CN113671724B - 角膜塑形镜非球面光学区的制备方法 - Google Patents

角膜塑形镜非球面光学区的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及角膜塑形技术领域，公开了一种角膜塑形镜非球面光学区的制备方法，通过确定人眼数学模型，其中，所述人眼数学模型包括：角膜、房水、瞳孔、晶状体、玻璃体和视网膜；根据所述人眼数学模型和基础仿真参数进行光学仿真；基于进行光学仿真的仿真结果制备角膜塑形镜非球面光学区。本发明实现了一种可控且理论路径明确、以实践指标为指导的角膜塑形镜非球面光学区设计方法，在保证使用时视觉质量的前提下，将人眼调矫为稳定可控的近视化离焦以期获得防止人眼眼轴增长的效果，从而实现提高控制人眼近视进展的功能。

Description

角膜塑形镜非球面光学区的制备方法
技术领域
本发明涉及塑形镜技术领域，特别涉及一种角膜塑形镜非球面光学区的制备。
背景技术
周边离焦的概念是在视光学领域的实际临床中被整理和总结出来的，最初医生发现，部分的角膜塑形镜佩戴者的眼轴长度和近视增长速度被延缓，进而发现周边离焦在其中的作用，形成了周边离焦控制近视的理论。然而这种理论一直处于一种被动发现的状态，目前尚未出现有一种理论路径明确，效果切实可控的产品设计方法。
因此，本发明提供了一种可控且理论路径明确、以实践指标为指导的角膜塑形镜设计方法，使用不同患者个体眼部数据单独个性化建模后，在通用光学设计软件中利用实践效果要求进行约束，对参数进行迭代优化，以期最终获得具有优良使用效果的产品设计。
发明内容
本发明的主要目的是提出一种角膜塑形镜非球面光学区的制备方法，旨在解决现有基于周边离焦理论设计用于近视防控的角膜塑形镜无法形成程度可控的、有效的周边屈光力控制的技术问题。
为实现上述目的，本发明提出一种角膜塑形镜非球面光学区的制备方法，所述角膜塑形镜非球面光学区的制备方法包括以下步骤：
确定人眼数学模型，其中，所述人眼数学模型包括：角膜、房水、瞳孔、晶状体、玻璃体和视网膜；
根据所述人眼数学模型和基础仿真参数进行光学仿真；
基于进行光学仿真的仿真结果制备角膜塑形镜非球面光学区。
进一步地，所述角膜塑形镜非球面光学区包括一至三段非球面结构。
进一步地，所述角膜塑形镜非球面光学区的光学区直径不大于7mm。
进一步地，所述角膜塑形镜非球面光学区的中央曲率半径满足角膜塑形镜光学区曲率半径与过矫参数经验关系。
进一步地，所述根据所述人眼数学模型输入基础仿真参数进行光学仿真的步骤，包括：
根据所述人眼数学模型输入眼部生物数据建立包括视网膜在内的仿真实例；
基于所述仿真实例和基础仿真参数，在不同视场角下进行光学仿真设计，以使不同视场角的光线经过所述仿真实例后汇聚于所述视网膜的预设位置，其中，所述预设位置包括：位于所述视网膜之上以形成正视的位置，和，位于所述视网膜之后以形成远视性离焦的位置，和，位于所述视网膜之前以形成近视性离焦的位置。
进一步地，所述方法还包括：
使用所述角膜塑形镜非球面光学区设计制备角膜塑形镜，其中，人眼佩戴所述角膜塑形镜在预设阅读距离的视觉质量满足用眼视觉要求。
进一步地，所述角膜塑形镜令佩戴后塑形的人眼角膜实现可控的周边离焦效果。
进一步地，所述角膜塑形镜非球面光学区通过所述一至三段非球面结构中的任意一段非球面结构达成周边离焦效果；或者，
所述角膜塑形镜非球面光学区通过所述一至三段非球面结构中的任意多段非球面结构的组合达成所述周边离焦效果。
此外，为实现上述目的，本发明还提供一种角膜塑形镜，所述角膜塑形镜通过使用非球面光学区制备得到，该非球面光学区如上所述的角膜塑形镜非球面光学区的制备方法制备得到。
本发明提出的角膜塑形镜非球面光学区的制备方法以及角膜塑形镜，通过确定人眼数学模型，其中，所述人眼数学模型包括：角膜、房水、瞳孔、晶状体、玻璃体和视网膜；根据所述人眼数学模型和基础仿真参数进行光学仿真；基于进行光学仿真的仿真结果制备角膜塑形镜非球面光学区。
本发明在进行角膜塑形镜非球面光学区的制备设计过程中，首先确定一个包括：角膜、房水、瞳孔、晶状体、玻璃体和视网膜的人眼数学模型，然后，利用该人眼数学模型和预设用于光学仿真设计的基础仿真参数来进行光学仿真，最后，基于利用人眼数学模型和基础仿真参数进行光学仿真的仿真结果确定设计参数，从而按照该设计参数制备得到角膜塑形镜非球面光学区。
本发明相比于现有角膜塑形镜非球面光学区的制备设计方式，实现了一种可控且理论路径明确、以实践指标为指导的角膜塑形镜非球面光学区设计方法，在保证使用时视觉质量的前提下，将人眼调矫为稳定可控的近视化离焦以期获得防止人眼眼轴增长的效果，从而实现提高控制人眼近视进展的功能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1是本发明一种角膜塑形镜非球面光学区的制备方法一实施例的流程示意图；
图2是本发明一种角膜塑形镜非球面光学区的制备方法一实施例中所涉及的参数即对应数值；
图3是本发明一种角膜塑形镜非球面光学区的制备方法一实施例中所涉及的在不同视场角下未进行光学仿真设计前的状态；
图4是本发明一种角膜塑形镜非球面光学区的制备方法一实施例中所涉及的在不同视场角下进行光学仿真设计后的光学状态；
图5是本发明一种角膜塑形镜非球面光学区的制备方法一实施例中所涉及的在不同视场角下进行光学仿真设计的应用场景；
图6是本发明一种角膜塑形镜非球面光学区的制备方法一实施例中所涉及的视物效果。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
请参照图1，图1为本发明角膜塑形镜非球面光学区的制备方法第一实施例的流程示意图。
本实施例角膜塑形镜非球面光学区的制备方法包括以下步骤：
步骤S100，确定人眼数学模型，其中，所述人眼数学模型包括：角膜、房水、瞳孔、晶状体、玻璃体和视网膜；
在开始制备角膜塑形镜非球面光学区时，先确定包括：角膜、房水、瞳孔、晶状体、玻璃体和视网膜的人眼数学模型。
需要说明的是，在本实施例中，人眼的参数是依据预先确定的人眼数学模型要求进行测量得到，该人眼数学模型具体可例如：ESCUDERO-SANZ大视场眼模型。
进一步地，在另一种可行的实施例中，在确定诸如ESCUDERO-SANZ大视场眼模型等人眼数学模型时还可能使用到的曲率半径、非球面参数、厚度、折射率、间距等参数，还可直接使用如图2所示的现有技术文献所公布的经验值或已公开的临床实测值。
步骤S200，根据所述人眼数学模型和基础仿真参数进行光学仿真。
确定人眼数学模型之后，即进一步利用该人眼数学模型，以在该人眼数学模型当中输入眼部生物参数来构建得到的用于进行光学仿真设计的仿真实例，然后进一步采用该仿真实例和用于进行光学仿真设计的基础仿真参数来进行光学仿真。
需要说明的是，在本实施例中，眼部生物参数包括眼底视网膜、角膜、房水、瞳孔、晶状体以及玻璃体各自的参数。此外，所述眼部生物参数可通过眼科检测设备如角膜地形图、波前像差检测仪，光学相干断层扫描仪，A/B超测量仪等测量获得，所述眼部参数有多个。具体地，例如，在本实施例中，可以使用眼科光学相干断层成像仪针对用户A的人眼进行检测得到该用户A的包括眼轴长在内的眼底视网膜的形状及参数，使用波前像差检测仪获得晶状体的参数，使用角膜地形图获得角膜前表面的形状及参数。
进一步地，在一种可行的实施例中，步骤S200，可以包括：
步骤S2001，根据所述人眼数学模型输入眼部生物数据建立包括视网膜在内的仿真实例；
利用人眼数学模型进行光学仿真的过程中，先将眼部生物数据输入到该人眼数学模型当中从而构建得到至少包括视网膜在内以用于进行光学仿真设计的仿真实例。
步骤S2002，基于所述仿真实例和基础仿真参数，在不同视场角下进行光学仿真设计，以使不同视场角的光线经过所述仿真实例后汇聚于所述视网膜的预设位置，其中，所述预设位置包括：位于所述视网膜之上以的位置，和，位于所述视网膜之后以形成远视性离焦的位置，和，位于所述视网膜之前以形成近视性离焦的位置。
在将眼部生物数据输入到人眼数学模型当中，从而构建得到至少包括视网膜在内的仿真实例之后，进一步向该仿真实例中输入用于进行光学仿真设计的基础仿真参数并控制该仿真实例的视场角，以利用该仿真实例在不同的视场角下进行光学仿真设计。
需要说明的是，在本实施例中，请参照如图3和图4各自所示针对仿真实例进行光学仿真设计前后的光学状态，在未针对仿真实例进行光学仿真设计前，该真实例光学状态如图3所示。然后，通过控制仿真实例的视场角，以利用该仿真实例在不同的视场角下进行光学仿真设计，并在进行光学仿真设计的过程当中，需要令通过该不同视场角的光线，在经过该仿真实例之后汇聚在相对于该视网膜的预设位置，即，如图5所示的应用场景，令通过该不同视场角的光线，位于所述视网膜之上以的位置，或者，令通过该不同视场角的光线，在经过该仿真实例之后汇聚在该视网膜之后以形成远视性离焦的位置，或者，令通过该不同视场角的光线，在经过该仿真实例之后汇聚在该视网膜之前以形成近视性离焦的位置。如此，在仿真实例经过上述光学仿真设计之后的光学状态如图4所示。
步骤S300，基于进行光学仿真的仿真结果制备角膜塑形镜非球面光学区。
通过控制仿真实例的视场角，以利用该仿真实例在不同的视场角下进行光学仿真设计之后，进一步基于进行光学仿真设计得到的仿真结果来确定进行角膜塑形镜非球面光学区的设计参数，从而按照该设计参数来制备得到角膜塑形镜非球面光学区。
进一步地，在一种可行的实施例中，进行光学仿真设计获得的设计参数来制备得到的角膜塑形镜非球面光学区包括一至三段非球面结构，即，该角膜塑形镜非球面光学区包括第一段非球面结构、第一段非球面结构和第二段非球面结构，或者，第一段非球面结构、第二段非球面结构和第三段非球面结构。
进一步地，在一种可行的实施例中，所述角膜塑形镜非球面光学区通过所述一至三段非球面结构中的任意一段非球面结构达成周边离焦效果。
需要说明的是，在本实施例中，周边离焦效果即指：在0°视场角以外通过不同视场角的光线，在经过该角膜塑形镜非球面光学区的作用汇聚在人眼视网膜之后以形成远视性离焦，或者，通过不同视场角的光线，在经过该角膜塑形镜非球面光学区的作用汇聚在人眼视网膜之前以形成近视性离焦。
按照进行光学仿真得到的仿真结果来制备得到的角膜塑形镜非球面光学区，可以仅通过该第一段非球面结构、该第二段非球面结构和该第三段非球面结构当中任意一段非球面结构：该第一段非球面结构、该第二段非球面结构或者该第三段非球面结构达成周边离焦效果；
进一步地，在另一种可行的实施例中，所述角膜塑形镜非球面光学区通过所述一至三段非球面结构中的任意多段非球面结构的组合达成所述周边离焦效果。
按照进行光学仿真得到的仿真结果来制备得到的角膜塑形镜非球面光学区，还可以通过该第一段非球面结构、该第二段非球面结构和该第三段非球面结构当中任意两段或者三段非球面结构：该第一段非球面结构和该第二段非球面结构，或者该第一段非球面结构和该第三段非球面结构，又或者该第二段非球面结构和该第三段非球面结构，还或者，该第一段非球面结构、该第二段非球面结构和该第三段非球面结构，来达成如上所述的周边离焦效果。
进一步地，在一种可行的实施例中，所述角膜塑形镜非球面光学区的光学区直径不大于7mm。
按照进行光学仿真设计的设计参数，来制备得到的角膜塑形镜非球面光学区的直径小于或者等于7mm。
进一步地，在在一种可行的实施例中，所述角膜塑形镜非球面光学区的中央曲率半径满足角膜塑形镜光学区曲率半径与过矫参数经验关系。
具体地，例如：基于步骤S100所述人眼数学模型及眼部生物参数构建仿真实例之后，进一步输入基础仿真参数，该基础仿真参数假定为：近视度数－3.0D、过矫量为0.75D、近视离焦量－2.0D，视场角分别为0°、7.1°、15°；经仿真模拟计算，使用一段非球面进行设计时，使用如下表达式可得出非球面系数K及β1～β8
上述表达式中：c为曲率半径的倒数，k为非球面系数。基于上述表达式可计算得到k和β1～β8的取值如下表所示，该即为k和β1～β8即可作为进行光学仿真得到的仿真结果。
K β1 β2 β3 β4 β5 β6 β7 β8
0.7778 2.544e-3 -0.01506 0.03444 -0.03402 0.0151 -0.00245 -1.787e-4 6.713e-5
按照进行光学仿真得到的仿真结果，来制备得到的角膜塑形镜非球面光学区的中央曲率半径，满足角膜塑形镜光学区曲率半径与过矫参数经验关系。
需要说明的是，在本实施例中，过矫参数经验关系为：
镜片后表面中央曲率半径Rlb满足：(337.5/Rc)+Rx+A＝337.5/Rlb。其中：Rx——人眼近视度数，Rc——角膜前表面曲率半径，A——过矫量。
进一步地，在一种可行的实施例中，本发明角膜塑形镜非球面光学区的制备方法，还可以包括：
步骤S400，使用所述角膜塑形镜非球面光学区设计制备角膜塑形镜，其中，人眼佩戴所述角膜塑形镜在预设阅读距离的视觉质量满足用眼视觉要求。
在按照进行光学仿真得到的仿真结果，来制备得到角膜塑形镜非球面光学区之后，进一步使用该角膜塑形镜非球面光学区来设计制备得到角膜塑形镜。并且，该角膜塑形镜能够令人眼佩戴该角膜塑形镜时在预设阅读距离的视觉质量满足用眼视觉要求。
需要说明的是，在本实施例中，预设阅读距离为333.33mm，该用眼视觉要求为：阅读距离为333.33mm时，人眼戴镜状态下的以空间频率表示的分辨能力大于或者等于90lp/mm＠MTF0.1。
进一步地，在一种可行的实施例中，所述角膜塑形镜令佩戴塑形后的人眼角膜满足裸眼视物视觉要求。
进一步使用按照进行光学仿真得到的仿真结果来制备得到角膜塑形镜非球面光学区，来设计制备得到的角膜塑形镜，还能够令人眼在佩戴该角膜塑形镜以针对人眼角膜进行塑形之后，经过塑形的该角膜也满足裸眼视物视觉要求。
需要说明的是，在本实施例中，在设定焦距为无穷远时，人眼戴镜状态以及戴镜后在角膜经过塑形的状态下以空间频率表示的分辨能力，在均大于或者等于90lp/mm＠MTF0.1时的视物效果如图6所示。
在本实施例中，本发明角膜塑形镜非球面光学区的制备方法，在开始制备角膜塑形镜非球面光学区时，先确定一个包括：角膜、房水、瞳孔、晶状体、玻璃体和视网膜的人眼数学模型；然后将通过测定人眼得到的眼部生物参数输入到该人眼数学模型以构建得到包括视网膜在内的仿真实例，之后，再进一步在该仿真实例当中输入用于进行光学仿真设计的基础仿真参数来进行光学仿真；利用该仿真实例在不同的视场角下进行光学仿真设计之后，进一步基于进行光学仿真设计得到的仿真结果来制备得到角膜塑形镜非球面光学区。
本发明实现了一种可控且理论路径明确、以实践指标为指导的角膜塑形镜非球面光学区设计方法，在保证使用时视觉质量的前提下，将人眼调矫为稳定可控的近视化离焦以期获得防止人眼眼轴增长的效果，从而实现提高控制人眼近视进展的功能。相比于现有角膜塑形镜非球面光学区的制备设计方式，基于周边离焦理论设计角膜塑形镜，基于将人眼调矫为近视化离焦的近视化离焦形成因素进行光学设计，使得角膜塑形镜的周边屈光力变化形成可控的均匀变化，从而使得角膜塑形镜将人眼调矫为有效的近视化离焦以防止人眼眼轴增长，提高了人眼近视防控的效率。
此外，本发明实施例还提出一种角膜塑形镜，所述角膜塑形镜通过如上实施例所述的角膜塑形镜非球面光学区的制备方法制备得到，所述角膜塑形镜在矫正人眼近视的同时达成摘镜和/或戴镜阅读同样的视觉质量。
需要说明的是，在本实施例中，按照进行光学仿真得到的仿真结果来制备得到角膜塑形镜非球面光学区之后，进一步使用该角膜塑形镜非球面光学区来设计制备得到角膜塑形镜。并且，该角膜塑形镜能够令人眼佩戴该角膜塑形镜时在预设阅读距离的视觉质量满足用眼视觉要求。
需要说明的是，在本实施例中，预设阅读距离为333.3mm。
进一步地，在一种可行的实施例中，所述角膜塑形镜令佩戴塑形后的人眼角膜满足裸眼视物视觉要求。
进一步使用按照进行光学仿真得到的仿真结果来制备得到角膜塑形镜非球面光学区，来设计制备得到的角膜塑形镜，还能够令人眼在佩戴该角膜塑形镜以针对人眼角膜进行塑形之后，经过塑形的该角膜也满足裸眼视物视觉要求。
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者系统中还存在另外的相同要素。
上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (7)

1.一种角膜塑形镜非球面光学区的制备方法，其特征在于，所述角膜塑形镜非球面光学区的制备方法包括以下步骤：
确定人眼数学模型，其中，所述人眼数学模型包括：角膜、房水、瞳孔、晶状体、玻璃体和视网膜；
根据所述人眼数学模型和基础仿真参数进行光学仿真；
其中，所述根据所述人眼数学模型输入基础仿真参数进行光学仿真的步骤，包括：
根据所述人眼数学模型输入眼部生物数据建立包括视网膜在内的仿真实例，并基于所述仿真实例和基础仿真参数，在不同视场角下进行光学仿真设计，以使不同视场角的光线经过所述仿真实例后汇聚于所述视网膜的预设位置，
所述眼部生物参数包括：通过眼科光学相干断层成像仪检测得到的包括眼轴长在内的眼底视网膜的形状及参数、通过波前像差检测仪获得的晶状体的参数，和，通过角膜地形图获得的角膜前表面的形状及参数；
基于进行光学仿真的仿真结果制备角膜塑形镜非球面光学区；
使用所述角膜塑形镜非球面光学区设计制备角膜塑形镜，其中，人眼佩戴所述角膜塑形镜在预设阅读距离的视觉质量满足用眼视觉要求，所述预设阅读距离为333.33mm，所述用眼视觉要求为：阅读距离为333.33mm时，人眼戴镜状态下的以空间频率表示的分辨能力大于或者等于90lp/mm＠MTF0.1；
其中，所述角膜塑形镜非球面光学区的中央曲率半径满足角膜塑形镜光学区曲率半径与过矫参数经验关系，所述过矫参数经验关系为：镜片后表面中央曲率半径Rlb满足：(337.5/Rc)+Rx+A＝337.5/Rlb，其中：Rx——人眼近视度数，Rc——角膜前表面曲率半径，A——过矫量。
2.如权利要求1所述的角膜塑形镜非球面光学区的制备方法，其特征在于，所述角膜塑形镜非球面光学区包括一至三段非球面结构。
3.如权利要求1所述的角膜塑形镜非球面光学区的制备方法，其特征在于，所述角膜塑形镜非球面光学区的光学区直径不大于7mm。
4.如权利要求1所述的角膜塑形镜非球面光学区的制备方法，其特征在于，所述预设位置包括：位于所述视网膜之上以形成正视的位置，和，位于所述视网膜之后以形成远视性离焦的位置，和，位于所述视网膜之前以形成近视性离焦的位置。
5.如权利要求1所述的角膜塑形镜非球面光学区的制备方法，其特征在于，所述角膜塑形镜令佩戴后塑形的人眼角膜实现可控的周边离焦效果。
6.如权利要求1所述的角膜塑形镜非球面光学区的制备方法，其特征在于，所述角膜塑形镜令佩戴塑形后的人眼角膜满足裸眼视物视觉要求。
7.如权利要求2所述的角膜塑形镜非球面光学区的制备方法，其特征在于，所述角膜塑形镜非球面光学区通过所述一至三段非球面结构中的任意一段非球面结构达成周边离焦效果；或者，
所述角膜塑形镜非球面光学区通过所述一至三段非球面结构中的任意多段非球面结构的组合达成所述周边离焦效果。
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