CN111830731B - 预防及减缓近视眼发展的眼镜片 - Google Patents
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Abstract
本发明是有关于一种预防及减缓近视眼发展的眼镜片，其在保证近视眼佩戴者可视性和矫正屈光不正的前提下，具有抑制近视眼度数进一步加深的功用。该镜片在传统光学眼镜的球面或非球面基弧上增加了一个加权函数的面形扰动。当看远处物体时，由于加权函数在远视中心区的权重较低甚至为零，近视眼患者佩戴此眼镜透过光学中心区看远时的视觉质量和传统光学眼镜相同或类似，夜间炫光杂散光等视觉障碍成度相对于延缓近视加深的隐形眼镜设计较轻。当看近处物体时，由于加权函数在周边近视环状区的权重较大甚至为一，周期函数对于视网膜像点的扰动较大，使得佩戴者能在正常阅读的前提下，视网膜向后延展的趋势变缓或者停滞，达到延缓近视眼度数加深的效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种光学领域的眼睛镜片，特别是涉及一种预防及减缓近视眼发展的眼镜片。
背景技术
随着物质文明精神文明的发展，人们用眼阅读的时间近年来显著增加。近视眼在全球多个地区具有较高的发病率。
光学矫正近视眼通过改变镜片的曲率将成在视网膜前的焦点聚焦到视网膜上形成清晰的图像。图1是近视眼患者屈光不正导致平行光聚焦在视网膜前的示意图，图中1中清楚地表明了近视眼患者由于眼球屈光度与眼轴长度不匹配导致由远处物体而来的平行光1透过眼睛光学2所成的焦点在视网膜前。如图2是通过传统镜片矫正近视眼患者屈光不正的示意图，图2中清楚地表明光学矫正近视眼通过改变镜片3的曲率将平型光1聚焦到视网膜上形成清晰的图像。特别注意的是镜片3的前表面或者后表面可以是球面或者非球面。
然而该矫正方法并未解决病因只是减缓症状。随着时间的推移，通过该方法矫正的近视眼患者近视眼度数往往会加深。长此以往，近视眼患者中相当一部分人最后发展成为高度近视。这不仅影响了他们的生活质量，还增加了这些患者未来得白内障，青光眼，和视网膜疾病的风险。
有鉴于上述现有的镜片存在的缺陷，本发明人经过不断的研究、设计，并经反复试作样品及改进后，终于创设出确具实用价值的本发明。
发明内容
本发明的目的在于，克服现有的镜片存在近视眼度数进一步度数加深的缺陷，而提供一种新型结构的预防及减缓近视眼发展的眼镜片，所要解决的技术问题是使其该镜片在保证近视眼佩戴者可视性和矫正其屈光不正的前提下，具有抑制近视眼度数进一步加深的功能，从而更加适于实用。
本发明的另一目的在于，提供一种预防及减缓近视眼发展的眼镜片，所要解决的技术问题是使近视患者避免未来得白内障，青光眼，和视网膜疾病的风险，提高生活质量，从而更加适于实用。
本发明的再一目的在于，提供一种预防及减缓近视眼发展的眼镜片，所要解决的技术问题是显著降低近视患者老龄化后白内障，青光眼，和视网膜疾病的发病率，减少人群老龄化后公共卫生支出，从而更加适于实用，且具有产业上的利用价值。
本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种预防及减缓近视眼发展的眼镜片，是在传统光学眼镜的球面或非球面基弧上增加了一个面形扰动，所述的面形扰动的数学函数由两个子函数相乘而成；
其中第一个子函数为周期性的三维正弦或余弦函数，光通过由该第一个子函数定义的眼镜面型，经过近视眼佩戴者的眼睛，对视网膜上清晰的焦点形成微扰，微扰后的焦点在仍能使视网膜清晰成像的同时迟滞了视网膜延展的趋势，减缓或暂停了眼轴的变长，即延缓了近视眼度数的加深；
第二个子函数为对第一个子函数加权的权重函数，该第二个子函数依据青少年看远看近的眼球转动习惯而定，相对于看远时的镜片中心区，扰动幅度权重低甚至为零；相对于看近时的周边环状区扰动幅度权重大。
前述的预防及减缓近视眼发展的眼镜片，其中所述的第二个子函数以光轴和镜片交点为中心的中心对称函数，为非连续函数。
前述的预防及减缓近视眼发展的眼镜片，其中所述的第二个子函数以光轴和镜片交点为中心的中心对称函数，为由镜片中心到镜片边缘R的连续递增函数。
前述的预防及减缓近视眼发展的眼镜片，其中所述的第二个子函数为非中心对称函数。
前述的预防及减缓近视眼发展的眼镜片，其中所述的面形扰动设置在光学眼镜镜片的前球面或前非球面基弧上。
前述的预防及减缓近视眼发展的眼镜片，其中所述的面形扰动设置在光学眼镜镜片的后球面或后非球面基弧上。
前述的预防及减缓近视眼发展的眼镜片，其中所述的第个一子函数中一个表达式为：
其中：
p为扰动函数的空间周期，单位为毫米；
α和β为扰动函数的空间相位移动，无单位；
h为扰动在无加权时的振动的最大最小值之差，单位为微米；
R为扰动区域的圆形半径，单位为毫米；
p和h的值相关，取决于病人的瞳孔大小，p值范围在0.5mm至2mm；h等效光程差值范围在0.05微米至0.5微米之间；α和β为在0至2π之间；R由病人看近时的眼球转动习惯而定在8毫米至20毫米之间。
前述的预防及减缓近视眼发展的眼镜片，其中所述的非连续函数中的一个表达式如下：
W(x,y)＝0,当
W(x,y)＝1,当
其中：
R为扰动区域的圆形半径同式(1)，单位为毫米；
R1为扰动区域内远视区的半径，单位为毫米；
R值由方程(1)而定；
R1由病人看近时的眼球转动习惯而定在3毫米至12毫米之间。
前述的预防及减缓近视眼发展的眼镜片，其中所述的连续递增函数中的一个表达式如下：
其中c，d为调节W(x,y)权重形状的因子项；
R值由方程(1)而定；
c和d由病人看近时的眼球转动习惯而定.当x,y单位为毫米时c值范围在0.01和1000之间。d在3毫米至12毫米之间；
前述的预防及减缓近视眼发展的眼镜片，其中所述的非中心对称函数中的一个表达式为：
其中θ为笛卡尔坐标系下x,y对应的极坐标角度值；
R1值由方程(2)而定；
R值由方程(1)而定；
θmin和θmax为x,y对应的极坐标下的极角最小和最大值；
θmin和θmax取决于佩戴者看远时周边视场对于杂光的忍耐程度而定；
θmin的范围在-30°至-180°.θmax的范围在0°至180°。
前述的预防及减缓近视眼发展的眼镜片，其中所述的非中心对称函数中的一个表达式为：
其中
θ为笛卡尔坐标系下x,y对应的极坐标角度值；
其中c，d为调节W(x,y)权重形状的因子项和方程(3)等同；
R值由方程(1)而定；
θmin和θmax为常数，和方程(4)的定义等同。
本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。其至少具有下列优点：
当看远处物体时，由于加权函数在远视中心区的权重较低甚至为零，近视眼患者佩戴此眼镜透过光学中心区看远时的视觉质量和传统光学眼镜相同或类似，特别是夜间炫光杂散光等视觉障碍成度相对于延缓近视加深的隐形眼镜设计较轻。当看近处物体时，由于加权函数在周边近视环状区的权重较大甚至为一，周期函数对于视网膜像点的扰动较大，使得佩戴者能在正常阅读的前提下，视网膜向后延展的趋势变缓或者停滞，从而达到延缓近视眼度数加深的效果。
近视眼患者，特别是青少年近视眼患者长期佩戴此镜片，近视眼度数加深的速度将显著降低。与视力相关的生活质量将显著提高，随着度数加深的速率变缓，验光配镜的频率将显著降低。同时，当佩戴此镜片近视眼患者年龄增大时，其白内障，青光眼，和视网膜疾病的发病率。这不仅提高了未来老龄人群的生活质量，同时还减少他们未来公共卫生支出。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图,详细说明如下。
附图说明
图1是近视眼患者屈光不正导致平行光聚焦在视网膜前的示意图。
图2是通过传统镜片矫正近视眼患者屈光不正的示意图。
图3是在传统光学眼镜的前表面基弧上增加了一个面形扰动的示意图。
图4是图3的俯视图。
图5是在传统光学眼镜的后表面基弧上增加了一个面形扰动的示意图。
图6是图5的俯视图。
图7为三维正弦鸟瞰样图。
图8为图7中心40毫米的局部放大三维网格图。
图9为非连续权重函数三维网格样图。
图10为连续权重函数三维网格样图。
图11为非连续权重函数非中心对称的三维网格样图。
图12为连续权重函数非中心对称的三维网格样图。
图13提供了一个实施例。
图14提供了一个实施例的光学分析。
图15提供了又一个实施例。
图16提供了又一个实施例的光学分析。
其中：
1：平行光 2：眼睛光学
3：镜片 4：前球面或非前球面上
5：面形扰动 6：前球面或非前球面基弧
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的预防及减缓近视眼发展的眼镜片，其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。
请参阅图1、图2、图3、图4所示，本发明较佳实施例的一种预防及减缓近视眼发展的眼镜片，其是在传统光学眼镜的球面或非球面基弧上增加了一个面形扰动5，该面形扰动5的数学函数由两个子函数相乘而成。
面型扰动5的数学函数定义为V(x,y)，两个子函数分别为第一个子函数T(x,y)和第二个子函数W(x,y)，该面型扰动5的数学函数V(x,y)的表达式如下：
V(x,y)＝T(x,y)·W(x,y)
其坐标系定义如图3或图5所示。
其中第一个子函数T为周期性的三维正弦或余弦函数，光通过由该第一个子函数T函数定义的眼镜面型，经过近视眼佩戴者的眼睛，对视网膜上清晰的焦点形成微扰，微扰后的焦点在仍能使视网膜清晰成像的同时迟滞了视网膜延展的趋势，减缓或暂停了眼轴的变长，即延缓了近视眼度数的加深；
第二个子函数W为对第一个子函数加权的权重函数，该第二子函数依据青少年看远看近的眼球转动习惯而定，相对于看远时的镜片中心区，扰动幅度权重低甚至为零；相对于看近时的周边环状区扰动幅度权重大。
如图3所示该镜片3在传统光学眼镜的镜片前球面或前非球面基弧上4增加了一个面形扰动5。图4为图3的俯视图。
如图5所示，该面形扰动5亦可加在镜片3的后球面或后非球面基弧6上.图6为图5的俯视图。
定义面型扰动5的数学函数V(x,y)的第一个子函数T(x,y)为周期性的三维正弦或余弦函数，其中一种表达形式如下：
其中:
p为扰动函数的空间周期，单位为毫米；
α和β为扰动函数的空间相位移动，无单位；
h为扰动在无加权时的振动的最大最小值之差，单位为微米；
R为扰动区域的圆形半径，单位为毫米。
p和h的值相关，取决于病人的瞳孔大小。p值范围在0.5mm至2mm；h等效光程差值范围在0.05微米至0.5微米之间。α和β为在0至2π之间。R由病人看近时的眼球转动习惯而定在8毫米至20毫米之间。
图7绘制了一个h为1微米，p为1毫米，α和β为零,R为12毫米的T(x,y)的正弦函数的鸟瞰曲面图。深色代表高值，浅色代表低值。图8为图7中心4毫米放大三维网格图。
定义面型扰动5的数学函数V(x,y)的第二个子函数W(x,y)为对T(x,y)加权的权重函数，该函数可为非连续函数，其中一种表达形式如下：
其中：
R为扰动区域的圆形半径同式(1)，单位为毫米；
R1为扰动区域内远视区的半径，单位为毫米；
R值由方程(1)而定。
R1由病人看近时的眼球转动习惯而定在3毫米至12毫米之间。
图9绘制了一个以R1为5毫米，R为12毫米的w(x,y)函数的三维网格图。
第二个子函数W(x,y)亦可为由镜片中心到镜片边缘R的连续递增函数，例如以下逻辑函数形式：
其中：
c，d为调节W(x,y)权重形状的因子项；
R值由方程(1)而定。
c和d由病人看近时的眼球转动习惯而定，当x,y单位为毫米时c值范围在0.01和1000之间。d在3毫米至12毫米之间。
图10绘制了一个以c为1,d为5，R为12毫米的w(x,y)函数的三维网格图。
公式(2)和公式(3)定义的权重函数都是以光轴和镜片交点为中心的中心对称函数。权重函数亦可为非中心对称函数。例如以下形式
其中：
θ为笛卡尔坐标系下x,y对应的极坐标角度值；
R1值由方程(2)而定；
R值由方程(1)而定；
θmin和θmax为x,y对应的极坐标下的极角最小和最大值；
θmin和θmax取决于佩戴者看远时周边视场对于杂光的忍耐程度而定。θmin的范围在-30°至-180°，θmax的范围在0°至180°。
图11绘制了一个以R1为50毫米，R为120毫米，θmin和θmax分别为-120°和0°的w(x,y)函数的三维网格图。同理式(3)改写为非中心对称形式为：
其中：
θ为笛卡尔坐标系下x,y对应的极坐标角度值；
其中c，d为调节W(x,y)权重形状的因子项和方程(3)等同；
R值由方程(1)而定。
θmin和θmax为常数，和方程(4)的定义等同。
图12绘制了一个以c为1,d为50，R为120毫米，θmin和θmax分别为-120°和0°的w(x,y)函数的三维网格图。
图13提供了一个实施例。表达图13面型扰动的函数是由方程(1)和方程(2)相乘而成。其中方程(1)中的变量p为1.2毫米，α和β均为0，高度h因材料空气折射率差而变化等效为0.2微米光程差，R为12毫米。其中方程(2)中的R1为4mm。图14绘出了当佩戴者看远，中，和近时转动眼球时，相应的平行光扫过设计镜片不同部分的光学成像图。当佩戴者看远时，眼睛正对前方，这时平行光通过镜片中心。因为镜片中心的光学扰动为零(见图14第1行第1列)，较清晰的像成在视网膜上(见图14 0毫米看远)。并且，视网膜前后的像(见图14中-8毫米、-4毫米、4毫米、8毫米看远)的像质较视网膜上的像差异较大。当佩戴者看近时，眼睛转动至颞侧下方，这时平行光通过镜片扰动区(见图14第1行第3列)，视网膜上的像因为扰动变得模糊(见图14中0毫米看近)。同时，因为所引入的光学扰动，视网膜前后的像(见图14-8毫米、-4毫米、4毫米、8毫米看近)的像质较视网膜上的像差异较看远时变小，故此延缓了视网膜向后的延展。当患者看中距离时，光学微扰程度介乎于看远和看近中间。图13实施例由方程(1)和方程(2)相乘而得。其另一个实施例变体亦可由方程(1)和方程(4)相乘而得。其中方程(4)中的R1为4mm，θmin和θmax为-120°和0°。
图15提供了另一个实施例。表达图13面型扰动5的函数是由方程(1)和方程(5)相乘而成。其中方程(1)中的变量p为1.5毫米，α和β均为0，高度h因材料空气折射率差而变化等效为0.2微米光程差，R为12毫米。其中方程(5)中c和d为1和3，R为12毫米，θmin和θmax为-120°和0°。图16绘出了当佩戴者看远，中和近时转动眼球时，相应的平行光扫过设计镜片不同部分的光学成像图。当佩戴者看远时，眼睛正对前方，这时平行光通过镜片中心。因为镜片中心的光学扰动为零(见图16第1行第1列)，较清晰的像成在视网膜上(见图16中0毫米看远)。并且，视网膜前后的像(见图16中-8毫米、-4毫米、4毫米、8毫米看远)的像质较视网膜上的像差异较大。当佩戴者看近时，眼睛转动至颞侧下方，这时平行光通过镜片扰动区(见图16中第1行第3列)，视网膜上的像因为扰动变得模糊(见图16中0毫米看近)。同时，因为所引入的光学扰动，视网膜前后的像(见图16中-8毫米、-4毫米、4毫米、8毫米看近)的像质较视网膜上的像差异较看远时变小，故此延缓了视网膜向后的延展。当患者看中距离时，光学微扰程度介乎于看远和看近中间。图15实施例由方程(1)和方程(5)相乘而得。其另一个实施例变体亦可由方程(1)和方程(3)相乘而得。其中方程(3)中c和d为1和3，R为12毫米。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明,任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内,当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例,但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (11)
1.一种预防及减缓近视眼发展的眼镜片，其特征在于：在传统光学眼镜的球面或非球面基弧上增加了一个面形扰动，所述的面形扰动的数学函数由两个子函数相乘而成；
其中第一个子函数为周期性的三维正弦或余弦函数，光通过由该第一个子函数定义的眼镜面型，经过近视眼佩戴者的眼睛，对视网膜上清晰的焦点形成微扰，微扰后的焦点在仍能使视网膜清晰成像的同时迟滞了视网膜延展的趋势，减缓或暂停了眼轴的变长，即延缓了近视眼度数的加深；
第二个子函数为对第一个子函数加权的权重函数，该第二个子函数依据青少年看远看近的眼球转动习惯而定，相对于看远时的镜片中心区，扰动幅度权重低甚至为零；相对于看近时的周边环状区扰动幅度权重大。
2.根据权利要求1所述的预防及减缓近视眼发展的眼镜片，其特征在于：所述的第二个子函数以光轴和镜片交点为中心的中心对称函数，为非连续函数。
3.根据权利要求1所述的预防及减缓近视眼发展的眼镜片，其特征在于：所述的第二个子函数以光轴和镜片交点为中心的中心对称函数，为由镜片中心到镜片边缘R的连续递增函数。
4.根据权利要求1所述的预防及减缓近视眼发展的眼镜片，其特征在于：所述的第二个子函数为非中心对称函数。
5.根据权利要求1所述的预防及减缓近视眼发展的眼镜片，其特征在于：所述的面形扰动设置在光学眼镜镜片的前球面或前非球面基弧上。
6.根据权利要求1所述的预防及减缓近视眼发展的眼镜片，其特征在于：所述的面形扰动设置在光学眼镜镜片的后球面或后非球面基弧上。
7.根据权利要求1所述的预防及减缓近视眼发展的眼镜片，其特征在于：所述的第一个子函数中一个表达式为：
其中：
p为扰动函数的空间周期，单位为毫米；
α和β为扰动函数的空间相位移动，无单位；
h为扰动在无加权时的振动的最大最小值之差，单位为微米；
R为扰动区域的圆形半径，单位为毫米；
p和h的值相关，取决于病人的瞳孔大小，p值范围在0.5mm至2mm；h等效光程差值范围在0.05微米至0.5微米之间；α和β为在0至2π之间；R由病人看近时的眼球转动习惯而定在8毫米至20毫米之间。
8.根据权利要求2所述的预防及减缓近视眼发展的眼镜片，其特征在于所述的非连续函数中的一个表达式如下：
W(x,y)＝0,当
W(x,y)＝1,当
其中：
R为扰动区域的圆形半径同式(1)，单位为毫米；
R1为扰动区域内远视区的半径，单位为毫米；
R值由方程(1)而定；
R1由病人看近时的眼球转动习惯而定在3毫米至12毫米之间。
9.根据权利要求3所述的预防及减缓近视眼发展的眼镜片，其特征在于所述的连续递增函数中的一个表达式如下：
其中c，d为调节W(x,y)权重形状的因子项；
R值由方程(1)而定；
c和d由病人看近时的眼球转动习惯而定；当x,y单位为毫米时c值范围在0.01和1000之间；d在3毫米至12毫米之间。
10.根据权利要求4所述的预防及减缓近视眼发展的眼镜片，其特征在于所述的非中心对称函数中的一个表达式为：
其中θ为笛卡尔坐标系下x,y对应的极坐标角度值；
R1值由方程(2)而定；
R值由方程(1)而定；
θmin和θmax为x,y对应的极坐标下的极角最小和最大值；
θmin和θmax取决于佩戴者看远时周边视场对于杂光的忍耐程度而定；
θmin的范围在-30°至-180°，θmax的范围在0°至180°。
11.根据权利要求4所述的预防及减缓近视眼发展的眼镜片，其特征在于所述的非中心对称函数中的一个表达式为：
其中
θ为笛卡尔坐标系下x,y对应的极坐标角度值；
其中c，d为调节W(x,y)权重形状的因子项和方程(3)等同；
R值由方程(1)而定；
θmin和θmax为常数，和方程(4)的定义等同。
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