自由曲面镜片评价方法的研究

发布时间：2017-10-26 07:11

  本文关键词：自由曲面镜片评价方法的研究

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【摘要】：自由曲面镜片是在眼科光学和先进制造业共同推动下产生和不断发展的,其特征是利用自由曲面加工技术实现车房的定制化加工。现代自由曲面镜片正在向个性化、多样化和舒适化方向发展,可以说每一副自由曲面镜片都是不同的。目前对于自由曲面镜片的评价尚未有标准,而针对普通镜片的检测仪器和方法不能全面评价自由曲面镜片。当前自由曲面镜片高端市场与低端市场并存,佩戴者难以区分不同自由曲面镜片的质量差异。因此本文对自由曲面镜片评价方法和检测技术进行系统研究,以基于自由曲面技术的渐进多焦点镜片为重点研究对象,其主要研究内容如下:(1)分析了基于自由曲面技术的渐进多焦点镜片的屈光度参数的数学表达,计算了渐进多焦点镜片表面屈光度的分布,利用径向基函数进行了拟合计算,得到了镜片表面球镜度以及柱镜度的分布。结合目前的自由曲面镜片屈光度测量方法,利用基于莫尔条纹原理的FFV进行了镜片表面屈光度的测量实验;(2)根据人眼生理光学特性参数对眼模型进行了仿真分析,分别设计了正视眼、近视眼、远视眼的光学模型,以及远视眼佩戴普通矫正镜片、优化矫正镜片以及非球面矫正镜片的镜-眼系统仿真研究。针对基于自由曲面技术的渐进多焦点镜片仿真了镜片在视远区、过渡区以及视近区三种不同工作状态下的光学系统性能;(3)在镜-眼联合模型的仿真中设置倾斜角和镜面角,讨论在固定空间频率以及视场下的MTF随镜面角和倾斜角的变化情况;分别得到了普通镜片以及基于自由曲面技术的渐进多焦点镜片工作在视远区、过渡区、视近区的变化趋势;(4)根据哈特曼波前传感技术的原理,分别测量了同一镜片不同区域的波前像差以及相同区域不同镜片的波前像差,分析不同镜片的设计对镜片波前像差的影响;(5)对基本屈光度和附加屈光度对镜片的畸变影响进行了仿真分析,讨论镜片畸变随着屈光度增加的变化趋势,提出畸变可作为自由曲面镜片成像评价的参数。
【关键词】：自由曲面镜片 屈光度参数 成像质量 MTF曲线 波前像差 畸变
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP391.7
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 绪论10-28
• 1.1 课题背景及研究意义10-11
• 1.2 自由曲面镜片的发展11-15
• 1.2.1 自由曲面镜片的概念及现状11-13
• 1.2.2 自由曲面镜片的发展趋势13-15
• 1.3 自由曲面镜片的屈光度测量方法及研究现状15-22
• 1.3.1 改进的焦度计法15-16
• 1.3.2 几何曲率测量法16
• 1.3.3 条纹图像计算法16-22
• 1.3.3.1 哈特曼地图法17-18
• 1.3.3.2 莫尔条纹法18-19
• 1.3.3.3 朗奇光栅法19-20
• 1.3.3.4 相位偏折法20-21
• 1.3.3.5 点衍射干涉测量法21-22
• 1.4 成像质量在眼视光学的应用及研究现状22-26
• 1.4.1 成像质量的概念22-24
• 1.4.1.1 光学传递函数22-23
• 1.4.1.2 波前像差23-24
• 1.4.2 成像质量在眼视光学中的研究现状24-26
• 1.5 课题的研究目的和主要内容26-28
• 第二章 基于自由曲面技术的渐进多焦点镜片表面屈光度参数的数学表达及测量28-46
• 2.1 引言28
• 2.2 基于自由曲面技术渐进多焦点镜片屈光度参数的数学描述28-35
• 2.2.1 基于自由曲面技术渐进多焦点镜片表面的屈光度分布28-32
• 2.2.2 基于自由曲面技术的渐进多焦点镜片表面屈光度的拟合32-35
• 2.3 基于自由曲面技术的渐进多焦点镜片屈光度参数的测量35-45
• 2.3.1 自由曲面镜片屈光度的测量方法35-36
• 2.3.2 基于自由曲面技术的渐进多焦点镜片屈光度的测量实验36-44
• 2.3.3 渐进多焦点镜片屈光度的对比分析44-45
• 2.4 本章小结45-46
• 第三章 基于镜-眼联合模型的镜片光学系统仿真分析46-66
• 3.1 引言46
• 3.2 人眼的生理光学特性46-51
• 3.2.1 人眼与视觉46-48
• 3.2.2 眼的屈光不正48-51
• 3.3 镜片-眼瞳联合模型光学系统仿真51-60
• 3.3.1 正视眼的光学系统仿真52-53
• 3.3.2 近视眼的光学系统仿真53-54
• 3.3.3 远视眼及其矫正系统的光学仿真54-60
• 3.3.3.1 远视眼的光学系统仿真54-56
• 3.3.3.2 远视眼矫正系统的光学仿真56-57
• 3.3.3.3 远视眼矫正优化系统的光学仿真57-59
• 3.3.3.4 远视眼非球面矫正系统的仿真分析59-60
• 3.4 渐进多焦点镜片-眼瞳联合模型的光学系统仿真60-65
• 3.4.1 渐进多焦点镜片视远区成像光学系统仿真分析60-62
• 3.4.2 渐进多焦点镜片过渡区成像光学系统仿真分析62-63
• 3.4.3 渐进多焦点镜片视近区成像光学系统仿真分析63-65
• 3.5 本章小结65-66
• 第四章 镜-眼联合模型的镜片成像质量MTF分析66-102
• 4.1 引言66
• 4.2 自由曲面镜片成像质量的MTF评价理论66-70
• 4.2.1 光学传递函数的评价方法66-68
• 4.2.2 光学传递函数的表达与计算68-70
• 4.2.2.1 点扩散函数68-69
• 4.2.2.2 线扩散函数69-70
• 4.2.3 光学传递函数的测量方法70
• 4.3 镜-眼联合模型的成像质量分析70-101
• 4.3.1 传统镜片的镜-眼联合模型MTF分析71-83
• 4.3.1.1 仿真参数设置71-72
• 4.3.1.2 倾斜角对镜-眼模型成像质量影响72-77
• 4.3.1.3 镜面角对镜-眼模型成像质量的影响77-79
• 4.3.1.4 倾斜角和镜面角对MTF的影响79-83
• 4.3.2 渐进多焦点镜片的镜-眼联合模型MTF分析83-101
• 4.3.2.1 仿真参数设置83-84
• 4.3.2.2 倾斜角对镜-眼联合模型成像质量影响的仿真分析84-92
• 4.3.2.3 镜面角对镜-眼联合模型成像质量影响的仿真分析92-95
• 4.3.2.4 倾斜角和镜面角对MTF的影响分析95-101
• 4.4 本章小结101-102
• 第五章 自由曲面镜片成像质量的像差评价方法102-132
• 5.1 引言102
• 5.2 波前像差及其测量原理分析102-103
• 5.3 渐进多焦点镜片的波前像差测量实验及分析103-119
• 5.3.1 不同镜片相同区域的波前像差测量实验104-114
• 5.3.1.1 视远区测量结果104-106
• 5.3.1.2 过渡区测量结果106-108
• 5.3.1.3 视近区测量结果108-110
• 5.3.1.4 像差区测量结果110-114
• 5.3.2 同一镜片不同区域的波前像差测量实验114-119
• 5.4 自由曲面镜片畸变的评价119-129
• 5.4.1 畸变的理论分析119-122
• 5.4.2 基本屈光度引起的畸变变化仿真122-127
• 5.4.3 附加屈光度引起的畸变变化仿真127-129
• 5.5 本章小结129-132
• 第六章 总结与展望132-134
• 6.1 课题总结132-133
• 6.2 课题展望133-134
• 参考文献134-142
• 发表论文和参加科研情况说明142-143
• 致谢143-144

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