成像像差與鏡片設(shè)計(jì)PPT課件

.,1,第九章眼鏡片的設(shè)計(jì),.,2,一、眼鏡片的作用,.,3,1.眼鏡片解決的問(wèn)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(jué)空間的變化視網(wǎng)膜光學(xué)像大小的變化雙眼視機(jī)能的變化（集合）視中樞融合功能的變化（等像鏡設(shè)計(jì)）,.,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(jì)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(diǎn)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(zhǎng)線仍能會(huì)聚為一點(diǎn)的單心光束，則入射光束發(fā)出點(diǎn)為物，折射或反射光束的會(huì)聚點(diǎn)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(diǎn)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(zhǎng)線并不能會(huì)聚為一點(diǎn)，而成為像散光束，像散光束在理想像的位置所形成的實(shí)際影像與理想像的偏差稱為像差。,.,11,三、眼鏡片的設(shè)計(jì),.,12,1.引言,一個(gè)眼鏡片僅在它的中心區(qū)域（戴鏡者沿光軸注視時(shí)）矯正患者的屈光不正。戴鏡者轉(zhuǎn)動(dòng)眼睛離開透鏡中心注視，由于像差的存在，會(huì)看目標(biāo)模糊、變形或出現(xiàn)彩色。,.,13,1.1眼鏡片設(shè)計(jì)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(wèn)題,適當(dāng)?shù)剡x擇眼鏡片前表面焦度或者說(shuō)是基?。╞asecurve）。頂點(diǎn)距離（vertexdistance）。注視物的距離保持正常的雙眼視,.,15,2.遠(yuǎn)點(diǎn)與遠(yuǎn)點(diǎn)球,2.1遠(yuǎn)點(diǎn)：調(diào)節(jié)靜止時(shí)，視網(wǎng)膜黃斑凹共軛的點(diǎn)稱為遠(yuǎn)點(diǎn)。,.,16,2.2遠(yuǎn)點(diǎn)球,調(diào)節(jié)靜止的眼球旋轉(zhuǎn)時(shí)，視網(wǎng)膜黃斑凹共軛點(diǎn)的軌跡形成的球面稱為遠(yuǎn)點(diǎn)球。,遠(yuǎn)點(diǎn)球,眼球旋轉(zhuǎn)中心,.,17,近視眼的遠(yuǎn)點(diǎn)和遠(yuǎn)點(diǎn)球,遠(yuǎn)點(diǎn)球,遠(yuǎn)點(diǎn),.,18,3.像差與視覺(jué),.,19,初級(jí)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(jí)幾何像差分類,.,20,球差,軸上物點(diǎn)以粗光束入射時(shí)，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(duì)視覺(jué)的主要影響就是模糊,.,22,彗差,軸外物點(diǎn)發(fā)出的粗光束經(jīng)實(shí)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(diǎn)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(diǎn)：有兩條線狀的光斑稱為焦線有一個(gè)圓形光斑稱為最小彌散圓有無(wú)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(gè)平面的物所成的像為曲面的像差叫做像場(chǎng)彎曲。,.,28,當(dāng)光學(xué)系統(tǒng)存在較大場(chǎng)曲時(shí)，就不能使平面物體上的各點(diǎn)同時(shí)清晰成像。此時(shí)，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(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)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(jué)。,自然瞳孔,散瞳瞳孔,3.2鏡片像差對(duì)視覺(jué)的影響,.,34,影響矯正眼視覺(jué)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(diǎn)通過(guò)鏡片任何位置都能成像在遠(yuǎn)點(diǎn)球上成點(diǎn)像。即，眼從鏡片任何位置看都能清晰成像。,遠(yuǎn)點(diǎn)球,.,36,2）像散,軸外的點(diǎn)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(diǎn)球之間的偏差稱為焦度誤差（Powererror）,焦度誤差,像曲,像曲,遠(yuǎn)點(diǎn)球,.,38,像散與像曲相伴而生，都是當(dāng)眼球旋轉(zhuǎn)時(shí)通過(guò)球鏡周邊觀察時(shí)產(chǎn)生的像差。兩條焦線與遠(yuǎn)點(diǎn)球的相對(duì)位置與鏡片形狀有關(guān)。,二者對(duì)視覺(jué)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(duì)像的清晰度并無(wú)影響。對(duì)于一般的光學(xué)系統(tǒng)，只要相對(duì)畸變q4%，就感覺(jué)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(huì)改變，這也是更換鏡片時(shí)發(fā)生在周邊的主要問(wèn)題之一。對(duì)大多數(shù)人來(lái)說(shuō)，畸變是容易適應(yīng)的，在鏡片設(shè)計(jì)中不作為重點(diǎn)考慮。,.,41,4）橫向色差（TCA）,低對(duì)比度下注意不到彩色，但會(huì)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(jué)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(jì),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(jiǎn)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(gè)表面的曲率，一般以面焦度表示。,.,48,說(shuō)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(shí)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(diǎn)至眼前主點(diǎn)的距離,n鏡片折射率,.,50,戴不同基弧的眼鏡看周邊會(huì)感覺(jué)不同。,.,51,3.2鏡片設(shè)計(jì)考慮的因素,1）機(jī)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(shì)：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(jì)原則,.,57,歷史,1804，W.Wollaston（沃拉斯頓）建立的基弧特點(diǎn)：片形較陡（曲率大）1898，F(xiàn).Ostwa（奧斯塔瓦）發(fā)展的基弧特點(diǎn)：片形較平（曲率?。?904,M.Tscherning（切爾寧）用數(shù)學(xué)證明了以上兩個(gè)片形都可解決斜向散光問(wèn)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(wú)法通過(guò)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(shí)考慮,1）基于最佳設(shè)計(jì)的鏡片，周邊像差小，但比較凸，鏡片厚重，不美觀。2）每個(gè)度數(shù)的鏡片需要一個(gè)基弧，造成制作上的麻煩。考慮到度數(shù)相差不大時(shí)，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(duì)應(yīng)一個(gè)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(diǎn)與遠(yuǎn)點(diǎn)球不一致。,2）不消除斜散光，讓最小彌散圓落在遠(yuǎn)點(diǎn)球上。,.,63,4.給定處方度數(shù)推薦的基弧計(jì)算,Vogelsformulas（一個(gè)經(jīng)驗(yàn)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(jià)球鏡度數(shù),.,64,例,處方度數(shù)：-4.50DS-1.00DC180等價(jià)球鏡度數(shù)：-4.50+(-1.00)/2=-5.00基弧：-5.00/2+6.00=+3.50,+3.50,+3.50,？,？,.,65,4.非