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老花眼是随着年龄的增长,晶状体调节能力逐渐降低而产生的。传统矫正老花的方法为佩戴框架眼镜,但框架眼镜多为单焦点,只能看清近处物体。如今也存在矫正老花的多焦人工晶体和多焦隐形眼镜,它们只能对几个特定距离的物体清晰成像,其他距离物体看不清楚,视觉连续性较差。之后,出现了大焦深元件用于老花矫正,在一定程度上可实现视觉连续性,但由于其结构的特殊性,引入了一些限制,牺牲了单个物距位置的视觉性能。 基于上述问题,本文对矫正老花的人工晶体和隐形眼镜做了以下设计研究: 为了矫正老花眼,结合大焦深元件和可调节人工晶体的想法,设计了一款可移动的大焦深非球面人工晶体。考虑人眼的实际调节机理,采用多重结构,通过人工晶体的向前移动实现人眼的调节能力,构建可移动的人工晶体眼模型。在已构建眼模型的基础上,应用编写的ZPL评价函数,优化人工晶体的面型,并结合老花眼的视物特征,设计得到老花眼矫正效果最佳的非球面人工晶体。其中,设计中选用的物距范围为从无穷远到250mm(0-4D)。最后,通过分析7个设计物距以及其他8个随机选取的物距下的MTF、视锐度,以及模拟SnellenE图的视网膜图像,结果发现,在15个物距位置下,非球面人工晶体不仅为老花患者提供了良好的视觉成像质量,视锐度均达到了0.0logMAR(20/20Snellen)及其以上,而且提供了足够的大范围(4D)的视物范围。 为了矫正近视并发老花的人眼,设计了一款具有大焦深性能的非球面硬质隐形眼镜,用一副隐形眼镜实现对近视和老花的矫正。结合人眼的实际调节机理,采用多重结构,考虑晶状体前表面的曲率半径会发生变化,并引入近视度数200度,构建含2D剩余调节力的近视型老花眼模型。在已构建眼模型的基础上,结合近视型老花眼的视物特征,设计得到近视型老花眼矫正效果最佳的非球面硬质隐形眼镜。为了评估所设计的隐形眼镜的性能,设计了一款折射型双焦点隐形眼镜。后将设计好的双焦点隐形眼镜引入含剩余调节力的近视型老花眼模型中,分析并讨论两者的光学性能。其中,设计中选用的物距范围为从无穷远到350mm(0-2.86D)。最后,通过分析6个设计物距以及其他7个随机选取的物距下的MTF、视锐度,以及模拟Snellen E图的视网膜图像。结果发现,与折射型双焦点隐形眼镜相比,非球面隐形眼镜在13个物距位置下均获得了良好的光学性能,并提供了良好的视力矫正效果,视锐度均达到了0.10logMAR(20/25 Snellen)及其以上。