一种适于中心凹视力及周边视力的眼科元件的生产方法

摘要

本发明提供了一种用于矫正屈光不正的眼科元件的生产方法，其适于矫正佩戴者的所述中心凹视力和周边视力，并考虑了所述佩戴者眼球和头部运动的幅度。为了提供良好的视觉舒适度，对所述中心凹视力产生矫正的元件的中心区域是关联了所述眼球运动的幅度而被确定的。为了阻止佩戴者的屈光不正在长期内增加，该周边视力在眼科元件的周边区域内被矫正。

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于矫正屈光不正的眼科元件的生产方法，具体地，涉及一种适于矫正中心凹视力及周边视力(foveal and peripheralvision)的眼科元件的生产方法。

背景技术

为了矫正主体的屈光不正，使用了一种眼镜镜片，该眼镜镜片采用与脸相固定的方式置于眼睛之前的位置，并使用框架以固定所述镜片。所述镜片的中心区域主要用于矫正所述佩戴者在朝前看时的屈光不正。在这些条件下看到的物体的图像是通过所述佩戴者视网膜的中心区域观察到的，所述中心区域被称为中心凹区域(foveal zone)。为此，与向前直视方向相应的视觉感知被称为中心凹视力或中心视力。因此，通过所述眼镜镜片中心区域产生的所述屈光不正的矫正的目的包括使位于所述眼镜佩戴者前方的物体图像重新回到所述中心凹区域中与视网膜相切的平面内。这样的矫正方式仅仅是近似地适于某些视力条件，尤其是因为所述图像的精确位置作为所述物体视距的函数，沿着眼睛视轴而变化。

所述镜片的周边区域，其位于所述中心区域的外围，当所述观察者不转动眼球而直视前方去看部分所述离轴物体时，也参与图像在视网膜上的成像。与所述物体的离轴(off-axis)部分相对应的那部分图像位于所述中心凹区域外围，且位于视网膜的周边区域。为此，相应的视觉感知被叫做周边视力。

当所述佩戴者向前直视时，所述图像在视网膜上的位置缺陷能够在所述中心凹视力和所述周边视力之间变化。这种变化依赖于所述佩戴者眼睛的形状及视网膜的角度偏差(angular offset)。总体上，其能够根据不同佩戴者而改变。因此，对于每个佩戴者而言，给定角度偏差下的中心凹视力屈光不正及周边视力屈光不正能够通过两个相应的屈光不正的矫正而得以区别。

现在公知的是，对于近视眼镜佩戴者来说，图像在视网膜后成像导致了眼球的伸长。从而，这种散焦使得所述佩戴者的近视度数加深。不仅当所述图像在所述中心凹区域，即中心凹视力的视网膜后成像时，而且当其在所述周边区域，即周边视力的视网膜后成像时，都会产生这种影响。为了避免这种屈光不正的恶化，已经提出修正所述眼睛镜片中心区域之外的区域以矫正所述佩戴者的周边视力。从而，所述镜片的中心区域产生对所述中心凹视力的矫正，所述位于中心区域外围的镜片周边区域产生对所述周边视力的矫正。这种对于矫正眼科镜片的修正在专利文献US2005/0105047被公开了。

但是，当所述镜片佩戴者通过转动眼球来观察离轴物体时，其注视方向在所述周边区域的一点上穿过所述镜片。所述镜片在这一点上的光学特征不再适合沿着注视方向，即不再适合沿着被转动眼球的视轴(optical axis)在视网膜上形成图像。事实上，在这些条件下，沿着所述眼球视轴的屈光不正是中心凹视力的屈光不正，但是所述眼球视轴通过一点与镜片相交，其中在该点上所产生的视力矫正相应于周边视力。因此，所产生的屈光不正矫正并不适合于这些观察条件，而且所述佩戴者的视觉舒适度也降低了。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是给佩戴者提供屈光不正的矫正，所述屈光不正的矫正给所述佩戴者提供良好的视觉舒适度，同时限制或者减少了所述佩戴者屈光不正的长期恶化。

为此，本发明提出了一种用于矫正屈光不正的眼科元件的生产方法，所述元件能够矫正元件佩戴者的中心凹视力及周边视力，其包括如下步骤：

(1)表征步骤，表征所述佩戴者眼球和头部各自运动的相对幅度；

(2)确定屈光不正的矫正的步骤，分别为所述佩戴者的中心凹视力和周边视力确定屈光不正的矫正；

(3)确定光强度分布的步骤，确定所述眼科元件沿其表面的光强度分布，所述光强度分布在所述眼科元件的中心区域产生对所述中心凹视力的屈光不正矫正，并在所述中心区域外向一与所述周边视力的屈光不正的矫正相对应的光强度值变化；以及

(4)生产步骤，生产所述眼科元件以便获得所述光强度分布。

根据本发明，在步骤(1)中表征的所述佩戴者眼球运动的幅度在步骤(3)中被用于确定所述眼科元件中心区域的面积，其中，在所述中心区域中产生对所述中心凹视力的矫正。用于矫正中心凹视力的所述中心区域的面积是有关所述佩戴者眼球运动幅度的递增函数。

在本发明的框架内，靠近所述眼科元件的中心是所述元件表面的中心点，其与所述佩戴者向前直视的方向和所述表面的交叉处相对应，作为所述眼科元件的使用位置。在所述中心点处的所述眼科元件的光强度(optical power)等于为所述佩戴者中心凹视力确定的矫正。此外，所述光强度可以沿着所述眼科元件表面持续地变化。在所述元件的中心区域中产生对所述中心凹视力的矫正，所述元件的中心区域的附近是所述元件的一部分，其位于所述元件的中心点周围并平行于所述元件表面，而且在该区域中，光强度相对于所述中心点上的强度值具有绝对偏差，所述偏差比确定的限度少。例如，在所述眼科元件中心区域内的所述光强度变化的所述限度可以等于0.10或者0.25屈光度(diopter)。

因此，本发明包括考虑所述佩戴者的行为特征来确定中心凹视力矫正和周边视力矫正间的协调。所述行为特征是所述佩戴者旋转头部或者眼球来观察一个非位于其前方的物体的偏好。因此，除了所述佩戴者视力的矫正之外，本发明还包括所述眼科元件的附加个性化特性，用于优化所述中心凹视力和所述周边视力的屈光不正矫正间的协调。

对于喜欢移动眼球来观察离轴物体的佩戴者，本发明的所述方法提供了一个更大的用于矫正所述佩戴者中心凹视力的眼科元件的区域。因此，在一个更大的眼球转动角度间隔上，所述佩戴者观察的物体的图像能够正确地在视网膜上成像。

相反地，对于喜欢转动头部的佩戴者，所述佩戴者通常通过位于所述眼科元件中心周围的受限区域来观察，本发明提供一个更大的周边区域来适应其周边视力。

因此，根据本发明的方法使得在所述眼科元件的整个表面上能产生一个在所述周边视力矫正与所述中心凹视力矫正间的最佳协调。这种协调根据所述佩戴者而变化。具体地，获得的所述协调为主要移动眼球的佩戴者提供了良好的中心凹视力舒适度，同时为其提供了一个靠近所述眼科元件边缘的周边视力的矫正。同时，本发明的所述方法为主要移动头部的佩戴者提供了一种所述周边视力的递增矫正。因此，为每个佩戴者优化地结合了具有矫正的舒适度和避免所述佩戴者屈光不正的恶化。

附图说明

参照以下附图，根据对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1a及1b示出了眼镜佩戴者的眼球和头部运动的测量原理；

图2a及2b示出了根据本发明所生产的第一眼镜镜片的光强度特征，其针对一位移动眼睛多于移动头部的第一佩戴者；

图3a及3b示出了根据本发明所生产的第二眼镜镜片的特征，其针对一位移动头部多于移动眼睛的第二佩戴者；以及

图4a、4b及5a、5b分别对应于图2a、2b及3a、3b，其分别示出了本发明的变化实施例。

具体实施方式

本发明现在将在实现眼镜镜片类型的矫正眼科镜片的框架内进行详细的描述。但是，能够理解的是，本发明可以应用到实施屈光不正矫正的其它眼科元件中，例如，尤其可以应用到冬季运动或者潜水活动的护目镜中。

进一步地，能够产生近视矫正作用的眼镜镜片将通过实施例进行阐述。但是，同样能够理解的是，本发明能够相似地应用到任何矫正镜片中，无论所述佩戴者屈光不正的性质如何。

首先，针对所述镜片的目标佩戴者而进行表征眼球与头部运动的相对幅度。因此，所述佩戴者将被要求注视一个位于其正前方的第一目标，所述目标被称为参考目标，所述佩戴者要面向所述目标。所述参考目标在图1a中被标记为R。优选地，所述参考目标放在所述佩戴者眼睛的高度位置上。从而，所述佩戴者将位于所述参考目标的前方，且他的两个肩膀要大致位于一个垂直平面上，其中，所述垂直平面与他的脸和所述参考目标间的虚拟直线相垂直。他的头部和眼睛要朝向所述参考目标。

从该位置开始，所述佩戴者被要求在不移动其肩膀的情况下注视第二目标，所述第二目标被称为测试目标，其在图中被标记为T，该测试目标相对于所述参考目标偏离。为了实现上述测试，所述佩戴者部分地旋转其头部和眼球(如图1b所示)，以使得所述佩戴者注视的方向从参考目标R移动到测试目标T。优选地，所述测试目标在水平方向上相对于所述参考目标偏离，以表现所述佩戴者头部和眼球水平运动的特征。

所述测试目标相对于参考目标的角度位移被称为角度偏差，并在图中被标记为E。所述头部的中心A在包括该点A及两个所述目标R与T的水平平面上，被作为所述角度的测量点。在图1b中，α_T用来标记所述佩戴者头部旋转的角度，并被称为头部的角度偏差，以使得从注视所述参考目标的第一位置转到注视所述测试目标的第二位置。α_Y是在同一时间所述佩戴者眼球转动的角度。因此，所述角度偏差E等于角度α_T与角度α_Y两者之和。

那么所述头部的角度偏差α_T除以所述角度偏差E得到的商就能计算出来了。所述商的值，对于仅转动头部从所述参考目标移到所述测试目标的佩戴者而言等于1，而对于仅转动眼球的佩戴者而言等于零。

所述佩戴者进行的“头部/眼球”运动协调测试的增益G就计算出来了。所述增益G可以通过预定的关于所述商的递增函数来定义，其中，所述商是所述头部角度偏差α_T除以所述角度偏差E的商。例如，所述增益G可以直接等于α_T除以E的商：G＝α_T/E。因而，主要以转动眼球来注视所述测试目标的佩戴者有一个接近零的增益值G，而主要以转动头部来注视同一目标的佩戴者有一个接近于1的G值。

这种“头部/眼球”运动协调测试可以由所述佩戴者在眼镜零售商店中进行，所述佩戴者在所述商店中订购带有矫正镜片的眼镜。

通过以下描述的比较实施例，两个需要相同中心凹视力矫正的佩戴者将被考虑，所述矫正等于-4.00屈光度。所述第一佩戴者的增益值G等于0.1，表明其在观察离轴物体时转动眼球多于转动头部，而所述第二佩戴者的增益值G等于0.8，表明在相同情况下其转动头部多于转动眼球。

通常，针对每一位佩戴者，适合所述周边视力的屈光不正的矫正可以通过对所述佩戴者进行的测试来确定。具体地，这一测试可以是全自动电脑验光(autorefraction)或者视网膜镜检查(skiascopy)测试。

可选地，针对佩戴者周边视力和固定角度偏差的屈光不正的矫正可以通过给所述屈光不正矫正值增加一个定值来确定，其中，所述屈光不正矫正值根据所述佩戴者的中心凹视力确定。具体地，所述定值可以是+0.8屈光度，与平均偏差相对应，其中，所述平均偏差是针对一个30°的角度偏差时，所述佩戴者的中心凹视力的近视度数与周边视力的近视度数间的平均偏差。

对中心凹视力屈光不正产生矫正的镜片中心区域的大小可以通过关于增益G的函数来确定，所述增益G针对每一位佩戴者而计算。通常，对中心凹视力的屈光不正产生矫正的所述镜片的中心区域可以是任何形状。具体地，就所述佩戴者镜片的使用位置而言，所述区域的垂直直径可以小于其水平直径。实际上，在运动幅度可见的情况下，总体上头部垂直运动的幅度小于头部水平运动的幅度。

对中心凹视力产生矫正的所述镜片中心区域的大小可以通过镜片的光强度值来确定，所述光强度值是在所述镜片中心区域外的一点上产生的。所述点与参考角度偏差相对应。如果所述光强度从在所述镜片的透镜光心产生的矫正值开始连续变化，则更大的偏差范围对应于更小的镜片中心区域的面积，其中，所述偏差范围是指针对参考角度偏差而确定的光强度值与镜片中心内产生的光强度值间的偏差范围，以及，在所述较小区域内的矫正适合于所述佩戴者的中心凹视力。针对位于所述镜片中心区域外的点而确定的光强度值本身取决于针对每个佩戴者计算得到的增益。

根据本发明的第一实施例，标记为PX的针对所述参考角度偏差而评估得到的所述镜片的光强度可以使用标记为F₁的预定义第一数学函数来确定。所述第一函数依赖于针对所述中心凹视力的所述镜片中心上确定的所述镜片光强度P0，标记为PM的为所述佩戴者的周边视力和考虑到的所述角度偏差而确定的屈光不正的矫正、以及针对所述佩戴者计算而得的增益G。换言之：PX＝F₁(P0，PM，G)。

优选地，所述函数F₁使得第一差值关于第二差值的导数本身是一个有关被计算的增益G的递增函数，其中，所述第一差值是在考虑到的所述角度偏差上的、针对所述周边视力的镜片光强度和在所述中心点上的针对所述中心凹视力的镜片光强度间的差值，所述第二差值是下述两个方面间的差值，一方面是针对所述佩戴者的周边视力和所述同一角度偏差确定的屈光不正的矫正，另一方面是在所述中心点上的针对所述中心凹视力的镜片光强度。即：

是关于增益G的递增函数。

例如：PX＝a·Gⁿ·(PM-P0)+P0+b，其中，n是严格正数，a和b是常数系数，a是正数。

因此，在所述周边区域内的镜片光强度从所述中心区域的光强度开始确定，在针对所述佩戴者周边视力确定的矫正基础上通过修改所述中心区域的光强度来确定，所述修改具有一个幅度，其中该幅度是关于所述头部/眼球协调运动增益的值的递增函数。

图2a和2b分别是针对所述中心凹视力和周边视力所画的眼镜镜片的光强度图。针对所述佩戴者的镜片使用位置，x轴和y轴分别用关于镜片视轴的注视角度偏差值来标记，分别位于一水平平面和一垂直平面。它们以度数为参考单位，并分别被标记为ALPHA和BETA，其中，ALPHA表示在垂直平面上的所述偏差，BETA表示在水平平面上的所述偏差。ALPHA和BETA的零值分别对应于穿过所述镜片中心向前直视的方向。在这些图上，所示曲线连接一个个点，这些点上的光强度是不变的。该值在某些曲线上被标明。针对所述中心凹视力所画的图上的位移对应于在所述镜片后的眼球的转动，而针对所述周边视力所画的图上的位移，则对应于当眼球不动且透过所述镜片的中心观察时，在视网膜上形成的图像上的位移。

为了得到在周边视力中的待定矫正(under-correction)，下列值已经通过实施例被运用到上述计算光强度PX的公式中：n＝1.0；a＝1.0且b＝-0.2。

针对所考虑的第一佩戴者，可得：当针对角度偏差为30°的PM＝-3.2屈光度时，PX＝-4.12屈光度。P0和PM的值分别在图2a的中心和在ALPHA等于30°的图2b上找到。

图3a和3b分别对应于图2a和2b，其针对以第二佩戴者为目标的第二镜片。前述相同值已被参数n、a和b所采用。于是可得：PX＝-3.56屈光度(如图3b所示)。

通过比较图2a和图3a，针对第一佩戴者的镜片中心区域(如图2a所示)显然大于针对第二佩戴者(如图3a所示)的镜片中心区域，其中，该镜片中心区域内的中心凹视力光强度约等于-4.00屈光度。

本发明的第二实施例包括，当辐射状地从所述镜片的视觉中心开始移动时，确定中心凹视力矫正的变化。为此，镜片光强度是在位于所述镜片中心区域外的表面上一点针对所述中心凹视力来确定的，所述点与参考角度偏差相对应。被标记为PXC的所述强度，可以使用被标记为F₂的第二预定义数学函数来确定。该第二函数依赖于光强度P0、参考值DP以及增益G，其中所述光强度P0是针对所述中心凹视力的在所述镜片中心的光强度，参考值DP是当所述佩戴者的眼球转过一个对应于所述参考角度偏差的角度时，可接受的针对所述中心凹视力的光强度缺陷。换言之：PXC＝F₂(P0，DP，G)。

优选地，所述函数F₂使得一个差值关于所述缺陷强度值DP的导数的本身是一个关于增益G的递增函数，其中，所述差值是分别针对所述参考角度偏差和所述中心点上的有关所述中心凹视力的镜片光强度之间的差值。即：

是关于增益G的递增函数。

例如：PXC＝c·G^m·DP+P0+d，其中，m是严格正数，c和d是常数系数，c是正数。

在下面提到的另外两个镜片的实施例中，所述数字m等于1.0，所述系数c和d分别等于3.0和0.0。所述可接受的光强度缺陷的参考值DP等于0.5屈光度，以及所述参考角度偏差仍然是30°。

图4a和4b是与本发明的第二实施例相对应的第三镜片的光强度图，其分别针对中心凹视力和周边视力。所述第三镜片供G等于0.1的第一佩戴者使用。针对上述提到的数值，PXC等于-3.85屈光度。所述值在参考角度偏差为30°的图4a上是明显的。图4b示出了相对于中心凹视力，所述周边视力被不同程度地矫正。

图5a和5b分别对应于图4a和4b，针对同样根据本发明的第二实施例生产得到的第四镜片，但是其供G等于0.8的第二佩戴者使用。针对第二佩戴者，PXC等于-2.60屈光度(如图5a所示)。图4a和图5a的比较表明供第一佩戴者使用的第三透镜中心区域又一次大于供第二佩戴者使用的第四透镜中心区域。

每个镜片通过平行于镜片表面，改变所述镜片表面的至少一个曲率来生产。为此，在已知方法中，两个曲率从相应的光强度图开始在所述表面的坐标方格的每个点上被确定。为了向所述镜片表面提供所述确定的曲率变化，也可以使用同样被本领域技术人员所知的针对眼科镜片的第二机械操作方法之一。可选地，可以平行于镜片表面地变化镜片材料的屈光率，或者结合所述镜片表面的机械加工，以使镜片具有对应于那些针对中心及周边区域而确定的光强度特性的局部光强度特性。

最后，可以理解的是，本发明可以不同于已被详细描述的两个实施例的形式重现。本领域技术人员可以从已有的描述中理解到，用于矫正中心凹视力的镜片中心区域大小的变化可以用多种方式来确定，而至少保留了本发明的针对镜片佩戴者的一些优点。