CN1474956A - 设计隐形眼镜的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于设计隐形眼镜的方法，其中镜片边缘的厚度可精确控制。

Description

设计隐形眼镜的方法

技术领域

本发明涉及设计隐形眼镜(contact lens)的方法。特别地，本发明提供一种可精确控制镜片边缘厚度的隐形眼镜的设计方法。

背景技术

众所周知，隐形眼镜的使用是为了视觉灵敏度校正和美观的目的。在隐形眼镜的设计中提供良好的操作性，舒适性，聚中性centration，和镜片的定向非常重要。这些镜片的每个特性很大程度上依赖于镜片边缘的厚度轮廓。

控制镜片边缘厚度的常规方法包括使用一个或多个镜片区域(lenticularzones)，斜面(bevels)，切角(chamfer)等等。可是，这些方法不能提供对镜片边缘厚度差异的精确控制。另外，这些方法不能提供一种用来设计非旋转对称镜片的方法。因此，需要一种克服这些缺陷的隐形眼镜的设计方法。

附图说明

附图1是本发明方法中使用的粗网格的示意图。

附图2是附图1中几个纬线的厚度变化图。

附图3是附图1中网格的交叉点以及落在网格纬线和经线之间的点的示意图。

附图4用于本发明方法的示意图。

发明内容和具体实施方式

本发明提供一种用于设计产品的方法和使用该方法生产的镜片，优选的是边缘厚度可精确控制的眼科透镜。因而，本方法用以提供边缘厚度差异精确的控制和边缘差异的定位。最后，本方法提供一种设计非旋转对称产品的现成手段。

一个优选实施例中，本发明提供一种设计眼科透镜的方法，该方法包括，基本包括和包括：a)产生至少一部分镜片边缘的厚度图；b)由厚度图得出至少一部分镜片边缘的几何结构。在另一个优选实施例中，本发明提供一种由该方法生产的眼科透镜。

“眼科透镜”指观赏透镜，隐形眼镜，眼内透镜，修饰镜片(onlay lens)等等。优选地，利用本发明的方法设计的透镜为隐形眼镜。由于本发明的目的，“镜片的边缘”指视区之外的镜片部分。

对于本发明的镜片，其基本曲线和视区的光学特性可以按任何常规方式设计。只要根据所给的基本曲线直径D可得出响应的下凹值S，基本曲线和光学曲线可用任何的方式描述。

在优选的方法中，镜片边缘的至少一部分，优选为镜片边缘的全部首先用附图1中所示的纬线和经线定义的粗网格予以描述。所有网格交叉点的位置按笛卡尔坐标(Cartesian)，柱坐标或球坐标记录并存储在阵列中。使用点的数目越多，控制镜片边缘厚度的精确度就越高。

进一步，交叉点至少分为三个阵列族：位于边缘最内界的视区阵列点；位于边缘最外界的外部阵列点；以及在最内和最外阵列点之间的中间阵列点。图1中示出每个阵列所代表的部分。

然后为网格的每个纬线确定厚度差异或优选地确定厚度变化。优选地，上述由两个方法之一完成。首先，一组函数可用于定义沿每一纬线的厚度变化。上述变化可以是笛卡尔函数，柱函数或球函数中任一个或全部函数。例如，厚度变化可以是一个旋转角θ的函数。参照附图2，示出了沿三个纬线的镜片厚度。函数可以是任意形式。优选地，所选函数用于制造一个光滑的表面，并提供制造非轴对称镜片的方法，该镜片具有更好定中心的薄区，以及所选函数更加形象化(visualize)。

适合的函数包括但并不局限于如下函数形式：

镜片厚度＝A*Cos(θ)+B

镜片厚度＝A*Cos(Bθ+C)+D，其中A为每个纬线上的最大厚度差异，而D是θ-90°处的厚度

镜片厚度＝A*|Cos(B.θ+C|+D，forθ＝0，Pi]

镜片厚度＝A*(1+|sinθ|)，forθ＝[Pi，2.Pi]

需确定的函数个数与Nr相同，或与纬线的数目相同。本领域普通技术人员认可，除三角函数以外，可使用任何适合的函数，包括但并不局限于指数函数，级数函数，对数函数，多项式函数，阶梯函数(step functions)等等。优选地，使用三角函数并且更优选地将三角函数和阶梯函数结合使用。另外，厚度变化可在每一点手工确定。在此方法中，可确定每点的镜片厚度。然而，该方法因为繁琐是不适宜的。每个交叉点的导出厚度被计算和记录，其中点的个数等于NR*Nθ，Nθ为经线数目。

在本方法的第二个步骤中，镜片边缘的几何结构来源于厚度图。该步骤首先通过将粗网格改进为符合所需精度以达到更加精确地定义镜片边缘来完成。改进的，或精细的网格说明了同样的镜片几何结构，但比粗网格使用了更多的点。例如，参照附图1，粗网格有NR*Nθ个交叉点，或60个。在精细的网格中，例如可有3600个点。所使用点的精确个数通过在使用尽可能多的点以获得更好的镜片清晰度以及与事实相关的信息所需计算时间和存储空间之间达到平衡来确定，事实指用于切割镜片工具的车床不可能按大量点所必须的精确度予以切割。

粗网格点的厚度和坐标用来导出精细网格点的厚度和z坐标。对于在一个纬线上的精细网格点，对应于纬线的函数用来导出该点的厚度。对于落在一个经线上的精细网格点，一个近似值用来导出镜片厚度。可通过选择一个函数类型并从函数类型中导出最适合数据点的曲线来获得适合的近似值。有用的函数包括但并不局限于多项式函数，二次曲线函数，指数函数，有理数函数，对数函数，三角函数等等。另外优选地，可使用三次样条函数近似值，或一系列特殊多项式。

在精细网格点落在经线和纬线之间的情况时，落在纬线和经线上的邻近点可用于确定精细网格点的特性。参照附图3，随精细网格点P示出了点n1至n4。点n1至n4与点P之间的距离分别为d1，d2，d3，d4。在P点处的厚度可通过任何适合的方法算出，其中方法包括但并不局限于使用双线性插值法，双三次插值法，双三次样条函数法等等。以下是一种快速但粗略的方法：

T(P)＝(w1*T(n1)+w2*T(n2)+w3*T(n3)+w4*T(n4)

其中T为厚度，而且在此SumD＝d1+d2+d3+d4，同时

w1＝[1-d1/SumD]/3

w2＝[1-d2/SumD]/3

w3＝[1-d3/SumD]/3

w4＝[1-d4/SumD]/3

另外，三维空间三次样条函数近似值可用来估计精细网格点的位置。在Numerical Recipes in Fortran 77：The Art of Scientific Computing，CambridgePress(1996)中说明了三维空间三次样条函数近似值及其用途。

一旦为所有精细网格点算出厚度，就可导出z坐标(或球坐标ρ)。参照附图4，示出了球坐标基本曲线域的一个实施例。在附图4中，由于Pf(Zf，Rf)是前表面的点，将导出z坐标，Rbc是基本曲线半径，(Zctr，Rctr)是基本曲线中心的坐标，同时Thck是Pf处的厚度，Zf由如下公式得出： $\mathrm{Zf}=\mathrm{Zctr}\±\sqrt{{(\mathrm{Rbc}+\mathrm{Thck})}^2-{(\mathrm{Rf}-\mathrm{Rctr})}^2}$

基本曲线为非球面的情况时，方法可能更复杂，但可概括如下：a)用Thck补偿基本曲线b)用r＝Rf线与补偿曲线相交，其中r＝Rf为一等式，与含有笛卡儿坐标系中y坐标Rf所有点的线相关。c)如果有多于一个的结果，则选择正确的结果。本领域的普通技术人员将认识到，正确的结果依赖于补偿曲线等式的形式。

这样，镜片边缘几何结构的一部分或全部可按照点云(point cloud)的形式完全地描述。按照本发明的方法设计的镜片边缘可用于任一类型眼科透镜的设计，但优选地用于隐形眼镜的设计且更优选地用于球面，多焦点，复曲面或其组合的隐形眼镜的设计。然而，本方法可以在复曲面隐形眼镜的设计中发挥最大的效用。

Claims (16)

1.一种用于设计眼科透镜的方法，包括步骤：

a)产生至少一部分镜片边缘的厚度图；

b)由厚度图得出至少一部分镜片边缘的几何结构。

2.如权利要求1中所述的方法，其中镜片是隐形眼镜。

3.如权利要求2中所述的方法，其中镜片是非旋转对称镜片。

4.如权利要求2中所述的方法，其中进一步包括步骤：

i.)用许多纬线和经线定义的粗网格来描述至少一部分镜片边缘；

ii.)按笛卡尔坐标，柱坐标或球坐标记录纬线和经线的交叉点；和

iii.)确定大量纬线中每一个的厚度变化；并计算每一个交叉点的厚度；

以及步骤b)进一步包括通过导出除粗网格的交叉点以外多个点的坐标和厚度来改进粗网格。

5.如权利要求4中所述的方法，其中步骤iii.)通过使用从包括三角函数，指数函数，级数函数，对数函数，多项式函数，阶梯函数及其组合的函数组中选定的一个函数确定厚度变化来实现。

6.如权利要求4中所述的方法，其中步骤iii.)通过使用三角函数确定厚度变化来实现。

7.如权利要求4中所述的方法，其中步骤iii.)通过使用三角函数和阶梯函数确定厚度变化来实现。

8.如权利要求4中所述的方法，在步骤b)中通过使用公式 $\mathrm{Zf}=\mathrm{Zctr}\±\sqrt{{(\mathrm{Rbc}+\mathrm{Thck})}^2-{(\mathrm{Rf}-\mathrm{Rctr})}^2}$

导出坐标，其中Rbc是基本曲线半径，Zctr和Rctr是基本曲线中心坐标，Thck是前表面点的厚度，根据其可导出坐标。

9.如权利要求4中所述的方法，其中步骤b)进一步包括：

i.)用表面点的厚度导出坐标来补偿基本曲线；

ii.)用一条线与补偿基本曲线相交；和

iii.)选择结果。

10.如权利要求4中所述的方法，其中步骤b)通过使用三维空间三次样条函数近似值估计精细网格点的位置来实现。

11.按照权利要求1所述方法设计的一种眼科透镜。

12.按照权利要求2所述方法设计的一种眼科透镜。

13.按照权利要求3所述方法设计的一种眼科透镜。

14.按照权利要求4所述方法设计的一种隐形眼镜。

15.按照权利要求7所述方法设计的一种隐形眼镜。

16.按照权利要求9所述方法设计的一种隐形眼镜。

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