CN105388631A - 用于老花眼的具有双眼视差限值的镜片系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于老花眼的镜片系统，所述镜片系统利用双眼视差限值改善视觉。所述镜片系统可用于通过要求所述双眼之间的视差处于最低水平来改善观察远、中和近距离物体时的双眼视觉，其中所述水平不会令患者感到反感。该视差取决于每只眼睛的所述镜片设计，以及所述镜片相对于所述患者的所述远视屈光度在每只眼睛中适配的方式。

Description

用于老花眼的具有双眼视差限值的镜片系统

背景技术

1.技术领域

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镜片系统，其中对于每个下加光需求而言，提供不同的镜片对，从而得到改善的视觉功能。更具体地讲，接触镜片对将在两眼之间具有一定程度的视差(disparity)，该视差受到控制以实现更好的视觉功能，并且不会令佩戴者感到反感。

2.相关领域描述

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眼。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IOL作为替代的个人而言，丧失了调节能力。虽然调节性IOL的意图是解决这一潜在缺点，但当前的调节性IOL设计和概念相对较新并在不断演变。

可使用多种方法矫正眼睛调节能力的丧失，其中一种方法称为“单眼视觉”，使用这种方法时，在大多数情况下，将矫正远视视力的接触镜片用于佩戴者的主视眼(已知主视眼对远视视力占主要地位)，并将矫正近视视力的第二接触镜片用于佩戴者的非主视眼。单眼视觉提供了近视视力和远视视力两者，同时使大脑补偿图像应该被理解的方式。另一种已知的用于矫正老花眼的方法是在个体的双眼中使用双焦或多焦接触镜片。存在多种形式的用于矫正老花眼的双焦或多焦接触镜片。这些设计形式包括同心环和非球面设计，这两种设计均可以是针对中心远视或中心近视设计。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的光焦度标称上等于矫正受试者远视视力所需的光焦度的中心环、提供近光焦度的相邻环、以及还提供远光焦度的外环。还可能存在解决近距离和远距离之间的中间视力需求的适合策略，例如计算机屏幕观看。与单眼视觉相比，在双眼中使用双焦或多焦镜片会导致图像对比度和分辨率降低，但通常能保持双眼视觉。另一种治疗老花眼的方法需将双焦或多焦镜片用于一只眼睛，而将单光镜片用于另一只眼睛。使用这种方法的不足之处在于，必需考虑大量的镜片，才可能为个体提供满意的镜片性能和近距离的双眼视觉限值。

各种种类的接触镜片和眼内镜片设计可用于治疗老花眼。如上文简要描述，老花眼患者的一种解决方案是为它们提供通常称为单眼视觉的方法。使用单眼视觉时，针对最佳远视视力矫正的单光镜片置于主视眼中。在非主视眼中，单光镜片适合相对于通过等于患者的下加光需求的量提供最佳远视视力的屈光度的光焦度为正的光焦度。例如，对于双眼具有-3.0D的远视屈光度和+2.0D下加光需求的患者而言，主视眼适合-3.0D球面镜片并且非主视眼适合-1.0D球面镜片。如上所述的术语“下加光需求”是指相对于在40cm的工作距离为老花眼患者提供近视视力所需的最佳远视矫正光焦度的光焦度增加。

与单眼视觉相关的问题在于，一旦下加光需求大于+1.75D，许多患者将不能忍受两眼之间的视差和双眼视差的降低。眼部护理专业人员通常将视差简单定义为相对于两眼之间的远视屈光度的光焦度差值；因此，在上述实例中，光焦度视差为2.0D。双眼视觉被定义为两眼聚焦于对象并形成单个立体图像的能力。

对于散光患者而言，视力下降通常更加严重。另外，制造商难以提供用于散光老花眼的设计，因为需要大量的SKUS以及与其相关的问题。

因此，可容易地观察到，用于老花眼患者的现有镜片系统不能充分满足或解决患者的需求。

如本文所用，镜片系统是指多个镜片的系统，通常需要两个或三个独特设计以满足下加光需求在0.75至2.5D或更大的范围内的老花眼群体的下加光需求。在标价出售时，这种镜片系统还必须包括推荐的适配指南，该指南告诉眼部护理专业人员该镜片系统中哪一个或几个镜片适合哪只眼睛(主视眼/非主视眼)，从而提供可能的最佳视力。因此，眼部护理专业人员关心的是为患者提供最佳可能的视力，以及保存在他们办公室的所需的易于适配的系统和试镜片的数量也保持在最小限度。与患者的情况相同，可容易地观察到，用于老花眼患者的现有镜片系统不能充分满足眼部护理专业人员的需求。

发明内容

本发明的具有双眼视差限值的用于老花眼的镜片系统克服了如上文简要描述的与现有镜片系统相关的缺点。具体地讲，本发明的镜片系统不仅着眼于以光焦度的代数差表示的视差，更确切地说着眼于患者观察到的视差，我们称之为视差(visualdisparity)和/或视差(disparityinvision)。用这种方式理解视差及其与双眼视觉的关系提供了形成用于老花眼的多焦点设计的系统的方法，该方法解决了上文明确提出的问题。根据视差理解的视差，不仅可以考虑适配的影响，还可以考虑适配与设计以及总体双眼视觉之间的关系。本发明涉及镜片系统、相关的适配指南以及用于设计该系统的镜片的方法。

根据一个方面，本发明涉及用于老花眼的具有双眼视差限值的镜片系统。该镜片系统包括适配指南和一组镜片，该适配指南规定了通过下加光需求的镜片设计选择和镜片适配，并且这组镜片包括多种设计，每种设计具有屈光力范围，其中对于适配指南中规定的每种镜片设计选择和适配而言，视差落在由 $\stackrel{\&OverBar;}{\mathrm{\&Delta;}}>0.2*add+0.2$ 和 $\stackrel{\&OverBar;}{\mathrm{\&Delta;}}<0.7*add+0.5$ 限定的范围内。

本发明涉及用于老花眼的镜片系统、镜片设计的组合以及相关适配指南。该镜片系统可用于通过要求双眼之间的视差处于最低水平并且双眼视差水平不会令患者感到反感，来改善观察远、中和近距离物体时的双眼视觉。本发明是通过限定所需的双眼间视差(disparityofvision)的最低水平和所需的双眼间视差的最高水平来达到视差的最佳平衡的镜片系统。该视差取决于置于每只眼睛中的镜片的镜片设计，以及镜片相对于患者的远视屈光度在每只眼睛中适配的方式。

对于视差存在两个约束条件限定根据本发明的镜片系统的视差的最小值的视差的约束条件给定为

$\stackrel{\&OverBar;}{\mathrm{\&Delta;}}>0.2*add+0.2,---\left(1\right)$

其中add是以屈光度计的受试者的下加光需求。然而，视差具有不同单位，如后文详细说明。这个对最小视差的约束条件量化了视差可用于改善视觉而不产生负面影响或折衷的度。因本发明的镜片系统的另外的约束条件，还存在得到理想结果的最大视差。对视差的最大约束条件给定为

$\stackrel{\&OverBar;}{\mathrm{\&Delta;}}<0.7*add+\mathrm{0.5.}---\left(2\right)$

这两个公式的组合提供了得到最佳总体双眼视觉的视差边界值。允许的最大视差(公式(2))设定了视差的上限，在该上限之上对视觉的负面影响超过可通过增加双眼间视差实现的任何附加增益。

对于通过设计和适配的组合设定最佳视差水平的方式的这种理解得到了改善的用于老花眼的镜片系统。本发明的系统利用单光镜片和单个多焦点设计并且可以对各类患者下加光需求使用。该单个多焦镜片系统为以下人群提供了优点：患者(改善的视觉)、眼部护理专业人员以及镜片制造商(减少的镜片数量)。通过具有单镜片系统而非多镜片系统，所需的SKU数量成倍地降低。通过形成复曲面多焦镜片并将其与复曲面单光镜片配对，单镜片系统可适用于散光患者。如后文更详细地公开，双眼加和和抑制在存在散光的情况下与患者几乎没有或没有散光时作用不同。因此，通过如下方式实现针对大部分人群改善的性能：将单镜片系统多焦镜片的非复曲面版本与复曲面单光镜片组合，从而得到与为1.0DCYL或更低的低散光患者提供与非复曲面多焦镜片配对的非复曲面单光镜片相比改善的性能。本发明的系统需要将单个多焦镜片与已有的复曲面单光镜片结合。

为了清楚起见，术语“单镜片系统”是指一组接触镜片，其中在一只眼中仅利用单个多焦镜片，而在另一只眼中利用球面或复曲面镜片。出于许多原因，这种类型的系统对于镜片制造商和眼部护理专业人员是优选的，包括SKU数量减少。另外需要特别注意的是，可以采用具有两个或更多个多焦接触镜片的系统，所述系统满足公式(1)和(2)的设计约束条件，从而得到优越的性能。

附图说明

以下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。

图1是示例性双焦接触镜片的焦度分布。

图2是示例性多焦接触镜片的焦度分布。

图3是具有0.08D/mm²的球面像差的示例性-3D近视眼的焦度分布。

图4是根据本发明的测量的双眼视敏度数据(以-10logMAR为单位)和预测的双眼视敏度数据(以-10logMAR为单位)之间的比较的图形表示。

图5是显示双眼加和和双眼抑制的区域的双眼视觉模型的图形表示。

图6是根据第一个实例的第一组三个镜片的焦度分布的图形表示。

图7是满足本发明的设计约束条件的第一个例子的第一镜片系统中针对所有下加光需求的视差计算的图形表示。

图8是根据第一个实例的第二组三个镜片的焦度分布的图形表示。

图9是不满足本发明的设计约束条件的第一个实例的第二镜片系统中针对所有下加光需求的视差计算的图形表示。

图10是第一个实例的第一和第二镜片系统的远视双眼视敏度的图形表示。

图11是第一个实例的第一和第二镜片系统的近视双眼视敏度的图形表示。

图12是根据第二个实例的两个镜片、单镜片系统的焦度分布的图形表示。

图13是满足本发明的设计约束条件的第二个实例的单镜片系统中针对所有下加光需求的视差计算的图形表示。

图14是满足本发明的设计约束条件的第二个实例的单镜片系统中针对所有下加光需求的第二视差计算的图形表示。

图15是与现有技术相比第二个实例的单镜片系统的远视双眼视敏度的图形表示。

图16是与现有技术相比第二个实例的单镜片系统的近视双眼视敏度的图形表示。

具体实施方式

接触镜片或接触镜仅为放置在眼上的镜片。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，市场上就可购买到改善视力的接触镜片。早期的接触镜片由硬性材料构成或制成，相对较为昂贵并且脆弱。此外，这些早期的接触镜片由如下材料制成，所述材料不允许大量氧气穿过接触镜片传输到角膜，由此可潜在地引起许多不良临床效应。在更新的半柔性材料出现后，过去的刚性接触镜片在透氧度方面经历了巨大的改善，从而在角膜健康方面得到了显著改善。这些接触镜片仍然应用有限，因为最多可以在边缘上感受到初始舒适度。该领域的后续发展产生了基于水凝胶材料的软性接触镜片，所述软性接触镜片在当今极为流行且被广泛应用。最近，当今可用的有机硅水凝胶接触镜片将具有较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结合在一起。事实上，与由早期硬性材料构成的接触镜片相比，这些基于有机硅水凝胶的接触镜片具有更高的透氧度并且通常具有更高的佩戴舒适度。然而，这些新型接触镜片并非完全没有缺陷。

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的角膜上，以矫正视力缺陷，包括近视或近视眼、远视或远视眼、散光以及老花眼(即晶状体失去适应的能力)。接触镜片能够以多种形式获得，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与水结合的软聚合物塑料材料制成以用于透氧度。日戴型软性接触镜片可为日抛型或长戴型。日抛型接触镜片通常佩戴一天，然后被抛弃，而长戴型接触镜片通常被佩戴至多三十天的时间。有色软性接触镜片使用着色工艺以提供不同的功能性。例如，可视性色调接触镜片使用浅色调以帮助佩戴者定位掉落的接触镜片。眼部增强接触镜片使用半透明或不透明的色调，以增强或改变眼部外观以达到美容有益效果。刚性可透气体硬性接触镜片由有机硅聚合物制成，但是比软性接触镜片更加刚性，从而保持它们的形状并且更加耐用。双焦接触镜片特别为老花眼患者设计，并且能够以软性和刚性种类获得。复曲面接触镜片特别为散光患者设计，并且也能够以软性和刚性种类获得。组合以上不同方面的组合镜片也是可获得的，例如混合型接触镜片。

需要特别注意的是，虽然本发明的描述聚焦于接触镜片，但本发明的原理可应用到眼内镜片、有晶状体眼和无晶状体眼以及角膜矫形手术，诸如Lasik。此外，论述和实例也仅限于旋转对称屈光设计，但这也不是对本发明的限制。设计可以是衍射的以及非旋转对称的。

通过以下方式来矫正老花眼：将代数正光焦度添加到镜片的光学区的一部分以矫正佩戴者或患者的近视视敏度要求。存在多种形式的用于矫正老花眼的双焦或多焦接触镜片。这些设计形式包括同心环和非球面设计，这两种设计均可以是针对中心远视或中心近视设计。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的光焦度标称上等于矫正个体远视视力所需光焦度的中心环、提供近光焦度的相邻环、以及提供远光焦度的外环。根据本发明，通过使用能协同作用的镜片对，以使所述镜片佩戴者拥有良好的双眼视觉以及在近、中和远视视力方面的一致性能，可实现镜片性能的改善和适配时间的缩短。

如上所述，任何数量的接触镜片设计可用于矫正老花眼。根据一个示例性实施例，如转让给Johnson&JohnsonVisionCareInc.的美国专利8,393,733中所公开的，公开了用于治疗老花眼的满足某些设计约束条件的接触镜片组。每个镜片组包括多个镜片，所述镜片在多焦点设计的所需范围内提供球面镜焦度和增加焦度。优选地，每个镜片组包括多个镜片，所述镜片提供的球面镜焦度在-12.00至+8.00的屈光度范围内(以0.5的屈光度递增)；而提供的增加焦度在0.75至2.50的屈光度范围内(以0.25的屈光度递增)。更优选地，一个镜片组提供的球面镜焦度在-12.00至+8.00屈光度范围内(以0.50屈光度递增)，而增加焦度在0.75至1.75屈光度范围内(以0.25屈光度递增)；第二镜片组提供的球面镜焦度在-12.00至+8.00屈光度范围内(以0.5屈光度递增)，而增加焦度在0.75至2.50屈光度范围内(以0.25屈光度递增)；并且第三镜片组提供的球面镜焦度在-12.00至+8.00屈光度范围内(以0.50屈光度递增)，而增加焦度在1.25至2.50屈光度范围内(以0.25屈光度递增)。这些镜片可组合成适配指南中描述的配对组合并且在后文有更详细的说明。

可通过如图1所示的焦度分布来描述双焦或多焦接触镜片。水平轴为距接触镜片的中心的径向距离，并且垂直轴为在此径向位置处的镜片焦度和/或轴向焦度。在图1所示的实例中，焦度分布为围绕接触镜片的中心旋转对称的。在该双焦示例性实施例中，描述了带形或环形双焦镜片，但本发明的镜片可以包括其他设计类型，诸如连续非球面或衍射镜片。在已知表面形状、镜片厚度、和镜片折射率的条件下，可以计算接触镜片焦度分布(P_CL)。也可以由利用干涉仪测得的镜片波前来确定接触镜片的焦度分布。通过由如本文所述设计焦度分布计算的应用于视差的约束条件描述本发明的镜片家族。在这些约束条件内构造镜片家族使得佩戴者的远、中和近视视力达到优越的平衡。

本文所述的接触镜片焦度分布为轴向焦度，并且由波前数据通过以下公式计算：

$P_{CL}(r,\mathrm{\&theta;})=\frac{1}{r\sqrt{1+{\left(\frac{\&part;W_{CL}(r,\mathrm{\&theta;})}{\&part;r}\right)}^2}}\frac{\&part;W_{CL}(r,\mathrm{\&theta;})}{\&part;r},---\left(3\right)$

其中P_CL(r，θ)是在径向位置r处的焦度，并且

W_CL(r，θ)是极坐标中的波前。

对于波前而言，因此公式(3)可简化为

$P_{CL}(r,\mathrm{\&theta;})=\frac{1}{r}\frac{\&part;W_{CL}(r,\mathrm{\&theta;})}{\&part;r}.---\left(4\right)$

眼睛上的接触镜片的残余焦度P(r，θ)给定为

P(r，θ)＝P_CL(r，θ)-Rx+SA_眼睛*r²+F，(5)

其中P_CL(r，θ)为以屈光度计的接触镜片的轴向焦度，

Rx为以屈光度计的球面度数，

SA_眼睛为眼睛(0.08D/mm²)的球面像差，并且

F为以屈光度计的镜片相对于平光镜的贴合度。

在若干眼睛模型中，SA_眼睛值在0.06至0.1范围内。在本发明中，该值选定在该范围中间；即0.08D/mm²。对于一般人群而言，SA_眼睛值可具有+/-0.1D/mm²差别，并且在极端情况下甚至更大。

尽管接触镜片的焦度分布以及眼睛上的接触镜片的残余焦度可以极坐标进行描述并且不必为旋转对称的，但为了简洁起见，示出了围绕镜片的中心旋转对称的焦度分布。在这种情况下，接触镜片的残余焦度给定为

P(r)＝P_CL(r)-Rx+SA_眼睛*r²+F。(6)

图2示出了专用于设置在-3D(Rx＝-3.0)近视眼上的示例性多焦接触镜片的焦度分布。图3示出了具有0.08D/mm²的球面像差的-3D近视眼的焦度分布。图3中示出的焦度分布给定为

P_眼睛(r)＝-Rx+SA_眼睛*r²。(7)

为清楚起见，通过合并公式6和7，可以得出

P(r)＝P_CL(r)+P_眼睛(r)+F。(8)

这给出了对于观察远距物体的受试者而言的镜片加眼睛的焦度。对于观察近距物体而言(如在阅读中)，如果受试者不能完全调节，则存在焦度偏移。此焦度偏移与它们的下加光要求(给定为ADD)有关。对于近距(距物体40cm)观察而言，镜片加眼睛的焦度变为：

P(r)＝P_CL(r)+P_眼睛(r)+F-ADD，(9)

其中ADD的值在0.75D和2.5D之间。接触镜片加眼睛的焦度可与接触镜片加眼睛的波前有关，其形式类似于公式4所示的形式并且给定为

$P\left(r\right)=\frac{1}{r}\frac{\&part;W\left(r\right)}{\&part;r}.---\left(10\right)$

公式10的重排和积分将接触镜片加眼睛的波前W给定为

$W\left(R\right)=\underset{0}{\overset{R}{\&Integral;}}rP\left(r\right)dr,---\left(11\right)$

其中R给出距镜片(和眼睛、以及波前)的中心的径向距离。由公式11给出的波前W假定旋转对称的镜片；然而，更精确地说，波前可以笛卡尔坐标给出。极坐标和笛卡尔坐标之间的转换是熟知的。基于波前W(x，y)，瞳孔函数(PF)给定为

$PF(x,y)=A(x,y)e^{-i\frac{2\mathrm{\&pi;}}{\mathrm{\&lambda;}}W(x,y)},---\left(12\right)$

其中对于r＝(x²+y²)^1/2＜＝D/2而言A(x，y)＝1并且对于r＞D/2而言A(x，y)＝0，并且波长λ为0.555微米。瞳孔函数PF(x，y)是瞳孔内的复振幅，并且在瞳孔外为0，即当r＞D/2时，A(r)＝0，其中D为瞳孔直径。

光学系统(在这种情况下，镜片加眼睛)的振幅点扩散函数(PSFa)给定为二维瞳孔函数PF(x，y)的傅里叶变换，并且给定为

PSFa(u，v)＝∫∫PF(x，y)e^{-i·2·π·(u·x+y·v)}dxdy，(13)

其中该积分是在瞳孔半径上完成的。量u和v具有1/mm的频率单位并且与角度θ_x和θ_y有关，所述角度为物体空间中x和y方向上具有弧度单位的角度并且给定为

θ_x＝λ·u，和(14)

θ_y＝λ·v，(15)

其中λ为波长(mm)。

强度点扩散函数PSF给定为

PSF(u，v)＝PSFa(u，v)·PSFa^*(u，v)，(16)

其中*是指复共轭。

光学传递函数OTF给定为如下给出的PSF的傅里叶变换

$OTF(v_x,v_y)=\&Integral;PSF\left({\mathrm{\&theta;}}_x,{\mathrm{\&theta;}}_y\right)e^{-i2\mathrm{\&pi;}\&CenterDot;\left({\mathrm{\&theta;}}_x\&CenterDot;v_x+{\mathrm{\&theta;}}_x\&CenterDot;v_x\right)}{\mathrm{d\&theta;}}_x{\mathrm{d\&theta;}}_y,---\left(17\right)$

其中v_x和v_y的单位是周期/弧度。

调制传递函数MTF给定为

MTF(v_x，v_y)＝|OTF(v_x，v_y)|。(18)

如上所述的基于波前的MTF的计算为本领域熟知的并且可用数值法来完成。

在极坐标中，MTF变为

MTF(v，Θ)，(19)

其中v为径向频率

$v=\sqrt{{v_x}^2+{v_y}^2},---\left(20\right)$

并且Θ为角度。

平均MTFa给定为

$MTFa=\frac{1}{2\mathrm{\&pi;}}\underset{0}{\overset{2\mathrm{\&pi;}}{\&Integral;}}MTF(v,\mathrm{\&Theta;})d\mathrm{\&Theta;},---\left(21\right)$

根据如下给出的公式计算MTF的加权面积(WA)：

其中MTFa如公式21中计算得到并且为角频率、瞳孔直径以及镜片加眼睛组合的焦度分布的函数，并且NCSF是神经对比敏感度函数并取决于频率、瞳孔直径(D)和以candelas/m²表示的亮度(L)。对于非旋转对称的镜片设计而言，以二维MTF的平均值计算MTF。

对应于典型办公环境的亮度250cd/m²是本发明的示例并且NCSF给定为

$NCSF=\frac{1}{k\&CenterDot;\sqrt{2}\sqrt{\frac{2}{T}(\frac{1}{{X_0}^2}+\frac{1}{{X_{\max }}^2}+\frac{v^2}{{N_{\max }}^2})(\frac{1}{\mathrm{\&eta;}\&CenterDot;p\&CenterDot;E}+\frac{{\mathrm{\&Phi;}}_0}{1-e^{-{(v/v_0)}^2}})}}---\left(23\right)$

与

$E=\frac{\mathrm{\&pi;}\&CenterDot;D^2}{4}\&CenterDot;L,---\left(24\right)$

其中L为亮度(250cd/m²)，

D为以mm计的瞳孔直径，

并且E为Td计的亮度。

常数如下所示：

k＝3.0T＝0.1秒η＝0.03

σ₀＝0.5弧分X_max＝12°Φ₀＝3×10^-8秒度²

C_ab＝0.08弧分/毫米N_max＝15周期u₀＝7周期/度

NCSF的描述可见于例如1999年由SPIEOpticalEngineeringPress出版的PeterG.J.Barten所著“ContrastSensitivityoftheHumanEyeanditsEffectsonImageQuality”中，该文章以引用的方式并入本文中。

采用加权面积WA，现在可利用如下给出的公式来计算单眼性能(MP)：

MP＝-53.0+25.1*log10(WA)-3.8782*log10(WA)²+0.1987*log10(WA)³，(25)其中log10(WA)表示WA的以10为底的对数。

可通过测得的焦度分布或各个镜片的设计焦度分布来进行计算的这个量为描述本发明的镜片系统的约束条件提供了基础。

对于每只眼睛(左眼L和右眼R)而言，针对远距物体和近距物体来计算MP。所计算的四个量为：

dL为左眼中的镜片针对远距物体计算的MP；

dR为右眼中的镜片针对远距物体计算的MP；

nL为左眼中的镜片针对近距物体计算的MP；以及

nR为右眼中的镜片针对近距物体计算的MP；

使用如下给出的公式计算视差

$\stackrel{\&OverBar;}{\mathrm{\&Delta;}}={\&lsqb;{(\stackrel{\&OverBar;}{dL}-\stackrel{\&OverBar;}{dR})}^2+{(\stackrel{\&OverBar;}{nL}-\stackrel{\&OverBar;}{nR})}^2\&rsqb;}^{0.5},---\left(26\right)$

其中

为针对瞳孔尺寸在2.5和6.0mm直径之间的dL的平均值，

为针对瞳孔尺寸在2.5和6.0mm直径之间的dR的平均值，

为针对瞳孔尺寸在2.5和6.0mm直径之间的nR的平均值，

并且

为针对瞳孔尺寸在2.5和6.0mm直径之间的nL的平均值。

远视视力视差给定为

$\stackrel{\&OverBar;}{\mathrm{\&Delta;}d}=(\stackrel{\&OverBar;}{dL}-\stackrel{\&OverBar;}{dR}),---\left(27\right)$

并且近视视力差给定为

$\stackrel{\&OverBar;}{\mathrm{\&Delta;}n}=(\stackrel{\&OverBar;}{nL}-\stackrel{\&OverBar;}{nR}).---\left(28\right)$

容易观察到，双眼视觉通常优于单眼视觉。许多研究显示了称为双眼加和的现象，其中在某些条件下，双眼视觉优于任何一只眼的单眼视觉。还存在双眼间的某些类型和水平的视差导致双眼抑制的情况。在这种情况下，双眼视觉比最佳单眼视觉更差。一般来讲，存在加和或抑制取决于两眼间的视差水平。进行了临床研究，其中测量了佩戴16个不同镜片/适配组合的24个受试者的双眼视觉和单眼视觉。从之前工作的数据和建议，开发出双眼视觉模型。结果在图4和5中示出。图4示出了沿着水平轴测量的以-10logMAR为单位的视敏度数据与通过模型预测的视敏度数据之间的比较。由数据确定的模型通过如下给出的公式预测以MAR为单位的双眼视敏度

MAR＝1/sqrt(0.7d²+0.7n²+.065d/n)，(29)

其中对于主视眼和非主视眼而言，d和n分别为1/MAR。

通过参见图5，可以理解双眼加和和抑制。在该图中，双眼VA被绘制为以-10logMAR为单位的非主视眼VA的函数，其中非主视眼的单眼VA是固定的。只要远视视力或近视视力中的任一者的视差小于大约3.0(以-10logMAR为单位)，视觉将加和以得到比单眼更好的双眼视觉。一旦视差大于3行，视觉抑制将出现并且双眼视觉比最佳单眼视觉更差。

本发明的重要方面在于，通过将视差约束在确保双眼加和的范围内，可以实现改善的镜片对。为此需要同时考虑观察远距物体时的视觉和观察近距物体时的视觉。同时考虑双眼远视视力和双眼近视视力，当视差限定在具有最大视差和最小视差的区域内时，实现最佳总体视觉。最大和最小视差给定为

$\stackrel{\&OverBar;}{\mathrm{\&Delta;}}>0.2*add+0.2---\left(30\right)$

以及

$\stackrel{\&OverBar;}{\mathrm{\&Delta;}}<0.7*add+0.5,---\left(31\right)$

其中add是以屈光度计的受试者的下加光需求。具有-10logMAR的单位，因此每个公式中的第一约束条件具有-10logmar/D的单位，并且第二约束条件具有-10logMAR的单位。

视差以及远视视力视差和近视视力视差全部取决于每只眼中的设计的焦度分布以及设计相对于平光镜贴合的方式。

公式30和31中的视差的约束条件用于限定完整的老花镜片系统满足0.75至2.5D的患者的下加光需求。该老花镜片系统由至少一种设计与推荐的适配指南或表结合构成。

作为另一个约束条件，通过如下给出的公式约束平均双眼远视视力

$\stackrel{\&OverBar;}{bD}>-0.2*add+0.6,---\left(32\right)$

并且通过如下给出的公式约束双眼近视视力

$\stackrel{\&OverBar;}{bN}>-1.3*add+\mathrm{1.2.}---\left(33\right)$

使用公式29中给出的双眼加和模型计算双眼远视视力和双眼近视视力。应注意，公式29的结果以MAR为单位，而对bD和bN给出的约束条件以-10logMAR为单位。公式29的输入d和n也需要以MAR为单位。所用的输入值和以-10logMAR为单位并且必须转换成MAR单位。

如上述约束条件所述，使用如本文所述的新型设计方法设计本发明的镜片。首先，形成初始适配指南，该指南给出了对于该系统将解决的每个下加光需求而言相对于远视屈光度的镜片选择和镜片适配。确定该适配指南，从而为从业者提供直观指导，以及提供选择和适配镜片以满足患者不断增加的下加光需求的方式的合理初始猜想。接下来，形成提供系统总体性能的量度的优值函数。该总优值函数由针对该系统将解决的每个下加光需求计算的双眼优值函数的加权总和构成。对于每个下加光需求而言，双眼优值函数包括双眼视觉模型，例如如上所述和公式29中汇总的。该双眼优值函数将取决于每只眼中的设计、设计相对于远视屈光度的贴合、眼睛的光学特性以及受试者的下加光需求。最后，存在调节镜片设计的优化程序以及(如果需要的话)使总优值函数最小化的适配表。该程序可以是需要设计者恒定干预的手册，但理想地使用计算机化数值优化程序，诸如模拟退火算法或阻尼最小二乘法或任何数量的其他合适的算法。

实例1

第一设计实例是用于由三个设计构成的镜片系统。三个镜片称为镜片A、镜片B和镜片C。每个镜片的设计是旋转对称的连续非球面型设计，其焦度分布示于图6中。这些焦度分布是针对-3.0D镜片的。

下表1给出了这些镜片的适配建议。表1中指定的适配是镜片(A、B或C)和镜片相对于远视屈光度的焦度。

眼睛/ADD

0.75

1.0

1.25

1.5

1.75

2.0

2.25

2.5

主视眼

A 0.00

A 0.00

A 0.00

B 0.00

B 0.00

B 0.00

B 0.00

B 0.00

非主视眼

A +0.25

A +0.25

A +0.25

C 0.00

C 0.00

C 0.00

C 0.00

C 0.00

表1

图7示出了针对沿着最大和最小约束条件绘制的表1中的所有下加光需求的公式26的视差计算的结果，所述结果显示该镜片系统满足由公式30和31给出的约束条件。

图8示出了现有技术的镜片系统的焦度分布。下表2示出了该镜片系统的适配指南。

眼睛/ADD

0.75

1.0

1.25

1.5

1.75

2.0

2.25

2.5

主视眼

A 0.00

A 0.00

B 0.00

B 0.00

B 0.00

B 0.00

C 0.00

C 0.00

非主视眼

A 0.00

A 0.00

B 0.00

B 0.00

C 0.00

C 0.00

C 0.00

C 0.00

表2

图9示出了针对该现有技术镜片系统的视差计算结果，所述结果显示视差超出公式30和31中限定的限值。

图10和11分别示出了使用汇总于公式29中的双眼视觉模型的远距和近距双眼VA的计算值，从而显示示例镜片系统对于现有技术系统的优点。

下表3示出了示例系统(同上)的初始适配指南以及在初始适配后如果受试者需要改善近视视力或改善远视视力建议作出的变化。

表3

实例2

第二个设计实例是用于包括主视眼中佩戴的单光镜片和非主视眼中佩戴的连续非球面型多焦镜片的系统。通过在主视眼中使用单光镜片，该系统仅需要制造和存储一个多焦镜片。这两个镜片(“镜片A”是单光镜片，在这个实例中其为非球面镜片，并且镜片B是连续非球面多焦镜片)的焦度分布示于图12中。

下表4中的适配指南得到了图13中所示视差。如图所示，设计视差在如利用公式30和31计算的最小和最大视差之间。

眼睛/ADD

0.75

1.0

1.25

1.5

1.75

2.0

2.25

2.5

主视眼

A 0.25

A 0.25

A 0.25

A 0.25

A 0.25

A 0.25

A 0.25

A 0.25

非主视眼

B -0.25

B -0.25

B 0.0

B 0.00

B 0.00

B 0.25

B 0.25

B 0.25

表4

可以使用其他适配指南，只要满足视差约束条件。以下适配指南表5得到了图14中所示的视差结果。同样，设计视差在如利用公式30和31计算的最小和最大视差之间。

眼睛/ADD

0.75

1.0

1.25

1.5

1.75

2.0

2.25

2.5

主视眼

A 0.00

A 0.00

A 0.00

A 0.00

A 0.00

A 0.00

A 0.00

A 0.00

非主视眼

B -0.25

B -0.25

B 0.0

B 0.00

B 0.00

B 0.25

B 0.25

B 0.25

表5

上述“单镜片系统”包括与旋转对称的连续非球面多焦镜片配对的球面单光镜片。单光镜片还可以是非球面的，并且多焦镜片可以具有其他设计类型，诸如衍射的，或具有交替的远视和近视区，或者是不对称设计类型，只要镜片对和适配指南满足公式30和31中的约束条件。

图15和16示出了使用汇总于公式29中的双眼视觉模型的远距和近距双眼VA的计算值，其显示了示例镜片系统对于现有技术系统的优点。

下表6示出了单镜片系统的标称适配指南以及在初始适配后如果受试者需要改善近视视力或改善远视视力建议作出的变化。

表6

实例3

如果患者是散光患者，可以通过将非主视眼中的单光镜片替换为主视眼中的单视觉复曲面设计和非主视眼中的复曲面多焦点来实现实例2中所述的设计结果。对于复曲面多焦点而言，复曲面表面最通常设置在镜片的背表面上。-3D复曲面多焦镜片的焦度分布沿着散光轴将与图12中所示的相同，并且沿着正交轴将偏移等于散光度数的量。

本文所述的老花镜片系统完全矫正受试者双眼的散光，还满足公式30和31中给出的约束条件，从而为双眼远、中和近视视力提供良好的平衡。该系统提供了优于其他用于老花眼受试者的老花眼系统的优点，因为需要制造和存储在ECP试验组中的新SKU数量相对于传统的两镜片和三镜片老花眼系统减少。

实例4

上文关于双眼视觉(具体地讲双眼加和和双眼抑制)的论述已考虑其中双眼之间的视差由旋转对称的散焦和像差主导的情况。当接触镜片或眼睛中存在非旋转对称的像差时，发生具有较小水平视差的抑制。具体地讲，当散光存在时，发生更大程度的双眼抑制(ColinsM，GoodeA，BrownB，DistanceVisualAcuityandMonovision.OptometryandVisionScience1993年，第70卷，第723-728页。主视眼中的散光度数(散光)的存在对于视差对双眼视觉的影响形成负面影响。该设计实例在主视眼中提供完全矫正散光的复曲面镜片，在非主视眼中提供多焦镜片。多焦镜片与实例2中的相同，并且适配指南相同，增加的是尽可能接近实际地在主视眼中使用复曲面镜片以矫正受试者主视眼的散光。

通常，为接触镜片患者提供的最低散光度数矫正为0.75D。因为在存在视差的情况下双眼视觉降低，所以老花眼需要矫正较小量的主视眼中的散光。对于该老花眼系统而言，主视眼中的复曲面矫正需要低至0.25D。

需要特别注意的是，虽然相对于接触镜片详细描述了本发明，但本文所述的原理和发明构思同等应用于其他类型的镜片，包括眼内镜片或IOL。此外，如本文所用，“镜片”包括单光接触镜片、双焦接触镜片、多焦接触镜片、复曲面接触镜片、衍射接触镜片、同心环接触镜片、连续非球面接触镜片、硬性接触镜片、软性接触镜片以及任何类型的接触镜片。

尽管所示出和描述的据信是最为实用和优选的实施例，但显而易见的是，本领域的技术人员可对所描述和所示出的具体设计和方法作出变更，并且可在不脱离本发明的实质和范围的情况下使用这些变更形式。本发明并不局限于所述和所示的具体构造，而是应当理解为与落入所附权利要求书的范围内的全部修改形式相符。

Claims (13)

1.一种用于老花眼的具有双眼视差限值的镜片系统，所述镜片系统包括：

适配指南，所述适配指南规定了镜片设计选择和通过下加光需求的镜片适配；以及

一组包括多种设计的镜片，每种所述设计具有屈光力范围，其中对于所述适配指南中规定的每种镜片设计选择和适配而言，所述视差落在由 $\stackrel{\&OverBar;}{\mathrm{\&Delta;}}>0.2*add+0.2$ 和 $\stackrel{\&OverBar;}{\mathrm{\&Delta;}}<0.7*add+0.5$ 限定的范围内。

2.根据权利要求1所述的镜片系统，还包括对平均双眼远视视力和平均双眼近视视力的约束条件，其中且

3.根据权利要求1所述的镜片系统，其中所述一组镜片包括接触镜片。

4.根据权利要求1所述的镜片系统，其中所述一组接触镜片组包括眼内镜片。

5.根据权利要求3所述的镜片系统，其中所述接触镜片包括单光接触镜片。

6.根据权利要求3所述的镜片系统，其中所述接触镜片包括双焦接触镜片。

7.根据权利要求3所述的镜片系统，其中所述接触镜片包括多焦接触镜片。

8.根据权利要求3所述的镜片系统，其中所述接触镜片包括复曲面接触镜片。

9.根据权利要求3所述的镜片系统，其中所述接触镜片包括衍射接触镜片。

10.根据权利要求3所述的镜片系统，其中所述接触镜片包括连续非球面接触镜片。

11.根据权利要求3所述的镜片系统，其中所述系统由复曲面单光镜片设计和非复曲面多焦镜片设计组成。

12.根据权利要求3所述的镜片系统，其中所述系统由复曲面单光镜片设计和复曲面多焦镜片设计组成。

13.一种用于设计用于老花眼的具有双眼视差极限的接触镜片的系统的方法，所述方法包括以下步骤：

形成镜片焦度和下加光需求的适配指南；

生成优值函数，所述优值函数提供了所述系统在远、中和近视视力时对于所述适配指南中包括的各类下加光需求的所述双眼性能的量度；以及

应用确定所述镜片设计的优化程序以及所述适配指南的修改形式，所述修改形式使总体系统优值函数最小化。