前言

人工晶體又稱人工晶狀體，是經(jīng)手術(shù)植入眼睛里，代替摘除的混濁晶狀體的精密光學(xué)部件，一般用于治療白內(nèi)障或近視。人眼晶狀體變得渾濁致視力下降時(shí)，人工晶體可以用來取代人眼晶狀體。人工晶體也可以用來糾正視力的近視，遠(yuǎn)視或散光。經(jīng)過多年的研究和發(fā)展，人工晶體的設(shè)計(jì)也趨于多樣化。其中包含了如折射單聚焦的鏡頭，更復(fù)雜的衍射單聚焦的鏡頭。在這兩種情況下，Zemax為設(shè)計(jì)師提供了一個(gè)很好的工具模型，可以分析大多數(shù)類型的人工晶體的性能。人工晶體取代了人眼的晶狀體，以此改變光焦度，這種類型的晶體稱為有晶狀體眼人工晶體。

衍射人工晶體

折射、單聚焦的人工晶體糾正患者近視或遠(yuǎn)視。然而，這種設(shè)計(jì)的問題是無法同時(shí)糾正。出于這個(gè)原因,現(xiàn)代人工晶體的設(shè)計(jì)提供了一個(gè)替代方法：多焦點(diǎn)人工晶體。這些鏡頭提供了多個(gè)光焦度，使用者可以在多個(gè)點(diǎn)聚焦。雙焦人工晶體是一個(gè)比較受歡迎的設(shè)計(jì)，雙光焦度，一個(gè)用于近視，一個(gè)用于遠(yuǎn)視。在本文中，我們將關(guān)注雙焦人工晶體的設(shè)計(jì)。 

雙焦點(diǎn)人工晶體利用光的衍射特性，當(dāng)不同的光波傳播并重合在一個(gè)位置的時(shí)候，兩束光發(fā)生了干涉。這種干涉是的光波光程的函數(shù)。當(dāng)光程差是半波長的時(shí)候，兩束光發(fā)生相消干涉，振幅將下降到0。雙焦晶體利用的就是這種干涉理論。這種鏡頭將會(huì)有一個(gè)基本的光焦度值，并由一個(gè)或多個(gè)平面上諸多同心環(huán)形區(qū)域構(gòu)成。光通過這些環(huán)形區(qū)發(fā)生干涉，可以通過控制環(huán)帶大小來控制其干涉效果。下圖是一個(gè)雙焦晶體的示意圖，由非球面和環(huán)形區(qū)域構(gòu)成，此圖是環(huán)形區(qū)域被放大之后的示意圖。

圖1.雙焦晶體示意圖

為了明確衍射人工晶體是如何工作的，我們用等間距的環(huán)帶來進(jìn)行近似。相鄰的兩個(gè)環(huán)之間有半波長的光程差，此時(shí)發(fā)生了相消干涉，焦點(diǎn)位置能量下降到0。如下圖所示，A點(diǎn)位置的有半波長的相位差，發(fā)生相消干涉；B點(diǎn)位置相位差為0，發(fā)生相長干涉，在不同的衍射級次出現(xiàn)不同的焦點(diǎn)。 

圖2.雙焦點(diǎn)示意圖