近距视力加强的全视程衍射人工晶体

摘要

本发明公开了一种衍射人工晶体，其包括衍射结构区和折射结构区，衍射结构区包括自人工晶体的光学面的中心区向边缘依次分布的第一衍射结构区、第二衍射结构区和第三衍射结构区；第一衍射结构区包括用于视远的第一衍射焦点和用于视近的第二衍射焦点；第二衍射结构区包括用于视远的第三衍射焦点、用于视中的第四衍射焦点和用于视近的第五衍射焦点；第三衍射结构区包括用于视远的第六衍射焦点、用于视中的第七衍射焦点和用于视近的第八衍射焦点。第一衍射焦点、第三衍射焦点、第六衍射焦点、折射区的焦点重合；第四衍射角点、第七衍射焦点重合；第二衍射焦点、第五衍射焦点、第八衍射焦点重合。即整个晶体形成视远、视中、视近三个焦点。

说明书

技术领域

本发明涉及医疗器械领域，更具体而言，涉及一种近距视力加强的全视程衍射人工晶体。

背景技术

在相关技术中，白内障手术后，替换天然晶状体的衍射人工晶体通过对光线的衍射作用，使入射光线汇聚在不同的衍射级数上，不同的衍射级数对应不同的晶体度数。衍射晶体可以产生2个或者多于2个焦点，这就使病人不但能够看远，更能实现其他距离的视力要求，从而摆脱病人对眼镜的需求(植入非球面单焦点晶体的病人在看近，如读数看报等，都需要借助眼镜)。通过对衍射结构的调整，可以实现在不同衍射级数上的能量分布，从而调节视近/视中/视远的效果。目前的衍射人工晶体在对衍射结构进行调整时，基本上都是基于能量同步分散构想来设计，但是，由于能量同步的分散，这导致每个焦点成像效果会变差，成像的对比度下降，且相互之间存在影响。

发明内容

本发明旨在至少解决相关技术中存在的技术问题之一。为此，本发明需要提供一种衍射人工晶体。

本发明实施方式的一种衍射人工晶体，包括衍射结构区和折射结构区，该衍射结构区位于该衍射人工晶体的光学面的中心区，该折射结构区连接在该衍射结构区的边缘，该衍射结构区包括自该人工晶体的光学面的中心区向边缘依次分布的第一衍射结构区、第二衍射结构区和第三衍射结构区；

该第一衍射结构区包括用于视远的第一衍射焦点和用于视近的第二衍射焦点；

该第二衍射结构区包括用于视远的第三衍射焦点、用于视中的第四衍射焦点和用于视近的第五衍射焦点；

该第三衍射结构区包括用于视远的第六衍射焦点、用于视中的第七衍射焦点和用于视近的第八衍射焦点。

上述衍射人工晶体中，第二衍射结构区的第五衍射焦点、第三衍射结构区的第八衍射焦点和第一衍射结构区的第二衍射焦点均用于视近，使得第二衍射结构区的第五衍射焦点与第三衍射结构区的第八衍射焦点的能量分布在第一衍射结构区的第二衍射焦点上。这样使衍射区间上的能量利用率得到提升，增强了成像的对比度。

其中用于视远的第一衍射焦点、第三衍射焦点、第六衍射焦点、折射区的焦点重合；用于视中的第四衍射角点、第七衍射焦点重合；用于视近的第二衍射焦点、第五衍射焦点、第八衍射焦点重合。即整个晶体形成视远、视中、视近三个焦点。

进一步地，随着瞳孔的增大，逐渐暴露第一衍射结构区、第二衍射结构区、第三衍射结构区、折射结构区，随着瞳孔的增大视力重点逐渐从视近加视远过渡到视中加视远再到视远，这也与实际的生理、生活情况相吻合，从而提升视力效果。

在某些实施方式中，该折射结构区用于视远。

在某些实施方式中，该第二衍射焦点为该第一衍射结构区的+1级衍射焦点，该第一衍射焦点为该第一衍射结构区的0级衍射焦点。

在某些实施方式中，该第四衍射焦点为该第二衍射结构区的+1级衍射焦点，该第五衍射焦点为该第二衍射结构区的+2级衍射焦点，该第三衍射焦点为该第二衍射结构区的0级衍射焦点。

在某些实施方式中，该第七衍射焦点为该第三衍射结构区的+1级衍射焦点，该第八衍射焦点为该第三衍射结构区的+2级衍射焦点，该第六衍射结构为该第三衍射结构区的0级衍射焦点。

在某些实施方式中，视近的衍射焦点的附加度数D1为视中的衍射焦点的附加度数D2的2倍，其中D1≤6.5D。

在某些实施方式中，所述第二衍射结构区与所述第三衍射结构区对视中的衍射焦点、视远的衍射焦点能量分配比例不同；相对于所述第二衍射结构区，所述第三衍射结构区对视中的衍射焦点能量分布比例降低而视远的衍射焦点能量分布比例提高；所述第二衍射结构区与所述第三衍射结构区视近的衍射焦点的附加度数D1为视中的衍射焦点的附加度数D2的2倍；从光学面中心到光学面边缘，所述第一衍射结构区及所述第三衍射结构区的视远的衍射焦点的能量分配比例始终大于40％。

在某些实施方式中，其中用于视远的第m衍射焦点、折射区的焦点相互重合；用于视中的第m衍射焦点相互重合；用于视近的第m衍射焦点相互重合。即整个晶体光学面形成视远、视中、视近三个焦点。

在某些实施方式中，该衍射结构区包括同心设置的n个衍射面型，该n个衍射面型自该衍射人工晶体的光学中心区向边缘依次分布，该第一衍射结构区具有第1至2u个该衍射面型，u＝1或2；

该第二衍射结构区具有第(2u+1)至(2u+1+k)个该衍射面型，k＝0或1；

该第三衍射结构区具有第(2u+1+k+1)至n个该衍射面型，n≥(2u+1+k+1)，n为自然数。

在某些实施方式中，第1至2u个该衍射面型具有等于λ/2的光程差，第(2u+1)至(2u+1+k)个该衍射面型具有等于或大于λ/2的光程差，第(2u+1+k+1)至n个该衍射面型具有小于λ/2的光程差。

在某些实施方式中，每个该衍射面型的实际高度与设计高度符合条件： h_i+1’＝h_i+1*f_i+1，其中，h_i+1’表示该衍射面型的实际高度，h_i+1表示该衍射面型的设计高度，f_i+1表示与该衍射面型的设计高度和加工该衍射面型的刀头半径相关的系数，i表示该衍射面型的序号，i＝1,2,…,n。

在某些实施方式中，该第一衍射结构区、该第二衍射结构区和该第三衍射结构区的每个衍射结构区的实际度数与设计度数符合条件：P_i+1’＝P_i+1*f_i+1，其中，P_i+1’表示该衍射结构的实际度数，P_i+1表示该衍射结构的设计度数，f_i+1表示与该衍射面型的设计高度和加工该衍射面型的刀头半径相关的系数，i表示该衍射面型的序号，i＝1,2,…,n。

在某些实施方式中，该折射结构区的光学面型为该衍射人工晶体的表面基弧面型。

在某些实施方式中，该衍射人工晶体包括相背的第一面和第二面，该第一面和该第二面中的至少一面具有该衍射结构区和该折射结构区。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施方式的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明实施方式的衍射人工晶体的平面示意图；

图2是本发明实施方式的衍射人工晶体的部分截面示意图；

图3是本发明实施方式的衍射人工晶体的衍射面型的加工示意图；

图4是本发明实施方式的加工衍射人工晶体的衍射面型的刀具的结构示意图；

图5是本发明实施方式的衍射人工晶体的每个衍射面型对应的各焦点能量分布图；

图6是本发明实施方式的衍射人工晶体应用时瞳孔孔径内各焦点能量分布图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设定进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设定之间的关系。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。

请参阅图1和图2，本发明实施方式的一种衍射人工晶体100，包括衍射结构区102和折射结构区104，该衍射结构区102位于该衍射人工晶体100的光学面的中心区，该折射结构区104连接在该衍射结构区102的边缘，该衍射结构区102包括自该人工晶体的光学面的中心区向边缘依次分布的第一衍射结构区106、第二衍射结构区108和第三衍射结构区110；

该第一衍射结构区106包括用于视远的第一衍射焦点和用于视近的第二衍射焦点；

该第二衍射结构区108包括用于视远的第三衍射焦点、用于视中的第四衍射焦点和用于视近的第五衍射焦点；

该第三衍射结构区110包括用于视远的第六衍射焦点、用于视中的第七衍射焦点和用于视近的第八衍射焦点。

上述衍射人工晶体100中，第二衍射结构区108的第五衍射焦点、第三衍射结构区110的第八衍射焦点和第一衍射结构区106的第二衍射焦点均用于视近，使得第二衍射结构区108的第五衍射焦点与第三衍射结构区110的第八衍射焦点的能量分布在第一衍射结构区106的第二衍射焦点上。这样使衍射区间上的能量利用率得到提升，增强了成像的对比度。

其中用于视远的第一衍射焦点、第三衍射焦点、第六衍射焦点、折射区的焦点重合；用于视中的第四衍射角点、第七衍射焦点重合；用于视近的第二衍射焦点、第五衍射焦点、第八衍射焦点重合。即整个晶体100形成视远(far vision)、视中(intermediate vision)、视近(near vision)三个焦点。

进一步地，随着瞳孔的增大，逐渐暴露第一衍射结构区106、第二衍射结构区108、第三衍射结构区110、折射结构区104，随着瞳孔的增大视力重点逐渐从视近加视远过渡到视中加视远再到视远，这也与实际的生理、生活情况相吻合，从而提升视力效果。

具体地，对于白内障后视力的恢复主要是以看远为目的，所以视远力是最重要的视力。远距视力可贯穿于衍射人工晶体100的整个光学面，包括衍射结构区102的第一衍射焦点、第三衍射焦点和第六衍射焦点，这三个衍射焦点重合。

对于近距离视力，当看近时，光强比较强，此时瞳孔收缩，所以应将近距视力设定在小瞳孔范围内，此时如加强中距视力，将导致中距成像对近距视力的干扰，而远距视力的焦点成像光斑大，此时不会对近距成像造成影响。

对于中距离视力，中距离视力相对于地集中于衍射结构区108和110，即第四衍射焦点和第七衍射焦点。在第二衍射结构区108和第三衍射结构区110内，视中焦点能量分配小于或等于视远焦点能量。对于视中，其瞳孔会相对于视近时会扩大，此时视近区域由于其面积较小，所以视近焦点能量占比较小，且晶体光学面的视近功能区集中在小瞳孔区，产生的光斑较小，所以对视中的成像质量影响小。当视中时，在扩大的瞳孔范围内，对成像起主导作用的是视中焦点在视网膜上形成的光斑。

对于中距离视力，通过视远焦点的光线会对中距离视力产生影响：通过视远焦点的光线由于其入射光边缘直径较大，可能导致大的光斑，但是视中与视远的焦点差距较小，所以视远焦点产生的干扰光斑信号较小，体现为大焦深，而不会导致成像质量的严重下降。

因此，本发明实施方式的衍射人工晶体100能够实现近距视力加强的全视程衍射人工晶体100。

另外，本发明实施方式的衍射人工晶体100的折射结构区104的外缘连接有间隔的两个支撑壁112，两个支撑壁112用于将衍射人工晶体100安装在眼睛内。在某些实施方式中，支撑壁112为柔性支撑壁112。

需要指出的是，本发明实施方式所称的“用于视远”是指，晶体的衍射结构区102将光线汇聚于视远焦点上。“用于视中”和“用于视近”也作类似解释。本发明实施方式的“依次分布”是指第二衍射结构区108连接第一衍射结构区106的外缘，第三衍射结构区110连接第二衍射结构区108的外缘。

在某些实施方式中，该折射结构区104用于视远。

如此，能够进一步加强视远的衍射人工晶体100的视远视力。

具体地，折射结构区104可作为边缘折射区，将通过该区域的光线100％汇聚于视远焦点。该折射结构区104的出射光都汇集于视远焦点，即衍射结构区102的0级衍射焦点。

在某些实施方式中，该折射结构区104的光学面型为该衍射人工晶体100的表面基弧面型(base curve)。如此，折射结构区104没有附加度数存在，易于制造，从而降低了衍射人工晶体100的成本。

在某些实施方式中，该第二衍射焦点为该第一衍射结构区106的+1级衍射焦点，该第一衍射焦点为该第一衍射结构区106的0级衍射焦点。

如此，用于视远的能量较高，保证了衍射人工晶体100的远距离视力能够满足需求，同时也兼顾视近需求。

具体地，第一衍射结构区106的+1级衍射焦点用于视近，附加度数为+P₁D，在某些实施方式中，+P₁D可设定为+2.0到+6.5D，例如，+P₁D＝+2.0D、+P₁D＝+3.0D、+P₁D＝+3.5D或+P₁D＝+5.0D>

在某些实施方式中，该第四衍射焦点为该第二衍射结构区108的+1级衍射焦点，该第五衍射焦点为该第二衍射结构区108的+2级衍射焦点，该第三衍射焦点为该第二衍射结构区108的0级衍射焦点。

如此，用于视远的能量较高，保证了衍射人工晶体100的远距离视力能够满足需求，同时也根据视近和视中的不同应用场景进行分配，使得第二衍射结构区108的设计更合理，进一步地，第二衍射结构的+2级衍射能量正好可以落在视近的焦点上，这样也能最大程度地降低能量的损失。

具体地，第二衍射结构区108的+1级衍射焦点用于视中，附加度数为+P₂D，其中2P₂＝P₁，>1是视近的附加度数。第二衍射结构区108位于第一衍射结构区106的外缘。

在某些实施方式中，视近的衍射焦点的附加度数D1为视中的衍射焦点的附加度数D2的2倍，其中D1≤6.5D。

如此，衍射人工晶体100的能量分布合理。

在某些实施方式中，该第七衍射焦点为该第三衍射结构区110的+1级衍射焦点，该第八衍射焦点为该第三衍射结构区110的+2级衍射焦点，该第六衍射结构为该第三衍射结构区110的0级衍射焦点。

如此，用于视远的能量较高，保证了衍射人工晶体100的远距离视力能够满足需求，同时也根据视近和视中的不同应用场景进行分配，使得第三衍射结构区110的设计更合理，进一步地，第三衍射结构的+2级衍射能量正好可以落在视近的焦点上，这样也能最大程度地降低能量的损失。

具体地，第三衍射结构区110的+1级衍射焦点用于视中，附加度数为+P₂D，其中2P₂＝P₁，>1是视近的附加度数。第三衍射结构区110位于第二衍射结构区108的外缘，并延伸到衍射结构区102结束。

在某些实施方式中，该衍射结构区102包括同心设置的n个衍射面型，该n个衍射面型自该衍射人工晶体100的光学中心区向边缘依次分布，该第一衍射结构区106具有第1至2u个该衍射面型，u＝1或2；

该第二衍射结构区108具有第(2u+1)至(2u+1+k)个该衍射面型，k＝0或1；

该第三衍射结构区110具有第(2u+1+k+1)至n个该衍射面型，n≥(2u+1+k+1)，n 为自然数。

如此，通过对面型的分配来实现相应的衍射结构功能。

具体地，请参图2，n个衍射面型自衍射人工晶体100的光学面的中心区向边缘分布为第1个衍射面型、第2个衍射面型、第3个衍射面型、…、第i个衍射面型、…、第n个衍射面型。每个衍射面型是相对于衍射人工晶体100的基弧面(base curve)凸出。

需要指出的是，k＝0时，表示第二衍射结构区108具有第2u+1个衍射面型。 n＝2u+1+k+1时，表示第三衍射结构区110具有第2u+1+k+1个衍射面型或第n个衍射面型。

在一个例子中，u＝2，k＝0，n＝6，那么第一衍射结构区106具有第1个至4个衍射面型，即第1个衍射面型、第2个衍射面型、第3个衍射面型和第4个衍射面型，共4 个衍射面型。第二衍射结构区108具有第5个衍射面型，第三衍射结构区110具有第6 个衍射面型。

在另一个例子中，u＝2，k＝1，n＝8，那么第一衍射结构区106具有第1个至4个衍射面型，即第1个衍射面型、第2个衍射面型、第3个衍射面型和第4个衍射面型，共 4个衍射面型。第二衍射结构区108具有第5至6个衍射面型，即第5个面型和第6个衍射面型，共2个衍射面型。第三衍射结构区110具有第7个至8个衍射面型，即第7 个衍射面型和第8个衍射面型，共2个衍射面型。

在某些实施方式中，第1至2u个该衍射面型具有等于λ/2的光程差，第(2u+1)至(2u+1+k)个该衍射面型具有等于或大于λ/2的光程差，第(2u+1+k+1)至n个该衍射面型具有小于λ/2的光程差。

如此，可实现第一衍射结构区106的视远及视近的能量分布为1:1，可实现第二衍射结构区108的视中及视远的能量分布为1:1或大于1:1，而第五衍射焦点(例如+2级衍射焦点)落在视近焦点的能量约为4.5％或小于4.5％，这样使视近能力进一步得到强化，及可实现第三衍射结构区110的视中及视远的能量分布为小于1:1(例如为1:3或1:2等)；第八衍射焦点(例如+2级衍射焦点)落在视近焦点的能量小于4.5％(或3.2％)，这样使视近能力进一步得到强化。综上，衍射人工晶体100提高了能量的利用效率，降低了能量的损失。

另外，对于第一衍射结构区106约有19％的能量分布在更高阶的衍射上，由于其不能有效利用，可视为损失的能量比例。对于第二衍射结构区108约有≤15％的能量分布在更高阶的衍射上，由于其不能有效利用，可视为损失的能量比例。对于第三衍射结构区110约有≤15％的能量分布在更高阶的衍射上，由于其不能有效利用，可视为损失的能量比例。

在某些实施方式中，在人工晶体设计中引入加工因子。由于加工设备刀具的限制(如加工刀具的刀头不可能是一个理论的点，对于衍射面型所形成的台阶(step)不可能成为理论的尖锐角，如图3所示)，因此，实际加工成型的衍射面型结构与理论结构存在差别。因此，为了在设计中将理论设计与实际加工相结合，从而更好地控制产品的光学性能，在本发明实施方式中，引入了加工因子。

具体地，每个该衍射面型的实际高度与设计高度符合条件：h_i+1’＝h_i+1*f_i+1，其中，h_i+1’表示该衍射面型的实际高度，h_i+1表示该衍射面型的设计高度，f_i+1表示与该衍射面型的设计高度和加工该衍射面型的刀头半径相关的系数，i表示该衍射面型的序号，>

如此，f_i+1可作为加工因子来矫正衍射面型的高度。

更具体地，请结合图1、图2和图4，加工因子f_i+1可由以下公式确定：其中，w²＝R_t²-(R_t-h)²＝2R_t*h-h²≈2R_t*h，R_t表示加工刀具刀头的半径，h>i为第i个衍射面型的半径(参图1和图2)。

在图4中，OA为每个衍射面型的理论台阶形状，台阶高度h等于线段OA的长度，但由于刀头半径的影响，则衍射面型的实际台阶形状为圆弧OB。

在某些实施方式中，该第一衍射结构区106、该第二衍射结构区108和该第三衍射结构区110的每个衍射结构区102的实际度数与设计度数符合条件：P_i+1’＝P_i+1*f_i+1，其中，P_i+1’表示该衍射结构区102的实际度数，P_i+1表示该衍射结构区102的设计度数，f_i+1表示与该衍射面型的设计高度和加工该衍射面型的刀头半径相关的系数，i表示该衍射面型的序号，i＝1,2,…,n。

如此，f_i+1可作为加工因子来矫正衍射结构区102的度数。

具体地，加工因子f_i+1也可由以上实施方式来确定。在本发明实施方式中，加工因子可用于矫正+1级衍射度数。

在某些实施方式中，该衍射人工晶体100包括相背的第一面114和第二面，该第一面114具有该衍射结构区102和该折射结构区104。

具体地，在一个例子中，当衍射人工晶体100安装于眼晴内时，第一面114为朝向眼睛外部的表面，第二面为朝向眼睛内部的与后囊膜贴合的表面。

在其它实施方式中，该第二面具有该衍射结构区102和该折射结构区104，或第一面114和第二面均具有衍射结构区102和折射结构区104。

以下分别说明本发明实施方式的衍射人工晶体100的衍射结构区102的具体面型结构的实施方式。

设衍射人工晶体100的度数为P，设晶体的视近衍射附加度数为+P₁度(可设定为+2.0>2度，且2P₂＝P₁。

在一个例子中，晶体度数P、P1、P2都是针对λ＝546nm的波长而言，晶体的折射率n₁、介质折射率n₂针对λ＝546nm波长。

(1).基本度数对应的基本轮廓面型(base curve)

基本轮廓面型即基弧面的面型，基弧面的面型对应的曲率半径R，非球面系数K，高次非球面系数等，基弧面的面型与非球面人工晶体的设计一致。基本度数P与非球面晶体对应，如图2的base curve所示。

(2).光学区分区

晶体的有效光学区为5.0mm-6.0mm(直径)；

①第一衍射结构区106

第一衍射结构区106位于衍射人工晶体100的光学面的中心区位置，该区的主要功能是视远与视近，具有2个(如图2所示的Zone1和Zone 2)或4个衍射面型(Zone)(如图2 的Zone1到Zone 4)，在该区内Zone的数量是偶数。晶体的附加度数为+P₁度。

其中：

λ为波长，在此可采用546nm；

r_i为衍射面型的半径(如图2所示，可理解为衍射面型所形成的台阶的位置)；

i＝1，2，3，4.....，衍射面型的序号；

P₁为晶体第一衍射结构区+1阶衍射附加度数；

h_n为衍射面型高度；

k₁为光波(546nm)在衍射台阶处的光程差，对于第一衍射结构区内的所有衍射台阶处的光程差相等；

n₁晶体材料折射率；n₂为晶体周围介质折射率。

在第一衍射结构区106内，晶体的0级衍射焦点落在视远焦点上，有效度数是P；+1级衍射焦点落在视近的焦点上，附加衍射度数是P₁，此焦点晶体的表现度数是P₁+P；+2级衍射的附加度数是2P₁，此时附加度数太大，且能量分布较少，所成像不能被眼所识别，所以>

在0级、+1级衍射焦点的能量分布，以及更高衍射级的能量分布如下所述的计算方法进行计算(公式中p表示衍射能级，η为衍射效率)：

η

R(1)²＝2λ/P₁；

对于不能利用的高的衍射级的能量η_lost＝1-η₀+η₁。

②第二衍射结构区108

第二衍射结构区108紧接第一衍射结构区106，第二衍射结构区108的主要功能是视远与视中。设第一衍射结构区106的衍射面型的数量为m(偶数)，则第二衍射结构区108的第一个衍射面型为整个衍射结构区102的第m+1个衍射面型，衍射结构区108的+1级衍射附加度数为+P₂度。

P₂为第二衍射结构区108晶体度数+1阶衍射附加度数，2P₂＝P₁；

m为第一衍射结构区106的衍射面型的个数；

k₂为光波(546nm)在衍射台阶处的光程差，对于第二衍射结构区内的所有衍射台阶处的光程差相等；

其他符号与第一衍射结构区106对应的公式一致。

第二衍射结构区108的衍射能级的能量分布服从第一衍射结构区106的计算方法。但第二衍射结构区108的+2级衍射产生的等效透镜度数为2P₂，即P1，亦即第二衍射结构区108>

η₀、η₁、η₂的计算方法如第一衍射结构区106的计算方法，除R(1)²＝2λ/P₂外。

η_lost＝1-η₀-η₁-η₂。

③第三衍射结构区110

紧接第二衍射结构区108，第三衍射结构区110的主要功能是视远与视中，第三衍射结构区110内视远能量分布应强于视中能量分布。设第一衍射结构区106的衍射面型的数量为 m(偶数)。由于第三衍射结构区110的视中附加度数与第二衍射结构区108的一致，所以第三衍射结构区110的每个衍射面型的台阶位置仍服从第二衍射结构区108中的公式。晶体的附加度数为+P₂度。

P₂为第二衍射结构区108晶体度数+1阶衍射附加度数；

m为第一衍射结构区106的衍射面型的个数；

K₃为光波(546nm)在衍射面型的光程差，与K₂不相等。

第三衍射结构区110与第二衍射结构区108的差别是：在视中、视远两个焦点上的能量分布的差异。根据衍射面型的台阶的高度不同，将有不同比例的+2级衍射能量汇集在视近焦点。η₀、η₁、η₂的计算方法如第二衍射结构区108的计算方法。

η_lost＝1-η₀-η₁-η₂。

④折射结构区104

折射结构区104也称为边缘折射区，其将光线汇聚于视远焦点。折射结构区104的光学面型是该衍射人工晶体100表面的基弧面面型(base curve)，其没有附加度数存在。

该折射结构区104的出射光都汇集于视远焦点，即衍射结构区102的0级衍射焦点。

以下以具体示例来说明本发明实施方式的衍射人工晶体100。

首先，对衍射人工晶体100的光学区进行分区，分为衍射结构区102和折射结构区104。在本示例中，衍射人工晶体100的材质在546nm的折射率n₁是1.5202，晶体周围介质的折射率n₂是1.336。

1)第一衍射结构区106

第一衍射结构区106的+1级衍射度数为+3.50D；

第一衍射结构区106具有位于衍射人工晶体100的光学面的中心区的2个衍射面型(Zone)，即第一衍射面型Zone1和第二衍射面型Zone2；

第一衍射结构区106的0级衍射及+1级衍射的能量分布比例为1:1；

根据以上输入可知：

r₁＝0.5586mm；h₀＝1.48um；

r₂＝0.7899mm；h₁＝1.48um；

η₀＝41％；η₁＝41％；η_lost＝18％。

2)第二衍射结构区108

第二衍射结构区108的+1级衍射度数为+1.750D；

第二衍射结构区108的+2级衍射度数为+3.50D；

第二衍射结构区108具有位于晶体光学面的中心区的第3个衍射面型Zone3；

第二衍射结构区108的0级衍射及+1级衍射的能量分布比例为1:1；

根据以上输入可知：

r₃＝1.1171mm；h₂＝1.48um；

η₀＝41％；η₁＝41％；η₂＝4.5％；η_lost＝13.5％。

3)第三衍射结构区110

第三衍射结构区110的+1级衍射度数为+1.750D；

第三衍射结构区110的+2级衍射度数为+3.50D；

第三衍射结构区110具有位于晶体光学面的中心区的第4-9个衍射面型；

第三衍射结构区110的0级衍射及+1级衍射的能量分布比例为3:1；

根据以上输入可知：

r₄＝1.3682um；h₃＝1.085um；

r₅＝1.5798mm；h₄＝1.085um；

r₆＝1.7660mm；h₅＝1.085um；

r₇＝1.9349mm；h₆＝1.085um；

r₈＝2.0900mm；h₇＝1.085um；

r₉＝2.2234mm；h₈＝1.085um；

η₀＝63％；η₁＝21％；η₂＝3.2％；η_lost＝12.8％。

4)折射结构区104

折射结构区104的面型即为非球面晶体的基本面型参数。

其区间是从2.2234mm到光学区边缘(半径3.0mm)；

其光线通过折射100％汇聚于视远焦点。

5)加工因子的引入

加工因子主要是考虑晶体生产中刀具的限制而导致的实际面型与理论面型的差异。加工因子可以很好的克服加工因素的限制。

设刀具刀头的半径Rt＝0.100mm。

①对于第一衍射结构区106的衍射结构：

w＝17.205um；

则f₁＝(0.5586/(0.5586-0.017))^2＝1.006；

则h₁’＝1.48um*1.006＝1.49um；

P₁’＝3.5D*1.006＝3.52D。

②对于第二衍射结构区108的衍射结构：

w＝17.205um；

则f₁＝(0.7899/(0.7899-0.017))^2＝1.004；

则h₁’＝1.48um*1.004＝1.49um；

P₁’＝1.75D*1.004＝1.76D；

③对于第三衍射结构区110的衍射结构：

w＝14.731um；

则f₁＝(0.7899/(0.7899-0.015))^2＝1.004；

则h₁’＝1.085um*1.004＝1.09um；

P₁’＝1.75D*1.004＝1.76D。

6)能量分布的计算

按照如上文中所述的能量计算方法可以计算能量的理论分布。

①每个衍射面型内单独的能量分布(请结合图5)

表1每个衍射面型(Zone)对应的各焦点能量分布

②不同瞳孔半径内总能量分布(请结合图6)

表2瞳孔孔径内各焦点能量分布

孔径r/mm0.560.791.121.371.581.771.932.092.222.373.00远焦/％41.041.041.048.352.054.255.756.757.562.276.4中焦/％0020.520.720.820.820.820.920.918.611.6近焦/％41.041.022.816.213.011.09.78.88.097.24.5损失/％18.018.015.814.814.314.013.813.613.512.07.5

综上所述，本发明实施方式的衍射人工晶体100，能够很好的兼顾视远、视近和视中的需求。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“某些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“某些示例”等的描述意指结合所述实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施方式，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。