CN108375842B - 符合视网膜分辨率的镜片及其验配处方和制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种符合视网膜分辨率的镜片及其验配处方和制造方法，包括先测量患者的光学特性并传输至计算机，通过光学辅助设计模块进行设计，通过光学分析模块进行评估，并引入数据库检索、光学模拟系统进行模拟，最终转化为符合机械生产的设计格式并采用3D打印机或数控机床切割系统制造所述镜片。本发明通过控制测量精度和校正精度，获得符合视网膜分辨率的镜片设计；并通过建立个性化定制所需的数据库，满足根据不同患者的年龄和职业因素对眼镜的设计参数进行优化，使镜片的验配和制造无缝衔接，信息互通，工差更小，可显著改善视力和降低佩戴造成的眼睛不适感。

Description

符合视网膜分辨率的镜片及其验配处方和制造方法

技术领域

本发明属于镜片的验配和制造技术领域，尤其是一种符合视网膜分辨率的镜片及其验配处方和制造方法。

背景技术

验配处方，即验光处方和配镜处方，是指验光、配镜过程的处理方法和最终结论。

普通常规验光是指在一般眼镜店的配镜验光，它的目的仅是让屈光不正者看清物体，操作方法和步骤都相对简单。而医学验光首先要具有高精密、高成本的综合验光仪，并对验光师要求严格，必须是熟知临床眼科和眼视光学知识的眼视光医师。医学验光一般是通过试镜架的测试，根据患者的反应，医师作出相应的调整，得出最适合患者的处方，如有内隐斜和外隐斜患者，验光医师将酌情对配镜处方进行调整。这个验光处方不仅使患者配戴舒适、看得清晰，还能进行持久的阅读和工作。

得到一个准确的验光处方后，如果眼镜配得不准，那么就前功尽弃了。要配一副准确的眼镜，不仅需要精密的仪器设备，还需要视光学方面的专业知识和技术。首先要根据度数、瞳距和患者的脸型选择一副适合的镜架和镜片，再把镜片装配到镜架上。随着人们对更高生活质量的追求,目前利用标准化度数0.25D间隔的普通常规验配镜片矫正屈光不正已经不能满足患者的需要，成品镜片通常仅接近近似于以球体和柱状矫正的0.25D增量的处方，因而矫正准确度可能不够。

经过考察，现有技术还存在着以下的不足。

1. 目前的验配处方缺少个性化定制所需的数据库存储单元。

随着消费者个性化需求的增多以及对不同年龄层次视觉健康的日益关注，根据患者自身情况，测量精准验光参数并配、制造出定制化的眼镜的需求也日益增长，定制化眼镜必将成为具有符合眼视光健康标准销售体系中最重要产品。因此，验配处方还需要更多的数据存储单元，以覆盖专业眼部护理人员在实际应用时遇到的各种情况，这包括了根据不同患者的年龄和职业因素对眼镜的设计参数进行优化。

2.目前的眼镜不能符合视网膜分辨率的要求。

传统的验光都是0.25D（25度）为一区间，不是每个人都能精确地将视力矫正到1.0。

对于青少年初次配镜，或者眼睛比较敏感的人群来讲，能看清楚配置的眼镜会使他们在佩戴初期有眩晕、发胀等不适感，并有相当部分患者长期佩戴后视力下降。40岁以后随着人眼的晶状体逐渐纤维硬化，进入老花眼初期，睫状肌逐渐麻痹，使人眼无法有效调节眼球的形状（轴向变化），只能通过调节眼睛与所视物体的距离，看近处的物体时必须移远才能看清楚。由于老花眼的特点是眼睛对看远、看近的调节能力差。比如使用者的视力屈光度为+4.00D（俗称400度）时，其视力调节能力只能在几厘米的范围内起作用，一副老花镜只是给使用者的视力补充了一个固定的屈光度，并没有增强使用者的视力调节力。因为每个人的老花度数都不相同,两只眼睛的老花度数也可能不一样,还有一些人在老花的同时还有远视、近视、散光等视力问题,如果长时间戴着不合适的老花镜,不但解决不了问题,还会引起眼胀、头痛等问题。

符合视网膜分辨率的精准视觉矫正镜片的验配处方，必须包括同时精确校正光焦度和散光到小于人眼视网膜分辨率极限，而不是仅校正二阶散光或同时校正所有的像差。

3.传统的眼镜验配和制造是分开进行的，缺乏信息沟通，制造和装配工差大。

目前临床上，定制化视觉矫正方案过程为：验光、车房加工、定制化加工、装配。该过程中，数据采集和镜片加工是分开进行的，造成制造和装配工差大，加上信息沟通误差造成很难获得符合视光健康标准及高舒适度的产品。

发明内容

针对背景技术中提到的一个或多个不足，本发明提出一种符合视网膜分辨率的镜片及其验配处方和制造方法，可显著改善视力和降低佩戴造成的眼睛不适感。

本发明是这样实现的：

一种符合视网膜分辨率的镜片的验配处方，包括以下步骤：S1,测量患者眼睛的光学特性数据，包括波前像差和角膜地形图数据的特征数据组并传输至计算机接口，用于创建计算模型眼睛的基础，其中，像差的测量精度表示为焦度差<0.06D；S2,计算机将所述光学特性数据转化为函数信息；S3,函数信息被馈送到光学辅助设计模块，光学辅助设计模块完成对镜片的初步设计；S4,由光学分析模块对镜片的初步设计进行评估，包括通过计算模型眼睛将视觉性能的结果反馈给光学辅助设计模块，以重新设计、优化镜片的设计，直至光焦度校正被设置以抵消所述像差在-0.03D和+ 0.03D之间；同时校正光焦度像差中的两个到五个；S5,将光学设计参数、分段设计参数以及该患者的年龄和职业因素提供给计算机数据库中；S6,计算机通过数据库检索，进一步优化镜片的设计；并通过光学模拟系统对患者佩戴后的矫正效果进行模拟，进一步确认使用的舒适度。

作为本发明的进一步改进，所述S6还包括，通过在患者眼前逐渐加减屈光度变化＜0.12D镜片的插片方式进一步优化镜片的设计，最终决定最适宜的镜片。

作为本发明的进一步改进，采用焦度计或波前传感器来测量患者眼睛的光学特性数据。

作为本发明的进一步改进，所述光学辅助设计模块通过光学设计软件完成对镜片的初步设计，所述光学设计软件包括ZEMAX和Onshape，所述初步设计包括双面自由曲面设计。

作为本发明的进一步改进，所述光学设计参数包括瞳孔直径范围、交替/同时功能和单目/双目功能，所述分段设计参数包括区域的面型和面积、离散/渐进区域。

一种符合视网膜分辨率的镜片的制造方法，其特征在于，包括使用如权利要求1-5任一项所述的验配处方，并且包括以下步骤：S7,通过转换模块将来自S6中光学分析模块的结果数据转换为可以由机械模块使用的格式，使其符合机械生产的设计格式；S8,采用3D打印机或数控机床切割系统制造所述镜片。

作为本发明的进一步改进，所述镜片的制造材料为可光固化或热固化树脂材料。

一种符合视网膜分辨率的镜片，采用如权利要求6或7所述的制造方法制造获得。

作为本发明的进一步改进，所述镜片的屈光度变化区间范围为5-25度。

作为本发明的进一步改进，所述镜片的屈光度变化区间范围小于5度。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

采用本发明的验配处方，通过控制测量精度和校正精度，获得符合视网膜分辨率的镜片设计；并通过建立个性化定制所需的数据库，满足根据不同患者的年龄和职业因素对眼镜的设计参数进行优化。

采用本发明的制造方法，使镜片的验配和制造无缝衔接，信息互通，工差更小。

本发明提供了一种变化区间更小的精确验光片的验光体系。国家标准体系的验光片为25度一个变化区间,而采用本发明的验光体系的镜片,其区间可以在5-25度之间做出变化, 镜片变化区间可以向下兼容至国标的25度变化区间；又可以在5度范围内精细划分，比国家标准体系更加精准,更加突出了高精度定制化镜片的制造能力。

附图说明

图1是一种符合视网膜分辨率的镜片的验配处方和制造方法的流程示意图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面结合附图及具体实施例对本发明进一步说明。

实施例1

S1, 通过高精度定制化焦度计或波前传感器测量患者眼睛的光学特性并产生传输到计算机接口，包括但不限于波前像差和角膜地形图数据的特征数据组用于创建计算模型眼睛的基础。其中，像差的测量精度表示为焦度差<0.06D。这里的高精度定制化焦度计或波前传感器，是指能满足上述测量精度的光学仪器。

S2,计算机将所述光学特性数据转化为函数信息。

S3, 函数信息被馈送到光学计算辅助（CAD）设计模块，光学辅助设计模块通过光学设计软件完成对镜片的初步设计，设计包括但不限于环面离焦等双面自由曲面设计。光学设计软件包括但不限于商用镜片软件如ZEMAX、Onshape，也包括自主开发的自由曲面光学设计方案。

S4, 由光学分析模块对镜片的初步设计进行评估，包括通过基于该组特征数据生成的计算模型眼睛将视觉性能的结果反馈给光学辅助设计模块，以重新设计、优化镜片的设计，直至光焦度校正被精确地设置以抵消所述像差在-0.03D和+ 0.03D之间；同时校正所述光焦度像差中的两个到五个。其中，同时校正所述光焦度像差中的两个到五个，是指人眼不同位置的焦度是不同的，满足2-5个点的矫正，即多焦点。

S5, 光学设计参数（例如瞳孔直径范围，交替/同时功能，单目/双目功能），分段设计（例如区域的面型和面积，离散/渐进区域等）以及该患者的年龄和职业因素提供给计算机数据库。

S6, 计算机通过数据库检索、光学模拟系统的模拟等方式和定制精准插片方式进行（指在患者眼前逐渐加减屈光度变化小于0.12D镜片）进一步优化透镜的设计，决定最适宜的镜片。

S7, 通过转换模块将来自光学分析模块的结果数据转换为可以由机械模块使用的格式，将光学设计转换成符合机械生产的设计格式。

S8, 通过对所设计的镜片面型进行分析，使用包括3D打印机和数控机床切割系统制造所述透镜，选用材料为可光固化或热固化树脂材料。

制定视觉矫正方案、提高矫正后人眼的视觉质量,一个非常重要的环节就是获得真实、准确的矫正前的人眼屈光状态。本实施例中运用符合物理原理的高精度定制化焦度计或波前像差测量技术，可以将验光度数区隔精确到＜±0.06D。这样除了有弱视等眼部疾病的顾客外，既可以帮助其精准视力矫正的需求，又能够保证在佩戴后无眩晕、肿胀等不适感。

引入光学分析模块，既可以满足验光基本要求，又可以满足视觉舒适的最接近清晰区间（比如：4.10D比4.25D舒适，没有晕眩等佩戴不适感，而又比4.00D清晰）。本发明的光学分析模块包括同时精确校正光焦度和散光到小于人眼视网膜分辨率极限（焦度区间<±0.06D），而不是仅校正二阶散光或同时校正所有的像差。同时，该矫正精度可以和先进自由曲面加工技术的制造误差合理匹配，提供了大规模定制精准视觉矫正镜片的方法。

采用实施例1的镜片的屈光度变化区间可在5-25度范围之间。目前国标使用的镜片为25度区间变化，如通过精确设备验光和定制化的变化范围在5度区间的镜片配合，能够最终为患者提供变化区间为5度的眼镜处方，同时由于具有定制化镜片的制造能力，镜片变化区间可以向下兼容至国标的25度变化区间，向上可以提供更加精准、符合视网膜分辨率，更加舒适的镜片。

其中通过数控机床切割系统或3D打印结合的方式进行透镜加工，可以实现更精准的自由曲面数字制造，例如：改变透镜子午线到另一个透镜子午线的非球面度的非旋转对称特殊曲面。该类透镜可有效改善具有散光的佩戴者保持大视角的清晰视觉。

实施例2 - 实施例4通过真实的验配和制造例子，对实施例1进行进一步说明。

实施例2

患者1（44岁），验光数据为：左眼：-2.65，右眼：-2.65。

将验光数据输入计算机，计算机根据患者为文职工作，近距离用眼环境较多的特点，对初始数据进行修正，得到修成参数为左眼：-2.53，右眼：-2.53。针对屈光度的数值小于-5.00的情况，选择折射率为1.597的材料进行下一步的模型设计过程。通过光学模拟系统，对患者佩戴后的矫正效果进行模拟，和5度变化区间的验光片实际佩戴矫正结合的方式，进一步确认使用的舒适度。

在获得了最终的3D模型后，根据镜片的设计特点，选择数控机床切割系统制造所述透镜，选用材料为热固性光学树脂材料。机械加工后对产品表面进行镀膜处理。下一步进行切边、装配。

实施例3

采用实施例1的技术方案，获得患者2最佳的矫正方案为：左眼：-2.55，右眼：-2.55。

采用现行国标25度区间的验光片进行验光、矫正，其只能在左眼：-2.50，右眼：-2.50或左眼：-2.75，右眼：-2.75间选择；

采用10度区间的验光片进行验光、矫正，其只能在左眼：-2.50，右眼：-2.50或左眼：-2.60，右眼：-2.60间选择；

采用5度区间的验光片进行验光、矫正，则能够精准获得验光数据并矫正为：左眼：-2.55，右眼：-2.55。

医学数据证明人眼对视觉矫正的最低分辨率为0.0625D，因此将采用5度区间进行验光、矫正能够实现理论上的最佳矫正方案。

实施例4

患者3（48岁），验光数据为：左眼：-3.25/-0.75/2，右眼：-2.5/-1/155。

将验光数据输入计算机，计算机根据患者为文职工作，近距离用眼环境较多，同时具有近视和散光的特点，对初始数据进行修正。针对屈光度的数值小于-5.00的情况，选择折射率为1.597的材料进行下一步的模型设计过程。并通过光学模拟系统，对患者佩戴后的矫正效果进行模拟，进一步确认使用的舒适度。得到修成参数为左眼：-3.45/-0.75/2，右眼：-2.25/-1/155。

在获得了最终的3D模型后，根据镜片的设计特点，选择高精度3D打印制造所述透镜，选用材料为光固化光学树脂材料。打印后对镜片进行清洗和后处理，然后进行表面镀膜处理。

需要注意的是，采用本发明的验配处方和制造方法，在进一步提高测量精度、校正精度和制造设备精度的条件下，可以进而获得屈光度变化区间小于5度的镜片。因此，本发明的目的不只在于获得某一屈光度变化区间的镜片，更在于进一步提高验光体系的精准度，进一步提高定制化镜片的制造能力。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种符合视网膜分辨率的镜片的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1,测量患者眼睛的光学特性数据，包括波前像差和角膜地形图数据的特征数据组并传输至计算机接口，用于创建计算模型眼睛的基础，其中，像差的测量精度表示为焦度差＜0.06D；

S2,计算机将所述光学特性数据转化为函数信息；

S3,函数信息被馈送到光学辅助设计模块，光学辅助设计模块完成对镜片的初步设计；

S4,由光学分析模块对镜片的初步设计进行评估，包括通过计算模型眼睛将视觉性能的结果反馈给光学辅助设计模块，以重新设计、优化镜片的设计，直至光焦度和散光校正被设置以抵消所述像差在-0.03D和+0.03D之间；同时校正光焦度像差中的两个到五个；

S5,将光学设计参数、分段设计参数以及该患者的年龄和职业因素提供给计算机数据库中；

S6, 计算机通过数据库检索、光学模拟系统的模拟方式和定制精准插片方式进行进一步优化镜片的设计；其中，所述光学模拟系统的模拟方法具体为：通过所述光学模拟系统对患者佩戴后的矫正效果进行模拟；

所述镜片的区间可以在5-25度之间做出变化,镜片变化区间可以向下兼容至国标的25度变化区间；又可以在5度范围内精细划分；

S7,通过转换模块将来自S6中光学分析模块的结果数据转换为可以由机械模块使用的格式，使其符合机械生产的设计格式；

S8, 通过对所设计的镜片面型进行分析，使用包括3D打印机和数控机床切割系统制造镜片。

2.根据权利要求1所述的符合视网膜分辨率的镜片的制造方法，其特征在于，所述S6中，所述定制精准插片方法具体为：通过在患者眼前逐渐加减屈光度变化＜0.12D镜片的插片方式。

3.根据权利要求1所述的符合视网膜分辨率的镜片的制造方法，其特征在于，采用焦度计或波前传感器来测量患者眼睛的光学特性数据。

4.根据权利要求1所述的符合视网膜分辨率的镜片的制造方法，其特征在于，所述光学辅助设计模块通过光学设计软件完成对镜片的初步设计，所述光学设计软件包括ZEMAX和Onshape，所述初步设计包括双面自由曲面设计。

5.根据权利要求1所述的符合视网膜分辨率的镜片的制造方法，其特征在于，所述光学设计参数包括瞳孔直径范围、交替/同时功能和单目/双目功能，所述分段设计参数包括区域的面型和面积、离散/渐进区域。

6.根据权利要求5所述的符合视网膜分辨率的镜片的制造方法，其特征在于，所述镜片的制造材料为可光固化或热固化树脂材料。

7.一种符合视网膜分辨率的镜片，其特征在于，采用如权利要求6所述的制造方法制造获得。

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