JP2020525842A - Ophthalmic lens design based on topology - Google Patents

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    • G02C7/04Contact lenses for the eyes
    • G02C7/047Contact lens fitting; Contact lenses for orthokeratology; Contact lenses for specially shaped corneae

Abstract

【課題】患者の眼の表面に合ったカスタムフィットの強膜レンズを設計・製造するための、非侵襲性の方法の提供。【解決手段】方法は、(a)眼形状解析装置を動作させて眼の三次元モデルを提供する工程を備える。三次元モデルは画素データ点の配列として指定され、この配列は各画素データ点の三次元位置を含む。各画素データ点は、眼の表面上のx,y,z位置および各画素データ点の対応する強度値を表している。画素データ点間の空間的関係は、臨床的に視認可能な眼の異常を、衝動性眼球運動及びランダム眼球運動により生じるアーチファクトを補正した上で正確に反映している。画素データ点のサンプリング密度は、臨床的に視認可能な前記異常を特徴付けるほか、瞳孔、虹彩及び血管内の一つを特徴付けるのに十分高密度である。前記方法は、さらに、(b)前記データ点から、レンズ後面を定義する複数の互いに独立したデータ点の配列を決定する工程を備える。このデータ点の密度は、眼における異常に応じてレンズの後面を調節することが可能なほど十分高密度である。【選択図】図1PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a non-invasive method for designing and manufacturing a custom-fit scleral lens suitable for the surface of a patient's eye. The method includes (a) a step of operating an eye shape analysis device to provide a three-dimensional model of an eye. The 3D model is designated as an array of pixel data points, which array contains the 3D positions of each pixel data point. Each pixel data point represents an x, y, z position on the surface of the eye and a corresponding intensity value of each pixel data point. The spatial relationship between the pixel data points accurately reflects clinically visible eye abnormalities, after correcting for artifacts caused by impulsive eye movements and random eye movements. The sampling density of the pixel data points is dense enough to characterize the clinically visible anomaly as well as one within the pupil, iris and blood vessel. The method further comprises (b) determining from the data points an array of a plurality of independent data points that define the rear surface of the lens. The density of this data point is high enough to allow the posterior surface of the lens to be adjusted in response to abnormalities in the eye. [Selection diagram] Fig. 1

Description

関連出願Related application

(関連出願の相互参照)
本願は、2017年6月27日付出願の同時係属中の米国特許出願第15/634,631号である“TOPOPLOGY GUIDED OCULAR LENS DESIGN(トポロジーに基づいた眼用レンズの設計)”の優先権を主張する。同出願の全内容は、参照をもって本明細書に取り入れたものとする。
(Cross-reference of related applications)
This application claims priority to co-pending US patent application Ser. No. 15/634,631 filed June 27, 2017, “TOPOPLOGY GUIDED OCULAR LENS DESIGN”. To do. The entire contents of that application are incorporated herein by reference.

(背景)
強膜レンズは、負傷又は病変した角膜を有する患者の視力を回復させたりドライアイ障害に起因する不快感を緩和させたりするのに用いられてきた。人口におけるドライアイの発症率は15%と推定され、そのうちの10人中2人程度は、生活の質に大きく影響するほど症状が深刻である。地球規模で見るとこれは世界人口の3%に相当し、米国単独で見ると約924万人のドライアイ患者に相当する。
ほかにも、普段はドライアイでないが、一般的なコンタクトレンズを長時間装着した後にドライ感を覚える人が何百万人も存在する。
(background)
Scleral lenses have been used to restore visual acuity and alleviate discomfort due to dry eye disorders in patients with injured or diseased corneas. The incidence of dry eye in the population is estimated to be 15%, of which about 2 out of 10 are severe enough to significantly affect quality of life. Globally, this represents 3% of the world's population, and the United States alone represents approximately 9.24 million dry eye patients.
In addition, millions of people, who usually do not have dry eyes, feel dry after wearing standard contact lenses for a long time.

強膜レンズは、図1に示すように、眼のうちの白色の強膜領域に載置されて角膜上に覆設される(vaulted over)大きなコンタクトレンズである。レンズの後方内側面と角膜との間の隙間103は、典型的に、角膜表面の何千もの神経を和らげる(soothe)ための液体絆創膏(liquid bandage)のように作用する生理食塩水で満たされる。用途によっては、負傷した眼の治癒を助けるための薬剤が当該生理食塩水に添加され得るか又は当該生理食塩水に代えて使用され得る。 As shown in FIG. 1, a scleral lens is a large contact lens that is placed in the white scleral region of the eye and vaulted over the cornea. The gap 103 between the posterior medial surface of the lens and the cornea is typically filled with saline which acts like a liquid bandage to soothe the thousands of nerves on the corneal surface. .. Depending on the application, agents to help heal the injured eye can be added to or used in place of the saline.

レンズによって強膜表面の神経が刺激されるのを確実になくすためには、図1に示す支承面(bearing surface)100の形状が、患者の強膜(普段瞼で覆われている領域も含む)固有の三次元形状に合致したものでなければならない。
現在、強膜の形状を正確に測定する方法は残念ながらない。結果として、快適にフィットするレンズを探し出すには、患者の強膜表面に好適に合ったレンズを、最大2000種類ものトライアルレンズのセットから自力で選び出すことになる。これは、反復的かつ高コストな、何週間も要し得る時間のかかるプロセスとなる。良くフィットするトライアルレンズを見つけることができたとしても、そのフィット性を最適化するためのさらなる改造を当該トライアルレンズに対して施す必要性がしばしば有る。
In order to ensure that the lens does not stimulate nerves on the scleral surface, the shape of the bearing surface 100 shown in FIG. 1 includes the sclera of the patient (including the area normally covered by the eyelids). ) Must match the unique 3D shape.
Unfortunately, there is currently no method to accurately measure scleral morphology. As a result, in order to find a lens that fits comfortably, one has to select a lens suitable for the scleral surface of the patient from a set of up to 2000 kinds of trial lenses. This is an iterative, costly and time consuming process that can take weeks. Even if a trial lens that fits well can be found, there is often a need to make further modifications to the trial lens to optimize its fit.

図2a、 図2b、図2c、図2dに示すように患者の眼が例えば負傷、病変等による異常形状を呈している場合、このような凸凹状の(irregular shaped)支承面形状に追従するトライアルレンズはなく、フィットさせることが不可能となり得る。
また、強膜と角膜の最外側領域とに跨る角膜縁(limbus)の両側に対して載置面が載せられる、より小さな直径の強膜レンズの分野が存在する。負傷した眼の場合、このようなレンズは、図2cや図2dに示すように支承面の角膜領域と強膜領域との両方の負傷に追従しなければならない場合があるため、フィットさせることがなお一層困難となり得る。
As shown in FIGS. 2a, 2b, 2c, and 2d, if the patient's eye has an abnormal shape due to, for example, an injury or a lesion, a trial for following the irregular shaped bearing surface shape. There is no lens and it may be impossible to fit.
There is also a field of smaller diameter scleral lenses in which the resting surface rests on both sides of the limbus that spans the sclera and the outermost region of the cornea. In the case of an injured eye, such a lens may need to be fitted, as it may have to follow both the corneal and scleral injuries of the bearing surface as shown in Figures 2c and 2d. It can be even more difficult.

従来技術のアプローチでは、良くフィットするトライアルレンズを見つけることができたとしても、網膜上に光を適切に結像させるように患者の角膜の前側に覆設される(vaulted)必要がある光学部分について、その光学的特性を決定するという工程がさらに設けられている。 With prior art approaches, even if a good-fitting trial lens could be found, the optical part that needs to be vaulted in front of the patient's cornea to properly image the light on the retina. Is further provided with a step of determining its optical characteristics.

強調すべき重要な点として、トライアルレンズ自体には視力矯正用の光学部分が備わっていない一方で、そのような光学部分の設計が可能となるには、当該トライアルレンズを患者の眼に配置・装着しておかなければならないという点が挙げられる。なぜなら、強膜レンズの後面と角膜の前面との間には流体(典型的には、生理食塩水)が配させられるため、流体−角膜及び流体−強膜レンズ後部の両方の境界で光線の屈折の仕方(how light rays are bent)が変化するからである。 It is important to emphasize that while the trial lens itself does not have an optical component for vision correction, the design of such an optical component can be done by placing the trial lens in the patient's eye and wearing it. The point is that it must be kept. This is because a fluid (typically saline) is placed between the posterior surface of the scleral lens and the anterior surface of the cornea, so that the light rays at both the fluid-corneal and fluid-scleral lens posterior boundaries. This is because the way of refraction (how light rays are bent) changes.

トライアルレンズが装着された状態で、医師や眼科医療従事者が光屈折検査を実行する(すなわち、トライアル強膜レンズの前方に既知の様々なレンズを配置する)。これにより、強膜レンズの光学部分の光学的パワーが決められる。
屈折検査が完了すると、要求される光学的パワーおよび最良にフィットするトライアルレンズの支承面形状が判明したことになり、各患者に特化したカスタム強膜レンズを製造することが可能となる。
With the trial lens worn, a doctor or an ophthalmologist will perform a photorefractive examination (ie, placing various known lenses in front of the trial scleral lens). This determines the optical power of the optical portion of the scleral lens.
Upon completion of the refraction test, the required optical power and the best-fitting bearing surface shape of the trial lens are known, and it becomes possible to manufacture a custom scleral lens for each patient.

Gemoulesによる特許文献1のタイトル“Method of Fitting Rigid Gas-permeable Contact Lenses from High Resolution Imaging(高解像度撮像を用いて、剛質ガス透過性コンタクトレンズをフィットさせる方法)”には、トライアルレンズの取替えを反復して行うことなく強膜の形状を測定しようとする従来技術の試みが記載されている。Gemoulesのフィッティング方法は、デジタル取得装置を用いて、図3aに示すように強膜を含む眼の二次元断面サジタル(sagittal)画像を取得するというものに基づいている。しかし、眼の形状は二次元ではなく、図5a、図5b、図5cに示すように三次元なので、断面画像は三次元画像の近似としてふさわしくない。この限界点は、負傷した眼を示す図3bによって示されている。図3bには、負傷領域面に存在する、レンズ後面を眼の表面トポロジーに良好に追従させるための複数の互いに独立した経線(meridian)が描画されている。放射状の各経線の空間的Z高さは、互いに独立して相異なる値を取り得る。図3aに示す断面サジタル画像は、図3bの線301−307で撮像された走査画像(scan)に容易に該当し得るものの、この断面サジタル画像では、走査線302,303,304,305(これらの走査線は経線であるとも言える)により表される負傷の存在が明らかにならない。しかも、Gemoulesでは触れられていないが、眼周辺で複数の互いに独立した二次元走査画像を取得して三次元形状の近似を得るという試みは、眼の空間的位置がスキャン間で動いてしまうためこれまで失敗してきた。 Gemoules' title "Method of Fitting Rigid Gas-permeable Contact Lenses from High Resolution Imaging" describes the replacement of trial lenses. Prior art attempts to measure scleral morphology without repeated iterations have been described. The Gemoules fitting method is based on using a digital acquisition device to acquire a two-dimensional cross-sectional sagittal image of the eye, including the sclera, as shown in Figure 3a. However, since the shape of the eye is not two-dimensional and is three-dimensional as shown in FIGS. 5a, 5b, and 5c, the cross-sectional image is not suitable as an approximation of the three-dimensional image. This limit is illustrated by Figure 3b, which shows an injured eye. In FIG. 3b, a plurality of independent meridians, which are present on the surface of the injured area, are drawn to make the posterior surface of the lens follow the surface topology of the eye well. The spatial Z heights of the radial meridians can take different values independently of each other. Although the cross-sectional sagittal image shown in FIG. 3a can easily correspond to the scan image (scan) taken at line 301-307 in FIG. 3b, in this cross-sectional sagittal image, the scan lines 302, 303, 304, 305 The scan lines of (may be said to be meridian) do not reveal the presence of injuries. Moreover, although not mentioned in Gemoules, the attempt to obtain multiple three-dimensional shape approximations by acquiring multiple independent two-dimensional scan images around the eye causes the spatial position of the eye to move between scans. I've failed so far.

Svochakによる“Contact Lens with Controlled Shape(形状が制御されたコンタクトレンズ)”(特許文献2)には、角膜上に着座するコンタクトレンズであって、各象限ごとに実質一つずつの4つのベースカーブにより後面形状が定義されるコンタクトレンズを作製する手法が提示されている。強膜レンズの支承面を設計するこの手法には、数多くの限界がある。第一に、この強膜レンズは、本願の図2a、図2b、図2c、図2dに示すような、略様々な形状の領域内における小さな負傷や突起や凸凹形状に追従することができない。第二に、角膜のベースカーブは角膜縁(limbus)を分界点として強膜のベースカーブとほぼ常に異なる。両方の領域に跨る強膜レンズは、領域間境界での(図10の矢印1003で指し示すような)曲率のこのような複雑な変化に追従するものでなければならないところ、Svochakは角膜に追従するレンズしか扱っていない。第三に、4つのベースカーブによるこのような解決手段では、眼の三次元トポロジーの考えられ得るあらゆる変化に追従するということが不可能である。
図2a〜図2dの負傷した眼の場合のように、眼の形状や良くフィットする最適化されたレンズの形状を定義するのに4つのベースカーブでは足りないとなると、Svochakの方法は適用できない。
Svochak's “Contact Lens with Controlled Shape” (Patent Document 2) is a contact lens that sits on the cornea and has four base curves, one in each quadrant. Has proposed a method for producing a contact lens whose posterior surface shape is defined. This approach to designing the bearing surface of the scleral lens has a number of limitations. First, the scleral lens is unable to follow small injuries or protrusions or irregular shapes in regions of substantially different shapes, as shown in Figures 2a, 2b, 2c, 2d of the present application. Second, the corneal base curve is almost always different from the sclera base curve with the limbus as the demarcation point. Whereas a scleral lens that spans both regions must follow such a complex change in curvature (as indicated by arrow 1003 in FIG. 10) at the interregional boundary, Svochak follows the cornea. I only deal with lenses. Third, it is not possible with such a solution with four base curves to follow every possible change in the three-dimensional topology of the eye.
As in the case of the injured eye of FIGS. 2a-2d, Svochak's method cannot be applied if four base curves are not sufficient to define the shape of the eye and the shape of the optimized lens that fits well. ..

Sindtによる特許文献3のタイトル“Prosthetic Lenses and Methods of Making the Same(人工レンズ及び人工レンズを製造する方法)”には、眼の表面に異物体を適用することにより当該眼の物理的印象を得る(型取りをする)方法が記載されている。そして、この印象を用いることにより、レンズの後面が決められる。この手法は極めて高侵襲性であり、敏感な眼の患者にとってあまり忍容し得ないものとなる。 The title "Prosthetic Lenses and Methods of Making the Same" by Sindt in Patent Document 3 obtains a physical impression of the eye by applying a foreign body to the surface of the eye. The method (to make a mold) is described. Then, by using this impression, the rear surface of the lens is determined. This procedure is extremely invasive and is not well tolerated by patients with sensitive eyes.

米国特許第7862176号明細書U.S. Pat. No. 7,862,176 米国特許第7296890号明細書US Pat. No. 7,296,890 米国特許第9551885号明細書US Patent No. 9551885

(好適な実施形態の概要)
結果として、患者の眼の表面に合った形状を有するカスタムフィットの強膜レンズを設計(design)・製造するための、非侵襲性の方法が所望される。
(Outline of preferred embodiment)
As a result, a non-invasive method for designing and manufacturing a custom-fit scleral lens having a shape that matches the surface of the patient's eye is desired.

従来技術の限界に鑑みて、第1の方法として、トライアルレンズを用いる必要なく、強膜の実際の三次元形状に沿うような強膜レンズ支承面(scleral lens bearing surface)の設計を可能にする方法について説明する。眼に載置されるレンズ支承面又は後面が、当該眼の表面上の互いに独立したx,y,z測定位置をそれぞれ表すデータ点の三次元配列により記述される。この新たな能力は、ドライアイ症状を緩和させるものであるのか、負傷又は病変した角膜を有する患者の視力を回復させるものであるのかにかかわらず、あらゆる強膜レンズの設計に適用されることが可能である。本明細書で述べるアプローチでは、一つのサジタル画像を用いてレンズの後面を作製するGemoulesや、4つのベースカーブを用いてレンズの後面を作製するSvochakとは違って、レンズ支承面上の各データ点が、患者の眼上の一意的な三次元x,y,z測定値に対応するものとされ得る。従来技術とは違い、レンズの設計は、各象限ごとに一つずつの4つのベースカーブのみに限定されない。むしろ、レンズを設計するのに用いられる放射状経線の上限数は、形状解析装置の空間分解能のみによって制限される。各経線は、図3bに示すように互いに異なるものとされ得る(典型的には、互いに異なるものとされる)。図3dは、患者の眼の実際の三次元高解像度・高密度走査画像であり、眼の表面上の複数の互いに独立した測定データ点の三次元配列が図示されていると共に、当該データ点の三次元配列が表面上の細部に適合できている事が描かれている。図3dは、図4に示すBishop型形状解析装置を用いて得られたものである。図3cには、このデータを用いることにより、患者の眼固有のトポロジーに合った形状の後面を有するコンタクトレンズを製造できる事が表されている。 In view of the limitations of the prior art, as a first method, it is possible to design a scleral lens bearing surface that follows the actual three-dimensional shape of the sclera without using a trial lens. The method will be described. The lens bearing surface or posterior surface resting on the eye is described by a three-dimensional array of data points each representing independent x, y, z measurement positions on the surface of the eye. This new capability can be applied to any scleral lens design, whether it alleviates dry eye symptoms or restores visual acuity in patients with injured or diseased corneas. It is possible. In the approach described in this specification, unlike Gemoules that creates the posterior surface of the lens using one sagittal image and Svochak that creates the posterior surface of the lens using four base curves, each data on the lens bearing surface is The points may correspond to unique three-dimensional x,y,z measurements on the patient's eye. Unlike the prior art, the lens design is not limited to only four base curves, one in each quadrant. Rather, the upper limit on the number of radial meridians used to design the lens is limited only by the spatial resolution of the shape analyzer. Each meridian may be different (typically different from each other) as shown in FIG. 3b. FIG. 3d is an actual three-dimensional high-resolution, high-density scan image of the patient's eye, showing a three-dimensional array of independent measurement data points on the surface of the eye, and It is depicted that the three-dimensional array can fit the details on the surface. FIG. 3d was obtained using the Bishop type shape analyzer shown in FIG. FIG. 3c shows that this data can be used to produce contact lenses with a posterior surface shaped to match the unique topology of the patient's eye.

第2の方法として、眼に強膜レンズを装着させた状態での屈折検査を行う必要なく、強膜レンズの光学部分の設計を可能にする方法について説明する。これは、ドライアイ症状を緩和する目的や他の何らかの理由で強膜レンズを装着したいと考えている患者であれば、既に十分な視力を有している患者に対しても眼鏡やコンタクトを使って良好な視力を得ている患者に対しても適用されることが可能である。 As a second method, a method that enables the design of the optical portion of the scleral lens without the need to perform a refraction test with the scleral lens attached to the eye will be described. This is because if you want to wear a scleral lens for the purpose of relieving dry eye symptoms or for some other reason, use glasses and contacts even if you already have sufficient eyesight. It can also be applied to patients who have good visual acuity.

第3の方法として、トライアルレンズを必要とせずに、支承面及び光学部分を含む強膜レンズ全体の設計を可能にする方法について説明する。この態様では、各患者に特化した強膜レンズの支承面が当該患者の眼の実際の三次元形状に沿ったものとなる一方で、この形状を決めるのにトライアルレンズの使用を必要としない。これは、ドライアイ症状を緩和する目的や他の何らかの理由で強膜レンズを装着したいと考えている患者であれば、既に十分な視力を有している患者に対しても眼鏡やコンタクトを使って良好な視力を得ている患者に対しても適用されることが可能である。 As a third method, a method that enables the design of the entire scleral lens including the bearing surface and the optical portion without the need for a trial lens will be described. In this embodiment, the scleral lens bearing surface that is specific to each patient follows the actual three-dimensional shape of the patient's eye, but does not require the use of trial lenses to determine this shape. .. This is because if you want to wear a scleral lens for the purpose of relieving dry eye symptoms or for some other reason, use glasses and contacts even if you already have sufficient eyesight. It can also be applied to patients who have good visual acuity.

第4の方法は、前述の方法を用いて設計されたレンズの3D印刷(立体印刷)を可能にする方法である。 The fourth method is a method that enables 3D printing (stereoscopic printing) of a lens designed using the method described above.

眼に装着された強膜レンズの断面図である。It is sectional drawing of the scleral lens with which the eye was equipped. 図2aは眼の負傷を示す図である。図2bは眼の負傷を示す他の図である。図2cは眼の負傷を示すさらなる他の図である。図2dは眼の負傷を示すさらなる他の図である。FIG. 2a shows an eye injury. FIG. 2b is another view showing an eye injury. FIG. 2c is yet another view showing eye injury. Figure 2d is yet another view showing eye injury. 図3aは眼の断面サジタル画像である。図3bは負傷した眼の画像に、一つの象限内の複数の互いに独立した経線を付け加えた図である。図3cはレンズの断面図であり、その前面及び後面を互いに独立して設計できる事が表されている。図3dはBishop型走査装置で取得された、ヒトの眼の動き補償ありの走査画像である。FIG. 3a is a cross-sectional sagittal image of the eye. FIG. 3b is an image of an injured eye with multiple independent meridians in one quadrant. FIG. 3c is a cross-sectional view of the lens, showing that its front and back surfaces can be designed independently of each other. FIG. 3d is a scanned image with motion compensation of the human eye, acquired with a Bishop scanning device. Bishop型形状解析装置の写真である。It is a photograph of a Bishop type shape analyzer. 図5aはヒトの眼の三次元モデルであり、正面視が描かれている画像である。図5bはヒトの眼の三次元モデルであり、側面視が描かれている画像である。図5cはヒトの眼の三次元トポロジーマップであり、正面視が描かれている画像である。FIG. 5a is a three-dimensional model of the human eye, an image depicting a front view. FIG. 5b is a three-dimensional model of the human eye, an image depicting a side view. FIG. 5c is a three-dimensional topology map of the human eye, an image depicting a front view. 眼についての複数の視線方向(gaze)の画像を互いに継ぎ合わせることにより、当該眼全体のトポロジーマップ及び三次元モデルを生成する様子を示す図である。It is a figure which shows a mode that a topology map and the three-dimensional model of the said whole eye are produced|generated by splicing together the image of several gaze directions about an eye. 図7aは図6のトポロジーマップである。図7bは図6のトポロジーマップである。FIG. 7a is the topology map of FIG. FIG. 7b is the topology map of FIG. 図8aは眼の走査画像に角膜中央及び強膜のデータを重ね合わせた図である。図8bは眼のトポロジーマップに角膜中央及び強膜のデータを重ね合わせた図である。FIG. 8a is a diagram in which the data of the central cornea and the sclera are superimposed on the scanned image of the eye. FIG. 8b is a diagram in which the data of the central cornea and the sclera are superimposed on the eye topology map. 図9aは三次元モデルに眼の指定の(selected)支承面を重ね合わせた図である。図9bはトポロジーマップに眼の指定の支承面を重ね合わせた図である。FIG. 9a shows a three-dimensional model with the selected bearing surface of the eye superimposed. FIG. 9b is a diagram in which the designated bearing surface of the eye is superimposed on the topology map. 図10aは三次元モデルに眼の角膜中央表面を重ね合わせた図である。図10bはトポロジーマップに眼の角膜中央表面を重ね合わせた図である。図10cは眼のモデルの側面図であり、眼のトポロジーに合った形状を有するレンズ支承面も描かれている。FIG. 10a is a diagram in which the central surface of the cornea of the eye is superimposed on the three-dimensional model. FIG. 10b is a diagram in which the central surface of the cornea of the eye is superimposed on the topology map. FIG. 10c is a side view of the eye model, which also depicts a lens bearing surface having a shape that matches the eye topology. 覆設される(vaulted)光学部分と移行領域と支承面とを有する強膜レンズを示す図である。FIG. 6 shows a scleral lens having a vaulted optical portion, a transition area and a bearing surface. 図12aは矯正眼鏡を装着した眼を示す図である。図12bは強膜レンズを眼に装着した場合を示す図である。FIG. 12a is a diagram showing an eye wearing corrective glasses. FIG. 12b is a diagram showing a case where a scleral lens is attached to the eye. 図13aは光線が眼鏡を通って眼内へと進行する様子を示す図である。図13bは光線が強膜レンズを通って眼内へと進行する様子を示す図である。FIG. 13a is a diagram showing how a light ray travels through the glasses into the eye. FIG. 13b is a diagram showing how the light rays travel through the scleral lens and into the eye. 図14aは眼鏡の光線と強膜レンズの光線との関係を示す図である。図14bは眼鏡の光線と強膜レンズの光線との関係を示す他の図である。FIG. 14a is a diagram showing the relationship between the light rays of the spectacles and the light rays of the scleral lens. FIG. 14b is another diagram showing the relationship between the light rays of the spectacles and the light rays of the scleral lens. 一定の視線方向での眼の視野を示す図である。It is a figure which shows the visual field of the eye in a fixed gaze direction. スネルの法則を記述した図である。It is a figure which described Snell's law. 空気−角膜の境界でのスネルの法則を図示した図である。It is the figure which illustrated Snell's law in the boundary of an air-cornea. 生理食塩水−角膜の境界でのスネルの法則を図示した図である。It is the figure which illustrated Snell's law in the boundary of a physiological saline-cornea. 図19aは強膜レンズ光学部分を設計するのに必要な第1のコンピュータモデルを示す図である。図19bは強膜レンズ光学部分を設計するのに必要な第2のコンピュータモデルを示す図である。FIG. 19a shows a first computer model needed to design the scleral lens optics. FIG. 19b shows a second computer model needed to design the scleral lens optics. 図19bの拡大断面図であり、眼付近の光線が描かれている。FIG. 19b is an enlarged cross-sectional view of FIG. 19b, with light rays near the eye depicted. 図19aと図19bとを重ね合わせた拡大図であり、図19aでの眼付近の光線と図19bでの眼付近の光線との関係が描かれている。19a and 19b are enlarged views in which FIG. 19a and FIG. 19b are overlapped with each other, and the relationship between the light ray near the eye in FIG. 19a and the light ray near the eye in FIG. 19b is depicted. 図22aは図19aの三次元表現図である。図22bは図19bの三次元表現図である。図22cは図22aと図22bとを重ね合わせた図であり、図22aでの光線と図22bでの光線との関係が描かれている。22a is a three-dimensional representation of FIG. 19a. FIG. 22b is a three-dimensional representation of FIG. 19b. FIG. 22c is a diagram in which FIG. 22a and FIG. 22b are overlapped, and the relationship between the light ray in FIG. 22a and the light ray in FIG. 22b is depicted. 図23aは光線が空気中を通って眼内へと進行する様子を示す図である。図23bは光線が強膜レンズを通って眼内へと進行する様子を示す図である。FIG. 23a is a diagram showing how a light ray travels through the air into the eye. FIG. 23b is a diagram showing how the light rays travel through the scleral lens and into the eye. 図24aは眼に強膜レンズを付けた場合の光線と眼に強膜レンズを付けていない場合の光線との関係を示す図である。図24bは眼に強膜レンズを付けた場合の光線と眼に強膜レンズを付けていない場合の光線との関係を示す他の図である。FIG. 24a is a diagram showing a relationship between a light ray when a scleral lens is attached to an eye and a light ray when a scleral lens is not attached to an eye. FIG. 24b is another diagram showing the relationship between the light rays when the scleral lens is attached to the eye and the light rays when the scleral lens is not attached to the eye. 図25aは強膜レンズ光学部分を設計するのに必要な第1のコンピュータモデルを示す図である。図25bは強膜レンズ光学部分を設計するのに必要な第2のコンピュータモデルを示す図である。FIG. 25a shows a first computer model needed to design the scleral lens optics. FIG. 25b shows a second computer model needed to design the scleral lens optics. 図25aと図25bとを重ね合わせた拡大図であり、図25aでの眼付近の光線と図25bでの眼付近の光線との関係が描かれている。FIG. 26 is an enlarged view obtained by superimposing FIG. 25 a and FIG. 25 b, and illustrates the relationship between the light ray near the eye in FIG. 25 a and the light ray near the eye in FIG. 25 b. 図27aは図25aの三次元表現図である。図27bは図25bの三次元表現図である。図27cは図27aと図27bとを重ね合わせた図であり、図27aでの光線と図27bでの光線との関係が描かれている。FIG. 27a is a three-dimensional representation of FIG. 25a. FIG. 27b is a three-dimensional representation of FIG. 25b. FIG. 27c is a superposed view of FIGS. 27a and 27b and illustrates the relationship between the rays of FIG. 27a and the rays of FIG. 27b. 本明細書で説明する各方法を実施するのに使用され得るシステムの好適な一実施形態を示すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram illustrating a preferred embodiment of a system that may be used to implement the methods described herein.

(好適な実施形態についての詳細な説明)
従来、強膜レンズの支承面の三次元形状は、前述したようにトライアルレンズを使用して得られてきた。しかし、眼のトポロジー走査装置の最新の進歩により、強膜の三次元形状を直接測定する方法がもたらされた。例えば米国特許第9,398,845号や米国特許第9,489,753号(いずれも参照をもって本明細書に取り入れたものとする)に開示されている、Bishop達により開発されているような形状解析装置(Topographer)により、まぶたで覆われている領域も含めた強膜の全ての領域を三次元走査することが可能である。図4に、Bishop型形状解析装置を示す。Bishop型形状解析装置の動作に関する技術的詳細は、上記の引用文献に含まれている。Bishop型形状解析装置は、さらに、あらゆる走査処理時の眼の動きも補正する。図5に、Bishop型形状解析装置を用いて得られたヒトの眼の三次元トポロジー走査画像を示す。眼の走査時には、強膜の上部領域及び下部領域を露出させるために、開瞼器(speculum)を用いて瞼を開いた状態に維持した。図5aは結果として得られた正面視であり、図5bは結果として得られた側面視であり、図5cは結果として得られたコンターマップ(contour map)[強度(intensity)は高さに比例]である。図5a、図5b及び図5cは全て、眼の一回の3秒間走査から生成したものである。
(Detailed Description of Preferred Embodiments)
Conventionally, the three-dimensional shape of the bearing surface of a scleral lens has been obtained by using a trial lens as described above. However, the latest advances in ocular topological scanning devices have provided a way to directly measure the three-dimensional shape of the sclera. For example, as disclosed in US Pat. No. 9,398,845 and US Pat. No. 9,489,753 (both of which are incorporated herein by reference), a shape analyzer (Topographer) as developed by Bishop et al. It is possible to three-dimensionally scan all areas of the sclera, including the area covered by the eyelids. FIG. 4 shows a Bishop type shape analyzer. Technical details regarding the operation of the Bishop-type shape analyzer are contained in the above cited document. The Bishop shape analyzer also corrects eye movements during any scanning process. FIG. 5 shows a three-dimensional topological scan image of the human eye obtained by using the Bishop type shape analyzer. During eye scanning, the eyelids were kept open using a speculum to expose the upper and lower areas of the sclera. Figure 5a is the resulting front view, Figure 5b is the resulting side view, and Figure 5c is the resulting contour map [intensity is proportional to height]. ]. Figures 5a, 5b and 5c were all generated from a single 3 second scan of the eye.

何らかの理由から開瞼器を使用するのが望ましくない場合であっても、Bishop型形状解析装置は、眼の走査画像を図6に示すようにそれぞれ異なる視線方向で強膜の様々な領域を露出させながら複数取得し、これらを互いに継ぎ合わせることができる。そして、この形状解析装置は、それらの走査画像を組み合わせることにより、支承面の抽出が可能な単一の三次元モデルを合成することができる。この走査装置(scanner)は、走査中及び走査間の眼のあらゆる動きを補正する。図7aは高さのコンターマップであり、図7bは図6に示す複数の視線方向走査画像を互いに継ぎ合わせることにより生成された三次元モデルである。 Even if it is not desirable to use an eyelid opener for some reason, the Bishop shape analyzer exposes various areas of the sclera in different eye gaze directions as shown in the scanned image of the eye as shown in FIG. It is possible to obtain a plurality of these while splicing them together. Then, the shape analysis device can synthesize a single three-dimensional model capable of extracting the bearing surface by combining the scan images. The scanner corrects for any eye movement during and between scans. 7a is a height contour map, and FIG. 7b is a three-dimensional model generated by stitching together a plurality of gaze direction scan images shown in FIG.

以降の説明では、Bishop型形状解析装置(米国特許第9,398,845号)と開瞼器とを用いて得られた、図5〜図12に示すような眼の三次元モデル及びトポロジーマップを使用する。しかしながら、本明細書で説明する方法及びシステムを実施・実現するのに、光学三角法(light triangulation)を用いるものや、光干渉(light interference)を用いるものや、OCT技術を用いるものや、パターン投影(pattern projection)を用いるものや、インターフェロメトリ(interferometry)を用いるものや、目の動きに起因したアーチファクト(artifact)を招くことなく強膜レンズの支承領域を三次元走査することを可能にする任意の他の眼走査手法を用いるものといった、あらゆる形状解析装置が使用されることが可能である。 In the following description, the three-dimensional model of the eye and the topology map as shown in FIGS. 5 to 12 obtained by using the Bishop type shape analyzer (US Pat. No. 9,398,845) and the eyelid opener are used. However, to implement and implement the methods and systems described herein, those that use optical triangulation, those that use light interference, those that use OCT technology, and patterns. Enables 3D scanning of the scleral lens bearing area without using pattern projection, interferometry, or eye movement artifacts. Any shape analyzer can be used, such as with any other eye scanning technique that

強膜レンズの支承面を決めるために、下記のステップが実行される:
1. Bishop型形状解析装置などの眼形状解析装置を用いて、患者の眼のうちの、レンズの後面を設計するのに使われる領域の三次元トポロジーを測定する。図8a及び図8bは強膜における支承領域の一例であり、図8aでは矢印801、図8bでは矢印802で指し示されている。もたらされるトポロジー情報は、データ点の集合として得られるところ、眼の実際の形状を表すように動きブレ(motion blur)を含まないものである必要がある。図8a及び図8bに示すように、各データ点は、眼の表面上の互いに独立したx,y,z測定位置を表している。
2. 眼におけるレンズ支承面の位置、幅及びサイズを定義する。一例として図9a及び図9bには、強膜に位置した支承面が示されている。この支承面は、図9aでは矢印901、図9bでは矢印902、図10では矢印1001で指し示されている。しかしながら、支承面は、角膜と強膜とに跨ぐものであってもよいし、眼のどの場所と接触するものであってもよい。支承面の情報から、レンズの後面を、眼の実際の三次元トポロジーに沿ったものとなるように且つ図9a及び図9bに示すように支承領域内の360°全体にわたって高密度のサンプル点が存在するようにして生成する。この設計手法により、眼の型取りで得た印象(molded impression)のような形状を有する後面がもたらされる。当該後面は、支承面上の負傷領域および/またはイレギュラー領域を含むものとなり得る。
3. レンズが角膜中央領域を覆設する(vault over)ものである場合、前記形状解析装置から得られた三次元モデル又は三次元トポロジーマップから、当該強膜レンズの支承面から角膜中央表面までの瞳孔上方の最大高さ(例えば、図10cの矢印1002で指し示される高さH1)を抽出する。
4. 図11の矢印1101で指し示される強膜レンズ光学部分の後面を、角膜上にクリアランス距離(clearance distance)1107を形成しながら覆設するように設計する。これにより、強膜レンズの後面が角膜に接触することが確実になくなる。角膜に覆設される強膜レンズの場合、クリアランス距離は典型的に100〜300ミクロンの範囲内とされる。
5. レンズが眼に対して適切に及び/又は快適に着座するのを妨げかねない、強膜領域及び/又は角膜領域内の図2a〜図2dに示すような瘢痕や負傷を特定する。必要に応じて、レンズの裏面を、図11の矢印1102で指し示す負傷部を覆設するように高める(elevate)。重要なのは、そのような異常部を検出するのに十分な空間分解能を形状解析装置が確実に有しているということである。このような瘢痕や負傷は、作業従事者が図2a〜図2dや図3bに示すようなビデオカメラ画像(当該ビデオカメラ画像も前記形状解析装置により提供される)を確認することによって且つ/或いは前記三次元トポロジー・データを調べることによって識別され得る。
6. 角膜とレンズの後面中央との間に流体を含むように覆設される強膜レンズの場合、レンズ支承面下に自然発生した前記眼のトポロジーにおける矢印1103で指し示す低くなった谷部又は谷部群を利用することにより、かつ/あるいは、矢印1104,1105で指し示す少なくとも1つの又は複数の小さな盛上りギャップ(raised gaps)をレンズ後面下に形成することにより、当該レンズにより覆われる領域へと涙が自由に流出入できるようにする。このような隙間は、さらに、レンズと眼との間に当該レンズの取外しを困難にし得る過剰な吸引部(excessive suction)が形成されるのも防ぐ。上記のような谷部は、前記三次元トポロジーマップ及び/又はモデル及び/又は前記ビデオ画像を操作したり検査したりすることによって特定され得る。
The following steps are performed to determine the bearing surface of the scleral lens:
1. An eye shape analyzer, such as a Bishop shape analyzer, is used to measure the three-dimensional topology of the area of the patient's eye used to design the posterior surface of the lens. 8a and 8b are examples of bearing areas in the sclera, indicated by arrow 801 in FIG. 8a and arrow 802 in FIG. 8b. The resulting topology information, obtained as a set of data points, must be free of motion blur to represent the actual shape of the eye. As shown in Figures 8a and 8b, each data point represents an independent x,y,z measurement position on the surface of the eye.
2. Define the position, width and size of the lens bearing surface in the eye. As an example, FIGS. 9a and 9b show the bearing surface located in the sclera. This bearing surface is indicated by arrow 901 in Figure 9a, arrow 902 in Figure 9b and arrow 1001 in Figure 10. However, the bearing surface may straddle the cornea and the sclera, or it may contact any part of the eye. From the information of the bearing surface, the rear surface of the lens has a high density of sample points to follow the actual three-dimensional topology of the eye and over 360° in the bearing area as shown in FIGS. 9a and 9b. Generate as it exists. This design approach results in a posterior surface having a shape that resembles the molded impression of the eye. The posterior surface can include injured areas and/or irregular areas on the bearing surface.
3. When the lens is a vault over the central region of the cornea, the pupil from the bearing surface of the scleral lens to the central surface of the cornea is determined from the three-dimensional model or three-dimensional topology map obtained from the shape analysis device. Extract the maximum height above (eg, height H1 indicated by arrow 1002 in FIG. 10c).
4. The posterior surface of the scleral lens optical portion, indicated by arrow 1101 in FIG. 11, is designed to cover the cornea while forming a clearance distance 1107. This ensures that the posterior surface of the scleral lens does not contact the cornea. For scleral lenses overlaid on the cornea, clearance distances are typically in the range of 100-300 microns.
5. Identify scars or injuries in the scleral and/or corneal regions, as shown in FIGS. 2a-2d, which may prevent the lens from properly and/or comfortably seating on the eye. If necessary, the back surface of the lens is elevated to cover the injured portion indicated by the arrow 1102 in FIG. What is important is that the shape analyzer surely has sufficient spatial resolution to detect such an abnormal portion. Such scars and injuries may be caused by a worker checking a video camera image as shown in FIGS. 2a to 2d or 3b (the video camera image is also provided by the shape analysis device) and/or It can be identified by examining the three-dimensional topology data.
6. In the case of a scleral lens covered with fluid between the cornea and the center of the posterior surface of the lens, the lower valley or trough pointed by arrow 1103 in the eye topology that naturally occurs below the lens bearing surface. Tears into the area covered by the lens by utilizing the group and/or by forming at least one or more small raised gaps below the posterior surface of the lens as indicated by arrows 1104, 1105. Free to flow in and out. Such a gap also prevents the formation of an excessive suction between the lens and the eye, which can make removal of the lens difficult. Such valleys may be identified by manipulating and inspecting the 3D topology map and/or model and/or the video image.

図8〜図11ではレンズの後面が強膜に着座するものとされているが、レンズの後面を設計するこれと同じ手法は、眼のどの部分に載置されるレンズに対しても適用されることが可能である。なお、その場合の手法においても:
● 眼のレンズ支承領域全体が、眼形状解析装置により提供された複数の互いに独立した測定データ点の三次元配列により記述される。
● データ点間の空間的関係は、走査時の眼の動きが補正されており且つ/或いは動きブレに起因したアーチファクトを含んでいない。
● 支承領域における眼のトポロジーを抽出して、レンズの後面を生成する。
● レンズの後面の各データ点は、眼の表面上のそれぞれ互いに独立したx,y,z測定位置を表している。
以下では、眼に一連のトライアルレンズを装着することなく、上記のようにして設計されたレンズ後面をもとに強膜レンズ光学部分を設計する方法について説明する。
Although the posterior surface of the lens is seated on the sclera in FIGS. 8-11, the same technique for designing the posterior surface of the lens applies to any lens placed on any part of the eye. It is possible to In addition, in that case also:
• The entire lens bearing area of the eye is described by a three-dimensional array of independent measurement data points provided by the eye shape analyzer.
● The spatial relationship between the data points is corrected for eye movement during scanning and/or does not include artifacts due to motion blur.
● Extract the eye topology in the bearing area to generate the posterior surface of the lens.
● Each data point on the back surface of the lens represents an independent x, y, z measurement position on the surface of the eye.
Hereinafter, a method of designing the scleral lens optical portion based on the lens rear surface designed as described above without mounting a series of trial lenses on the eye will be described.

(トライアルレンズを使用しない、各患者に特化した強膜レンズ光学部分の設計)
患者がドライアイを又はコンタクトレンズによるドライアイ症状を緩和するために、強膜レンズを装着したいと考えている一方で、当該患者が眼鏡や矯正レンズを必要としなくても網膜に鮮明な像を生成できるほどの十分な視力を有している場合の強膜レンズは、眼に適用されたときに、視力が当該強膜レンズの適用前と変わらないレベルに維持されるように設計されていなければならない。
(Design of scleral lens optics specialized for each patient without using trial lens)
While the patient wants to wear a scleral lens to mitigate dry eye or dry eye symptoms due to contact lenses, a clear image on the retina can be obtained even if the patient does not need glasses or corrective lenses. A scleral lens that has sufficient visual acuity to produce must be designed so that when applied to the eye, the visual acuity is maintained at the same level as it was prior to the application of the scleral lens. I have to.

代案として、網膜に鮮明な像を生成するのに患者が眼鏡を装着したり、眼の前部に矯正レンズを装着する必要性があったりする場合には、強膜レンズの光学部分にこの視力矯正機能を組み込むことも可能である。この場合の強膜レンズは、眼に装着されたときに図12a及び図12bに示すように、眼の前部に矯正レンズを装着した場合に形成される像と同じ像が網膜上で再現されるように設計されていなければならない。つまり、対象(図12a及び図12bで言えば蝋燭)と網膜との間での総合的な光屈折特性が、図12aに示す光学的構成と図12bに示す光学的構成とで同一にならなければならない。図13a及び図13bに、これら2種類の光学的構成を詳細に記述した(繰返し述べるが、どちらの構成においても網膜上に投影される像は同一とする)。図13aと図13bとの違いは、角膜前方における眼外部の状況のみである。どちらの構成も患者の眼の内部は一切変わっておらず、かつ、どちらの構成においても網膜上に鮮明な像が投影されていなければならないことから、強膜レンズが付いていない図13aでの角膜内部の光線と強膜レンズが付いている図13bでの角膜内部の光線とは、焦点が合った像(in-focus image)を網膜上に生成するにあたって必ず同じになると結論付けることができる。したがって、図14a及び図14bに示すように、角膜の内側に入るまでの光線を一致させるだけでよい。 Alternatively, if the patient wears spectacles to produce a clear image on the retina or needs to wear a corrective lens on the anterior part of the eye, this visual acuity should be added to the optical part of the scleral lens. It is also possible to incorporate a correction function. When the scleral lens in this case is attached to the eye, the same image as that formed when the correction lens is attached to the front part of the eye is reproduced on the retina as shown in FIGS. 12a and 12b. Must be designed to. That is, the total photorefractive characteristics between the object (the candle in FIGS. 12a and 12b) and the retina must be the same between the optical configuration shown in FIG. 12a and the optical configuration shown in FIG. 12b. I have to. These two types of optical configurations are described in detail in FIGS. 13a and 13b (repeatedly, the image projected on the retina is the same in both configurations). The only difference between FIG. 13a and FIG. 13b is the condition outside the eye in front of the cornea. In both configurations, the inside of the patient's eye has not changed at all, and in both configurations, a clear image must be projected on the retina, so that in FIG. 13a without the scleral lens. It can be concluded that the light rays inside the cornea and the light rays inside the cornea in FIG. 13b with the scleral lens are always the same in producing an in-focus image on the retina. .. Therefore, as shown in FIGS. 14a and 14b, all that is necessary is to match the rays that enter the inside of the cornea.

さらに、眼の固定された視線視野角度(fixed gaze viewing angle)[典型的に、Xthona, A.,による“Optimizing Image Quality in the Radiologist’s Field of Vision(放射線医師の視野内の画質の最適化)”, Barco Healthcare, 03 November 2015]で与えられているように且つ図15に示すように、文字の場合には±10°、図形の場合には±30°内で、それらの光線を一致させるだけでよいと考えて十分である。 In addition, a fixed gaze viewing angle of the eye [typically “Optimizing Image Quality in the Radiologist's Field of Vision” by Xthona, A.,] , Barco Healthcare, 03 November 2015] and as shown in FIG. 15, just match the rays within ±10° for letters and ±30° for figures. It is enough to think that it is good.

光線同士の一致は、光が異種材料間を移行する際の屈折の度合いを決める、図16に示すようなスネルの法則を用いて達成される。スネルの法則は、下記の式:
sinα=Isinα
により与えられる。
(式中、Iは入射ビーム側材料の屈折率であり、αは入射ビームの、入射面と直交に引かれた直線に対する入射角であり、Iは屈折ビーム側材料の屈折率であり、αは屈折ビームの、出射面と直交に引かれた直線に対する入射角である。)
Matching of light rays is accomplished using Snell's law, as shown in FIG. 16, which determines the degree of refraction as light travels between dissimilar materials. Snell's law is the following formula:
I i sinα i =I r sinα r
Given by.
(Where I i is the refractive index of the incident beam side material, α i is the incident angle of the incident beam with respect to a straight line drawn orthogonal to the incident surface, and I r is the refractive index of the refractive beam side material. Yes, α r is the angle of incidence of the refracted beam on a straight line drawn orthogonal to the exit surface.)

光線が眼に対して角膜表面と直交に入射すると、入射角(α)はゼロであり、sin0=0となることから、その光線は屈折されずに(曲がらずに)角膜表面を真っ直ぐ通過する。しかし、軸から外れた光線(off axis light ray)が角膜表面に入射すると、その光線は角膜表面と直交する軸(perpendicular axis)に向かって曲げられる。一例として、強膜レンズが眼に適用されているとき、空気(I=1.00)中から角膜(I=1.376)へと30°の入射角で入射した光線は、図17に示すように8.7°だけ曲げられて角膜内部での角度が21.3°となる。 When a light ray enters the eye at a right angle to the corneal surface, the incident angle (α i ) is zero and sin0=0, so the light ray passes straight through the corneal surface without refraction (without bending). To do. However, when an off-axis light ray is incident on the corneal surface, the ray is bent toward the axis perpendicular to the corneal surface (perpendicular axis). As an example, when a scleral lens is applied to the eye, a ray of light incident from the air (I i =1.00) into the cornea (I r =1.376) at a 30° angle of incidence is shown in FIG. As shown in, the angle is bent by 8.7° and the angle inside the cornea becomes 21.3°.

一方で、強膜レンズが当該強膜レンズの後面と角膜との間に生理食塩水を含むようにして適用されたときの30°の入射ビームは、図18に示すように生理食塩水−角膜の境界にて合計0.98°しか曲がらない。これは、生理食塩水の屈折率(I=1.335)と角膜の屈折率(I=1.376)との差が0.041しかないからである。そのため、角膜内部で入射光線が配されることになる場所を同じままにするには、強膜レンズによる光屈折の大部分が空気−強膜レンズの境界にて行われる必要がある。 On the other hand, the 30° incident beam when the scleral lens was applied so as to contain saline between the posterior surface of the scleral lens and the cornea, resulted in a saline-corneal boundary as shown in FIG. At only 0.98° in total. This is because the difference between the refractive index of saline (I i =1.335) and the refractive index of the cornea (I i =1.376) is only 0.041. Therefore, most of the light refraction by the scleral lens needs to be performed at the air-sclera lens boundary in order to keep the same location where the incident light rays are distributed inside the cornea.

(視力矯正光学部分付きの強膜レンズの設計)
強膜レンズを設計するのに先立って、まず、良好な視力をもたらす上で光線が矯正レンズ(眼鏡又は屈折レンズ)により角膜内のどの位置に配されるのかを決定する必要がある。これは、光源(図14aで言えば蝋燭1401a)からの光線を、矯正レンズ1402および角膜1403aの前面を通って、眼内に位置した三次元参照面1404aまでトレースすることによって達成される。
(Design of scleral lens with optics for vision correction)
Prior to designing a scleral lens, it is first necessary to determine where in the cornea the light rays will be placed by the corrective lens (glass or refractive lens) in order to provide good vision. This is accomplished by tracing light rays from a light source (candle 1401a in FIG. 14a) through the corrective lens 1402 and the anterior surface of the cornea 1403a to a three-dimensional reference plane 1404a located in the eye.

参照面1404aの正確な位置は、眼内に全体が位置した平面状であるか又は眼内に全体が位置したその他の既知の3D形状である限り重要でない。とはいえども、参照面1404aが眼前方寄りの角膜内部に配置されると、この場所を越えて光線をトレースする必要がなくなるので計算が楽になる。図14aには、参照面1404aの全体が角膜内部に配置されている様子が示されている。 The exact location of the reference surface 1404a is not critical as long as it is planar in its entirety in the eye or other known 3D shape in its entirety in the eye. However, if the reference surface 1404a is placed inside the cornea near the front of the eye, it is not necessary to trace the light ray beyond this location, which facilitates calculation. FIG. 14a shows that the entire reference surface 1404a is placed inside the cornea.

矯正レンズにより形成される、光源から参照面までの光線のセットは、「参照光線セット」(Reference Ray Set)と称され、かつ、図14aに示すように下記の光線部分(ray subsets)を含んでいる。
1. 光源から矯正レンズまでの光線1410a
2. 矯正レンズから角膜までの光線1411a
3. 角膜から参照面までの光線1412a
The set of rays from the light source to the reference surface formed by the corrective lens is referred to as the "Reference Ray Set" and includes the following ray subsets as shown in Figure 14a. I'm out.
1. Light ray 1410a from the light source to the correction lens
2. Light ray 1411a from the correction lens to the cornea
3. Ray 1412a from cornea to reference surface

矯正レンズによる光屈折の度合いは、スネルの法則および当該矯正レンズ1402の既知の形状を用いることで決定される。空気−角膜表面での光屈折の度合いは、スネルの法則および三次元形状解析装置により提供された角膜1403aの形状を用いることで決定される。 The degree of light refraction by the corrective lens is determined using Snell's law and the known shape of the corrective lens 1402. The degree of light refraction on the air-corneal surface is determined using Snell's law and the shape of the cornea 1403a provided by the three-dimensional shape analyzer.

目標は、スネルの法則および強膜レンズ表面の三次元形状を加工する(fabricate)のに用いる技術が課す制約内で、光源からの光線を矯正レンズの場合と同じ角膜内の近似位置に配置させるような強膜レンズを設計することである。 The goal is to place the rays from the light source in the same approximate position in the cornea as in the corrective lens, within the constraints imposed by Snell's law and the technique used to fabricate the three-dimensional shape of the scleral lens surface. It is to design such a scleral lens.

この目標を達成するのに、下記のステップが実行される(図14bを参照されたい):
1. 参照光線セットの各光線を、角膜内側の参照面1404bを起点として眼の外部へと後戻りさせ(retrace)、角膜−生理食塩水(saline fluid)の境界1403bにて停止する。図14bの参照面1404bは、図14aの符号1404aと共通の参照面であり、便宜上再び描画している。角膜1403bは、符号1403aと共通の角膜であり、便宜上再び描画している。
2. 次に、スネルの法則を角膜(1403b)−生理食塩水(1405)の境界に対して適用することにより、この境界にて各光線がどの程度曲げられるかを算出する。角膜−生理食塩水の境界での光屈折の度合いは、スネルの法則、角膜の屈折率(T=1.376)、および三次元形状解析装置により提供された角膜1404bの形状を用いることで算出される。これにより、各光線は、新たな入射角(projected angle)で生理食塩水(1405)中から強膜レンズ1406の後面へと引続き進行する。
3. 次に、スネルの法則を、強膜レンズ(1406)の後面−生理食塩水(1405)の境界および強膜レンズ(1406)の前面−空気の境界に対して適用する。強膜レンズ(1406)の前面を出射した光線が、スネルの法則の制約内で、前記参照光線セットのうちの光源1401aと矯正レンズ1402との間に存在する図14aの矢印1410aで指し示す対応光線(equivalent rays)の逆トレースに最大限に近付く(retraces, as close as possible)ように、強膜レンズの前面及び後面の三次元形状(The shape of the three-dimensional front and back scleral lens surfaces)を調節する。スネルの法則は、生理食塩水の屈折率(I=1.335)を用いて適用される。この設計が完了したときの目標は、図14a及び図14bに示すように眼内の光線1412a,1412b同士を一致させると共に眼外の光線1410a,1410b同士を一致させることである。
To achieve this goal, the following steps are performed (see Figure 14b):
1. Each ray of the reference ray set is retraced from the reference surface 1404b inside the cornea to the outside of the eye (retrace), and stopped at the boundary 1403b of the cornea-saline fluid. Reference plane 1404b in FIG. 14b is a reference plane common to reference numeral 1404a in FIG. 14a, and is drawn again for convenience. The cornea 1403b is a cornea common to the reference numeral 1403a, and is drawn again for convenience.
2. Next, Snell's law is applied to the boundary of the cornea (1403b)-saline (1405) to calculate how much each ray bends at this boundary. The degree of light refraction at the cornea-saline boundary is calculated by using Snell's law, the refractive index of the cornea (T=1.376), and the shape of the cornea 1404b provided by the three-dimensional shape analyzer. To be done. This causes each ray to continue to travel from the saline solution (1405) to the posterior surface of the scleral lens 1406 at a new projected angle.
3. Snell's Law is then applied to the posterior surface-saline (1405) boundary of the scleral lens (1406) and the anterior surface-air boundary of the scleral lens (1406). The ray emerging from the front surface of the scleral lens (1406) is, within the constraints of Snell's law, the corresponding ray existing between the light source 1401a and the corrective lens 1402 of the set of reference rays indicated by the arrow 1410a in FIG. 14a. The shape of the three-dimensional front and back scleral lens surfaces is set so as to retraces, as close as possible. Adjust. Snell's law is applied using the index of refraction of saline (I=1.335). The goal when this design is complete is to match the intraocular rays 1412a, 1412b with each other and the extraocular rays 1410a, 1410b with each other as shown in FIGS. 14a and 14b.

強膜レンズのこの概念的な光学設計手順を実施することにより、近視を矯正するのに装着される眼鏡に代えて使うことのできる実際の強膜レンズ光学部分を作製することが可能となる。設計の善し悪し(Design performance)は、眼鏡の場合の構成の参照光線セットを強膜レンズの場合の構成の対応する光線に重ね合わせることによって評価することができる。強膜レンズの前面は、入射光の角度が同じであると、光を後面よりも大きく屈折させる。これは、後面での強膜レンズ材料の屈折率(1.424)と生理食塩水の屈折率(1.335)との差が0.089であるのに対し、前面での空気の屈折率(1.00)と強膜レンズ材料の屈折率(1.424)との差がその4.7倍超の0.424だからである。このため、説明する設計例では、後面を球面状にして前面を非球面状にする。しかしながら、必要に応じて、参照光線セットとの一致性を高めるために、より複雑な形状を採用することも可能である。 Performing this conceptual optical design procedure for the scleral lens makes it possible to create the actual scleral lens optics that can be used in place of the spectacles worn to correct myopia. Design performance can be assessed by superimposing a reference ray set of configurations for spectacles on the corresponding rays of the configuration for scleral lenses. The front surface of the scleral lens refracts light more than the back surface for the same angle of incident light. This is because the difference between the refractive index of the scleral lens material (1.424) and the refractive index of saline solution (1.335) on the rear surface is 0.089, whereas the refractive index of air on the front surface. This is because the difference between (1.00) and the refractive index of the scleral lens material (1.424) is 0.424, which is more than 4.7 times the difference. Therefore, in the design example described, the rear surface is spherical and the front surface is aspherical. However, if desired, more complex shapes can be employed to increase the match with the reference ray set.

この強膜レンズを設計するには:
a. 光源1901a(典型的には、無限遠に配置される)、患者の眼の前部に配置されることで当該患者の視力を上げる矯正レンズ1902、患者の角膜前面1903aの三次元モデル、および眼内の角膜後方に配置された参照面1904aを含む、第1のコンピュータモデル(図19a)を生成する。
b. スネルの法則を用いて、光源(1901a)からの光線を、空気中を通って、矯正レンズ1902の前面1902Fまでトレースする。
c. 矯正レンズの前面(光線入射面)1902Fの三次元形状を把握したうえで、スネルの法則を前面の空気−レンズの境界に対して適用することにより、矯正レンズ1902を通る光線の経路を決定する。
d. 矯正レンズの後面(光線出射面)1902Bの三次元形状を把握したうえで、スネルの法則を後面−空気の境界に対して適用することにより、矯正レンズ1902の後面から角膜の前面1903aまでの光線の経路を決定する。
e. 角膜の前面1903aから眼内に配置された参照面1904aまでの光線の経路を決定する。角膜の前面の三次元形状を把握したうえで、スネルの法則を前面の空気―角膜の境界および眼内の角膜と参照面との間に位置するあらゆる材料境界に対して適用する。参照面は、平面状又は曲面状であり得る。図19aで描画されているように参照面を角膜内に配置すると、遭遇する境界は空気−角膜の境界だけになる。
f. 光源1901aから参照面1904aへと進行する光線の経路を記憶し、光線のこのセットを参照光線セット(Reference Ray Set)と称する。
g. 第1のコンピュータモデルと同じ光源1901b、眼1903b、および参照面(1904b)を含む、第2のコンピュータモデルを生成する(光源1901bは光源1901aと同一であり、眼1903bは眼1903aと同一であり、参照面1904bは参照面1904aと同一である)。光源1901bを、眼から第1のコンピュータモデルと同じ距離のところに配置する。参照面を、眼内における第1のコンピュータモデルと同じ位置に配置する。
h. 第2のコンピュータモデル(図19b)において、眼に強膜レンズ1906を装着させて、角膜と当該強膜レンズの後面との間の隙間を流体(典型的には、生理食塩水)1905で満たす。
i. 第1のコンピュータモデル(図19a)における参照光線セットから、眼内で角膜1903aと参照面1904aとの間に位置する三次元光線を、第2のコンピュータモデル(図19b)に挿入して、当該光線を眼1903b内における第1のコンピュータモデルと同じ位置に配置する。強膜レンズを設計する目的上、ここでは、光線が参照面1904bを起点として、眼1903b外へと流体1905中および強膜レンズ1906を通って、当該強膜レンズの前部から光源1901bに向かって進行しているものと仮定する。
j. 角膜の前面1903bの三次元形状、角膜−流体の境界の三次元形状、角膜の屈折率(典型的には1.376)、および流体の屈折率(生理食塩水であれば典型的に1.336)を把握したうえで、角膜−流体(生理食塩水)の境界に対してスネルの法則を適用することにより、光線が角膜の前面から流体1905中を通って強膜レンズ1906の後面に達するまでの経路を決定する。
k. 強膜レンズの後面の高さ[図11の符号H2(1107)]を、角膜に覆設(vault over)するように調節する。覆設高さ(Vaulting height)は重要でないが、典型的には300ミクロン(マイクロメートル)未満とされる。
l. 第2のコンピュータモデルにおいて、スネルの法則を強膜レンズの前面(図20で拡大図示した表面2006F)及び後面(図20で拡大図示した表面2006B)に対して適用し、図19bに示す強膜レンズ光線1908bの角度及び位置が、第1のコンピュータモデルにおける参照光線セット(1907a)のうちの光源と矯正レンズとの間の図19aの矢印1908aで指し示す進行経路(the path traveled)に対してスネルの法則が課す制約内で最大限に近い近似となるように、強膜レンズ光学部分の前面及び後面の三次元形状を調節する。つまり、1908b≒1908aになるようにする。
To design this scleral lens:
a. A light source 1901a (typically placed at infinity), a corrective lens 1902 that is placed in front of the patient's eye to enhance the patient's vision, a three-dimensional model of the patient's anterior corneal surface 1903a, and the eye. Generate a first computer model (FIG. 19a) that includes a reference surface 1904a located posteriorly to the cornea.
b. Rays from the light source (1901a) are traced through the air to the anterior surface 1902F of the corrective lens 1902 using Snell's law.
c. By grasping the three-dimensional shape of the front surface (ray-incident surface) 1902F of the corrective lens, Snell's law is applied to the front air-lens boundary to determine the path of the light ray passing through the corrective lens 1902. ..
d. After grasping the three-dimensional shape of the rear surface (light emitting surface) 1902B of the correction lens, by applying Snell's law to the boundary between the rear surface and the air, the rays from the rear surface of the correction lens 1902 to the front surface 1903a of the cornea. Determine the route.
e. Determine the path of the light ray from the anterior surface 1903a of the cornea to the reference surface 1904a located in the eye. Knowing the three-dimensional shape of the anterior surface of the cornea, Snell's law is applied to the anterior air-corneal boundary and to any material boundary located in the eye between the cornea and the reference surface. The reference surface may be flat or curved. When the reference plane is placed in the cornea as depicted in Figure 19a, the only boundaries encountered are the air-corneal boundaries.
f. The path of the light rays traveling from the light source 1901a to the reference surface 1904a is stored, and this set of light rays is referred to as a reference ray set.
g. Generate a second computer model that includes the same light source 1901b, eye 1903b, and reference plane (1904b) as the first computer model (light source 1901b is the same as light source 1901a, eye 1903b is the same as eye 1903a). , Reference surface 1904b is the same as reference surface 1904a). The light source 1901b is placed at the same distance from the eye as the first computer model. The reference plane is placed in the eye at the same position as the first computer model.
h. In the second computer model (FIG. 19b), the eye is fitted with a scleral lens 1906, and the gap between the cornea and the posterior surface of the scleral lens is filled with fluid (typically saline) 1905. ..
i. From the reference ray set in the first computer model (FIG. 19a), insert a three-dimensional ray located between the cornea 1903a and the reference surface 1904a in the eye into the second computer model (FIG. 19b), The ray is placed in the eye 1903b at the same position as the first computer model. For the purpose of designing a scleral lens, here, a ray of light originates from the reference surface 1904b and goes out of the eye 1903b in the fluid 1905 and through the scleral lens 1906 from the front of the scleral lens to the light source 1901b. It is assumed that it is progressing.
j. The three-dimensional shape of the anterior surface 1903b of the cornea, the three-dimensional shape of the cornea-fluid interface, the refractive index of the cornea (typically 1.376), and the refractive index of the fluid (typically 1. 336) and then applying Snell's law to the corneal-fluid (saline) boundary, light rays pass from the anterior surface of the cornea through the fluid 1905 to the posterior surface of the scleral lens 1906. Determine the route to.
k. The height of the posterior surface of the scleral lens [reference numeral H2 (1107) in FIG. 11] is adjusted so as to cover the cornea (vault over). The vaulting height is not critical, but is typically less than 300 microns (micrometers).
l. In a second computer model, Snell's law was applied to the anterior (surface 2006F magnified in FIG. 20) and posterior surface (surface 2006B magnified in FIG. 20) of the scleral lens, and the sclera shown in FIG. 19b. The angle and position of the lens ray 1908b is snelled relative to the path traveled between the light source and the corrective lens of the reference ray set (1907a) in the first computer model as indicated by arrow 1908a in FIG. 19a. The three-dimensional shape of the anterior and posterior surfaces of the scleral lens optics is adjusted so that the approximation is as close as possible within the constraints imposed by the law. That is, 1908b≈1908a.

図21は、図19aの例と図19bの例とを重ね合わせて角膜周辺を拡大したものであり、強膜レンズの場合の設計における光線が矯正レンズの場合の構成における参照光線セットとどの程度一致しているのかを表した拡大図となっている。描画されている光線は、角膜の前面と直交する直線に対して約0°、約10°及び約20°の角度で眼に入射している。 FIG. 21 is an enlarged view of the periphery of the cornea by superimposing the example of FIG. 19a and the example of FIG. 19b, and how much the rays in the design in the case of the scleral lens and the reference ray set in the configuration in the case of the correction lens It is an enlarged view showing whether they match. The light rays being drawn are incident on the eye at angles of about 0°, about 10° and about 20° with respect to a straight line orthogonal to the anterior surface of the cornea.

図22aは、図19aの三次元表現図であり、コンピュータが強膜レンズを設計するのに必要となる第1の三次元モデルである。図22bは、図19bの三次元表現図であり、コンピュータが強膜レンズを設計するのに必要となる第2の三次元モデルである。 FIG. 22a is a three-dimensional representation of FIG. 19a, which is a first three-dimensional model required for a computer to design a scleral lens. FIG. 22b is a three-dimensional representation of FIG. 19b, which is the second three-dimensional model required for the computer to design the scleral lens.

図22cは、図22aの例と図22bの例とを重ね合わせたものであり、光線束同士の一致の程度、具体的には、強膜レンズがどれほど参照光線セットを再現することができるのかを示している。図19〜図22に示す設計例では、図19の矯正レンズ1902の前面1902Fの曲率半径が150mmであり、後面1902Bの曲率半径が100mmである。図20の強膜レンズ2006は、球面状の後面2006Bの曲率半径が10.64mmである。強膜レンズ2006の前面は、平らな非球面(even Asphere)(半径=38,473mm、コーニック=−4.75mm、2次項=0.058、4次項=0.000623、6次項=−0.0001804、8次項=0.00003288、10次項=−2.947E−6、12次項=1.06E−7)である。非球面を指定するのに用いられる各パラメータは、Czajkowski, A.,による論文である“Specifying an Aspheric Surface(非球面の指定),” OPT 521 - Report #2, December 14, 2007に記載されている。 FIG. 22c is a superposition of the example of FIG. 22a and the example of FIG. 22b and shows the degree of coincidence of the ray bundles, specifically, how much the scleral lens can reproduce the reference ray set. Is shown. In the design examples shown in FIGS. 19 to 22, the radius of curvature of the front surface 1902F of the correction lens 1902 of FIG. 19 is 150 mm, and the radius of curvature of the rear surface 1902B is 100 mm. In the scleral lens 2006 of FIG. 20, the spherical rear surface 2006B has a radius of curvature of 10.64 mm. The front surface of the scleral lens 2006 has a flat even surface (radius = 38,473 mm, conic = -4.75 mm, second order = 0.058, fourth order = 0.000623, sixth order = -0. 0001804, 8th-order term = 0.00003288, 10th-order term = -2.947E-6, 12th-order term = 1.06E-7). Each parameter used to specify an aspheric surface is described in Czajkowski, A., “Specifying an Aspheric Surface,” OPT 521-Report #2, December 14, 2007. There is.

市場には数多くのレイトレーシングプログラムやレンズ設計プログラムが存在しているが、図19〜図22に示した設計は、Zemax LLC社(米国ワシントン州カークランド)製の「Opticstudio」と称されるレイトレーシング・レンズ設計プログラムにより作り出したものである。 Although there are many ray tracing programs and lens design programs on the market, the design shown in FIGS. 19 to 22 is a ray tracing called “Opticstudio” manufactured by Zemax LLC (Kirkland, WA, USA).・It was created by a lens design program.

(視力矯正光学部分無しの強膜レンズの設計)
上記では、強膜レンズに矯正レンズ光学部分を組み込んで眼鏡を不要にする方法について述べたが、以下では、網膜に鮮明な像を生成するのに矯正レンズ光学部分や眼鏡を必要としないものの、ドライアイ症状を緩和する目的や他の何らかの理由で強膜レンズを装着したいと考えている患者用の強膜レンズを設計する方法について説明する。
図23aには、対象(object)2301a(典型的には、無限に離れた場所に配置される)に焦点を合わせた患者の眼が描かれている。患者には、その対象がはっきり見えていると仮定する。図23bには、眼に強膜レンズ2304aを装着した場合が描かれている。この強膜レンズは、眼に適用されたときに、視力が当該強膜レンズの適用前と変わらないレベルに維持されるように設計されていなければならない。目標は、スネルの法則の制約内で、図23aと同じ像を図23bの網膜に投影することである。図24a及び図24bを参照して、これは、前述したように眼内のうちの参照面までの光線同士(2412aと2412b)を一致させることによって達成することができる。参照面は、眼内のうちの角膜表面後方にある任意の場所(水晶体の前方、内部又は後方)に配置され得る。眼内の光線同士を一致させるのに加えて、強膜レンズの適用前と適用後の光線同士を眼外でも一致させる。光線同士を眼外で一致させるとは、参照光線2410aと光線2410bとを一致させることに相当する。つまり、スネルの法則および強膜レンズの製造プロセスが課す制約内で、光線2410a≒光線2410b、光線2412a≒光線2412bとなるようにする。次の第2の設計例で、そのような強膜レンズを設計するのに要求される詳細なステップについて説明する。
(Design of scleral lens without vision correction optics)
In the above, the method of incorporating the corrective lens optical part in the scleral lens to eliminate the need for glasses, but in the following, although it does not require the corrective lens optical part or glasses to produce a clear image on the retina, Describes how to design a scleral lens for patients who want to wear a scleral lens for the purpose of alleviating dry eye symptoms or for some other reason.
FIG. 23a depicts a patient's eye focused on an object 2301a (typically located at an infinitely distant location). The subject is assumed to be clearly visible to the patient. In FIG. 23b, the case where the scleral lens 2304a is attached to the eye is depicted. The scleral lens must be designed so that, when applied to the eye, the visual acuity is maintained at the same level as before the application of the scleral lens. The goal is to project the same image as in Figure 23a onto the retina of Figure 23b, within the constraints of Snell's Law. With reference to Figures 24a and 24b, this can be achieved by matching the rays (2412a and 2412b) to the reference plane in the eye as previously described. The reference plane may be located anywhere in the eye posterior to the corneal surface (anterior, inward or posterior of the lens). In addition to matching the rays within the eye, the rays before and after application of the scleral lens are also matched outside the eye. Matching the light rays outside the eye corresponds to matching the reference light ray 2410a and the light ray 2410b. That is, the light ray 2410a≈the light ray 2410b and the light ray 2412a≈the light ray 2412b are set within the constraints imposed by Snell's law and the scleral lens manufacturing process. The second design example below describes the detailed steps required to design such a scleral lens.

第1の例と同様に、強膜レンズの後面は球面状として前面は非球面状とする。必要に応じて、参照光線セットとの一致性を高めるために、より複雑な形状を採用することも可能である。上記の強膜レンズを設計するには:
a. 光源2501a(好ましくは、無限に離れた場所に配置される)、形状解析装置から得られた患者の角膜2503a前面の三次元モデルによる当該患者の眼(2502a)、および眼内の角膜後方に配置された参照面2504aを含む、第1のコンピュータモデル(図25a)を生成する。
b. 光源(2501a)からの光線を、空気中を通って、角膜の前面2503Faまでトレースする。
c. 角膜の前面2503Faから眼内に配置された参照面2504aまでの光線の経路を決定する。前記形状解析装置により供給された角膜の前面2503Faの三次元形状を把握したうえで、スネルの法則を前面の空気―角膜の境界および眼内の角膜と参照面2504aとの間に位置するあらゆる材料境界に対して適用する。参照面は、平面状又は曲面状であり得る。
d. 光源2501aから参照面2504aへと進行する光線の三次元経路を記憶し、光線のこのセットを参照光線セット2507aと称する。
e. 第1のコンピュータモデルと同じ光源2501b、眼2502b、および参照面(2504b)を含む、第2のコンピュータモデル(図25b)を生成する(光源2501bは光源2501aと同一であり、眼2502bは眼2502aと同一であり、角膜2503aは角膜2503bと同一であり、参照面2504bは参照面2504aと同一である)。光源2501bを、眼から第1のコンピュータモデルと同じ距離のところに配置する。参照面2504bを、眼内における第1のコンピュータモデルと同じ位置に配置する。
f. 第2のコンピュータモデル(図25b)において、眼に強膜レンズ2506を装着させて、角膜と当該強膜レンズの後面との間の隙間を流体(典型的には、生理食塩水)2505で満たす。
g. 第1のコンピュータモデル(図25a)における参照光線セットのうち、眼内で角膜2503aと参照面2504aとの間に位置する三次元光線を、第2のコンピュータモデル(図25b)に挿入して、当該光線を眼2503b内における第1のコンピュータモデルと同じ位置に配置する。強膜レンズを設計する目的上、ここでは、光線が参照面2504bを起点として、眼2502b外へと角膜の前面2503Fb、流体2505b中および強膜レンズ2506を通って、当該強膜レンズの前部から進行しているものと仮定する。
h. 角膜2503bの前面の三次元形状、角膜−流体の境界の三次元形状、角膜の屈折率(典型的には1.376)、および流体の屈折率(生理食塩水であれば典型的に1.336)を把握したうえで、角膜−流体(生理食塩水)の境界に対してスネルの法則を適用することにより、光線が角膜の前面2503Fbから流体2505b中を通って強膜レンズ2506の後面に達するまでの経路を決定する。
i. 強膜レンズの後面の高さ[ 図11の符号H2(1107)]を、角膜を覆設(vault over)するように調節する。覆設高さ(Vaulting height)は重要でないが、典型的には300ミクロン(マイクロメートル)未満とされる。
j. 第2のコンピュータモデルにおいて、スネルの法則を強膜レンズの前面(図26で拡大図示した表面2606F)及び後面(図26で拡大図示した表面2606B)に対して適用する。これは、強膜レンズの前面と光源との間の図25bに示す光線2508bが、第1のコンピュータモデルにおける参照光線セットのうちの光源と角膜との間の図25aの光線2508aが指し示す進行経路(the path traveled)に対してスネルの法則が課す制約内で最大限に近い近似となるように、強膜レンズ光学部分の前面及び後面の三次元形状を調節することを伴う。光線2508aへの光線2508bの一致作業は、強膜レンズの前部でストップする。
Similar to the first example, the rear surface of the scleral lens is spherical and the front surface is aspheric. If desired, more complex shapes can be employed to improve the match with the reference ray set. To design the scleral lens above:
a. A light source 2501a (preferably placed at infinite distance), a patient's eye (2502a) according to a three-dimensional model of the anterior surface of the patient's cornea 2503a obtained from a shape analysis device, and the posterior cornea in the eye. Generate a first computer model (FIG. 25a) that includes the referenced surface 2504a.
b. Light rays from the light source (2501a) are traced through the air to the anterior surface 2503Fa of the cornea.
c. Determine the path of the light rays from the anterior surface 2503Fa of the cornea to the reference surface 2504a located in the eye. After grasping the three-dimensional shape of the anterior surface 2503Fa of the cornea supplied by the shape analysis device, Snell's law is applied to any material located between the anterior air-corneal boundary and the cornea in the eye and the reference surface 2504a. Apply to the border. The reference surface may be flat or curved.
d. The three-dimensional path of the light rays traveling from the light source 2501a to the reference surface 2504a is stored, and this set of light rays is referred to as a reference light ray set 2507a.
e. Generate a second computer model (FIG. 25b) that includes the same light source 2501b, eye 2502b, and reference plane (2504b) as the first computer model (light source 2501b is the same as light source 2501a, eye 2502b is eye 2502a). , The cornea 2503a is the same as the cornea 2503b, and the reference surface 2504b is the same as the reference surface 2504a). The light source 2501b is placed at the same distance from the eye as the first computer model. The reference surface 2504b is placed in the eye at the same position as the first computer model.
f. In a second computer model (FIG. 25b), the eye is fitted with a scleral lens 2506 and the gap between the cornea and the posterior surface of the scleral lens is filled with fluid (typically saline) 2505. ..
g. Of the reference ray set in the first computer model (FIG. 25a), the three-dimensional ray located between the cornea 2503a and the reference surface 2504a in the eye is inserted into the second computer model (FIG. 25b), The ray is placed in the eye 2503b at the same position as the first computer model. For the purpose of designing a scleral lens, here a ray of light originates from the reference surface 2504b, out of the eye 2502b, through the anterior surface 2503Fb of the cornea, through the fluid 2505b and through the scleral lens 2506, and in front of the scleral lens. Suppose that you are proceeding from.
h. The three-dimensional shape of the anterior surface of the cornea 2503b, the three-dimensional shape of the cornea-fluid interface, the refractive index of the cornea (typically 1.376), and the refractive index of the fluid (typically 1. 336), and applying Snell's law to the corneal-fluid (saline) boundary, light rays pass from the anterior surface 2503Fb of the cornea through the fluid 2505b to the posterior surface of the scleral lens 2506. Determine the route to reach.
i. The height of the posterior surface of the scleral lens [reference numeral H2 (1107) in FIG. 11] is adjusted so as to vault over the cornea. The vaulting height is not critical, but is typically less than 300 microns (micrometers).
j. In the second computer model, Snell's law is applied to the anterior surface (surface 2606F magnified in FIG. 26) and posterior surface (surface 2606B magnified in FIG. 26) of the scleral lens. This is because the ray 2508b shown in FIG. 25b between the anterior surface of the scleral lens and the light source is the path traveled by ray 2508a of FIG. 25a between the light source and the cornea of the reference ray set in the first computer model. It involves adjusting the three-dimensional shape of the anterior and posterior surfaces of the scleral lens optics so that they are as close to a maximum as possible within the constraints imposed by Snell's law on the path traveled. The matching operation of the ray 2508b with the ray 2508a stops at the front of the scleral lens.

図26は、図25aと図25bとを重ね合わせて角膜周辺を拡大したものであり、強膜レンズの場合の設計における光線が眼に強膜レンズを付けずに算出された参照光線セットとどの程度一致しているのかを表した拡大図となっている。描画されている光線は、無限に離れた場所に配置された光源から0°、10°及び20°の角度で放射されている。 FIG. 26 is an enlarged view of the periphery of the cornea by superimposing FIGS. 25a and 25b, and the rays in the design in the case of the scleral lens are the same as the reference ray set calculated without attaching the scleral lens to the eye. It is an enlarged view showing whether they agree with each other. The light rays being drawn are emitted at angles of 0°, 10°, and 20° from light sources placed at infinite distances.

図27aには、参照光線セットを算出するのに用いられる実際の第1の三次元コンピュータモデルが示されており、無限に離れた場所の光源(source at infinity)から3種類の光線束が0°、10°及び20°の角度で放射されている。図27aは、図25aに示す二次元図面に対応した三次元図面である。 FIG. 27a shows the actual first three-dimensional computer model used to calculate the reference ray set, where three ray bundles from an infinitely spaced source at infinity are zero. Emitted at angles of 10° and 20°. FIG. 27a is a three-dimensional drawing corresponding to the two-dimensional drawing shown in FIG. 25a.

図27bには、強膜レンズを設計するのに用いられる実際の第2の三次元コンピュータモデルが示されており、無限に離れた場所の光源から各光線束が0°、10°及び20°の角度で放射されている。図27bは、図25bに示す二次元図面に対応した三次元図面である。 FIG. 27b shows the actual second three-dimensional computer model used to design the scleral lens, where each ray bundle is 0°, 10° and 20° from an infinitely spaced source. Is emitted at an angle of. FIG. 27b is a three-dimensional drawing corresponding to the two-dimensional drawing shown in FIG. 25b.

図27cは、図27aと図27bとを重ね合わせたものであり、強膜レンズの場合の設計における光線がどれほど参照光線セットを再現することができるのかを示している。図25〜図27に示す強膜レンズの設計では、その球面状の後面の曲率半径が16.473mmである。その前面は、平らな非球面(Even Asphere)(半径=8,866mm、コーニック(conic)=−0.053、2次項=−1.727E−4、4次項=1.251E−4、6次項=−6.553E−5、8次項=9.107E−6、10次項=−4.023E−7、12次項=0.0)である。 Figure 27c is a superposition of Figures 27a and 27b and shows how a ray in the design for a scleral lens can reproduce the reference ray set. In the scleral lens design shown in FIGS. 25-27, the radius of curvature of its spherical back surface is 16.473 mm. Its front surface is a flat aspherical surface (radius=8,866 mm, conic=−0.053, second order=−1.727E-4, fourth order=1.251E-4, sixth order). =−6.553E-5, 8th order=9.107E-6, 10th order=−4.023E-7, 12th order=0.0).

市場には数多くのレイトレーシングプログラムやレンズ設計(design)プログラムが存在しているが、図25〜図27に示したモデルは、Zemax LLC社(米国ワシントン州カークランド)製のOpticstudioと称されるレイトレーシング・レンズ設計プログラムにより作りだされたものである。再度強調するが、図25〜図27は実際の強膜レンズの設計に相当するものである。 Although there are many ray tracing programs and lens design programs on the market, the model shown in FIG. 25 to FIG. 27 is a rate called Optistudio manufactured by Zemax LLC (Kirkland, Washington, USA). It was created by a racing lens design program. Again, FIGS. 25 to 27 correspond to the actual design of the scleral lens.

(強膜レンズの製造)
強膜レンズ光学部分、支承面の形状、および覆設高さ(vaulting height)が定まると、上述のような強膜レンズを、精密旋盤を用いて又は3Dプリンタを用いて製造することが可能となる。精密旋盤の一例は、Ametek Precitech,Inc.社(米国ニューハンプシャー州キーン)製の「Nanoform X」である。精密3Dプリンタの一例は、Nanoscribe GmBH社(独国エッゲンシュタイン=レオポルトシュハーフェン)製の「Photonic Professional GT」である。
(Manufacture of scleral lens)
Once the scleral lens optics, bearing surface shape, and vaulting height are determined, it is possible to manufacture the scleral lens as described above using a precision lathe or using a 3D printer. Become. An example of a precision lathe is Ametek Precitech, Inc. "Nanoform X" manufactured by Co., Inc. (Kean, NH, USA). An example of a precision 3D printer is the "Photonic Professional GT" manufactured by Nanoscribe GmBH (Eggenstein-Leopoldschafen, Germany).

本明細書で前述した強膜レンズ以外にも、支承面の材料として例えばシリコーンハイドロゲル等の軟質材料を組み込んだ強膜レンズ類が存在する。このような柔軟材料は、眼のうちの支承領域の形状に追従する(しばしば「スカート部(skirt)」と称される)。この追従性の軟質スカート部により、角膜を覆設する(vaulting over)剛質の光学レンズが支持される。軟質スカート部を有する強膜レンズの一例として、SynergEyes,Inc.社(米国カリフォルニア州カールスバッド)製の製品が挙げられる。 In addition to the scleral lens described above in this specification, there are scleral lenses in which a soft material such as silicone hydrogel is incorporated as a material for the bearing surface. Such flexible materials follow the shape of the bearing area of the eye (often referred to as the "skirt"). The soft skirt of this followability supports a rigid optical lens that vaults over the cornea. As an example of a scleral lens having a soft skirt, SynergEyes, Inc. The products manufactured by the company (Carlsbad, California, USA) are listed.

本明細書で説明した手法を用いて設計された強膜レンズ光学部分も、軟質スカート部と組み合わせたり柔軟な支承面を有するレンズへと組み込んだりすることが可能であり、これにより、前述のような強膜レンズ設計の時間や複雑性を大幅に減らすことができる。 The scleral lens optics designed using the techniques described herein can also be combined with a soft skirt or incorporated into a lens having a flexible bearing surface, thereby allowing It significantly reduces the time and complexity of designing a scleral lens.

(システムの実施)
図28は、本明細書で説明した方法を実施するのに使用され得るシステム2800の好適な一実施形態のブロック図である。
この実施例では、形状解析装置(topographer)2810、デジタルシグナルプロセッサ(DSP)/コンピュータ2820、ディスプレイ2830、およびデータストレージ2840を用いて、眼及び/又は得られるレンズの少なくとも1つの三次元モデル2850を処理及び/又は生み出さす。そして、レンズの当該少なくとも1つのモデルが、精密旋盤2860および/または3Dプリンタ2870へと供給され得る。これにより、実物のレンズ(physical lens)が作製される。
(System implementation)
Figure 28 is a block diagram of a preferred embodiment of a system 2800 that may be used to implement the methods described herein.
In this example, a topographer 2810, a digital signal processor (DSP)/computer 2820, a display 2830, and a data storage 2840 are used to generate at least one three-dimensional model 2850 of the eye and/or the resulting lens. Processing and/or producing. The at least one model of lens can then be fed to precision lathe 2860 and/or 3D printer 2870. This creates a physical lens.

形状解析装置2810は、Bishop達による既に引用した米国特許第9,398,845号で述べられているように、ビデオカメラ及びラインスキャン装置を用いて眼の3Dモデルを得るものであり得る。Bishop達による既に引用した米国特許第9,489,753号に記載されている別の形状解析装置は、光コヒーレントトポグラフィー(Optical Coherent Topography)を用いて眼のトポロジーを測定するものである。ほかにも、プラチドディスク型形状解析装置(Placido Disc topographers)のような、眼にパターンを投影してパターン歪みを測定することにより角膜の形状を決定する形状解析装置も存在する。別の形状解析装置には、眼に蛍光色素を挿入し、この蛍光物質にパターンを投影することによって眼の形状を決定するものもある。本明細書で述べた用途では、走査時の眼の動きを補正し且つこれによって動き補正されたブレを含まない(blur free)トポロジーを提供する形状解析装置であれば、どのような形状解析装置が使用されてもよい。以上を踏まえたうえで、形状解析装置2810は、眼上の少なくとも1つの特徴を含む、眼の一連の画像を撮像するための、2次元(2D)デジタルビデオカメラなどといった複数の構成要素(本願では詳細に図示せず)を典型的に有している。当該カメラは、テレビジョンカメラまたは、一連の画像を撮像することが可能なその他のデジタルカメラであり得る。形状解析装置2810は、さらに、眼の表面までの距離を測定し、3D空間内の複数の互いに独立した測定データ点のセットを生成するためのスキャナも有している。このようにして、前記一連のカメラ画像の各「画素」が、眼の表面上のx,y,z位置に関連付けられる。 The shape analyzer 2810 may be one that obtains a 3D model of the eye using a video camera and line scan device, as described in the previously cited US Pat. No. 9,398,845 by Bishop et al. Another shape analyzer described in Bishop et al., US Pat. No. 9,489,753, cited above, uses optical coherent topography to measure eye topology. In addition, there is also a shape analyzer that determines the shape of the cornea by projecting a pattern on the eye and measuring the pattern distortion, such as a Placido Disc shape analyzer. Some other shape analyzers determine the shape of the eye by inserting a fluorescent dye into the eye and projecting a pattern onto this fluorescent material. For the application described herein, any shape analysis device that corrects for eye movement during scanning and provides a motion-compensated blur free topology. May be used. Based on the above, the shape analysis device 2810 includes a plurality of constituent elements (such as a two-dimensional (2D) digital video camera for capturing a series of images of the eye including at least one feature on the eye). (Not shown in detail). The camera can be a television camera or other digital camera capable of capturing a series of images. The shape analyzer 2810 also includes a scanner for measuring the distance to the surface of the eye and generating a plurality of independent sets of measurement data points in 3D space. In this way, each "pixel" of the series of camera images is associated with an x,y,z position on the surface of the eye.

また、DSP/コンピュータ2820は、ストレージ2840および/またはディスプレイ2830および/または他の周辺機器を具備し得る。
DSP/コンピュータ2820は、プログラムコードを実行することで、レンズの設計を決めるための本明細書で説明した方法のステップの一部又は全てを実行する。
そして、レンズの設計を定めた少なくとも1つの三次元モデル2850が、精密旋盤2860、3Dプリンタ2870などのレンズ製造機械(又はプロセス)へと、出力データファイルとして供給され得る。
The DSP/computer 2820 may also include storage 2840 and/or display 2830 and/or other peripherals.
The DSP/computer 2820 executes program code to perform some or all of the method steps described herein for determining a lens design.
The at least one 3D model 2850 defining the lens design can then be provided as an output data file to a lens manufacturing machine (or process) such as a precision lathe 2860, 3D printer 2870.

なお、プログラム可能な構成要素及び/又はコンピュータ制御された構成要素の配置構成として、その他の数多くの配置構成も可能であることを理解されたい。例えば、ここで図示したDSP/コンピュータ2820は、前記形状解析装置用のコンピュータと本明細書で説明したレンズ設計方法を実行するプラットフォームとの両方として機能するものとされてもよい。別の配置構成では、形状解析装置2810自体が、前記カメラの及び前記スキャナの出力を処理して、眼のトポロジーのデータ点を生成するように設けられたDSP及び/又はコンピュータを有するものとされ、かつ、レンズ設計手順については、それとは別のDSP/コンピュータが実行するものとされてよい。前記形状解析装置からの眼の走査データは、前記レンズ設計コンピュータへと、ネットワークを介してデータファイルの形態で伝送されるものとされてもよいし、メモリスティック、ディスク、磁気テープなどの持ち運び可能な記憶媒体で運ばれるものとされてもよい。精密旋盤2860および/または3Dプリンタ2870は、それ自身のプロセッサを典型的に有するものであり得て、かつ、DSP/コンピュータ2820から離れた場所に設置され得る。その場合の精密旋盤2860および/または3Dプリンタ2870は、データファイルの形態でネットワークを介して当該精密旋盤2860および/または3Dプリンタ2870へと伝送されたか或いはディスク、磁気テープなどの持ち運び可能な記憶媒体で当該精密旋盤2860および/または3Dプリンタ2870へと供給された、3Dモデルの設計を処理し得る。また、前記DSP/コンピュータは、近くの又は離れた場所にある精密旋盤2860および/または3Dプリンタ2870を、ネットワーク接続を介して直接制御するものとされてもよい。さらなる別の配置構成も考えられ得る。 It should be understood that numerous other arrangements of programmable and/or computer controlled components are possible. For example, the DSP/computer 2820 illustrated here may function as both a computer for the shape analyzer and a platform for performing the lens design methods described herein. In another arrangement, the shape analyzer 2810 itself may comprise a DSP and/or computer arranged to process the output of the camera and of the scanner to generate eye topology data points. The lens design procedure may be executed by a DSP/computer different from the lens design procedure. The eye scan data from the shape analysis device may be transmitted to the lens design computer in the form of a data file via a network, or a memory stick, a disk, a magnetic tape, or the like can be carried. It may be carried by any storage medium. Precision lathe 2860 and/or 3D printer 2870 may typically have their own processor and may be located remotely from DSP/computer 2820. In that case, the precision lathe 2860 and/or the 3D printer 2870 is transmitted to the precision lathe 2860 and/or the 3D printer 2870 in the form of a data file, or is a portable storage medium such as a disk or a magnetic tape. Can process the design of the 3D model provided to the precision lathe 2860 and/or the 3D printer 2870 at. In addition, the DSP/computer may directly control a precision lathe 2860 and/or a 3D printer 2870, which is located near or at a remote place, via a network connection. Still other arrangements are possible.

(結論)
以上から、レンズ設計の少なくとも1つの特性を決定する方法は、眼形状解析装置から、複数のデータ点の配列を受け取る工程であって、当該配列からは、各データ点の少なくとも三次元位置が抽出されることが可能である工程を備え得るものと理解されたい。前記データ点は、各データ点が眼の表面上の互いに独立したx,y,z測定位置を表すように、かつ、当該データ点間の空間的関係が前記眼の実際のトポロジーを、当該データ点の取得時に生じる動きブレのアーチファクトを含むことなく、正確に反映するように、かつ、当該データ点のサンプリング密度が、前記眼における異常を特徴付けるのに十分な高密度となるように設定されている。次に、前記方法は、前記データ点を分析し、前記レンズの後面を定義するための複数の互いに独立したデータ点の配列を決定する工程へと進む。得られるレンズは、眼における前記異常に追従するか又は当該異常を覆設するコンタクトレンズとなる。
(Conclusion)
From the above, a method of determining at least one characteristic of a lens design is a step of receiving an array of a plurality of data points from an eye shape analyzer, and extracting at least a three-dimensional position of each data point from the array. It is to be understood that there may be steps that can be performed. The data points are such that each data point represents an independent x, y, z measurement position on the surface of the eye, and the spatial relationship between the data points represents the actual topology of the eye. Not to include motion blur artifacts that occur during point acquisition, to be accurately reflected, and the sampling density of the data points is set to be high enough to characterize the eye abnormality. There is. The method then proceeds to analyzing the data points and determining an array of independent data points to define a posterior surface of the lens. The resulting lens becomes a contact lens that follows or covers the anomaly in the eye.

一部の態様では、前記データ点が、さらに、前記形状解析装置から用いられた又はレンズの後面を定義するものとして決定された複数の互いに独立したデータ点同士を任意の形状の経線(meridians)にグループ化するのに用いられ得て、当該経線同士は互いに独立しており、経線データ点の密度は、レンズの快適性やフィット性を低下させる(compromise)前記眼におけるあらゆる箇所の異常を特徴付けるのに十分な高密度である。 In some aspects, the data points further comprise a plurality of independent data points used from the shape analysis device or determined to define the posterior surface of the lens. Can be used to group together, the meridians are independent of each other, and the density of the meridian data points characterizes any abnormality in the eye that compromises the comfort or fit of the lens. High density enough for.

また、前記方法は、前面及び後面を有するレンズの設計の少なくとも1つの特性を決定するための工程として:眼形状解析装置から、複数のデータ点の配列を受け取る工程であって、当該配列からは、各データ点の少なくとも三次元位置が抽出されることが可能であり、前記形状解析装置から利用された各データ点は、眼の表面上の互いに独立したx,y,z測定位置を表しており、前記形状解析装置から利用された前記データ点間の空間的関係は、前記眼の実際のトポロジーを、当該データ点の取得時に生じる動きブレ(motion blur)のアーチファクトを含むことなく正確に反映しており、前記形状解析装置から利用された前記データ点のサンプリング密度が、レンズの快適性やフィット性を低下させる前記眼における異常を特徴付けるのに十分な高密度である、工程;と、
前記形状解析装置から利用された前記データ点から、多数の独立したデータ点によって定義された象限又は象限内領域(sub-division)の境界を有するレンズ後面を決定し、象限又は象限内領域内には前記境界を定義するのに用いられていない追加の互いに独立したデータ点が存在しており、各象限又は象限内領域内における互いに独立したデータ点の密度が、レンズの快適性やフィット性を低下させ得る当該象限又は象限内領域におけるあらゆる箇所の異常を特徴付けるのに十分な高密度であり、得られる前記レンズは、前記眼における前記異常に追従するか又は当該異常を覆設するコンタクトレンズである。
The method also includes the step of determining at least one characteristic of a design of a lens having an anterior surface and a posterior surface: receiving an array of data points from an eye shape analyzer, the array comprising: , At least a three-dimensional position of each data point can be extracted, and each data point used from the shape analyzer represents x, y, z measurement positions independent of each other on the surface of the eye. The spatial relationship between the data points utilized by the shape analysis device accurately reflects the actual topology of the eye without including motion blur artifacts that occur during acquisition of the data points. And the sampling density of the data points utilized from the shape analyzer is high enough to characterize the eye abnormality that reduces lens comfort and fit.
From the data points used by the shape analyzer, a lens back surface having a boundary of a quadrant or a sub-division area (sub-division) defined by a number of independent data points is determined, and the quadrant or the area within the quadrant is determined. There are additional independent data points that are not used to define the boundary, and the density of independent data points within each quadrant or region within the quadrant determines the comfort and fit of the lens. A high enough density to characterize anomalies everywhere in the quadrant or in the quadrant that can be reduced, and the resulting lens is a contact lens that follows the anomaly in the eye or covers the anomaly. is there.

また、前記方法は、レンズの設計の少なくとも1つの特性を決定する工程として、
眼形状解析装置から、複数のデータ点の配列を受け取る工程であって、
当該配列からは、眼の各データ点の少なくとも三次元位置が抽出されることが可能である工程;と、
前記レンズの特性を決定する工程であって、当該特性は、光学領域、移行領域及び支承面を含む、工程;と、を備え得て、
前記光学領域は、入射光を眼内へと結像させる領域であり、前記移行領域は、前記光学領域を前記支承面へと繋ぐ領域であり、前記支承面は、前記レンズのうちの眼の表面に載置される領域を含み、前記支承面は、さらに、前記形状解析装置から抽出された前記眼の前記三次元データ点の位置と合致する複数の互いに独立したデータ点の配列として定義されて、得られる前記レンズは、前記眼におけるあらゆる箇所の前記異常に追従するか又は当該異常を覆設する(vaults over)強膜レンズであり、前記光学領域内のレンズ光学部分は、当該光学部分の後面と角膜との間に流体溜まりを形成するように前記眼の当該角膜に覆設され、前記支承面は、強膜のみに載置されて当該強膜の三次元形状に追従するか、あるいは、強膜の三次元形状に部分的に載置されて当該三次元形状に追従すると共に前記角膜の三次元形状に部分的に載置されて当該三次元形状に追従するように角膜縁を跨ぎ、前記支承面は、前記レンズにより覆われる領域へと涙が自由に流出入できるように、当該レンズ支承面下に自然発生した前記眼のトポロジーにおける低くなった少なくとも1つの谷部および/または当該支承面に形成された少なくとも1つの盛上り隙間を含んでおり、当該谷部又は隙間は、レンズと眼との間に当該レンズの取外しを困難にする過剰な吸着部(excessive suction)が形成されるのも防ぐ。
The method also includes the step of determining at least one characteristic of the lens design,
A step of receiving an array of a plurality of data points from the eye shape analysis device,
From the array, at least a three-dimensional position of each data point of the eye can be extracted;
Determining a characteristic of the lens, the characteristic comprising: an optical region, a transition region and a bearing surface; and
The optical region is a region that images incident light into the eye, the transition region is a region that connects the optical region to the bearing surface, and the bearing surface is the eye of the lens. The bearing surface is defined as an array of a plurality of independent data points that match the positions of the three-dimensional data points of the eye extracted from the shape analysis device, including the area to be placed on the surface. The resulting lens is a scleral lens that follows or is vaults over the anomaly at any location in the eye, and the lens optical portion within the optical region is the optical portion. Overlying the cornea of the eye to form a fluid pool between the posterior surface and the cornea, the bearing surface resting only on the sclera and following the three-dimensional shape of the sclera, or Alternatively, the corneal rim is partially placed on the three-dimensional shape of the sclera to follow the three-dimensional shape and at the same time partially placed on the three-dimensional shape of the cornea to follow the three-dimensional shape. Straddling, the bearing surface is lowered at least one trough and/or in the naturally occurring topology of the eye below the lens bearing surface so that tears can freely flow into and out of the area covered by the lens. It includes at least one raised gap formed on the bearing surface, and the trough or gap forms an excessive suction suction between the lens and the eye that makes removal of the lens difficult. It is also prevented.

また、前記方法は、患者の眼にトライアルレンズを適用することなく、レンズ光学部分の設計の少なくとも1つの特性を決定する工程として:光源、形状解析装置により提供された前記患者の眼の角膜前面の三次元モデルを有する眼、および前記眼内の前記角膜前面後方に配置された参照面を含む第1のコンピュータモデルを生成する工程であって、前記参照面は平面状又は曲面状であり得る、工程と、
網膜上に鮮明な像を生成するのに前記患者が矯正レンズ又は眼鏡を必要とする場合に、前記第1のコンピュータモデルにおいて、前記光源と眼との間に、対応する矯正レンズを挿入する工程、
前記光源からの光線を、空気中を通って、前記矯正レンズの前面までトレースする工程、
前記矯正レンズの前記前面の三次元形状を用いると共に前面の空気−レンズの境界に対してスネルの法則を適用することにより、前記矯正レンズ内での前記光線の経路を決定する工程、および、
前記矯正レンズの後面の三次元形状を用いると共に後面のレンズ−空気の境界に対してスネルの法則を適用することにより、前記光線が前記矯正レンズの前記後面から前記角膜の前記前面まで進行する際の前記光線の経路を決定する工程と、
網膜上に鮮明な像を生成するのに前記患者が矯正レンズも眼鏡も必要としない場合に、前記光源からの光線を、空気中を通って、前記角膜の前記前面まで、前記第1のコンピュータモデルに矯正レンズを挿入することなく直接トレースする工程と、
前記角膜の前記前面から前記眼内に配置された参照面までの前記光線の経路を決定し、前記角膜の前記前面の及び前記参照面の三次元形状を用いると共に前面の空気−角膜の境界および前記眼内の前記角膜と前記参照面との間に位置するあらゆる材料境界に対してスネルの法則を適用する工程と、
前記光源から前記参照面まで進行する前記光線の経路を、参照光線セットとして記憶する工程と、
前記第1のコンピュータモデルと同じ光源、眼および参照面を含む第2のコンピュータモデルを、当該光源を前記眼から前記第1のコンピュータモデルと同じ距離のところに配置し、当該参照面を前記眼内における前記第1のコンピュータモデルと同じ位置及び更に第2コンピュータモデル内に配置することによって生成する工程と、
前記第2のコンピュータモデルにおいて、前記眼に強膜レンズを装着させて、前記角膜と当該強膜レンズの後面との間の隙間を流体のモデルで満たす工程と、
前記第1のコンピュータモデルにおける前記参照光線セットのうち、前記眼内で前記角膜と参照面との間に位置する光線部分を前記第2のコンピュータモデルに挿入して、この光線部分を前記眼内における前記第1のコンピュータモデルと同じ位置に配置する工程と、を備え得る。
The method also includes determining at least one characteristic of the design of the lens optics without applying a trial lens to the patient's eye: the light source, the anterior corneal surface of the patient's eye provided by a shape analyzer. Generating a first computer model including an eye having a three-dimensional model and a reference surface located posterior to the anterior corneal surface in the eye, wherein the reference surface may be planar or curved. , Process,
Inserting a corresponding corrective lens between the light source and the eye in the first computer model when the patient requires corrective lenses or glasses to produce a clear image on the retina. ,
Tracing light rays from the light source through the air to the front surface of the corrective lens;
Determining the path of the ray within the corrective lens by using the three-dimensional shape of the front surface of the corrective lens and applying Snell's law to the front air-lens boundary; and
When the light rays travel from the posterior surface of the corrective lens to the anterior surface of the cornea by using the three-dimensional shape of the posterior surface of the corrective lens and applying Snell's law to the posterior lens-air boundary. Determining the path of said rays of
The first computer passes light rays from the light source through the air to the anterior surface of the cornea when the patient does not need corrective lenses or glasses to produce a clear image on the retina. Direct tracing without inserting a corrective lens into the model,
Determining the path of the light beam from the anterior surface of the cornea to a reference surface located in the eye, using the three-dimensional shape of the anterior surface and the reference surface of the cornea and an anterior air-corneal boundary and Applying Snell's law to any material boundary located between the cornea and the reference surface in the eye;
Storing the path of the light rays traveling from the light source to the reference surface as a reference light ray set,
A second computer model including the same light source, eye, and reference plane as the first computer model is disposed at the same distance from the eye as the first computer model, and the reference plane is the eye. Generating by locating in the same position as the first computer model and further in the second computer model,
In the second computer model, mounting a scleral lens on the eye and filling a gap between the cornea and the posterior surface of the scleral lens with a fluid model;
Of the reference ray set in the first computer model, a ray portion located between the cornea and the reference surface in the eye is inserted into the second computer model, and the ray portion is inserted into the eye. In the same position as the first computer model in.

前記第2のコンピュータモデルにおいて、前記光線が前記参照面を起点として前記眼外へと進行するものとした場合、前記方法は、さらに、前記角膜の前記前面の前記三次元形状、前記角膜の屈折率及び前記流体の屈折率を用いると共に角膜−流体の境界に対してスネルの法則を適用することにより、前記光線が前記角膜の前記前面から前記流体中を通って前記強膜レンズの前記後面まで進行する際の前記光線の経路を決定する工程と、
前記第1のコンピュータモデルが矯正レンズを含むものである場合には、強膜レンズ光学部分の前面及び後面に対してスネルの法則を適用し、前記第1のコンピュータモデル内の前記参照光線セットが特定する前記光源と矯正レンズとの間の共通領域にかけて、前記第2のコンピュータモデルにおける前記光線と前記第1のコンピュータモデルにおける前記光線とが、スネルの法則が定める制約内で最大限に近い近似となるように、前記レンズの前記前面及び後面の前記三次元形状を調節する工程と、
前記第1のコンピュータモデルが矯正レンズを含まないものである場合には、前記強膜レンズ光学部分の前記前面及び後面に対してスネルの法則を適用し、前記第2のコンピュータモデル内の前記強膜レンズの前記前面と光源との間の距離で定まる共通領域にかけて、前記第2のコンピュータモデルにおける前記光線と前記第1のコンピュータモデルにおける参照光線部分とが、スネルの法則が定める制約内で近似となるように、前記レンズの前記前面及び後面の前記三次元形状を調節する工程と、を備え得る。
In the second computer model, when the light ray travels outside the eye with the reference surface as a starting point, the method further includes the three-dimensional shape of the anterior surface of the cornea and the refraction of the cornea. Index and the index of refraction of the fluid and applying Snell's law to the corneal-fluid boundary such that the rays pass from the anterior surface of the cornea through the fluid to the posterior surface of the scleral lens. Determining the path of the ray as it travels,
If the first computer model includes a corrective lens, Snell's law is applied to the anterior and posterior surfaces of the scleral lens optic to identify the reference ray set in the first computer model. Over the common area between the light source and the corrective lens, the ray in the second computer model and the ray in the first computer model are the closest approximations within the constraints defined by Snell's law. Adjusting the three-dimensional shape of the front and back surfaces of the lens,
If the first computer model does not include a corrective lens, Snell's law is applied to the anterior surface and posterior surface of the scleral lens optic to apply the strong lens in the second computer model. The ray in the second computer model and the reference ray portion in the first computer model are approximated within a constraint defined by Snell's law over a common region defined by the distance between the front surface of the film lens and the light source. Adjusting the three-dimensional shape of the front surface and the rear surface of the lens.

以上を踏まえたうえで、本特許出願は、添付の特許請求の範囲によってのみ限定されるものと理解されたい。 In view of the above, it should be understood that the present patent application is limited only by the appended claims.

Claims (7)

前面及び後面を有するレンズを設計・製造する方法であって、
a.画素データ点の配列として指定され、当該画素データ点の配列は各画素データ点の少なくとも三次元(3D)位置を含んでいる、眼の三次元モデルを提供する眼形状解析装置を動作させる工程を備え、
b. 各画素データ点は、眼の表面上のx,y,z位置および各画素データ点の対応する強度値を表しており、
c. 前記眼における臨床的に視認可能な異常を前記画素データ点の取得時に起こる衝動性の眼球運動及びランダムな眼球運動により生じるアーチファクトを補正したうえで、前記3Dモデル内の前記画素データ点間の空間的関係を、正確に反映しており、
d. 前記形状解析装置から用いられた前記画素データ点のサンプリング密度は、前記眼における少なくとも1つの前記臨床的に視認可能な異常を特徴付けるほか、瞳孔、虹彩及び血管のうちの少なくとも一つを特徴付けるのに十分な高密度であり、
当該方法が、さらに、
e. 前記形状解析装置から用いられた前記データ点から、前記レンズの前記後面を定義するための複数の互いに独立したデータ点の配列を決定する工程を備えており、
前記レンズの前記後面を定義するこれらの互いに独立したデータ点の密度は、前記眼における前記異常に応じて前記レンズの前記後面を調節することが可能になるほど十分な高密度であり、
f. 得られる前記レンズが、前記眼における前記異常に順応するか又は当該異常を覆設するコンタクトレンズとなる、方法。
A method of designing and manufacturing a lens having a front surface and a rear surface,
a. Operating an eye shape analyzer that provides a three-dimensional model of the eye, designated as an array of pixel data points, the array of pixel data points including at least three-dimensional (3D) positions of each pixel data point; Prepare,
b. Each pixel data point represents an x, y, z position on the surface of the eye and the corresponding intensity value of each pixel data point,
c. The space between the pixel data points in the 3D model is corrected after correcting the clinically visible anomaly in the eye for artifacts caused by impulsive eye movements and random eye movements that occur during the acquisition of the pixel data points. Accurately reflects the physical relationship,
d. The sampling density of the pixel data points used by the shape analysis device characterizes at least one of the clinically visible abnormalities in the eye and also characterizes at least one of a pupil, an iris, and a blood vessel. High density,
The method further comprises
e. A step of determining an array of a plurality of independent data points for defining the posterior surface of the lens from the data points used by the shape analyzer.
The density of these independent data points defining the posterior surface of the lens is sufficiently high to allow adjustment of the posterior surface of the lens in response to the anomaly in the eye,
f. The method wherein the resulting lens is a contact lens that adapts to or masks the abnormality in the eye.
請求項1に記載の方法において、さらに、
g. 前記設計を用いて前記コンタクトレンズを3D印刷又は機械加工する工程、
を備え、当該工程は、
光学領域、移行領域及び支承面を含む前記レンズの特性を決定する副工程を含み、
前記光学領域は、入射光を眼内へと結像させる領域であり、前記移行領域は、前記光学領域を前記支承面へと繋ぐ領域であり、前記支承面は、前記レンズのうちの眼の表面に載置される領域を含み、
得られる前記レンズは、前記異常に順応するか又は当該異常を覆設する強膜レンズであり、前記光学領域内のレンズ光学部分は、当該レンズ光学部分の後面と角膜との間に流体溜まりを形成するように前記眼の当該角膜に覆設され、前記支承面は、(i)強膜のみに載置されて当該強膜の三次元形状に追従するか、あるいは、(ii)強膜の三次元形状に部分的に載置されて当該三次元形状に追従すると共に前記角膜の三次元形状に部分的に載置されて当該三次元形状に追従するように角膜縁を跨ぎ、前記支承面は、前記レンズにより覆われる領域へと涙が自由に流出入できるように、前記眼のトポロジーのうちの当該レンズ支承面下の少なくとも一箇所から意図的に引き上げられて且つ/或いは少なくとも1つの盛上り隙間が当該支承面に形成される、方法。
The method of claim 1, further comprising:
g. 3D printing or machining the contact lens using the design,
And the process is
Including sub-steps for determining characteristics of the lens, including an optical zone, a transition zone and a bearing surface,
The optical region is a region that images incident light into the eye, the transition region is a region that connects the optical region to the bearing surface, and the bearing surface is the eye of the lens. Including the area to be placed on the surface,
The resulting lens is a scleral lens that adapts to or covers the anomaly, and the lens optics in the optic region have a fluid pool between the posterior surface of the lens optic and the cornea. Overlying the cornea of the eye to form, the bearing surface (i) rests only on the sclera and follows the three-dimensional shape of the sclera, or (ii) the sclera The bearing surface is partially placed on a three-dimensional shape and follows the three-dimensional shape, and also partially placed on the three-dimensional shape of the cornea and straddles the corneal edge so as to follow the three-dimensional shape and the bearing surface. Is deliberately raised from at least one location below the lens bearing surface of the eye topology and/or at least one embossment so that tears can freely flow into and out of the area covered by the lens. A method in which an up clearance is formed in the bearing surface.
請求項2に記載の方法において、さらに、
前記形状解析装置から用いられた前記データ点からレンズ後面を決定する工程であって、当該レンズ後面の象限又は象限内領域の境界が複数の互いに独立したデータ点により定義されて、各象限又は象限内領域内には前記境界を定義するのに用いられていない追加の互いに独立したデータ点が存在しており、各象限又は象限内領域内における互いに独立したデータ点の密度が、当該象限又は象限内領域におけるあらゆる箇所の異常を特徴付けるのに十分な高密度である、工程、
を備える、方法。
The method of claim 2, further comprising:
A step of determining a lens rear surface from the data points used from the shape analysis device, wherein a quadrant of the lens rear surface or a boundary of an area within the quadrant is defined by a plurality of independent data points, and each quadrant or quadrant is defined. There are additional independent data points in the inner area that are not used to define the boundary, and the density of independent data points in each quadrant or in the quadrant is such that the quadrant or quadrant A process that is dense enough to characterize anomalies everywhere in the inner region,
Comprising a method.
請求項1に記載の方法において、前記3Dモデルは、衝動性の眼球運動及びランダムな眼球運動により生じるアーチファクトが、追加の複数の工程によってさらに補正されるものであり、当該追加の複数の工程は、
3Dスキャナの複数回の走査処理から前記3D位置の情報を提供する工程、
前記3Dスキャナの各走査処理に撮像されて前記3Dモデルへと変換される2Dカメラ画像から、前記対応する強度値を提供する工程、ならびに
前記2D画像からの強度値を前記3Dモデル内の位置に対して正確にマッピング(mapping)することが可能になるように、前記3Dスキャナと前記2Dカメラとの空間的関係を一定に維持する工程であって、前記2Dカメラにより提供される前記2D画像の前記強度値は、前記眼における少なくとも1つの前記臨床的に視認可能な異常を表現しているほか、瞳孔、虹彩及び血管のうちの少なくとも一つを特徴付けている、工程、
である、方法。
The method of claim 1, wherein the 3D model is such that artifacts caused by impulsive eye movements and random eye movements are further corrected by additional steps. ,
Providing the 3D position information from multiple scans of a 3D scanner,
Providing the corresponding intensity value from a 2D camera image that is imaged in each scan process of the 3D scanner and converted into the 3D model, and the intensity value from the 2D image to a position within the 3D model. Maintaining a spatial relationship between the 3D scanner and the 2D camera to enable accurate mapping to the 2D image of the 2D image provided by the 2D camera. The intensity value represents at least one of the clinically visible abnormalities in the eye and characterizes at least one of a pupil, an iris, and a blood vessel;
Is the way.
請求項1に記載の方法において、前記眼の前記3Dモデルが、さらなる複数の工程で得られたものであり、当該複数の工程は、
2つ以上の各視線方向の複数の3Dモデルを生成する工程であって、当該複数の3Dモデルは画素データ点の配列をそれぞれ含み、各画素データ点は、x,y,z位置および対応する2Dビデオカメラ画像から導き出された対応する強度値を含んでいる、工程、
前記3Dモデルのうちの少なくとも二つに共通する少なくとも1つの視覚的特徴を特定する工程、ならびに
前記3Dモデル同士を前記x,y,z位置で互いに継ぎ合わせる工程、
である、方法。
The method of claim 1, wherein the 3D model of the eye is obtained in additional steps, the steps comprising:
A step of generating a plurality of 3D models in each of two or more gaze directions, the plurality of 3D models each including an array of pixel data points, each pixel data point corresponding to an x, y, z position and a corresponding A process including corresponding intensity values derived from a 2D video camera image,
Identifying at least one visual feature common to at least two of the 3D models, and splicing the 3D models together at the x, y, z positions.
Is the way.
患者の眼にトライアルレンズを適用することなく、レンズ光学部分の少なくとも1つの特性を含むレンズを設計製造する方法であって、
a. 光源、形状解析装置により提供された前記患者の眼の角膜前面の三次元モデルを有する眼、および前記眼内の前記角膜前面後方に配置された参照面を含む第1のコンピュータモデルを創出する工程であって、
前記三次元モデルでは前記眼の三次元データ点の位置が前記形状解析装置から抽出されたものであり、前記眼内の角膜前面後方に配置された参照面、前記参照面は平面状又は曲面状であり得る、工程と、
i.網膜上に鮮明な像を生成するのに前記患者が矯正レンズ又は眼鏡を必要とする場合に、
前記第1のコンピュータモデルにおいて、前記光源と眼との間に、対応する矯正レンズを挿入する工程、
前記光源からの光線を、空気中を通って、前記矯正レンズの前面までトレースする工程、
前記矯正レンズの前記前面の三次元形状を用いると共に前面の空気−レンズの境界に対してスネルの法則を適用することにより、前記矯正レンズ内での前記光線の経路を決定する工程、および、
前記矯正レンズの後面の三次元形状を用いると共に後面のレンズ−空気の境界に対してスネルの法則を適用することにより、前記光線が前記矯正レンズの前記後面から前記角膜の前記前面まで進行する際の前記光線の経路を決定する工程と、
ii.網膜上に鮮明な像を生成するのに前記患者が矯正レンズも眼鏡も必要としない場合に、前記光源からの光線を、空気中を通って、前記角膜の前記前面まで、前記第1のコンピュータモデルに矯正レンズを挿入することなく直接トレースする工程と、
iii.前記角膜の前記前面から前記眼内に配置された参照面までの前記光線の経路を決定し、前記角膜の前記前面の及び前記参照面の三次元形状を用いると共に前面の空気−角膜の境界および前記眼内の前記角膜と前記参照面との間に位置するあらゆる材料境界に対してスネルの法則を適用する工程と、
iv.前記光源から前記参照面まで進行する前記光線の経路を、参照光線セットとして記憶する工程と、
b. 前記第1のコンピュータモデルと同じ光源、眼および参照面を含む第2のコンピュータモデルを、当該光源を前記眼から前記第1のコンピュータモデルと同じ距離のところに配置し、当該参照面を前記眼内における前記第1のコンピュータモデルと同じ位置に配置することによって、作り出す工程と、第2のコンピュータモデル内に
i. 前記第2のコンピュータモデルにおいて、前記眼に強膜レンズを装着させて、前記角膜と当該強膜レンズの後面との間の隙間を流体のモデルで満たす工程と、
ii. 前記第1のコンピュータモデルにおける前記参照光線セットのうち、前記眼内で前記角膜と参照面との間に位置する光線部分を前記第2のコンピュータモデルに挿入して、この光線部分を前記眼内における前記第1のコンピュータモデルと同じ位置に配置する工程と、
iii. 前記第2のコンピュータモデルでは前記光線が前記参照面を起点として前記眼外へと進行しているものと仮定し、前記角膜の前記前面の前記三次元形状、前記角膜の屈折率及び前記流体の屈折率を用いると共に角膜−流体の境界に対してスネルの法則を適用することにより、前記光線が前記角膜の前記前面から前記流体中を通って前記強膜レンズの前記後面まで進行する際の前記光線の経路を決定する工程と、
iv. 前記第1のコンピュータモデルが矯正レンズを含むものである場合には、強膜レンズ光学部分の前面及び後面に対してスネルの法則を適用し、前記第1のコンピュータモデル内の前記参照光線セットが特定する前記光源と矯正レンズとの間の共通領域にかけて、前記第2のコンピュータモデルにおける前記光線と前記第1のコンピュータモデルにおける前記光線とが、スネルの法則が定める制約内で最大限に近い近似となるように、前記レンズの前記前面及び後面の前記三次元形状を調節する工程と、
v. 前記第1のコンピュータモデルが矯正レンズを含まないものである場合には、前記強膜レンズ光学部分の前記前面及び後面に対してスネルの法則を適用し、前記第2のコンピュータモデル内の前記強膜レンズの前記前面と光源との間の距離で定まる共通領域にかけて、前記第2のコンピュータモデルにおける前記光線と前記第1のコンピュータモデルにおける参照光線部分とが、スネルの法則が定める制約内で近似となるように、前記レンズの前記前面及び後面の前記三次元形状を調節する工程と、
を備え、前記レンズ光学部分は、強膜レンズの光学領域に組み込まれているものであり、当該方法が、さらに、
前記強膜レンズの特性を決定する工程であって、当該特性は、光学領域、移行領域及び支承面を含み、前記光学領域は、入射光を前記眼内へと結像させる領域であり、前記移行領域は、前記光学領域を前記支承面へと繋ぐ領域であり、前記支承面は、前記レンズのうちの眼の表面に載置される領域を含み、前記支承面は、さらに、前記形状解析装置から抽出された前記眼の前記三次元データ点の位置と合致する複数の互いに独立したデータ点の配列として定義されて、前記形状解析装置から利用した各データ点は、前記眼の表面上の互いに独立したx,y,z測定位置を表しており、前記形状解析装置から利用した前記データ点間の空間的関係は、前記眼の実際のトポロジーを、前記データ点の取得時に起こる衝動性のアーチファクト又は動きブレのアーチファクトを補正したうえで正確に反映しており、前記形状解析装置から利用した前記データ点のサンプリング密度および前記レンズの前記支承面上の前記データ点のサンプリング密度が、前記眼におけるあらゆる箇所の異常を特徴付けるのに十分な高密度であり、得られる前記レンズは、前記眼におけるあらゆる箇所の前記異常に追従するか又は当該異常を覆設する強膜レンズであり、前記光学領域内のレンズ光学部分は、当該光学部分の後面と角膜との間に流体溜まりを形成するように前記眼の当該角膜に覆設され、前記支承面は、(i)強膜のみに載置されて当該強膜の三次元形状に追従するか、あるいは、(ii)強膜の三次元形状に部分的に載置されて当該三次元形状に追従すると共に前記角膜の三次元形状に部分的に載置されて当該三次元形状に追従するように角膜縁を跨ぎ、前記支承面は、前記レンズにより覆われる領域へと涙が自由に流出入できるように、前記眼のトポロジーのうちの当該レンズ支承面下の少なくとも一箇所から意図的に引き上げられて且つ/或いは少なくとも1つの盛上り隙間が当該支承面に形成される、工程と、
前記設計を用いて前記コンタクトレンズを3D印刷又は機械加工する工程と、
を備える、方法。
A method of designing and manufacturing a lens including at least one characteristic of a lens optic portion without applying a trial lens to a patient's eye, the method comprising:
a. Creating a first computer model including a light source, an eye having a three-dimensional model of an anterior corneal surface of the patient's eye provided by a shape analyzer, and a reference plane located posterior to the anterior corneal surface in the eye. And
In the three-dimensional model, the positions of the three-dimensional data points of the eye are extracted from the shape analysis device, and the reference surface arranged in the anterior surface of the cornea in the eye, the reference surface is a flat surface or a curved surface. A process, which can be
i. Where the patient requires corrective lenses or glasses to produce a clear image on the retina,
Inserting a corresponding corrective lens between the light source and the eye in the first computer model;
Tracing light rays from the light source through the air to the front surface of the corrective lens;
Determining the path of the ray within the corrective lens by using the three-dimensional shape of the front surface of the corrective lens and applying Snell's law to the front air-lens boundary; and
When the light rays travel from the posterior surface of the corrective lens to the anterior surface of the cornea by using the three-dimensional shape of the posterior surface of the corrective lens and applying Snell's law to the posterior lens-air boundary. Determining the path of said rays of
ii. The first computer passes light rays from the light source through the air to the anterior surface of the cornea when the patient does not need corrective lenses or glasses to produce a clear image on the retina. Direct tracing without inserting a corrective lens into the model,
iii. Determining the path of the light beam from the anterior surface of the cornea to a reference surface located in the eye, using the three-dimensional shape of the anterior surface and the reference surface of the cornea and an anterior air-corneal boundary and Applying Snell's law to any material boundary located between the cornea and the reference surface in the eye;
iv. Storing the path of the light rays traveling from the light source to the reference surface as a reference light ray set,
b. A second computer model including the same light source, eye, and reference plane as the first computer model is disposed at the same distance from the eye as the first computer model, and the reference plane is the eye. In the second computer model by creating a second computer model by placing the first computer model in the same position in the second computer model; i. In the second computer model, mounting a scleral lens on the eye and filling a gap between the cornea and the posterior surface of the scleral lens with a fluid model;
ii. Of the reference ray set in the first computer model, a ray portion located between the cornea and the reference surface in the eye is inserted into the second computer model, and the ray portion is inserted into the eye. Locating the same position as the first computer model in
iii. In the second computer model, it is assumed that the light ray travels outside the eye with the reference surface as a starting point, and the three-dimensional shape of the anterior surface of the cornea, the refractive index of the cornea, and the fluid By using Snell's law for the corneal-fluid boundary using the index of refraction, the ray as it travels from the anterior surface of the cornea through the fluid to the posterior surface of the scleral lens. Determining the path of the light beam,
iv. If the first computer model includes a corrective lens, Snell's law is applied to the anterior and posterior surfaces of the scleral lens optic to identify the reference ray set in the first computer model. Over the common area between the light source and the corrective lens, the ray in the second computer model and the ray in the first computer model are the closest approximations within the constraints defined by Snell's law. Adjusting the three-dimensional shape of the front and back surfaces of the lens,
v. If the first computer model does not include a corrective lens, Snell's law is applied to the anterior surface and posterior surface of the scleral lens optic to apply the strong lens in the second computer model. The ray in the second computer model and the reference ray portion in the first computer model are approximated within a constraint defined by Snell's law over a common region defined by the distance between the front surface of the film lens and the light source. Adjusting the three-dimensional shape of the front surface and the back surface of the lens,
And the lens optical portion is incorporated in the optical region of the scleral lens, the method further comprising:
Determining the characteristic of the scleral lens, the characteristic including an optical region, a transition region and a bearing surface, the optical region being a region that images incident light into the eye, The transition area is an area connecting the optical area to the bearing surface, the bearing surface includes an area of the lens placed on the surface of the eye, and the bearing surface further includes the shape analysis. Defined as an array of independent data points that match the position of the three-dimensional data points of the eye extracted from the device, each data point utilized from the shape analysis device is on the surface of the eye. Representing x, y, z measurement positions independent of each other, the spatial relationship between the data points utilized from the shape analyzer is based on the actual topology of the eye, the impulsiveness that occurs at the time of acquisition of the data points. It accurately reflects after correcting the artifact or the motion blur artifact, and the sampling density of the data points used from the shape analyzer and the sampling density of the data points on the bearing surface of the lens are At a density high enough to characterize anomalies everywhere in the resulting lens is a scleral lens that follows or covers the anomalies anywhere in the eye. An inner lens optic portion is covered on the cornea of the eye to form a fluid pool between the posterior surface of the optic portion and the cornea, and the bearing surface is (i) resting only on the sclera. To follow the three-dimensional shape of the sclera, or (ii) partially placed on the three-dimensional shape of the sclera to follow the three-dimensional shape and partially to the three-dimensional shape of the cornea. The lens of the eye topology is placed such that it straddles the corneal rim to follow the three-dimensional shape and the bearing surface allows tears to freely flow into and out of the area covered by the lens. Intentionally raised from at least one point below the bearing surface and/or at least one raised gap is formed in the bearing surface;
3D printing or machining the contact lens using the design;
Comprising a method.
請求項6に記載の方法において、前記参照面が前記角膜後方に配置される、方法。 7. The method of claim 6, wherein the reference surface is posterior to the cornea.
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