TWI422901B - 具受控光功率剖面的環面隱形眼鏡 - Google Patents

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Description

具受控光功率剖面的環面隱形眼鏡
本發明係關於隱形眼鏡。詳言之，本發明係關於環面隱形眼鏡，其具有用以校正散光視力誤差之圓柱形光表面(或功率)及提供經改良之視力校正的受控光功率剖面。
隱形眼鏡廣泛用於校正許多不同類型之視力缺陷。此等缺陷包括諸如近視(near－sightedness)及遠視(far－sightedness)(分別為近視(myopia)及遠視(hypermetropia))、散光視力誤差之缺陷，及通常與老化相關聯之近距離視力缺陷(老花)。
散光為眼睛之取決於光功率經度(optical power meridian)之折射誤差。此通常歸因於一或多個折射表面，最通常為前部角膜，其具有環形形狀。其亦可歸因於被橫向移動或傾斜之一或多個表面。散光通常為規則的，此意謂主要(最大及最小功率)經度相互垂直。具有散光之人在所有距離上具有模糊之視力，但此視散光之類型而可在遠處或近處較為嚴重。此等人士可能會抱怨與依賴視覺之工作相關聯之眼痛及頭痛。可用環面隱形眼鏡來校正散光，該隱形眼鏡通常具有可在環面透鏡之後部表面(背表面)或前部表面(前表面)中形成的一球形表面及一環形(圓柱形)表面。由於散光需要之視力校正通常與其他折射異常，如近視(myopia)(近視(nearsightedness))或遠視(hypermetropia)(遠視(farsightedness))相關聯，因此通常亦給環面隱形眼鏡指定一球形功率校正以校正近視散光或遠視散光。
具有一環形表面及一球形表面之習知環面隱形眼鏡通常將具有未受控光功率剖面。在環面透鏡之任何給定位置的光功率不僅視距光軸(或透鏡中心)之距離而定，而且亦視相對於環面透鏡之主要經度的角位置而定。另外，環面透鏡之光功率剖面視其目標光功率(亦即，Rx)而定。視透鏡之球形光功率及圓柱形光功率而定，環面透鏡之光功率可由純正功率偏差(亦即，在脫離透鏡中心之位置處的功率大於透鏡中心處之功率)、純負功率偏差(亦即，在脫離透鏡中心之位置處的功率小於透鏡中心處之功率)或兩者之組合構成。在具有此未受控光功率剖面之情況下，環面透鏡可能不會對患者(特別是具有較大瞳孔的患者)提供最佳視力。
此外，球體像差可為眼睛之固有高階像差成分。球體像差通常為光軸周圍的旋轉對稱像差。典型的成人眼睛(作為角膜及晶狀體之光學特性的結果)隨著瞳孔之直徑擴張而固有地展現增大之球體像差(正球體像差)。通常，成人之球體像差在瞳孔直徑為6 mm時約為1屈光度，而球體像差在瞳孔直徑為8 mm時稍小於2屈光度。具有純正功率偏差之環面透鏡可能不會補償而是突出了眼睛之固有球體像差，且因而可能不能夠對具有相對較大瞳孔或在暗照明條件下(亦即，具有放大之瞳孔)的患者提供良好的視力。
因此，有利的係：環面透鏡經設計以具有一受控光功率剖面，該剖面較佳能夠補償典型人眼之固有球體像差，以對患者提供經改良之視力。
本發明之一目標為提供一種具有一受控光功率剖面之環面隱形眼鏡。
本發明之另一目標為提供一種用於生產具有一受控光功率剖面之環面隱形眼鏡的方法。
本發明之又一目標為提供具有一系列不同圓柱形功率及一系列不同球形功率之隱形眼鏡族。該系列中之每一透鏡具有一受控光功率剖面。
為實現以上目標，根據本發明之一態樣提供一種具有一受控功率剖面的環面隱形眼鏡。本發明之環面隱形眼鏡具有一光軸、具有第一光學區之前部表面及具有一第二光學區的相對後部表面。第一光學區與第二光學區結合以提供一目標圓柱形光功率及一目標球形光功率。第一光學區及第二光學區中之至少一者具有一非球形表面，該表面經設計以結合另一光學區之表面而提供一受控光功率剖面，該剖面相對於光軸為實質上旋轉對稱的或併入有一球體像差成分，其中該球體像差成分由四階、六階、八階Zernike類球體像差項中之任一者描述，且在距光軸3 mm之距離處具有－0.5屈光度至約－1.5屈光度的值。
在另一態樣中，本發明提供具有一系列不同目標圓柱形光功率及一系列不同目標球形光功率之環面隱形眼鏡族，其中該系列中之每一隱形眼鏡具有一光軸、具有一第一光學區之前部表面及具有一第二光學區的相對後部表面，其中第一光學區及第二光學區中之一者為環形表面，而另一光學區為非環形球形或非球形表面，其中第一光學區及第二光學區中之至少一者的表面經設計以結合另一光學區之表面而提供一受控光功率剖面，其中(1)透鏡之光功率偏差為實質上恆定的；(2)在距光軸3 mm之距離處的功率偏差為自約－0.5屈光度至約－1.5屈光度；(3)在距光軸3 mm之距離處的功率偏差比在距光軸2 mm之距離處的功率偏差小約0.2屈光度至約1.0屈光度；或(4)存在由四階、六階、八階Zernike類球體像差項中之任一者或其組合描述的球體像差成分，其中球體像差成分在距光軸3 mm之距離處具有－0.5屈光度至約－1.5屈光度的值。
在其他態樣中，本發明提供一種用於生產本發明之環面隱形眼鏡或本發明之一系列環面隱形眼鏡的方法。
結合以下圖式自較佳具體實例之以下描述，本發明之此等及其他態樣將變得顯而易見。如對於熟習此項技術者顯而易見的，可在不脫離本揭示內容之新奇概念之精神及範疇的情況下進行本發明之許多變化及修改。
現詳細參考本發明之具體實例。熟習此項技術者將易於瞭解，在不脫離本發明之範疇或精神的情況下可在本發明中進行各種修改及變化。舉例而言，作為一具體實例之部分說明或描述的特徵可用於另一具體實例上以產生又一具體實例。因此，意欲使本發明涵蓋在附加之申請專利範圍及其等效物之範疇內的此等修改及變化。本發明之其他目標、特徵及態樣揭示於以下實施方式中或自以下實施方式顯而易見。一般熟習此項技術者將瞭解，本論述僅為例示性具體實例之描述，且不欲限制本發明之較廣態樣。
除非另外定義，否則本文中所使用之所有技術及科學術語具有與一般熟習本發明所屬之技術者通常理解之意義相同的意義。一般而言，本文中所使用之名稱及實驗室程序係熟知的且通常用於此項技術中。習知方法用於此等程序，諸如此項技術中提供之方法及各種一般參考。在以單數形式說明某術語時，發明者亦涵蓋該術語之複數形式。本文中所使用之名稱及以下描述之實驗室程序係此項技術中熟知且常用的名稱及程序。
如本文中所使用，“非球面表面”意欲描述非球形表面。
“球形隱形眼鏡”意欲描述具有一光學區之隱形眼鏡，該光學區之兩個相對表面為球形的(亦即，各可由球形數學函數定義)。
光軸係通過隱形眼鏡之光學區之兩個相對表面的中心之虛線。
如熟習此項技術者所知，視線(LOS)為將固定點連接至入射瞳孔之中心及將出射瞳孔之中心連接至中央凹的虛線。LOS已由美國光學學會所發起之特別工作組推薦用作用於量測及報告眼睛之光學像差的參考軸(Applegate等人之in Vision Science and Its Applications,OSA Technical Digest(美國光學學會，華盛頓)2000：146－149，其全文以引用的方式併入本發明中)。通常，藉由自瞳孔軸量測之角κ來表示LOS。瞳孔軸係以直角到達拐角且通過入射瞳孔之中心的軸。
關於隱形眼鏡之“目標球形光功率”意謂由眼科醫師指定以提供負或正球形功率校正的光功率。傳統上，目標球形光功率對應於在隱形眼鏡之光學區之中心處的光功率。
關於隱形眼鏡之“目標圓柱形光功率”意謂由眼科醫師指定以校正患者之散光視力誤差的光功率。
如本文中所使用，關於透鏡之“球體像差”意謂透鏡之光功率隨著距光軸的距離(半徑或直徑)變化而變化，自理想光功率(亦即，在光學區之中心處)偏離。負球體像差意欲描述，透鏡之在自其光學區之中心偏離之位置處的光功率小(或更負)於透鏡之在光學區之中心處的光功率。正球體像差意欲描述，透鏡之在自其光學區之中心偏離之位置處的光功率大(或更正)於透鏡之在中心處的光功率。
關於環面隱形眼鏡之“球體像差成分”意欲描述環面透鏡之波前像差之可由Zernike多項式中之類球體像差Zernike項定義之成分。
Zernike多項式係在單位圓上正交之函數集合。其可用於描述有像差波前之形狀。存在對於此等多項式之若干不同標準化及編號機制。Zernike多項式通常以極座標(ρ,θ)來定義，其中ρ係範圍為自0至1之徑向座標，且θ係範圍為自0至2 π之方位角成分。Zernike多項式中之每一者由三個成分組成：標準化因子、依賴於徑向之成分及依賴於方位角之成分。徑向成分為多項式，而方位角成分為正弦。雙分度機制用於明確地描述函數，指數n描述徑向多項式之最高冪或階，且指數m描述方位角成分之方位角頻率。
由於Zernike多項式為正交的，因此像差為可分離的且可如下進行處理。一階Zernike模式係線性項。二階Zernike模式為二次項，對應於功率及散光。三階Zernike模式為三次項，其對應於彗形像差(coma)及三葉形像差(trefoil)。四階Zernike模式為球體像差、二次散光及四葉形像差(quadrafoil)。五階Zernike模式為較高階不規則像差。瞳孔內之波前的局部不規則性由此等較高階Zernike表示。
經提議之OSA標準(美國光學學會)的高達6階之Zernike多項式表顯示於下文中(可在http：//color.eri.harvard.edu/standardization/standards_TOPS4.pdf上獲得關於Zernike多項式的更多資訊)。
“類球體像差項”指代經提議之OSA標準(美國光學學會)Zernike多項式中的、、、中的任一者或此等Zernike項之組合。
可藉由在能夠將波前分解成Zernike基底函數組的焦度計系統上在功率範圍上量測透鏡而實現球體像差成分之隔離。此等設備之實例為來自Wavefront Sciences之基於Shack－Hartmann的系統及來自Rotlex之基於Lateral Shearing干涉量測的系統。此等系統可以類似於Ophthalmic 波前感應器之方式輸出波前的功率剖面。用於量測眼睛之主觀折射之綜合屈光檢查儀使軸對稱項平均化，但可經由使用圓柱形透鏡而隔離散光成分。同樣地，諸如Marco之焦度計平均化波前之軸對稱項，但可隔離環面成分。
“功率偏差”指代在給定透鏡位置(ρ,θ)處與透鏡之光軸通過之光學中心(0,0)處之間的功率差，亦即，△p＝px －po ，其中△p係在透鏡位置(ρ,θ)處相對於光學中心的功率偏差，pρ,θ 係在透鏡位置(ρ,θ)處之光學功率，p0,0 係在光學中心處之光學功率。
關於隱形眼鏡之“實質恆定功率剖面”意欲描述一功率剖面，其中在6 mm直徑光學區內之任何位置處的光功率偏差(自光學區之中心偏離)在約－0.1屈光度至約0.1屈光度之間。
“光學模型透鏡”指代經設計於電腦系統中且通常不含有作為隱形眼鏡之部分的其他非光學系統之眼科透鏡。
“斜面”指代位於隱形眼鏡之後部表面之邊緣處的非光學表面區。一般而言，斜面為顯著較平坦曲線且通常與隱形眼鏡之基礎曲線(光學後部表面)摻合並顯現為靠近邊緣之向上楔形物。此防止較陡峭之基礎曲線半徑夾住眼睛且允許邊緣稍微升高。此邊緣升高對於眼淚越過角膜之適當流動係重要的且使透鏡更加舒適地貼合眼鏡。
“雙凸透鏡”指代隱形眼鏡之前部表面的在光學區與邊緣之間的非光學表面區。雙凸透鏡之主要功能係控制透鏡邊緣之厚度。
在一態樣中，本發明提供一種具有受控光功率剖面之環面隱形眼鏡。本發明之環面隱形眼鏡具有一光軸、一具有一第一光學區之前部表面及一具有一第二光學區的相對後部表面。第一光學區與第二光學區結合以提供一目標圓柱形光功率及一目標球形光功率。第一光學區及第二光學區中之至少一者具有一非球形表面，該表面經設計以結合另一光學區之表面而提供一受控光功率剖面，該剖面相對於光軸為實質上旋轉對稱的或併入有一球體像差成分，其中該球體像差成分由四階、六階、八階Zernike類球體像差項中之任一者描述，且在距光軸3 mm之距離處具有－0.5屈光度至約－1.5屈光度的值。根據本發明，關於環面隱形眼鏡之術語“實質旋轉對稱”意欲描述在透鏡之光學區內在距光軸給定半徑處之光功率係實質恆定的，亦即，在距光軸3 mm處量測之光功率之最大差小於約0.05屈光度。
根據本發明，第一光學區或第二光學區中之一者為環形表面且另一區為球形表面或較佳為非球面表面。
可藉由在Y－Z平面中定義一曲線，其中Z軸在垂直方向上通過該曲線之頂點，且接著圍繞以距離r平行於Y軸之軸旋轉此曲線而形成環形表面。基於隱形眼鏡之所要圓柱形光功率而選擇距離r之值以用於校正佩戴者之散光。該曲線可由任何數學函數，較佳由二次曲線函數(等式1)或多項式函數(等式2)定義。
其中c為曲率(半徑之倒數)，k為二次曲線常數，且α1 至α7 為係數。可選擇距離r之值以將所要圓柱形光功率賦予隱形眼鏡以用於校正眼睛之散光誤差。
環形表面亦可為由等式3定義之雙錐形表面：
其中cx 及cy 為在x及y經度處之曲率，kx 及ky 為二次曲線常數，且Z軸通過表面之頂點。
根據本發明，非環形非球面表面較佳藉由圍繞Z軸旋轉等式1或2之曲線來界定。
根據本發明，隱形眼鏡之光軸可為通過前部表面及後部表面之幾何中心的中心軸。
在一較佳具體實例中，光軸實質上與眼睛之視線(LOS)重合。咸信，在具有較高位準之像差的情況下，在眼睛之視線上而非透鏡之中心使折射校正對準變得更加關鍵。
根據本發明，眼睛之視線可為個別人的一隻眼之量測資料或較佳為統計地表示來自人群之個別人之眼睛視線的特性資料。
可使用任何適當方法來獲得眼睛之視線。舉例而言，可經由波前資料及注視於主要凝視(primary gaze)處之眼睛之角膜構形來獲得眼睛的LOS。
歸因於中央凹之偏心(通常為暫時的且次要的)及眼睛之像差，眼睛之視線通常不對準眼睛之幾何或機械軸。在此情況下，隱形眼鏡將不會對輸送至佩戴者之眼睛的影像提供最佳視力調整。
在一較佳具體實例中，在距光軸3 mm之距離處之透鏡功率偏差為自約－0.5屈光度至約－1.5屈光度，較佳自約－0.8屈光度至約－1.1屈光度。在一位置處之透鏡功率偏差意欲描述在光軸通過之點處與該位置處之間的功率差(Po－Pi)。
在另一較佳具體實例中，透鏡之受控光功率剖面包含一球體像差成分，該成分由經提議之OSA標準(美國光學學會)Zernike多項式中之、、、中的任一者或此等Zernike項之組合來描述，其中在距光軸3 mm之距離處，球體像差成分具有－0.5屈光度至約－1.5屈光度，較佳自約－0.8屈光度至約－1.1屈光度的值。較佳地，球體像差成分由描述。當僅以RMS計算Z(4,0)項之值時為自約－0.034 μm(對應於－0.2 D之球體像差值)至約－0.168 μm(對應於－1.0 D之球體像差值)時。
在另一較佳具體實例中，本發明之環面隱形眼鏡係環面多焦點隱形眼鏡。第一光學區及第二光學區中之一者為環形表面，另一光學區包含一具有自約2.0 mm至約3.50 mm之直徑的中心圓形區域及一環繞該中心圓形區域的環形區域。該中心圓形區域及該環形區域與光軸同心。第一光學區與第二光學區結合在一起以提供目標圓柱形光功率來校正散光視力誤差且提供多焦點球形光功率以補償老花。
環繞中心圓形區域之環形區域具有一表面，以提供自內部周邊邊緣至外部周邊邊緣地實質恆定功率(基礎功率或目標功率)，以用於遠距視力校正。該表面可為球形的或非球形的。
中心圓形區域為用於近距視力校正之漸進功率增加區，且視情況可用於中距視力校正。其與光軸實質上同心。該漸進功率增加區較佳具有約2.0至約3.5，更佳為約2.2 mm至約3.0 mm之直徑。
較佳地，前部表面之第一光學區係環形表面或雙錐形表面，且後部表面包含漸進功率增加區。
為環形或雙錐形表面之光學區可具有任何習知環面透鏡之形狀。較佳地，其為圓形的。更佳地，其與光軸實質上同心。
應瞭解，該系列隱形眼鏡中之每一透鏡可具有環繞光學區之一或多個非光學區。熟習此項技術者將熟知如何將一組常見的非光學區併入透鏡設計中。
本發明之環面隱形眼鏡可進一步包含在眼睛上提供預定定向之一或多個定向特徵。例示性定向特徵包括(但不限於)兩個薄區、等高線雙薄片區(slab－off)、稜形壓載載體(prism ballast carrier)及其類似物。較佳地，本發明之環面隱形眼鏡具有揭示於美國專利第7,052,133號中之定向特徵。
在另一態樣中，本發明提供一具有一系列不同目標圓柱形光功率及一系列不同目標球形光功率之環面隱形眼鏡族，其中該系列中之每一隱形眼鏡具有一光軸、一具有一第一光學區之前部表面及一具有一第二光學區的相對後部表面，其中第一光學區及第二光學區中之一者為環形表面，而另一光學區為非環形球形或非球形表面，其中第一光學區及第二光學區中之至少一者的表面經設計以結合另一光學區之表面而提供一受控光功率剖面，其中(1)透鏡之光功率偏差為實質上恆定的；(2)在距光軸3 mm之距離處的功率偏差為自約－0.5屈光度至約－1.5屈光度；(3)在距光軸3 mm之距離處的功率偏差比在距光軸2 mm之距離處的功率偏差小約0.2屈光度至約1.0屈光度；或(4)存在由四階、六階、八階Zernike類球體像差項中之任一者或其組合描述的球體像差成分，其中球體像差成分在距光軸3 mm之距離處具有－0.5屈光度至約－1.5屈光度的值。
根據本發明，一系列透鏡指代透鏡族，其中各透鏡具有自約－15至約10屈光度(D)，較佳自約－10屈光度至6屈光度之目標球形光功率，及(例如)量值為自約0.75屈光度至約4.0屈光度的目標圓柱形光功率。
所描述之環形表面、非環形表面、定向特徵及光軸的各種具體實例可併入本發明之此態樣中來使用。
在一較佳具體實例中，該系列中之每一透鏡實質上無光功率偏差。
在另一較佳具體實例中，該系列中之每一透鏡之光功率偏差剖面為實質旋轉對稱的。更佳地，具有自0至約15屈光度之目標球形光功率之每一透鏡實質上無功率偏差；具有自約－1.0屈光度至約－6.0屈光度之目標球形光功率之每一透鏡具有模仿具有等同目標球形光功率之球形透鏡之功率偏差剖面的功率偏差剖面；且具有自約－6.0屈光度至約－15.0屈光度之目標球形光功率之每一透鏡具有一受控光功率剖面，在該剖面中，在距光軸3 mm之距離處的功率偏差比在距光軸2 mm之距離處的功率偏差少約0.2屈光度至約1.0屈光度。
在另一較佳具體實例中，該系列中之所有透鏡具有實質上等同之球體像差成分，在距光軸3 mm之距離處，該成分具有－0.5屈光度至約－1.5屈光度，較佳自約－0.8屈光度至約－1.1屈光度的球體像差值。
在另一較佳具體實例中，該系列中之所有透鏡具有實質上等同之球體像差成分，其中在距光軸3 mm之距離處的球體像差值比在距光軸2 mm之距離處的球體像差值小約0.2屈光度至約1.0屈光度。
在另一較佳具體實例中，非環形表面包含一具有自約1.0 mm至約4.0 mm之直徑的中心圓形區域及一環繞該中心圓形區域之環形區域。該中心圓形區域及該環形區域與光軸同心。非環形表面與環形表面結合在一起以提供目標圓柱形光功率來校正散光視力誤差且提供多焦點球形光功率以補償老花。
環繞中心圓形區域之環形區域具有一表面以提供自內部周邊邊緣至外部周邊邊緣地實質恆定功率(基礎功率或目標功率)，以用於遠距視力校正。表面可為球形的或非球形的。
中心圓形區域為用於近距視力校正之漸進功率增加區，且視情況可用於中距視力校正。其與光軸實質同心。該漸進功率增加區較佳具有約2.0至約3.5，更佳為約2.2 mm至3.0 mm之直徑。
漸進功率增加區之上述各種具體實例可併入此較佳具體實例中。
應瞭解，該系列隱形眼鏡中之每一透鏡可具有環繞光學區之一或多個非光學區。熟習此項技術者將熟知如何將一組常見非光學區併入透鏡設計中。
藉由使用光學電腦輔助設計(CAD)系統及機械CAD系統，可設計本發明之環面隱形眼鏡。使用光學CAD系統來設計光學模型透鏡。可使用任何已知的適當光學電腦輔助設計(CAD)系統來設計光學模型透鏡。例示性光學電腦輔助設計系統包括(但不限於)來自Breault Research Organization之高級系統分析程式(ASAP)及ZEMAX(Focus Software有限公司)。較佳地，將使用來自Breault Research Organization之高級系統分析程式(ASAP)(具有來自ZEMAX(Focus Software有限公司)之輸入)而執行光學設計。
可藉由(例如)機械CAD系統將光學模型透鏡之設計轉換為包括光學區、非光學區及非光學特徵的機械透鏡設計。隱形眼鏡之例示性非光學區及特徵包括(但不限於)斜面、雙凸透鏡、結合隱形眼鏡之前部表面與後部表面的邊緣、定向特徵及其類似物。例示性定向特徵包括(但不限於)：一稜形壓載物或類似物，其使用變化之厚度剖面以控制透鏡定向；一有刻面表面(例如，脊片區)，其中透鏡幾何形狀之部分被移除以控制透鏡定向；一脊狀特徵，其藉由與眼瞼相互作用而定向透鏡。較佳地，當將經最佳化之光學模型透鏡之設計轉換成機械透鏡設計時，可併入有隱形眼鏡族之一些常見特徵。
任何已知的適當機械CAD系統可用於本發明中。較佳地，使用能夠準確地且數學地表示高階表面之機械CAD系統來設計隱形眼鏡。此機械CAD系統之一實例為Pro/Engineer。
較佳地，可使用轉譯格式使隱形眼鏡之設計在光學CAD系統與機械CAD系統之間來回轉譯，該轉譯格式允許接收系統(光學CAD或機械CAD)建構預期設計之NURBd或Beizier表面。例示性轉譯格式包括(但不限於)VDA(verband der automobilindustrie)及IGES(初始圖形交換規範)。藉由使用此等轉譯格式，透鏡之整個表面可為連續形式，該形式有助於生產具有徑向非對稱形狀之透鏡。Beizier及NURBs表面對於老花設計係尤其有利的，此係因為可摻合、分析及最佳化多個區。
可使用任何數學函數來描述眼科透鏡之前部表面、後部表面、周邊邊緣，只要其具有允許最佳化該透鏡之設計的足夠動態範圍。例示性數學函數包括二次曲線及二次曲面函數、任何程度之多項式、Zernike多項式、指數函數、三角函數、雙曲線函數、有理函數、傅立葉級數及子波。較佳地，使用兩個或兩個以上數學函數之組合來描述眼科透鏡之前(前部)表面及基礎(後部)表面。更佳地，使用Zernike多項式來描述眼科透鏡之前(前部)表面及基礎(後部)表面。更佳地，將Zernike多項式及基於樣條之數學函數一起用於描述眼科透鏡之前(前部)表面及基礎(後部)表面。
本發明之環面隱形眼鏡可為硬或軟的透鏡。本發明之軟隱形眼鏡較佳由諸如水凝膠之軟隱形眼鏡材料製成。任何已知的適當水凝膠可用於本發明中。較佳地，將含聚矽氧之水凝膠用於本發明中。將瞭解，包含任何軟隱形眼鏡材料的以上所述之任何透鏡皆在本發明之範疇內。
在完成所要設計後，可在電腦控制的製造系統中生產環面隱形眼鏡。透鏡設計可轉變為可由電腦控制的製造設備解譯之含有控制信號的資料檔案。電腦控制的製造設備係可由電腦系統控制且能夠直接生產眼科透鏡或生產用於生產眼科透鏡之光學工具的設備。任何已知的適當電腦可控制製造設備可用於本發明中。較佳地，電腦可控制製造設備為數字控制車床，較佳為具有45°壓力切割機之雙軸車床或由Durazo及Morgan揭示於美國專利第6,122,999號(其全文以引用的方式併入本文中)中的車床裝置，更佳地為來自Precitech有限公司之數字控制車床，諸如具有Variform壓力－陶瓷快速工具伺服附著構件的Optoform超精確車床(型號30、40、50及80)。
用於設計及製造本發明之環面隱形眼鏡的較佳方法係在同在申請中之美國專利申請公開案第US 2006/0055876 A1號(其全文以引用的方式併入本文中)中描述的方法。
現可製造本發明之環面隱形眼鏡，其各具有目標圓柱形光功率以校正散光視力誤差及目標球形光功率以補償近視、遠視或老花。本發明之環面隱形眼鏡可由任何便利方法如用車床加工及模製來生產。較佳地，由隱形眼鏡模具來模製環面隱形眼鏡，該模具包括當在模具中鑄製透鏡時複製隱形眼鏡表面的模製表面。舉例而言，可使用具有數字控制車床的光學切割工具來形成金屬光學工具。接著使用該等工具來製造凸起及凹入表面模具，該等模具接著被彼此結合以使用置放於模具之間的適當液體透鏡成形材料，接著壓縮及固化該透鏡成形材料來形成本發明之透鏡。
因此，可藉由將兩個模製表面(第一模製表面及第二模製表面)賦予隱形眼鏡模具而製造根據本發明之隱形眼鏡。具有第一模製表面或第二模製表面之模具彼此結合而形成本發明之環面隱形眼鏡。
在又一態樣中，本發明提供一種用於生產具有受控光剖面之環面隱形眼鏡的方法。該方法包含藉由製造構件成形隱形眼鏡以具有光軸、具有第一光學區之前部表面，及具有第二光學區之相對後部表面的步驟，其中第一光學區與第二光學區結合以提供目標圓柱形光功率及目標球形光功率，其中第一光學區及第二光學區中之至少一者具有一非球形表面，該非球形表面經設計以結合另一光學區之表面而提供受控光功率剖面，該受控光功率剖面相對於光軸為實質上旋轉對稱的或併入有一球體像差成分，其中該球體像差成分由四階、六階、八階Zernike類球體像差項中之任一者描述，且在距光軸3 mm之距離處具有－0.5屈光度至約－1.5屈光度的值。
在又一態樣中，本發明提供一種用於生產具有一系列不同目標圓柱形光功率及一系列不同目標球形光功率之一系列環面隱形眼鏡的方法。該方法包含藉由製造構件成形每一環面隱形眼鏡以具有光軸、具有第一光學區之前部表面，及具有第二光學區之相對後部表面的步驟，其中第一光學區及第二光學區中之一者為環形表面，而另一光學區為非環形球形或非球形表面，其中第一光學區及第二光學區中之至少一者的表面經設計以結合另一光學區之表面而提供一受控光功率剖面，其中(1)透鏡之光功率偏差為實質上恆定的；(2)在距光軸3 mm之距離處的功率偏差為自約－0.5屈光度至約－1.5屈光度；(3)在距光軸3 mm之距離處的功率偏差比在距光軸2 mm之距離處的功率偏差小約0.2屈光度至約1.0屈光度；或(4)存在由四階、六階、八階Zernike類球體像差項中之任一者或其組合描述的球體像差成分，其中球體像差成分在距光軸3 mm之距離處具有－0.5屈光度至約－1.5屈光度的值。
較佳地，藉由使用數字控制車床，例如來自Precitech有限公司的具有Variform壓力－陶瓷快速工具伺服附著構件的Optoform超精確車床(型號30、40、50及80)，來製造本發明之環面隱形眼鏡。
已特定參考某些較佳具體實例詳細描述了本發明，以使讀者能夠在無不當實驗之情況下實踐本發明。一般熟習此項技術者將易於瞭解，可將許多先前成分、組合物及/或參數變化或修改至合理程度而不脫離本發明之範疇及精神。此外，提供了題目、標題、實例材料或其類似物以增強讀者對此文件之理解，且不應被理解為限制本發明之範疇。因此，本發明由以下申請專利範圍及其合理延伸與等效物界定。

Claims (23)

  1. 一種環面隱形眼鏡，其包含一光軸、具有一第一光學區之前部表面，及具有一第二光學區之相對後部表面，其中該第一光學區或該第二光學區中之一者為一環形表面，而另一區為非環形表面，該非環形表面係一球形表面或一非球面表面，其中該環形表面與該非環形表面結合以提供一目標圓柱形光功率及一目標球形光功率，其中該第一光學區及該第二光學區中之至少一者具有一非球形表面，該非球形表面經設計以結合另一光學區之該表面提供一受控光功率剖面，該受控光功率剖面相對於該光軸為實質上旋轉對稱的，或其併入有一球體像差成分，其中該球體像差成分由四階、六階、八階Zernike類球體像差項中之任一者描述，且在一距該光軸3mm之距離處具有自約-0.5屈光度至約-1.5屈光度的球體像差值。
  2. 如申請專利範圍第1項之環面隱形眼鏡，其中該受控光功率剖面併入有一球體像差成分，其中該球體像差成分由四階、六階、八階Zernike類球體像差項中之任一者描述，且具有一自約-0.5屈光度至約-1.5屈光度的球體像差值。
  3. 如申請專利範圍第1項之環面隱形眼鏡，其中該透鏡在距該光軸3mm之距離處具有自約-0.8屈光度至約-1.1屈光度的光功率偏差。
  4. 如申請專利範圍第1項之環面隱形眼鏡，其中該環形表面係藉由在Y-Z平面中定義一曲線且接著圍繞以一距離r平行於Y軸之軸旋轉此曲線而形成，其中Z軸在垂直方向 上通過該曲線之頂點，其中該距離r之值係基於該目標圓柱形光功率而選擇，其中該曲線由任何數學函數定義以提供該目標球形光功率。
  5. 如申請專利範圍第4項之環面隱形眼鏡，其中該曲線由等式1或2定義 其中c為曲率(半徑之倒數)，k為一個二次曲線常數，且α1 至α7 為係數，該距離r之該值可經選擇以將所要圓柱形光功率賦予該隱形眼鏡以用於校正一眼睛之散光誤差。
  6. 如申請專利範圍第1項之環面隱形眼鏡，其中該環形表面由等式3定義 其中cx 及cy 為在x及y經度處之曲率，kx 及ky 為二次曲線常數，且Z軸通過該表面之頂點。
  7. 如申請專利範圍第1項之環面隱形眼鏡，其中一隱形眼鏡之光軸與通過該前部表面及該後部表面之幾何中心的中心軸重合。
  8. 如申請專利範圍第1項之環面隱形眼鏡，其中該光軸與一眼睛之視線(LOS)實質上重合。
  9. 如申請專利範圍第1項之環面隱形眼鏡，其中該非環形表面包含具有自約2.0mm至約3.5mm之直徑的中心圓形區域及環繞該中心圓形區域的環形區域，其中該中心圓形區域及該環形區域與該光軸同心，其中該環形表面與該非環形表面結合在一起以提供一目標圓柱形光功率來校正散光視力誤差且提供一多焦點球形光功率以補償老花。
  10. 如申請專利範圍第9項之環面隱形眼鏡，其中該中心圓形區域為用於近距視力校正之漸進功率增加區且視情況可用於中距視力校正，其中環繞該中心圓形區域的環形區域係一遠距視力區。
  11. 一種一系列之環面隱形眼鏡，其各具有自約-15屈光度至約10屈光度之目標球形光功率及一目標圓柱形光功率，其中該系列之每一隱形眼鏡具有一光軸、具有一第一光學區之前部表面及具有第二光學區的相對後部表面，其中該第一光學區及該第二光學區中之一者為一環形表面，而另一光學區為非環形球形或非球形表面，其中該第一光學區及該第二光學區中之至少一者的表面經設計以結合另一光學區之該表面而提供一受控光功率剖面，其中(1)該透鏡之光功率偏差為實質上恆定的；(2)在距該光軸3mm之距離處的功率偏差為自約-0.5屈光度至約-1.5屈光度；(3)在距該光軸3mm之距離處的功率偏差比在距該光軸2mm之距離處的功率偏差小約0.2屈光度至約1.0屈光度；或(4)存在由四階、六階、八階Zernike類球體像差項中之任一者或其組合描述的球體像差成分，其中該球體像差 成分在距該光軸3mm之距離處具有-0.5屈光度至約-1.5屈光度的數值。
  12. 如申請專利範圍第11項的一系列之環面隱形眼鏡，其中該系列中之每一透鏡實質上無光功率偏差。
  13. 如申請專利範圍第11項的一系列之環面隱形眼鏡，其中該系列中每一透鏡之光功率偏差剖面為實質上旋轉對稱的，其中具有自0至約15屈光度之目標球形光功率的每一透鏡係實質上沒有光功率偏差；具有自約-1.0屈光度至約-6.0屈光度之目標球形光功率之每一透鏡具有模仿等同目標球形光功率之球形透鏡之功率偏差剖面的功率偏差剖面；且具有自約-6.0屈光度至約-15.0屈光度之目標球形光功率之每一透鏡具有一受控光功率剖面，其中在距該光軸3mm之距離處的功率偏差與在距該光軸2mm之距離處的功率偏差相較下少約0.2屈光度至約1.0屈光度。
  14. 如申請專利範圍第11項的一系列之環面隱形眼鏡，其中該系列中之所有透鏡具有一實質上等同之功率偏差剖面，其中在距該光軸3mm之距離處的功率偏差為自約-0.5屈光度至約-1.5屈光度。
  15. 如申請專利範圍第11項的一系列之環面隱形眼鏡，其中該系列中之所有透鏡具有實質上等同之功率偏差剖面，其中在距該光軸3mm之距離處的功率偏差比在距該光軸2mm之距離處的功率偏差少約0.2屈光度至約1.0屈光度。
  16. 如申請專利範圍第11項的一系列之環面隱形眼 鏡，其中該系列中所有透鏡具有實質上等同之球體像差成分，在距該光軸3mm之距離處，該球體像差成分具有-0.5屈光度至約-1.5屈光度，較佳自約-0.8屈光度至約-1.1屈光度的一球體像差值。
  17. 如申請專利範圍第11項的一系列之環面隱形眼鏡，其中該系列中之所有透鏡具有實質上等同之球體像差成分，其中在距該光軸3mm之距離處的球體像差值與在距該光軸2mm之距離處的球體像差值相較下小約0.2屈光度至約1.0屈光度。
  18. 如申請專利範圍第11項的一系列之環面隱形眼鏡，其中該非環形表面包含具有自約2.0mm至約3.5mm之直徑的中心圓形區域及環繞該中心圓形區域的環形區域，其中該中心圓形區域及該環形區域與該光軸同心，其中該非環形表面與該環形表面結合在一起以提供一目標圓柱形光功率來校正散光視力誤差且提供一多焦點球形功率以補償老花。
  19. 如申請專利範圍第11項的一系列之環面隱形眼鏡，其中該環形表面係藉由在Y-Z平面中定義一曲線且接著圍繞以一距離r平行於Y軸之軸旋轉此曲線而形成，其中Z軸在垂直方向上通過該曲線之頂點，其中該距離r之值係基於該目標圓柱形光功率而選擇，其中該曲線由任何數學函數定義以提供該目標球形光功率。
  20. 如申請專利範圍第19項的一系列之環面隱形眼鏡，其中該曲線由等式1或2定義 其中c為曲率(半徑之倒數)，k為一個二次曲線常數，且α1 至α7 為係數，該距離r之該值可經選擇以將所要之圓柱形光功率賦予該隱形眼鏡以用於校正一眼睛之散光誤差。
  21. 如申請專利範圍第11項之該系列環面隱形眼鏡，其中該環形表面由等式3定義 其中cx 及cy 為在x及y經度處之曲率，kx 及ky 為二次曲線常數，且Z軸通過該表面之頂點。
  22. 如申請專利範圍第11項之該系列環面隱形眼鏡，其中一隱形眼鏡之光軸係通過該前部表面及該後部表面之幾何中心的中心軸。
  23. 如申請專利範圍第11項之該系列環面隱形眼鏡，其中該光軸實質上與一眼睛之視線(LOS)重合。
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