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微结构菲涅尔压贴三棱镜在斜视治疗中有着重要的作用。但是,目前压贴三棱镜的相关设计以及制作技术被3M等国外公司所垄断,国内未见有企业或研究所独立设计制作压贴三棱镜的报道。针对这一问题,本文采用以聚甲基丙烯酸甲酯(polymethyl methacrylate,PMMA)材料的硬膜压贴三棱镜为研究对象,对硬膜压贴三棱镜的设计、光学参数推导与数值模拟、制作、装配以及测试展开了理论和实验研究。本文的主要工作以及结论如下:(1)设计了硬膜压贴三棱镜的镜片结构,确定了与镜片表面微结构相关的三个关键参数:底角α、斜角β、周期长度W,其中斜角β的最佳取值范围为2°-3°,周期长度W的最佳取值范围为600um-800um。针对以PMMA为材料的硬膜压贴三棱镜,设计了一种封闭式的装配方案,有效地保护了镜片的表面微结构。提出了一种组合式的硬膜压贴三棱镜及其优化方法,降低了镜片倾斜对棱镜度数的影响。(2)分析了硬膜压贴三棱镜光学参数对其镜片性能的影响,推导了硬膜压贴三棱镜镜片棱镜度、透过率以及畸变的数学表达式。根据棱镜度的数学表达式,得出了不同棱镜度数镜片对应的底角α的值,为后续硬膜压贴三棱镜的制作提供了理论依据。基于透过率的表达式,对PMMA、PVC、PS三种材料的硬膜压贴三棱镜的透过率作了数值模拟。模拟的结果表明PMMA压贴三棱镜的透过率最高,PVC材料的硬膜压贴三棱镜的畸变略好于PMMA镜片。(3)研究了硬膜压贴三棱镜的制作和装配工艺。以7075超硬铝合金为材料,利用金刚石车床加工出了硬膜压贴三棱镜的模版,模版的表面光洁度达到14级。利用热印压工艺,在温度为180℃,压力为130kg/cm~2的条件下,成功地将模版上的表面微结构转印到了PMMA基材上,实现了硬膜压贴三棱镜的批量制作。利用真空泵、超声波焊接机以及本课题设计的一些机械器件和控制器实际搭建了硬膜压贴三棱镜的装配系统,实现了封闭式的硬膜压贴三棱镜装配方案。(4)研究了硬膜压贴三棱镜的测试方法,设计并搭建了棱镜度测量系统和透过率测量系统。对高、中、低三组棱镜度的硬膜压贴三棱镜做了棱镜度测量和透过率测量。测量的结果表明,本文制作的硬膜压贴三棱镜样片的棱镜度误差均符合国标要求,透过率均达到80%以上。