TW201316080A - 用於老花眼之鏡片系統 - Google Patents

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Abstract

一種用以矯正老花眼的眼用鏡片家族，其符合看遠視力、看近視力和視差之限制，且可根據一程序設計而得，該程序包含之評價函數係以雙眼視覺表現為考量。

Description

用於老花眼之鏡片系統
本發明係關於可用以矯正老花眼之眼用鏡片。
隨著年齡增長，人眼會越來越不能彎曲自然晶體以適當將焦距調整到較為靠近觀看者處的物體上。此一情況習稱老花眼。同樣地，以人工嵌入晶體取代天然晶體的人通常也缺乏視力調節能力。
矯正眼睛適應問題的習知方法之一是單視矯正法，其係於主要使用眼睛加上矯正看遠視力的單一視力鏡片，於非主要使用眼睛加上矯正看近視力的單一視力鏡片。但單視矯正法往往會導致喪失實體映像。另一種治療老花眼的方法是在兩眼同時使用雙焦或多焦隱形眼鏡。這種方法能夠達到滿意的矯正效果，但比起單視矯正法常會導致影像對比降低和解析度降低。還有一種治療老花眼的方法是改良單視矯正法。這種方法是在第一眼使用雙焦或多焦鏡片，並於另一眼使用單一視力鏡片或與第一眼不同的雙焦或多焦鏡片。改良單視矯正法必須考量各種可能的鏡片以提供滿意的鏡片效果。
因此需要一種鏡片家族，其應能涵蓋最佳矯正看近視力的完整或接近完整的鏡片焦度需求範圍，同時且更好的是能夠伴隨看遠視力矯正效果。
本發明係一種鏡片家族，其包含第一及第二鏡片的組合，該第一及第二鏡片係經挑選俾能於此家族中滿足以下關係：在本發明之鏡片中，該等鏡片之至少一光學表面可為非球狀。較佳的是，兩個光學表面皆為非球狀。
在本發明的一態樣中，鏡片對係選自一組鏡片以符合從約0.75至約2.50屈光度之老花加入度需求，以及從約-12.00至約+8.00屈光度的屈折度需求。
在本發明另一態樣中，該等鏡片具有非球狀之背面，其頂點曲率半徑為約7.85 mm，且錐形常數為約-0.26。一或多種周邊半徑圍繞中央區域。這些周邊半徑連同中央半徑決定了鏡片的整體配合。周圍表面半徑在7.5至10.5 mm之範圍內。背面上頂點和周圍半徑的整體效應產生的鏡片類似單一單視矯正鏡片，其半徑在8.0至9.4 mm之範圍內。
在本發明又一態樣中，每一鏡片的焦度變化範圍(power profile)如圖2、圖3及圖4所示。
在本發明再一態樣中，一種用以矯正老花眼的方法包含提供二或多枚鏡片，每一鏡片之焦度變化範圍均不相同，所述鏡片係來自一能夠滿足以下關係之鏡片家族：在 的中央區域 P=P 0+b+c 1．r， 在 的外圍區域P=P 0+c 2．r 2，且Pn在 過渡區域中是以分段三次方Hermite內插多項式(piecewise cubic Hermite interpolating polynomial)描述，其中該家族內每一鏡片之常數P0、c1、c2、b以及分段三次方Hermite內插多項式之形式均不相同。
本發明提供用以設計隱形眼鏡之方法、據此方法設計之隱形眼鏡，以及生產該隱形眼鏡之方法。相較於習知鏡片及方法，本發明之鏡片提供一種改良之老花眼矯正方法。本發明之鏡片對可產生協同作用，以提供鏡片 配戴者良好之雙眼能力以及一致的看近、看中和看遠視力表現。
雙焦或多焦隱形眼鏡之焦度變化範圍如圖1所示。橫軸為從隱形眼鏡中心起算之半徑距離，而縱軸為該半徑位置處之鏡片焦度。在圖1之案例中，焦度變化範圍以隱形眼鏡之中心為準，呈旋轉對稱。隱形眼鏡焦度變化範圍(P CL )可從表面形狀、鏡片厚度及鏡片屈折指數計算而得。隱形眼鏡之焦度變化範圍也可由干涉計所測得的鏡片波前得知。本發明鏡片家族之定義方式為看遠及看近視力矯正範圍之焦度變化範圍的限制。在此限制內之鏡片家族在看遠、看中和看近上達成優良平衡，且在整個定義的範圍內兩眼之間不會出現視差。
在此所述的隱形眼鏡焦度變化範圍為軸向焦度，且係從波前計得：
P CL (r,θ)為半徑位置為r的焦度，且W CL (r,θ)為極座標中的波前。
當波前，，則
隱形眼鏡在眼睛上的殘餘焦度可從式III得知。
P(r,θ)=P CL (r,θ)-Rx+SA eye *r 2+F, (III)其中P CL 為隱形眼鏡之軸向焦度屈光度；Rx為球面Rx屈光度；SAeye為眼睛之球面像差(0.06 D/mm2)；以及F為相對於平面的鏡片配適屈光度。
雖然隱形眼鏡之焦度變化範圍及隱形眼鏡在眼睛上的殘餘焦度可用極座標描述，且不需要為旋轉對稱，但為簡明起見，在此所示者為以鏡片中心為準的旋轉對稱焦度變化範圍。在此案例中，隱形眼鏡的殘餘焦度係由式IV得知。
P(r)=P CL (r)-Rx+SA eye *r 2+F (IV)
圖5顯示為-3 D(Rx=-3.0)近視眼所設計之多焦隱形眼鏡其焦度變化範圍實例。圖6顯示具0.06 D/mm2球面像差之-3 D近視眼所用焦度變化範圍。圖6之焦度變化範圍係由下式得知P eye (r)=-Rx+SA eye *r 2。 (V)
為求明確，結合式IV與式V可得P(r)=P CL (r)+P eye (r)+F。 (VIa)
由此可知受試者觀看遠處物體之鏡片加眼睛焦度。看近處物體時，如閱讀，若受試者無法完全調適則會產生焦度平移。此焦度平移與其老花加入度需求有關，稱為ADD。看近時(40 cm物體)，鏡片焦度加上眼睛的組合成為：P(r)=P CL (r)+P eye (r)+F-ADD。 (VIb)
隱形眼鏡焦度加上眼睛係與隱形眼鏡之波前加上眼睛有關，其方式類似於式II所示。如以下：
隱形眼鏡波前，W，加上眼睛可由下式得知 其中R表示從鏡片中心(及眼睛，及波前)起算的半徑距離。
已知波前W，瞳孔函數(PF)為
瞳孔函數為瞳孔中的複數振幅，在瞳孔外則為零(亦即A(r)=0，當r>D/2其中D為瞳孔直徑)。光學系統之振幅點擴散函數(PSFa)，在此鏡片加眼睛的案例中，為瞳孔函數P(r)之傅立葉轉換。
積分在瞳孔半徑完成。u值係關於物體空間之弧度角度：θ=λ．u。 (XI)
強度點擴散函數，PSF，為PSF(u)=PSFa(u)．PSFa(u) (XII)其中*表示共軛複數。
光學轉移函數，OTF為PSF之傅立葉轉換。
其中v為每弧度之周數。
調制轉換函數，MTF，為 MTF(v)=|OTF(v)|。 (XIV)
上述MTF從波前之計算為此技藝中所習知，可以數字方式為之。
MTF(WA)之加權區域係根據下式計算： 其中：MTF之計算如式XIV所示，且為角度頻率、瞳孔直徑以及鏡片加眼睛組合焦度變化範圍之函數；NCSF為神經對比敏感函數；且隨頻率、瞳孔直徑(d)及照度(L)之每米平方燭光(candelas/m2)變化。
在非旋轉對稱的鏡片設計中，MTF為二維MTF之平均。
本發明之實例為250 cd/m2照度，NCSF為： 以 L為照度(250 cd/m2)，D為瞳孔直徑，以mm為單位，而E為照度Td。
常數如下：
NCSF之說明可見，例如：Contrast Sensitivity of the Human Eye and its Effects on Image Quality，Peter G.J.Barten著，SPIE Optical Engineering Press於1999年出版，其內容於此合併參照。
利用加權區域，WA，可經下式計算出單眼表現(MP)：MP=-53.0+25.1*log10(WA)-3.8782*log10(WA)2+0.1987*log10(WA)3 (XVIII)其中log10(WA)代表WA之以10為底的對數函數。
此量可從測得焦度變化範圍或個別鏡片的設計焦度變化範圍計算出來，作為定義本發明鏡片系統之限制的基礎。
計算各眼(左L及右R)看遠物及近物之MP。此四數值之計算為：dL為左眼中鏡片觀看遠物所計得之MP；dR為右眼中鏡片觀看遠物所計得之MP；nL為左眼中鏡片觀看近物所計得之MP；nR為右眼中鏡片觀看近物所計得之MP；從此四數值D和N計算：D為看遠物最大MP；D=max(dL,dR) (XVIII)
且，N為看近物最大MP：N=max(nL,nR) (XIX)
計算2.5至6.0 mm直徑瞳孔之D與N平均值。平均值標示為和。
定義限制中最後一個需要計算的值是視差，，其計算方式為：
本發明鏡片系統之鏡片對(主要使用眼鏡片與非主要使用眼鏡片)就所有患者老花加入度及球面需求符合以下關係：
其中，，，及ADD如上所述，其中ADD，在此案例中為受試者的老花加入度需求，而非鏡片的「老花加入度」。
本發明之較佳實施例中，鏡片之中央區域為較加或「看近」焦度，所以此鏡片為「中央看近」設計。更佳的是，其光學區域為連續非球狀表面。因此，最佳實施例具有「中央看近連續非球狀」設計，且描述如下：低、中、高加入度三鏡片系統中各鏡片具有以下形式之旋轉對稱焦度變化範圍。
在 的中央區域P=P 0+b+c 1．r， 在 的外圍區域 P=P 0+c 2．r 2， 且P在 過渡區域中是以分段三次方Hermite內插多項式描述，其中該家族內每一鏡片之常數P0、c1、c2、b以及分段三次方Hermite內插多項式之形式均不相同。
低、中及高鏡片之b為漸增，從~0.1 D到1.0 D，P0亦為漸增，從0.25 D至0.75 D變化，c1為小，其值從0至略為負向(-0.1 D/mm)，c2為約-0.08 D/mm2，r外側為或約為2.0 mm，且r中央在0.2至1.0 mm之範圍內。
其他較佳實施例包括具有「區域多焦表片」之鏡片。此種鏡片具有焦度不連續性，從一焦度區域移至另一焦度區域。中央部分非球狀背部表面較佳的是半徑為 約7.20至約8.10 mm，且更佳的是7.85 mm，從幾何中心到中央光學區域邊緣，且錐形常數為-0.26。
在本發明之區域設計中，在前面或正面，第一區域，也就是以鏡片幾何中心為中心之區域，此區域可以且較佳的是提供看近視力矯正或提供看遠或看中視力矯正之一區域。在鏡片對中，不同鏡片之第一區可為相同或不同。同理，在連續非球狀多焦設計中，各鏡片對中心之矯正可為相同或不同，且可選自看遠、看中以及看近矯正。
本發明所設計之隱形眼鏡較佳的是軟性隱形眼鏡。使用由任何適於用來製造此類鏡片之材料製成的軟性隱形眼鏡為較佳。可用於製造軟性隱形眼鏡之說明性材料包括，但不限於，聚矽氧彈性體、含聚矽氧大分子單體，包括但不限於美國專利5,371,147、5,314,960及5,057,578等案所揭露者(這些專利文件在此合併參照)：水凝膠、含聚矽氧水凝膠，及其類似物及組合。該表面為矽氧烷或含有：矽氧烷官能性質，包含(但不受限於)聚二甲基矽氧烷大分子單體(polydimethyl siloxane macromer)、甲基丙烯醯氧基丙基聚烷基矽氧烷(methacryloxypropyl polyalkyl siloxane)、以及彼等之混合物)；聚矽氧水凝膠、或水凝膠(例如，伊它富康A(etafilcon A))，為更佳。
較佳的鏡片形成材料為聚甲基丙烯酸2-羥乙酯聚合物(poly 2-hydroxyethyl methacrylate polymer)，意即峰值分子量是在約25,000至80,000之間且在約1.5以下至約3.5以下具多分散性(polydispersity)，並且至少有 一可交聯的官能基共價鍵結於其上。此一材料在美國專利第6,846,892號中有描述，此文獻全部併入本文作為參考資料。用於形成人工水晶體的合適材料包含(但不受限於)：聚甲基丙烯酸甲酯(polymethyl methacrylate)、甲基丙烯酸羥乙酯(hydroxyethyl methacrylate)、惰性透明塑膠、基於聚矽氧的聚合物、及其類似物和彼等之組合。
可用任何習知方法完成該鏡片形成材料的固化，包含但不限於加熱、照射輻射、化學、電磁輻射固化法及類似方法和上述之組合。使用紫外光或全譜可見光來模造該鏡片為較佳。更具體來說，適當用以固化鏡片材料之精確條件與材料選擇和所要形成之鏡片種類有關。眼用鏡片的聚合過程(包含但不受限於隱形眼鏡)已為眾所周知。合適過程在美國專利第5,540,410號有描述，此一文獻全部併入本文作為參考資料。
實例
實例及資料係得自基於鏡片設計，而非製成鏡片之計算值。在各表中，「+」表示該鏡片符合本發明之限制。
實例1
由一系列看遠矯正焦度和三種老花加入度焦度組成一套鏡片系統。每一鏡片都具有變化焦度之半徑區域。中央區域之焦度較偏加或「看近」，所以此鏡片為「中央看近」設計。鏡片指定為A、B和C，且分別提 供漸增看近視力表現。此鏡片系統中實例性之-3.0 D鏡片其焦度變化範圍示於圖7。
下表以老花加入度需求(+0.75至+2.50 D)區分符合本發明鏡片家族標準之鏡片。AA對(兩眼各為A鏡片)符合上述0.75、1.0及1.25 D老花加入度需求。AB對不符合任何老花加入度焦度需求。BB和BC對皆符合1.50、1.75及2.00 D加入度需求。高加入度需求則需要用到BC對。其中一對鏡片符合上述所有加入度需求限制。
實例2
由一系列看遠矯正焦度和三種老花加入度焦度組成一套鏡片系統。中央區域之焦度較偏加或「看近」，且光學區域為連續非球面，所以此鏡片為「中央看近連續非球面」設計。鏡片指定為A、B和C，且分別提供漸增看近視力表現。實例性-3.00 D鏡片之焦度變化範圍如圖2、圖3及圖4所示。
下表以老花加入度區分符合本發明鏡片家族標準之鏡片。其中至少一對鏡片符合上述所有加入度焦度要求。
實例3
由一系列看遠矯正焦度和三種老花加入度焦度組成一套鏡片系統。中央區域之焦度與相鄰區域相較偏負，所以此鏡片為「中央看遠」環形設計。鏡片指定為A、B和C，且分別提供漸增看近視力表現。實例性-3.00 D鏡片之焦度變化範圍示於圖8。下表依老花加入度顯示符合上述限制之鏡片。其中至少一對鏡片符合上述所有加入度焦度要求。
實例4(比較例)
以看遠矯正焦度和三種老花加入度焦度組成利用前案設計之鏡片系統。中央區域之焦度較偏加或「看近」，所以此鏡片為「中央看近」設計。鏡片指定為A、B和C，且分別提供漸增看近視力表現。
下表依老花加入度顯示符合前案系統之鏡片對。並沒有鏡片對限制符合所有可能的老花加入度要求，因而此鏡片系統並不符合本發明之要求。
提出之實例顯示單一設計類型(中央看近、連續非球面以及中央看遠)組成每一系統。也可混合不同類型組成一套系統。例如：可以交換中央看近連續非球面系統的兩個A鏡片，以產生符合三項限制的兩套新系統。
尚有其他設計類型也可滿足此限制。例如：繞射鏡片和多種非旋轉對稱設計也可製作成符合本發明上述限制。
圖1為隱形眼鏡之焦度變化範圍圖。
圖2為本發明低老花加入度鏡片之焦度變化範圍圖。
圖3為本發明中老花加入度鏡片之焦度變化範圍圖。
圖4為本發明高老花加入度鏡片之焦度變化範圍圖。
圖5為一需要-3.0 D球面矯正之受試者眼睛所用之多焦隱形眼鏡其焦度變化範圍圖。
圖6為-3 D近視眼具0.06 D/mm2之球面像差之焦度變化範圍圖。
圖7為本發明設計之中央看近系統之焦度變化範圍圖。
圖8為本發明設計之中央看遠系統之焦度變化範圍圖。

Claims (24)

  1. 一種鏡片對，其係符合以下條件： 其中為看一遠處物體的平均最大單眼表現值；為看一近處物體的平均最大單眼表現值，為視差且ADD為老花加入度需求。
  2. 一種鏡片系統，其係由複數個申請專利範圍第1項之鏡片對所組成，適用於老花加入度需求為0.75至2.5 D之患者。
  3. 一種鏡片系統，其係符合以下條件： 其中為看一遠處物體的平均最大單眼表現值；為看一近處物體的平均最大單眼表現值，為視差且ADD為老花加入度需求。
  4. 一種鏡片對，其係選自申請專利範圍第1項之鏡片系統。
  5. 如申請專利範圍第2項之鏡片對，其中該鏡片對係選自一組鏡片，該組鏡片符合從約+0.75至約+2.50屈光度之老花加入度需求以及從約-12.00至約+8.00屈光度之看遠焦度範圍。
  6. 如申請專利範圍第2項之鏡片對，其中該鏡片對中之至少一鏡片具有一連續非球狀表面。
  7. 如申請專利範圍第2項之鏡片對，其中該鏡片對中之至少一鏡片包含一中央看近設計。
  8. 如申請專利範圍第2項之鏡片對，其中該鏡片對中之至少一鏡片包含一中央看遠設計。
  9. 如申請專利範圍第4項之鏡片對，其中該鏡片對中之至少一鏡片包含一中央看遠設計。
  10. 如申請專利範圍第8項之鏡片對，其中該鏡片對中之至少一鏡片具有一非球狀表面。
  11. 如申請專利範圍第1項之鏡片對，其中該鏡片系統具有之複數鏡片對其焦度變化範圍如圖2至圖4所示。
  12. 一種用以矯正老花眼之方法，其係包含以下步驟：提供一第一鏡片及一第二鏡片以形成一鏡片對，其中該第一及第二鏡片係選自一具有以下關係的鏡片家族： 其中為看一遠處物體的平均最大單眼表現值；為看一近處物體的平均最大單眼表現值，為視差且ADD為受試者的老花加入度需求。
  13. 如申請專利範圍第12項之方法，其中每一鏡片之焦度變化範圍與另一鏡片之焦度變化範圍不同。
  14. 如申請專利範圍第12項之方法，其中一選擇的鏡片其焦度變化範圍如圖2至圖4所示。
  15. 如申請專利範圍第12項之方法，其中該鏡片對係選自一組鏡片，該組鏡片符合從約0.75至約2.50屈光度之老花加入度需求以及從約-12.00至約+8.00屈光度之看遠焦度範圍。
  16. 如申請專利範圍第12項之方法，其中該鏡片對之至少一鏡片之一表面為連續非球狀表面。
  17. 如申請專利範圍第12項之方法，其中該鏡片對之至少一鏡片包含一中央看近設計。
  18. 如申請專利範圍第12項之方法，其中該鏡片對之至少一鏡片包含一中央看遠設計。
  19. 一種鏡片系統，其中各鏡片具有以下形式之旋轉對稱焦度變化範圍在 的中央區域P=P 0+b+c 1．r 在 的外圍區域P=P 0+c 2．r 2 且P在 過渡區域中是以分段三次方Hermite內插多項式描述，其中該鏡片家族內每一鏡片之常數P0、c1、c2、b，以及分段三次方Hermite內插多項式之形式均不相同。低、中及高鏡片的b為漸增，從~0.1 D至1.0 D變化，P0亦為漸增，從0.25 D至0.75 D變化，c1為小，其值從0至略為負向(-0.1 D/mm)，c2為約-0.08 D/mm2，r外側為或約為2.0 mm，且r中央在0.2至1.0 mm之範圍內。
  20. 如申請專利範圍第19項之鏡片，其中該看遠焦度範圍為從約-12.00至約+8.00屈光度。
  21. 如申請專利範圍第19項之鏡片，其中該鏡片系統內至少一鏡片之一表面為連續非球狀表面。
  22. 如申請專利範圍第19項之鏡片，其中該鏡片系統內至少一鏡片包含一中心看近設計。
  23. 如申請專利範圍第19項之鏡片，其中該鏡片系統內至少一鏡片包含一中心看遠設計。
  24. 如申請專利範圍第19項之三鏡片系統，其中該鏡片系統之鏡片焦度變化範圍如圖2至圖4所示。
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