PL184804B1 - Soczewka kontaktowa i sposób wytwarzania soczewki kontaktowej - Google Patents

Abstract

1. Soczewka kontaktowa, zwlaszcza do zastosowania do asymetrycznej asfe- rycznej rogówki, zawierajaca powierzchnie przednia, powierzchnie tylna i podstawe, przy czym kazda z powierzchni, tylna i przednia, ma centralna czesc optyczna i zewnetrzna obwodowa czesc rogówkowa, znamienna tym, ze powierzchnia tylna jest podzielona na zbiór lokalnych segmentów powierzchniowych przez zbiór przechodza- cych promieniowo granic, które biora po- czatek we wspólnym punkcie srodkowym na tylnej powierzchni soczewki, przy czym przechodzace promieniowo granice na tyl- nej powierzchni wewnetrznej czesci cen- tralnej stanowia grzbiety o ksztalcie zgod- nym z ksztaltem rogówki znajdujacej sie pod tymi promieniowo biegnacymi granicami podczas noszenia soczewki na galce ocznej. FIG. 1 A PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest soczewka kontaktowa i sposób wytwarzania soczewki kontaktowej. Wynalazek dotyczy zwłaszcza indywidualnie dopasowanej soczewki asferycznej i sposobu jej wytwarzania.

U trzydziestu do czterdziestu procent populacji w wieku poniżej 40 lat rozwija się wada zdolności załamywania światła w oku wymagająca korekcji za pomocą okularów, soczewek kontaktowych lub za pomocą środków chirurgicznych. Błędy refrakcji powstają, kiedy główne elementy optyczne oka - rogówka i soczewka, nie ogniskują wpadającego światła dokładnie na siatkówce. Jeżeli obraz jest ogniskowany przed siatkówką, to występuje miopia (krótkowzroczność). Jeżeli obraz oczny jest ogniskowany za siatkówką, to występuje hiperopia (dalekowzroczność). Siłę ogniskującą dowolnego z poszczególnych składników oka mierzy się w jednostkach zwanych dioptriami.

Około 20% pacjentów poniżej czterdziestego roku życia mających wady wzroku nie może nosić soczewek kontaktowych, ponieważ soczewki kontaktowe nie są odpowiednie (wypadają i/lub są bardzo niewygodne), bądź nie zapewniają wymaganej korekcji optycznej lub wykazują obie niedogodności. Ponadto, wielu pacjentów aktualnie noszących soczewki kontaktowe nie jest zadowolonych z dopuszczalnej długości czasu noszenia przez nich soczewek i/lub zapewnianą przez soczewki kontaktowe ostrością widzenia.

Procent populacji powyżej wieku 40 lat wymagający korekcji widzenia bardzo rośnie, ponieważ soczewka oka staje się stosunkowo nie elastyczna. Zmniejsza się jakość warstewki

184 804 łzowej i problemy występujące w związku z istniejącymi soczewkami kontaktowymi stają się bardziej poważne i ostre.

Standardowa soczewka kontaktowa ma symetrię obrotową i sferyczną, odstaje od twardówki i spoczywa na rogówce. Rogówka ludzka natomiast ma powierzchnię „asymetrycznie asferyczną”.

„Asferyczna” oznacza, że promień krzywizny wzdłuż „południka” rogówki (który jest linią wyimaginowaną na powierzchni rogówki przechodzącą przez środek geometryczny rogówki, analogiczną do południka geograficznego) nie jest stały. W rzeczywistości, krzywizna rogówki ma tendencję do stopniowego spłaszczania się od środka geometrycznego w stronę obwodu. „Asymetryczny” znaczy, że profil krzywizny rogówki wzdłuż pół-południka nie jest ten sam, co drugiej połówki tego samego południka (to znaczy nie jest jej lustrzanym odbiciem). Ponadto, „asymetryczny” znaczy, że profil krzywizny rogówki wokół pewnego punktu środkowego (to znaczy pewnego punktu centralnego) po jednej stronie nie jest taki sam, co profil rogówki po przeciwnej stronie punktu centralnego. Stopień, do którego rogówka jest asferyczna i/lub asymetryczna różni się od pacjenta do pacjenta, i u tej samej osoby.

Soczewki sferyczne nie są dopasowane do krzywizny i geometrii rogówki, a zatem nie są osadzone prawidłowo. Im nieregulamość krzywizny i kształtu geometrycznego jest większa, tym gorsza jest jakość dopasowania, tak że około 20% pacjentów w wieku poniżej 40 lat nie może nosić standardowych soczewek kontaktowych.

Standardowe soczewki kontaktowe mają symetrię obrotową. Niekiedy są wytwarzane powierzchnie toroidalne, bitoroidaine i podobne, w dążeniu do osadzenia soczewki na rogówce. Te bardziej złożone konstrukcje soczewki w dalszym ciągu mają nieodłącznie kształt obrotowo symetryczne, to znaczy powierzchnie powstają wokół pewnego środkowego punktu obrotu. Soczewki toroidalne są obecnie wykonywane dwoma sposobami. Pierwszą i najczęściej stosowaną metodą jest wyginanie, a zatem odkształcanie półwyrobu soczewki przed umieszczeniem jej w obrabiarce. Po obrobieniu wygiętej soczewki pozostawia się jej możliwość rozprężenia się. Drugi sposób polega na wykonywaniu soczewek toroidalnych bezpośrednio na obrabiarce.

Ponieważ rogówka ludzka ma asymetryczny kształt asferyczny, to ściśle sferyczne soczewki źle pasują do krzywizny i kształtu geometrycznego rogówki. Kiedy soczewka jest projektowana jako toroidalna, to otrzymane powierzchnie soczewki mimo wszystko pozostają symetryczne (to znaczy te soczewki nie są ani asymetrycznie ani asferyczne). W przypadku niektórych gałek ocznych rozbieżność między soczewką, a asymetryczną znajdującą się poniżej niej rogówką jest na tyle duża, że takie soczewki toroidalne nie zapewniają utrzymywania się na rogówce i/lub zadowalającego widzenia.

Dążąc do złagodzenia tych problemów, wytwórcy opracowali soczewki o zmiennych krzywiznach ich tylnej powierzchni. Na przykład w opisie patentowym USA nr 5 114 628 przedstawiono asferyczną soczewkę kontaktową, wykonaną z wykorzystaniem danych topograficznych rogówki do sterowania obrabiarką (te dane, zgodnie z ideą zawartą w patencie '628, zapewniają informację o nachyleniu powierzchni rogówki w różnych punktach rogówki i są oparte na pomiarach w dwóch wymiarach, interpretowanych trójwymiarowo). Otrzymana soczewka jest asferyczna (zarówno na powierzchni przedniej i tylnej) lecz z natury symetrycznej. Jednakowoż, chociaż taka soczewka może nadawać się kształtem dla niektórych pacjentów lepiej niż standardowe soczewki sferyczne, inne problemy, jak na przykład zwiększony ciężar i gorsza wymiana łez pod soczewką mogą pogarszać widzenie lub komfort. Jeszcze inni pacjenci mogą doświadczać większego dyskomfortu, niż w przypadku soczewek sferycznych. Zatem ten typ asferycznych nie zapewnia zasadniczego zwiększenia liczby pacjentów mogących wygodnie nosić soczewki kontaktowe i/lub nosić soczewki zapewniające im pożądaną ostrość widzenia.

W opisie patentu USA 2 264 080, udzielonego na rzecz Hunteńa, opisano układ wytwarzania „konturowych” twardówkowych soczewek kontaktowych, to znaczy soczewek spoczywających na zewnątrz i celowo sklepionych nad rogówką. Hunter proponuje utworzenie formy powierzchni oka, która następnie jest wykorzystywana jako „szablon” do mechanicznego prowadzenia promieniowego szlifierki po powierzchni półwyrobu soczewki. Szlifierka

184 804 otrzymuje informację o południkowym ukształtowaniu topograficznym formy i wędruje po powierzchni półwyrobu soczewki ruchem naprzemiennym wzdłuż południków soczewki. Soczewka twardowkowa Huntera wykazuje zamierzony luz w stosunku do rogówki, dostateczny do uniknięcia wszelkiego kontaktu z powierzchnią rogówki. Ponadto, jego sposób wytwarzania powoduje ukształtowanie „grzbietów” i wierzchołków na tylnej powierzchni soczewki, które, gdyby występowały na soczewkach kontaktowych ściśle dopasowanych do rogówki mogłoby ją ścierać i powodować dyskomfort użytkownika. Poza tym te grzbiety mogłyby przechodzić aż do części pola optycznego soczewki kontaktowej ograniczając pole widzenia pacjenta i w ten sposób czyniąc soczewki kontaktowe nieużytecznymi. Hunter celowo nie kształtuje przedniej powierzchni soczewki w zgodności ze środkową strefą optyczna powierzchni rogówki.

Zgodnie z tym, w stanie wiedzy występuje potrzeba opracowania lepszego dopasowania soczewki kontaktowej zmniejszającego lub eliminującego liczbę pacjentów w każdym wieku, którzy obecnie nie mogą nosić soczewek kontaktowych, i zapewnienia większego komfortu i/lub ostrości widzenia (włącznie z lepszą korekcją astygmatyzmu) w przypadku pacjentów, którzy obecnie noszą soczewki kontaktowe. Przedmiotem patentów USA o numerach 5 502 518 i 5 570 142, obu udzielonych na rzecz Lieberman'a (twórcy niniejszego wynalazku), należących do tego samego właściciela, będącego również właścicielem niniejszego wynalazku, są soczewki kontaktowe z powierzchniami tylnymi dokładnie dopasowanymi do przynajmniej części powierzchni rogówki. Patenty '518 i '142 spełniają wymagania dotyczące lepiej osadzonych soczewek kontaktowych. Niniejszy wynalazek stanowi dopracowanie patentów '518 i '142 i zapewnia zwiększenie ostrości widzenia przez podzielenie powierzchni soczewki na pewną liczbę segmentów, z których każdy ma stosunkowo niewielkie pole powierzchni, tak że zwłaszcza w obszarze optycznym soczewki, powierzchnia tylna soczewki dokładniej, jest dopasowana, czyli odpowiada powierzchni znajdującej się pod nią rogówki powodując negację efektu soczewkowego warstewki łzowej, a zatem poprawiającej ostrość widzenia. Opisy patentów USA o numerach 5 502 518 i 5 570 142 włącza się do niniejszego opisu w całości przez przywołanie. W przypadku niezgodności decyduje niniejszy opis, włącznie z definicjami.

Soczewka kontaktowa, zwłaszcza do zastosowania do asymetrycznej asferycznej rogówki, zawierająca powierzchnię przednią, powierzchnię tylną, i podstawę, przy czym każda z powierzchni, tylna i przednia, ma centralną część optyczną i zewnętrzną obwodową część rogówkową, według wynalazku wyróżnia się tym, że powierzchnia tylna jest podzielona na zbiór lokalnych segmentów powierzchniowych przez zbiór przechodzących promieniowo granic, które biorą początek we wspólnym punkcie środkowym na tylnej powierzchni soczewki, przy czym przechodzące promieniowo granice na tylnej powierzchni wewnętrznej części centralnej stanowią grzbiety o kształcie zgodnym z kształtem rogówki znajdującej się pod tymi promieniowo biegnącymi granicami podczas noszenia soczewki na gałce ocznej.

Lokalne segmenty powierzchniowe soczewki rozmieszczone na tylnej powierzchni wewnętrznej części centralnej stanowią korzystnie zbiór powierzchni tworzonych przez krzywe.

W korzystnym rozwiązaniu lokalne segmenty powierzchniowe soczewki rozmieszczone na tylnej powierzchni wewnętrznej części centralnej stanowią zbiór powierzchni siatek krzywych. Lokalne segmenty powierzchniowe soczewki rozmieszczone na tylnej zewnętrznej powierzchni tylnej powierzchni zewnętrznej wspomnianej zewnętrznej części obwodowej stanowią korzystnie zbiór powierzchni siatek krzywych.

Przednia powierzchnia centralnej części optycznej zawiera część centralną ukształtowaną sferycznie i wewnętrzną obwodową część ukształtowaną toroidainie, która ma oś wielką i oś małą, które są ustawione względem siebie korzystnie pod kątem innym, niż 90°.

Centralna część ukształtowana sferycznie jest korzystnie przesunięta względem środka geometrycznego soczewki.

Centralna część ukształtowana sferycznie zawiera korzystnie drugą część centralną i część pierścieniową obszar o pierwszej wartości zdolności refrakcyjnej, przynajmniej w drugiej części centralnej, oraz obszar o drugiej wartości zdolności refrakcyjnej w zasadzie skupiony w zadanym miejscu wewnątrz części pierścieniowej po przynosowej stronie soczewki względem oka po umieszczeniu na oku, przy czym obszar o drugiej wartości zdolno6

184 804 ści refrakcyjnej ma korzystnie wartość tej zdolności refrakcyjnej większą, niż obszar o pierwszej wartości zdolności refrakcyjnej.

Obszar o drugiej wartości zdolności refrakcyjnej jest w zasadzie korzystnie skupiony tylko w zadanym z góry miejscu. Zadane z góry miejsce znajduje się korzystnie po niższej względem oka stronie soczewki.

Oś wielka i mała przedniej powierzchni centralnej części optycznej są ustawione względem siebie korzystnie pod kątem innym niż 90 stopni.

Korzystnie, powierzchnia tylna zewnętrznej obwodowej części centralnej asymetrycznie i asferycznie jest dopasowana do odpowiedniej obwodowej części rogówki, która znajduje się pod zewnętrzną częścią obwodową soczewki podczas noszenia soczewki na gałce ocznej przez pacjenta.

Sposób wytwarzania soczewki kontaktowej, w którym skanuje się rogówkę generując dane odpowiadające powierzchni rogówki, według wynalazku wyróżnia się tym, że generuje się powierzchnię pasującą do rogówki, na podstawie danych wyznacza się punkt główny na powierzchni pasującej do rogówki, generuje się podstawę wokół punktu głównego, generuje się zbiór rozchodzących się promieniowo grzbietów z powierzchni dopasowanej do rogówki, przy czym każdy z wielu grzbietów wychodzi z punktu głównego i sięga promieniowo na zewnątrz do podstawy, zaś każdy z grzbietów dopasowuje się do odpowiedniej lokalnej części powierzchni rogówki, generuje się pierwszą prowadnicę, przy czym pierwsza prowadnica odpowiada granicy między częścią optyczną soczewki a częścią dopasowaną topograficznie tylnej powierzchni soczewki, generuje się zbiór lokalnych segmentów powierzchniowych między granicami utworzonymi przez przecięcia grzbietów z pierwszą prowadnicą i z podstawą, przy czym każdy z lokalnych segmentów powierzchniowych na powierzchni tylnej w części optycznej ma kształt zgodny z kształtem odpowiedniej lokalnej części powierzchni rogówki, znajdującej się pod odpowiednim lokalnym elementem powierzchniowym podczas noszenia soczewki na gałce ocznej, oraz wycina się soczewkę kontaktową z powierzchniami, tylną i przednią, dopasowanymi do lokalnych segmentów powierzchniowych.

Korzystnie, dodatkowo generuje się drugą prowadnicę, przy czym pierwsza prowadnica ma średnicę większą od średnicy drugiej prowadnicy, oraz generuje się zbiór lokalnych segmentów powierzchniowych między granicami utworzonymi przez przecięcia grzbietów z pierwszą prowadnicą i z drugą prowadnicą.

Dodatkowo generuje się korzystnie przynajmniej jeden łuk z każdego z grzbietów, przy czym ten przynajmniej jeden łuk ma kształt zgodny z kształtem rogówki znajdującej się pod przynajmniej jednym łukiem podczas noszenia soczewki na gałce ocznej.

W korzystnym rozwiązaniu dodatkowo generuje się przynajmniej jeden łuk z każdego z grzbietów, przy czym ten przynajmniej jeden łuk rozmieszczony jest w optycznej części soczewki i ten przynajmniej jeden łuk ma kształt zgodny z kształtem rogówki, znajdującej się pod przynajmniej jednym łukiem podczas noszenia soczewki na gałce ocznej.

Z każdego z grzbietów korzystnie generuje się przynajmniej dwa łuki, przy czym pierwszy z tych dwóch łuków rozmieszcza się między punktem głównym, a pierwszą prowadnicą, a drugi rozciąga się między punktem głównym, a pierwszą prowadnicą, a drugi rozciąga się między pierwszą prowadnicą, a drugą prowadnicą.

Korzystnie wytwarza się soczewkę kontaktową która zawiera zewnętrzną część twardówkową obejmującą ten sam obszar, co podstawa soczewki kontaktowej.

Twórca niniejszego wynalazku nieoczekiwanie odkrył, że rogówka u większości pacjentów jest w rzeczywistości w sposób naturalny pochylona w różnym stopniu względem osi źrenicowej oka. Ponadto, stopień pochylenia rogówki zmienia się w danej rogówce zależnie od średnicy, na której mierzone jest to pochylenie. Mówiąc dokładniej, miejsce przecięcia się rogówki i twardówki (to znaczy podstawa rogówki) jest pochylone względem płaszczyzny równoległej do stycznej w „głównym punkcie” rogówki. Zatem istnieje potrzeba opracowania soczewki kontaktowej, która uwzględnia to naturalne pochylenie rogówki, i w wyniku jest lepiej dopasowana i zapewnia korekcję optyczną

Soczewka kontaktowa według wynalazku uwzględnia naturalne pochylenie rogówki.

184 804

Twórca niniejszego wynalazku nieoczekiwanie odkrył również, że rogówka jest najmniej asymetryczna względem punktu rogówki, który znajduje się najdalej na osi Z względem układu współrzędnych odniesienia, to znaczy „punktu głównego”. Punkt ten nie zawsze znajduje się w geometrycznym środku albo rogówki, albo soczewki kontaktowej. Soczewka kontaktowa według wynalazku uwzględnia „punkt główny” dla zapewnienia lepszej korekcji optycznej.

W rozwiązaniu według wynalazku jest możliwe szybkie i ekonomiczne wytwarzanie indywidualnie dopasowywanych soczewek, które zapewniałyby zwiększenie ostrości wzroku przez asferyczne i asymetryczne dopasowanie do części rogówki użytkownika.

Inną, cechą wynalazku jest wykorzystanie symetrycznej asferycznej soczewki kontaktowej w charakterze soczewki ortokeratologicznej. Mówiąc dokładniej, tylna powierzchnia centralnej części optycznej soczewki ma kształt bardziej płaski, dla wyparcia rogówki, podczas gdy wewnętrzna obwodowa część soczewki jest wgłębiona (to znaczy o kształcie bardziej spadzistym) dla umożliwienia uwypuklenia na zewnątrz rogówki w tym obszarze pierścieniowym.

Rozwiązanie według wynalazku wykorzystuje informacje otrzymanej przy powierzchniowym modelowaniu rogówki, i przez manipulowanie tą informacją umożliwia zaprojektowanie soczewki, która nie tylko odpowiada kształtem ogólnemu kształtowi asferycznemu i asymetrycznemu rogówki, lecz również uwzględnia lokalny układ geometryczny, włącznie z punktem głównym i osią pochylenia. Proces zaczyna się od wstępnego skanowania w rogówki dla wygenerowania chmury punktów wyznaczonych na podstawie powierzchni rogówki. Ta chmura punktów, wraz z kątem wzniesienia każdego punktu w odniesieniu do dowolnej płaszczyzny odniesienia, jest następnie wykorzystywana do generowania powierzchni dopasowania rogówki, korzystnie z wykorzystaniem komputerowej grafiki modelowanej trójwymiarowo. Następnie zostaje wyznaczony punkt główny wygenerowanej dopasowywanej powierzchni rogówki, który odpowiada punktowi, względem którego rogówka jest najmniej asymetryczna. Ponieważ zdolność refrakcyjną zwykle mierzy się w przyrostach po 5°, to zostają wygenerowane siedemdziesiąt dwa grzbiety (5 x 72 = 360) na powierzchni dopasowanej do rogówki, po jednym na każdy przedział 5°. Każdy grzbiet odtwarza kształt znajdującej się pod nim rogówki co 5°. W korzystnej odmianie wykonania, każdy z grzbietów wychodzi z punktu głównego i odchodzi na zewnątrz do wyznaczonej granicy krawędzi projektowanej soczewki kontaktowej. Każdy grzbiet następnie zostaje podzielony na części, na których można utworzyć łuki w celu wymodelowania oddzielnych powierzchni optycznych, centralnej i obwodowej. Granice poszczególnych segmentów powierzchniowych są wyznaczane promieniowo przez grzbiety, a obwodowe przez pierwszą lub pierwszą i drugą „prowadnicę”, z których każda jest ukształtowana przez przecięcie powierzchni walcowej z powierzchnią dopasowania rogówki, i mniejsza z nich mieści się wewnątrz większej. Zatem w ten sposób kształtowane są stosunkowo, niewielkie segmenty soczewki, z użyciem znanych wzorów na generację powierzchni, na postawie znajomości granic utworzonych przez przecięcia łuków, grzbiety oraz pierwszą prowadnicę, drugą prowadnicę i odgraniczoną podstawę soczewki. Soczewki ortokeratologiczne mogą również być wytwarzane w oparciu o tę samą deformację.

Przedmiot wynalazku, w przykładzie wykonania, został bliżej objaśniony na rysunku, na którym fig. 1A i 1B przedstawiają, odpowiednio, widok z boku (to znaczy w płaszczyźnie Y-Z), i widok z góry (to znaczy w płaszczyźnie X-Z), soczewki kontaktowej umieszczonej na rogówce według niniejszego wynalazku, fig. 2 - układ do wytwarzania soczewki kontaktowej, w uproszczeniu, fig. 3 - widok z góry na chmurę punktów, fig. 4 - schematycznie, w widoku z góry, chmury punktów z wieloma grzbietami, przeprowadzonymi przez punkty danych, fig. 5 - w drugim widoku z góry, chmury punktów z wieloma grzbietami przechodzącymi przez punkty danych, w innej odmianie wykonania, fig. 6 - widok perspektywiczny powierzchni dopasowanej do rogówki z dwiema płaszczyznami przecinających tę powierzchnię, fig. 7A i 7B - rzut pionowy z góry i widok perspektywiczny (to znaczy izometryczny) od góry, soczewki kontaktowej przedstawionej, odpowiednio, na fig. 1A i 1B, fig. 8 - widok perspektywiczny soczewki kontaktowej według niniejszego wynalazku, z częściowym wyrwaniem, fig. 9 - przekrój wzdłuż linii 9-9 z fig. 8 oglądany w kierunku strzałek, fig. 10 - przekrój

184 804 osadzonej na rogówce soczewki kontaktowej, z obrzeżem przytwardówkowym, fig. 11 - soczewkę dwuogniskową według wynalazku, w rzucie pionowym, mającą obszar stosunkowo zwiększonej mocy optycznej rozmieszczonej tylko na jednym kwadrancie powierzchni soczewki, fig. 12 - w rzucie pionowym soczewkę mającą nie okrągłą obwódkę między centralną strefą optyczną a zewnętrzną strefą obwodową, fig. 13 - w rzucie pionowym soczewkę mającą przesuniętą centralną strefę optyczną, która składa się z części centralnej i pierścieniowej części toroidalnej, fig. 14 - przekrój ortokeratologicznej soczewki kontaktowej umieszczonej na rogówce, natomiast fig. 15 przedstawia przekrój rogówki.

Na figurach 1A i 1B przedstawiono asymetryczną, asferyczną soczewkę kontaktową 10 według niniejszego wynalazku. Soczewka kontaktowa 10 została przedstawiona jako umieszczona na oku osoby ją noszącej. Oko ma rogówkę 14 i twardówkę 16. Soczewka 10, korzystnie, spoczywa jedynie na rogówkowej części oka. Jednakowoż, w innej odmianie wykonania, soczewka 10 może być zaopatrzona w obrzeże przytwardówkowe, a zatem będzie się układać na części twardówki.

Na figurze 2 w formacie sieci działań schematycznie przedstawiono proces wytwarzania asymetrycznej soczewki kontaktowej według niniejszego wynalazku. Proces obejmuje układ 610 zdejmowania obrazu rogówki, program analizy wysokości 620, wspomagany komputerowo system projektujący 640 i układ 650 kształtowania soczewki. Układ 610 zdejmowania obrazu rogówki jest wykorzystywany w połączeniu z programem 620 analizy wysokości w celu wygenerowania trójwymiarowej mapy topograficznej rogówki 14 pacjenta, który ma założyć soczewkę kontaktową.

Wspomagany komputerowo system projektujący 630 jest wykorzystywany w charakterze systemu pomocniczego do edycji, czyli modyfikacji topograficznych danych rogówki przed przesłaniem tych danych do układu 650 kształtowania soczewki za pośrednictwem procesora rozkazowego 640. Procesor rozkazowy 640 pobiera dane topograficzne opisujące powierzchnie kształtowanej soczewki z wspomaganego komputerowo systemu projektującego 630, i generuje sekwencję rozkazów/sygnałów sterujących, wymaganych przez układ 650 kształtowania soczewki. Układ 650 kształtowania soczewki odbiera, z procesora rozkazowego 640, sekwencję rozkazów opisujących przemieszczenia w trzech wymiarach (X, Y, Z w dowolnym układzie współrzędnych; na przykład kartezjańskim, we współrzędnych promieniowych lub sferycznych) układu kształtowania soczewki, w celu ukształtowania dopasowywanej indywidualnie soczewki kontaktowej.

Układ 610 do zdejmowania obrazu rogówki i program analizy wysokości stanowią, w korzystnej odmianie wykonania system topografii rogówki PAR© („System PAR”), system, który można nabyć z firm PAR Vision Systems. Program 620 analizy wysokości, korzystnie, jest wpisywalnym programem realizowanym przez procesor. Procesor może być zaprojektowany na zamówienie lub może być komputerem osobistym PC kompatybilnym z IBM™. Program 620 wykorzystuje do generowania elementu trzeciego wymiaru, współrzędnej Z, wykorzystuje pewien algorytm, dla każdej z par X-Y danych na podstawie tej pary X-Y i jaskrawości piksela. Jeden ze sposobów obliczania wysokości każdego punktu, to znaczy współrzędnej Z, polega na porównywaniu wartości X-Y i wartości jaskrawości zmierzonej na rogówce pacjenta 600 ze współrzędnymi i jaskrawością pewnej powierzchni odniesienia o znanej wysokości, na przykład kulką o znanym promieniu (wartości odniesienia można zapisać w programie 620). Ostatecznym wynikiem wyjściowym programu analizy wysokości są współrzędne XYZ dla wielu punktów, znanych jaku chmura punktów (korzystnie około 200 punktów lub więcej), na powierzchni rogówki 14. Większa liczba trójek XYZ zapewnia większą dokładność w ukształtowaniu soczewki kontaktowej, jak to opisano poniżej. Dla specjalisty jest oczywiste, można zastosować dowolną metodę generowania danych XYZ rogówki i zapewniającą wymaganą dokładność informacji, zarówno umiejscowienia, jak i wysokości, punktów na powierzchni rogówki. W tej odmianie wykonania około 1500 punktów rozmieszczonych jest w pewnych odległościach od siebie w pewnej konfiguracji kratowej, rozpatrywanej w płaszczyźnie X-Y, tak że każdy następny punkt znajduje się w odległości około 200 mikrometrów, zarówno w kierunku X, jak i Y.

184 804

Dane wyjściowe XYZ z programu 620 analizy wysokości, mogą być formatowane na dowolną liczbę sposobów, zależnie od konkretnego sprzętu, z których wszystkie znane są specjaliście. W korzystnej odmianie wykonania według niniejszego wynalazku dane są formatowane zgodnie z formatem wymiany danych (DXF-Data Exchange Format). Format DXF jest standardem zgodnym ze standardem technicznym, zwykle wykorzystywanym do przenoszenia danych między aplikacjami. Plik DXF jest to plik ASCII, nadający się do odczytywania przez większość zwykle stosowanych wspomaganych komputerowo systemów 630.

Na figurach 3 i 4 natomiast przedstawiono chmurę 100 punktów, widzianą wzdłuż osi Z (to znaczy w płaszczyźnie X-Y). Każdy punkt odpowiada konkretnemu miejscu na rogówce pacjenta. Dane te są zwykle generowane dla części oka, która jest ograniczona obszarem w przybliżeniu 10 mm x 10 mm. Zatem może występować nawet 50 rzędów punktów danych. Powierzchnia 108, która dopasowana jest do topografii powierzchni rogówki pacjenta, jest generowana przez wspomagany komputerowo system 630 projektowania z punktów danych wyprowadzanych przez program analizowania wysokości (patrz fig. 6). W korzystnej odmianie wykonania, wspomaganym komputerowo systemem projektowania 630 jest Anvil 5000™, który jest do nabycia w firmie Manufacturing Consulting Services ze Scottsdale, w stanie Arizona

W korzystnej odmianie wykonania, powierzchnia 108 pasująca do rogówki generowana jest z udziałem pierwszego generacyjnego zespołu grzbietów 102 przechodzących przez punkty chmury 100 punktów danych. Generacja grzbietu przechodzącego przez zestaw punktów danych (to znaczy punkty węzłowe), jest sama w sobie znana specjalistom, i może być realizowana przez program Anvil 5000™ po wprowadzeniu danych wejściowych. W sprawie szerszej informacji odnośnie generacji modelu powierzchniowego, patrz: ważne zgłoszenie patentowe tego samego Zgłaszającego, nr kol. 08/731.334, wniesione 11 października 1996, pod tytułem „Sposób i urządzenie do poprawy widzenia”, którego opis przez przywołanie włącza się do niniejszego zgłoszenia W korzystnej odmianie wykonania do generacji grzbietów wykorzystuje się znane jednorodne równanie niewymierne. Oczywiście możliwe byłoby generowanie grzbietów za pomocą innych znanych zależności matematycznych, jak na przykład równania sześciennego lub wymiernego jednorodnego równania dla grzbietu B. Jak to przedstawiono na fig. 4, w aktualnie korzystnej odmianie wykonania, każdy z grzbietów 102 przechodzi w płaszczyźnie, która jest równoległa do osi X. Lecz grzbiety mogą również rozciągać się w płaszczyznach równoległych do osi Y. Jak to przestawiono na fig. 5, mogą być generowane grzbiety, z których niektóre rozciągają się w płaszczyznach równoległych do osi Y, a pozostałe z nich w płaszczyznach równoległych do osi X.

Teraz następuje generowanie z grzbietów 102 lub 102' powierzchni 108, jak na fig. 6, która jest zgodna z powierzchnią rogówki skanowanego oka. Istnieje pewna liczba znanych wzorów matematycznych nadających się do zastosowania przy generowaniu powierzchni z wielu grzbietów 102. W korzystnej odmianie wykonania, do generowania powierzchni rogówkowej na podstawie grzbietów 102 wykorzystuje się znany wzór na równanie powierzchni. W jednej z odmian wykonania, przy skanowaniu oka na obszarze o wymiarach w przybliżeniu 10 mm x 10 mm, to utworzonych zostaje około 50 grzbietów 102. Jak to przedstawiono na fig. 4, dla ułatwienia prowadzenia obliczeń powierzchni 108 tworzy się segmenty 104 powierzchni dla niniejszej liczby (na przykład pięciu) sąsiednich grzbietów. Części sąsiednich segmentów 104 powierzchni zewnętrznej mają wspólny grzbiet graniczny. Zatem z każdej chmury punktów powstaje koło dziesięciu segmentów powierzchni zewnętrznej. Tych dziesięć segmentów 104 powierzchni może być następnie obrabianych wspólnie przez program Anvil 5000™ w sposób znany specjalistom, w celu utworzenia powierzchni złożonej 108, która dopasowana jest do kształtu skanowanej rogówki (jeżeli nie uwzględnia się upraszczania obliczeń, to do wytworzenia powierzchni można użyć razem wszystkich 50 grzbietów, bez etapu pośredniego). W odróżnieniu od tego, segmenty powierzchni zewnętrznej można wykorzystywać bez generowania pośredniej powierzchni złożonej. Również segmenty powierzchni zewnętrznej mogą występować w dowolnej pożądanej liczbie, i nie ograniczonej do dziesięciu.

Dzięki matematycznemu generowaniu powierzchni przy wykorzystaniu wzoru z równania powierzchni, ani pierwotne punkty dacyjne, ani punkty węzłowe grzbietów 102 nie muszą

184 804 koniecznie znajdować się w płaszczyźnie 108. Jednakowoż powierzchnia 108 estymuje te punkty z zadaną tolerancją.

Następuje wyznaczenie punktu głównego (to znaczy punktu o największej wartości Z) na generowanej dopasowanej do rogówki powierzchni 108. Następnie na rogówkową powierzchnię dopasowującą 108 rzutuje się wzdłuż osi równoległej do osi Z i przechodzącej przez punkt główny (zwanej poniżej „lokalną osią Z”). Korzystne jest, jeśli walec 106 ma średnicę wynoszoną 8 mm - 9,5 mm, a przecięcie się walca 106 i powierzchni 108 wyznacza okrąg 106', stanowiący zewnętrzny wymiar jeszcze kształtowanej soczewki kontaktowej. Korzystne jest, jeśli punkt główny przy projektowaniu jest środkiem optycznym optycznej części soczewki. Korzystne jest, jeśli środek optyczny soczewki znajduje się w okolicy najwyższego punktu rogówki ponieważ rogówka przynajmniej w tym punkcie jest asferyczna, a zatem zapewnia najlepsze właściwości optyczne w tym punkcie. Lecz jeżeli ma być stosowana soczewka dwuogniskowa, to korzystne jest, jeśli środek soczewki znajduje się nad środkiem źrenicy, kiedy środek źrenicy jest wyraźnie przemieszczony względem punktu głównego (środek źrenicy nie koniecznie jest związany z punktem głównym rogówki). Zaletą soczewki dwuogniskowej ze środkiem umieszczonym nad źrenicąjest to, że kiedy dana osoba spogląda w dół (na przykład przy czytaniu), to patrzy przez część główną soczewki.

Zewnętrzna granica soczewki kontaktowej (to znaczy okrąg o średnicy 8 mm - 9,5 mm widziany w płaszczyźnie X-Y) musi mieścić się wewnątrz chmury punktów, tak że powierzchnie, tylna i przednia, soczewki mogą być formowane na podstawie zmierzonych danych rogówki. Korzystne jest, jeśli system projektowy 630 domyślnie zakłada, że środek optyczny jest umieszczony powyżej punktu głównego rogówki, a okrąg 106' ma promień wynoszący 4,75 mm. Wspomagany komputerowo system projektowy 630 może zatem przedstawić domyślny okrąg 106' (w płaszczyźnie X-Y) względem chmury punktów, na przykład na ekranie monitora, tak, że operator może upewnić się, że okrąg 106 przypada na wnętrze chmury. Ponadto, system 630 może być ustawiony na określanie, czy okrąg 106' przypada na wnętrze chmury 100. Dodatkowo, jeśli okrąg 106' niecałkowicie leży wewnątrz chmury punktów 100, to użytkownik może poruszać tym okręgiem (to znaczy przemieszczać punkt środkowy i/lub zmieniać promień okręgu) tak, aby okrąg 106' znalazł się wewnątrz chmury 100 danych odnoszących się do punktów rogówki. W sytuacji najgorszego przypadku oko wymaga powtarzania skanowania, jeżeli dostępna liczba danych ze skanowanego oka jest niedostateczna do poprawnego nałożenia na oko pacjenta. W odróżnieniu od tego obszar chmury punktów można wykonać jako większy. Jest zrozumiałe, że okrąg 106' jest okręgiem jedynie przy rozpatrywaniu w płaszczyźnie X-Y (to znaczy przy patrzeniu wzdłuż lokalnej osi Z). W rzeczywistości okrąg 106' jest figurą zamkniętą, która znajduje się w pewnej stałej odległości (to znaczy równej promieniowi walca 106), od lokalnej osi Z.

Po dobraniu nadającego się do zaakceptowania okręgu, wyobrażone płaszczyzny zawierające lokalną oś Z okręgu 106' (patrz fig. 6), są przecinane przez wygenerowaną powierzchnię 108 dopasowania rogówki, patrz na przykład płaszczyzna 110. Przecięcie się płaszczyzny 110 i powierzchni 108 wyznacza pierwszą krzywą 112. Płaszczyzna 110 następnie jest obracana wokół osi lokalnej, korzystnie co 5°. Tak więc, druga płaszczyzna przechodzi poza linię 114. Przecięcie drugiej płaszczyzny i powierzchni 108 wyznacza drugą krzywą 116, którą na fig. 6 przedstawiono liniami przerywanymi. Proces ten jest realizowany co 5° obrotu wokół całej osi lokalnej Z okręgu, aż do wyznaczenia siedemdziesięciu dwóch (72 = 360°/5°) krzywych przez przecięcie płaszczyzn wygenerowaną powierzchnią 108 dopasowaną do rogówki. Każda z wyobrażanych płaszczyzn przechodzi przez wspólną lokalną oś Z. Liczbę krzywych 112 lub 116 można bez ograniczenia zwiększyć, lub zmniejszyć, jednak korzystne jest, jeśli jeżeli wynosi ona przynajmniej 24.

Każdą z siedemdziesięciu dwóch krzywych można następnie dopasować do żebra (co może być realizowane przez system 630) w celu wyznaczenia każdej z krzywych tak, że tą informacją może być wspomagany komputerowo system projektowy 630. I znów, do wyznaczenia równania grzbietu dla każdej z siedemdziesięciu dwóch krzywych można wykorzystywać pewną liczbę znanych wzorów. W korzystnej odmianie wykonania, stosuje się nierzeczywiste równanie jednorodne dla wyznaczenia co 5° każdego grzbietu, powstałego przez

184 804 wycięcie z wygenerowanej powierzchni 108. Zatem zostaje wygenerowany drugi zestaw siedemdziesięciu dwóch grzbietów, po jednym dla każdej z siedemdziesięciu dwóch krzywych. Każdy grzbiet z drugiego zestawu jest, korzystnie, równaniem trzeciego stopnia (na przykład y = ax³ + bx² + cx + d). Punkty węzłowe na grzbiecie są rozmieszczone, korzystnie, co 1 do 2 mikrometrów. Jak to przedstawiono na fig. 1A, twórca niniejszego wynalazku w sposób nieoczywisty odkrył, że rogówka 14 u większości pacjentów ma naturalne pochylenie względem pozostałej części oka (to znaczy podstawa rogówki nie jest prostopadła względem osi źrenicy). Kąt pochylenia różni się od oka do oka u tej samej osoby. Również zmienia się kąt pochylenia w tym samym oku, zależnie od tego, czy kąt pochylenia mierzy się przy podstawie rogówki, czy z zastosowaniem innej założonej projekcji walcowej. Na przykład kąt pochylenia przy średnicy 7 mm wokół lokalnej osi Z, jak stwierdzono w sposób nieoczywisty, był do zaniedbania, natomiast przy średnicy 3 mm kąt pochylenia często ma wartość przeciwną do kąta przy podstawie rogówki. Fakt, że często i nie występuje kąt pochylenia przy rzutowaniu okręgu 7 mm jest interesującym zjawiskiem, ponieważ ta średnica odpowiada zewnętrznemu rozmiarowi optycznej części rogówki. Pochylenie kątowe może występować względem osi X i/lub osi Y.

Podstawa rogówki (to znaczy przejście między rogówką a twardówką) jest pochylone względem oka. Zgłaszający stwierdza, że średnio podstawa rogówki jest pochylona o około 2-3° wokół osi, zarówno X, jak i Y. W praktyce Zgłaszający udokumentował kąt pochylenia aż do 6°. Zatem każda soczewka kontaktowa, która nie uwzględnia tego pochylenia nie jest współosiowa z częścią optyczną soczewki, co powoduje zmniejszenie ostrości widzenia.

Ten kąt pochylenia a mierzy się względem osi X i Y układu współrzędnych chmury punktów przedstawionej na fig. 1A. Dla wyznaczenia kąta pochylenia a, wyznacza się najpierw z chmury 100 punktów na rogówce punkt główny 18 rogówki (punkt o największej wartości Z). Płaszczyzna 20 jest wykreślona jako styczna w punkcie głównym 18 i biegnąca pod kątem prostym do osi Z. Wyobrażona płaszczyzna odniesienia 24, która jest równoległa do płaszczyzny stycznej 20 przecina się z podstawą 22 rogówki. Kąt pochylenia a znajduje się między podstawą 22 a płaszczyzną odniesienia 24. Ten kąt a jest trójwymiarowym kątem pochylenia rogówki względem oka. Należy zauważyć, że układ współrzędnych XYZ, włącznie z początkiem współrzędnych, jest całkowicie dowolny i określony jest przez program analizy wysokości (na przykład system PAR®). Sama soczewka 10 może być uważana za mającą powierzchnię przednią 28, powierzchnię tylną 32 i zewnętrzną część obwodową 34 (patrz fig. 7A i 7B). Powierzchnia tylna części obwodowej 34 asymetrycznie i asferycznie dopasowana jest do odpowiadającej jej części rogówki, która znajduje się pod częścią obwodową soczewki podczas noszenia tej soczewki w oku przez użytkownika.

Centralna część 32 soczewki kontaktowej stanowi część optyczną soczewki i, w korzystnej odmianie wykonania, ma średnicę około 7,0-7,5 mm. Centralna część optyczna 32 składa się z wewnętrznej (środkowej) części optycznej 36 i obwodowej części optycznej 38. Geometryczny środek 52 wewnętrznej części środkowej 36 (a zatem i soczewki 10) znajduje się, korzystnie, w najwyższym punkcie 18 soczewki. Jednakowoż, w przypadku dwuogniskowej soczewki kontaktowej, środek geometryczny wewnętrznej części optycznej 36 może znajdować się ponad środkiem źrenicy.

Granica między wewnętrzną częścią optyczną 36 a obwodową częścią optyczną 38 soczewki jest znana jako pierwsza, czyli wewnętrzna prowadnica 48. Podobnie, granica między wewnętrzną obwodową częścią optyczną 38 a zewnętrzną obwodową częścią topograficzną 34 soczewki jest znana jako druga, czyli zewnętrzna prowadnica 50. Obie prowadnice, 48 i 50, powstają przez rzutowanie walca o zadanej średnicy wzdłuż lokalnej osi Z. Przecięcie się tych walców i dopasowanej powierzchni 108 rogówki wyznacza, odpowiednio, pierwszą prowadnicę 48 i drugą prowadnicę 50. W korzystnej odmianie wykonania, prowadnica 48 ma średnicę 3 mm a prowadnica 50 ma średnicę 7,0 mm - 7,5 mm. Korzystne jest, jeśli sama soczewka ma średnicę zewnętrzną około 8,5 mm do 11 mm, korzystniej około 9 mm - 9,5 mm, a najkorzystniej około 9,0 mm.

Przy kształtowaniu powierzchni soczewki 10 w aktualnie korzystnym wykonaniu przykładowym najpierw wyznacza się wewnętrzną część optyczną 36, a następnie wewnętrzną

184 804 obwodową część 38, i na koniec zewnętrzną część obwodową 34. W każdej części 36, 38, 34 najpierw kształtowana jest powierzchnia tylna a następnie część przednia.

Na figurach 7A i 7B wewnętrzna część optyczna 36 jest podzielona na cztery kwadranty czterema łukami 40, 42, 44, 46. Łuki 40-46 są wyznaczane na podstawie znajdującej się pod spodem dopasowanej powierzchni rogówki. Każdy z łuków 40-46 rozpoczyna się we wspólnym punkcie środkowym 52 i jest ukształtowany tak, aby pasował najlepiej do znajdującej się pod spodem powierzchni rogówki. Korzystne jest, jeśli łuki są wyznaczone z wykorzystaniem drugiego zestawu wygenerowanych żeber (112, 116, itd.). Jak to przedstawiono na fig. 7A i 7B, żebro 112 odpowiada linii biegnącej biegunowo, czyli promieniowo, patrząc od góry w dół (to znaczy wzdłuż lokalnej osi Z) i służy do wygenerowania łuku 42. Jak należy zaznaczyć, trzy punkty wyznaczają łuk okręgu. W korzystnej odmianie wykonania, tymi trzema punktami są: punkt centralny 52, punkt na grzbiecie 112, na przecięciu z pierwszą prowadnicą. 48 oraz środek promienia grzbietu 112 między punktem środkowym 52 a prowadnicą 48. Środek promienia grzbietu 112 znajduje się na połowie odległości promieniowej między punktem centralnym 52 a prowadnicą 48, patrząc od zewnątrz. Zatem, jeżeli prowadnica ma promień 1,5 mm, to środek grzbietu znajduje się w odległości promieniowej 0,75 mm od osi lokalnej Z. Pozostałe trzy łuki 40,44,46 są generowane w sposób podobny. Ponieważ łuki 40-46 wyprowadzone są z drugiego zespołu grzbietów powierzchniowych, to łuki 40-46 przystają do kształtu rogówki. Ze względu na kształt łukowaty powierzchni tylnej, przednia powierzchnia, która również ma kształt łukowy i jest wykonana przy odniesieniu do tylnej powierzchni (i pożądanej korekcji refrakcyjnej oraz materiału soczewki), zapewnia refrakcję, to znaczy ma właściwości optyczne, które można wykorzystać do zapewnienia korekcji optycznej. Powierzchnia tylna każdego wewnętrznego kwadrantu soczewki w wewnętrznej części centralnej 38 (to znaczy powierzchnia odgraniczona 1/4 częścią prowadnicy 48 i dwoma sąsiednimi łukami 40, 42; 42, 44; 44, 46; lub 46, 40) może być generowana przez dowolną znaną zależność na powierzchnię wypełniającą, kiedy zostanąjuż zdefiniowane granice powierzchni. W korzystnej odmianie wykonania, do generacji każdego kwadrantu w postaci powierzchni kwadratowej wykorzystuje się znany wzór Ax² + By² + Cz² + Dxy + Eyz + Fx2 + Hy = Jz = O; gdzie A, B, C, D, E, F, G, H, J i K są stałymi. Powierzchnia tylna jest włączona między sąsiednie łuki, na przykład między łuki 40 i 42, od, na przykład, wspólnego punktu środkowego 52, przez pierwszy łuk 40 wzdłuż prowadnicy 48 do drugiego łuku 42. Byłoby do pomyślenia interpolowanie obszaru pomiędzy krzywymi 40 i 42 za pomocą szeregu łuków okręgów, z których każdy przechodzi przez środek 52 i prowadnicę 48 w punkcie stopniowo coraz bliższym, niż łuk poprzedni. Tak więc, powierzchnia tylna kwadrantu optycznego soczewki jest powierzchnią wypełniającą, znaną w technice jako powierzchnia „zakrzywiona ciągła”. Następnie w podobny sposób są generowane powierzchnie pozostałych trzech kwadrantów centralnej części soczewki na tylnej powierzchni tej soczewki.

Wygenerowana powierzchnia tylna wewnętrznej części optycznej 36 jest sterowana topograficznie. Innymi słowy, kształt powierzchni tylnej wewnętrznej części środkowej 36 soczewki zależy od kształtu znajdującej się poniżej części rogówki. Tak więc, każdy lokalny segment powierzchniowy powierzchni tylnej w optycznej części soczewki jest kształtem zgodny z odpowiednią częścią lokalną rogówki, znajdującą się pod lokalnym segmentem powierzchniowym. Powierzchnia tylna, w tej strefie optycznej, jest kształtem zgodny z rogówką, w przeciwieństwie do doboru kształtu rogówki, ponieważ generowane grzbiety (112, 116 itd.) drugiego zestawu są dokładnie aproksymowane łukami 40-46. Przednia powierzchnia jest kształtowana, jak to opisano poniżej, przez wypełnienie obszaru między dwoma sąsiednimi łukami, których promienie są wyznaczone, na podstawie żądanej korekcji refrakcyjnej, z zastosowaniem znanego wzoru na prostą soczewkę Zeissa.

Przednia powierzchnia wewnętrznej części optycznej jest generowana, korzystnie, po wygenerowaniu powierzchni tylnej soczewki. Przednia powierzchnia soczewki jest ukształtowana tak, aby zapewniała odpowiednie właściwości optyczne (na przykład sferyczne lub toroidalne). Jeżeli ma być kształtowana powierzchnia toroidalna, to przednią powierzchnię można zapełniać przez wykorzystanie znanego wzoru na prostą soczewkę Zeissa, która jest konwencjonalnie wykorzystywana do kształtowania soczewek toroidalnych. Oczywiście,

184 804 przed tym, zanim będzie możliwość kształtowania przedniej powierzchni praktyk musi wpierw wprowadzić, do wspomaganego komputerowo systemu projektowego 630, korekcję refrakcji wymaganą przez użytkownika. Informacja ta może być wprowadzana w sposób konwencjonalny tak, że wspomagany komputerowo system projektowy 630 może wykorzystywać tę informację do określenia kształtu przedniej powierzchni soczewki. Ponieważ dowolne dwa sąsiednie łuki są rozmieszczone co 90°, to wzór Zeissa na soczewkę prostą nie wymaga modyfikacji. Przednia powierzchnia soczewki zatem jest kształtowana na postawie łuków, lecz odsuniętych od powierzchni tylnej dla zapewnienia prawidłowej korekcji refrakcyjnej, przy utrzymaniu minimalnej grubości soczewki.

Należy zaznaczyć, że łuki 40-46 niekoniecznie muszą mieć po 90° rozpiętości: zakłada się to tylko dla wygody przy stosowaniu wzoru Zeissa. Należy zaznaczyć również, że łuki odległe o 180° nie muszą mieć, i w większości przypadków nie mają, jednakowych promieni. Tak więc powierzchnia przednia soczewki jest opisana dokładniej jako mająca kształt wielotoroidalny, lecz dla zgodności z aktualną terminologią przednią powierzchnię określa się jako ukształtowaną toroidalnie.

Poniżej opisano proces kształtowania obwodowej części optycznej 38 soczewki. Również i w tym przypadku korzystnej odmiany wykonania, najpierw wyznacza się kształt tylnej części soczewki. Jak to przedstawiono na fig. 7A i 7B, zarówno powierzchnia tylna, jak i przednia są podzielone na lokalne segmenty powierzchni po 15°. Każdy lokalny segment powierzchni jest ograniczony 1/24-tą (360°/15°) częścią obwodową prowadnicy wewnętrznej i 1/24-tą częścią obwodowej prowadnicy zewnętrznej 50, jak również przez pierwszy łuk odchodzący promieniowo i drugi łuk odchodzący promieniowo. Na przykład lokalny segment 54 powierzchni, który stanowi przykład wszystkich lokalnych segmentów powierzchni w wewnętrznej części optycznej, jest odgraniczony 1/24-tą częścią obwodową prowadnicy wewnętrznej i 1/24-tą częścią obwodowej prowadnicy wewnętrznej 48, i prowadnicy zewnętrznej 50 łukami 56, 58. Wszystkie łuki rozchodzą się w zasadzie w kierunku biegunowym, czyli promieniowym, przy czym te łuki wychodzą z początku 52. Kształt łuków 56, 58 jest wyprowadzony z drugiego zespołu wygenerowanych żeber a zatem, z powierzchni rogówkowej znajdującej się poniżej tej części soczewki. Oczywiście, wszystkie te łuki są ukształtowane tak, że wykazują minimalny luz względem znajdującej się poniżej rogówki. Tak więc, w razie potrzeby (to znaczy, jeśli jeden z łuków koliduje się ze znajdującą się poniżej powierzchnią rogówki), to cała część optyczna soczewki jest „unoszona” dla zapewnienia, że powierzchnia tylna części optycznej soczewki ma luz względem rogówki (to znaczy znajduje się w pewnej odległości od rogówki).

Łuki (takie jak 56 i 58) wyznacza się, korzystnie, przez wykorzystanie drugiego zespołu grzbietów, które kształtem pasują do rogówki znajdującej się pod spodem. Pierwszy punkt wykorzystywany do wyznaczania łuku (jak na przykład punkt 62 dla łuku 56) jest punktem przecięcia odpowiedniego grzbietu z wewnętrzną prowadnicą 48. Podobnie, drugi punkt łuku (jak na przykład punkt 64 dla łuku 56) jest punktem przecięcia odpowiedniego grzbietu z zewnętrzną prowadnicą 50. Promieniowy punkt środkowy między prowadnicą 48 a prowadnicą 50 (to znaczy 60 dla łuku 56) odpowiedniego każdego grzbietu (na przykład 112, 116 na fig. 6) jest wykorzystywany jako trzeci punkt do wyznaczenia łuku. Ponieważ łuk wyznaczają trzy punkty, to łuk jest po prostu wyznaczony okręgiem przechodzącym przez te trzy punkty 60, 62 i 64. Kształt lokalnego segmentu 54 powierzchni otrzymuje się przez zapełnienie obszaru między dwoma sąsiednimi łukami 56, 58 i między wewnętrzną prowadnicą 48 a prowadnic zewnętrzną 50 (to znaczy zewnętrznymi granicami lokalnego segmentu powierzchni). Należy zauważyć, że ciągła powierzchnia wypełniająca nie jest, wyprowadzona ze wspólnego punktu środkowego (jak na przykład punkt 52 w przypadku części centralnej 36), lecz wyprowadza się ją z prowadnicy wewnętrznej 48. Tak więc, te zapełniane lokalnym segmentem powierzchnie są znane jako krzywoliniowe powierzchnie siatkowe. Kształt powierzchni tylnej pozostałych lokalnych segmentów powierzchni, które są zmieszczone na wewnętrznej części obwodowej 38 części optycznej 32 soczewek wyznacza się w sposób identyczny, jak lokalny segment 54 powierzchni. Efekt ogólny jest taki, że każdy segment powierzchni ma kształt zgodny -z geometrią części powierzchni rogówkowej znajdującej się po nim.

184 804

Powierzchnia przednia wewnętrznej obwodowej części optycznej 38 może również i w tym przypadku być określana przy użyciu wzoru Zeissa. Jednakowoż, ponieważ ten wzór soczewkowy jest zestawiony dla refrakcji w interwałach po 90°, to wymaga podzielenia przez liczbę lokalnych segmentów powierzchniowych, w tym przypadku sześć (6), ponieważ soczewka w tej odmianie wykonania jest podzielona na interwały po 15°, a zatem ma sześć (6 lokalnych segmentów powierzchniowych (to znaczy 90°/15° = 6), jak to przedstawiono na fig. 7A i 7B, dla każdego interwału 90°.

Następnie może być wyznaczany zewnętrzny obszar obwodowy 34 soczewki. Powierzchnia tylna zewnętrznego obszaru obwodowego, korzystnie asymetrycznie i asferycznie, jest dopasowana do kształtu znajdującej się pod nią rogówki. Korzystne jest, jeśli w zewnętrznej części obwodowej 34 lokalne segmenty powierzchniowe 66 są zredukowane do segmentów 5° w celu zmniejszenia wielkości obszaru powierzchni każdego segmentu, tak aby wypadkowy kształt powierzchni tylnej soczewki pasował do rzeczywistego kształtu rogówki w możliwie największym stopniu. Każdy segment 66 jest odgraniczony drugą prowadnicą 50 i podstawią 26 oraz pierwszym grzbietem 68 i drugim grzbietem 70. Grzbiety 68, 70 są krzywymi otrzymanymi matematycznie na podstawie danych topograficznych znajdującego się pod spodem obszaru rogówki, i stanowią najlepszą krzywą dopasowania do znajdującej się pod spodem rogówki, tak że powierzchnia tylna soczewki pasuje do kształtu znajdującej się pod spodem rogówki. Powierzchnia tylna soczewki rozmieszczona między prowadnicami 26 i 50 oraz grzbietami 68 i 70 jest wypełniona z utworzeniem gładkiej krzywoliniowej powierzchni siatkowej w tych granicach.

Przednia powierzchnia zewnętrznej części obwodowej 34 nie musi być kształtowana tak, aby zapewnić siłę optyczną soczewki, ponieważ znajduje się na zewnątrz obszaru optycznego soczewki kontaktowej. Zatem powierzchnia przednia może być ukształtowana gładko z opadaniem wykładniczym od przecięcia soczewki z wewnętrzną obwodową częścią optyczna 38 przy drugiej prowadnicy 50 do zadanej minimalnej grubości krawędziowej przy podstawie 26 soczewki, o równym zasięgu z okręgiem 106'. Oczywiście, minimalna grubość krawędziowa, która występuję przy podstawie soczewki, zależy od materiału soczewki i nie może być zbyt mała, dla zminimalizowania niebezpieczeństwa pęknięć występujących w soczewce kontaktowej. Przednia powierzchnia soczewki kontaktowej w zewnętrznym obszarze obwodowym 34 powinna stanowić gładkie wypełnienie od spoiny z centralną strefą optyczną 32 soczewki do podstawy soczewki, tak aby nie przeszkadzała pod powieką użytkownika.

W aktualnie korzystnej odmianie wykonania, przednia powierzchnia 28 zewnętrznej obwodowej części 34 może być kształtowana w postaci krzywej S, jak to przedstawiono w przekroju stanowiąc podłużny występ dla oparcia powieki górnej i dolnej (patrz fig. 9). Zatem soczewkę wygodnie nakłada się na oko a powieka pomaga w przytrzymywaniu soczewki na oku.

Na figurach 8 i 9 przedstawiono krawędziową część zaokrągloną 82. Krawędziowa część zaokrąglona 82 jest wyznaczana w taki sposób, że stosuje się minimalny promień dla gładkiego wypełnienia obszaru między powierzchnią tylną 30 soczewki a powierzchnią przednią 28 soczewki. Ponieważ występują dwadzieścia cztery (24) lokalne segmenty powierzchniowe 66 na zewnętrznej części obwodowej 34 soczewki, to konieczne jest wyznaczenie dwudziestu czterech (24) różnych płomieni r, po jednym dla każdego lokalnego segmentu powierzchniowego 66. Granica 84 zaokrąglenia krawędziowego 82 i powierzchnia tylna 30 soczewki są połączone tak, że obie powierzchnie schodzą się w punkcie 84 z tym samym nachyleniem, innymi słowy, pierwsza pochodna równania łuku określającego zaokrąglenie krawędziowe 82 i pierwsza pochodna powierzchni tylnej w punkcie 84 są równe. Podobnie, granica między zaokrągleniem krawędziowym 82 a powierzchnią przednią 28 soczewki znajduje się w punkcie 86, i obie krzywe schodzą się w tym punkcie z tym samym nachyleniem.

Dane o powierzchni soczewki, w przypadku zarówno powierzchni przedniej, jak i tylnej, następnie są trasowane z wspomaganego komputerowo systemu projektowego 630 do procesora rozkazowego 640.

W tej odmianie wykonania wspomagany komputerowo system projektowy 630 generuje plik wynikowy opisujący całą powierzchnię, obie powierzchnie, przednią, i tylną oraz powierzchnię zaokrąglenia brzegowego soczewki. Plik wynikowy następnie jest wprowadzany

184 804 do procesora rozkazowego 640. Dzięki temu kształtowane są obie powierzchnie, przednia i tylna oraz powierzchnie zaokrąglenia brzegowego soczewki, stosownie do informacji z procesora rozkazowego.

Procesor rozkazowy 640 odbiera pliki wynikowe i generuje pewną sekwencję rozkazów, która steruje układem kształtującym 650. Procesor rozkazowy 640 odbiera pliki wynikowe, które zawierają dane XYZ opisujące powierzchnię kształtowanej soczewki, i generuje pewną sekwencję rozkazów, która steruje układem kształtującym 650. Procesor rozkazowy 640 będzie pobierał dane XYZ z wspomaganego komputerem systemu projektowego 630 i wykorzystywał te dane do generowania sygnałów sterujących potrzebnych do sterowania układem 650 kształtowania soczewki, który następnie kształtuje półwyroby soczewki. Procesor rozkazowy 640 jest dostosowany do układu 650 kształtowania soczewki i obydwa bloki są do zakupienia od wytwórców układu 650 kształtowania soczewki.

Wspomagane komputerem systemy projektowe 630 są komercjalnie dostępne pod nazwami handlowymi Anvil5000™ z firmy Manufacturing Consulting Services ze Scottsdale, w stanie Arizona, Attitude™, AutoMILL™ i AutoSURF™ z firmy Autodesk z Sausalito, w stanie California; oraz CADKEY™ z firmy Cadkey Inc. Manchester, Connecticut.

Tradycyjne techniki obróbki nie są odpowiednie do kształtowania półwyrobów soczewkowych asymetrycznie w trzech wymiarach, ponieważ nie zapewniają one dokładności ani precyzji programowanej frezarki. Jednakowoż ostatnio opracowane obrabiarki sprzedawane pod nazwą fabryczną Optiform Lathe™, produkowane przez firmę Rank, Taylor, Hobson Ltd. z Leicester, w Anglii, mają dokładność i precyzję programowanej frezarki i, mogą obrabiać półwyrób soczewki w kierunku Z, przynajmniej w segmentach powierzchni soczewki położonych odstępach co 15°.

W korzystnej odmianie wykonania, soczewka wytwarzana jest na obrabiarce bez powodowania liniowych wypukłości na powierzchni soczewki. Ponadto, w niektórych metodach laserowych z urabianiem materiału z półwyrobu soczewki na powierzchni mogą powstawać jamy, zatem są one nieodpowiednie. W innej odmianie wykonania niniejszego wynalazku układ 650 kształtowania soczewki jest trójosiową obrotową frezarką programowaną umożliwiającą przemieszczenia w osiach X, Y i Z, lecz możliwe jest stosowanie zamiast nich innych układów umożliwiających kształtowanie kształtek soczewek asymetryczne w trzech wymiarach z gładkim przejściem (to znaczy, bez ostrych kątów).

W korzystnej odmianie procesu urabiania, urabiające narzędzie skrawające wędruje po torze spiralnym od strony promieniowo zewnętrznej soczewki do środka soczewki. Narzędzie skrawające umożliwia przemieszczenia w kierunku Z o ± 0,2 mm na obrót, w odstępach 15°. Z uwagi na te ograniczenia urabiania, dane soczewki są dopasowywane do osi ortogonalnej, tak że rozrzuty danych soczewki w osi Z będą się mieściły w granicach ±0,2 mm na obrót. Narządzie urabiające przemieszcza się promieniowo do wewnątrz o 0,25 mikrometrów (czyli 250 L) na każdy pełny obrót półwyrobu soczewki. Z powodu bardzo niewielkiej odległości przebywanej przez narzędzie skrawające w kierunku promieniowym, wypadkowy ruch spiralny narzędzia skrawającego zapewnia gładką i jednolitą krzywiznę powierzchni soczewki. Zatem nie jest potrzebne późniejsze polerowanie skrawanej soczewki po jej wyjęciu z obrabiarki. W stanie obecnym najpierw poddaje się obróbce powierzchnię tylną soczewki, a następnie powierzchnię przednią.

Na figurze 11, w innych odmianach wykonania według niniejszego wynalazku przednia powierzchnia 28 centralnej części optycznej 36 może mieć różny kształt. Na przykład, przednia powierzchnia przedniej części optycznej 36 może być sferyczna, toroidalna itp. Konwencjonalnie, soczewki toroidalne mają oś wielką i oś małą, które są ustawione pod kątem 90° względem siebie z powodu ograniczeń produkcyjnych (pomiar łuku o kącie powyżej 90°) wytwarzanie powierzchni toroidalnej soczewki było ograniczone do osi ustawianych w odstępach co 90°. Lecz osie, wielka i mała, części toroidalnej rogówki rzeczywistej mogą nie być, i najczęściej nie są, ustawione pod kątem 90° względem siebie. Według niniejszego wynalazku możliwe jest skrawanie soczewki w każdy kształt włącznie z soczewkami mającymi centralną część toroidalną, gdzie osie, wielka i mała, rozmieszczone są pod kątem innym, niż 90° względem siebie, tak aby odpowiadały dokładnej toroidalności wymaganej dla pacjenta.

184 804

W takim przypadku możliwe jest zmodyfikowanie wzoru Zeissa dla soczewki prostej, dla uwzględnienia faktu, że osie, wielka i mała, są ustawione pod kątem różnym od 90°. W każdym przypadku, opisane modelowanie powierzchni umożliwia pomiar potrzebnych łuków o dowolnie małych kątach na nich partych, i zmianę przez specjalistę odpowiednio łuku refrakcji.

W innej odmianie wykonania według niniejszego wynalazku, powierzchnia przednia soczewki w centralnej części optycznej 32 może składać się z połączenia centralnej części sferycznej 36 i obwodowej części toroidalnej 38. Korzystne jest, jeśli centralna część sferyczna 36 części centralnej ma średnicę około 2 mm - 31 mm. Korzystne jest, jeśli centralna część sferyczna 36 jest umieszczona powyżej najwyższego punktu rogówki (to znaczy, tego punktu na rogówce, który ma największą wartość współrzędnej Z). Część centralna 32 ma średnicę zwykle 7 mm - 7,5 mm. Korzystne jest, jeśli część pierścieniowa 38 części centralnej 32 rozmieszczona wokół centralnej części sferycznej 36 ma kształt toroidalny zgodny z kształtem znajdującej się poniżej niego rogówki. Innymi słowy, powierzchnia toroidalna soczewki ma oś wielką i oś małą, 206, 208, które są często są ustawione względem siebie nawzajem pod kątem różnym od 90°. Taka soczewka będzie dawała efekt „otworowy” i umożliwi przechodzenie do wnętrza oka tylko promieni centralnych. Stosuje się sferyczną część centralną, ponieważ soczewki sferyczne zapewniają najlepsze właściwości optyczne. Jakkolwiek oko jest pewną powierzchnią asferyczną, to rogówka jest najbardziej sferyczna w swoim punkcie najwyższym (to znaczy ta część rogówki jest najbardziej symetryczna). Zatem do przyjęcia jest, aby środkowa część soczewki, o średnicy 2 mm - 31 mm była sferyczna dla zapewnienia najlepszych właściwości optycznych, natomiast pozostała część strefy optycznej jest toroidalna.

Ponieważ korzystne jest umieszczanie sferycznego obszaru centralnego 36, optycznej części centralnej 32 wokół osi F rogówki, a część centralna 32 soczewki może być odsunięta od geometrycznego środka GC oka (patrz fig. 13). Ponadto część optyczna soczewki powinna być odsunięta od geometrycznego środka soczewki. W innych odmianach wykonania, jak to przedstawiono na fig. 12, centralna część optyczna 32 może nie mieć kołowej granicy, widzianej od góry w dół, względem zewnętrznego obwodowego obszaru 34, zwłaszcza, jeżeli najwyższy punkt rogówki jest znacznie odsunięty od środka geometrycznego. Część zewnętrzna 34 soczewki musi mieć szerokość 0,5 mm - 2 m (w wymiarze promieniowym) dla zapewnienia dostatecznej wielkości obszaru powierzchni tylnej soczewki dla dopasowania asymetrycznego i asferycznego do powierzchni rogówki. Zatem granica między zewnętrzną częścią topograficzną 34 a centralną częścią optyczną 32 może być nieco wgłębiona, zwłaszcza w sąsiedztwie najwyższego punktu rogówki F, jak to przedstawiono na fig. 12, kiedy najwyższy punkt, rogówki jest przesunięty w bok od środka geometrycznego soczewki.

W przypadku ludzi, którzy mają rogówki silnie stwardniałe, niniejszy wynalazek umożliwia zapewnienie, że soczewka ma przednie zakrzywienie centralnego obszaru optycznego 32 toroidalne, z pozostawieniem asymetrycznego asferycznego zewnętrznego obwodowego obszaru powierzchni. Mogą być mierzone promienie rogówki, największy i najmniejszy, i centralny tylny optyczny obszar toroidalny może być wykonany tak, że osie pokrywają się z osiami oka. Jak wspomniano powyżej, w większości przypadków te osie, wielka i mała, nie będą ustawione pod kątem 90° względem siebie nawzajem.

Jakkolwiek powierzchnie tradycyjnych soczewek mają z konieczności kształt okrągły (z powodu rotacyjnej obróbki skrawaniem), takie ograniczenie nie występuje przy stosowaniu metod i danych kształtowania według niniejszego wynalazku. Przy wykorzystywaniu fragmentów powierzchni, obrabiać można soczewkę każdego kształtu, włącznie z soczewką ukształtowaną owalni owalnie (elipsoidalne) lub soczewkę ściętą. Różnorodność kształtów soczewek dopuszczalna przy wykorzystaniu niniejszego wynalazku umożliwia praktykom, przy wykorzystaniu niniejszego wynalazku, opracowanie nowych sposobów podejścia do rozwiązania problemu wzajemnego oddziaływania między soczewką a powieką oka. Współdziałanie powieki z soczewką kontaktową stanowiło problem typowy dla soczewek kontaktowych. Ponieważ powieka zamyka się, to wykazuje tendencję do zaczepiania o krawędź soczewki i przemieszczania soczewki z jej położenia centralnego. Przy zastosowaniu kształtu soczewki innego, niż kołowy, na przykład kształtu ściętego, siła powieki rozłoży się na dłuższą krawędź soczewki kontaktowej a zatem soczewka wykaże mniejszą tendencję do

184 804 przemieszczania się. W odróżnieniu od tego, jeżeli stosuje się soczewkę o kształcie owalnym, to większa średnica owalu może być zorientowania wzdłuż pionowego południka rogówki (to znaczy od godziny 12 do. godziny 6 na tarczy zegara). Jakkolwiek przy tej orientacji na wstępny styk z powieką (która, jak stwierdzono, skupia siły powieki na wąskiej części soczewki) wystawiona jest najwęższa część soczewki, to ta wąska część jest podtrzymywana na większą siłą nośną. Zakłada się, że nie okrągła konstrukcja soczewki będzie sprzyjać zmniejszaniu, jeśli nie zapobieganiu, wyrzucaniu soczewki pod działaniem powieki. Podobnie, obszar strefy optycznej może być przemieszczony względem zewnętrznej krawędzi wskutek zmian położenia punktu głównego rogówki bez powodowania dodatkowych niezamierzonych efektów pryzmatycznych.

Asymetryczna asferyczna powierzchnia tylna, czyli część powierzchni soczewki kontaktowej według niniejszego wynalazku, która dopasowana jest do asferycznego asymetrycznego konturu rogówki umożliwia osadzanie soczewki znacznie pewniej na rogówce i mniejsze obracanie się w odniesieniu do rogówki, niż w przypadku jakiejkolwiek znanej soczewki. Ta zaleta według niniejszego wynalazku związana jest z kilkoma charakterystycznymi właściwościami. Po pierwsze, jak to opisano powyżej, powieka wykazuje tendencję do przemieszczania soczewki, kiedy użytkownik mruga. Ponieważ soczewka według niniejszego wynalazku ma trwałe osadzenie na rogówce, to przemieszczenie jest znacznie mniej prawdopodobne. Nawet, jeżeli soczewka zaczyna się przemieszczać, to siły napięcia powierzchniowego będą powodowały powrót do poprawnego położenia (to znaczy, „położenia wycentrowania”) znacznie szybciej i dokładniej, niż w przypadku jakiejkolwiek soczewki znanej. Znane symetryczne soczewki asferyczne mogą wymagać balastu, czyli „obciążenia”, zwykle pewnej dodatkowej masy materiału soczewki, w dolnym kwadrancie soczewki (położeniu na godzinie szóstej) dla prawidłowego orientowania się soczewki na rogówce. Pod działaniem grawitacji, kiedy pacjent jest w pozycji pionowej, cięższa część znanej soczewki ma tendencję do obracania się do niższego kwadrantu rogówki. W soczewce według niniejszego wynalazku, zamówiony asymetryczny obrys soczewki będzie powodował ustalenie się soczewki na środku, na rogówce, bez potrzeby stosowania balastu dla orientowania soczewki siłą grawitacji. Dopasowane obrysy soczewki i rogówki działają jak „klucz” dla poprawnego centrowania soczewki na rogówce. Korzystne jest, jeśli część soczewki dwuogniskowej mającą większą siłę optyczną (do obserwowania przedmiotów bliskich) jest umieszczana w niższym kwadrancie przynosowym soczewki (co opisano bardziej szczegółowo poniżej). Należy zaznaczyć, że dolny kwadrant przynosowy jest wyjątkowy w przypadku niniejszego wynalazku, powodu asymetrii (i asferyczności). Innymi słowy, soczewka przeznaczona dla prawego oka będzie pasować wyłącznie do oka prawego, i nie może być zamieniana z soczewką zakładaną do oka lewego.

Następna zaleta samoczynnego ustawiania się, czyli właściwości samocentrowania soczewki według niniejszego wynalazku występuje przy stosowaniu soczewek dwu- lub wieloogniskowych. Znane są dwa typy takich soczewek: w pierwszym część dwu- lub wieloogniskowej soczewki mająca większą siłę optyczną, niż resztą, soczewki, znajduje się w kwadrancie niższym. W drugim typie, centralna część dwu- lub wieloogniskowej soczewki jest nastawiona na odległość, a siła optyczna stopniowo rośnie w kierunku promieniowym. W celu prawidłowego zorientowania soczewki pierwszego typu, praktyką stosowaną dotychczas jest umieszczenie w dolnym kwadrancie pewnego balastu, dla umożliwienia orientowania soczewki przez grawitację. Jak wspomniano powyżej, jeżeli pacjent znajduje się w położeniu przechylonym, na przykład czytając w łóżku to działanie grawitacyjne na soczewkę skierowane jest niewłaściwie i soczewka ma tendencję do obracania się i odpływania z położenia wyjustowania. Drugi typ soczewki dwuogniskowej lub wieloogniskowej nie wymaga balastu, lecz zapewnia mniejsze centralne pole widzenia. Według niniejszego wynalazku korzystne jest stosowanie pierwszego typu soczewki dwuogniskowej lub wieloogniskowej. Ponieważ soczewka według niniejszego wynalazku nie wymaga do ustawienia balastu, to użytkownik może zajmować dowolne położenie bez przemieszczania się lub obracania soczewki od jej położenia ustawienia. Ponadto, jeżeli soczewka dwu- lub wieloogniskowa według niniejszego wynalazku nie zostaje przemieszczona, to soczewka, pływając na warstewce łzowej szybko ustawi się we właściwym położeniu na rogówce.

184 804

Niniejszy wynalazek obejmuje soczewki kontaktowe miękkie, twarde tub gazoprzepuszczalne wykonywane bez ograniczenia z różnych dostępnych w handlu materiałów, jak polimery hydrofilowe, (na przykład hydrożele) polimetakrylan metylu lub sztywne gazoprzepuszczalne materiały polimerowe, jak akrylan fluoro-krzemowy (Polymer Technology), elastyczne fluoropolimery (na przykład A-FPP z Ocular Sciences), siloksan fluorowy (Cooper Vision), styrosilikon (Ocutec), akrylan 1-butylo wo-styrenowo-krzemowy (PBH), poliakrylan kremowo-sulfono-fluorowy (Progressive Optical Research) oraz fluoropolimer (American Hydron), który jest zalecany.

W dowolnym z powyższych wykonań, soczewka kontaktowa może zawierać obrzeże przytwardówkowe 90, które odchodzi promieniowo na zewnątrz od zewnętrznej części obwodowej 54 (patrz fig. 10). Obrzeże twardówkowe 90 układa się na znajdującej się poniżej twardówce. Soczewka według niniejszego wynalazku nie unosi się z twardówki lecz spoczywa na niej. Część twardówkowa 90 umożliwia wsunięcie się krawędzi soczewki pod górną powiekę dla wygody. Zatem zewnętrzna obwodowa część 90 tylnej powierzchni soczewki jest „zgodne” z kształtem średniej twardówki, tak że część 90 układać się będzie na twardówce.

Zgodnie z inną cechą charakterystyczną według niniejszego wynalazku (patrz fig. 11), powierzchnia optyczna powierzchni o zwiększonej sile dioptycznej znajduje się w wewnętrznej obwodowej części optycznej 38 w dolnej przynosowej części soczewki 10', to znaczy, względem oka, na którym umieszczona jest soczewka. Ta część o zwiększonej sile dioptrycznej nie rozciąga się na całym obwodowym obszarze soczewki. Na figurze 11, wewnętrzna środkowa część optyczna 36 soczewki 10' (dostosowanej do oka prawego) została przedstawiona w postaci uproszczonej.

Dla ilustracji osie kartezjańskie x i y przestawiono jako przecinające się w centralnej części 36, z utworzeniem czterech kwadrantów, odpowiednio oznaczonych etykietami: dolnego kwadrantu przynosowego („INQ”), górnego kwadrantu przynosowego („SNQ”), dolnego kwadrantu skroniowego („ITQ”) i górnego kwadrantu przyskroniowego („STQ”). Te kwadranty soczewki 10' są oznaczone etykietami odpowiednio do kwadrantów oka, na które soczewka jest nakładana. Według niniejszego wynalazku, tylko ograniczona część soczewki ma zwiększoną siłę optyczną, potrzebną do czytania lub innych czynności bliskich (jak na przykład higiena osobista, gotowanie itp.). Korzystne jest, jeśli powierzchnia o zwiększonej sile optycznej jest ograniczona w zasadzie do tej części wewnętrznego kwadrantu przynosowego, który znajduje się w wewnętrznej obwodowej części optycznej 38. Jednakowoż w przypadku tej odmiany wykonania niniejszego wynalazku ważne jest to, że drugi optyczny obszar o sile optycznej zwiększonej w stosunku do pierwszego obszaru optycznego, o sile dioptrycznej zwiększonej w stosunku do pierwszego obszaru optycznego, jest rozmieszczony asymetrycznie na powierzchniach soczewki. Względna wielkość części centralnej i części peryferyjnej powinna być obrana w zależności od indywidualnych zapatrywań pacjenta.

W korzystnej odmianie wykonania soczewka 10' ma obszary optyczne, pierwszy i drugi, o wartościach siły refrakcji, odpowiednio, pierwszej i drugiej. Drugi obszar optyczny 162 (o większej sile refrakcyjnej) zajmuje stosunkowo niewielką część przedniej (zwróconej na zewnątrz) powierzchni soczewki, podczas gdy pierwszy obszar optyczny 160 (o mniejszej sile refrakcji) zajmuje resztę powierzchni przedniej soczewki 10'. Korzystne jest, jeśli drugi obszar optyczny 162 jest umieszczony w zasadzie wewnątrz kwadrantu przynosowej część obwodowej 38 soczewki. Drugi obszar optyczny 162 może, lecz niekoniecznie, sięgać do krawędzi 156 która odpowiada drugiej prowadnicy 50. Zatem według tej korzystnej odmiany niniejszego wynalazku, fig. 11 przedstawia soczewkę 10' dostosowaną do umieszczenia na prawym oku pacjenta. Soczewka dostosowana do umieszczenia na oku lewym stanowiłaby w zasadzie obraz zwierciadlany obrazu z fig. 11. Jeden lub obydwa obszary optyczne, pierwszy i drugi, 160 i 162, mogą być kształtowane z osiągnięciem takich samych zalet i cech charakterystycznych na powierzchni tylnej soczewki, jednakowoż powierzchnia tylna soczewki jest zwykle uwarunkowana topografią.

Jakkolwiek ogólnie korzystne jest, jeśli drugi obszar optyczny 162 tworzy INQ w zasadzie wewnątrz obszaru obwodowej części 154 soczewki, to wynalazek nie jest w taki sposób

184 804 ograniczony. Drugi obszar optyczny 162 może być rozpięty na łukach o takiej długości, że mieści się w kącie nieco powyżej 90°, na przykład w zakresie 30°-100°.

Obszary optyczne, pierwszy i drugi, 160 i 162 mają różną siłę refrakcyjną, tworzą soczewkę dwuogniskową. Siła refrakcyjna drugiego obszaru optycznego 162 może przekraczać siłę reszty soczewki o pewną liczbę dioptrii, na przykład, zależnie od potrzeby, o trzy lub więcej dioptrii. Na przykład część centralna 152 soczewki i obszar obwodowy 154, który jest wolny od obszaru optycznego 162, razem mają siłę refrakcji określona przez pierwszy obszar optyczny. To znaczy że jest to część centralna 152, przez którą przechodzi większość promieni świetlnych.

Korzystne jest, jeżeli część centralna 152 soczewki jest sferyczna. Drugi obszar optyczny 162, jest, korzystnie, rozmieszczony w zasadzie wewnątrz części obwodowej 38 soczewki, między pozycjami godziny dziewiątej i szóstej na zegarze w przypadku lewego oka pacjenta, oraz pomiędzy godziną szóstą a trzecią na zegarze, w przypadku oka prawego. Wchodzący w skład części obwodowej 38 obszar zewnętrzny 162 na ogniskową określoną przez pierwszy obszar optyczny 160. To pozycjonowanie zapewnia, że zwiększona siła refrakcyjna drugiego obszaru optycznego 162 znajduje się wewnątrz i, korzystnie, całkowicie pokrywa się z INQ. Drugi obszar optyczny 162 zapewnia długość ogniskowej dla soczewki dwuogniskowej, która różni się od ogniskowej pierwszego obszaru optycznego 160, i jest rozmieszczona asymetrycznie po przeciwnej stronie soczewki, na przykład po górnej skroniowej stronie soczewki. W wyniku tego eliminuje się w zasadzie całkowicie niepożądane rozmazania obrazu, utratę kontrastu, czułości, zjawisko halo, i kombinacje tych efektów, które były związane ze znanymi soczewkami dwuogniskowymi do patrzenia na odległość, ponieważ przy obserwacji odległych obiektów, stosunkowo niewiele promieni światła przechodzi przez drugi obszar optyczny 162 soczewki, natomiast przez tę część przechodzą w zasadzie wszystkie promienie świetlne potrzebne do patrzenia bliskiego przez tę część.

Na figurach 14 i 15 przedstawiono soczewkę kontaktową ortokeratologiczną 310 według niniejszego wynalazku. Soczewki ortokeratologiczne celowo wsparte są na znajdującej się pod nimi rogówce, dla zmiany powierzchni rogówki na bardziej regularną i o stosunkowo płaskim kształcie do korekcji krótkowzroczności i ewentualnie astygmatyzmu. Soczewki ortokeratologiczne są zwykle noszone przez użytkownika w ciągu określonego okresu czasu (na przykład w ciągu nocy) i są wyjmowane przez użytkownika na inny okres czasu (na przykład w ciągu dnia), tak że użytkownik może zaobserwować poprawę ostrości wzroku bez pomocy soczewek, czy okularów. Ponieważ pacjent nosi okresowo coś, co znane jest jako przytrzymujące soczewki ortokeratologiczne, to rogówka w zasadzie pozostaje odkształcona w kształt powierzchni tylnej stosunkowo twardej przytrzymującej soczewki ortokeratologicznej podczas stosunkowo krótkiego okresu (na przykład 12-18 godzin), kiedy soczewki przytrzymujące nie są noszone. (Należy zaznaczyć, że zwykle pacjent nosi soczewki przytrzymujące przez noc).

Soczewka ortokertologiczna 310 ma, korzystnie część centralną 300 o średnicy 5 mm, która ma powierzchnię tylną o korzystnym stosunkowo płaskim kształcie, którym rogówka ma być odkształcana zapewniają optymalną, ostrość wzroku w oku nie uzbrojonym. Jednakowoż łukowaty obszar utworzony przez wewnętrzną część pierścieniową 302 zamkniętą, między częścią centralną 300 a przez zewnętrzną część obwodową. 334 mającą średnicę 7 mm, tylnej powierzchni ortokeratologicznej soczewki kontaktowej 310 ma kształt stosunkowo wgłębiony (to znaczy bardziej stromy), dla umożliwienia wybrzuszania się rogówce promieniowo na zewnątrz w tym obszarze pierścieniowym, ponieważ rogówka przemieszcza się promieniowo do obszaru znajdującego się pod częścią centralną 300. Pozostała zewnętrzna część obwodowa 334 odpowiada zewnętrznej części obwodowej i 34 omówionej powyżej soczewki kontaktowej. Innymi słowy, powierzchnia tylna soczewki kontaktowej w zewnętrznym obszarze obwodowym 334 asymetrycznie i asferycznie jest dopasowana do kształtu znajdującej się pod nią rogówki. Ta część soczewki nie wypiera rogówki, jak centralna część 300 soczewki ortokeratologicznej 310.

Na figurze 15 przedstawiono zewnętrzną powierzchnię 14 liniami ciągłymi w jej naturalnym kształcie nie zdeformowanym. Rogówka 114 została przedstawiona liniami przerywanymi

184 804 w sposób znacznie przejaskrawiony, w celu przedstawienia kształtu rogówki po jej wyparciu soczewką keratologiczną według niniejszego wynalazku.

Korzystne jest, jeśli rogówka jest przemieszczana przez część centralną 300 przez objętość VI. Poza tym, wewnętrzna część obwodowa 338 jest wgłębiona o odpowiedni wymiar, dla umożliwienia wybrzuszenia się rogówki wypieranej objętością V2. W korzystnej odmianie wykonania objętość VI wyparta przez część centralną 300 jest równa objętości V2, o którą rogówka wybrzusza się na zewnątrz w obszarze znajdującym się pod wewnętrzną częścią obwodową 338. Zatem, wewnętrzna część obwodowa 338 jest wgłębiona o wartość odpowiadającą przynajmniej objętości VI. Korzystne jest, jeśli soczewka kontaktowa 310 jest wykonana ze stosunkowo twardego, przepuszczalnego dla gazów materiału, tak aby wypierała centralną część znajdującej się pod spodem rogówki umożliwiając dostateczny dostęp tlenu do oka.

Oczywiście, przednia powierzchnia zarówno części centralnej 300, jak i wewnętrzna część obwodowa 338 mogą być ukształtowane tak, aby zapewniały wymaganą korekcję refrakcji oka użytkownika, mając na przykład albo sferycznie ukształtowaną powierzchnię przednią albo powierzchnię przednią ukształtowaną toroidalnie w sposób podobny do opisanego powyżej, w odniesieniu do części 34, 36 i 38 soczewki 10.

Po opisaniu korzystnych odmian wykonania niniejszego wynalazku, jest oczywiste, że opisane powyżej urządzenia i sposób mają za zadanie zilustrowanie zasad niniejszego wynalazku i że możliwe jest opracowanie przez specjalistę innych urządzeń bez wychodzenia poza ideę i zakres niniejszego wynalazku, według załączonych zastrzeżeń patentowych.

184 804

IG. 2

Ll.

640

184 804

Υ

184 804

LOCAL

Z

A

FIG. 6

108

FIG. 9

184 804

184 804

FIG. ΙΟ

184 804

184 804

FIG. 15

FIG. 13

300 302

FIG. 14

184 804

FIG. IB

FIG. IA

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 70 egz.

Cena 4,00 zł.

Claims (17)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Soczewka kontaktowa, zwłaszcza do zastosowania do asymetrycznej asferycznej rogówki, zawierająca powierzchnię przednią, powierzchnię tylną i podstawę, przy czym każda z powierzchni, tylna i przednia, ma centralną, część optyczną i zewnętrzną obwodową część rogówkową, znamienna tym, że powierzchnia tylna jest podzielona na zbiór lokalnych segmentów powierzchniowych przez zbiór przechodzących promieniowo granic, które biorą początek we wspólnym punkcie środkowym na tylnej powierzchni soczewki, przy czym przechodzące promieniowo granice na tylnej powierzchni wewnętrznej części centralnej stanowią grzbiety o kształcie zgodnym z kształtem rogówki znajdującej się pod tymi promieniowo biegnącymi granicami podczas noszenia soczewki na gałce ocznej.
2. 2. Soczewka według zastrz. 1, znamienna tym, że lokalne segmenty powierzchniowe soczewki rozmieszczone na tylnej powierzchni wewnętrznej części centralnej stanowią zbiór powierzchni tworzonych przez krzywe.
3. 3. Soczewka według zastrz. 1, znamienna tym, że lokalne segmenty powierzchniowe soczewki rozmieszczone na tylnej powierzchni wewnętrznej części centralnej stanowią zbiór powierzchni siatek krzywych.
4. 4. Soczewka według zastrz. 1, znamienna tym, że lokalne segmenty powierzchniowe soczewki rozmieszczone na tylnej zewnętrznej powierzchni tylnej powierzchni zewnętrznej wspomnianej zewnętrznej części obwodowej stanowią zbiór powierzchni siatek krzywych.
5. 5. Soczewka według zastrz. 1, znamienna tym, że przednia powierzchnia centralnej części optycznej zawiera część centralną ukształtowaną sferycznie i wewnętrzną obwodową część ukształtowaną toroidalnie, która ma oś wielką i oś małą, które są ustawione względem siebie pod kątem innym, niż 90°.
6. 6. Soczewka według zastrz. 5, znamienna tym, że centralna część ukształtowana sferycznie jest przesunięta względem środka geometrycznego soczewki.
7. 7. Soczewka według zastrz. 1, znamienna tym, że centralna część ukształtowana sferycznie zawiera drugą część centralną i część pierścieniową, obszar o pierwszej wartości zdolności refrakcyjnej, przynajmniej w drugiej części centralnej, oraz obszar o drugiej wartości zdolności refrakcyjnej w zasadzie skupiony w zadanym miejscu wewnątrz części pierścieniowej po przynosowej stronie soczewki względem oka po umieszczeniu na oku, przy czym obszar o drugiej wartości zdolności refrakcyjnej ma wartość tej zdolności refrakcyjnej większą, niż obszar o pierwszej wartości zdolności refrakcyjnej.
8. 8. Soczewka według zastrz. 7, znamienna tym, że obszar o drugiej wartości zdolności refrakcyjnej jest w zasadzie skupiony tylko w zadanym z góry miejscu.
9. 9. Soczewka według zastrz. 8, znamienna tym, że zadane z góry miejsce znajduje się po niższej względem oka stronie soczewki.
10. 10. Soczewka według zastrz. 1, znamienna tym, że oś wielka i mała przedniej powierzchni centralnej części optycznej są ustawione względem siebie pod kątem innym niż 90 stopni.
11. 11. Soczewka według zastrz. 1, znamienna tym, że powierzchnia tylna zewnętrznej obwodowej części centralnej asymetrycznie i asferycznie jest dopasowana do odpowiedniej obwodowej części rogówki, która znajduje się pod zewnętrzną częścią obwodową soczewki podczas noszenia soczewki na gałce ocznej przez pacjenta.
12. 12. Sposób wytwarzania soczewki kontaktowej, w którym skanuje się rogówkę generując dane odpowiadające powierzchni rogówki, znamienny tym, że generuje się powierzchnię pasującą do rogówki, na podstawie danych, wyznacza się punkt główny na powierzchni pasującej do rogówki, generuje się podstawę wokół punktu głównego, generuje się zbiór rozchodzących się promieniowo grzbietów z powierzchni dopasowanej do rogówki, przy czym każdy z wielu grzbietów wychodzi z punktu głównego i sięga promieniowo na zewnątrz do

    184 804 podstawy, zaś każdy z grzbietów dopasowuje się do odpowiedniej lokalnej części powierzchni rogówki, generuje się pierwszą prowadnicę, przy czym pierwsza prowadnica odpowiada granicy między częścią optyczną soczewki a częścią dopasowaną topograficznie tylnej powierzchni soczewki, generuje się zbiór lokalnych segmentów powierzchniowych między granicami utworzonymi przez przecięcia grzbietów z pierwszą prowadnicą i z podstawą, przy czym każdy z lokalnych segmentów powierzchniowych na powierzchni tylnej w części optycznej ma kształt zgodny z kształtem odpowiedniej lokalnej części powierzchni rogówki, znajdującej się pod odpowiednim lokalnym elementem powierzchniowym podczas noszenia soczewki na gałce ocznej, oraz wycina się soczewkę kontaktową z powierzchniami, tylną i przednią, dopasowanymi do lokalnych segmentów powierzchniowych.
13. 13. Sposób według zastrz. 12, znamienny tym, że dodatkowo generuje się drugą prowadnicę, przy czym pierwsza prowadnica ma średnicę większą od średnicy drugiej prowadnicy, oraz generuje się zbiór lokalnych segmentów powierzchniowych między granicami utworzonymi przez przecięcia grzbietów z pierwszą prowadnicą i z drugą prowadnicą.
14. 14. Sposób według zastrz. 12, znamienny tym, że dodatkowo generuje się przynajmniej jeden łuk z każdego z grzbietów, przy czym ten przynajmniej jeden łuk ma kształt zgodny z kształtem rogówki znajdującej się pod przynajmniej jednym łukiem podczas noszenia soczewki na gałce ocznej.
15. 15. Sposób według zastrz. 13, znamienny tym, że dodatkowo generuje się przynajmniej jeden łuk z każdego z grzbietów, przy czym ten przynajmniej jeden łuk rozmieszczony jest w optycznej części soczewki i ten przynajmniej jeden łuk ma kształt zgodny z kształtem rogówki, znajdującej się pod przynajmniej jednym łukiem podczas noszenia soczewki na gałce ocznej.
16. 16. Sposób według zastrz. 15, znamienny tym, że z każdego z grzbietów generuje się przynajmniej dwa łuki, przy czym pierwszy z tych dwóch łuków rozmieszcza się między punktem głównym, a pierwszą prowadnicą, a drugi rozciąga się między pierwszą prowadnicą, a drugą prowadnicą.
17. 17. Sposób według zastrz. 12, znamienny tym, że wytwarza się soczewkę kontaktową która zawiera zewnętrzną część twardówkową obejmującą ten sam obszar, co podstawa soczewki kontaktowej.