采用基于屈光不正水平的瞳孔尺寸矫正的老花镜片的制作方法 [0001]1.抟术领域 [0002]本发明涉及用于矫正老花眼的接触镜片，并且更具体地讲涉及这样的用于矫正老花眼的接触镜片:由于瞳孔尺寸与屈光不正相关，所述接触镜片基于瞳孔尺寸进行标度以确保设计提供相同的视觉体验，而与屈光异常或屈光不正的水平无关。本发明还涉及用于调整矫正老花眼的镜片的光学设计的方法以便计入瞳孔尺寸的变化，因为瞳孔尺寸与屈光异常相关。 [0003]2.相关领域的讨论 [0004]当个体衰老时，他们的眼睛难以通过调节或弯曲其自然晶状体或晶状体而聚焦至离观察者相对较近的物体。这种病症被称为老花。更具体地讲，当个体出生时，晶状体是柔韧的，这就使其具有高度调节的能力。当个体衰老时，晶状体逐渐变得更硬，因此调节能力变弱。相似地，对于移除了自然晶状体或晶状体并插入眼内镜片或1L作为替代的个人而言，丧失了调节能力。虽然调节性1L的意图是解决这一潜在缺点，但当前的调节性1L设计和概念相对较新并在不断演变。 [0005]已提供了各种种类的接触镜片和眼内设计以便治疗老花眼。这些接触镜片和眼内设计包括各种形式的双焦点和多焦点接触镜片，包括同心环、非球面设计以及衍射设计。这些设计通常在专利文献中以其光焦度分布示出。即使是由表面或其他属性描述，也可确定给定设计的光焦度分布。 [0006]图1中示出了同心环类型设计的光焦度分布的例子。横轴以毫米为单位示出了离镜片中心的径向位置。纵轴以屈光度(D)为单位示出了相对于接触镜片标签光焦度的接触镜片光焦度。该特定设计由五个同心环组成。此处绘制的接触镜片光焦度是相对于标签光焦度的。标签光焦度是补偿患者屈光异常或屈光不正的水平所需的光焦度。例如，可由眼睛护理专业人士确定患有近视或近视眼的个体需要-2.75D镜片来矫正其屈光异常。所选择的接触镜片的标签光焦度将为-2.75D。
[0007]对于特定设计，例如图1所示的设计，需要一系列标签光焦度的一组镜片。通常，特定设计(例如图1所示的设计)具有0.25D增量的-12.0OD至8.0OD的标签光焦度。现有技术(专利或其他)通常描述了旨在治疗老花眼的单个标签光焦度的光学设计。未指明用于确定在其他标签光焦度处的设计的方法，而是在标称光焦度处的设计的描述中有所暗示。图1设计所暗示的用以创建涵盖一系列标签光焦度的一组设计的方法是采用标称设计并为其加上等于标签光焦度的恒定光焦度。图2中示出了该设计的以1.0D增量从-8.0D增至+6.0D标签光焦度的该组光焦度分布。
[0008]存在多种形式的用于矫正老花眼的双焦点或多焦点接触镜片。这些设计形式包括同心环、非球面设计以及衍射设计。所有这些设计均是通过在眼睛瞳孔内提供一系列光焦度来发挥作用。例如，同心环设计可具有提供标称上等于矫正受试者远视力所需的光焦度的光焦度的中心环、提供近光焦度的相邻环、以及还提供远光焦度的外环。还可能存在具有中间光焦度的型式或变型以解决近距离和远距离之间的情况，例如计算机屏幕观看。非球面设计可被视为多焦点或渐进类型设计，该设计提供用于给定瞳孔尺寸的光焦度，瞳孔尺寸逐渐从离镜片中心距离加大并提供用于近视矫正的光焦度，变化到在瞳孔边缘处具有远光焦度以提供远视力矫正。
[0009]瞳孔尺寸取决于多种因素，包括光级度。用于老花设计的设计产品和现有技术中的许多都涉及针对一系列光级度进而瞳孔尺寸来优化设计性能。在设计这些用于老花眼的镜片中，考虑了瞳孔尺寸。对此操作的方法取决于设计的意图。一个目标可能是制作与瞳孔尺寸无关的设计，使得当光级度变化和瞳孔尺寸变化时，视力将保持不变。作为另外一种选择，意图可能是提供例如通过多种近中心(center near)设计实现针对小瞳孔优先选择近视和针对大瞳孔优先选择远视的镜片。或者，意图可能是提供例如通过多种中心距设计实现针对小瞳孔优先选择远视和针对大瞳孔优先选择近视的镜片。设计的可能性和排列基本上是无穷尽的。
[0010]瞳孔尺寸还取决于屈光异常的水平。现在参见图3、4和5，以图形格式示出了对于给定亮度水平的瞳孔尺寸和屈光不正之间的关系。更具体地讲，图3-5示出在2.5,50和250cd/m2(坎每平方米)亮度水平处收集的瞳孔尺寸数据。该数据针对大于四十(40)岁的代表老花眼人群的受试者。屈光不正用屈光度来表示，在横轴绘制，相对应的瞳孔尺寸数据在纵轴绘制。如可从图中看出，在所有光级度下远视者的瞳孔尺寸都小于近视者的瞳孔尺寸。因此，由于在给定光级度下瞳孔尺寸随屈光不正而变化，所以需要用于治疗老花眼的镜片，所述镜片的设计基于瞳孔尺寸进行标度以确保设计表现一致，而与正进行矫正的屈光不正无关。



[0011]因此，本发明的接触镜片和设计方法克服了与现有技术相关的如上简述缺点。
[0012]根据一个方面，本发明涉及改善用于治疗老花眼的眼科镜片的方法。该方法包括以下步骤:创建具有用于治疗老花眼的镜片的预定特征的基础光学设计，确定基础光学设计的光焦度分布P**，以及标度与针对目标个体的屈光异常程度的人群平均瞳孔尺寸成比例的基础光学设计内的预定特征的径向位置。
[0013]根据另一个方面，本发明涉及改善用于治疗老花眼的眼科镜片的方法。该方法包括以下步骤:创建具有用于治疗老花眼的镜片的预定特征的基础光学设计，确定基础光学设计的光焦度分布P**，以及标度与个体的测量的瞳孔尺寸成比例的基础光学设计内的预定特征的径向位置。
[0014]根据另一个方面，本发明涉及改善用于治疗老花眼的眼科镜片的方法。该方法包括以下步骤:创建具有用于治疗老花眼的镜片的预定特征的基础光学设计，确定在标称配镜度数(prescript1n power)下基础光学设计的光焦度分布,仓ll建用于优化的视觉优值函数，以及最小化在标称配镜度数下的视觉优值函数与在除标称配镜度数之外的配镜度数下的视觉优值函数之间的差值。
[0015]根据另一个方面，本发明涉及用于治疗在一系列屈光异常程度下的老花眼的一组镜片。该一组镜片通过如下方式设计:创建具有用于治疗老花眼的镜片的预定特征的基础光学设计，确定基础光学设计的光焦度分布P**，以及标度与针对目标个体的屈光异常程度的人群平均瞳孔尺寸成比例的基础光学设计内的预定特征的径向位置。
[0016]根据另一个方面，本发明涉及用于治疗在一系列屈光异常程度下的老花眼的一组镜片。该一组镜片通过如下方式设计:创建具有用于治疗老花眼的镜片的预定特征的基础光学设计，确定基础光学设计的光焦度分布P**，以及标度与个体的测量的瞳孔尺寸成比例的基础光学设计内的预定特征的径向位置。
[0017]根据另一个方面，本发明涉及用于治疗在一系列屈光异常程度下的老花眼的一组镜片。该一组镜片通过如下方式设计:创建具有用于治疗老花眼的镜片的预定特征的基础光学设计，确定在标称配镜度数下基础光学设计的光焦度分布，创建用于优化的视觉优值函数，以及最小化在标称配镜度数下的视觉优值函数与在除标称配镜度数之外的配镜度数下的视觉优值函数之间的差值。
[0018]根据另一个方面，本发明涉及用于治疗在一系列屈光异常程度下的老花眼的一组镜片。该一组镜片被设计为具有由以下给出的光焦度分布
[0019]PKx (r) = P2 (M^r+Ma^r2+...) -SAeye^r2,
[0020]其中P2由以下给出
[0021]P2(r) = P1 (r) +Rx,
[0022]并且
[0023]Pl (r) =P标称(r) -Rx标称 +SAeye^r2，
[0024]其中SAeye为球面像差，r为距镜片中心的径向距离，并且？_(1.)为用于矫正具有屈光度的球面屈光需要的眼睛的标称设计的光焦度分布。
[0025]本发明涉及用于治疗老花眼的镜片，例如接触镜片和眼内镜片，所述镜片基于瞳孔尺寸数据进行标度以确保设计提供相同的视觉体验，而与患者的屈光异常水平无关。本发明还涉及用于调整老花眼镜片的光学设计的方法以便计入瞳孔尺寸变化，以确保该设计提供相同的视觉体验，而与患者的屈光异常水平无关。更具体地讲，本发明提供用于调整多焦点和双焦点设计的装置，使得设计在整个人群中表现一致，而与屈光异常的程度无关。本文所述的用于老花眼的镜片的光学设计对于每个球面配镜处方(Rx)是唯一的，以将瞳孔尺寸随屈光异常水平或程度而变化这一事实考虑在内。然后所得镜片可为低和高附加，或者低、中和高附加组合，其设计可随配镜处方而变化。
[0026]瞳孔尺寸数据显示平均瞳孔尺寸在和遍及所有光级度下对于有远视的个体比对于有近视的个体小，同时它还显示对于给定屈光异常水平在受试者中存在极大波动。本发明方法还可用于标度针对老花眼的设计，所述设计针对在低、中和较明亮的光条件下具体的某组瞳孔尺寸进行构造和优化，以用于对于给定光级度具有较小的一组瞳孔尺寸或较大的一组瞳孔尺寸的个体。在这种情况下，可针对个体定制设计，或者可存在可供选择的多组设计，其中眼睛护理专业人士所用的合适标准之一为患者瞳孔尺寸，从而为患者提供改善的视觉体验。
[0027]根据本发明的第一方法提供针对在一种配镜处方到全范围的所需配镜处方下的设计分析地标度光焦度分布的装置，从而遍及屈光异常的全范围提供类似的视觉功效。
[0028]根据本发明的第二方法提供针对在一种配镜处方到全范围的所需配镜处方下的设计标度光焦度分布的装置，从而使用用作优值函数或度量的优化方法遍及屈光异常的全范围提供类似的视觉功效，所述优值函数或度量确保佩戴者体验的视觉功效尽可能少地取决于屈光异常水平。
[0029]本发明的整体方法提供用于改进现有接触镜片的装置。该方法允许形成用于治疗老花眼的接触镜片，其具有针对使用者的改善的视敏度和更好的视觉体验。




[0030]下文是附图所示的本发明优选实施例的更为具体的说明，通过这些说明，本发明的上述及其他特征和优点将显而易见。
[0031]图1为示例性同心环接触镜片的光焦度分布的示意图。
[0032]图2为在不同配镜处方强度下的示例性同心环接触镜片的一组光焦度分布的示意图。
[0033]图3为在2.5cd/m2亮度水平下瞳孔尺寸与屈光不正数据的关系的示意图。
[0034]图4为在50cd/m2亮度水平下瞳孔尺寸与屈光不正数据的关系的示意图。
[0035]图5为在250cd/m2亮度水平下瞳孔尺寸与屈光不正数据的关系的示意图。
[0036]图6为图3、4和5的数据的三条拟合曲线的示意图。
[0037]图7为放大因数随Rx变化的示意图。
[0038]图8为一系列光焦度分布的示意图。
[0039]图9为在同心环镜片上对于三种不同设计方法预测的1gmar视敏度与聚散度的关系的一系列示意图。
[0040]图10-12为图9中示出数据的简化重绘图。
[0041]图13为在根据本发明的同心环镜片上利用标度方法生成的一系列光焦度分布与离镜片中心的径向位置的关系的示意图。
[0042]图14为在根据本发明的同心环镜片上利用优化方法生成的一系列光焦度分布与离镜片中心的径向位置的关系的示意图。
[0043]图15为示例性渐进多焦点接触镜片的光焦度分布的示意图。
[0044]图16为在根据本发明的渐进多焦点镜片上利用标度方法生成的一系列光焦度分布与离镜片中心的径向位置的关系的示意图。
[0045]图17为在根据本发明的渐进多焦点镜片上利用标度方法生成的一系列光焦度分布与离镜片中心的径向位置的关系(从每个中减去Rx)的示意图。
[0046]图18为在根据本发明的渐进多焦点镜片上利用优化方法生成的一系列光焦度分布与离镜片中心的径向位置的关系的示意图。
[0047]图19为在渐进多焦点镜片上对于三种不同设计方法预测的1gmar视敏度与聚散度的关系的一系列示意图。
[0048]图20-22为图19中所示数据的简化重绘图。
[0049]图23为针对不同Rx值放大因数随径向位置变化的示意图。
[0050]图24为利用标度方法采用如图23中所示改变的放大因数M创建的一系列镜片的光焦度分布的示意图。


[0051]本发明涉及用于调整矫正老花眼的镜片的光学设计的方法以便计入瞳孔尺寸的变化，从而确保该设计提供相同的视觉体验，而与患者的屈光异常水平和所得镜片无关。根据一个示例性实施例，该方法提供针对在一种配镜处方到全范围的所需配镜处方下的设计分析地标度光焦度分布的装置，从而遍及屈光异常的全范围提供类似的视觉功效。这是分析标度方法。根据另一个示例性实施例，该方法提供针对在一种配镜处方到全范围的所需配镜处方下的设计标度光焦度分布的装置，从而使用用作优值函数或度量的优化方法遍及屈光异常的全范围提供类似的视觉功效，所述优值函数或度量确保使用者体验的视觉功效尽可能少地取决于屈光异常水平。这是优化方法。如上所述，所述方法可用于任何合适的镜片，并且在下述示例性实施例中，示出了同心环设计和渐进多面设计。本文所述的利用显示远视者和近视者的瞳孔尺寸的数据的方法是不同的，如本文所详细说明。
[0052]本发明可用于多种眼科镜片，例如眼内镜片和接触镜片。然而，为了便于解释，本发明结合接触镜片进行描述。接触镜片或触体仅为放置在眼睛上的镜片。接触镜片被视为医疗装置并且可被佩戴以矫正视力和/或用于美容或其他治疗原因。自20世纪50年代起，接触镜片就已被商业化利用以改善视力。早期的接触镜片由硬质材料制造或加工而成，且相对昂贵而易碎。此外，这些早期的接触镜片由如下材料加工而成，所述材料不允许足够的氧气穿过接触镜片传输到结膜和角膜，由此可潜在地引起许多不良临床效应。尽管仍在使用这些接触镜片，但它们因其不佳的初始舒适度而并不适用于所有患者。该领域的后续发展产生了基于水凝胶的软性接触镜片，所述软性接触镜片在当今极其流行且被广泛应用。具体地，当今可用的有机硅水凝胶接触镜片将具有极高透氧度的有机硅的有益效果与水凝胶的经证实的舒适度和临床性能相结合。事实上，与由早期的硬质材料制成的接触镜片相比，这些基于有机硅水凝胶的接触镜片具有较高的透氧度并且通常具有较高的佩戴舒适度。然而，这些新型接触镜片并非完全没有缺陷。
[0053]当前可获得的接触镜片一直是用于视力矫正的高性价比装置。薄塑料镜片贴合在眼睛的角膜之上，以矫正视力缺陷，包括近视或近视眼、远视或远视眼、散光(即角膜中的非球面性)、以及老花眼(即晶状体失去调节的能力)。接触镜片可以多种形式获得并且由多种材料制成，以提供不同的功能性。日戴型软性接触镜片通常由软聚合物塑料材料制成，混合有水，以用于透氧度。日戴型软性接触镜片可为日抛型的或长戴型的。日抛型接触镜片通常被佩戴一天，然后被丢弃，而长戴型接触镜片通常被佩戴至多三十天的时间。彩色软性接触镜片使用不同的材料以提供不同的功能性。例如，可视性色调的接触镜片利用浅色调来帮助佩戴者定位掉落的接触镜片，增强色调的接触镜片具有半透明色调，这意在增强个体的自然的眼睛颜色，彩色色调的接触镜片包括较暗的不透明色调，这意在改变个体的眼睛颜色，并且滤光色调的接触镜片用来增强某些颜色而减弱其他颜色。刚性可透气体的硬性接触镜片由硅氧烷聚合物制成，但是比软性接触镜片更具刚性，从而保持它们的形状并且更加耐用。双焦点接触镜片专为远视患者设计，并且能够以软性和刚性种类获得。复曲面接触镜片专为散光患者设计，并且也能够以软性和刚性种类获得。结合上述不同方面的组合镜片也是可获得的，例如混合型接触镜片。
[0054]就本发明的目的而言，接触镜片由至少两个不同区域限定。从其获得视力矫正的内部区域或光学区，以及提供接触镜片在眼睛上的机械稳定性的接触镜片的外周区。在一些情况下或接触镜片设计中，位于内部光学区和外周区之间的中间区或区域可用于以平滑方式融合上述两个区，使得不会出现中断部分。接触镜片也由前表面或表面光焦度、后曲面或基弧以及边缘限定。
[0055]内部区域或光学区提供视力矫正，并且设计用于特定需要，例如单光近视或远视矫正、散光视力矫正、双焦点视力矫正、多焦点视力矫正、定制矫正或者可提供视力矫正的任何其他设计。换句话讲，光学区包括对佩戴者的屈光异常和老花眼的视觉能力矫正。屈光异常被定义为通常在远距离处提供良好的视敏度所需的光焦度。已经认识到，这将包括近视眼或远视眼、以及与这两者中任一者并存的散光眼。通过下述方式来矫正老花:将代数正光焦度添加到光学区的一部分以矫正佩戴者的近距视敏度要求。已经认识到，可通过折射装置、衍射装置或这两者来产生这些光焦度。外周边或周边区提供了接触镜片在眼睛上的稳定性(包括定心和取向)。当光学区包括非旋转对称特征(例如散光矫正和/或高阶像差矫正)时，取向和稳定为基本要求。中间区域或中间区确保光学区和周边区以正切曲线融合。重要的是应当指出，光学区和周边区两者可进行独立地设计，但有时当特定需求为必要时它们的设计是极为相关的。例如，具有散光光学区的复曲面镜片的设计可需要特定的周边区以用于将接触镜片以预定取向保持在眼睛上。
[0056]复曲面接触镜片具有不同于球形接触镜片的设计。复曲面接触镜片的光学区部分在其中具有两种光焦度，即球光焦度和柱光焦度，它们以通常彼此成直角的曲率形成。需要这些光焦度来以特定角度(柱镜轴)保持眼上的位置，以提供所需的散光视力矫正。复曲面接触镜片的机械或外部周边区通常包括稳定装置以在佩戴于眼上时将柱镜轴或散光轴适当地旋转和取向到特定位置。对于制备复曲面接触镜片至关重要的是，当接触镜片移动时或者当接触镜片被插入时将接触镜片旋转到其适当位置。
[0057]形成根据本发明的镜片的第一步为创建用于双焦点或多焦点接触镜片的光学设计。用于创建该设计的设计类型或方法不受本发明的固定或限定。因此，设计可为多种类型，包括同心环设计、具有连续光焦度分布和非球面表面的设计、使用衍射表面的设计等等。换句话讲，可使用任何合适的镜片。
[0058]方法中的下一步为确定设计的光焦度分布。如图1所示的针对示例性同心环设计的光焦度分布为以屈光度为单位的光焦度，其被计算为对于来自瞳孔中给定径向位置的光从镜片到焦点的距离(以米为单位)的倒数。针对标称设计的光焦度P** (r)是径向位置r的函数。该镜片被设计用于具有球面屈光需要(即，球面配镜处方或Rx的眼睛。此处和整个说明书中所用的记法假设光焦度分布为径向对称的，但这不构成对本发明的限制。更一般地说，还存在光焦度分布的极角依存性。
[0059]根据附图和说明书中所提供和描述的瞳孔尺寸数据，已知对于同等的光级度，远视者的瞳孔尺寸小于近视者的瞳孔尺寸。本发明的中心思想是标度给定设计中影响老花眼表现的特征的径向位置，使得所述特征的位置总是相对于给定光级度的瞳孔处于恒定位置。由于对于给定光级度的瞳孔尺寸与屈光异常的程度成比例变化，所以它遵循设计特征的径向位置必须优选同样地与屈光异常的程度成比例变化。
[0060]从用于矫正具有Rxiai屈光度的球面屈光需要的眼睛的标称设计的光焦度分布P#*(r)开始，光焦度分布P1OO由以下给出
[0061 ] P1 (r) = P标称(r) -Rx标称 +SAeye*r2，(I)
[0062]其中SAeye为球面像差，并且r为距镜片中心的径向距离。光焦度分布P1 (r)为用于标称设计的镜片加眼睛组合的光焦度分布，所述标称设计设置在具有标称屈光需要的眼睛上，假设眼睛具有球面像差SAeye。球面像差以屈光度/平方毫米为单位，并且具有通常从O 至 0.1D/mm2 的值。
[0063]光焦度分布P1OO接下来通过使设计适用于具有Rx屈光度的屈光需要的眼睛所需的光焦度而移位。此光焦度己(1.)由以下简单给出
[0064]P2(r) =P1Cr^Rx0 (2)
[0065]将来自公式(I)的P1 (r)代入公式(2)，得到
[0066]P2(r) = P 标称(r)+SAeye*r2+Rx_Rx 标称。(3)
[0067]根据在恒定光级度下由代表全范围的可能屈光不正的受试者得到的瞳孔尺寸数据，可以确定应用于光焦度分布P2的放大因数M，从而确定在不同配镜处方或Rx下的设计的标度光焦度分布。标度光焦度PKx (r)由以下给出
[0068]PEx (r) = P2 (M*r) -SAeye*r2。(4)
[0069]根据本发明，放大因数M可通过线性函数近似。在给定Rx下的M值落在由以下给出的值的范围内
[0070]M(Rx) = m.(Rx-Rx 标称)+1 (5)
[0071]其中m根据0.008 < m < 0.012而变化。
[0072]要更好地理解这一点，首先参见图3-5中示出的数据。该数据针对大于四十(40)岁的代表老花眼人群的受试者。针对2.5cd/m2、50cd/m2和250cd/m2的亮度水平确定瞳孔直径。将对数据的这三组拟合一起绘制在图6中，如随后详细示出。
[0073]放大因数M通过如以下实例中所示的瞳孔数据确定。在第一实例中，镜片为同心环类型的多焦点镜片。在0.0D处的光焦度分布P标@ (r)在图1中示出。在三种不同亮度水平下的瞳孔半径通过图6中所示的曲线图进行归纳。参见图6，确定在Rxiai= O处针对测试的每种亮度值(250cd/m2、50cd/m2和2.5cd/m2)的半径值r01、r02和r03，零值r00除外。这些值可通过向量4表示，该向量由以下给出