漸進鏡片模具的制作和修正方法及其制得的鏡片模具與流程

本發明涉及一種眼鏡片模具的制作方法，特別是公開一種漸進鏡片模具的制作和修正方法及其制得的鏡片模具，能夠廣泛應用于注塑鏡片加工領域。

背景技術：

現在漸進多焦點鏡片模具的制作部分采用熱加工的方式實現，根據漸進模具的功能要求編寫數控機床的控制程序，由金剛石刀具在陶瓷表面加工漸進曲面的面形。利用陶瓷的熱穩定性以及玻璃在高溫下的玻璃態特性，將準備好的玻璃毛坯裝載到陶瓷模具中進行壓鑄，加熱，直到玻璃可以流動的高溫狀態，對溫度進行合理的控制，使陶瓷模具表面的漸進曲面面形情況完全鏡像于玻璃表面，這就是我們用來澆筑外表面漸進鏡片的玻璃模具。熱加工的方式可以實現玻璃模具的批量化生產，減少生產時間，節約生產成本，但是玻璃模具表面的漸進面型由于受到陶瓷模具以及玻璃降溫凝固過程的影響，其精度會有一定的影響。

而近幾年出現的冷加工漸進鏡片模具的設計方法，中國專利（201310206035.4）在設計和加工的過程中并沒有考慮人眼在視近時眼球的內旋。而關于模具修正補償的中國專利（2010548849.4和201110439281.7）主要針對散光區域的散光進行了優化，改善了視覺效果。但是對于視覺參考點等關鍵區域由于設計或加工工藝產生的與患者或誤差標準要求的差異并沒有提出有效地改善方法。

而中國專利（201310408101.8）在設計時沒有明確考慮視近時眼球的內旋特征，提出視近參考點的向內偏移量，只是通過鏡片整體旋轉一定的角度來實現視近參考點的向鼻側偏移一定距離。這樣在視遠參考點和視近參考點附近的區域光度變化趨勢也會產生一定角度傾斜，影響佩戴效果和舒適性。同時對于玻璃模具的局部修正只能對于矢高數據進行小范圍的微調試驗使其滿足設計要求，沒有提出NURBS局部調整的方法。

技術實現要素：

本發明的目的在于克服現有技術中存在的問題，解決生產過程中，尤其是拋光，所產生的與要求之間存在差異問題，提供一種漸進鏡片模具的制作和修正方法及其制得的鏡片模具，是一種光度穩定，散光較低，便于制作，能夠廣泛應用于注塑鏡片加工的漸進多焦點鏡片模具的制作方法。本發明所述的修正方法針對性更強，使制作鏡片模具的修正的過程更加有效、迅速和穩定。

本發明是這樣實現的：一種漸進鏡片模具的制作與修正方法，其特征在于：所述漸進鏡片模具的制作與修正方法包括鏡片模具的制作工序與修正工序，具體步驟如下：

（1）鏡片模具的制作：

A、根據漸進鏡片的基本特征和客戶的設計要求，設計漸進鏡片表面垂直子午線的屈光度變化特征曲線，

其中，為視遠參考點的光焦度，

為視近參考點相對于視遠參考點的光焦度最大變化量，

h和L分別為視遠參考點和視近參考點相對于鏡片水平中心線的距離，

θ為視遠參考點和視近參考點連線與鏡片垂直子午線的夾角，與h，L和視近參考點相對于視遠參考點向鼻側的內移量有關，

e為系數因子，根據客戶的設計要求在鏡片的不同功能區域，可以采用不同系數因子進而實現整個鏡片表面變化趨勢的不同；

B、根據光順性的要求，由步驟A中的屈光度變化特征曲線，在整個模具表面進行展開擬合，由微分幾何的知識計算獲得連續均勻的三維坐標數據，生成的三維坐標數據滿足鏡片的視近和視遠視場寬闊、視近區域相對內移適中、漸變通道散光低的要求；

C、以計算獲得的三維坐標數據為初始設計數據，對其進行鏡像并編譯成機械加工文件，導入數控機床直接加工漸進鏡片的玻璃模具；

（2）鏡片模具的修正：

D、對加工的玻璃模具利用接觸式測量設備測量各點矢高，由矢高坐標擬合曲面得到漸進表面分布，并與鏡片模具的客戶的設計要求進行比較；

E、根據上述D步驟比較結果，對于沒有達到客戶的設計要求整體變化趨勢的方案進行修正形成新的方案，而對于視遠和視近參考點的屈光度或散光大小不滿足設計要求或超過誤差標準范圍的區域，在該區域利用NURBS建模調整參考點的矢高坐標，或者保持整體基函數不變僅調整該區域的權因子系數，實現保持整體趨勢的基礎上對該區域的散光和屈光度的局部調整，使其逐步滿足客戶的設計要求。

所述漸進鏡片模具的制作與修正方法對鏡片模具的加工范圍為視遠區光焦度范圍+8～-8，Add下加光為0.5D～3.5D。

在所述步驟D中，通過鏡片模具面形檢測設備對鏡片模具表面面形進行檢測測量，將測量得到的鏡片模具表面面形數據與客戶的設計要求的數據進行比較，快速分析不同銑磨、拋光設備和工藝的差異對鏡片模具表面面形的不同影響。

所述步驟E中，根據步驟D對鏡片模具表面面形數據與客戶的設計要求的數據進行比較并分析的結果，再結合鏡片模具加工余量和客戶的設計要求對初始設計數據進行補償修正，并將補償修正后的數據重新進行鏡像并編譯成機械加工文件，導入數控機床對鏡片模具進一步加工。

所述的漸進鏡片模具的制作與修正方法數次重復所述步驟D和步驟E，直至生產出符合客戶的設計要求的漸進鏡片模具。

一種由上述漸進鏡片模具的制作與修正方法所制得的漸進鏡片模具，其特征在于：所述的漸進鏡片模具的參考測量區域的像散控制在0.06屈光度以內，用于注塑法生產加工漸進多焦點鏡片。

所述的鏡片模具用于注塑法生產鏡片，所以步驟A中客戶的設計要求即對鏡片的設計要求，包含了鏡片的視遠參考點距離鏡片中心的距離和屈光度的大小，視近參考點距離鏡片水平中心距離以及向內的偏移量和屈光度的大小，由視遠區域和視近區域屈光度的變化趨勢。

本發明根據漸進鏡片的功能以及佩戴者的普遍要求，默認鏡片的一面為漸進面，另一表面可為球面、環面或非球面，先設計漸進鏡片的前、后表面的初始矢高數據，利用鏡片的幾何中心為參考點，對漸進鏡片的面形數據進行鏡像，建立鏡片模具的面形矢高文件，即制作鏡片模具的表面面形的初始設計數據。根據模具的生產設備性能對模具表面面形的初始設計數據進行修正、優化補償，經過多次的補償修正后，能夠將鏡片模具的參考測量區域的象散控制在0.06屈光度以內，從而保證利用本發明鏡片模具所注塑生產獲得的鏡片屈光度和象散更加符合佩戴者的要求。

本發明的有益效果是：利用本發明方法制得的鏡片模具，生產出的鏡片光度穩定可靠、散光較低，且鏡片模具的加工文件便于設計修改，能夠滿足不同客戶的個性化需求，可以大幅度的減少試模時間和材料損耗。本發明方法可用于制作內表面漸進鏡片模具和外表面漸進鏡片模具。

附圖說明

圖1為采用本發明方法獲得的一種漸進鏡片模具表面面形的三維分布示意圖。

圖2為本發明實施例1的漸進鏡片模具初始設計垂直子午線屈光度的特征曲線示意圖。

圖3為本發明實施例1的漸進鏡片模具初始設計數據中象散分布情況示意圖。

圖4為本發明實施例1的漸進鏡片模具初始設計數據中屈光度分布情況示意圖。

圖5為本發明實施例1對漸進鏡片模具初始設計數據修正后屈光度的對比示意圖。

圖6為本發明實施例2的漸進鏡片模具初始設計垂直子午線屈光度的特征曲線示意圖。

圖7為本發明實施例2的漸進鏡片模具初始設計數據中屈光度分布情況示意圖。

圖8為本發明實施例2的漸進鏡片模具初始設計數據修正后屈光度的對比示意圖。

圖9為本發明實施例2對漸進鏡片模具初始設計數據中散光分布情況示意圖。

圖10為本發明實施例2的漸進鏡片模具初始設計數據與修正后散光的對比示意圖。

具體實施方式

本發明一種漸進鏡片模具的制作與修正方法及其制得的鏡片模具，包括鏡片模具的制作工序與修正工序，具體步驟如下：

1）計算鏡片模具表面面形的初始設計數據：根據客戶的設計要求設計漸進鏡片表面垂直子午線的屈光度分布特征曲線，通過微分幾何中矢高的求解公式，對該特征曲線進行在整個鏡片表面擬合拓展，形成三維坐標數據z(x,y)。通過調整并選取合理的系數因子保證整體光焦度變化趨勢符合客戶的使用習慣。

2）將步驟1得到的三維坐標數據擬合優化，在保證屈光度設計要求的基礎上符合光順性的要求，生成均勻、連續的三維坐標數據，生成的三維坐標數據滿足鏡片的視近和視遠視場寬闊、視近區域相對內移適中、漸變通道散光低的要求。

3）對得到的三維坐標數據鏡像作為鏡片模具的初始設計數據，同時編譯成機械加工文件，將機械加工文件導入數控機床，完成鏡片模具表面面形的加工。

4）對加工獲得的漸進鏡片玻璃模具，利用接觸式測量設備測量各點矢高，擬合曲面得到漸進表面分布，并與鏡片模具的客戶的設計要求進行比較，快速分析不同銑磨、拋光設備和工藝的差異對鏡片模具表面面形的不同影響。

5）分析加工設備的加工余量、對鏡片模具表面面形的影響。比較分析后，利用NURBS建模調整參考點的矢高坐標，或者保持整體基函數不變僅調整該區域的權因子系數，實現保持整體趨勢的基礎上對該區域的散光和屈光度的局部調整，對模具表面面形數據，依據初始設計要求進行補償修正，并將補償修正后的數據重新編譯后加工鏡片模具。

6）重復步驟4）和步驟5），直至鏡片模具達到注塑鏡片所需的最優生產要求。

所述漸進鏡片模具的制作與修正方法對鏡片模具的加工范圍為視遠區光焦度范圍+8～-8，Add下加光為0.5D～3.5D。所述的漸進鏡片模具的參考測量區域的像散控制在0.06屈光度以內，用于注塑法生產加工漸進多焦點鏡片。

下面通過具體實施例對本發明作進一步闡述。

實施例1：

本發明一種漸進鏡片模具的制作參數和設計要求：以視遠參考點位于鏡片中心上方7mm，視近參考點位于鏡片下方12mm，向鼻側偏移2.5mm，加光度數2.0，鏡片材料折射率1.50為數據進行設計，制作漸進鏡片模具。

漸進多焦點模具表面面形包含了遠用區域、通道、近用區域和盲區，其三維分布如圖1。在遠用區域光度保持穩定，通過漸進通道逐漸變化到近用區域，且在近用區域需要保持相對穩定。經過遠用區域和近用區域的子午線屈光度的變化曲線如圖2所示。由圖可以看出在模具的遠用區域其屈光度保持相對穩定，經過漸進通道快速升高，到了10mm以后緩慢變大在12mm左右達到最大值，并逐漸降低保持相對穩定。

1）采用遠用區域的鏡片基彎為3.0，計算模具表面面形的初始設計數據：根據本實施例所給的制作參數，通過設計漸進鏡片表面垂直子午線的屈光度變化特征曲線，

其中，為視遠參考點的光焦度，

為視近參考點相對于視遠參考點的光焦度最大變化量，

h和L分別為視遠參考點和視近參考點相對于鏡片水平中心線的距離，

θ為視遠參考點和視近參考點連線與鏡片垂直子午線的夾角，

e為系數因子。

根據光順性的要求，由垂直子午線屈光度變化特征曲線，在整個模具表面進行展開擬合，由微分幾何的知識計算獲得鏡片模具表面面形的屈光度和矢高分布數據，擬合鏡片模具表面面形數據，形成三維坐標數據，并對三維坐標數據進行分析得出鏡片模具表面各點的最大曲率、最小曲率、屈光度、象散分布；象散分布如圖3所示，在遠用區近用區和漸變通道中保持象散的穩定，并保持在0.25D以下，且散光區域的最大散光低于下加光度數的值。

2）屈光度分布情況如圖4所示，在遠用區域其屈光度最低，在近用區域屈光度為最大值，并沿兩者的連線由遠用區到近用區逐漸變大。可以看出鏡片模具的下加光數值小于實例要求的2.0D，利用NURBS建模對視近參考點附近區域的三維矢高坐標數據進行補償修正，使其達到2.0 D。重新擬合后的三維坐標數據屈光度分布與初始設計數據的對比如圖5中的灰色和黑色線所示，可以看出三維坐標數據修正前后的遠用區域沒有任何變化，尤其對于3.0的等光度線，兩者完全重合。

3）對初始設計數據進行插值，生成均勻連續的、適合機械設備的三維坐標數據，編譯機械加工文件。將機械加工文件導入數控機床，并控制加工設備完成鏡片模具表面面形的加工，包括銑磨和拋光。

4）利用模具面形檢測設備對加工好的模具進行檢測分析，將檢測所得數據與初始設計數據進行比較，分析鏡片模具在設備加工過程中的面形損耗以及加工余量的不同。根據以上測量和分析所得到的誤差，通過NURBS建模對模具表面的面形參數的屈光度與散光或整個表面進行補償、修正形成新的方案，重新加工制作鏡片模具。

重復步驟4） 3～5次，最終獲得符合客戶要求的漸進鏡片模具產品。

實施例2：

本發明一種漸進鏡片模具的制作參數和設計要求：以視遠參考點位于鏡片中心上方7mm，視近參考點位于鏡片下方14mm，向鼻側偏移2.5mm，加光度數3.0，鏡片材料折射率1.60為數據進行設計，制作漸進鏡片模具。

經過遠用區域和近用區域的子午線屈光度的變化曲線如圖6所示。由圖可以看出在模具的遠用區域其屈光度保持相對穩定，經過漸進通道快速升高，到了14mm左右達到最大值，并逐漸降低保持相對穩定。

1）采用遠用區域的鏡片基彎為6.0，計算模具表面面形的初始設計數據：根據本實施例所給的制作參數，通過設計漸進鏡片表面垂直子午線的屈光度變化特征曲線，

其中，為視遠參考點的光焦度，

為視近參考點相對于視遠參考點的光焦度最大變化量，

h和L分別為視遠參考點和視近參考點相對于鏡片水平中心線的距離，

θ為視遠參考點和視近參考點連線與鏡片垂直子午線的夾角，

e為系數因子。

根據光順性的要求，由垂直子午線屈光度變化特征曲線，在整個模具表面進行展開擬合，由微分幾何的知識計算獲得玻璃模具表面面形的屈光度和矢高分布數據，擬合鏡片模具表面面形數據，形成三維坐標數據，并對三維坐標數據進行分析得出鏡片模具表面各點的最大曲率、最小曲率、屈光度、象散分布。

2）屈光度分布情況如圖7所示，在遠用區域其屈光度最低，在近用區域屈光度為最大值，并沿兩者的連線由遠用區到近用區逐漸變大。可以看出鏡片模具的下加光數值小于實例要求的3.0D，利用NURBS對視近參考點附近區域的三維矢高坐標數據進行補償修正，使其達到3.0 D。重新擬合后的三維坐標數據屈光度分布與初始設計數據的對比如圖8中的灰色和黑色線所示，可以看出三維坐標數據修正前后的遠用區域沒有任何變化，尤其對于6.0的等光度線，兩者完全重合。

3）對初始設計數據進行插值，生成均勻連續的、適合機械設備的三維坐標數據，編譯機械加工文件。將機械加工文件導入數控機床，并控制加工設備完成鏡片模具表面面形的加工，包括銑磨和拋光。

4）利用鏡片模具面形檢測設備對加工好的鏡片模具進行檢測分析，其散光圖的分布如圖9所示，可以看出在遠用參考點附件的區域，其散光已經超過了0.06D，對視遠參考點附近區域進行局部優化，優化后的三維坐標數據與原來測量的數據的比較如圖10所示，其中淺色的曲線代表優化后的三維坐標數據結果，可以看出優化后在視遠參考點

附件的區域其散光的大小已經降低到了0.06D以下，而對于其他散光曲線的分布，在整個鏡片的有效區域范圍內幾乎沒有受到影響。

5）將修正后的三維坐標數據重新進行鏡像并編譯，導入數控機床進行加工試驗，繼續對加工后的鏡片模具進行檢測分析與修正形成新的方案。這樣經過數次重復，最終獲得符合客戶的設計要求的漸進鏡片模具產品。