渐进镜片模具的制作和修正方法及其制得的镜片模具与流程

本发明涉及一种眼镜片模具的制作方法，特别是公开一种渐进镜片模具的制作和修正方法及其制得的镜片模具，能够广泛应用于注塑镜片加工领域。

背景技术：

现在渐进多焦点镜片模具的制作部分采用热加工的方式实现，根据渐进模具的功能要求编写数控机床的控制程序，由金刚石刀具在陶瓷表面加工渐进曲面的面形。利用陶瓷的热稳定性以及玻璃在高温下的玻璃态特性，将准备好的玻璃毛坯装载到陶瓷模具中进行压铸，加热，直到玻璃可以流动的高温状态，对温度进行合理的控制，使陶瓷模具表面的渐进曲面面形情况完全镜像于玻璃表面，这就是我们用来浇筑外表面渐进镜片的玻璃模具。热加工的方式可以实现玻璃模具的批量化生产，减少生产时间，节约生产成本，但是玻璃模具表面的渐进面型由于受到陶瓷模具以及玻璃降温凝固过程的影响，其精度会有一定的影响。

而近几年出现的冷加工渐进镜片模具的设计方法，中国专利（201310206035.4）在设计和加工的过程中并没有考虑人眼在视近时眼球的内旋。而关于模具修正补偿的中国专利（2010548849.4和201110439281.7）主要针对散光区域的散光进行了优化，改善了视觉效果。但是对于视觉参考点等关键区域由于设计或加工工艺产生的与患者或误差标准要求的差异并没有提出有效地改善方法。

而中国专利（201310408101.8）在设计时没有明确考虑视近时眼球的内旋特征，提出视近参考点的向内偏移量，只是通过镜片整体旋转一定的角度来实现视近参考点的向鼻侧偏移一定距离。这样在视远参考点和视近参考点附近的区域光度变化趋势也会产生一定角度倾斜，影响佩戴效果和舒适性。同时对于玻璃模具的局部修正只能对于矢高数据进行小范围的微调试验使其满足设计要求，没有提出NURBS局部调整的方法。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术中存在的问题，解决生产过程中，尤其是抛光，所产生的与要求之间存在差异问题，提供一种渐进镜片模具的制作和修正方法及其制得的镜片模具，是一种光度稳定，散光较低，便于制作，能够广泛应用于注塑镜片加工的渐进多焦点镜片模具的制作方法。本发明所述的修正方法针对性更强，使制作镜片模具的修正的过程更加有效、迅速和稳定。

本发明是这样实现的：一种渐进镜片模具的制作与修正方法，其特征在于：所述渐进镜片模具的制作与修正方法包括镜片模具的制作工序与修正工序，具体步骤如下：

（1）镜片模具的制作：

A、根据渐进镜片的基本特征和客户的设计要求，设计渐进镜片表面垂直子午线的屈光度变化特征曲线，

其中，为视远参考点的光焦度，

为视近参考点相对于视远参考点的光焦度最大变化量，

h和L分别为视远参考点和视近参考点相对于镜片水平中心线的距离，

θ为视远参考点和视近参考点连线与镜片垂直子午线的夹角，与h，L和视近参考点相对于视远参考点向鼻侧的内移量有关，

e为系数因子，根据客户的设计要求在镜片的不同功能区域，可以采用不同系数因子进而实现整个镜片表面变化趋势的不同；

B、根据光顺性的要求，由步骤A中的屈光度变化特征曲线，在整个模具表面进行展开拟合，由微分几何的知识计算获得连续均匀的三维坐标数据，生成的三维坐标数据满足镜片的视近和视远视场宽阔、视近区域相对内移适中、渐变通道散光低的要求；

C、以计算获得的三维坐标数据为初始设计数据，对其进行镜像并编译成机械加工文件，导入数控机床直接加工渐进镜片的玻璃模具；

（2）镜片模具的修正：

D、对加工的玻璃模具利用接触式测量设备测量各点矢高，由矢高坐标拟合曲面得到渐进表面分布，并与镜片模具的客户的设计要求进行比较；

E、根据上述D步骤比较结果，对于没有达到客户的设计要求整体变化趋势的方案进行修正形成新的方案，而对于视远和视近参考点的屈光度或散光大小不满足设计要求或超过误差标准范围的区域，在该区域利用NURBS建模调整参考点的矢高坐标，或者保持整体基函数不变仅调整该区域的权因子系数，实现保持整体趋势的基础上对该区域的散光和屈光度的局部调整，使其逐步满足客户的设计要求。

所述渐进镜片模具的制作与修正方法对镜片模具的加工范围为视远区光焦度范围+8～-8，Add下加光为0.5D～3.5D。

在所述步骤D中，通过镜片模具面形检测设备对镜片模具表面面形进行检测测量，将测量得到的镜片模具表面面形数据与客户的设计要求的数据进行比较，快速分析不同铣磨、抛光设备和工艺的差异对镜片模具表面面形的不同影响。

所述步骤E中，根据步骤D对镜片模具表面面形数据与客户的设计要求的数据进行比较并分析的结果，再结合镜片模具加工余量和客户的设计要求对初始设计数据进行补偿修正，并将补偿修正后的数据重新进行镜像并编译成机械加工文件，导入数控机床对镜片模具进一步加工。

所述的渐进镜片模具的制作与修正方法数次重复所述步骤D和步骤E，直至生产出符合客户的设计要求的渐进镜片模具。

一种由上述渐进镜片模具的制作与修正方法所制得的渐进镜片模具，其特征在于：所述的渐进镜片模具的参考测量区域的像散控制在0.06屈光度以内，用于注塑法生产加工渐进多焦点镜片。

所述的镜片模具用于注塑法生产镜片，所以步骤A中客户的设计要求即对镜片的设计要求，包含了镜片的视远参考点距离镜片中心的距离和屈光度的大小，视近参考点距离镜片水平中心距离以及向内的偏移量和屈光度的大小，由视远区域和视近区域屈光度的变化趋势。

本发明根据渐进镜片的功能以及佩戴者的普遍要求，默认镜片的一面为渐进面，另一表面可为球面、环面或非球面，先设计渐进镜片的前、后表面的初始矢高数据，利用镜片的几何中心为参考点，对渐进镜片的面形数据进行镜像，建立镜片模具的面形矢高文件，即制作镜片模具的表面面形的初始设计数据。根据模具的生产设备性能对模具表面面形的初始设计数据进行修正、优化补偿，经过多次的补偿修正后，能够将镜片模具的参考测量区域的象散控制在0.06屈光度以内，从而保证利用本发明镜片模具所注塑生产获得的镜片屈光度和象散更加符合佩戴者的要求。

本发明的有益效果是：利用本发明方法制得的镜片模具，生产出的镜片光度稳定可靠、散光较低，且镜片模具的加工文件便于设计修改，能够满足不同客户的个性化需求，可以大幅度的减少试模时间和材料损耗。本发明方法可用于制作内表面渐进镜片模具和外表面渐进镜片模具。

附图说明

图1为采用本发明方法获得的一种渐进镜片模具表面面形的三维分布示意图。

图2为本发明实施例1的渐进镜片模具初始设计垂直子午线屈光度的特征曲线示意图。

图3为本发明实施例1的渐进镜片模具初始设计数据中象散分布情况示意图。

图4为本发明实施例1的渐进镜片模具初始设计数据中屈光度分布情况示意图。

图5为本发明实施例1对渐进镜片模具初始设计数据修正后屈光度的对比示意图。

图6为本发明实施例2的渐进镜片模具初始设计垂直子午线屈光度的特征曲线示意图。

图7为本发明实施例2的渐进镜片模具初始设计数据中屈光度分布情况示意图。

图8为本发明实施例2的渐进镜片模具初始设计数据修正后屈光度的对比示意图。

图9为本发明实施例2对渐进镜片模具初始设计数据中散光分布情况示意图。

图10为本发明实施例2的渐进镜片模具初始设计数据与修正后散光的对比示意图。

具体实施方式

本发明一种渐进镜片模具的制作与修正方法及其制得的镜片模具，包括镜片模具的制作工序与修正工序，具体步骤如下：

1）计算镜片模具表面面形的初始设计数据：根据客户的设计要求设计渐进镜片表面垂直子午线的屈光度分布特征曲线，通过微分几何中矢高的求解公式，对该特征曲线进行在整个镜片表面拟合拓展，形成三维坐标数据z(x,y)。通过调整并选取合理的系数因子保证整体光焦度变化趋势符合客户的使用习惯。

2）将步骤1得到的三维坐标数据拟合优化，在保证屈光度设计要求的基础上符合光顺性的要求，生成均匀、连续的三维坐标数据，生成的三维坐标数据满足镜片的视近和视远视场宽阔、视近区域相对内移适中、渐变通道散光低的要求。

3）对得到的三维坐标数据镜像作为镜片模具的初始设计数据，同时编译成机械加工文件，将机械加工文件导入数控机床，完成镜片模具表面面形的加工。

4）对加工获得的渐进镜片玻璃模具，利用接触式测量设备测量各点矢高，拟合曲面得到渐进表面分布，并与镜片模具的客户的设计要求进行比较，快速分析不同铣磨、抛光设备和工艺的差异对镜片模具表面面形的不同影响。

5）分析加工设备的加工余量、对镜片模具表面面形的影响。比较分析后，利用NURBS建模调整参考点的矢高坐标，或者保持整体基函数不变仅调整该区域的权因子系数，实现保持整体趋势的基础上对该区域的散光和屈光度的局部调整，对模具表面面形数据，依据初始设计要求进行补偿修正，并将补偿修正后的数据重新编译后加工镜片模具。

6）重复步骤4）和步骤5），直至镜片模具达到注塑镜片所需的最优生产要求。

所述渐进镜片模具的制作与修正方法对镜片模具的加工范围为视远区光焦度范围+8～-8，Add下加光为0.5D～3.5D。所述的渐进镜片模具的参考测量区域的像散控制在0.06屈光度以内，用于注塑法生产加工渐进多焦点镜片。

下面通过具体实施例对本发明作进一步阐述。

实施例1：

本发明一种渐进镜片模具的制作参数和设计要求：以视远参考点位于镜片中心上方7mm，视近参考点位于镜片下方12mm，向鼻侧偏移2.5mm，加光度数2.0，镜片材料折射率1.50为数据进行设计，制作渐进镜片模具。

渐进多焦点模具表面面形包含了远用区域、通道、近用区域和盲区，其三维分布如图1。在远用区域光度保持稳定，通过渐进通道逐渐变化到近用区域，且在近用区域需要保持相对稳定。经过远用区域和近用区域的子午线屈光度的变化曲线如图2所示。由图可以看出在模具的远用区域其屈光度保持相对稳定，经过渐进通道快速升高，到了10mm以后缓慢变大在12mm左右达到最大值，并逐渐降低保持相对稳定。

1）采用远用区域的镜片基弯为3.0，计算模具表面面形的初始设计数据：根据本实施例所给的制作参数，通过设计渐进镜片表面垂直子午线的屈光度变化特征曲线，

其中，为视远参考点的光焦度，

为视近参考点相对于视远参考点的光焦度最大变化量，

h和L分别为视远参考点和视近参考点相对于镜片水平中心线的距离，

θ为视远参考点和视近参考点连线与镜片垂直子午线的夹角，

e为系数因子。

根据光顺性的要求，由垂直子午线屈光度变化特征曲线，在整个模具表面进行展开拟合，由微分几何的知识计算获得镜片模具表面面形的屈光度和矢高分布数据，拟合镜片模具表面面形数据，形成三维坐标数据，并对三维坐标数据进行分析得出镜片模具表面各点的最大曲率、最小曲率、屈光度、象散分布；象散分布如图3所示，在远用区近用区和渐变通道中保持象散的稳定，并保持在0.25D以下，且散光区域的最大散光低于下加光度数的值。

2）屈光度分布情况如图4所示，在远用区域其屈光度最低，在近用区域屈光度为最大值，并沿两者的连线由远用区到近用区逐渐变大。可以看出镜片模具的下加光数值小于实例要求的2.0D，利用NURBS建模对视近参考点附近区域的三维矢高坐标数据进行补偿修正，使其达到2.0 D。重新拟合后的三维坐标数据屈光度分布与初始设计数据的对比如图5中的灰色和黑色线所示，可以看出三维坐标数据修正前后的远用区域没有任何变化，尤其对于3.0的等光度线，两者完全重合。

3）对初始设计数据进行插值，生成均匀连续的、适合机械设备的三维坐标数据，编译机械加工文件。将机械加工文件导入数控机床，并控制加工设备完成镜片模具表面面形的加工，包括铣磨和抛光。

4）利用模具面形检测设备对加工好的模具进行检测分析，将检测所得数据与初始设计数据进行比较，分析镜片模具在设备加工过程中的面形损耗以及加工余量的不同。根据以上测量和分析所得到的误差，通过NURBS建模对模具表面的面形参数的屈光度与散光或整个表面进行补偿、修正形成新的方案，重新加工制作镜片模具。

重复步骤4） 3～5次，最终获得符合客户要求的渐进镜片模具产品。

实施例2：

本发明一种渐进镜片模具的制作参数和设计要求：以视远参考点位于镜片中心上方7mm，视近参考点位于镜片下方14mm，向鼻侧偏移2.5mm，加光度数3.0，镜片材料折射率1.60为数据进行设计，制作渐进镜片模具。

经过远用区域和近用区域的子午线屈光度的变化曲线如图6所示。由图可以看出在模具的远用区域其屈光度保持相对稳定，经过渐进通道快速升高，到了14mm左右达到最大值，并逐渐降低保持相对稳定。

1）采用远用区域的镜片基弯为6.0，计算模具表面面形的初始设计数据：根据本实施例所给的制作参数，通过设计渐进镜片表面垂直子午线的屈光度变化特征曲线，

其中，为视远参考点的光焦度，

为视近参考点相对于视远参考点的光焦度最大变化量，

h和L分别为视远参考点和视近参考点相对于镜片水平中心线的距离，

θ为视远参考点和视近参考点连线与镜片垂直子午线的夹角，

e为系数因子。

根据光顺性的要求，由垂直子午线屈光度变化特征曲线，在整个模具表面进行展开拟合，由微分几何的知识计算获得玻璃模具表面面形的屈光度和矢高分布数据，拟合镜片模具表面面形数据，形成三维坐标数据，并对三维坐标数据进行分析得出镜片模具表面各点的最大曲率、最小曲率、屈光度、象散分布。

2）屈光度分布情况如图7所示，在远用区域其屈光度最低，在近用区域屈光度为最大值，并沿两者的连线由远用区到近用区逐渐变大。可以看出镜片模具的下加光数值小于实例要求的3.0D，利用NURBS对视近参考点附近区域的三维矢高坐标数据进行补偿修正，使其达到3.0 D。重新拟合后的三维坐标数据屈光度分布与初始设计数据的对比如图8中的灰色和黑色线所示，可以看出三维坐标数据修正前后的远用区域没有任何变化，尤其对于6.0的等光度线，两者完全重合。

3）对初始设计数据进行插值，生成均匀连续的、适合机械设备的三维坐标数据，编译机械加工文件。将机械加工文件导入数控机床，并控制加工设备完成镜片模具表面面形的加工，包括铣磨和抛光。

4）利用镜片模具面形检测设备对加工好的镜片模具进行检测分析，其散光图的分布如图9所示，可以看出在远用参考点附件的区域，其散光已经超过了0.06D，对视远参考点附近区域进行局部优化，优化后的三维坐标数据与原来测量的数据的比较如图10所示，其中浅色的曲线代表优化后的三维坐标数据结果，可以看出优化后在视远参考点

附件的区域其散光的大小已经降低到了0.06D以下，而对于其他散光曲线的分布，在整个镜片的有效区域范围内几乎没有受到影响。

5）将修正后的三维坐标数据重新进行镜像并编译，导入数控机床进行加工试验，继续对加工后的镜片模具进行检测分析与修正形成新的方案。这样经过数次重复，最终获得符合客户的设计要求的渐进镜片模具产品。