具有对非轴对称结构的高阶补偿的隐形眼镜 |
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| 申请号 | CN200680045575.9 | 申请日 | 2006-12-08 | 公开(公告)号 | CN101322064B | 公开(公告)日 | 2011-12-14 |
| 申请人 | 博士伦公司; | 发明人 | G·E·阿尔特曼; I·G·考克斯; T·格林; W·T·赖因德尔; | ||||
| 摘要 | 具有通过非轴对称厚度改变而关联的前表面和后表面的隐形眼镜，诸如棱镜压载的复曲面眼镜，可以显示三阶像差，尤其是垂直彗差。诸如非球面 修改 的波前修改器结合到眼镜中，以至少部分补偿与非轴对称厚度改变相关的波前像差。修改的幅度可以调整以基于广泛群体目标而设置用于眼镜的任何其余波前像差的目标值。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种制造隐形眼镜的方法，包括如下步骤： |
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| 说明书全文 | 具有对非轴对称结构的高阶补偿的隐形眼镜技术领域[0002] 对诸如远视和散光的状况的光学校正涉及关于光学视轴的特定角度定向。用于治疗远视的堆叠聚焦段具有沿着公共垂直轴间隔的不同焦度。用于治疗散光的柱面光学校正的特色在于相对于公共柱面轴定向的两个正交方向。在关于公共柱面轴定向的两个正交方向上的光学焦度。为了实现期望的光学校正，远视校正的垂直轴和散光校正的柱面轴必须如预期定向成关于光学视轴具有角度。用于形成这种校正的隐形眼镜通常上结合有一些类型的压载，以便当安装在佩带者眼睛上时关于光学视轴维持眼镜的优选的角度定向。 [0003] 眼镜的一个或多个部分可以制作得比眼镜的其它部分更厚或更薄，以提供压载。例如，前表面可以相对于眼镜的后表面向下偏心以实现厚度改变，其沿着垂直子午线(meridian)从眼镜的上部向下部增加(即，下部比上部更厚)。 [0004] 所谓的“复曲面隐形眼镜”包括复曲面光学区，其校正与散光相关的折射异常。这种眼镜的处方典型地指定称为焦度的二阶球面校正，以及二阶柱面校正和指定柱面轴与压载的定向轴的角度偏移量的旋转角。复曲面隐形眼镜处方典型地在从0度至180度的范围，指定5度或10度增量的焦度偏移。 [0005] 多焦隐形眼镜也可以需要类似的压载，其中眼镜的不同聚焦部分在特定方向进行堆叠。例如，双焦或渐进聚焦隐形眼镜可以具有沿着眼镜的垂直子午线在眼镜的上部和下部之间改变的聚焦焦度，并且可以要求一些形 式的压载以在佩带者眼睛上维持期望的垂直定向。为此目的，沿着相同的垂直子午线渐进地改变眼镜厚度的压载能够用于此目的。定向的眼镜的不同聚焦部分可以包括用于散光的各别的校正。 [0006] 沿着眼镜的垂直子午线对厚度的渐进改变往往显示通过光学区的所谓“棱镜”效应，在焦点位置产生微小的移位。作为光学效应，该移位是微小的，并且通常能够易于通过佩带者的天生视觉系统调节。然而，除了焦点位置的微小移位，受控的厚度改变也往往产生较高阶像差，尤其是垂直彗差(coma)，其是三阶效果。这种高阶像差会降低成像性能，尤其在较低光照状况下。一般地，高阶像差往往的重要性随瞳孔大小增加。 发明内容 [0007] 本发明在其一个或多个优选实施例中补偿了隐形眼镜的受控厚度改变，诸如棱镜压载，或者补偿了产生波前像差的隐形眼镜的其它非轴对称结构特征。波前修改器可以结合到眼镜中，以至少部分地补偿与非轴对称性结构特征相关的波前像差。补偿量优选基于一个或多个球形目标。例如，三阶波前修改可以结合到隐形眼镜中以抵消相关的非对称结构特征的三阶光学效应，目标在于眼镜的净零三阶波前像差。可选地，可以结合不同幅度的三阶波前修改，目标在于眼镜的净非零三阶波前像差，这是为了诸如影响广泛群体(population-wide)视觉特征的目的。虽然来自多个标识的群体的统计数据可以告知针对眼镜的残余波前像差的总体目标的选择，该结构地补偿波前修改可以结合到隐形眼镜中，满足独立于由各个隐形眼镜佩带者的天然视觉系统所显示的任何高阶像差的一系列处方。 [0008] 因而，本发明预期的改进的隐形眼镜可以结合三阶波前修改，至少部分地补偿它们的非轴对称结构特征，而无需测量个体隐形眼镜佩带者的三阶视觉性能。该波前修改优选移除非轴对称结构特征的相反光学效果。然而，较高阶校正也可以以用于高阶效果的广泛群体目标为目标，诸如补偿由可界定的群体组所显示的统计上显著的高阶像差。包括光学处方数据、眼睛匹配数据、年龄、性别或医疗史的一个或多个特征的组合可以界定这种组。 [0009] 作为一种制造隐形眼镜的方法的本发明的一个版本，包括形成具有前 表面和后表面的隐形眼镜体，所述前表面和后表面沿着光轴对准用于产生球面或柱面校正。通过关于光轴的非轴对称厚度改变，以结合定向特征用于关于光轴定向隐形眼镜体，将前表面和后表面关联。标识与非轴对称厚度改变相关的一个或多个光学缺陷。前表面和后表面中至少之一制作为波前修改器，其至少部分地补偿与非轴对称厚度改变相关的光学缺陷。 [0010] 优选地将光学缺陷标识为与厚度改变相关的非轴对称波前像差。一般地，相关的光学缺陷包括三阶波前像差。例如，一种形式的彗差，诸如垂直彗差，可以与厚度改变相关。波前修改器优选设置为至少部分补偿与厚度改变相关的垂直彗差。该设置可以包括将波前修改器结合到隐形眼镜体的前表面中。此外，厚度改变与球面或柱面校正组合，可以产生多个其它高阶像差，并且波前修改器也可以设置为至少部分补偿其它高阶像差。 [0011] 作为一种制造隐形眼镜的方法的本发明的另一版本，包括形成一种隐形眼镜体，其具有用于关于光轴定向隐形眼镜体的非轴对称厚度改变。标识与非轴对称厚度改变相关的光学像差，并且修改隐形眼镜体的光学属性以至少部分补偿确定的与厚度改变相关的光学像差。 [0012] 可以标识光学像差为三阶波前像差，诸如垂直彗差，由沿着光轴通过眼镜体的透射显示。修改隐形眼镜体的光学属性以至少部分补偿三阶波前像差。例如，眼镜体优选包括前表面和后表面，并且前表面和后表面中至少之一可以被修改以至少部分补偿与厚度改变相关的标识的光学像差。作为成形前表面和后表面的可选或附加，可以将折射率的改变结合到眼镜体中以至少部分补偿已标识的光学像差。折射率的改变优选地是折射率的非轴对称改变。 [0013] 作为隐形眼镜组的本发明的另一版本包括多个眼镜体，其具有前表面和后表面，沿光轴对准用于产生球面或柱面校准。通过非轴对称厚度改变以产生球面或柱面校正，将前表面和后表面关联。结合到眼镜体的前表面和后表面中至少之一中的波前修改器至少部分补偿与非轴对称厚度改变相关的波前像差，其通过将针对眼镜体中的任何其余波前像差的公共值定为目标实现。 [0014] 波前像差可以包括三阶波前像差，而眼镜体中的公共目标值是预定量的三阶波前像差。眼镜体中的公共目标值的预定量可以是零量的三阶波前 像差。可选地，眼镜体中的公共目标值可以是基于群体研究的量，以补偿该群体所显示的类似的三阶像差。波前像差可以是彗差，且公共目标值可以是预定量的彗差。波前修改器作为非轴对称表面形式结合到前表面和后表面中至少之一中，其至少部分补偿与厚度改变相关的波前像差。 [0015] 作为多个隐形眼镜的本发明的另一版本包括多个隐形眼镜体，每一个所述隐形眼镜体包括结构特征，其对传播通过隐形眼镜体的波前提供了三阶波前像差。结合到每个隐形眼镜体中的波前修改器，提供了补充三阶波前像差，从而与由结构特征所提供的三阶波前像差组合，在眼镜体中任何残余三阶波前像差基本上是相同的，其中至少一些眼镜体优选地显示不同量的光焦度，但是也优选显示基本上相同量的残余三阶波前像差。 [0016] 结合到眼镜体中的结构特征可以提供不同量的三阶波前像差，但是残余三阶波前像差的量优选地保持基本上相同。残余三阶波前像差可以基本上为零。 [0017] 结构特征可以用于将隐形眼镜体定向在佩带者眼睛上。例如，眼镜体可以是棱镜压载的，用于将眼镜体定向在佩带者眼睛上，并且波前修改器至少部分补偿与棱镜压载相关的光学像差。例如，波前修改器可以相对于佩带者眼镜的光轴提供非轴对称像差。尤其，波前修改器可以补偿与棱镜压载相关的垂直彗差。波前修改器可以形成在眼镜体的前表面和后表面中，并且优选地形成在前表面中。 [0018] 作为一组眼科生物医学光学器件的本发明的另一版本，包括多个聚焦光学器件，其具有适于与生物组织接触的主体以及影响眼镜体的光学透射的聚焦光学体的非轴对称结构特征。波前修改器还影响聚焦光学体的光学透射。波前修改器呈现三阶像差，其产生类似于聚焦光学体的成像性能的改进。 [0019] 非轴对称结构特征可以提供三阶像差，并且波前修改器至少部分补偿定向特征的三阶像差。波前修改器也优选地补偿多个其它较高阶的像差，以提高成像性能。例如，波前修改器可以提供对彗差和球差的校正。优选地，波前修改器形成在前表面和后表面中的一个中作为非轴对称表面改变。然而，波前修改器也可以至少部分由聚焦光学体中的折射率改变而形成。 [0021] 图1是示出影响眼镜性能和横截面形状的不同区域的复曲面透镜的前视图； [0022] 图2是沿着对应于压载轴的垂直直径取得的复曲面透镜的侧向横截面视图； [0023] 图3是沿着压载轴的透镜的预期厚度改变的曲线图； 具体实施方式[0026] 多焦点和复曲面隐形眼镜属于需要相关的角度定向以行使如所设计的功能的类型的隐形眼镜。这种有角度的灵敏隐形眼镜典型地形成为具有某种类型的压载，以促成眼镜在佩带者眼睛上的特定方向。压载设置眼镜的中间角度方向；并且诸如用于适应散光的柱面轴的角度方向的角度灵敏的处方，是针对此方向的。 [0027] 典型地，眼镜制作为沿着所谓的压载轴具有厚度改变，所述压载轴设置眼镜的中间方向。如图1和2中所示，典型复曲面隐形眼镜10的厚度改变可以通过前眼镜表面12相对于后眼镜表面14的相对垂直偏移实现。该偏移影响了前眼镜表面12和后眼镜表面14的中心区16和18，以及它们相应的周边区20和22，产生了眼镜体24的方向厚度改变。这种复曲面隐形眼镜的附加细节在共同转让的美国专利No.6113236中给出，所述文献在此通过引入并入。 [0028] 图3的曲线图示出了沿着与预期压载轴26对准的眼镜的垂直子午线取得的典型厚度改变。虽然厚度轮廓受到其它因素的影响，所述因素包括球面和柱面校正，但是厚度轮廓往往在从眼镜10的上部至下部的方向上渐变地增加。渐变厚度改变延伸通过预期的透镜光学区，并且主要作为光学棱镜效应影响通过眼镜的光传播，其可以作为针对垂直棱镜-1的一阶Zernike多项式项(即，Z1 )测量。相关的角度图像位移相对较小，并且易于由佩带者的天然视觉系统调整。 [0029] 然而，我们已经发现厚度改变也光学地表现为高阶像差，尤其作为三阶像差，诸如-1垂直彗差(即，Zernike项Z3 )。可有助于传统压载的垂直彗差的幅度预期在6.0mm光学区上的近似0.1微米至0.3微米的范围中。图4A和4B对比了对向5弧分的字母“E”的衍射限制的模拟图像与通过6.0毫米瞳孔的显示0.1微米垂直彗差的字母“E”的类似尺寸的模拟图像。字母“E”的图像质量被垂直彗差降低了。 [0030] 在0度轴具有-3.00球面屈光度和-1.5柱面屈光度的处方的一个传统复曲面眼镜可以显示6毫米光学区上的0.184微米的垂直彗差。与常规复曲面眼镜的垂直彗差相关的成像性能的降低在图5的曲线中是明显的，其中光学传递函数的模数相对于在较低空间频率处的理想的眼镜显著降低了。 [0031] 不考虑与垂直彗差相关的光学性能的可论证退化，垂直彗差对视觉灵敏度的效应较不明显。传统视觉灵敏度测试基于增加规模，其可能缺少合适的分辨率以测量小量垂直彗差的效应。眼镜或佩带者天然视觉系统中的其它更高阶的像差也可以掩饰单个更高阶项中的差异。但是，控制产生的与诸如棱镜压载的非轴对成结构特征相关的三阶或其它更高阶像差，降低了内在误差，并且提高了成像性能，其对于最优化这种校正的眼镜的能力都是重要的。 [0032] 为了控制与棱镜压载相关的测得的或者计算得的垂直彗差，隐形眼镜10的前表面12和后表面14中至少之一形成为非轴对称非球面。优选地，非球面形成在前表面12中以减少对装配的影响。前表面的垂度函数由以下方程给出： [0033] [0034] 其中R是以毫米为单位的表面的顶端半径，K是表面的圆锥常数并且没有单位，X-1是以毫米为单位的径向位置，Z3 是以毫米为单位的用于垂直彗差的Zernike系数，NR是用于Zernike系数的标准化半径，而Q是以度为单位的方位角位置。 -1 [0035] 可以选择用于垂直彗差的Zernike系数Z3 以补偿由棱镜压载所引起的 垂直彗差，从而已补偿的眼镜的净垂直彗差为零或非零，这取决于用于眼镜的总体目标(global target)值。零目标值需要非球面表面校正以抵消用于垂直彗差的测得或计算的值，从而组合的效应是从眼镜移除垂直彗差。非零目标值余下相同或相反符号的所需量的垂直彗差以抵消广泛群体的像差或其它使用情况。 [0036] 虽然研究已经显示了在一般群体中发现了对于垂直彗差的微小总偏置，但是标识垂直彗差的测得量有利的更特定群体或使用状况是可能的。标识的群体可以由多种标准以及由常规处方参数所界定，所述标准包括年龄、性别、体检和历史。 [0037] 隐形眼镜典型地成批制造，并且组织成库存单位(SKU)，区分针对球面和柱面校正及装配参数的光学处方的宽范围。优选地，每个这种处方与用于垂直彗差的仅一个或可能地两个目标值相关。即使目标值在这些处方中改变，用于每个处方的垂直彗差的单个目标值不增加SKU的数量，其必须维持以符合期望的传统处方的范围。用于每个处方的垂直彗差的第二可用目标值将使得SKU总数翻倍，其必须维持并且需要在可用处方中进一步选择(即，在两个目标值中的选择)。 [0038] 对棱镜压载的期望补偿也可以包括其它三阶(例如，三叶形)或者更高阶项以及更低阶项，以维持所需的球面或柱面校正。对棱镜压载的补偿也可以与用于其它结构特征0 的补偿组合，所述其它结构特征贡献波前像差，包括可以贡献诸如球差(Z4)的像差的轴对称结构特征。非零目标值也可以设置为补偿其它像差，诸如球差，以符合偏斜的群体分布，用于像差或者用于在群体中识别的非球面装配特性。 [0039] 用于波前像差的目标值可以匹配某些广泛群体的目的。然而，本发明主要致力于补偿眼镜的非轴对称结构特征，以符合用于相关波前像差的限定数量的目标值。其它波前像差或已定为目标的波前像差，包括其它的垂直彗差的源，可以容纳在该眼镜设计中。例如，球面像差和偏心的组合可以产生三阶像差，诸如彗差。 [0040] 优选地，成形眼镜10的前表面12和后表面14中的一个或两者实现期望的补偿。一旦通过诸如表面修改的相关Zernike项界定了表面修改，可以由多种传统方法再成形眼镜表面，所述常规方法包括车工、激光雕刻或者 模制，所述模制对将期望的波前修改结合到眼镜的批量制造中是优选的。 [0041] 折射率改变也可以结合到眼镜体24中，以进一步影响补偿非轴对称结构特征所需的波前修改。例如，折射率改变可以沿着眼镜上下部分之间的垂直子午线制作在眼镜体24中。光敏光学材料可以结合到眼镜体24中，并且被曝光以改变它们的折射率。眼镜也可以形成为具有另外的光学界面，或者形成在多层中用于进一步再成形波前。 [0042] 结合波前修改器以补偿非轴对称结构特征的一组隐形眼镜可以基于从Bausch和Lomb公司可获得的商品名为PureVision Toric的持续佩带复曲面棱镜压载的隐形眼镜。 使用聚丙烯模塑树脂和balafilcon A共聚物铸型形成所考虑的眼镜，并且其具有-3.00的屈光度的球焦度。针对用于产生垂直彗差的三个不同目标的眼镜尺寸示出在下表中。 [0043] )m m( 线 基 效等 76.8 27.8 27.8 )m m( 度 厚 7 8 7 载压 43.0 23.0 33.0 )m m( 度 厚 6 6 3 缘边 90.0 90.0 90.0 )mm( 3 3 3 度垂 6.3 6.3 6.3 )mm(径 89. 20. 10. 直 31 41 41 )mm( 度 厚心 580 890 790 中 .0 .0 .0 )mm( 差 彗 直 垂 8 2 称标 0.0- 2.0+ 00.0 [0044] 眼镜的前表面的非球面改变并不预期产生任何集中、定向或舒适度问题。实现用于垂直彗差的期望的目标值时，也可能需要将其它更高阶像差作为目标以确保垂直彗差校正的预期益处没有被抵消或由其它更高阶像差压倒。 [0045] 虽然已经参考某些范例实施例描述了本发明，对于本领域技术人员而言，根据本发明的总体教导，其它修改将是非常明显的。例如，虽然本发明主要致力于隐形眼镜的改进，但是具有影响成像性能的非轴对称结构特征的其它眼科生物医学光学器件也可以从本发明中受益。 |
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