一點，而成為像散光束，像散光束在理想像的位置所形成的實際影像與理想像的偏差稱為像差。,.,11,三、眼鏡片的設(shè)計,.,12,1.引言,一個眼鏡片僅在它的中心區(qū)域（戴鏡者沿光軸注視時）矯正患者的屈光不正。戴鏡者轉(zhuǎn)動眼睛離開透鏡中心注視，由于像差的存在，會看目標(biāo)模糊、變形或出現(xiàn)彩色。,.,13,1.1眼鏡片設(shè)計的主要的目,使偏離眼鏡片中心注視的像差減到最小。,.,14,1.2涉及的問題,適當(dāng)?shù)剡x擇眼鏡片前表面焦度或者說是基?。╞asecurve）。頂點距離（vertexdistance）。注視物的距離保持正常的雙眼視,.,15,2.遠(yuǎn)點與遠(yuǎn)點球,2.1遠(yuǎn)點：調(diào)節(jié)靜止時，視網(wǎng)膜黃斑凹共軛的點稱為遠(yuǎn)點。,.,16,2.2遠(yuǎn)點球,調(diào)節(jié)靜止的眼球旋轉(zhuǎn)時，視網(wǎng)膜黃斑凹共軛點的軌跡形成的球面稱為遠(yuǎn)點球。,遠(yuǎn)點球,眼球旋轉(zhuǎn)中心,.,17,近視眼的遠(yuǎn)點和遠(yuǎn)點球,遠(yuǎn)點球,遠(yuǎn)點,.,18,3.像差與視覺,.,19,初級幾何像差,色差,軸向色差,橫向色差,單色像差,球差,彗差,像散,像面彎曲,畸變,3.1初級幾何像差分類,.,20,球差,軸上物點以粗光束入射時，經(jīng)球面光學(xué)系統(tǒng)在理想像面產(chǎn)生圓形光斑的像差稱為球差。,.,21,對視覺的主要影響就是模糊,.,22,彗差,軸外物點發(fā)出的粗光束經(jīng)實際光學(xué)系統(tǒng)后在理想像面形成彗星形光斑的像差叫做彗差。,.,23,像散,離軸物點發(fā)出的細(xì)光束，經(jīng)球面光學(xué)系統(tǒng)后，形成像散光束，在理想像面上產(chǎn)生橢圓形光斑的像差叫做像散。,.,24,.,25,像散光束的特點：有兩條線狀的光斑稱為焦線有一個圓形光斑稱為最小彌散圓有無數(shù)橢圓,.,26,透鏡的像散與人眼的散光,英文詞匯：astigmatism相同：規(guī)則散光與象散像差圖形相同不同：含義不同起因不同在視光學(xué)中像散像差也稱為斜向散光。,.,27,像曲,一個平面的物所成的像為曲面的像差叫做像場彎曲。,.,28,當(dāng)光學(xué)系統(tǒng)存在較大場曲時，就不能使平面物體上的各點同時清晰成像。此時，若把中心調(diào)焦清晰了，邊緣就變得模糊；反之，邊緣調(diào)清晰后，則中心就變得模糊，如下圖。,.,29,畸變,像變形的成像缺陷叫做畸變。,.,30,軸向色差,軸上物點發(fā)出的白光經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)后由于不同顏色的光在軸上像點位置不同而產(chǎn)生的像差叫做軸向色差。,白光,透鏡,屏幕,SF,SC,S,.,31,橫向色差,軸外物點發(fā)出的白光經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)后由于不同色光所成像點的高度不同而造成的像差稱為橫向色差（TCA）。,.,32,FF,FC,h,.,33,人眼瞳孔控制入射光束粗細(xì)，使得與光束粗細(xì)有關(guān)的像差很小而不影響視覺。,自然瞳孔,散瞳瞳孔,3.2鏡片像差對視覺的影響,.,34,影響矯正眼視覺的鏡片像差,斜散光（像散）像面彎曲（像曲）畸變橫向色差,.,35,1）理想的鏡片,外界任意位置的物點通過鏡片任何位置都能成像在遠(yuǎn)點球上成點像。即，眼從鏡片任何位置看都能清晰成像。,遠(yuǎn)點球,.,36,2）像散,軸外的點發(fā)出的同心光束經(jīng)透鏡折射后成為像散光束而產(chǎn)生像差為像散，也稱斜向散光（obliqueastigmatism）。,子午面,弧矢面,光軸,.,37,3）像曲與焦度誤差,平面的物，像是彎曲造成的像差為像曲（Curvatureofthefield）；,像曲與遠(yuǎn)點球之間的偏差稱為焦度誤差（Powererror）,焦度誤差,像曲,像曲,遠(yuǎn)點球,.,38,像散與像曲相伴而生，都是當(dāng)眼球旋轉(zhuǎn)時通過球鏡周邊觀察時產(chǎn)生的像差。兩條焦線與遠(yuǎn)點球的相對位置與鏡片形狀有關(guān)。,二者對視覺的主要影響是造成視網(wǎng)膜像模糊。,.,39,3）畸變,畸變（Distortion）只引起像的變形，而對像的清晰度并無影響。對于一般的光學(xué)系統(tǒng)，只要相對畸變q4%，就感覺不出變形。戴正球鏡者，產(chǎn)生枕形畸變，戴負(fù)球者產(chǎn)生桶形畸變。,.,40,眼鏡片形的改變，畸變也會改變，這也是更換鏡片時發(fā)生在周邊的主要問題之一。對大多數(shù)人來說，畸變是容易適應(yīng)的，在鏡片設(shè)計中不作為重點考慮。,.,41,4）橫向色差（TCA）,低對比度下注意不到彩色，但會影響一定視力。,分析公式：TCA=P/VP-棱鏡度數(shù)V-阿貝數(shù),臨界值：0.1，大于該值易感覺到。+4.00D的鏡片，0.1的位置？建議：盡可能選高V值材料的鏡片。,.,42,三、鏡片設(shè)計,1.鏡片度數(shù)的形成,前表面度數(shù),后表面度數(shù),薄透鏡的度數(shù),厚透鏡的度數(shù),.,43,光學(xué)十字表示,+4.00D的球鏡,+,=,+8.00D,+8.00D,-4.00D,-4.00D,+4.00D,+4.00D,.,44,+4.00DS+2.00DC90,+,=,+8.00D,+8.00D,-4.00D,-2.00D,+4.00D,+6.00D,+5.00D,+5.00D,-3.00D,-3.00D,+8.00D,+8.00D,.,45,2.片型,鏡片前后兩表面曲率之間的搭配關(guān)系稱為鏡片形狀，簡稱片形。,.,46,常用片形,新月鏡片：凸的前表面和凹的后表面,扁平鏡片：正球：雙凸或平凸負(fù)球：雙凹或平凹,.,47,3.基弧及其選擇,3.1基弧眼鏡片作為基準(zhǔn)的那個表面的曲率，一般以面焦度表示。,.,48,說明,基弧決定了給定焦度眼鏡片的片形。另一表面的焦度由鏡片焦度和基弧焦度決定。作為半成品的毛坯，基弧是已研磨好的那面的曲率，通常是前表面。成品鏡片的基弧是生產(chǎn)商預(yù)先選定好的,.,49,基弧可以影響戴鏡者的畸變和眼鏡放大率。,眼鏡放大率是指戴上矯正眼鏡和未矯正眼鏡看遠(yuǎn)處同一物體時的視網(wǎng)膜像的大小之比。,F鏡片焦度,F1鏡片前表面焦度,t鏡片中央厚度,l鏡片后頂點至眼前主點的距離,n鏡片折射率,.,50,戴不同基弧的眼鏡看周邊會感覺不同。,.,51,3.2鏡片設(shè)計考慮的因素,1）機械因素,橋高,扁平鏡片,彎曲鏡片,.,52,+4.00D各種基弧鏡片比較,.,53,-4.00D各種基弧鏡片比較,.,54,小結(jié),扁平鏡片的優(yōu)勢：薄、輕、美觀，正鏡易裝配,.,55,2）光學(xué)因素,彎曲的鏡片像差最小，較大的清晰視野范圍，眼鏡倍率較大。扁平的鏡片眼鏡倍率小，像差較大。,.,56,選擇合適的基弧使最有害像差，即斜散光和像曲最小化。,3.3鏡片設(shè)計原則,.,57,歷史,1804，W.Wollaston（沃拉斯頓）建立的基弧特點：片形較陡（曲率大）1898，F(xiàn).Ostwa（奧斯塔瓦）發(fā)展的基弧特點：片形較平（曲率?。?904,M.Tscherning（切爾寧）用數(shù)學(xué)證明了以上兩個片形都可解決斜向散光問題。目前的鏡片片形基弧用后者。,.,58,Tscherning橢圓,+2.00D鏡片的最佳片形,+7.50D以上的鏡片度數(shù)無法通過球鏡消減像差，可以選擇非球。,.,59,4.最佳片形,使鏡片周邊像差最小的片形。,5.現(xiàn)實考慮,1）基于最佳設(shè)計的鏡片，周邊像差小，但比較凸，鏡片厚重，不美觀。2）每個度數(shù)的鏡片需要一個基弧，造成制作上的麻煩?？紤]到度數(shù)相差不大時，周邊像差變化不大，鏡片生產(chǎn)商，做了變通。一定度數(shù)范圍對應(yīng)一個基弧。3）斜向散光和像曲一起消除是不可能的。,.,60,.,61,.,62,鏡片生產(chǎn)商的選擇,1）消除斜散光，但焦點與遠(yuǎn)點球不一致。,2）不消除斜散光，讓最小彌散圓落在遠(yuǎn)點球上。,.,63,4.給定處方度數(shù)推薦的基弧計算,Vogelsformulas（一個經(jīng)驗公式）正度數(shù)：基弧度數(shù)=處方度數(shù)+6.00負(fù)度數(shù)：基弧度數(shù)=處方度數(shù)/2+6.00柱鏡處方用等價球鏡度數(shù),.,64,例,處方度數(shù)：-4.50DS-1.00DC180等價球鏡度數(shù)：-4.50+(-1.00)/2=-5.00基?。?5.00/2+6.00=+3.50,+3.50,+3.50,？,？,.,65,4.非