自由曲面镜片的MTF评价方法研究

发布时间：2020-07-16 18:13

【摘要】：随着自由曲面技术与制造业的飞速发展,自由曲面镜片得到了快速推广和应用。针对自由曲面镜片缺乏相关的检测标准与评价体系,消费者无法甄别其成像质量优劣的问题,提出了一种利用像质评价参数MTF与畸变来评价自由曲面镜片成像质量的评价方法。本文主要以自由曲面镜片中基于自由曲面技术的渐进多焦点镜片为对象进行研究分析,下述简称渐进多焦点镜片,其主要研究内容如下:(1)介绍光学成像系统的像质评价方法,提出用像质评价参数MTF来评价渐进多焦点镜片的成像质量,并论述MTF应用于评价渐进多焦点镜片成像质量的含义。(2)构建屈光不正人眼模型,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,并对该系统的视远区、视近区与过渡区的MTF进行软件仿真与实验测量,分析镜片的不同区域及相同区域的不同镜片的成像质量差别,并计算镜-眼联合光学系统的MTF值的均方根。(3)考虑人眼在实际视物时的转动角度与实际佩戴镜片的倾斜角、镜面角,利用控制眼轴距离构建了屈光不正人眼模型,分别对镜-眼联合光学系统的仿真模型的视远区、视近区在无佩戴偏角、镜面角、倾斜角的MTF值进行统计分析。(4)通过对比软件仿真与实验测量的实验结果,分别对镜-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。并计算镜-眼联合光学系统的畸变值的均方根误差,结合镜-眼联合光学系统的MTF值的均方根,进一步数值上地评价渐进多焦点镜片的成像质量。
【学位授予单位】：中国计量大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TH74
【图文】：

统意义上的非中心对称镜片，渐进多焦点镜片不存在“３］。英国的Ｏｗｅｎ邋Ａｖｅｓ视光师于１９０７年提出了渐进多并发表了相关专利［１２“５］，此后加拿大的Ｈｅｎｒｙ邋Ｏｒｆｏｒｄ邋思开始设计制作此类镜片，但由于当时制造业的技术并未取得成功［１３＿１５］。直到１９５１年，工程师Ｂｅｒｎａｒｄ邋Ｍ计制造出了第一副真正意义上的渐进多焦点镜片，该破性进展，为渐进多焦点镜片的应用与发展奠定了基性的研究与制造业水平的发展，更注重于软式设计的２０世纪７０年代中期应运而生，第二代渐进多焦点镜成的视线互差问题，被越来越广泛的市场所接受。进入计的现代渐进多焦点镜片不但将佩戴者侧视造成的泳过渡区短而宽、有效控制像差、扩大视野、满足运动２００３年，渐进多焦点镜片的设计不满足于仅清晰视物性化设计［１５＿１８］，即将佩戴个体人眼的生理特性参数结

通过对渐进多焦点镜片像差函数的运算得到相应的ＭＴＦ曲线，从而来评价逡逑渐进多焦点镜片的成像质量｜３］。哈特曼地图法主要通过夏克－哈特曼波前传感器逡逑来实现被测镜片的波前像差测量，其原理如图１．２所示［３１。逡逑：邋Ｉ邋Ｊ±ｄ＝Ｌ邋：邋ｔ：邋Ｉ邋ｒｆｃ逡逑今逦逦邋＊邋（逦－１－１—Ｌ＿二二逡逑Ｉ邋—Ｉ—？—逦｜逡逑（ａ）无被测镜片的点阵图逦（ｂ）通过被测镜片的点阵图逡逑图１．２夏克－哈特曼波前传感器原理图逡逑在无被测镜片的条件下，用平行光束照射带孔的哈特曼板或者微透镜阵列逡逑得到的点阵图［４３＃］如图１．２（ａ）所示，加入被测镜片，平行光束在经过被测镜片后逡逑形成的点阵图如图１．２（ｂ）所示，则被测镜片的波前像差可由光线追击法针对点阵逡逑图中的位置偏差算出Ｐ］。设每个经过被测镜片后形成的偏移点相对于无被测镜逡逑片条件下的参考点在ｘ和少方向的偏移量为Ａｘ和Ａ＿ｙ，则夏克－哈特曼波前传感逡逑器子孔径的波前斜率＾和＾可表示为：逡逑ｄｘ邋ｄｙ逡逑７逡逑

在用光学设计软件对镜－眼联合光学系统仿真的过程中，主要对该系统中仿真模型的视远区、过渡区和视近区进行仿真分析，将波长设置为人眼在环境中最为敏感的５５０ｎｍ。考虑到实际佩戴镜片时的佩戴角度因素，将镜－合光学系统设置为多重结构１５９］，即设置镜片的仿真模型分别沿Ｊ轴、ｚ轴方动１０°邋，邋５°，０°五个子结构，其镜片中心为转动中心。将屈光不正人眼的转动角度设置为土邋１０°，即以屈光不正人眼模型中心为转动中心，沿ｚ动±１０°来模拟人眼视远与视近的视物情形。为保证人眼模型在镜片的每域内都能够清晰视物，人眼视物时的清晰成像的视场角设定为±５°。逡逑镜－眼联合光学系统的仿真结果及分析逡逑本章通过软件仿真得到镜－眼联合光学系统仿真模型和屈光不正人眼模ＭＴＦ曲线，并主要对ＭＴＦ曲线进行分析，继而评价镜片的成像质量。ＭＴＦ线主要从以下几个方面反映镜－眼联合光学系统的成像质量：逡逑１邋）ＭＴＦ曲线在低频１０１ｐ／ｍｍ处的值反映了镜－眼联合光学系统的反差特性，逡逑

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本文编号：2758331