CN111679449A - 多焦点硬性角膜接触镜及其设计方法 - Google Patents

多焦点硬性角膜接触镜及其设计方法 Download PDF

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陶悦群
付志英
柳翠英
陈然
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Abstract

本发明公开了一种多焦点硬性角膜接触镜及其设计方法，所述角膜接触镜包括镜体，所述镜体自中心向外连续形成交替排布的M个远用光区和N个近用光区；人眼看远时可以通过镜片的远用光区，满足远视力的需求，人眼看近时可以通过镜片的近用光区，近用光区相较于远用光区附加了正光度，能够缓解睫状肌痉挛，帮助放松睫状肌，能够延缓或预防近视。

Description

多焦点硬性角膜接触镜及其设计方法
技术领域
本发明涉及角膜接触镜领域，具体涉及一种多焦点硬性角膜接触镜及其设计方法。
背景技术
人眼看远、看近的调节，主要是通过睫状肌的收缩与舒张使晶状体光度改变而实现的；正常人看远时睫状肌处于舒张放松的状态，此时晶状体的屈光力较小，眼睛不易疲劳；当看近时，睫状肌收缩，距离越近收缩量越大，晶状体的屈光力也越大，此时眼睛容易疲劳；如果长时间处于这种紧张的收缩状态，就会导致肌肉紧张、麻痹或调节功能丧失。
常见情形中，人眼长时间低头看书，然后突然看向远处时，会发现远处的事物是模糊的，因为此时屈光系统依然处于紧张状态，并没有立即放松下来，由此会导致远视力暂时性的下降，造成调节过度，如果长时间这样，将会导致远视力不可逆性下降，形成近视。
现有技术中缺少一种能够快速切换近用光路和远用光路的角膜接触镜。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种多焦点硬性角膜接触镜及其设计方法。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种多焦点硬性角膜接触镜，包括镜体，所述镜体自中心向外连续形成交替排布的M个远用光区和N个近用光区；所述远用光区与近用光区具有不同的光度PW，所述远用光区的光度为PWfar，所述近用光区的光度为PWnear，则PWnear＝PWfar+PWof；其中PWof为近用附加光度，且其满足：0D＜PWof≤6D。
进一步地，所述近用附加光度PWof满足：0D＜PWof≤4D。
进一步地，3≤M≤20，3≤N≤20，且|M-N|≤1。
一种多焦点硬性角膜接触镜的设计方法，包括以下步骤：
步骤一：从角膜地形图中获取角膜前表面各位置处的曲率半径，则所述远用光区或近用光区的凹面曲率半径rLB＝rcorner，其中rcorner为该远用光区或近用光区所覆盖的角膜前表面的曲率半径平均值；
步骤二：所述远用光区或近用光区的凸面曲率半径
Figure BDA0002560739270000021
其中nL为镜片折射率，ctL为镜片中心厚度；并根据所述角膜接触镜的佩戴者的实际情况，选取各远用光区的直径FOZi或近用光区的直径NOZi。
具体地，步骤二中使用所述远用光区或近用光区的光度PW计算各自的凸面曲率半径rLF0前，需要对PW进行球差修正，则所述远用光区或近用光区的球差修正光度
Figure BDA0002560739270000022
其中δsp为所述远用光区或近用光区对应的初级球差，f为所述远用光区或近用光区对应的焦距；所述远用光区或近用光区的凸面曲率半径
Figure BDA0002560739270000023
与现有技术相比，本发明的有益技术效果是：
1.提供一种多焦点的隐形眼镜，人眼看远时可以通过镜片的远用光区，满足远视力的需求，人眼看近时可以通过镜片的近用光区，近用光区相较于远用光区附加了正光度，能够缓解睫状肌痉挛，帮助放松睫状肌，能够延缓或预防近视。
附图说明
图1为本发明角膜接触镜的结构示意图；
图2为本发明远用光区和近用光区的分布示意图；
图3为本发明光线通过远用光区进入人眼的光路图；
图4为本发明光线通过近用光区进入人眼的光路图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的一种优选实施方式作详细的说明。
如图1和2所示，一种多焦点硬性角膜接触镜，包括镜体，所述镜体自中心向外连续形成交替排布的M个远用光区和N个近用光区；所述远用光区与近用光区具有不同的光度PW，所述远用光区的光度为PWfar，所述近用光区的光度为PWnear，则PWnear＝PWfar+PWof；其中PWof为近用附加光度，且其满足：0D＜PWof≤6D。
如图3和4所示，人眼看远时可以通过镜片的远用光区，满足远视力的需求，人眼看近时可以通过镜片的近用光区，近用光区相较于远用光区附加了正光度，能够缓解睫状肌痉挛，帮助放松睫状肌，能够延缓或预防近视。
人眼看近的时候，晶状体处于放松状态，经近用光区进入眼睛光线落在视网膜上并由视觉神经正常处理，而此时通过远用光区进入眼睛的光线必定落在视网膜的后面，无法被视觉神经处理，所以经由远用光区的光线不会对经由近用光区的光线的成像产生实质性影响；反之同理。
近用附加光度的范围为0D＜PWof≤6D，优选的取值范围为：0D＜PWof≤4D；6D以内是目前比较主流的近用附加光度，超过这个数值，近用光区和远用光区的光度变化过快，佩戴者短时间难以适应，且变化过快易导致光区交界处出现盲区；除此之外，儿童处于发育阶段，近用附加光度过大，可能会弱化其晶状体本来的调节能力；4D是临床中更加保险的数值。
本实施例中，参照图2，从所述角膜接触镜的正视图来看，除了位于中心部位的光区，各远用光区和近用光区呈圆弧形且交替向外扩散。
对远用光区的数量M以及近用光区的数量N进行选取时，需要3≤M≤20，3≤N≤20，且|M-N|≤1；其中|M-N|≤1是为了保证远用光区和近用光区交替设置的需要。
上述取值范围是为了兼顾成像质量和工艺稳定性。
如果M和N小于3，则镜片上每个光区所占面积都很大，相邻光区之间会出现“像跳”，即出现物象丢失的现象，成像质量差。
M和N在3到20的范围内取值，使得每个光区均具有较窄的宽度，远用光区和近用光区交替布置，且各远用光区具有相同的光度、各近用光区具有相同的光度，使得所述角膜接触镜本质上只存在两个焦点，在一个镜片上集成了两种光度，在切换目视距离时，即使近用光区两端的交界处出现盲区，相邻的远用光区也进行相应的弥补。
一般情况下镜片的直径在5mm～10mm左右，当M和N大于20时，则一共会存在40个以上的光区，则平摊到每个光区的宽度只有0.125mm～0.25mm，光区的宽度太窄，则现有工艺很难保证为各光区加工出准确的光度。
一种所述多焦点硬性角膜接触镜的设计方法，包括以下步骤：
步骤一：从角膜地形图中获取角膜前表面各位置处的曲率半径，则所述远用光区或近用光区的凹面曲率半径rLB＝rcorner，其中rcorner为该远用光区或近用光区所覆盖的角膜前表面的曲率半径平均值。
所述远用光区和近用光区统称为光区。
光区的凹面曲率半径取决于角膜前表面的曲率半径，角膜测量设备能够测量并给出角膜地形图，可以从角膜地形图中获取各光区的所覆盖角膜前表面的曲率半径平均值。
步骤二：所述远用光区或近用光区的凸面曲率半径
Figure BDA0002560739270000041
其中nL为镜片折射率，ctL为镜片中心厚度；并根据所述角膜接触镜的佩戴者的实际情况，选取各远用光区的直径FOZi或近用光区的直径NOZi。
镜片折射率nL、镜片中心厚度ctL为已知量。
FOZi是第i个远用光区末端的直径，NOZi是第i个近用光区末端的直径，上述直径均可以通过角膜的直径大小以及瞳孔的大小进行确定；各远用光区末端的直径依次为FOZ1、FOZ2...FOZm，各近用光区末端的直径依次为NOZ1、NOZ2...NOZn。
对远用光区的凸面曲率半径进行计算时，选取该远用光区对应的凹面曲率半径、镜片折射率、镜片中心厚度以及光度。
对近用光区的凸面曲率半径进行计算时，选取该近用光区对应的凹面曲率半径、镜片折射率、镜片中心厚度以及光度。
各光区的凸面是由多个曲率不同但球心同轴设置的弧面组成。
但上述计算方法未考虑各光区球差的影响；球差是由于电磁透镜中心区域和边缘区域对电磁波会聚能力不同而造成的；远轴电磁波通过透镜时被折射得比近轴电磁波要厉害得多，因而由同一物点散射的电磁波经过透镜后不交在一点上，而是在透镜相平面上变成了一个漫射圆斑；为了消除球差的影响，需要进行修正设计。
具体地，步骤二中使用所述远用光区或近用光区的光度PW计算各自的凸面曲率半径rLF0前，需要对PW进行球差修正，则所述远用光区或近用光区的球差修正光度
Figure BDA0002560739270000042
其中δsp为所述远用光区或近用光区对应的初级球差，f为所述远用光区或近用光区对应的焦距；所述远用光区或近用光区的凸面曲率半径
Figure BDA0002560739270000043
初级球差
Figure BDA0002560739270000051
其中h为入射高度，其值为对应光区末端直径的一半；ρ为对应光区原始设计的凸面曲率，曲率为曲率半径的倒数；f为对应光区的焦距，焦距为原始设计的光度的负倒数。
根据光学原理有
Figure BDA0002560739270000052
其中PWsp为f-δSP对应的镜片光度，PW为原始设计的光度。
则球差修正光度PW1＝PW+(PW-PWsp)。 (2)
联立(1)(2)可得，
Figure BDA0002560739270000053
计算远用光区的球差修正光度时，使用该远用光区对应的原始设计的光度、初级球差以及焦距进行计算。
计算近用光区的球差修正光度时，使用该近用光区对应的原始设计的光度、初级球差以及焦距进行计算。
所述角膜接触镜为旋转对称结构。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为了清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (5)

1.一种多焦点硬性角膜接触镜，其特征在于：包括镜体，所述镜体自中心向外连续形成交替排布的M个远用光区和N个近用光区；所述远用光区与近用光区具有不同的光度PW，所述远用光区的光度为PWfar，所述近用光区的光度为PWnear，则PWnear＝PWfar+PWof；其中PWof为近用附加光度，且其满足：0D＜PWof≤6D。
2.根据权利要求1所述的多焦点硬性角膜接触镜，其特征在于：所述近用附加光度PWof满足：0D＜PWof≤4D。
3.根据权利要求1所述的多焦点硬性角膜接触镜，其特征在于：3≤M≤20，3≤N≤20，且|M-N|≤1。
4.一种如权利要求1-3中任一项所述多焦点硬性角膜接触镜的设计方法，包括以下步骤：
步骤一：从角膜地形图中获取角膜前表面各位置处的曲率半径，则所述远用光区或近用光区的凹面曲率半径rLB＝corner，其中rcorner为该远用光区或近用光区所覆盖的角膜前表面的曲率半径平均值；
步骤二：所述远用光区或近用光区的凸面曲率半径
Figure FDA0002560739260000011
其中nL为镜片折射率，ctL为镜片中心厚度；并根据所述角膜接触镜的佩戴者的实际情况，选取各远用光区的直径FOZi或近用光区的直径NOZi。
5.根据权利要求4所述多焦点硬性角膜接触镜的设计方法，其特征在于：步骤二中使用所述远用光区或近用光区的光度PW计算各自的凸面曲率半径rLF0前，需要对PW进行球差修正，则所述远用光区或近用光区的球差修正光度
Figure FDA0002560739260000012
Figure FDA0002560739260000013
其中δsp为所述远用光区或近用光区对应的初级球差，f为所述远用光区或近用光区对应的焦距；所述远用光区或近用光区的凸面曲率半径
Figure FDA0002560739260000014
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