CN105980915A - 复曲面眼用透镜 - Google Patents

Abstract

提供了一种复曲面眼用透镜，其中透镜的折射率在垂直于透镜的光轴的平面上的第一方向和平面上的与第一方向不同的第二方向之间不同。此外，作为第一方向上的折射率和第二方向上的折射率之间的差的折射率差取决于径向方向上的透镜的位置而变化。

Description

复曲面眼用透镜

技术领域

本文所讨论的实施例涉及用于矫正散光的复曲面眼用透镜。

背景技术

作为用于矫正散光的眼用透镜的示例，提名了眼镜、隐形眼镜、眼内透镜等。这些眼用透镜具有被称为复曲面表面的光学表面。要注意的是，“复曲面表面”是其中如在橄榄球或甜甜圈的侧表面的情况下那样至少两个经线（meridian）的曲率半径彼此不同的透镜的表面形状。因此，具有这样的复曲面表面的透镜被称为复曲面透镜（圆环形透镜）。

由于复曲面表面，透镜的折射率在设定在复曲面表面上的彼此正交的方向之间不同。散光可以通过利用折射率的差来矫正。一般，折射率的这种差被称为圆柱折射率。在复曲面表面上，其中折射率是大的方向上的经线被称为陡峭（steep）经线，并且其中折射率是小的方向上的经线被称为平坦（flat）经线。另外，这两个经线上的折射率的平均值被称为球面等效度数（spherical equivalent power）（或简称为球面度数）。通常，在用于矫正散光的眼用透镜中，作为指示光学性能的指标，使用等效球面度数和圆柱折射率。常规地，已经提出了一种透镜，其中，关于设置在透镜之前和之后的光学表面，将矫正视力中的散光异常的功能赋予一个光学表面，并且将矫正球面像差的功能赋予另一光学表面（专利文献1）。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：JP-A-2009-544059。

发明内容

发明要解决的课题

最近，随着眼科学中的测量仪器的发展，可以准确地测量眼球中的角膜散光。例如，在前眼部形状分析器（诸如Pentacam（注册商标）（由OCULUS制造）或TMS-5（由TOMEY CORPORATION制造））中，可以测量角膜的形状，并且可以测量从角膜的中央到外围的折射力（refractive power）的分布。大致相同的测量也可以应用到具有散光的眼睛，以使得也可以测量范围从角膜的中央到外围的散光量。

然而，在用于矫正散光的常规眼用透镜中，仅公开了其中透镜的一个光学表面被用作复曲面表面的配置，并且未考虑对复曲面表面上的圆柱折射率的控制。因此，即使当范围从角膜的中央到外围的散光量可以通过上述的测量来掌握时，在常规的用于矫正散光的眼用透镜中散光成分也不能恰当地在整个角膜之上移除，由此视觉功能的恰当改进是有限的。

本公开的技术鉴于上述情况而做出，并且本发明的目的是实现能够更恰当地矫正角膜的散光量的复曲面眼用透镜。

用于解决课题的方案

根据实施例，提供了一种复曲面眼用透镜，其中透镜的折射率在垂直于透镜的光轴的平面上的第一方向和平面上的与第一方向不同的第二方向之间不同，其中作为第一方向上的折射率和第二方向上的折射率之间的差的折射率差取决于径向方向上的透镜的位置而变化。此外，根据本实施例的复曲面眼用透镜，折射率差变化为使得衰减透镜安装在其中的眼球的角膜中的关于径向方向或圆周方向的折射率的变化。利用这样的配置，通过分别控制透镜的中央部中的散光量和透镜的外围部中的散光量，有可能提供一种与现有技术相比可以更恰当地执行散光的矫正的复曲面眼用透镜。

此外，根据本公开的复曲面眼用透镜是一种如下的复曲面眼用透镜，其中关于第一方向上的透镜的近轴部中的第一折射率、第一方向上的透镜的外围部中的第二折射率、第二方向上的透镜的近轴部中的第三折射率、以及第二方向上的透镜的外围部中的第四折射率，第一折射率和第三折射率之间的差是透镜的近轴部中的折射率差，并且第二折射率和第四折射率之间的差是透镜的外围部中的折射率差，并且透镜的近轴部中的折射率差和透镜的外围部中的折射率差被控制成彼此不同。可替代地，提供了一种复曲面眼用透镜，其中单独地控制第一方向上的第一球面像差量和第二方向上的第二球面像差量。

发明效果

根据本公开的技术，有可能实现一种能够更恰当地矫正眼球的散光量的复曲面眼用透镜。

附图说明

图1是图示透镜的球面像差的示意图；

图2（a）和图2（b）是图示复曲面透镜的球面像差的示意图；

图3是图示根据本实施例的复曲面眼内透镜和常规的复曲面眼内透镜的模拟结果的一个示例的表；

图4是图示针对评价复曲面眼内透镜所准备的模型眼的示意性构造的图；

图5是图示图4中所图示的模型眼的评价结果的一个示例的表；

图6（a）至6（c）是图示根据本实施例的复曲面眼内透镜的MTF的测量结果的一个示例的图形；以及

图7（a）至7（c）是图示常规的复曲面眼内透镜的MTF的测量结果的一个示例的图形。

具体实施方式

下文，参照附图来描述本发明的实施例。虽然将在下文所做出的描述中描述复曲面眼内透镜，但是本发明不限于眼内透镜并且也可以适用于各种眼用透镜，包括隐形眼镜。

首先，参照图1来描述作为塞德耳的五个像差之一的球面像差。当发生球面像差时，在旋转对称型透镜的中央部（近轴部）和外围部之间产生能力（power）差。球面像差是其中穿过透镜的中央部的光和穿过透镜的外围部的光不在同一焦点上会聚的现象。

如图1中所图示的，假设透镜L1的后侧主点为H’，近轴焦点为F，焦距为f，并且从后侧主点H’到外围光束（穿过透镜的外围部的光）的焦点的距离为f’，则透镜L1的近轴折射率P使用焦距f通过下式（1）表达。尽管关于其中空气存在于透镜之前和之后并且折射指数被设定为1的情况来做出描述，但是本发明不限于这样的情况。

　　　　　(1)。

在本实施例中，其中产生球面像差的情况意味着其中外围光束的焦点F’的位置和近轴焦点F的位置彼此不同的情况，并且透镜L1的外围部的折射率P’使用距离f’通过下式（2）表达。

　　　　　(2)。

在图1中，外围光束的焦点F’比近轴焦点F更靠近后侧主点H’，并且因此，下式（3）成立。也就是说，当在透镜L1中产生球面像差时，在透镜L1的中央部和外围部之间的折射率中产生差。

　　　　　(3)。

接下来，参照图2（a）和图2（b）来描述在复曲面透镜L2中产生的球面像差。出于描述方便起见，通过假设在Z轴上取得复曲面透镜L2的光轴、设定与光轴正交的XY平面、以及X轴和Y轴彼此正交来做出描述。然而，X轴和Y轴可能不总是彼此正交，并且可以被配置成使得X轴在XY平面上的第一方向上延伸并且Y轴在与第一方向不同的第二方向上延伸。图2（a）和图2（b）分别图示了其中复曲面透镜L2的X轴方向和Y轴方向上的光束会聚的状态。如图2（a）中所图示的，假设复曲面透镜L2的后侧主点为H’，透镜的X轴方向上的近轴焦点为Fx，透镜的X轴方向上的焦距为fx，并且从后侧主点H’到透镜的X轴方向上的外围光束的焦点的距离为fx’。以相同方式，如图2（b）中所图示的，也关于透镜的Y轴方向而分别设定Fy、fy、fy’。

在该情况下，如参照图1所描述的，下式（4）至（7）成立。

　　　　　(4)

　　　　　(5)

　　　　　(6)

　　　　　(7)。

此处，SAx、SAy分别指示透镜的X轴方向上的球面像差量的距离和透镜的Y轴方向上的球面像差量的距离。例如，图2（a）和图2（b）中所图示的复曲面透镜L2中的SAx、SAy取负值。

通过下式（8）和（9）来表达复曲面透镜L2的近轴部中的圆柱折射率Pc和复曲面透镜L2的外围部中的圆柱折射率Pc’。

圆柱折射率Pc、Pc’二者均对应于第一方向上的折射率和第二方向上的折射率之间的差。此外，Px、Px’、Py和Py’分别对应于第一折射率、第二折射率、第三折射率和第四折射率。

　　　　　(8)

　　　　　(9)。

在本实施例中，出于通过测量眼球的形状来减轻角膜在径向方向上或在圆周方向上的散光的目的，通过将透镜侧上的Pc和Pc’确定成使得眼内透镜被插入到其中的眼睛的近轴部和外围部的圆柱折射率在式（8）和（9）中彼此抵消来制造复曲面眼内透镜。可替代地，通过单独地将SAx、SAy确定成使得眼内透镜被插入到其中的眼睛的近轴部和外围部的圆柱折射率在式（5）和（7）中彼此抵消来制造复曲面眼内透镜。因此，不仅可以控制透镜的中央部中的散光量而且可以控制透镜的外围部中的散光量，并且因此，有可能提供与常规的复曲面眼内透镜相比具有更良好的散光矫正功能的透镜。根据本发明的复曲面眼内透镜不限于其中折射率的差在近轴部和外围部之间在两个阶段中不同的配置，并且复曲面眼内透镜可以被配置成使得折射率的差从透镜的中央到外围以无级方式连续地变化。

接下来，在本实施例中，参照图3，关于当复曲面眼内透镜使用式（8）和（9）来设计时通过复曲面眼内透镜所获取的兰杜特环图像上的模拟结果来做出描述。图3图示了其中常规的复曲面透镜和根据本实施例的复曲面透镜被应用到预定条件之下的散光眼作为眼内透镜的所谓最佳聚焦中的兰杜特环图像、当图像平面在模拟中移动离开透镜0.04mm（+）时所获取的兰杜特环图像、以及当图像平面做出接近透镜0.04mm（-）时的兰杜特环图像。

如可以从图3中所图示的最佳聚焦中的兰杜特环所理解的，在根据本实施例的复曲面眼内透镜中，散光良好地降低，使得获取清晰的兰杜特环图像。另一方面，在常规的复曲面眼内透镜中，虽然在图像可识别的程度上确认兰杜特环图像，但是在兰杜特环周围产生所谓的模糊。

此外，当移动图像平面使得图像散焦时也出现兰杜特环图像中的差。如图3中所图示的，在根据本实施例的复曲面眼内透镜中，即使当图像平面从用于最佳聚焦的位置移位时，也产生具有旋转对称形状的模糊。也就是说，可以肯定地说，散光基本上完全消除。另一方面，在常规的复曲面眼内透镜中，模糊在纵向方向（图3绘制在其上的纸上的垂直方向）上延伸（像平面：+0.04mm）或在横向方向（图3绘制在其上的纸上的左右方向）上延伸（像平面：-0.04mm），并且因此，理解到，散光未完全消除。根据以上，可以肯定地说，根据本实施例的复曲面眼内透镜可以获取与现有技术相比更有效的散光矫正效果。

接下来，对关于其中制造在透镜的中央部和外围部之间在散光量方面不同的散光角膜透镜的情况的评价结果做出描述。图4图示了被用于评价的模型眼的示意性配置。在图4中所图示的模型眼中，散光角膜透镜L3可绕光轴合适地旋转。因此，有可能使得散光角膜透镜L3的散光轴和复曲面眼内透镜L4的散光轴彼此一致。在图4中，散光角膜透镜L3由双凸透镜形成。然而，散光角膜透镜L3可以是弯月形透镜或双凹透镜。

在图4中所图示的模型眼中，通过估计其中复曲面眼内透镜L4被设置在眼睛内的情况而将复曲面眼内透镜L4布置在水中。然而，模型眼可以被配置成使得复曲面眼内透镜L4被布置在空气中。作为关于图4中所图示的模型眼进行观察的指标，使用具有长度为3m的视力表上所描述的兰杜特环。要成像的指标是1.0视力的试视力字体（optotype）。允许546nm的光穿过其的过滤器被安装在形成光源的卤素灯上，并且从视力表的背侧向视力表照射穿过过滤器的光。摄像机10可以在关于复曲面眼内透镜L4的光轴的方向上前后移动以用于聚焦。如图4中所图示的，复曲面眼内透镜L4被定位在近似长方体的壳体100内，其中壳体100的两个表面均由平面玻璃101、101形成。如前所述，壳体100内充满水，并且光圈（stop）S被安装在复曲面眼内透镜L4的散光角膜透镜L3侧上。

图5图示通过在使用图4中所图示的模型眼时由摄像机对作为指标的兰杜特环进行成像而获得的结果。如图5中所图示的，以与图3中所图示的模拟结果相同的方式，在本实施例的复曲面眼内透镜L4中，兰杜特环清晰地成像在最佳聚焦中。此外，同样关于通过在复曲面眼内透镜L4的光轴方向上移动摄像机10而被有意散焦的图像，模糊旋转对称地发生。因此，理解的是，散光良好地降低。另一方面，在常规的复曲面眼内透镜中，尽管在最佳聚焦中识别出兰杜特环，但是当图像被有意散焦时，图像显著降级。因此，理解的是，散光减少得不充分。

图6（a）至6（c）图示了通过使用图5中所图示的模型眼的配置来测量本实施例的复曲面眼内透镜的MTF（调制传递函数）而获得的结果。在图中，在横轴上取得指示被用作要成像的对象的条纹图案的条纹的距离的空间频率，并且在纵轴上图示由复曲面眼内透镜聚焦在摄像机的光接收表面上的条纹图案的图像的MTF的值。实线指示复曲面眼内透镜的径向（辐射）方向（在本情况下，0度方向）上的数值，并且虚线指示复曲面眼内透镜的经线（同心）方向（在本情况下，90度方向）上的数值。如图6（a）到6（c）中所图示的，在本实施例的复曲面眼内透镜被插入到其中的模型眼的情况下，理解的是，MTF在最佳聚焦中在0度方向上以及在90度方向上均表现出良好的值。此外，即使在散焦中，尽管MTF的值降低，但是MTF在0度方向上以及在90度方向上均表现出基本上相同的改变，并且因此，理解的是，基本上不产生散光。

接下来，图7（a）至7（c）图示了通过使用图5中所图示的模型眼的配置来测量常规复曲面眼内透镜的MTF而获得的结果。如图7（a）至7（c）中所图示的，在常规的复曲面眼内透镜中，在最佳聚焦中，100线/mm的空间频率处的MTF为0.2或更多，并且因此，认为模型眼可以看到1.0的视力。然而，如可以从图6（a）至6（c）所理解的，与本实施例的复曲面眼内透镜相比，MTF表现出低值。此外，如图7（a）至7（c）中所图示的，在常规的复曲面眼内透镜中，甚至在散焦时，MTF在0度方向上以及在90度方向上也表现出不同的改变。因此，可以肯定地说，散光仍然残留在常规的复曲面眼内透镜中。如以上已经阐述的，借助于根据本实施例的通过不仅考虑透镜的中央部处的散光量而且考虑透镜的外围部处的散光量而以上述方式设计的复曲面眼内透镜，散光的矫正可以与现有技术相比更良好地执行。

附图标记的说明

L1 透镜

L2 复曲面透镜

L3 散光角膜透镜

L4 复曲面眼内透镜。

Claims (4)

1.一种复曲面眼用透镜，其中透镜的折射率在垂直于透镜的光轴的平面上的第一方向和平面上的与第一方向不同的第二方向之间不同，其中

作为第一方向上的折射率和第二方向上的折射率之间的差的折射率差取决于径向方向上的透镜的位置而变化。

2.根据权利要求1所述的复曲面眼用透镜，其中折射率差变化为使得衰减透镜被安装在其中的眼球的角膜中的关于径向方向或圆周方向的折射率的变化。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的复曲面眼用透镜，其中关于第一方向上的透镜的近轴部中的第一折射率、第一方向上的透镜的外围部中的第二折射率、第二方向上的透镜的近轴部中的第三折射率、以及第二方向上的透镜的外围部中的第四折射率，第一折射率和第三折射率之间的差是透镜的近轴部中的折射率差，并且第二折射率和第四折射率之间的差是透镜的外围部中的折射率差，并且透镜的近轴部中的折射率差和透镜的外围部中的折射率差被控制成彼此不同。

4.根据权利要求1至3中的任一项所述的复曲面眼用透镜，其中单独地控制第一方向上的第一球面像差量和第二方向上的第二球面像差量。