佩戴在眼睛里或眼睛上的多焦点眼用镜片

摘要

一种佩戴在人眼上或人眼中的眼用多焦点镜片。镜片具有带有前表面、后表面和沿周向的外周边界的光学部分。光学部分具有带有第一折射能力的远视区域和带有附加折射能力的近视区域。远视区域和近视区域包括具有上述折射能力中的一种折射能力的环段，并且分别径向限定出具有上述折射能力中的另一种折射能力的更居中区域的边界。环段包括与外周边界交界的、在周向方向上沿着外周边界的整个圆周交替的环段。

说明书

技术领域及背景技术

本发明涉及佩戴在眼睛里或眼睛上的眼用镜片，例如隐形镜片或者人工晶状体，该镜片带有折射光能力不同的区域。

老花眼是一种随着年龄的增长，眼睛越来越不能适应通过弯曲眼睛中的天然晶状体来聚焦到与眼睛相距不同距离的物体上的病理状态。通常，在整个生命周期内，改变远处物体与近处物体之间的焦距的能力会逐渐下降，从儿时的约为20屈光度(从无穷远到相距50mm之间改变焦距的能力)调节到25岁时的10屈光度(从无穷远到相距100mm处改变焦距的能力)，并且在60岁时水平下降到0.5至1屈光度(只能从无穷远改变到1-2米处)。如果摘除了天然晶状体(这是白内障患者通常经历的治疗)，则调节能力也会丧失。

通过使用多焦点人工晶状体或隐形镜片，能够在不依靠改变矫正光学器件的焦距的情况下(例如通过使用老花镜或多焦点眼镜片)来提高聚焦近处物体和远处物体的能力。多焦点镜片对于近视和远视具有不同的焦距。在一些镜片中，由位于镜片的前表面或后表面的衍射图案提供针对近视的附加光能力。衍射多焦点镜片会(使人)遭受闪光幻视症(模糊，眩光，光晕)和光损失。在其它镜片中，通过提供具有不同折射能力的区域来构建不同的焦距。使用此种镜片会带来由近视区域和远视区域之间的过渡区域引起的对比度损失。近视区域与远视区域的半径差(R_近视<R_远视)会导致近视区域与远视区域之间的表面高度的台阶。在一些镜片中，试图通过设计该台阶来使闪光幻视症最小化，例如通过一种过渡区域，其中该过渡区域设计成将通过过渡区域射入镜片的光线引导至眼睛中不会被光干扰视力的部位。

因为在衍射多焦点镜片中，附加光源由添加至折射镜片形状上的衍射结构提供，所以在不同焦距下衍射光的量与折射光的量之间的比率与眼睛里或眼睛上的镜片相对于瞳孔区域的位置无关。当折射多焦点相对于眼睛的瞳孔区域来说不居中(即与眼睛的瞳孔区域不同轴)时，穿过近视区域的光与穿过远视区域的光之间的比率趋于变化。在其它类型的多焦点镜片(例如衍射镜片)中，眼睛的光轴与瞳孔轴(角度К)之间的角度差会引起患者由于光学干扰而产生的不满。

在US 5512220中描述了一种镜片，其中通过将近视区域和远视区域的边界设置为位于镜片光学区域外侧的半圆形路径终端的形式，来避免位于近视区域和远视区域的边界之间的结点处的光学干扰。

发明内容

本发明的目的在于提供一种镜片，其用于在不依靠改变矫正光学器件的焦距的情况下(例如通过使用老花镜或多焦点眼镜片)来提高聚焦到近处物体和远处物体上的能力，并降低闪光幻视症，特别是能高效地将光线引导到理想的光线焦点处，以及当瞳孔小大变化时使近视强化度和远视强化度的比率保持得非常恒定，并且使得镜片偏心度对该比率的影响非常小。

这些目的通过提供根据权利要求1的镜片来实现。

由于远视区域和近视区域包括分别沿径向限定出更居中区域的边界的环段，并且环段包括与外周边界交界的、在周向方向上沿着外周边界的整个圆周交替的远视环段区域和近视环段区域，因此可在光学区域中无需会降低光学效率的大量过渡区域的情况下，提供沿径向和周向设置的一系列远视区域和近视区域。特别地，相邻的近视区域和远视区域之间沿光轴方向上的高度差减小了，直至外周边界，其中连接到非光学部分的过渡带中的任何其余台阶是不存在光学问题的。因为在大部分光学表面上设置有沿径向方向的近视区域和远视区域的组合，并且近视区域和远视区域的组合在整个圆周上交替，所以通过近视区域到达视网膜的光线与通过远视区域到达视网膜的光线的比率对于瞳孔大小变化以及实际中发生的越出镜片的中心位置的情况来说是非常不敏感的。

本发明的具体说明和实施例在从属权利要求中提出。

从以下结合附图的详细说明中，本发明进一步的特征、效果和细节将变得更加明显。

附图说明

图1是根据本发明的镜片的第一示例的正视图；

图2是根据本发明的镜片的第二示例的光学部分的正视图；

图3是根据本发明的镜片的第三示例的光学部分的正视图；以及

图4是根据本发明的镜片的第四示例的光学部分的正视图；

图5是未根据本发明的镜片示例的光学部分的正视图；

图6是显示出由如图1所示的根据本发明的镜片提供的视敏度以及由图5所示的未根据本发明的镜片提供的视敏度的图表；

图7是显示出针对如图1所示的根据本发明的镜片以及针对如图5所示的未根据本发明的镜片(镜片完全居中)，瞳孔大小变化对由远视区域和近视区域覆盖的光学有效表面积的百分比的影响的图表；

图8是显示出针对如图1所示的根据本发明的镜片以及针对如图5所示的未根据本发明的镜片(该镜片偏离中心1mm，这是实际中经常发生的最坏的偏心程度)，瞳孔大小变化对由远视区域和近视区域覆盖的光学有效表面积的百分比的影响的图表；

图9是根据图1的镜片沿着经线的截面示意图，该经线紧密地沿着周向相邻的近视区域和远视区域的边界。

具体实施方式

在图1中，以人工晶状体1的形式示出了根据本发明的眼用多焦点镜片的第一示例，其中人工晶状体1具有触碰部2、镜片主体3和光学部分4。根据本示例的镜片1被设计成能植入在无晶状体眼睛(被移除天然晶状体的眼睛)的囊袋，并相应地能佩戴在人眼中。这种人工晶状体通常具有直径在5-8mm的光学部分，该人工晶状体的整体直径为12-15mm，并例如由PMMA或亲水性丙烯酸、疏水性丙烯酸、有机硅、聚氨酯或者胶原聚合物材料制成。还可以其它形式将根据本发明的镜片佩戴在眼睛里或眼睛上，例如以将镜片佩戴在眼的前房中的形式(这使得眼中的植体具有如天然镜片那样的适当位置)或者以隐形镜片的形式。前房人工晶状体通常具有直径为5-8mm的光学部分，该前房人工晶状体的整体直径为8-15mm，并例如由PMMA或亲水性丙烯酸、疏水性丙烯酸、有机硅、聚氨酯或者胶原聚合物材料制成。隐形镜片通常不具有触觉，并且与光学部分外周交接的镜片主体的非光学部分的形状能提供：到角膜的外表面的平滑过渡以及理想的浮动特性和粘附特性。硬性隐形镜片的直径通常为8-9mm，并例如由PMMA或氟丙烯酸酯或有机硅丙烯酸酯材料制成。软性隐形镜片的直径通常为14-14.5mm，并例如由硅酮弹性体、含硅酮的大分子单体、水凝胶或含硅酮的水凝胶材料制成。通常，根据本发明的镜片可例如具有小于15-16mm的整体直径，并具有直径小于9-10mm的光学部分。

镜片主体3的光学部分4是镜片中的最大部分，意欲将光学部分4放置在眼睛中或眼睛上以使穿过该光学部分4的光线以促使图像能投射到视网膜上的方式到达视网膜。鉴于光到达视网膜而穿过的瞳孔区域的圆形形状以及实际中发生的偏心的一般性随机分布，光学部分的外周边界通常是圆形形状的(例如圆形或椭圆形)。在本示例中，光学部分4的外周边界5的形状为圆形。在本示例中，外周边界5还与那种形状被塑造成用于向光学折射提供改善视力能力的镜片的前表面和后表面的外周边界吻合。然而，还可将非光学部分的形状塑造成使该非光学部分具有折射光能力，例如，作为光学部分的至少一些区域的延续。

光学部分4具有前表面和后表面，其形状使得可以形成具有第一折射能力的远视区域6,7,8和具有附加折射能力的近视区域9,10,11。在附图中，虽然近视区域覆盖有阴影，但是其与远视区域一样是透明的。远视区域6,7,8和近距区域9,10,11包括环段7,8,10,11，环段7,8,10,11分别径向地限定出更居中区域6,7,9,10的边界。环段7,8,10,11包括与外周边界5交界的环段8,11。这些远视环段和近视环段在周向方向上沿着光学部分4的外周边界5的整个圆周交替。

因此，在光学区域无需会降低光学效率的大量过渡区域的情况下，提供了沿径向和周向设置的一系列远视区域和近视区域6-11。用于形成相邻光学区域之间的过渡的边界区域可例如覆盖光学部分的表面积的不到5％、不到3％或不到1％。至于周向相邻的区域之间的表面高度的小台阶，这通常足以提供足够的平滑过渡。特别地，因为近视区域和远视区域沿径向方向在镜片的基本整个光学部分上交替，所以周向相邻的近视区域和远视区域之间在光轴方向上的高度差减小了，直至外周边界。如图9所示，近视区域N和远视区域F沿径向方向的交替使得周向相邻的近视区域和远视区域之间的最大表面高度差变得相当小。在所示的示例中，在环段中的一组周向相邻环段中，第一环段的厚度从该第一环段的径向内侧边界处的第一厚度变化到该第一环段的径向外侧边界处的第二厚度，并且第二环段的厚度从该第二环段的径向内侧边界处的第三厚度变化到该第二环段的径向外侧边界处的第四厚度。第一厚度小于第三厚度，第二厚度大于第四厚度，并且该组中周向相邻环段在沿径向方向位于该组周向相邻环段的内侧边界和外侧边界之间的位置处的厚度相等。因此，周向相邻环段的可变厚度彼此相交，从而周向相邻的近视环段区域和远视环段区域9和6、10和7、以及11和8之间的最大表面高度差变得特别小。

为了减小整个光学部分上的周向相邻的近视环段区域和远视环段区域之间的表面高度差，可将该原理应用于环段中的至少另一组周向相邻环段(其与环段中的上述一组周向相邻环段径向相邻)，或者甚至应用于环段中的每组周向相邻环段。

为了使周向相邻的近视环段区域和远视环段区域9和6、10和7、以及11和8之间的最大表面高度差减小得特别小，环段中周向相邻环段厚度相等的位置可以位于各个环段的内侧边界和外侧边界之间的距离的例如30％至70％之间的区域中，或者(为了进一步地减小)40％和60％之间的区域中。

连接到外围的非光学部分的过渡带中的任何其余台阶是不存在光学问题的。因为在大部分光学表面上设置有沿径向方向的近视区域和远视区域的组合，并且近视环段区域和远视环段区域在直到外周边界的整个圆周上交替，所以通过近视区域到达视网膜的光线与通过远视区域到达视网膜的光线的比率对于瞳孔大小变化以及实际中发生的越出镜片中心位置的情况来说是非常不敏感的。

通过比较如图1所示的镜片和如图5所示的未根据本发明的光学部分20得出的测量结果可以说明这些光学优点。此镜片具有远视区域21和近视区域22，但是远视区域和近视区域21,22不包括折具有两种折射能力的环段(具有一种折射能力的环段径向地限定出具有另一种折射能力的环段的更居中区域)，并且与外周边界交界的远视环段区域和近视环段区域也没有在周向方向上沿着外周边界的整个圆周交替。如图6所示，根据图1的镜片比根据图5的镜片在由远及近的距离范围内具有大体上上更加恒定的视敏度。此外，与根据图5的镜片相比，根据图1的镜片在由远及中段的距离范围内以及在近距离范围内具有大体上更好的视敏度，并且仅仅在由中部到近的相对窄的距离范围内才具有些许不太好的视敏度。

在隐形镜片中，相邻视觉区域之间的小台阶不仅基于光学原因是有利的，而且有利于提高针对角膜或眼睑的佩戴舒适度(尤其是在眨眼时)。

图7示出了针对完全居中的镜片，由于瞳孔直径发生的变化所导致的近视区域的光学活性表面积与远视区域的光学活性表面积的比率变化几乎相同并且是十分有限的。然而，如图8所示，当以1mm的偏心度查看镜片时，实际中通常会出现最差的中心定位，相比于根据本发明的镜片，对于未根据本发明的镜片来说，由于瞳孔直径的变化引起的近视区域的光学活性表面积与远视区域的光学活性表面积之间的比率会更大，其中，当瞳孔直径从5mm下降到2mm时，由近视区域或远视区域覆盖的光学活性表面积的百分比先增加后再次下降。

在图1所示的示例中，环段7,10位于与外周边界5交界的环段8,11内侧的环内，每个环段7,10沿着该环的整个内圆周径向地限定出更居中区域6,9的边界。这使得相邻的近视区域和远视区域之间的表面高度差以及相应地光学干扰都得到了减小。

此外，与周向的外周边界5交界的环段8,11中的每个远视环段8径向地限定出位于与外周边界5交界的环段8,11内侧的环内的近视环段10的边界，并且与周向的外周边界5交界的环段8,11中的每个近视环段11径向地限定出位于与外周边界交界的环段8,11内侧的环内的远视环段7的边界。因此，可以在光学部分4的整个周向上实现径向上位于外周边界内侧的近视区域和远视区域之间的交替，从而可以在光学部分4的整个周向上实现相邻的近视区域的表面与远视区域的表面之间的较小台阶。

近视区域和远视区域中最居中区域6,9之间的边界31弯曲成朝向光学部分4的中心38并且彼此相对的凸面，从而避免了位于光学部分4的中心部分的相邻的近视区域和远视区域的边界的交叉。此特征的另一个优点是，制造具有经过镜片中心的、位于近视区域和远视区域之间的边界的镜片是非常困难和昂贵的。这种镜片是例如通过转动制造而成：其中，将镜片毛坯放置在转动的加工夹具上，并将一个或多个材料去除工具作用在镜片毛坯上，同时转动的镜片或工具还在旋转轴的方向上经历往复运动(其作为镜片旋转的函数)，以形成立体镜片、边沿加厚镜片或老花镜中的至少一种。

边界31具有朝着光学部分4的外周边界5径向延伸的延续部32,33，从而与外周边界5交界的环段中的周向相邻环段8,11之间的边界33和在与外周边界5交界的环段8,11内侧的环内的环段中的周向相邻环段7,10的边界32在一条直线上。这减少了边界交叉线的数量，从而限制了光学干扰。另外，通过使径向限定出更居中区域边界的环段与由此限定而成的更居中区域在沿着该环段与该更居中区域之间的边界上的至少一个位置处齐平，可使沿径向方向连续的区域之间的台阶在这些区域的边界的整个长度上保持得非常小。可提升或降低径向方向上每下一个区域的高度，以便非常有效地使该区域的表面与径向相邻的区域的表面之间的台阶最小化，这是因为每下一个视觉区域的高度仅必须适应另一个内侧视觉区域的高度。此外，如果近视区域或远视区域至少是非球面形状，则可以通过表面高度修正(针对每个经线区域的增量不同)，来使径向相邻的近视区域和远视区域之间的台阶在这些近视区域和远视区域的边界的整个长度上相互基本齐平。

虽然径向相邻区域之间的台阶沿着此类两个连续区域之间的边界的整个长度可减小到零或几乎为零，但是周向相邻的近视区域和远视区域之间的台阶则不会减小到这样的程度，这是因为每个近视区域在径向方向的斜度将明显区别于周向相邻的远视区域在径向方向的斜度。然而，由于远视区域和近视区域沿径向方向交替设置，用于使径向相邻的远视区域和近视区域之间的台阶最小化的表面高度修正也会导致周向相邻的近视区域和远视区域的表面之间的最大台阶减小。此减小相当于使最大台阶减小到最大台阶的几乎1/3，这可以在以下情况下实现：当所有近视区域表面为一个普通近视球面或非球面的一部分并且所有远视区域表面为普通远视球面或非球面的一部分时(其设置为使相邻的近视区域表面和远视区域表面之间的平均台阶最小化)。

虽然在本示例中近视区域9-11和远视区域6-8各占光学部分4的表面的大约50％，但是根据用户的需求，也可以提供近视区域9-11的表面积和远视区域6-8的表面积的其它比率。在大多数情况下，优选的是近视区域最少形成光学部分4的表面积的10％，最多形成光学部分4的表面积的50％，这是因为，通常认为低光照条件下好的远视通常比低光照条件下好的近视更加重要。

可对每个区域6-11进行与该区域在光学部分4中的位置向匹配的非球面修正。在本示例中，光学部分4的前表面的所有区域6-11都是非球面，以纠正球面像差，而光学部分4的后表面则是均匀的球形。然而，也可以使与形成有具有不同折射能力的区域的表面相对的均匀形状表面的部分或全部为非球面的。此外，可通过将具有不同折射能力的区域塑造在前表面的部分区域中以及后表面的部分区域中，来提供具有不同折射能力的区域。

镜片1具有在外围上限定出光学部分4的边界的非光学部分18。非光学部分18用于支撑光学部分，在镜片1是折叠类型(从而光学部分4是非常柔性的材料)时，非光学部分18在保持光学部分4平坦方面尤其相关。镜片主体的非光学部分可以是能吸收光的色调、色彩和/或纹理，以避免由这些色调、色彩和/或纹理反射的光引起的光学干扰。

在如权利要求中提出的本发明的框架内，可以想到许多其它的变形。例如，除了近视区域和远视区域之外，还可以提供用于在中间距离处提高视力的、且沿周向方向和径向方向与近视区域和远视区域交替的区域。另外，可以交换的方式来设置近视区域和远视区域，从而在任意示例中用于形成近视区域的所有区域均可被远视区域代替，反之亦然。

在图2中，示出了根据本发明的镜片的第二示例的光学部分54。在此镜片中，与图1所示的镜片相比，沿径向方向连续的近视区域和远视区域的数量由两个环(由周向交替的近视环段区域和远视环段区域构成)增加到五个环(由周向交替的近视环段区域63-67和远视环段区域57-61构成)。在由交替的环段57,63构成的内部环内，设置有中心远视环段区域56和中心近视区域62。由周向交替的近视环段区域和远视环段区域构成的环的数量(还可以例如是三个、四个或七个这样的环)越大，则特别是周向相邻的近视区域和远视区域之间的表面高度之间的台阶越小。然而，随着由交替的环段区域构成的这样的环的数量(的增加)，相邻的近视区域和远视区域之间的边界长度的增加会进一步抵消由减小台阶高度带来的好处。

在图3中，示出了根据本发明的镜片的第三示例的光学部分104。在此镜片中，与图1所示的镜片相比，由周向交替的近视环段区域和远视环段区域107,108,110,111构成的环中的近视环段区域110,111沿周向方向的大小减小了，从而随着光学部分104的有效面积的直径随瞳孔直径的增加，由近视区域109,110,111所占的有效光学表面的部分减少了。随着环境光强度变低，瞳孔直径趋于增加。因此，随着光照水平的越来越低，以及远视变得越来越重要(例如，当在黑暗中行走或在夜间行驶时)，可用于增强远视的表面积的比例增加了。

还可以通过将径向相邻的远视区域和近视区域之间的边界设置得更向里或更向外，来(随着光学部分的有效区域的直径随瞳孔直径的增加)增加或减小由近视区域占据的有效光表面的部分。

在根据图3的镜片中，位于与光学部分104的外周边界105交界的环中的周向相邻的远视区域108和近视区域111之间的边界133和位于上述环(即与光学部分104的外周边界105交界的环)内侧的环内的周向相邻的远视区域107和近视区域110之间的边界132不在一条直线上。这些更内侧的边界132也与最居中的远视区域106和近视区域109之间的边界131不在一条直线上。因此，根据图3的镜片，相邻的视觉区域的边界存在更多的交叉线，并且在径向相邻的远视区域106,107,108之间的边界处可出现相对大的台阶。

此问题已在根据图4的镜片中得到解决，在该镜片中，在径向连续的近视区域159-161和远视区域156-158之间的周向邻接的边界184-187形成了非圆形的形状，该非圆形的形状被设置成使得一种类型的视觉区域(在此示例中为近视区域159-161)在径向方向上小于另一种类型的视觉区域(在此示例中为远视区域156-158)。因此，在保留了以下特点的同时，即：位于与光学部分154的外周边界155交界的环中的周向相邻的远视区域158和近视区域161之间的边界183和位于上述环(即与光学部分154的外周边界155交界的环)内侧的环内的周向相邻的远视区域157和近视区域160之间的边界182在一条直线上，还实现了：随着光学部分154的有效区域的直径随瞳孔直径的增加，由近视区域159-161占据的有效光表面的部分减小了。还保留了以下特点：更内侧的边界182也与最居中的远视区域156和近视区域159之间的边界181在一条直线上。因此，避免了相邻的视觉区域的边界的额外交叉线，以及在径向相邻的远视区域的边界处的相对大的台阶。

由周向邻接的边界184-187形成的非圆形的形状是椭圆形，这有利于使边界184-187的总长度保持较低。在本示例中，已通过设置椭球形式的非圆形的形状来使这些边界184-187的总长度特别小。对于较小的整体边界长度来说，这还有利于将两组周向邻接的边界184,185以及186,187设置为：由第一组周向邻接的边界184,185形成的形状的纵轴与由另一组周向邻接的边界186,187形成的形状的纵轴相垂直。

已经描述了作为相同或独立的实施例的一部分的一些特征。然而，应该理解的是，除了在示例中体现的特征的具体组合之外，本发明的范围还包括具有这些特征的全部或一些的组合的实施例。