CN114911069B - 视网膜周边离焦模型的建模方法 - Google Patents
视网膜周边离焦模型的建模方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114911069B CN114911069B CN202110185267.2A CN202110185267A CN114911069B CN 114911069 B CN114911069 B CN 114911069B CN 202110185267 A CN202110185267 A CN 202110185267A CN 114911069 B CN114911069 B CN 114911069B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- retina
- defocus
- eye
- lens
- ophthalmic
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 61
- 230000002207 retinal effect Effects 0.000 title claims description 70
- 210000001525 retina Anatomy 0.000 claims abstract description 345
- 208000014733 refractive error Diseases 0.000 claims abstract description 163
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims abstract description 82
- 238000013461 design Methods 0.000 claims abstract description 68
- 208000001491 myopia Diseases 0.000 claims abstract description 62
- 208000029091 Refraction disease Diseases 0.000 claims abstract description 58
- 230000004430 ametropia Effects 0.000 claims abstract description 57
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims abstract description 55
- 230000004379 myopia Effects 0.000 claims abstract description 42
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 claims abstract description 30
- 206010020675 Hypermetropia Diseases 0.000 claims abstract description 16
- 230000004438 eyesight Effects 0.000 claims abstract description 16
- 230000004305 hyperopia Effects 0.000 claims abstract description 16
- 201000006318 hyperopia Diseases 0.000 claims abstract description 16
- 238000012937 correction Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims abstract description 6
- 210000001508 eye Anatomy 0.000 claims description 244
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 59
- 210000005252 bulbus oculi Anatomy 0.000 claims description 24
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 16
- 230000004323 axial length Effects 0.000 claims description 10
- 238000010276 construction Methods 0.000 claims description 8
- 210000001110 axial length eye Anatomy 0.000 claims description 5
- 230000006870 function Effects 0.000 claims description 5
- 230000004281 retinal morphology Effects 0.000 claims description 5
- 230000036040 emmetropia Effects 0.000 claims 2
- 230000000750 progressive effect Effects 0.000 claims 1
- 210000000695 crystalline len Anatomy 0.000 description 119
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 25
- 210000004087 cornea Anatomy 0.000 description 15
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 10
- 230000000875 corresponding effect Effects 0.000 description 8
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 7
- 230000004313 glare Effects 0.000 description 5
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 description 5
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 5
- 230000004344 low myopia Effects 0.000 description 4
- 206010047513 Vision blurred Diseases 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 3
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 2
- 230000004402 high myopia Effects 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 230000004515 progressive myopia Effects 0.000 description 2
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 2
- 230000000979 retarding effect Effects 0.000 description 2
- 230000004308 accommodation Effects 0.000 description 1
- 230000001154 acute effect Effects 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 201000009310 astigmatism Diseases 0.000 description 1
- 230000004329 axial myopia Effects 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 230000002596 correlated effect Effects 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 238000002513 implantation Methods 0.000 description 1
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 1
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 1
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 1
- 238000000968 medical method and process Methods 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 230000008447 perception Effects 0.000 description 1
- 201000010041 presbyopia Diseases 0.000 description 1
- 230000004287 retinal location Effects 0.000 description 1
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02C—SPECTACLES; SUNGLASSES OR GOGGLES INSOFAR AS THEY HAVE THE SAME FEATURES AS SPECTACLES; CONTACT LENSES
- G02C7/00—Optical parts
- G02C7/02—Lenses; Lens systems ; Methods of designing lenses
- G02C7/024—Methods of designing ophthalmic lenses
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02C—SPECTACLES; SUNGLASSES OR GOGGLES INSOFAR AS THEY HAVE THE SAME FEATURES AS SPECTACLES; CONTACT LENSES
- G02C7/00—Optical parts
- G02C7/02—Lenses; Lens systems ; Methods of designing lenses
- G02C7/024—Methods of designing ophthalmic lenses
- G02C7/028—Special mathematical design techniques
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Ophthalmology & Optometry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
- Prostheses (AREA)
- Eye Examination Apparatus (AREA)
Abstract
本发明涉及眼科技术领域，具体而言涉及一种基于视网膜形态的周边离焦模型的建模方法、眼科离焦透镜设计方法与装置、计算机可读存储介质与计算设备。本发明的建模方法如下步骤：构建包含标准人眼模型与近视和/或远视度数模型的屈光不正分析系统；根据所示屈光不正分析系统模型，计算不同屈光不正情况下的眼轴长度；计算在所述眼轴长度计算不同眼轴长度下，眼底不同位置处，屈光不正眼的视网膜与标准眼的视网膜的相对距离；根据得到的所述相对距离，计算不同近视和/或远视度数的情况下，视网膜在不同位置对应的视力矫正镜度数，从而获得不同屈光不正的视网膜的离焦量分布。采用本发明，能够设计合适离焦量的眼科离焦透镜，同时提高佩戴舒适性。
Description
技术领域
本发明涉及眼科技术领域，具体而言涉及一种基于视网膜形态的周边离焦模型的建模方法、眼科离焦透镜设计方法与装置、计算机可读存储介质与计算设备。
背景技术
人眼是一个类似照相机的光学系统，前端角膜与晶状体可以视为两个光学镜头，负责将外界物成像至眼内；视网膜类似相机的底片，负责接收图像。当人眼发生近视时，前端光学镜头与视网膜距离不匹配，造成视物模糊。在人眼中，近视眼度数增加的主要原因是眼轴长度延长，即底片位置过远。最新医学研究证实，眼球延长依赖视网膜周边离焦，按照屈光学概念，焦点落在视网膜前面者称为近视性离焦，落在视网膜后面者称为远视性离焦。近视眼的视网膜中央呈近视性离焦，而视网膜周边呈远视性离焦。眼球具有依赖视网膜周边成像诱导眼球发育的特点，尤其是18岁以下青少年近视眼，如果视网膜周边成像为远视性离焦，视网膜会倾向于向像点生长，眼球长度就将延长，如果视网膜周边成像为近视性离焦，眼球就将停止延长。视网膜周边远视性离焦是促进近视眼度数不断增加的主要原因。如果通过现代医疗方法，矫正视网膜周边远视性离焦或者人工形成视网膜周边近视性离焦，就可以阻止近视眼度数的不断增加，查明引起视网膜周边离焦原因，还可以有效预防近视眼的发生和进展。
然而，已有研究经常将人眼前端光学系统形成的离焦与视网膜的周边离焦混淆，光学系统形成的离焦是指其中心光学区的聚焦点与周边光学区的聚焦点不在一点或是一个平面上，比如周边光学区屈光力更强，聚焦点(如图1中B点所示)将落于中心光学区聚焦点(如图1中A点所示)之前，但这种离焦是否足以形成“近视化的周边离焦”则不确定，因为在人眼光学系统中，还需要考虑视网膜的弯度。如图1中，点A为光学系统中心光学区形成的聚焦点，点B为光学系统周边光学区形成的聚焦点，B点落于A点之前，显示出屈光力更强的光学离焦特性，但却仍然位于周边视网膜之后，为远视型离焦。在国际标准的人眼模型中，比如著名的Navarro人眼模型，其认为正常眼轴长度的人眼视网膜弯度(曲率半径)为12.3mm，则光学系统的“光学离焦量”需大于视网膜弯度形成的离焦量，才能真正形成“近视化的周边离焦”。由此可见，所期望的周边离焦的形成与否，取决于视网膜的形态与前端光学系统的匹配，视网膜的弯曲特性研究是科学看待“近视化周边离焦”的前提条件。
在近视型周边离焦延缓眼轴增长的理论支持下，出现了一系列近视控制型产品，包括角膜塑形镜、多焦隐形眼镜、离焦RGP、离焦框架眼镜等。这些产品在周边离焦量的设计上比较随机或随意，比如角膜塑形镜，按照默认的反几何设计塑形后，周边离焦量随角膜形态、塑形降度(下压量)而呈现不同的变化，在一定规律下具有随机性；其它的产品的周边离焦量设定也基本参照角膜塑形镜可达到的量，或是设定的比角膜塑形镜能达到的量更大。
然而，人眼眼轴长度会随着年龄、近视进展发生变化，年龄增大，眼轴长度增长，近视程度加大，眼轴增长。有研究表明，轴性近视程度与眼轴长度增加呈现正相关。眼轴的增长会导致眼球形态发生变化，由球形形态逐渐向椭球形形态发展，进而带来视网膜形态的变化，眼轴长度增加，视网膜将会越来越陡峭，曲率半径逐渐变得更小，如图2所示。而人眼前端光学系统(包括角膜和晶状体)在度过童年期后基本保持不再变化，故而如果近视程度加深，那么人眼的周边离焦状态也会相应发生变化。同时，现有离焦类产品，如周边离焦型框架眼镜，不同近视程度的镜片采用的离焦设计量相同，然而如前所述，不同近视程度(即不同眼轴长度)的佩戴者，视网膜本身的离焦程度不同，矫正低度近视需要的离焦量较小，矫正高度近视需要的离焦量较大，才能使人眼在佩戴光学产品后，达到预期的离焦效果。有些产品将离焦量统一设计为非常大，以确保产生足够的近视化离焦量，然而过大的离焦量会导致眩光、视物模糊、扭曲等不良光学现象，而且往往低度近视的患者对不良光学现象的反应更为敏锐。故而现有的方法由于缺少设计理论依据，可能会发生离焦设计量不足的现象，降低治疗效果，也可能会发生离焦设计量过大，而对视觉造成大幅度干扰。故而现有的设计缺少近视离焦量的理论模型，也缺少设计依据，因此造成有时并不能使患者达到预期的治疗效果。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于，提出一种基于视网膜形态的周边离焦模型的建模方法，能够有助于保证屈光不正眼的矫正效果。
为达到上述目的，本发明提供一种基于视网膜形态的周边离焦模型的建模方法，具体包括如下步骤：
屈光不正分析系统模型构建步骤，构建包含标准人眼模型与近视和/或远视度数模型的屈光不正分析系统；
眼轴长度计算步骤，根据所示屈光不正分析系统模型，计算不同屈光不正情况下的眼轴长度；
视网膜相对距离计算步骤，计算在所述眼轴长度计算步骤中计算出的不同眼轴长度下，眼底不同位置处，屈光不正眼的视网膜与标准眼的视网膜的相对距离；
离焦量计算步骤，根据所述视网膜相对距离计算步骤得到的所述相对距离，计算不同近视和/或远视度数的情况下，视网膜在不同位置对应的视力矫正镜度数(屈光度)，从而获得不同屈光不正的视网膜的离焦量分布。
可选地，在所述视网膜相对距离计算步骤中，通过用椭圆形来表征屈光不正眼与标准眼的形状，椭圆的长轴表示眼轴长度，从而计算所述屈光不正眼的视网膜与标准眼的视网膜的相对距离。
可选地，所述屈光不正眼的视网膜与标准眼的视网膜的相对距离计算方法如下：
(1)将眼球视为具有长轴、短轴的椭圆，视网膜曲率半径为椭圆长轴的顶点曲率半径。以椭圆的中心为原点建立直角坐标系，椭圆的表达式：x2/a2+y2/b2＝1，其中，a为半眼轴长，a＝L/2，L为眼轴长；b为半眼球高度；
(2)视网膜每点上的高度即在不同的y值下，x点的坐标与a的差异，计算方法：
(3)保持眼球高度不变，拉长眼轴，即保持椭圆短轴不变，改变长轴，计算在新的椭圆长轴下，视网膜每点的高度：
其中，a'＝L'/2，L'为近视后拉长的眼轴长；
(4)计算视网膜与标准眼的相对距离：Δh＝2*(h'-h)。
可选地，所述标准人眼模型为Navarro人眼模型、Liou人眼模型或ESCUDEROSANZ大视场人眼模型。
本发明还提供一种眼科离焦透镜设计方法，根据屈光不正眼的视网膜弯度模型计算视网膜不同位置的离焦量分布，根据所述离焦量分布设计眼科离焦透镜，
其中，所述屈光不正眼的视网膜弯度模型为，视网膜在距中心点不同位置处距离中心点的轴向距离满足多项式：
其中，Δd为视网膜在距中心点不同位置处距离中心点的轴向距离，r为周边视网膜距中心点的距离，ai均为系数。
可选地，视网膜周边区域上的点与中心之间的轴向距离与屈光不正程度呈现线性关系：
其中Δdm为视网膜上半径为m处与视网膜中心点之间的轴向距离，为该视网膜的屈光不正，f、g为系数。
本发明还提供一种眼科离焦透镜设计方法，根据近视眼的视网膜离焦分布模型，计算视网膜不同位置的离焦量分布，根据所述离焦量分布设计眼科离焦透镜，
所述离焦分布模型描述视网膜周边的屈光不正与中心视网膜屈光不正的数学关系，满足下式：
其中，ΔD为当光线聚焦在视网膜周边某点时，该点与中心点相比的屈光不正之差，r为周边视网膜距中心点的距离，Ai均为系数。
可选地，视网膜的周边区域上的点与中心点之间的屈光不正之差与屈光不正程度呈现线性关系：
其中ΔDm为视网膜上半径为m处与视网膜中心点之间的屈光不正之差，为该视网膜的屈光不正程度，k、b为系数。
本发明还提供一种眼科离焦透镜设计方法，根据达到正视时视网膜的离焦量分布模型设计眼科离焦透镜，所述达到正视时视网膜的离焦量分布模型如下表所示。
当设标准眼轴长度为24mm，标准视网膜曲率半径为12mm，以框架眼镜度数为屈光不正为计算依据时，所述视网膜在5mm直径、10mm直径处，-1.0D～-6.0D不同屈光不正时，视网膜自身离焦状态如该表，当前端光学系统的光学离焦量达到该表所示时，聚焦点恰好落于视网膜上。
可选地，所述眼科透镜在径向上屈光力连续变化。
可选地，所述眼科透镜为框架眼镜、隐形眼镜、角膜接触镜、巩膜接触镜或眼内镜。
可选地，所述眼科透镜采用非球面的形式实现周边离焦，非球面面形表达式为：
其中，c为光学部基础球面表面曲率半径的倒数，y为所述曲线上任何一点距横坐标轴(Z)的垂直距离，Q为非球系数，A2i为非球面高次项系数，且所述非球面由所述非球面曲线通过围绕横坐标轴(Z)进行旋转对称变化而得到。
可选地，所述眼科透镜的镜片上分布不同的同心圆环，各圆环具有渐变的曲率半径。
可选地，所述眼科透镜的离焦量随镜片屈光度梯度变化，屈光度越高，离焦量越大
可选地，将镜片光学区投射至视网膜，当镜片屈光度为-3D时，其在视网膜10mm半径处的离焦量应大于0.66D。
可选地，将镜片光学区投射至视网膜，当镜片屈光度为-1D时，其在视网膜10mm半径处的离焦量应大于0.21D。
可选地，将镜片光学区投射至视网膜，当镜片屈光度为-6D时，其在视网膜10mm半径处的离焦量应大于1.33D。
本发明还提供一种眼科离焦透镜设计装置，其根据基于视网膜形态的周边离焦模型设计眼科离焦透镜，
所述基于视网膜形态的周边离焦模型是通过如下建模方法构建的，该建模方法包括如下步骤：
屈光不正分析系统模型构建步骤，构建包含标准人眼模型与近视和/或远视度数模型的屈光不正分析系统；
眼轴长度计算步骤，根据所示屈光不正分析系统模型，计算不同屈光不正情况下的眼轴长度；
视网膜相对距离计算步骤，计算在所述眼轴长度计算步骤中计算出的不同眼轴长度下，眼底不同位置处，屈光不正眼的视网膜与标准眼的视网膜的相对距离；
离焦量计算步骤，根据所述视网膜相对距离计算步骤得到的所述相对距离，计算不同近视和/或远视度数的情况下，视网膜在不同位置对应的视力矫正镜度数，从而获得不同屈光不正的视网膜的离焦量分布。
可选地，在所述视网膜相对距离计算步骤中，通过用椭圆形来表征屈光不正眼与标准眼的形状，椭圆的长轴表示眼轴长度，从而计算所述屈光不正眼的视网膜与标准眼的视网膜的相对距离。
可选地，所述屈光不正眼的视网膜与标准眼的视网膜的相对距离计算方法如下：
(1)将眼球视为具有长轴、短轴的椭圆，视网膜曲率半径为椭圆长轴的顶点曲率半径。以椭圆的中心为原点建立直角坐标系，椭圆的表达式：x2/a2+y2/b2＝1，其中，a为半眼轴长，a＝L/2，L为眼轴长；b为半眼球高度。
(2)视网膜每点上的高度即在不同的y值下，x点的坐标与a的差异，计算方法：
(3)保持眼球高度不变，拉长眼轴，即保持椭圆短轴不变，改变长轴，计算在新的椭圆长轴下，视网膜每点的高度：其中，a'＝L'/2，L'为近视后拉长的眼轴长；
(4)计算视网膜与标准眼的相对距离：Δh＝2*(h'-h)。
本发明还提供一种眼科离焦透镜设计装置，其根据屈光不正眼的视网膜弯度模型计算视网膜不同位置的离焦量分布，根据所述离焦量分布设计眼科离焦透镜，
其中，所述屈光不正眼的视网膜弯度模型为，视网膜在距中心点不同位置处距离中心点的轴向距离满足多项式：
其中，Δd为视网膜在距中心点不同位置处距离中心点的轴向距离，r为周边视网膜距中心点的距离，ai均为系数。
可选地，视网膜周边区域上的点与中心之间的轴向距离与屈光不正程度呈现线性关系：
其中Δdm为视网膜上半径为m处与视网膜中心点之间的轴向距离，为该视网膜的屈光不正，f、g为系数。
本发明还提供一种眼科离焦透镜设计装置，其根据近视眼的视网膜离焦分布模型，计算视网膜不同位置的离焦量分布，根据所述离焦量分布设计眼科离焦透镜，所述离焦分布模型描述视网膜周边的屈光不正与中心视网膜屈光不正的数学关系，满足下式：
其中，ΔD为当光线聚焦在视网膜周边某点时，该点与中心点相比的屈光不正之差，r为周边视网膜距中心点的距离，Ai均为系数。
可选地，视网膜的周边区域上的点与中心点之间的屈光不正之差与屈光不正程度呈现线性关系：
其中ΔDm为视网膜上半径为m处与视网膜中心点之间的屈光不正之差，为该视网膜的屈光不正程度，k、b为系数。
本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有程序指令，其特征在于，所述程序指令当被计算机执行时使得所述计算机发挥上述任一结构的眼科离焦透镜设计装置的功能。
本发明还提供一种计算设备，包括处理器与存储器，所述存储器中存储有程序指令，所述程序指令当被所述处理器执行时使得所述处理器发挥上述任一结构的眼科离焦透镜设计装置的功能。
技术效果
采用如上的本发明，提出一种基于视网膜形态的周边离焦模型和建模方法和、一种以标准人眼为基础的视网膜形态与离焦量分布模型，使眼科离焦类产品的设计有据可循，有方法可依，解决了行业内盲目的设计状态。根据利用上述实施方式中的模型和建模方法、眼科离焦透镜设计方法和装置、计算设备、计算机可读存储介质等来所述方法设计眼科产品离焦透镜，一方面能够充分的保证离焦设计量的充分性，另一方面，又不至于盲目加大离焦设计量而导致的眩光、干扰、变形等视觉问题，提高了佩戴舒适性。
术语解释
如图3所示，1代表人眼前端光学系统，包括角膜、晶状体、矫正透镜(包括框架镜、角膜接触镜、植入类透镜等)组合而成的光学系统；2代表人眼视网膜。
屈光不正：是指人眼在不使用调节(即不使用矫正透镜)时，平行光线通过眼的光学系统的屈光作用后，不能在视网膜上形成清晰的物像，而在视网膜前或后方成像，包括近视、远视和散光。
屈光力，衡量屈光不正的程度大小的物理量，其单位是屈光度。
前端光学系统的光学离焦：是指前端光学系统在中心成像的点与周边成像的点有差别，如图中A点与C点，A为中心点成像点，C为光学系统周边成像点，C与A的成像点换算为屈光度后，二者的差异称为“光学离焦量”。
视网膜的周边离焦：视网膜因为自身形态而存在弯度(曲率半径)，如果希望达成整个视网膜上的“正视状态”，即所有点都落于视网膜上，则中心部位和周边部位所需的屈光力不同，中心点落于A点，周边点落于B点，A点与B点的轴向距离(图中3)即本说明书中后述的Δdm，将此轴向距离换算为屈光度，则A点与B点的屈光度差异称为“视网膜的离焦量”。
光学系统中，距离与屈光度的换算通常通过光学仿真软件利用光线追迹达成。
附图说明
图1是表示光学周边离焦与相对视网膜的周边离焦的区别的说明图；
图2是近视眼与正常眼的模型图，可见，近视带来眼轴增长，视网膜变陡峭；
图3是用于说明人眼前端光学系统的离焦与视网膜离焦的区别的示意图；
图4是眼轴椭圆坐标系及视网膜与标准眼的相对距离的说明图；
图5是视网膜上不同直径处距离视网膜中心位置的轴向距离的图表；
图6是视网膜上不同直径处距离视网膜中心位置的轴向距离与屈光不正呈现线性关系的说明图表；
图7是各屈光不正视网膜上离焦量的示意图；
图8是不同屈光不正的视网膜在不同直径处的离焦量与屈光不正呈现线性关系的说明图表；
图9是不同近视程度，眼轴长度不同，视网膜弯度不同的说明图；
图10是本发明实施例产品的离焦镜片实物照片；
图11是市售离焦镜片与本发明一个实施例产品的离焦镜片的比较图(照片)，其中，(a)为市售离焦镜片，(b)为本发明一个实施例产品。
图12所示为框架眼镜与人眼光学系统共同构建的屈光不正分析系统。
具体实施方式
【第一实施方式】
本实施方式涉及一种基于视网膜形态的周边离焦模型的建模方法，其主要包括如下步骤：
1.人眼光学分析系统构建步骤
根据Navarro人眼模型、Liou人眼模型、ESCUDEROSANZ大视场人眼模型等标准人眼模型建立光学分析系统。这里所谓的标准人眼是指没有发生屈光不正的正常眼。
本实施方式以表2所记载的人眼模型为例，建立人眼光学分析系统，然而，本发明所述的人眼模型包括但不限于表2所示的分析系统。
表2光学分析系统的例子
2.屈光不正分析系统模型构建步骤
在上述步骤所构建的人眼光学分析系统中加入近视和/或远视度数模型，构建屈光不正分析系统模型。
具体构建方式为：在步骤1所搭建的人眼系统中特定位置插入光学镜片，所述特定位置是指屈光不正矫正方法中镜片所处位置，比如使用框架眼镜的方法，则应插入至人眼光学系统角膜之前，与角膜的距离大约为镜眼距(框架眼镜到眼睛的距离)，比如12mm；使用角膜接触镜，则应插入至与角膜充分接触处，与角膜的距离为20μm左右；使用眼内镜，比如使用有晶体眼人工晶状体的方法，则应插入至晶状体之前、角膜之后，比如距离角膜后表面350μm。所述镜片具有材料折射率特征、镜片厚度、前后表面曲率半径。所述镜片与步骤1所述人眼光学系统共同形成屈光不正分析系统模型。
以插入镜片的屈光度表示人眼的屈光不正，分析所述屈光不正带来的眼轴长度的变化；同样的，当眼轴长度发生变化时，可通过调整镜片参数(比如曲率半径)，反向计算所述眼轴长度变化带来屈光不正的量。
这里所谓的近视和/或远视度数模型也可以称为屈光不正眼模型，包含不同近视度数和/或远视度数(即不同屈光不正)的人眼的参数。另外，在本实施方式的以下说明中，以近视眼为例进行说明。
在本实施方式中，以框架眼镜的屈光不正度数为例，表达屈光不正的程度大小(即屈光度度数)，这也符合临床对屈光不正的表达方式。其中框架眼镜参数以折射率1.6、镜眼距12mm、中心厚度3.0mm的镜片为例。图12所示为框架眼镜与所述人眼光学系统共同构建的屈光不正分析系统，其中1为所述角膜模型，2为所述晶状体模型，3为所述视网膜模型，4为所述插入框架眼镜模型。当人眼屈光不正为0时，插入的框架眼镜前后表面均为平面，当发生屈光不正时，所述屈光不正的量可以通过4的后表面曲率半径调整实现，比如在所述框架眼镜的折射率与中心厚度下，-3D的镜片后表面曲率半径为200mm。3.眼轴长度计算步骤
根据上述步骤1、2所构建的屈光不正分析系统，计算不同近视度数(即不同屈光不正)情况下的眼轴长度。
表3为在步骤1-2中构建的人眼光学系统下，不同近视度数对应的眼轴长度及近视眼与正常眼的轴长差别。
表3不同近视度数对应的眼轴长度，及所述近视眼轴与正常眼轴的轴长差别
| 近视度数 | 眼轴长度 | 轴长差别 | 近视度数 | 眼轴长度 | 轴长差别 |
| 0.0 | 24.000 | 0.000 | -4.5 | 25.617 | 1.617 |
| -1.0 | 24.338 | 0.338 | -5.0 | 25.801 | 1.801 |
| -1.5 | 24.520 | 0.520 | -5.5 | 25.985 | 1.985 |
| -2.0 | 24.702 | 0.702 | -6.0 | 26.171 | 2.171 |
| -2.5 | 24.884 | 0.884 | -6.5 | 26.356 | 2.356 |
| -3.0 | 25.066 | 1.066 | -7.0 | 26.542 | 2.542 |
| -3.5 | 25.249 | 1.249 | -7.5 | 26.728 | 2.728 |
| -4.0 | 25.427 | 1.427 | -8.0 | 26.915 | 2.915 |
4.屈光不正眼视网膜与标准眼视网膜相对距离计算步骤
根据步骤3中得到的结果，计算相对于标准眼发生眼轴增长后的近视眼或眼轴缩短后的远视眼，在眼底(视网膜)不同位置处，视网膜与标准眼的视网膜的相对距离。
计算方法例：
(1)将眼球视为具有长轴、短轴的椭圆，视网膜曲率半径为椭圆长轴的顶点曲率半径。以椭圆的中心为原点建立直角坐标系，椭圆的表达式：x2/a2+y2/b2＝1，其中，a为半眼轴长，a＝L/2，L为眼轴长度；b为半眼球高度。
(2)计算正常眼视网膜每点上的高度即在不同的y值下x点的坐标与a的差异，计算方法：
(3)保持眼球高度不变，拉长眼轴，即保持椭圆短轴不变，改变长轴，计算在新的椭圆长轴下，视网膜每点的高度，即计算眼轴长度为拉长后的长轴长度的近视眼的视网膜的每点的高度：其中，a'＝L'/2，L'为相对于标准眼拉长后的近视眼轴长。
(4)计算近视眼的视网膜与正常眼(标准眼)的视网膜的相对距离：Δh＝2*(h'-h)计算结果。
(1)以框架眼镜度数表征时为近视-1.0D的视网膜与标准眼的视网膜相对距离,结果如表4所示，其中视网膜位置指视网膜不同的直径位置处，眼轴方向差别是指视网膜与标准眼视网膜在眼轴方向上的相对距离(后述表5-表9中也是如此)。
表4近视-1.0D的视网膜与标准眼的相对距离
| 视网膜位置/mm | 眼轴方向差别/mm | 视网膜位置/mm | 眼轴方向差别/mm |
| -11 | -0.101 | 1 | -0.001 |
| -10 | -0.076 | 2 | -0.002 |
| -9 | -0.057 | 3 | -0.005 |
| -8 | -0.043 | 4 | -0.010 |
| -7 | -0.032 | 5 | -0.015 |
| -6 | -0.023 | 6 | -0.023 |
| -5 | -0.015 | 7 | -0.032 |
| -4 | -0.010 | 8 | -0.043 |
| -3 | -0.005 | 9 | -0.057 |
| -2 | -0.002 | 10 | -0.076 |
| -1 | -0.001 | 11 | -0.101 |
| 0 | 0.000 |
另外，框架眼镜度数1.0D的视网膜上不同直径处距离视网膜中心位置的轴向距离(即在轴向上的距离)可以用如下多项式表征：
Δd＝1E-06r5+2E-05r4+0.0002r3+1E-06r2+0.0006r
其中，Δd为视网膜在距中心点不同位置处距离中心点的轴向距离，r为周边视网膜距中心点的距离(半径)。
(2)框架眼镜度数近视-2.0D的视网膜与标准眼的相对距离,其中视网膜位置指视网膜不同的直径位置处，眼轴方向差别是指视网膜与标准眼视网膜在眼轴方向上的相对距离。
表5近视-2.0D的视网膜与标准眼的相对距离
| 视网膜位置/mm | 眼轴方向差别/mm | 视网膜位置/mm | 眼轴方向差别/mm |
| -11 | -0.211 | 1 | -0.001 |
| -10 | -0.157 | 2 | -0.005 |
| -9 | -0.119 | 3 | -0.011 |
| -8 | -0.089 | 4 | -0.020 |
| -7 | -0.066 | 5 | -0.032 |
| -6 | -0.047 | 6 | -0.047 |
| -5 | -0.032 | 7 | -0.066 |
| -4 | -0.020 | 8 | -0.089 |
| -3 | -0.011 | 9 | -0.119 |
| -2 | -0.005 | 10 | -0.157 |
| -1 | -0.001 | 11 | -0.211 |
框架眼镜度数近视-2.0D的视网膜上不同直径处距离视网膜中心位置的轴向距离可以用如下多项式表征：Δd＝3E-06r5+5E-05r4+0.0004r3+3E-06r2+0.0013r+0.0001，其中，Δd为视网膜在距中心点不同位置处距离中心点的轴向距离，r为周边视网膜距中心点的距离(半径)。
表6近视-3.0D的视网膜与标准眼的相对距离
| 视网膜位置/mm | 眼轴方向差别/mm | 视网膜位置/mm | 眼轴方向差别/mm |
| -11 | -0.320 | 1 | -0.002 |
| -10 | -0.238 | 2 | -0.007 |
| -9 | -0.181 | 3 | -0.017 |
| -8 | -0.136 | 4 | -0.030 |
| -7 | -0.100 | 5 | -0.048 |
| -6 | -0.071 | 6 | -0.071 |
| -5 | -0.048 | 7 | -0.100 |
| -4 | -0.030 | 8 | -0.136 |
| -3 | -0.017 | 9 | -0.181 |
| -2 | -0.007 | 10 | -0.238 |
| -1 | -0.002 | 11 | -0.320 |
| 0 | 0.000 |
(3)框架眼镜上近视-3D的视网膜与标准眼的相对距离,其中视网膜位置指视网膜不同的直径位置处，眼轴方向差别是指视网膜与标准眼视网膜在眼轴方向上的相对距离。
框架眼镜度数近视-3.0D的视网膜上不同直径处距离视网膜中心位置的轴向距离满足多项式：
Δd＝4E-06r5+8E-05r4+0.0006r3+5E-06r2+0.0019r+0.0002
其中，Δd为视网膜在距中心点不同位置处距离中心点的轴向距离，r为周边视网膜距中心点的距离(半径)。
(4)框架眼镜上近视-4D的视网膜与标准眼的相对距离,其中视网膜位置指视网膜不同的直径位置处，眼轴方向差别是指视网膜与标准眼视网膜在眼轴方向上的相对距离。
表7近视-4.0D的视网膜与标准眼的相对距离
| 视网膜位置/mm | 眼轴方向差别/mm | 视网膜位置/mm | 眼轴方向差别/mm |
| -11 | -0.428 | 1 | -0.002 |
| -10 | -0.319 | 2 | -0.010 |
| -9 | -0.242 | 3 | -0.023 |
| -8 | -0.182 | 4 | -0.041 |
| -7 | -0.134 | 5 | -0.065 |
| -6 | -0.096 | 6 | -0.096 |
| -5 | -0.065 | 7 | -0.134 |
| -4 | -0.041 | 8 | -0.182 |
| -3 | -0.023 | 9 | -0.242 |
| -2 | -0.010 | 10 | -0.319 |
| -1 | -0.002 | 11 | -0.428 |
| 0 | 0.000 |
框架眼镜度数近视-4.0D的视网膜上不同直径处距离视网膜中心位置的轴向距离可以用如下多项式表征：
Δd＝5E-06r5+0.0001r4+0.0008r3+6E-06r2+0.0026r+0.0002
其中，Δd为视网膜在距中心点不同位置处距离中心点的轴向距离，r为周边视网膜距中心点的距离(半径)。
(5)框架眼镜上近视-5D的视网膜与标准眼的相对距离,其中视网膜位置指视网膜不同的直径位置处，眼轴方向差别是指视网膜与标准眼视网膜在眼轴方向上的相对距离。
表8近视-5.0D的视网膜与标准眼的相对距离
| 视网膜位置/mm | 眼轴方向差别/mm | 视网膜位置/mm | 眼轴方向差别/mm |
| -11 | -0.541 | 1 | -0.003 |
| -10 | -0.403 | 2 | -0.013 |
| -9 | -0.305 | 3 | -0.029 |
| -8 | -0.229 | 4 | -0.051 |
| -7 | -0.169 | 5 | -0.082 |
| -6 | -0.121 | 6 | -0.121 |
| -5 | -0.082 | 7 | -0.169 |
| -4 | -0.051 | 8 | -0.229 |
| -3 | -0.029 | 9 | -0.305 |
| -2 | -0.013 | 10 | -0.403 |
| -1 | -0.003 | 11 | -0.541 |
| 0 | 0.000 |
表9近视-6.0D的视网膜与标准眼的相对距离
| 视网膜位置/mm | 眼轴方向差别/mm | 视网膜位置/mm | 眼轴方向差别/mm |
| -11 | -0.652 | 1 | -0.004 |
| -10 | -0.485 | 2 | -0.015 |
| -9 | -0.367 | 3 | -0.034 |
| -8 | -0.276 | 4 | -0.062 |
| -7 | -0.204 | 5 | -0.099 |
| -6 | -0.145 | 6 | -0.145 |
| -5 | -0.099 | 7 | -0.204 |
| -4 | -0.062 | 8 | -0.276 |
| -3 | -0.034 | 9 | -0.367 |
| -2 | -0.015 | 10 | -0.485 |
| -1 | -0.004 | 11 | -0.652 |
| 0 | 0.000 |
框架眼镜度数近视-5.0D的视网膜上不同直径处距离视网膜中心位置的轴向距离可以用如下多项式表征：
Δd＝7E-06r5+0.0001r4+0.001r3+8E-06r2+0.0032r+0.0003
其中，Δd为视网膜在距中心点不同位置处距离中心点的轴向距离，r为周边视网膜距中心点的距离(半径)
(6)框架眼镜上近视-6D的视网膜与标准眼的相对距离,其中视网膜位置指视网膜不同的直径位置处，眼轴方向差别是指视网膜与标准眼视网膜在眼轴方向上的相对距离。
框架眼镜度数近视-6.0D的视网膜上不同直径处距离视网膜中心位置的轴向距离可以用如下多项式表征：
Δd＝8E-06r5+0.0002r4+0.0012r3+9E-06r2+0.0039r+0.0003
其中，Δd为视网膜在距中心点不同位置处距离中心点的轴向距离，r为周边视网膜距中心点的距离(半径)。
另外，图5中示出了上述各种不同近视度数情况下的视网膜上不同直径处距离视网膜中心位置的轴向距离。或许需要说明的是，由于这里是以近视眼为例进行说明，其屈光不正以负值表征，因此，为了相适应，上述轴向距离也以负值表征。
综上所述，某屈光不正状态下，视网膜上不同直径处距离视网膜中心位置的轴向距离符合多项式模型：
其中，Δd为视网膜在距中心点不同位置处距离中心点的轴向距离，r为周边视网膜距中心点的距离(半径)，ai均为系数。
根据图5所示结果或者上述多项式模型可以得到图6所示的轴向距离与屈光不正的变化关系图，如图6所示，视网膜上不同直径处(即不同径向位置)距离视网膜中心位置的轴向距离与屈光不正呈现线性关系，也就是说，对于屈光不正眼(近视眼和远视眼)而言，其视网膜周边区域上的点到视网膜中心位置的轴向距离与该屈光不正眼的屈光不正程度(屈光度)呈线性关系，屈光不正眼的屈光不正程度越大，该轴向距离也越大。另外，图6中所示的是近视眼的情况，不言而喻，远视眼的情况也存在这样的线性关系。再者，由于图6的情况是近视眼，屈光不正的程度大小(度数)以负值表征，因此，为了相适应而容易理解上述线性关系，轴向距离和径向位置也用负值表征。因此，这里所谓的“大小”是以绝对值为标准衡量的。
参照图6，视网膜在周边某点与中心之间的轴向距离与屈光不正程度呈现线性关系：
其中Δdm为视网膜上半径为m处与视网膜中心点之间的轴向距离，为该视网膜的屈光不正程度(屈光度)，f、g为系数。
在本实施方式中，m从0至-11时，f与g见表10。
表10视网膜在周边某点与中心之间的轴向距离与屈光不正程度关系的系数
| 视网膜位置m/mm | f | g |
| -11 | 0.11 | 0.0094 |
| -10 | 0.0819 | 0.007 |
| -9 | 0.062 | 0.0053 |
| -8 | 0.0466 | 0.004 |
| -7 | 0.0344 | 0.0029 |
| -6 | 0.0245 | 0.0021 |
| -5 | 0.0167 | 0.0014 |
| -4 | 0.0105 | 0.0009 |
| -3 | 0.0058 | 0.0005 |
| -2 | 0.0026 | 0.0002 |
| -1 | 0.006 | 5E-05 |
| 0 | 0 | 0 |
5.离焦量计算步骤
计算不同近视度数下，视网膜在不同位置对应的框架眼镜度数(即所需的离焦量)。
在步骤2构建的光学分析系统中，根据步骤3得到的不同近视度数的眼轴长度，改变玻璃体腔长，使人眼光学系统的长度符合近视度数下的眼轴长度，以框架眼镜的度数为优化条件(即改变框架眼镜的度数)进行聚焦，得出不同的眼轴长度对应的框架眼镜度数，获得每种框架眼镜度数下，视网膜所在的位置相对视网膜中心的屈光度差别，从而得到不同屈光不正下的视网膜的离焦量分布。所得结果例举如下：
(1)近视度数为-1D的视网膜屈光力分布
表11近视度数为-1D的视网膜屈光与中心屈光力差异的分布状态
| 视网膜位置/mm | 屈光度差别/D | 视网膜位置/mm | 屈光度差别/D |
| -11 | -0.275 | -5 | -0.042 |
| -10 | -0.209 | -4 | -0.026 |
| -9 | -0.157 | -3 | -0.015 |
| -8 | -0.118 | -2 | -0.006 |
| -7 | -0.087 | -1 | 0.000 |
| -6 | -0.062 | 0 | 0.000 |
屈光不正-1D的视网膜周边屈光力与中心的差异符合多项式：
ΔD1＝7E-07r5-3E-06r4-0.0001r3-0.0025r2-0.0015r+0.0002
(2)近视度数为-2D的视网膜屈光力分布
表12近视度数为-2D的视网膜屈光与中心屈光力差异的分布状态
| 视网膜位置/mm | 屈光度差别/D | 视网膜位置/mm | 屈光度差别/D |
| -11 | -0.581 | -5 | -0.088 |
| -10 | -0.432 | -4 | -0.055 |
| -9 | -0.330 | -3 | -0.005 |
| -8 | -0.248 | -2 | 0.000 |
| -7 | -0.182 | -1 | 0.000 |
| -6 | -0.138 | 0 | 0.000 |
屈光不正-2D的视网膜周边屈光力与中心的差异符合多项式：
ΔD2＝1E-05r5+0.0002r4+0.0013r3-0.0033r2-0.0114r-0.0019
(3)近视度数为-3D的视网膜屈光力分布
表13近视度数为-3D的视网膜屈光与中心屈光力差异的分布状态
| 视网膜位置/mm | 屈光度差别/D | 视网膜位置/mm | 屈光度差别/D |
| -11 | -0.880 | -5 | -0.133 |
| -10 | -0.656 | -4 | -0.084 |
| -9 | -0.497 | -3 | -0.047 |
| -8 | -0.374 | -2 | -0.020 |
| -7 | -0.276 | -1 | -0.005 |
| -6 | -0.196 | 0 | 0.000 |
屈光不正-3D的视网膜周边屈光力与中心的差异符合多项式：
ΔD3＝1E-05r5+0.0002r4+0.0016r3-0.0001r2+0.005r+0.0005
(4)近视度数为-4D的视网膜屈光力分布
表14近视度数为-4D的视网膜屈光与中心屈光力差异的分布状态
| 视网膜位置/mm | 屈光度差别/D | 视网膜位置/mm | 屈光度差别/D |
| -11 | -1.177 | -5 | -0.179 |
| -10 | -0.877 | -4 | -0.112 |
| -9 | -0.666 | -3 | -0.063 |
| -8 | -0.500 | -2 | -0.027 |
| -7 | -0.369 | -1 | 0.000 |
| -6 | -0.275 | 0 | 0.000 |
屈光不正-4D的视网膜周边屈光力与中心的差异符合多项式：
ΔD4＝1E-05r5+0.0002r4+0.0013r3-0.0048r2-0.0006r+0.0012
(5)近视度数为-5D的视网膜屈光力分布
表15近视度数为-5D的视网膜屈光与中心屈光力差异的分布状态
| 视网膜位置/mm | 屈光度差别/D | 视网膜位置/mm | 屈光度差别/D |
| -11 | -1.485 | -5 | -0.226 |
| -10 | -1.107 | -4 | -0.140 |
| -9 | -0.839 | -3 | -0.080 |
| -8 | -0.633 | -2 | -0.036 |
| -7 | -0.465 | -1 | -0.008 |
| -6 | -0.333 | 0 | 0.000 |
屈光不正-5D的视网膜周边屈光力与中心的差异符合多项式：
ΔD5＝2E-05r5+0.0004r4+0.003r3+0.0009r2+0.0102r+0.0011
(6)近视度数为-6D的视网膜屈光力分布
表16近视度数为-6D的视网膜屈光与中心屈光力差异的分布状态
| 视网膜位置/mm | 屈光度差别/D | 视网膜位置/mm | 屈光度差别/D |
| -11 | -1.788 | -5 | -0.275 |
| -10 | -1.333 | -4 | -0.171 |
| -9 | -1.017 | -3 | -0.095 |
| -8 | -0.770 | -2 | -0.042 |
| -7 | -0.561 | -1 | -0.011 |
| -6 | -0.400 | 0 | 0.000 |
屈光不正-6D的视网膜周边屈光力与中心的差异符合多项式：
ΔD6＝2E-05r5+0.0005r4+0.0039r3+0.0022r2+0.0136r+0.0012
综上所述，某屈光不正状态下，视网膜周边屈光力与中心的差异符合多项式模型：
其中，ΔD为当光线聚焦在视网膜周边某点时，该点与中心点相比的屈光不正之差，r为周边视网膜距中心点的距离，Ai均为系数。
图7为各屈光不正视网膜上离焦量的示意图。如图7所示，距离视网膜中心位置越远，离焦量越大。其中，由于是以近视眼为例，因此，屈光度为负值，为相适应而便于理解，视网膜位置与离焦量也以负值表示。
表17为本实施方式各屈光不正视网膜上的离焦量总结。
表17各屈光不正视网膜上的离焦量(以正值表示)
| 近视度数 | 视网膜位置5mm | 视网膜位置10mm |
| -1.0D | 0.04D | 0.21D |
| -2.0D | 0.09D | 0.43D |
| -3.0D | 0.13D | 0.66D |
| -4.0D | 0.18D | 0.88D |
| -5.0D | 0.23D | 1.11D |
| -6.0D | 0.28D | 1.33D |
所述不同屈光不正的视网膜在不同直径处的离焦量与屈光不正呈现线性关系，如图8所示。
所述视网膜在周边某点与中心点之间的屈光不正之差与屈光不正程度呈现线性关系：
其中ΔDm为视网膜上半径为m处与视网膜中心点之间的屈光不正之差，为该视网膜的屈光不正，k、b为系数。
在本实施例中，m从0至-11时，k与b见表18。
表18视网膜周边某点与中心点之间的屈光不正之差与屈光不正程度呈现线性关系的系数
| 视网膜位置m/mm | k | b |
| -11 | 0.3021 | 0.0264 |
| -10 | 0.2247 | 0.0174 |
| -9 | 0.1713 | 0.0154 |
| -8 | 0.1298 | 0.0138 |
| -7 | 0.0947 | 0.0083 |
| -6 | 0.0673 | 0.0016 |
| -5 | 0.0464 | 0.0052 |
| -4 | 0.0287 | 0.0025 |
| -3 | 0.0183 | 0.0133 |
| -2 | 0.0083 | 0.0072 |
| -1 | 0.0021 | 0.0033 |
| 0 | 0 | 0 |
采用本实施方式的建模方法构建视网膜周边离焦模型，基于此来设计框架眼镜等矫正透镜，能够针对各种屈光不正给出合适的视网膜周边离焦，保证了矫正效果，同时，例如能够抑制离焦量过大导致的眩光、视物模糊、扭曲等不良光学现象，提高了佩戴舒适感。
【第二实施方式】
本实施方式基于第一实施方式中的建模方法所构建的人眼离焦模型，提供一种眼科透镜及其设计方法，该眼科透镜在径向上屈光力连续变化，设计时根据镜片屈光度不同进行梯度离焦量设计，包括但不局限于框架眼镜、隐形眼镜、各类角膜接触镜、巩膜接触镜、眼内镜等，用于延缓近视或远视的加深。所述眼科透镜的光学离焦量设计应不小于表11～16所述视网膜离焦量。
下面以近视的情况为例进行说明。
现有离焦类产品，如周边离焦型框架眼镜，不同近视程度的镜片采用的离焦设计量相同，然而如前所述，参照图9，不同近视程度(即不同眼轴长度)的佩戴者，视网膜本身的离焦程度不同，低度近视需要的离焦量较小，高度近视需要的离焦量较大，才能使人眼在佩戴光学产品后，达到预期的离焦效果。有些产品将离焦量统一设计为非常大，以确保产生足够的近视化离焦量，然而过大的离焦量会导致眩光、视物模糊、扭曲等不良光学现象，而且往往低度近视的患者对不良光学现象的反应更为敏锐，故而现有的方法由于缺少设计依据，可能会发生离焦设计量不足的现象，降低治疗效果，也可能会发生离焦设计量过大，而对视觉造成大幅度干扰。
在本发明设计思路的指导之下，对于以标准人眼为基础的视网膜离焦模型，则光学镜片在视网膜5mm、10mm等处，不同的近视度数下视网膜离焦设计量应大于表11～表16中所示的离焦量。
以框架眼镜设计为例，镜片由前、后表面构成，镜片总直径80mm，中心厚度3mm，材料折射率1.55。光学区前表面曲率半径为7.724，后表面曲率半径为5.954，后表面为非球面，面形表达式为：
其中，c为光学部基础球面表面曲率半径的倒数，y为所述曲线上任何一点距横坐标轴(Z)的垂直距离，Q为非球系数，A2i为非球面高次项系数，且所述非球面由所述非球面曲线通过围绕横坐标轴(Z)进行旋转对称变化而得到。镜片参数见表19。
表19离焦框架眼镜设计参数
在所述参数下，镜片在对应视网膜10mm半径处的光学离焦量见表20，略大于视网膜自身的离焦分布状态。
表20镜片离焦量
| 近视度数 | 视网膜离焦量 | 镜片离焦量 |
| -1.0D | 0.21D | 0.75D |
| -3.0D | 0.66D | 1.25D |
| -6.0D | 1.33D | 2.00D |
所述离焦镜片的离焦量可以使不同屈光状态的人眼均处于近视化离焦状态，且不至于因离焦量过大而影响佩戴舒适性。
所述眼科透镜的镜片也可采用区域折射的形式实现，镜片上分布不同的同心圆环，各圆环具有渐变的曲率半径，使镜片在不同区域的离焦量略大于表11～表16中所示的离焦量。所述眼科透镜的离焦量随镜片屈光度梯度变化，屈光度越高，离焦量越大。
图10为按照本实施方式设计的框架眼镜的离焦镜片的实物照片，可明显观察到镜片的离焦状态。
图11为按照本实施方式设计的框架眼镜的离焦镜片与市售同类产品的实物成像对比图(照片)，如其中(a)所示，市售同类产品离焦量设计界极大，在周边各点均发生了像面模糊、扭曲的现象，严重影响佩戴者佩戴体验，且对运动视觉、视野均有不良影响。如其中(b)所示，本发明的镜片在所述的离焦量设计下，能够在实现离焦的同时，最大程度保证佩戴者视觉质量不受干扰。
【第三实施方式】
本实施方式涉及基于上述实施方式中的技术思想的眼科离焦透镜设计方法与装置，该眼科离焦透镜设计方法与装置可以由具有处理器与存储器的计算机(计算设备)实现，存储器中存储有程序指令，当该程序指令被执行时，使处理器执行该眼科离焦透镜设计方法的步骤或者说发挥眼科离焦透镜设计装置的功能。
下面对本实施方式涉及的方法与装置进行具体说明，该方法与装置是基于上述实施方式实现的，因而仅简要对其进行说明，省略之处可参见上述实施方式。
本实施方式提供一种眼科离焦透镜设计装置，根据基于视网膜形态的周边离焦模型设计眼科离焦透镜，所述基于视网膜形态的周边离焦模型是通过如下建模方法构建的，该建模方法包括如下步骤：
屈光不正分析系统模型构建步骤，构建包含标准人眼模型与近视和/或远视度数模型的屈光不正分析系统；
眼轴长度计算步骤，根据所示屈光不正分析系统模型，计算不同屈光不正情况下的眼轴长度；
视网膜相对距离计算步骤，计算在所述眼轴长度计算步骤中计算出的不同眼轴长度下，眼底不同位置处，屈光不正眼的视网膜与标准眼的视网膜的相对距离；
离焦量计算步骤，根据所述视网膜相对距离计算步骤得到的所述相对距离，计算不同近视和/或远视度数的情况下，视网膜在不同位置对应的视力矫正镜度数，从而获得不同屈光不正的视网膜的离焦量分布。
可选地，在所述视网膜相对距离计算步骤中，通过用椭圆形来表征屈光不正眼与标准眼的形状，椭圆的长轴表示眼轴长度，从而计算所述屈光不正眼的视网膜与标准眼的视网膜的相对距离。
可选地，所述屈光不正眼的视网膜与标准眼的视网膜的相对距离计算方法如下：
(1)将眼球视为具有长轴、短轴的椭圆，视网膜曲率半径为椭圆长轴的顶点曲率半径。以椭圆的中心为原点建立直角坐标系，椭圆的表达式：x2/a2+y2/b2＝1，其中，a为半眼轴长，a＝L/2，L为眼轴长；b为半眼球高度。
(2)视网膜每点上的高度即在不同的y值下，x点的坐标与a的差异，计算方法：
(3)保持眼球高度不变，拉长眼轴，即保持椭圆短轴不变，改变长轴，计算在新的椭圆长轴下，视网膜每点的高度：其中，a'＝L'/2，L'为近视后拉长的眼轴长；
(4)计算视网膜与标准眼的相对距离：Δh＝2*(h'-h)。
另外，本实施方式还提供一种眼科离焦透镜设计装置，其根据屈光不正眼的视网膜弯度模型计算视网膜不同位置的离焦量分布，根据所述离焦量分布设计眼科离焦透镜，
其中，所述屈光不正眼的视网膜弯度模型为，视网膜在距中心点不同位置处距离中心点的轴向距离满足多项式：
其中，Δd为视网膜在距中心点不同位置处距离中心点的轴向距离，r为周边视网膜距中心点的距离，ai均为系数。
可选地，视网膜周边区域上的点与中心之间的轴向距离与屈光不正程度呈现线性关系：
其中Δdm为视网膜上半径为m处与视网膜中心点之间的轴向距离，为该视网膜的屈光不正，f、g为系数。
另外，本实施方式还提供一种眼科离焦透镜设计装置，其根据近视眼的视网膜离焦分布模型，计算视网膜不同位置的离焦量分布，根据所述离焦量分布设计眼科离焦透镜，所述离焦分布模型描述视网膜周边的屈光不正与中心视网膜屈光不正的数学关系，满足下式：
其中，ΔD为当光线聚焦在视网膜周边某点时，该点与中心点相比的屈光不正之差，r为周边视网膜距中心点的距离，Ai均为系数。
可选地，视网膜的周边区域上的点与中心点之间的屈光不正之差与屈光不正程度呈现线性关系：
其中ΔDm为视网膜上半径为m处与视网膜中心点之间的屈光不正之差，为该视网膜的屈光不正程度，k、b为系数。
有益效果
采用如上的实施方式，提出一种基于视网膜形态的周边离焦模型和建模方法、一种以标准人眼为基础的视网膜形态与离焦量分布模型，使眼科离焦类产品的设计有据可循，有方法可依，解决了行业内盲目的设计状态。根据利用上述实施方式中的模型和建模方法、眼科离焦透镜设计方法和装置、计算设备、计算机可读存储介质等来设计眼科离焦透镜，一方面能够充分的保证离焦设计量的充分性，另一方面，又不至于盲目加大离焦设计量而导致的眩光、干扰、变形等视觉问题，提高了佩戴舒适性。
Claims (26)
1.一种基于视网膜形态的周边离焦模型的建模方法，包括如下步骤：
屈光不正分析系统模型构建步骤，构建包含标准人眼模型与近视和/或远视度数模型的屈光不正分析系统；
眼轴长度计算步骤，根据所示屈光不正分析系统模型，计算不同屈光不正情况下的眼轴长度；
视网膜相对距离计算步骤，计算在所述眼轴长度计算步骤中计算出的不同眼轴长度下，眼底不同位置处，屈光不正眼的视网膜与标准眼的视网膜的相对距离；
离焦量计算步骤，根据所述视网膜相对距离计算步骤得到的所述相对距离，计算不同近视和/或远视度数的情况下，视网膜在不同位置对应的视力矫正镜度数，从而获得不同屈光不正的视网膜的离焦量分布。
2.根据权利要求1所述的建模方法，其特征在于，
在所述视网膜相对距离计算步骤中，通过用椭圆形来表征屈光不正眼与标准眼的形状，椭圆的长轴表示眼轴长度，从而计算所述屈光不正眼的视网膜与标准眼的视网膜的相对距离。
3.根据权利要求2所述的建模方法，其特征在于，所述屈光不正眼的视网膜与标准眼的视网膜的相对距离计算方法如下：
(1)将眼球视为具有长轴、短轴的椭圆，视网膜曲率半径为椭圆长轴的顶点曲率半径，以椭圆的中心为原点建立直角坐标系，椭圆的表达式：x2/a2+y2/b2＝1，其中，a为半眼轴长，a＝L/2，L为眼轴长；b为半眼球高度；
(2)视网膜每点上的高度即在不同的y值下，x点的坐标与a的差异，计算方法：
(3)保持眼球高度不变，拉长眼轴，即保持椭圆短轴不变，改变长轴，计算在新的椭圆长轴下，视网膜每点的高度：其中，a'＝L'/2，L'为近视后拉长的眼轴长；
(4)计算视网膜与标准眼的相对距离：Δh＝2*(h'-h)。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的建模方法，其特征在于，所述标准人眼模型为Navarro人眼模型、Liou人眼模型或ESCUDEROSANZ大视场人眼模型。
5.一种眼科离焦透镜设计方法，其特征在于，
根据屈光不正眼的视网膜弯度模型计算视网膜不同位置的离焦量分布，根据所述离焦量分布设计眼科离焦透镜，
其中，所述屈光不正眼的视网膜弯度模型为，视网膜在距中心点不同位置处距离中心点的轴向距离满足多项式：
其中，Δd为视网膜在距中心点不同位置处距离中心点的轴向距离，r为周边视网膜距中心点的距离，ai均为系数。
6.根据权利要求5所述的眼科离焦透镜设计方法，其特征在于，
视网膜周边区域上的点与中心之间的轴向距离与屈光不正程度呈现线性关系：
其中Δdm为视网膜上半径为m处与视网膜中心点之间的轴向距离，为该视网膜的屈光不正程度，f、g为系数。
7.一种眼科离焦透镜设计方法，其特征在于，
根据近视眼的视网膜离焦分布模型，计算视网膜不同位置的离焦量分布，根据所述离焦量分布设计眼科离焦透镜，
所述离焦分布模型描述视网膜周边的屈光不正与中心视网膜屈光不正的数学关系，满足下式：
其中，ΔD为当光线聚焦在视网膜周边某点时，该点与中心点相比的屈光不正之差，r为周边视网膜距中心点的距离，Ai均为系数。
8.根据权利要求7所述的眼科离焦透镜设计方法，其特征在于，
视网膜的周边区域上的点与中心点之间的屈光不正之差与屈光不正程度呈现线性关系：
其中ΔDm为视网膜上半径为m处与视网膜中心点之间的屈光不正之差，为该视网膜的屈光不正程度，k、b为系数。
9.一种眼科离焦透镜设计方法，其特征在于，
根据达到正视时视网膜的离焦量分布模型设计眼科离焦透镜，
所述达到正视时视网膜的离焦量分布模型如下表所示，
10.根据权利要求5-9中任一项所述的眼科离焦透镜设计方法，其特征在于，所述眼科离焦透镜在径向上屈光力连续变化。
11.根据权利要求5-9中任一项所述的眼科离焦透镜设计方法，其特征在于，所述眼科离焦透镜为框架眼镜、隐形眼镜、角膜接触镜、巩膜接触镜或眼内镜。
12.根据权利要求5-9中任一项所述的眼科离焦透镜设计方法，其特征在于，所述眼科离焦透镜采用非球面的形式实现周边离焦，非球面面形表达式为：
其中，c为光学部基础球面表面曲率半径的倒数，y为所述非球面上任何一点距横坐标轴(Z)的垂直距离，Q为非球系数，A2i为非球面高次项系数，且所述非球面由所述非球面曲线通过围绕横坐标轴(Z)进行旋转对称变化而得到。
13.根据权利要求5-9中任一项所述的眼科离焦透镜设计方法，其特征在于，所述眼科离焦透镜的镜片上分布不同的同心圆环，各圆环具有渐变的曲率半径。
14.根据权利要求5-9中任一项所述的眼科离焦透镜设计方法，所述眼科离焦透镜的离焦量随镜片屈光度梯度变化，屈光度越高，离焦量越大。
15.根据权利要求5-9中任一项所述的眼科离焦透镜设计方法，其特征在于，将镜片光学区投射至视网膜，当镜片屈光度为-3D时，其在视网膜10mm半径处的离焦量应大于0.66D。
16.根据权利要求5-9中任一项所述的眼科离焦透镜设计方法，其特征在于，将镜片光学区投射至视网膜，当镜片屈光度为-1D时，其在视网膜10mm半径处的离焦量应大于0.21D。
17.根据权利要求5-9中任一项所述的眼科离焦透镜设计方法，其特征在于，将镜片光学区投射至视网膜，当镜片屈光度为-6D时，其在视网膜10mm半径处的离焦量应大于1.33D。
18.一种眼科离焦透镜设计装置，其特征在于，
根据基于视网膜形态的周边离焦模型设计眼科离焦透镜，
所述基于视网膜形态的周边离焦模型是通过如下建模方法构建的，该建模方法包括如下步骤：
屈光不正分析系统模型构建步骤，构建包含标准人眼模型与近视和/或远视度数模型的屈光不正分析系统；
眼轴长度计算步骤，根据所示屈光不正分析系统模型，计算不同屈光不正情况下的眼轴长度；
视网膜相对距离计算步骤，计算在所述眼轴长度计算步骤中计算出的不同眼轴长度下，眼底不同位置处，屈光不正眼的视网膜与标准眼的视网膜的相对距离；
离焦量计算步骤，根据所述视网膜相对距离计算步骤得到的所述相对距离，计算不同近视和/或远视度数的情况下，视网膜在不同位置对应的视力矫正镜度数，从而获得不同屈光不正的视网膜的离焦量分布。
19.根据权利要求18所述的眼科离焦透镜设计装置，其特征在于，
在所述视网膜相对距离计算步骤中，通过用椭圆形来表征屈光不正眼与标准眼的形状，椭圆的长轴表示眼轴长度，从而计算所述屈光不正眼的视网膜与标准眼的视网膜的相对距离。
20.根据权利要求19所述的眼科离焦透镜设计装置，其特征在于，所述屈光不正眼的视网膜与标准眼的视网膜的相对距离计算方法如下：
(1)将眼球视为具有长轴、短轴的椭圆，视网膜曲率半径为椭圆长轴的顶点曲率半径，以椭圆的中心为原点建立直角坐标系，椭圆的表达式：x2/a2+y2/b2＝1其中，a为半眼轴长，a＝L/2，L为眼轴长；b为半眼球高度；
(2)视网膜每点上的高度即在不同的y值下，x点的坐标与a的差异，计算方法：
(3)保持眼球高度不变，拉长眼轴，即保持椭圆短轴不变，改变长轴，计算在新的椭圆长轴下，视网膜每点的高度：其中，a'＝L'/2，L'为近视后拉长的眼轴长；
(4)计算视网膜与标准眼的相对距离：Δh＝2*(h'-h)。
21.一种眼科离焦透镜设计装置，其特征在于，
根据屈光不正眼的视网膜弯度模型计算视网膜不同位置的离焦量分布，根据所述离焦量分布设计眼科离焦透镜，
其中，所述屈光不正眼的视网膜弯度模型为，视网膜在距中心点不同位置处距离中心点的轴向距离满足多项式：
其中，Δd为视网膜在距中心点不同位置处距离中心点的轴向距离，r为周边视网膜距中心点的距离，ai均为系数。
22.根据权利要求21所述的眼科离焦透镜设计装置，其特征在于，
视网膜周边区域上的点与中心之间的轴向距离与屈光不正程度呈现线性关系：
其中Δdm为视网膜上半径为m处与视网膜中心点之间的轴向距离，为该视网膜的屈光不正程度，f、g为系数。
23.一种眼科离焦透镜设计装置，其特征在于，
根据近视眼的视网膜离焦分布模型，计算视网膜不同位置的离焦量分布，根据所述离焦量分布设计眼科离焦透镜，
所述离焦分布模型描述视网膜周边的屈光不正与中心视网膜屈光不正的数学关系，满足下式：
其中，ΔD为当光线聚焦在视网膜周边某点时，该点与中心点相比的屈光不正之差，r为周边视网膜距中心点的距离，Ai均为系数。
24.根据权利要求23所述的眼科离焦透镜设计装置，其特征在于，
视网膜的周边区域上的点与中心点之间的屈光不正之差与屈光不正程度呈现线性关系：
其中ΔDm为视网膜上半径为m处与视网膜中心点之间的屈光不正之差，为该视网膜的屈光不正程度，k、b为系数。
25.一种计算机可读存储介质，其上存储有程序指令，其特征在于，所述程序指令当被计算机执行时使得所述计算机发挥权利要求18-24中任一项所述的眼科离焦透镜设计装置的功能。
26.一种计算设备，其特征在于，包括处理器与存储器，所述存储器中存储有程序指令，所述程序指令当被所述处理器执行时使得所述处理器发挥权利要求18-24中任一项所述的眼科离焦透镜设计装置的功能。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110185267.2A CN114911069B (zh) | 2021-02-10 | 2021-02-10 | 视网膜周边离焦模型的建模方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110185267.2A CN114911069B (zh) | 2021-02-10 | 2021-02-10 | 视网膜周边离焦模型的建模方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114911069A CN114911069A (zh) | 2022-08-16 |
| CN114911069B true CN114911069B (zh) | 2024-04-02 |
Family
ID=82760877
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202110185267.2A Active CN114911069B (zh) | 2021-02-10 | 2021-02-10 | 视网膜周边离焦模型的建模方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114911069B (zh) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115336967B (zh) * | 2022-09-19 | 2024-06-14 | 南开大学 | 一种视网膜形貌的获得方法 |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012093522A (ja) * | 2010-10-26 | 2012-05-17 | Hoya Corp | 累進多焦点コンタクトレンズ |
| CN102662252A (zh) * | 2012-06-01 | 2012-09-12 | 南开大学 | 矫正近视型老视眼的非球面眼镜镜片 |
| CN103906461A (zh) * | 2011-10-19 | 2014-07-02 | 诺华股份有限公司 | 根据直接确定的眼内晶体（iol）位置计算iol屈光度 |
| KR20160062893A (ko) * | 2014-11-26 | 2016-06-03 | 김형수 | 각막곡률과 굴절이상을 이용한 안축길이 계산 방법 |
| CN105974606A (zh) * | 2012-04-05 | 2016-09-28 | 华柏恩视觉研究中心 | 用于屈光不正的镜片、装置、方法和系统 |
| CN106291976A (zh) * | 2015-07-24 | 2017-01-04 | 爱博诺德（北京）医疗科技有限公司 | 一种周边离焦可控的非球面视力矫正镜的制备方法 |
| CN106707542A (zh) * | 2015-07-24 | 2017-05-24 | 爱博诺德（北京）医疗科技有限公司 | 一种眼外佩戴的视力矫正镜 |
| CN109283700A (zh) * | 2013-03-14 | 2019-01-29 | 庄臣及庄臣视力保护公司 | 采用基于屈光不正水平的瞳孔尺寸矫正的老花镜片 |
-
2021
- 2021-02-10 CN CN202110185267.2A patent/CN114911069B/zh active Active
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012093522A (ja) * | 2010-10-26 | 2012-05-17 | Hoya Corp | 累進多焦点コンタクトレンズ |
| CN103906461A (zh) * | 2011-10-19 | 2014-07-02 | 诺华股份有限公司 | 根据直接确定的眼内晶体（iol）位置计算iol屈光度 |
| CN105974606A (zh) * | 2012-04-05 | 2016-09-28 | 华柏恩视觉研究中心 | 用于屈光不正的镜片、装置、方法和系统 |
| CN102662252A (zh) * | 2012-06-01 | 2012-09-12 | 南开大学 | 矫正近视型老视眼的非球面眼镜镜片 |
| CN109283700A (zh) * | 2013-03-14 | 2019-01-29 | 庄臣及庄臣视力保护公司 | 采用基于屈光不正水平的瞳孔尺寸矫正的老花镜片 |
| KR20160062893A (ko) * | 2014-11-26 | 2016-06-03 | 김형수 | 각막곡률과 굴절이상을 이용한 안축길이 계산 방법 |
| CN106291976A (zh) * | 2015-07-24 | 2017-01-04 | 爱博诺德（北京）医疗科技有限公司 | 一种周边离焦可控的非球面视力矫正镜的制备方法 |
| CN106707542A (zh) * | 2015-07-24 | 2017-05-24 | 爱博诺德（北京）医疗科技有限公司 | 一种眼外佩戴的视力矫正镜 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN114911069A (zh) | 2022-08-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| AU2017202382B2 (en) | Asymmetric lens design and method for preventing and/or slowing myopia progression | |
| CN107219640B (zh) | 用于预防和/或减慢近视发展的多焦点镜片设计和方法 | |
| US6474814B1 (en) | Multifocal ophthalmic lens with induced aperture | |
| US7178918B2 (en) | Ophthalmic lenses with induced aperture and redundant power regions | |
| JP6931349B2 (ja) | 視力矯正用レンズおよび視力矯正用レンズの作成方法 | |
| TWI522673B (zh) | 近視控制鏡片的設計 | |
| TWI559044B (zh) | 減緩近視發展之方法與系統 | |
| JP2017064440A (ja) | 近視の進行を治療する方法 | |
| US9016859B2 (en) | Presbyopia lens with pupil size correction based on level of refractive error | |
| KR20160026725A (ko) | 근시 진행을 예방하고/하거나 늦추기 위한 자유 형태 렌즈 설계 및 방법 | |
| CN106291976A (zh) | 一种周边离焦可控的非球面视力矫正镜的制备方法 | |
| TWI772881B (zh) | 抑制近視加深的透鏡和方法 | |
| CN108836571B (zh) | 人工透镜 | |
| KR20120074288A (ko) | 시력의 질적 개선을 제공하는 다중초점 교정방법 | |
| US10712589B2 (en) | Ophthalmic apparatus with corrective meridians having extended tolerance band by modifying refractive powers in uniform meridian distribution | |
| CN106707542B (zh) | 一种眼外佩戴的视力矫正镜 | |
| CN105388631B (zh) | 用于老花眼的具有双眼视差限值的镜片系统 | |
| CN216434567U (zh) | 眼科离焦透镜 | |
| CN114911069B (zh) | 视网膜周边离焦模型的建模方法 | |
| CN114326149B (zh) | 一种眼镜片结构及其设计方法 | |
| TW202214197A (zh) | 眼用鏡片及其形成方法 | |
| CN210155447U (zh) | 一种多功能硬性角膜接触镜 | |
| CN114911074A (zh) | 眼科离焦透镜 | |
| TWI823364B (zh) | 用於預防或減緩近視之發展或惡化之隱形眼鏡及相關方法 | |
| KR20220127691A (ko) | 난시를 교정하기 위한 인공수정체 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |