CN105659152B - 用于矫正散光的眼镜镜片 - Google Patents

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Abstract

一种佩戴于人眼上或眼内的用于屈光矫正散光的眼镜镜片。所述镜片具有前表面和后表面，其定型为使得至少在所述镜片的区域内所述镜片具有：在第一主子午线上的第一屈光力，在第二主子午线上的不同于所述第一屈光力的第二屈光力，所述第二子午线与所述第一子午线相交，以及在介于所述第一主子午线和所述第二主子午线之间的每条子午线上的、介于所述第一屈光力和所述第二屈光力之间的屈光力，所述光功率从子午线到子午线连续地变化。所述主子午线和介于主子午线之间的至少一条子午线均具有不同的科丁顿形状因数以及不同的非球面度，所述非球面度根据提供了相应子午线的像差中性屈光的关系而与所述相应子午线的科丁顿形状因数相关。

Description

用于矫正散光的眼镜镜片
技术领域
本发明涉及一种佩戴于眼内或眼上的用于矫正散光的眼镜镜片。
背景技术
通常，健康的人眼具有覆盖角膜的所有子午线(与光轴在其内延伸的平面相交叉的线)的球面形弯曲。人眼中的常见缺陷为散光，其通常是由覆盖子午线的角膜在以不同角度定向的平面内的曲率的差异导致的。通常，最大的差异存在于相对于彼此成90°角度的子午线之间。在年轻的眼睛中，最大的曲率通常存在于竖直子午线中，而在较年长的眼睛中，最大的曲率通常存在于水平子午线中，在这两种情况中，定向都是参照处于正常直立位置(例如站立或就座的人)的头部中的眼睛。
大约22％的白内障患者患有1.5D或更高的角膜散光。大约2％的白内障患者患有4.0D或更高的角膜散光(Zaldanha等人，三片式环触觉丙烯酸眼内镜片的术后旋转(Postoperative rotation of a 3-piece loop-haptic acrylic intraocular lens).JCataract and Refr Surg 2009；35:1751–5)。这种散光可通过利用环面状的眼内镜片来进行逆向于散光的屈光来矫正。在有晶状体眼(其中存在自然镜片)中，还可通过眼内镜片(例如申请人的Artiflex环面镜片、环面隐形眼镜或外置眼镜)来矫正散光。
从欧洲专利申请0742461中可知一种环面镜片，其中镜片的环面前(前部)表面或环面后(后部)表面构造成具有非球面半径，其中包括顶点曲率(顶点处半径的倒数)和圆锥常数(非球面度)参数的等式描述了每条本初子午线。因此，所获得的环面表面的主子午线具有不同的预定，并且是非球面的，用于提供允许相对于参照90度或参照180度的位置处具有上至20度的柱镜错边的焦点深度，使得针对不同的柱镜定向具有足够的更少量的镜片变形体，以适应患者群体的柱镜定向的变化。然而，追求焦点深度的代价是降低对比度。
此外，在US 2006/0116763中，描述了非球面眼内镜片，其成型为当植入眼中时，镜片和角膜结合起来使得：对于位于约4.5mm至约5mm的范围内的瞳孔直径而言，针对约550nm的波长的单色光，显示出以峰值计算的调制传递函数(MTF)的至少为约0.25的对比度和至少为约0.75屈光度的视野深度。在一个实施例中，眼内镜片具有一个或两个环面折射表面，其显示出沿着两个正交表面方向的两个不同的光功率，每个光功率具有所选择的非球面度，使得镜片与植入了镜片的眼睛结合起来后不仅提供了有用的图像对比度，还提供了其他(非环面)实施例中所描述的视野深度。植入了所述镜片的眼睛的视野深度比自然的眼睛的视野深度高出许多，例如在“客观测量和主观测量中的人眼的视野深度(The depth-of-field of the human eye from objective and subjective measurements)”，SusanaMarcos,Esther Moreno,Rafael Navarro；Vision Research 39 (1999)2039–2049中所记录的。
从欧洲专利申请1903986中已知一种眼内镜片，所述眼内镜片在其前表面以及其后表面上具有环面表面。在这个镜片中，还通过包括顶点处的半径以及非球面度参数的等式描述了主子午线的形状。主子午线之间的中间子午线的顶点处的半径和非球面度由主子午线的相应数值的正弦函数来确定，后者取决于所述中间子午线相对于主子午线的角度。制造在两侧都具有环面表面的镜片提高了制造的复杂性和成本。
现有的包括非球面环面形表面的环面眼内镜片和隐形眼镜中，将额外的像差引入到人类的仿晶状体光学系统中。具体地，当较大的镜片表面被涵盖于到达视网膜上的折射光时，这些像差会随着瞳孔张开而增大。由于瞳孔通常在低亮度环境中张开得更大，这会导致对比度恶化程度超出在不利的灯光条件下获得足够视力所需的程度，使得夜间的视敏度和光感受到了不利的影响。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种佩戴于眼内或眼上的用于矫正散光的镜片，其引入相比于当前公知的镜片更低的像差，并且特别是当瞳孔张开的尺寸变化时，像差更加恒定。
根据本发明，通过提供根据权利要求1的镜片来达到上述目的。
由于主子午线和介于主子午线之间的至少一条子午线均具有不同的科丁顿(Coddington)形状因数以及不同的非球面度，根据提供了相应子午线的像差中性屈光的关系，非球面度与各自的子午线的科丁顿形状因数是相关的，获得了像差中性镜片，其中沿着从镜片的光轴到镜片外围的每条子午线的像差中性镜片的有效屈光能力是非常恒定的，并且随着确定光线会在镜片的哪个表面部分上折射到视网膜上的瞳孔张开程度，像差的变化量微乎其微。
在从属权利要求中陈述了本发明的具体细节以及实施例。
本发明的其他特征、效果以及细节记载于具体实施方式和附图中。
附图说明
图1是根据本发明的第一个例子的镜片的原理透视图；
图2是根据图1的镜片的前表面的原理透视图；
图3是双凸镜片的像差中性子午线的科丁顿形状因数和非球面度的圆锥常数之间的关系曲线图；
图4是凹凸镜片的像差中性子午线的科丁顿形状因数和非球面度的圆锥常数之间的关系曲线图；
图5是根据本发明的一个例子的镜片的第一表面的顶点半径相对于角度α的曲线图；
图6是根据本发明的一个例子的镜片的相反于第一表面的第二表面的顶点半径相对于角度α的曲线图；
图7是由根据图5和图6的顶点半径得出的镜片的基本屈光力相对于角度α的曲线图；
图8是由根据图5和图6的顶点半径得出的镜片的基本科丁顿形状因数Q相对于角度α的曲线图；
图9是图1中所示的曲线图的部分放大图，其中标绘出了针对科丁顿形状因数数值的用于获得像差中性子午线的非球面度数值的圆锥因数K；
图10是由根据图8的相对于角度α的科丁顿形状因数Q和图9的针对科丁顿形状因数数值的用于获得像差中性子午线的非球面度数值的圆锥因数K得出的镜片的非球面度的圆锥因数K相对于角度α的曲线图；以及
图11是根据图5至图10的镜片表面形状的第一表面的在5mm处的矢状表面相对于角度的曲线图。
具体实施方式
在图1和图2中，按照图示显示了根据本发明的镜片1的例子。镜片可以是设置为关于光轴3维持定向的隐形眼镜，或者可以具有用于布置在人眼的眼前房或眼后房的触觉部2。镜片前表面4和镜片后表面5相交于平面中，在该平面内光轴3沿着子午线6延伸。
子午线是弯曲的，使得每条子午线在镜片的光学部分内在其全部长度上具有恒定的屈光力。镜片还可具有外围的非光学部分，例如将镜片厚度圆滑处理，以例如根据布置在眼内或眼上而得到具有理想特性的边缘形状。
在图1和图2中，主子午线竖直地和水平地延伸，并且分别由附图标记6v和6h来标出。在本例中，主子午线的平面彼此垂直，然而主子午线6v的平面和主子午线6h的平面还可以其他角度相交。主子午线6v和主子午线6h的顶点半径彼此不同，并且中间子午线6的顶点半径介于主子午线6v和主子午线6h的顶点半径之间。因此，镜片在第一主子午线6v上具有第一屈光力，并且在第二主子午线6h上具有不同于第一屈光力的第二屈光力。在介于第一主子午线和第二主子午线之间的每条子午线上，镜片具有介于第一屈光力和第二屈光力之间的屈光力，光功率从子午线到子午线在周向意义上连续变化。
主子午线6v、6h和至少一条介于主子午线6v和6h之间的子午线6均具有不同的科丁顿形状因数以及不同的非球面度，所述非球面度根据提供了相应子午线6v、6h、6的像差中性屈光的关系而与相应子午线的科丁顿形状因数相关。
这导致在每条全部的子午线上具有非常恒定的有效光功率，并且因此从镜片的光轴到镜片的光学区域的外围，周向平均光功率是恒定的。优选地，介于主子午线之间的成形为像差中性非球面度的子午线之间的夹角是无穷小的，所述像差中性非球面度与该子午线的单个的科丁顿形状因数相匹配，使得非球面度还与整条子午线上的像差中性屈光的科丁顿形状因数连续匹配。
表面的形态并不具有恒定半径，而是类似弯曲的形状，因为子午线的形状从子午线到子午线在周向意义上连续变化。光学性能是子午线的整体函数，因此其关于子午线为恒定的。
在周向意义上斜率是渐变的，并且相比于基于在最平坦的主子午线和最弯曲的主子午线之间的平滑性的镜片设计而言，斜率从最高水平下降得不那么迅速。
利用所提议的镜片，不必向仿晶状体系统引入额外的球面像差(并且因此不必增加焦点深度/视野深度)就可获得具有非常恒定的焦点深度的视敏度，并且通过与瞳孔孔径无关的光学性能，特别是当这些性能对于足够的视觉非常重要时，在通常与低亮度有关的大瞳孔孔径下可具有高对比度和高分辨率。
如将要在下文中讨论的例子所描述的那样，本发明还可体现为具有带有不同焦距和子午线的区域的多焦点镜片，其中一个或更多个区域成形为矫正散光，并且在整条子午线上所述子午线的非球面度与所述子午线的用于像差中性屈光的科丁顿形状因数相匹配。本发明还可体现为可调节镜片。
决定相关的环面功率的前弯曲R1、R2的形状和后弯曲R3、R4的形状(优选针对每条子午线)产生无像差的恒定子午线功率。在周向意义上的综合的总光功率从镜片的光轴到镜片的光学部分的外边缘为恒定的。
可利用以下等式来计算镜片的连续曲率；
利用以下等式来描述矢状(前部或后部)表面尺寸：
yα＝±(x2/r1)/(1+(1-(Kα+1)*x2/r1 2)0.5) (1)
其中：
yα＝子午线上的点的矢状高度(随子午线的角度变化)；
x＝距每条子午线上的光轴的距离；
r1＝每条子午线的顶点半径(随屈光力变化)；
Kα＝每条子午线的圆锥常数(随子午线的角度变化)；
注解1：可通过实现像差中性功效的任何等式来计算yα；
注解2：计算表面尺寸的角度(α)的增量选择为实现所需水平的连续的像差中性功效所要求的那样小。
每条子午线的圆锥度数值Kα(非球面度)与光学形状相关：
每条子午线的科丁顿形状因数为：
Qα＝(r2+r1)/(r2–r1) (2)
注解3：可通过描述形状变化的任何等式来计算Qα。
其中：
Qα＝子午线的每个角度处的科丁顿形状因数
r1＝每条子午线的第一(前)侧的半径
r2＝每条子午线的第二(后)侧的半径
为了推导出图3和图4所示的Kα的曲线图，计算出了对应于各个角度的最适合的标绘曲线图。
参照图5至图11所示的曲线图讨论了如何推导出本发明的镜片形状的例子。
在图5和图6中，顶点半径对应相对于主(例如竖直)子午线具有角度α的子午线，并且提供了环面镜片，环面镜片的前表面(半径1)提供了10D的柱镜矫正。后表面是球面的(非环面的)，并且具有介于100至200度之间的带有-5D的功率偏差的部分，以显示计算的效果并且说明对多焦点镜片的应用。
根据图5和图6所示的曲线图，在顶点处的前半径和后半径导致了如图7所示的关于角度α的基本屈光力的曲线图以及如图8所示的关于角度α的科丁顿形状因数Q。为了获得在每条子午线上的像差中性屈光，圆锥系数Kα应当根据如图9所示的曲线图而与科丁顿形状因数Q相关。将其应用到图8的科丁顿形状因数的曲线图，得出了如图10所示的关于角度α的圆锥因数Kα的曲线图。因此，可以获得用于计算定向为任何角度α的每个前表面(表面1)子午线的像差中性形状的半径和圆锥(非球面度)参数。当应用时，获得了表面1，其中距光轴5mm处的矢状表面在周向意义上关于角度α的变化如图11所示。
上面描述的这个连续的像差中性方法可应用于所有子午线、半子午线或子午线的部分。
正如可从图7所看到的那样，根据本例，除了在多焦点镜片的近视区域和远视区域之间的边界处的光功率的阶梯外，关于角度α的屈光力曲线图是正弦形状的。无论距离沿其测量光功率的镜片的光轴的距离是多少，作为子午线角度α的函数的光功率的正弦曲线图形的振幅是相同的。在根据本发明的镜片中，作为子午线角度α的函数的在距离第一表面的光轴5mm处的矢状表面的过渡圆锥轮廓也接近如图11所示的完美的正弦形状。这使得产生了相比于常见的环面眼内镜片而言延伸过更大的表面区域和更宽的宽度的具有最大和最小的环面功率的区域，其中作为子午线角度α的函数的光功率的正弦曲线图形的振幅在距光轴不同的距离处是不同的。因此，根据本发明的镜片更能容许轴定位的轻度偏差和环面镜片的矫正轴相对于眼睛的散光轴的旋转未对准。过渡性的圆锥轮廓还避免了由于一旦发生轴错位而引起的像差所导致的视觉障碍。
根据本发明的镜片的另一个优点是可以在一侧上成形为环面非球面、而另一侧可能是平面的或常见的球面形状，以此来获得像差中性屈光，因为可以使像差中性非球面度遵循由前表面和后表面的形状上的差异所引起的形状因数的变化。相比于在其两侧均具有环面或在其两侧具有环面-非球面表面的镜片，更容易制造在其一侧具有平面表面或球形表面的镜片。
此外，本发明允许以相对简易的方式使多焦点镜片成形：通过在第一表面内形成具有不同半径的非球面区域并在相反的表面内提供像差中性非球面度，所述像差中性非球面度与第一表面内的具有不同半径的区域之间的过渡处的科丁顿形状因数的变化相匹配。因此，可降低或避免由于具有不同焦距的区域所产生的额外的像差。
对比例
为了在术中比较根据本发明的镜片和常规的环面镜片的未对准效果，借助于术中波前像差测量将根据本发明的镜片与常规的镜片(“晶体状环面(Lentis Toric)”镜片，可从德国柏林的Oculentis股份有限公司购买得到)的屈光进行比较。
在预期的、随机的对比研究中，患有白内障和先前患有角膜散光的患者经历了两侧均植入有环面眼内镜片的常规白内障手术。
利用光波折射分析(ORA)系统执行的术中波前像差测量可用于评价柱镜削减的镜片未对准的效果，在这之后将镜片旋转至理想的轴线上，并且手术完成。
以屈光正常作为目标。利用ORA系统波前像差计(WaveTec视觉系统,Aliso Viejo，加州，美国)在未对准为10°、5°和0°处测量术中屈光。在术后一个月评估未矫正的距离视敏度(UDVA)和已矫正的距离视敏度(CDVA)、屈光以及镜片未对准情况。利用KR-1W波前分析仪(Topcon，东京，日本)来评估术后的镜片未对准情况。
在每个分组中将环面眼内镜片植入到10只眼睛中，根据本发明的镜片产生平均1.6°的旋转未对准，而晶体状环面(Lentis Toric)镜片产生平均2.2°的旋转未对准。
通常，眼内镜片的旋转未对准的每一度会导致散光矫正下降约3.3％。如果环面眼内镜片未对准达到10°，那么散光将会保持33％欠矫正。如果环面眼内镜片未对准达到30°，那么通常未获得散光矫正。
欠矫正和未对准之间的这种公知的关系也存在于晶体状环面镜片的10°的旋转未对准(33％欠矫正)和5°的旋转未对准(16％欠矫正)。
根据本发明的镜片，10°的旋转未对准导致平均18％而不是33％的散光欠矫正，33％是常规环面眼内镜片的期望目标，并且5°的旋转未对准导致平均9％而不是17％的欠矫正，17％是常规环面眼内镜片的期望目标。

Claims (6)

1.一种佩戴于人眼上或眼内的用于屈光矫正散光的眼镜镜片，所述镜片(1)具有前表面(4)和后表面(5)，所述前表面(4)和后表面(5)成形为使得至少在所述镜片的区域中所述镜片具有：
在第一主子午线(6v)上的第一屈光力；以及
在第二主子午线(6h)上的不同于所述第一屈光力的第二屈光力，所述第二主子午线(6h)与所述第一主子午线相交(6v)；
其中，所述前表面(4)和后表面(5)成形为使得至少在所述镜片的所述区域中在介于所述第一主子午线(6v)和所述第二主子午线(6h)之间的每条子午线上的介于所述第一屈光力和所述第二屈光力之间的屈光力，所述屈光力从一条子午线到另一条子午线连续地变化；
其中，所述主子午线(6v，6h)和介于所述主子午线(6v，6h)之间的每条子午线(6)均具有不同的科丁顿形状因数以及不同的非球面度，所述非球面度根据提供了相应子午线(6，6v，6h)的球面像差中性屈光的关系而与所述相应子午线(6，6v，6h)的科丁顿形状因数相关。
2.根据权利要求1所述的镜片，其中，所述前表面(4)或后表面(5)是平面的或是球面形状。
3.根据权利要求2所述的镜片，其中，平面的或球面的所述前表面或后表面(4，5)的相反表面(5,4)具有圆锥轮廓，所述圆锥轮廓在距光轴(3)5mm处的矢状表面为子午线角度α的正弦函数。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的镜片，其中，所述前表面(4)或后表面(5)具有平面的或球面形状的第一区域以及平面的或球面形状的第二区域，所述第一区域的曲率半径不同于所述第二区域。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的镜片，其中，介于在第一主子午线(6v)上的第一屈光力和在第二主子午线(6h)上的第二屈光力之间的屈光力关于子午线角度α以至少一个正弦函数变化，对于距光轴(3)不同距离处所测得的光功率而言，所述函数的振幅是相同的。
6.根据权利要求4所述的镜片，其中，介于在第一主子午线(6v)上的第一屈光力和在第二主子午线(6h)上的第二屈光力之间的屈光力关于子午线角度α以至少一个正弦函数变化，对于距光轴(3)不同距离处所测得的光功率而言，所述函数的振幅是相同的，并且
其中，屈光力在所述第一区域和第二区域中均关于子午线角度α以正弦函数变化。
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