CN114895483B - 一种叠加周边离散顺规散光眼镜片及其设计方法 - Google Patents
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Abstract
本申请属于眼视光学技术领域，提出一种叠加周边离散顺规散光眼镜片及其设计方法，包括第一光学表面、第二光学表面，第一光学表面远离用户眼侧；第一光学表面和第二光学表面构成眼镜片的主结构，第一光学表面上中心区域配置为中心明视区，环绕中心明视区的周围设置为离散顺规散光区；中心明视区为光滑表面，离散顺规散光区配置为微透镜阵列，单个微透镜配置顺规方向环曲面。主结构将物体成像在人眼视网膜上，微透镜阵列将物体成像在视网膜前方；微阵列透镜成的像，可诱导人眼脉络膜增厚以最大可能接收能量，从而抑制近视加深。
Description
技术领域
本申请属于眼视光技术领域，涉及一种叠加周边离散顺规散光眼镜片及其设计方法。
背景技术
如今科技发展日新月异，电子产品已经成为人们每天不可或缺的工具。过度用眼特别是长时间使用电子产品已成为近视的重要诱因。进行屈光矫正刻不容缓。
从目前角膜塑形镜及离焦镜片的实践情况来看，视网膜周边屈光状况的改变可以诱导人眼往视网膜后部或前部的方向生长，致使眼轴增长或变短，使得眼球的屈光状态往反向发展。例如设计微透镜阵列的正向离焦式眼镜片，可以有效解决眼轴增长或变短的问题。这种眼镜片可以减缓40-60％的青少年近视加深。
根据文献介绍，对于人眼而言，逆规性角膜散光是指规则性角膜散光中，角膜最大屈光度在180度，或接近180度的子午线上。逆规性角膜散光一般简称为逆规散光。如规则性角膜散光小，角膜最大屈光度在距垂直和子午线都在30度以上的子午线上，则称为斜角膜散光，配镜时，对逆规散光，一般建议矫正，以获得更好的视觉效果。
中国发明专利CN104678572 B公开了一种眼镜片，在不同区域中布置若干个直径大约 0.8mm～2mm的圆形状小区域镜，形成第二屈光区域。在目视辨别通过第一屈光力形成像的同时，通过由第二屈光区域在视网膜前方获得的像来抑制近视的发展。上述方案中，从实施例可见，用于形成第二屈光区域的圆形状微透镜为球面，成像略带模糊，验配过程中，用户佩戴不适感比例相对来说有点高。
中国发明专利一种表面具有环带柱面微结构的眼镜片(申请号：202010000666.2)公开了一种眼镜片，在镜片的特定口径范围内具有多个不同半径的环带柱面微结构，以镜片几何中心为圆心，规则嵌套排布成径向阵列，每个环带柱面微结构都可以产生相对稳定的屈光力和高阶相差。这种镜片主要用于近视发展比较迅速或视网膜周边远视离焦的青少年。该种镜片目前尚未批量上市，对佩戴者的适应性和矫正结果尚没有明确定论。
目前市面上的多点离焦镜片的微透镜技术都是单一的近视离焦技术，通过刺激黄斑来抑制近视加深。根据一篇研究报告(Astigmatic Defocus Leads to Short-TermChanges in Human Choroidal Thickness，https://doi.org/10.1167/iovs.61.8.48，澳大利亚昆士兰大学，2019 年)介绍，目前已经有证据表明对人眼黄斑区域进行一定时间的直接散光刺激，可以更有效促进脉络膜增厚，从而抑制青少年的近视发展。文章介绍的临床经验表明-3D的散光离焦刺激将直接导致成人脉络膜增厚。一切证据表明散光的轴向不同也是影响近视效果的因素之一。部分动物实验和对儿童早期散光与近视发展的关联性研究显示了近视顺规散光具有潜在的抗近视发展作用。通过对环焦镜片的一些临床研究结果也可以发现，虽然周边离焦量远远不及多点离焦，甚至根本达不到形成近视离焦的临界点，但是其影响近视加深的效果依旧存在，而这些影响可能是来自于环焦点边缘制造误差引起的散光刺激。
依据史密斯幼猴实验以来的一系列视网膜周边离焦方法的临床研究表面，视网膜周边的离焦刺激有可能比黄斑中心的刺激更多地影响儿童近视发展。视网膜周边离散散光刺激可能也存在同样的规律。
发明内容
为了更好地抑制眼睛近视加深，本申请提出一种叠加周边离散顺规散光眼镜片，包括相对应的第一光学表面和第二光学表面，第二光学表面靠近用户眼侧，第一光学表面远离用户眼侧；第一光学表面和第二光学表面构成眼镜片的主结构，第一光学表面上中心区域配置为中心明视区，环绕中心明视区的周围设置为离散顺规散光区；中心明视区为光滑表面，离散顺规散光区配置为微透镜阵列，微透镜阵列中单个微透镜为环曲面。
优选方案：所述中心明视区形状包括：圆形、椭圆形、多边形或者下部鼻测内偏形之一；其中，中心明视区形状为圆形时，中心明视区的包络形状为圆形；中心明视区形状为正多边形时，中心明视区的包络形状为圆形；中心明视区形状为下部鼻测内偏形时，中心明视区的包络形状为椭圆形。
第二光学表面的面形为球面(Sphere surface)、非球面(Asphere surface)、渐进面 (Progressive additional surface)和环曲面(Toric surface)之一。
优选的中心明视区的包络尺寸配置为：横轴长度8-12mm，纵轴长度10-15mm。
所述离散顺规散光区配置于中心明视区外直到镜片全口径的80％处。镜片口径80％以外区域不排布微透镜阵列。
微透镜阵列的排列方式为环带上均匀分布排列或者以微透镜占据面积等面积分布排列。环带上均匀分布排列是以微透镜阵列中的两个相邻的微透镜相对于镜片中心点的张角来计算等分角；例如：一个圆圈上需要排30个微透镜，那相邻两个微透镜相对于中心点的夹角为 360/30＝6度。占据面积等面积分布排列是相邻的微透镜占据的区域用正六边形来划分，每个微透镜所在的六边形的面积相等。需要说明的是：无论是等分角还是占据面积，跟单个微透镜的大小无关。
微透镜阵列中的每个微透镜都为离散顺规散光区中的一个离焦点，每个微透镜的包络最大直径处在1.8-3.2mm之间。
离散顺规散光区面积计算方法：根据眼瞳直径和微透镜包络尺寸计算占据面积百分比。人眼瞳直径一般大于4mm，斜向注视时使用的任意镜片微透镜区域，需保证刺激区域面积处在瞳孔面积的20％到80％左右。
本申请还公开了一种叠加周边离散顺规散光眼镜片的设计方法，步骤为：
1)根据配镜处方参数确定镜片的屈光度D、环曲面的球镜度D1、柱镜度D2；
2)计算微透镜阵列中微透镜尺寸；
3)根据镜片折射率n和屈光度D，计算镜片的第一光学表面曲率半径r1、第二光学表面曲率半径r2；
4)根据镜片的屈光度D、镜片折射率n、环曲面的球镜度D1、柱镜度D2以及第二个面曲率半径r2计算微透镜阵列轴位曲率半径r11、微透镜阵列轴位正交方向曲率半径r12；并对第一光学表面进行光顺处理。
由于微透镜两个方向的曲率半径不一样，与第一光学表面的接口处，很难做到光滑；如果第一光学表面不光滑，就会引入额外的强烈散光，引起佩戴者的不适；此时需要用一个圆弧角作为过渡，过大的圆弧角会降低刺激性能，过小的圆弧角引入太多额外散光，优选的圆弧角半径为0.3mm-0.5mm。
步骤3)中镜片折射率n和屈光度D，计算镜片的第一光学表面曲率半径r1、第二光学表面曲率半径r2之间满足关系：
视光学中，屈光度为透镜折射光的能力。1D为焦距1000mm的透镜折光能力。2D为焦距 1000/2＝500mm。为了降低制造成本，镜片第二光学表面曲率半径r2拥有固定的曲率半径，r2 一般由镜片制造配伍表决定，由公式1可以计算出第一个面曲率半径r1。
步骤4)中屈光度D、镜片折射率n、环曲面的球镜度D1、柱镜度D2、第二个面曲率半径r2、微透镜阵列轴位曲率半径r11、微透镜阵列轴位正交方向曲率半径r12之间满足关系：
附图说明
图1.叠加周边离散顺规散光眼镜片截面图；
其中1为第一光学表面，2为第二光学表面，3为离散顺规散光区，4为中心明视区。
图2.叠加周边离散顺规散光眼镜片正视图；
其中od为离散顺规散光区口径，OD为第一光学表面口径,ID为中心明视区的包络尺寸。
图3.微透镜三视图；
其中，r11为微透镜阵列轴位曲率半径、r12为微透镜阵列轴位正交方向曲率半径。
图4.中心明视区的形状示意图。
图5.球面镜与环曲面形式的微透镜阵列在次焦面上成像点形状对比示意图。
图6.实施例中叠加周边离散顺规散光眼镜片在视网膜成像位置示意图；
其中F为主结构焦距，f为微透镜阵列焦距，d为主焦面与次焦面距离。
图7.环曲面的轴向与镜片的轴向之间的夹角示意图。
图8.微透镜阵列视网膜成像刺激区域面积占瞳孔面积百分比示意图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述。本申请中术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。
实施例一
一种叠加周边离散顺规散光眼镜片，如图1所示，包括相对应的第一光学表面1和第二光学表面2，第二光学表面靠近用户眼侧，第一光学表面远离用户眼侧；所述第一光学表面上中心区域配置为中心明视区4，环绕中心明视区的周围设置为离散顺规散光区11；中心明视区为光滑表面，离散顺规散光区3配置为微透镜阵列，微透镜阵列配置为环曲面。
如图2所示，第一光学表面上od为离散顺规散光区口径，OD为第一光学表面口径,ID 为中心明视区的包络尺寸，优选od<0.8*OD，即：离散顺规散光区口径不超出第一光学表面口径的80％。
实施例二
一种叠加周边离散顺规散光眼镜片的设计方法，步骤为：
1)根据配镜处方参数确定镜片的屈光度D、环曲面的球镜度D1、柱镜度D2；
2)计算微透镜阵列中微透镜尺寸；
3)根据镜片折射率n和屈光度D，计算镜片的第一光学表面曲率半径r1、第二光学表面曲率半径r2；
4)根据镜片的屈光度D、镜片折射率n、环曲面的球镜度D1、柱镜度D2以及第二个面曲率半径r2计算微透镜阵列轴位曲率半径r11、微透镜阵列轴位正交方向曲率半径r12；
并对第一光学表面进行光顺处理。
如图3所示的微透镜，r11为微透镜阵列轴位曲率半径、r12为微透镜阵列轴位正交方向曲率半径。
所述中心明视区的包络如图4所述包括：圆形、椭圆形、多边形、腰形或者下部鼻测内偏形之一；其中中心明视区形状为圆形时，中心明视区的包络形状为圆形；中心明视区形状为正多边形时，中心明视区的包络形状为圆形；中心明视区形状为下部鼻测内偏形时，中心明视区的包络形状为椭圆形。
如图5所示，传统球面镜在次焦面上成像点为圆形，本方案中使用的是环曲面形式的微透镜阵列，聚焦在视网膜前面的点呈现椭圆形，一个长轴一个短轴，这种成像对人眼的刺激效果更好。
本技术方案中的第一光学表面和第二光学表面构成眼镜片的主结构，在主结构上叠加微透镜阵列，如图6所示，主结构将物体成像在主焦面(人眼视网膜上)，视网膜就可以感知到物体的存在；微透镜阵列将物体成像在次焦面(视网膜前面)，类似于在视网膜前面存在形成一个个小的能量点，F为主结构焦距，f为微透镜阵列焦距，d为主焦面与次焦面距离。光学通过微透镜这部分能量点偏离主像面，会刺激视网膜细胞继续生长以够到小能量点，可以理解为微透镜阵列的成像点对人眼的视网膜有一个刺激，这种对视网膜的刺激可诱导脉络膜增厚从而抑制近视加深。
图7为环曲面的轴向与镜片的轴向之间的夹角示意图，环曲面的轴向与镜片的轴向之间的夹角对人眼佩戴舒适度有很大的影响，如果夹角超过了±30度，会引起强烈的眩晕感。因此为降低佩戴舒适度，环曲面的轴向夹角不超过±30度。
图8给出了微透镜阵列视网膜成像刺激区域面积占瞳孔面积百分比示意图，眼瞳直径为 4mm为例，
刺激区域为20％时，包络直径＝sqrt(pi*4*4/4*20％/pi)*2＝1.8mm；
刺激区域为80％时，包络直径＝sqrt(pi*4*4/4*80％/pi)*2＝3.6mm；
其中，包络直径的选择要综合考虑佩戴者的敏感度。一般选择为可参照表1.所示的佩戴者定制离焦眼镜片微透镜包络直径对应表。
如果佩戴者对光敏感度比较高，则可以降一档选择离焦点的包络直径。
表1佩戴者定制离焦眼镜片微透镜包络直径对应表
以下给出一个具体的应用实例。某一近视患者，年龄13岁，之前佩戴框架眼镜，镜片的屈光度2.5D，新验光裸眼屈光度3D，考虑到该患者每天上课用眼较多，且对光线比较敏感，综合选择：
根据表1佩戴者定制离焦眼镜片微透镜包络直径对应表，12-15岁区间选用刺激区域面积占瞳孔百分比为65％的镜片，此时微透镜包络直径为3.2mm；镜片选用折射率n1.499树脂镜片；环曲面的球镜度D1为+1D，柱镜度D2为-3D，顺规角度即环曲面的轴向与镜片的轴向之间的夹角为0度；
通过查阅镜片制造配伍表，可以知第二光学表面曲率半径r2＝104.6mm；
根据公式(1)至公式(3)有：
计算得到r1＝281.83；
计算得到r11＝647.6mm；
计算得到r12＝132.34mm；
从而可以确定叠加周边离散顺规散光眼镜片的参数。
该患者佩戴叠加周边离散顺规散光眼镜片一周内，若无不适则可以继续佩戴，每隔2个月验光一次。如有强烈不适，则考虑将柱镜度从-3D降低为-2D或者-1D以降低刺激效果。
Claims (9)
1.一种叠加周边离散顺规散光眼镜片，其特征在于包括：相对应的第一光学表面和第二光学表面，第二光学表面靠近用户眼侧，第一光学表面远离用户眼侧；所述第一光学表面上中心区域配置为中心明视区，环绕中心明视区的周围设置为离散顺规散光区；中心明视区为光滑表面，离散顺规散光区配置为微透镜阵列，微透镜阵列中单个微透镜为环曲面；
镜片折射率n和屈光度D，第一光学表面曲率半径r1、第二光学表面曲率半径r2之间满足关系：
屈光度D、镜片折射率n、环曲面的球镜度D1、柱镜度D2、第二个面曲率半径r2、微透镜阵列轴位曲率半径r11、微透镜阵列轴位正交方向曲率半径r12之间满足关系：
2.根据权利要求1所述的一种叠加周边离散顺规散光眼镜片，其特征在于：
所述中心明视区形状包括：圆形、椭圆形、多边形或者下部鼻侧内偏形之一；
其中：中心明视区形状为圆形时，中心明视区的包络形状为圆形；
中心明视区形状为正多边形时，中心明视区的包络形状为圆形；
中心明视区形状为下部鼻测内偏形时，中心明视区的包络形状为椭圆形。
3.根据权利要求1所述的一种叠加周边离散顺规散光眼镜片，其特征在于：第二光学表面的面形包括：球面、非球面、渐进面和环曲面之一。
4.根据权利要求1所述的一种叠加周边离散顺规散光眼镜片，其特征在于：中心明视区的包络尺寸配置为：横轴长度8-12mm，纵轴长度10-15mm；微透镜阵列中的每个微透镜都为离散顺规散光区中的一个离焦点，每个微透镜的包络最大直径处在1.8-3.2mm之间。
5.根据权利要求1所述的一种叠加周边离散顺规散光眼镜片，其特征在于：所述离散顺规散光区配置于中心明视区外直到镜片全口径的80％处,镜片口径80％以外区域不排布微透镜阵列。
6.根据权利要求1所述的一种叠加周边离散顺规散光眼镜片，其特征在于：微透镜阵列的排列方式为环带上均匀分布排列或者以微透镜阵列占据面积等面积分布排列。
7.根据权利要求1所述的一种叠加周边离散顺规散光眼镜片，其特征在于：环曲面的散光方向为顺规方向，即处在+/-30度方向。
8.一种叠加周边离散顺规散光眼镜片的设计方法，其特征在于：步骤包括如下步骤
1)根据配镜处方参数确定镜片的屈光度D、环曲面的球镜度D1、柱镜度D2；
2)根据微透镜阵列视网膜成像刺激区域面积占瞳孔面积百分比计算微透镜阵列中微透镜包络直径；
3)根据镜片折射率n和屈光度D，通过查阅镜片制造配伍表确定第二光学表面曲率半径r2，计算镜片的第一光学表面曲率半径r1；
镜片折射率n和屈光度D，计算镜片的第一光学表面曲率半径r1、第二光学表面曲率半径r2之间满足关系：
4)根据镜片的屈光度D、镜片折射率n、环曲面的球镜度D1、柱镜度D2以及第二个面曲率半径r2计算微透镜阵列轴位曲率半径r11、微透镜阵列轴位正交方向曲率半径r12；并对第一光学表面进行光顺处理；
屈光度D、镜片折射率n、环曲面的球镜度D1、柱镜度D2、第二个面曲率半径r2、微透镜阵列轴位曲率半径r11、微透镜阵列轴位正交方向曲率半径r12之间满足关系：
9.根据权利要求8所述的一种叠加周边离散顺规散光眼镜片的设计方法，其特征在于：步骤4)中第一光学表面进行光顺处理时的光顺圆弧角半径为0.3mm-0.5mm。
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