TWI233512B - Method for designing contact lenses - Google Patents

Description

1233512 at —---- 五、發明說明（1 ) 發明範疇 本發明關於隱形眼鏡設計方法。明確地說，本發明提 出一種隱形眼鏡設計方法，其中鏡片周邊的厚度精確地受 到控制。 發明背景 為了矯正視敏度和化妝而使用隱形眼鏡已為眾所周 知。一隱形眼鏡之設計的重點在於好拿、舒適、共轴性 (centration)、以及鏡片的定向。上述每一鏡片特性都 跟鏡片周邊的斷面厚度有很大的關連。 習知控制鏡片周邊厚度之方法包含使用一或多個雙面 凸形區、斜面（bevels)、倒角（chamfers)等。然而， 這些方法未對鏡片周邊的厚度差提供精確控制。此外，這 些方法並未知供设什一非旋轉對稱鏡片的方式。因此，需 要一種克服上述缺點之隱形眼鏡設計方法。 圖式簡單說明 經濟部智慧財產局員Η消費合作社印製 圖1為一本發明方法所用之粗格網的簡圖。 圖2為圖1中數條緯線之厚度變化圖表。 圖3為圖1格網之交叉點及一落在該格網之緯線與經 線間之點的簡圖。 圖4為本發明方法所用之一圖表。 發明及較佳實施例詳細說明 本發明提出一種設計物件（較佳為眼用透鏡）之方法

、發明說明〇) 1233512 以及利用該方法製造之透鏡，其中可精確地控制鏡片周邊 的厚度。因此，該方法提供對周邊厚度差以及周邊上差異 所在處之精確控制。最後，該方法提出一種設計非旋轉對 稱物件之簡便方法。 、在一較佳實施例中，本發明提出一種眼用透鏡設計方 法，該方法本質上包括：a)為該透鏡之周邊之至少一部分 產生一厚度圖，·及b)由該厚度圖導出該透鏡之周邊之至少 部分的幾何。在另一較佳實施例中，本發明提出一種以 該方法製造之眼用透鏡。 眼用透鏡（ophthalmic lens) —辭意指一眼鏡 片、隱形眼鏡、眼内透鏡、冠蓋透鏡（Qnlay lens)或類 似物件。較佳來說，使用本發明之方法輯的透鏡是一隱 形眼鏡。在本發明中，、片周邊（lens periphery或

Periphery of the lens)一辭意指在光學區以外之透 鏡部分。 就本發明之透鏡而言，其基本曲線和光學區之光學特 質可依任何習知方式設計。基本曲線和光學區可用任何方 經 濟 部 智 慧 財 產 局 員 工 消 費 合 作 社 式描繪，前提為對該基本曲線上之一已知直徑D要可得出 對應的弛垂值（sag) S。 在一較佳方法中，首先用緯線和經線描繪出鏡片周邊 之至ϋ卩为（較佳為全部）以定義一粗格網，如圖1所 示。格網之所有交又點的位置以直角坐標、圓柱坐標或球 面坐標記錄且以陣列形式儲存。所用點數越多，鏡片周邊 厚度之控制精度會越大。 此外，將該等交叉點區分成至少三族陣列··光學區陣 •4-

A7 B7 1233512 五、發明說明（3 ) -- 列點，其位在周邊之最内側邊界；外陣列點，其位在周邊 之最外側邊界；及中間陣列點，其位在内側陣列點與最外 側陣列點之間。在圖1巾繪出這些陣列當中每-陣列的代 表性部分。 然後針對該格網之每一緯線定義厚度差或較佳為定義 厚度變異（variation)。較佳來說，這是用一或兩種方 法進行。首先，可用一函數集合定義沿每一緯線之厚度變 差。此等變差可為笛卡爾函數、圓柱函數或球面函數中任 一者或所有函數之一函數。舉例來說，此變異可為旋轉角 Θ之一函數。參照圖2,其中繪出沿三道緯線之鏡片厚 度。其函數可為任何形式。較佳來說，此函數選擇為使其 產生一光滑表面’提供用以產生具薄區域之非軸對稱透鏡 以便對正中心之方式，且合理地易於具體化。適合的函數 非侷限性包含以下型式的函數：

鏡片厚度=Ax Cos ( 0 ) +B 鏡片厚度=Ax Cos (B0+C) +D，其中A為每一緯 線内之最大厚度差且D為0是90°時的厚度 鏡片厚度=Ax Cos2 (B· 0+C) +Dx Sin2 (E· 0+C) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 鏡片厚度=Ax |Cos(B.0+C) |+D，其中 0 = [〇, Pi] 鏡片厚度=Αχ ( 1+ I Sin 0丨），其中（9 = [Pi,2.Pi] 必須定義之函數的數量等於Nr或緯線條數。習於此 技藝者會理解到除了三角函數之外，可使用任何適當函 數，其中非侷限性包含指數函數、級數函數、對數函數、 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（210 X 297公釐） 233512

五、發明說明（〇 :項式函數'階梯函數及類似函數。較佳為使用三角函 數’更佳為連同階梯函數使用三角函數。另—種選擇，可 用人工方式定義每-點的厚度變異。在此方法中，標出每 -點的鏡片厚度。然而此方法因為很麻煩所以不好。計算 並記錄每-交又點之厚度絲，點的數量等於I ^， 其中N0為經線條數。 在該方法之第二步驟中，由厚度圖導出鏡片周邊之幾 何形狀。此步驟之進行方式為首先將該粗格_化至期望 準確度以便更精確地㈣鏡片周邊。此精化或細化的格網 描繪出相同的鏡片幾何形狀，但使用比粗格網多的點數。 舉例來說，參照圖卜該粗格網有Nrx N㈣（6〇個）交 又點。在細格網中舉例來說可能有3_個點。實際所用 點數將由使用盡可能多個點以獲得—較佳透鏡定義對上此 資訊所需之計算時間和存儲空_平衡以及實際上用來車 削透鏡X具之車床可能無法敎㈣狀必要準確度水準 做車削的事實取得平衡而決定。 利用該粗格網點之厚度和坐標導出細格網點之厚度和 z坐標。就位在緯線其中之一上之細格網點而言，使用對 應於該緯線之函數來導出該點的厚度。就落在經線其中之 一上之細格網點而言，用逼近值來導出鏡片厚度。適合的 逼近值可藉由選擇一函數類型且用該函數類型導出最合乎 資料點之曲線的方式做出。適用的函數類型實例非侷限性 包含多項式函數、圓錐曲線函數、指數函數、有理函數、 對數函數、三角函數和類似函數。此外，較佳可使用三次 仿樣逼近值或一系列特殊多項式。 -6- 本紙張尺度適用中關家標準(CNS)A4規^⑽χ 297公爱） 裝 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 1233512 i、發明說明（5) 在一落在經線與緯線之間之細格網點的案例中’可利 用落在緯線和經線上的鄰近點來判斷該細格網點的特質。 參照圖3，圖中顯示點nl至n4以及細格網點P。點P處 的厚度可由任何適當方法算出，其中非侷限性包含使用雙 線性内插法、雙三次内插法、雙三次仿樣逼近法和類似方 法。以下舉出一種快速但粗糙的方法·· j(P) = wl X T(nl)+w2 x T(n2)+w3 x T(n3)+w4 x T(n4)，其中 T 為厚度且 SumD = dl+d2+d3+d4，且 wl=[l-dl/SumD]/3 w2=[l-d2/SumD]/3 w3=[l-d3/SumD]/3 w4=[1-d4/SumD]/3 另一種選擇，可使用三維三次仿樣逼近法來逼近細格 網點的位置。三雜三次仿樣逼近法及其應用參見劍橋出版 社之 Numerical Recipes in Fortran 77: The Art of Scientific Computing (1996)。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 一旦為所有細格網點算出厚度，可導出z坐標（或球 面坐標系之P)。參照圖4,其中繪出一球面基本曲線區 之一實例。在圖4中，Pf(Zf，Rf)為在前表面上要導出z 坐標之點，Rbc為基本曲率半徑，（Zctr, Rctr)為該基本 曲線之中心坐標，且Thck為Pf處之厚度。用下式得出 Zf ··

Zf = Zctr± J、Rbc + Thck、2 一、Rf 一 Rctrf 在基本曲線為非球面的案例中，程序可能會更複雜， 但可總括如下· a)將基本曲線偏移Thck ; b)使偏移曲線與 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（210 X 297公爱) """""" "' --- A7 B7 1233512 五、發明說明（6) 線r=Rf交會，其中r=Rf為一含有y坐標Rf在一直角坐 標系内之所有點之線的方程式；且c)若有一個以上的解則 選擇正確的解。習於此技藝者會理解到正解會依偏移曲線 之方程式的形式而定。 依此方式，可完全以一點群敘述鏡片周邊之整體或一 部分的幾何。依據本發明方法設計之鏡片周邊可用於任何 類型之眼用透鏡的設計當中，但較佳為用於設計隱形眼 鏡，更佳為用於球面、多焦、複曲面、或以上之組合的隱 形眼鏡。不論如何，該方法可在複曲面隱形眼鏡設計當中 尋得其最大功用。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（210 X 297公釐）

Claims (1)

1. A8 B8 C8 D8 1233512 六、申請專利範圍 專利申請案第90128270號 ROC Patent Appln. No. 90128270 修正後無劃線之申請專利範圍中文本一附件（一） 5 Amended Claims in Chinese — EncL(I) (民國93年β月I日送呈） (Submitted on / ? 2004) 1. 一種眼用透鏡設計方法，其包括以下步驟：a)為鏡片 10 周邊之至少一部分產生一厚度圖，其更包括步驟： i) 用複數條緯線和經線定義一粗格網以描繪該至少一 部分鏡片周邊； ii) 以直角坐標、圓柱坐標或球面坐標其中之一記錄 該等緯線與經線之交叉點；及 15 iii)定義該複數條緯線之每一緯線之一厚度變異，且 就每一交叉點計算一厚度； 及b)由該厚度圖導出該至少一部分鏡片周邊的幾何。 2. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該透鏡為一隱形 眼鏡。 20 3.如申請專利範圍第2項之方法，其中該透鏡為一非旋 轉對稱透鏡。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4.如申請專利範圍第1項之方法，其中步驟b)更包括 以除該粗格網之交叉點外更導出複數個點的坐標和厚 度的方式精化該粗格網。 25 5.如申請專利範圍第1項之方法，其中次步驟iii)以 利用一自包含三角函數、指數函數、級數函數、對數 函數、多項式函數、階梯函數及以上函數之組合之群 _ 9 _ ” 90586b-接 1 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（210x297公釐） A8 B8 C8 D8 1233512 六、申請專利範圍 組中選出的函數定義一厚度變差的方式進行。 6. 如申請專利範圍第1項之方法，其中次步驟iii)由 利用三角函數定義一厚度變異的方式進行。 7. 如申請專利範圍第1項之方法，其中次步驟iii)以 5 用三角函數和階梯函數定義一厚度變異的方式進行。 8. 如申請專利範圍第4項之方法，其中在步驟b)内， 該等坐標由下式導出： Zf = Zctr ± (Rbc + Thc/ή2 - (Rf - Rctrf 10 其中Rbc為一基本曲線半徑，Zctr和Rctr為該基 本曲線之中心坐標，Thck為在前表面上要導出此坐標 之點處的厚度。 9. 如申請專利範圍第4項之方法，其中步驟b)更包括： i) 以在一表面上要導出坐標之一點處的厚度偏移一基 15 本曲線； ii) 使該偏移基本曲線與一線交會；及 iii) 選擇一解。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 10.如申請專利範圍第4項之方法，其中步驟b)以用三 維三次仿樣逼近法逼近細格網點位置之方式進行。 20 11. 一種眼用透鏡，其以依據申請專利範圍第1項之方法 設計。 12. —種眼用透鏡，其以依據申請專利範圍第2項之方法 設計。 13. —種眼用透鏡，其以依據申請專利範圍第3項之方法 -10 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（210x297公釐） A8 B8 C8 D8 1233512 六、申請專利範圍 設計。 14. 一種隱形眼鏡，其以依據申請專利範圍第4項之方法 設計。 15. —種隱形眼鏡，其以依據申請專利範圍第7項之方法 設計。 16. —種隱形眼鏡，其以依據申請專利範圍第9項之方法 設計。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（210x297公釐）