CN102753085A - 获得临床眼科高阶光学像差的装置和方法 - Google Patents

Abstract

获得临床眼科高阶光学像差的装置和方法。本发明涉及一种装置和方法，用以改进包含高阶像差的定制的眼科矫正的处方。所述装置能够对如球面像差等的高阶像差进行主观测量，其可以用作所述定制的眼科矫正处方的一部分。

Description

获得临床眼科高阶光学像差的装置和方法

相关专利申请的交叉引用

本专利申请是于2010年2月12日提交的美国专利申请No.61/303,753的分案申请，并依据美国专利法35U.S.C.121要求其优先权。 

背景技术

本发明涉及用于改进定制的眼科矫正的最终处方的设计和方法。球柱镜矫正为熟知的，并已得到广泛应用。然而，定制的矫正不仅可以包括常规的球柱镜矫正，还包括如球面像差等高阶像差的矫正，后者需要更精确地确定主观上可接受的最终处方。现有的像差测量装置只测量客观像差值，不会产生对于定制的眼科矫正设计而言最佳且主观上可接受的高阶像差值。本发明提供的装置和方法可改进定制的眼科矫正的处方，包括镜片或外科手术资料。 

发明内容

本发明是能够确定如球面像差等高阶像差矫正的可接受主观程度的装置。可以用该结果设计定制的眼科矫正，包括结合有球柱面屈光误差和如球面像差等高阶像差的镜片或屈光外科手术资料。 

在另一个方面，所述装置包括一对放在视径中的相配的多项式板，其可引入特定受控量的像差。 

在本发明的另一个方面，像差产生器位于1X开普勒望远镜的光阑处，以便在眼睛瞳孔与产生器引入的像差之间实现有效耦合。

在本发明的另一个方面，通过使用位于光学组件光瞳面处的相位板实现像差产生器的功能。 

在本发明的另一个方面，将眼科验光镜片引入视径中的光学组件光瞳面处。 

在本发明的另一个方面，在像差产生器中使用棱镜组件或空气间隔镜组件使光学组件产生的图像正立，以保持所观察物体的取向。 

在本发明的另一个方面，使用由两个空气间隔镜组成的潜望镜组件，以使得光学组件视线和受试者的视线重合。 

在本发明的另一个方面，红外线发光二极管(LED)照明***被构造为照明受试者的瞳孔，以使得装置可以与受试者的视线对准。 

在本发明的另一个方面，将分束器放在光学组件的物镜前面，以便调整和跟踪测试受试者的瞳孔与望远镜的对准状态，以及瞳孔大小和测试受试者的视线。 

在本发明的另一个方面，设计和提供定制的眼科矫正的方法包括获得患者的低阶客观球柱面屈光处方、主观球柱面屈光处方、客观高阶像差、主观高阶像差，如球面像差，设计并制造包含一个或所有这些测量值的定制的眼科镜片，以及将镜片安装到患者眼睛内部、上面或前面。 

在本发明的另一个方面，设计和提供定制的眼科矫正的方法包括获得患者的低阶客观球柱面屈光处方、主观球柱面屈光处方、客观高阶像差、主观高阶像差，如球面像差，设计定制的外科手术资料，以及用合适的方法对眼睛实施该矫正。 

在本发明的另一个方面，用于产生眼科矫正的方法包括以下步骤：获得低阶球柱面屈光数据、主观高阶屈光数据，以及产生眼科矫正。 

在本发明的另一个方面，将个人主观高阶像差数据纳入高阶部分考量。 

在本发明的另一个方面，个人主观高阶像差数据为多个档案的平均值。 

在本发明的另一个方面，将大群体主观高阶像差数据纳入高阶部分考量。 

在本发明的另一个方面，主观像差是旋转对称的。 

在本发明的另一个方面，主观像差为球面像差。 

在本发明的另一个方面，主观像差是非旋转对称的。 

在本发明的另一个方面，主观像差为彗形像差。 

在本发明的另一个方面，主观像差为三叶草像差。 

在本发明的另一个方面，主观像差用连续像差产生器获得。 

在本发明的另一个方面，将亚群体主观高阶像差数据纳入高阶部分考量。 

在本发明的另一个方面，收集用于描述主观高阶眼科矫正的程度、范围、分辨率和容限的数据。 

在本发明的另一个方面，将结合有高阶像差主观矫正的眼科矫正设计方法编码到指令中，如机器指令，并编程载入计算机。 

附图说明

图1示出了用于确定高阶像差主观值的装置。 

图2为如图1的装置的示意图，其示出了装置内用于产生和确定高阶像差主观值的光学元件。 

图3为示出了用本发明装置进行的临床研究中，受试者依年龄分布的数据图示。 

图4示出了视力测试表。 

图5A为示出了受试者以单眼经视力表测得的主观球面像差测量结果的数据图示。 

图5B为示出了受试者以双眼经视力表测得的主观球面像差测量结果的数据图示。 

图5C为示出了受试者以单眼经照片画面测得的主观球面像差测量结果的数据图示。 

图5D为示出了受试者以双眼经照片画面测得的主观球面像差测量结果的数据图示。 

图6示出了主观球面像差随客观球面像差测量值而变化的图表。 

图7为示出了受试者净差值球面像差值的数据图示。 

图8A示出了第一位受试者的主观球面像差和客观球面像差测量值的图表。 

图8B示出了第二位受试者的主观球面像差和客观球面像差测量值的图表。 

具体实施方式

本发明为可用于完善定制的眼科矫正设计的包括眼科镜片在内的装置、使用和配制这些镜片以及进行屈光手术的方法。所谓眼科镜片是指接触镜片、眼镜镜片、眼内镜片和嵌入或覆盖镜片。优选地，眼科镜片为接触镜片。优选地，眼科镜片为结合有高阶像差主观优化值的定制的接触镜片。所谓屈光手术是指Lasik、Lasek、PRK等。 

所谓高阶像差是指如球面像差、彗形像差、三叶草像差或其他有别于零阶或一阶像差（如球面和散光误差）的像差。优选地，高阶像差为球面像差。 

所谓光学组件或装置是指能够观察指定距离（包括光学无限远距离或近距离）处的目标并引入可控量的高阶像差的可对准的双眼或单眼光学***。 

使用了多种测量值来提供视力矫正的数据，并且将这些测量值结合到镜片处方和设计中。采用视网膜镜、自动屈光计，如Nidek ARK-700A（日本爱知县蒲郡市的尼德克有限公司(Nidek Co.,Ltd.,Gamagori,Aichi,Japan)）等检查常规球柱面屈光，可获得患者的低阶球柱面矫正处方组成部分。用综合屈光检查仪，如Nidek RT-5100（日本爱知县蒲郡市的尼德克有限公司(Nidek Co.,Ltd.,Gamagori,Aichi,Japan)）等可获得球镜度数、柱镜度数和圆柱轴的常规低阶值，从而在主观上得到进一步完善。可通过波前测量来实现高阶屈光矫正。使用例如COAS（新墨西哥州阿尔伯克基(Albuquerque,N.M.)的Wavefront Sciences公司）的波前传感器从患者收集眼波前数据。该波前数据通常具有泽尼克多项式系数的形式，但也可以是在指定笛卡尔坐标或极坐标下的一组波前高度。用以指定泽尼克系数的优选***已作为OSA（美国光学学会）方法在ANSI Z80.28中有所描述，该文献以引用方式并入本文中。 

可以在定制的镜片基础上或取大群体或亚群体的平均值将设计眼科矫正的方法用于个体。可以收集用该方法获得的数据，以描述主观高阶眼科矫正的程度、范围、分辨率和容限。可以用视网膜镜、自动屈光计等获得基本低阶客观屈光处方。可以用综合屈光检查仪等获得低阶主观屈光处方。可以用波前传感器等获得客观高阶像差，而用本发明的装置和方法获 得主观高阶屈光。本发明的定制的眼科矫正的处方和提供方法将高阶屈光元件的主观接受度纳入考量。 

球面像差的定义如下。眼睛的球面像差测量值采用几种不同的格式。第一种格式源自光学工程，其中像差以偏离参考值的波长或微米测得。第二种格式属于眼科光学，其中将以屈光度为单位测得的像差视为度数误差（或有时为度数矫正）。半径相关度数误差表达式（公式1）有助于两个群体之间的项转换： 

$\mathrm{d\φ}=\frac{1}{r}\frac{\∂W\left(r\right)}{\∂r},---\left(1\right)$

其中r为未缩放的瞳孔半径，W(r)为半径相关波像差函数。代表球面像差的波像差函数可以用r写为（公式2）： 

其中W₀₄₀为球面像差的波前展开项，r_max为最大半径值。通过将公式和相结合，可以确定波像差与球面像差的度数误差表达式之间的关系（公式3）： 

有时还需要将球面像差表示为与瞳孔半径无关的数量。这通常在眼科光学中通过用r_max ²将度数误差归一化（公式4）来进行： 

公式中的单位通常以mm^-3或D/mm²报告。根据眼科惯例，用该关系式将用本发明装置获得的球面像差值转换成度数误差项。因此球面像差以 D/mm²为单位定义。可以用相同的方法确定其他高阶像差的光学工程描述与眼科描述之间的类似关系。 

光学组件设计包括产生连续可变和可控的像差。Palusinski等人[21]提出了侧向偏移可变像差板。该像差产生技术发展自Luis W.Alvarez[26]提出的可变度数镜片，现在通常称为“阿尔瓦勒兹镜片”。将一对配对的多项式板放置在光束路径中。通过使板彼此以相反方向侧向移动，该相对移动的行为如同对通过板的波前进行微分运算。Alvarez发现的多项式表面解为三阶，其移动时产生二阶（离焦或度数）波前。Palusinski等人发现的通解描述了产生所有三阶波前像差所需的表面。对于球面像差的产生而言，合适的多项式表面轮廓T(x,y)为五阶，并由公式5给定： 

$T(x,y)=k(\frac{1}{5}{x}^5+\frac{2}{3}{x}^3{y}^2+{\mathrm{xy}}^4),---\left(4\right)$

其中k为比例因子。当沿着x移动相等且相反的量a和-a时，板将产生由公式6给定的波前像差W(x，y)： 

$W(x,y)=2\mathrm{ka}(n-1)[{(x^2+y^2)}^2+{2a}^2{x}^2+\frac{2}{3}{a}^2{y}^2+\frac{1}{5}{a}^4]$

$=\mathrm{\κa}{(x^2+y^2)}^2+{2\mathrm{\κa}}^3(x^2+y^2)-\frac{4}{3}{\mathrm{\κa}}^3{y}^2+\frac{1}{5}{\mathrm{\κa}}^5,---\left(6\right)$

其中对于给定设计而言，κ=2k(n-1)为常数。从公式(6)可以看出，尽管主要产生所需的四阶或球面像差波前项，但也产生另外的二阶波前项（对应离焦和像散）。这些另外的像差被视为该像差产生方法的寄生产物，虽然可以通过合适的***设计将它们减小至可接受的阀值以下，但却无法完全消除。 

可以用两种方法最小化这些寄生像差的产生，从而提高产生的球面像差波前的质量。第一种方法基于W(x，y)的简单比率评估，其中产生的四阶像差（球面像差）和二阶像差（离焦和像散）的量在公式(7)和(8)中进行比较： 

$\frac{W_{\mathrm{SA}}}{W_{\mathrm{def}}}=\frac{\mathrm{\κa}{(x^2+y^2)}^2}{{2\mathrm{\κa}}^3(x^2+y^2)}$

$=\frac{r^2}{{2a}^2}---\left(7\right)$

以及 

$\frac{W_{\mathrm{SA}}}{W_{\mathrm{asti}}}=\frac{\mathrm{\κa}{(x^2+y^2)}^2}{\frac{4}{3}{\mathrm{\κa}}^3{y}^2}$

$=\left\{\begin{array}{c}\frac{{3y}^2}{{4a}^2}:x=0\\ \∞:y=0\end{array}\right.,---\left(8\right)$

其中r²=x²+y²限定了板上的波前孔的半径大小。通过公式(7)或(8)进行的比率比较表明，如果孔的大小r比移动量a大，那么产生的球面像差的量将远大于产生的寄生像差的量。事实上，在产生的寄生像差的比例量显示急速下降之前，r与a的比率不需要很大，因为重要的是该比率的平方。 

减少寄生像差产生的第二种方法涉及使用表面描述T(x,y)中的部分可用三次项来帮助平衡二阶波前像差。单靠研究公式6，并不能明确每个三次项应添加的量。然而，已通过使用泽尼克多项式项的最小方差属性进行了分析，这可以识别这些三次项的合适的量。在该分析中，首先将表面T(x,y)转换成等效的泽尼克表面，然后移除所有低于五阶的项。由于产生的波前大致为表面描述的衍生物，所以由移除的表面项产生的波前只会使总波前方差出现正增加。通过从T(x,y)中移除低阶泽尼克项，所得表面移动时应产生具有最小残余寄生像差的四阶波前。将表面转换回初始多项式形式可得到公式(5)的以下修改形式，即公式(9)： 

$T(x,y)=k(\frac{1}{5}{x}^5+\frac{2}{3}{x}^3{y}^2+{\mathrm{xy}}^4-\frac{4}{15}{x}^3-\frac{4}{5}{\mathrm{xy}}^2+\frac{1}{10}x).---\left(9\right)$

应该指出的是，公式9中的附加项的作用是最小化侧向移动全程中的寄生像差的影响。如果需要球面像差值的不对称范围，或者如果对零球面 像差值周围的寄生像差的控制需高于对范围边缘处的寄生像差的控制，那么公式9中的三次项应相应改变。 

因为该装置用于矫正人的视力，所以球面像差矫正值的范围应代表群体中观察到的球面像差值的范围。使用Porter等人对218只眼睛的研究所报告的数字，5.7mm瞳孔的平均测量球面像差为Z_4，0的约+0.14μm。将该值转换成6mm瞳孔的波前像差项W₀₄₀可获得群体平均值为λ=594nm处约+3.9波的球面像差。同一研究中示出的误差条还表明，平均值任一侧的个体差异可多达3波。要提供总群体的可变球面像差矫正的广泛适用范围，应将装置设计为可产生多达7波的负球面像差至约2波的正球面像差。 

另一种连续像差产生器包括两个反转的泽尼克板（Acosta和Bara，2005）。这些旋转板的用途与已经讨论过的概念类似，其中当相对于彼此旋转时，两个配对的泽尼克表面可产生可变像差。该概念引人注目，因为通常相比于侧向运动更容易产生旋转运动。旋转板设计提供了将非旋转对称高阶像差引入视觉***的替代解决方案。在一个替代的方面，可以用其他装置将像差引入光学组件，包括空间光调制器、菲涅耳板、自适应光学装置、变形镜、数字微镜装置等。 

某些眼科装置可以只为了良好的同轴性能而设计，然而对于需要让眼睛以自然方式观察其环境的视觉装置却非可用的设计原理。要设计在中等视野(±4°)内操作的球面像差矫正器，应将波前矫正直接映射到眼睛瞳孔内。该条件可消除离轴波前误差的出现。公认的是，向眼睛瞳孔的这种映射对于中等视野内的任何高阶像差矫正是非常重要的。 

将球面像差矫正映射到眼睛瞳孔内的最简单方法之一是将像差产生器放置在如1X开普勒望远镜等光学组件的孔径光阑处，并使眼睛位于望远镜的实际出射瞳孔处。由于像差产生器位于光阑处，所有视场角的光束都将穿过产生器的中心。该望远镜被设计为在±4°视场内工作。多个视场恰好会聚在出射瞳孔处。因为实际出射瞳孔位于望远镜外部，1X开普勒望远镜可允许眼睛瞳孔与映射的像差矫正之间的有效耦合。在一个替代实施例中，可以使用除开普勒望远镜之外的光学中继***。 

可以对该基本设计进行修改，以提高***的整体性能。可以用合适的透镜设计技术，将望远镜的多个表面用作设计参数并考量通过像差产生板 的光学路径来消除望远镜的色差并减小波前像差。另外，因为开普勒望远镜产生的图像是倒立的，所以如果测量仪表要保持所观察物体的取向，则需要使图像适当正立。通常用标准双筒式设计的棱镜组件来处理，但同样可以用空气间隔镜来处理。图像正立***中的四次反射通常伴随视线偏离，并可能伴随瞳孔间距的改变。因为测量仪表被设计为尽可能完全保持受试者的视野，所以用潜望镜构造中的两个附加的反射镜使望远镜视线与受试者的视线重合。 

瞳孔大小也与本发明有关。本文提供的实例使用自然瞳孔，需要让照明保持恒定水平。使瞳孔不因服用任何药物而放大。球面像差测量的低亮度设置被确定为最佳，因为低亮度导致的瞳孔扩大越大，球面像差的效果越好。视觉目标处的照明保持在约48勒克斯。由于视力表中大部分留白，两个目标在该亮度下的观察目标照明值稍有不同。透过本发明装置的光传导损失约50%后，眼睛处的有效照明就视力表和照片画面而言分别为5.6cd/m²和3.3cd/m²。当使用Shack-Hartmann波前像差计装置时，相应调节照明，以使得客观测量也使用相似的照明条件。 

尽管这些条件下自然瞳孔大小在5mm至8mm范围内，但需要在常见瞳孔直径处进行球面像差的任何比较。校准6mm瞳孔上的球面像差值，并且由于这些校准值对于进行测试的每个人而言都是相同的，所以不需要进一步换算瞳孔大小。由于Shack-Hartmann测量提供了可用于比较的球面像差的客观测量值，所以相应地缩放这些数据集以适用于6mm瞳孔。 

任选地，使用诸如Keratron或Keratron Scout（意大利罗马(Rome,Italy)的Optikon 2000）之类的装置从患者收集与角膜地形相关的数据。这些装置的作用方式为说明自角膜反射出的多个圆环图像的反射情况。这种地形数据可具有多种格式。本发明中的优选格式是将角膜描述为地形高度图。可以通过使用此类数据将地形数据用于定制接触镜片设计，以指导选择最合适的后表面接触镜片形状。地形数据还可以用于判断眼像差来源是角膜还是眼睛内部。 

在一个优选的实施例中，设计的定制的眼科镜片包括低阶球柱面模糊和如球面像差等高阶像差两者的主观优化值。对提出的最终定制的眼科镜片的处方精确性的改良和改进结合了一个或所有这些测量值。 

根据观察条件、调节和个体的眼睛特性的不同，球面像差对视力的影响程度也不同，但其限制眼睛在视网膜上形成清晰图像的能力。尽管可以通过客观测量确定眼睛各种像差的水平（包括球面像差），但人的视觉***中还有其他因素会影响“看到”的东西。因此，纯粹基于眼睛像差的客观测量的视力矫正方法未必能改善视力。 

本发明的装置结合了能够使使用者改变引入视觉***的球面像差量的设计。图1示出了该装置。受试者透过装置观看视觉刺激物，并允许其调节球面像差，直到观察到最佳图像。在一个替代实施例中，使用者与检查者互动，用心理物理问题确定最佳终点。装置的调节直接类似于这样的方式：通过一对双筒望远镜上的焦距调节旋钮让使用者在通过目镜观看时获得最佳图像。通过旋转两个测微器（每只眼睛用一个）来调节装置，直到受试者感知到最佳视觉。 

参见图2，该图示出了本发明装置单侧或单眼的光学路径。通过连续可变像差产生器(2)的机械平移改变像差量。这些产生器是透明相位板，它们在光学路径中的存在可引起球面像差。每只眼睛的路径中需要两个相位板。通过使相位板相对于彼此侧向平移，可以调节产生的球面像差的量。为受试者提供合适的望远镜布置方式，以观察指定距离处的目标。望远镜(1)的物镜与望远镜的目镜(6)分离。 

像差产生器(2)引起的像差在眼睛瞳孔(7)内成像。需要用另外的反射镜或棱镜（4,5）使图像旋转至其原来的取向。因此透过装置观看的人将会看到在他或她前面、正确取向的相同画面，只是图像已加上球面像差效果。使用该装置的受试者旋转测微器旋钮(8)，以改变引入***的像差量。在一个替代实施例中，这可以是电子连锁，如控制杆、旋钮等。 

在每次测试之前使用手动平移台(3)使装置与受试者眼睛对齐。在进行对齐的过程中，用光学平台上的摄像机提高定位准确性，并用LED(9)照亮眼睛以便摄像机进行拍摄，每只眼睛使用一个LED。LED发出光谱近红外区内的光，优选地中心波长为大约865nm，半峰全宽带宽为90nm。对齐之后，关闭LED(9)，并将摄像机从平台上取下。测试过程中只使用标准室内光线和/或受控制的挂图或画面照明。 

在一个可供选择的实施例中，分束器将瞳孔的图像发送（垂直于光学平面）至永久摄像***(10)，以便持续监测瞳孔相对于***光学轴的位置。在该布置方式中，摄像机输出显示在监测器上，检查者调节***的对齐，以使得瞳孔中心正对显示在监测器上的孔的中心，从而正对***的中心。摄像机可以优选地包括诸如附有23mm EFL颜色校正的施耐德(Schneider)紧凑型镜头的PixeLink PL-B741EU-R摄像机等***。它是130万像素、单色红外增强、USB连接摄像机。 

就像眼保健从业者使用患者的主观响应产生标准球柱面处方一样，本发明装置为用于获得对以下作出的主观反馈的工具：诸如球面像差的像差如何影响人的视力以及主观上优选何种矫正程度。本发明装置允许使用者观察任何视觉刺激物并调节像差水平，直到感知到最佳和最合意的图像。用本发明装置和方法进行球面像差的主观测量可允许用整个视觉***（包括脑）的共同输入来判断什么可被视为“最佳视力”。 

可以通过记录用本发明装置进行的测试和测量中获得的数据来实施本发明方法。可以用任何合适的格式提供记录的数据，包括书写和抄录或电子捕获。可以将如此捕获的像差数据转换成可用于产生眼科矫正的格式。该矫正可以包括局部度数轮廓、相位轮廓、垂度或高度轮廓信息，并用于产生所需的透镜或屈光外科手术应用的眼科矫正。可以用该方法进行眼科矫正，以提高视力。 

本发明的方法可以在计算机可读介质上实施为计算机可读代码。计算机可读介质为任何数据存储装置，其可以存储数据，随后可被计算机***读取。计算机可读介质的例子包括只读存储器、随机存取存储器、CD-ROM、DVD、磁带、光学数据存储装置。计算机可读介质也可以分布在与计算机***相连的网络上，从而以分散的方式存储和执行计算机可读代码。 

本发明可以使用计算机编程技术或计算机工程技术实施，包括计算机软件、固件、硬件或它们的任何组合或子集。具有计算机可读代码工具的任何此类所得程序可以实施或设置在一个或多个计算机可读介质内，从而制成计算机程序产品，即根据本发明制造的制品。计算机可读介质可以是例如固定（硬盘）驱动器、软盘、光盘、磁带、诸如只读存储器(ROM)等 的半导体存储器、或任何发送/接收介质（例如因特网或其他通信网络或链路）。可以通过执行直接来自一种介质的代码、通过从一种介质向另一种介质复制代码、或通过在网络上传输代码来制备和/或使用包含计算机代码的制造制品。 

根据本发明的装置也可以是一个或多个处理***，包括但不限于中央处理器(CPU)、存储器、存储装置、通信链路和装置、服务器、I/O装置、或一个或多个处理***的任何子部件（包括软件、固件、硬件或它们的任何组合或子集），它们如权利要求所述实施了本发明。 

可以接收来自键盘、鼠标、笔、声音、触摸屏或人们可用来向计算机输入数据的任何其他装置的用户输入，包括通过诸如应用程序的其他程序接收。 

计算机科学领域的技术人员将能够容易地将按照所述方式形成的软件与合适的通用或专用计算机硬件组合，以形成实施本发明方法的计算机***或计算机子***。 

利用在例如计算机可读介质上的计算机指令内实施的方法产生上述设计。利用根据上述方法之一形成的设计制造镜片。优选地，镜片为接触镜片。形成软质接触镜片的示例性材料包括但不限于有机硅弹性体、含有机硅大分子单体、水凝胶、含有机硅水凝胶等，以及它们的组合，所述含有机硅大分子单体包括但不限于美国专利No.5,371,147、5,314,960和5,057,578中所公开的那些，这些专利全文以引用方式并入本文。更优选地，表面为硅氧烷或含有硅氧烷官能团，包括但不限于聚二甲基硅氧烷大分子单体、甲基丙烯酰氧基丙基硅氧烷、以及它们的混合物、硅树脂水凝胶或水凝胶。示例性的材料包括但不限于阿夸菲康(aquafilcon)、依他菲康(etafilcon)、健菲康(genfilcon)、列能菲康(lenefilcon)、瑟内菲康(senefilcon)、巴拉菲康(balafilcon)、洛特菲康(lotrafilcon)、格里菲康(galyfilcon)或那拉菲康(narafilcon)。 

可以通过任何简便的方法固化镜片材料。例如，可以将材料放入模具中，通过热、照射、化学、电磁辐射固化等以及它们的组合固化。优选地，用紫外光或可见光全光谱进行模制。更具体地讲，适于固化镜片材料的精确条件将取决于所选材料和要形成的镜片。合适的方法在美国专利No. 4,495,313、4,680,336、4,889,664、5,039,459和5,540,410中有所公开，这些专利全文以引用方式并入本文。 

本发明的角膜接触镜片可以用任何简便的方法形成。一种这样的方法使用车床制造模具插件。继而可以用模具插件形成模具。随后，将合适的镜片材料置于模具之间，接着通过将树脂压缩和固化来形成本发明的镜片。本领域的普通技术人员将会认识到，可以用其他任意多种已知的方法制造本发明镜片。 

实例

实例1： 

用14个研究受试者评估用本发明装置进行的主观球面像差测量的可重复性。每个研究受试者需要总共四梯次测量，各梯次之间间隔两天。要求研究受试者在18与39岁之间，不能患有任何眼部感染或接受药物治疗。由于使用的本发明装置没有任何度数矫正装置，所以另外还要求研究受试者必须是天然正视眼或用球面接触镜片矫正的正视眼。在参与之前进行视敏度检查，要求每只眼的得分为至少20/20^-2，才能继续进行研究。所有通过视敏度筛查的受试者还要坐在亚利桑那大学(Jain,2006)开发和使用的Shack-Hartmann像差计前面，对每只眼进行客观波前测量。如果受试者佩戴接触镜片，则以佩戴状况进行测量。如果单眼或双眼有显著的度数误差或像散，则所述单眼或双眼退出研究。 

图3示出了受试者的年龄分布，其中平均年龄为27岁。通过分析客观Shack-Hartmann数据，测得每只眼的常规球柱面度数误差和像散以及固有的球面像差。在这四个梯次的每个梯次中，用本发明装置对受试者各进行总共24次测量。使用两种视觉目标：ETDRS视力表（图4）和实景照片画面。这两种目标提供了多个空间频率和对比水平，并在距离受试者20英尺处随机交替。对每个视觉目标的测量重复三次，每次重复都进行双眼和单眼测量。各测量梯次中，受试者的任务是调节球面像差，直到透过本发明装置看到的图像为主观上感知到的最佳图像。如果可接受的调节范围较宽，则指示研究受试者找到图像退化明显的两个位置之间的中点。在一个梯次内测量顺序是随机的，但每个梯次都进行相同的24次测量。受试者在7至15天的时间内在一天的多个时间完成四个梯次。 

每只眼睛使用四个测量条件：单眼配合视力表、双眼配合视力表、单眼配合照片画面，以及双眼配合照片画面。每个条件在每个梯次中具有三个测量值。计算每个条件和每只眼的12个测量值的平均值和标准偏差。去除超出2个平均值标准偏差的任何数据点，重新计算该减少的数据集的平均值和标准偏差。平均时使用11个或全部12个数据点。依受试者划分的主观测量结果示于图5A、5B、5C和5D中。在图5中，左眼获得的数据用菱形表示，右眼数据用方形表示。 

表1中给出了四个条件中的每一个的测量值汇总。标准偏差值表示所用装置的可重复性。表1指出，一般使用者可重复选择主观球面像差矫正在0.03D/mm²以内。对于测试的受试者而言，四个条件的平均可重复性为0.031D/mm²，标准偏差为0.015D/mm²。一些受试者显示具有较大的偏差，在受试者B的数据中尤其显著。 

表1： 

图6示出了所有24只眼睛的单眼视力表和单眼照片画面条件的主观像差值随客观像差测量值而变化的图表。线性回归拟合表明两种测量值之间相关性极小。菱形代表用视力表获得的数据，三角形代表用照片画面获得的数据。回归线具有-0.5的斜率，并被迫穿过原点。 

可以用来自本发明装置和Shack-Hartmann波前传感器的测量值确定给定眼睛的所需净球面像差。图7示出了计算的每个受试者的净球面像差值。菱形代表视力表数据，三角形代表照片画面数据。左眼数据比右眼数据颜色深。通过观察图7，可以清楚地看出，球面像差的客观测量值和主观测量值具有根本的差别。很明显，球面像差的一般净值或差值不仅非零，而且受试者与受试者之间具有很大的差别。 

在使用永久摄像机***10的装置的可供选择的实施例中，可以降低主观测量值的可变性。在对平均年龄为35岁的两个受试者的研究中评估主观球面像差测量值的可变性。受试者没有眼部感染也未接受药物治疗，并且是天然正视眼（无常态视力矫正）。获得每个受试者的客观Shack-Hartmann数据，测量常规的球柱面度数误差和像散以及固有的球面像差。在使用客观Shack-Hartmann像差计的测量过程中和使用本发明装置的测量过程中，受试者均观察相同的视觉刺激物（呈现于数字监控器上的实景数字摄像画面）。 

用有或没有固定在位的摄像机对准***的本发明装置进行测量。测量在数天中分梯次进行，每个梯次记录三个球面像差主观测量值。 

表2给出了每个受试者的测量值汇总。标准偏差值表示所用装置的可重复性，已证实通过引入摄像机对准***可显著降低标准偏差。 

表2： 

图8A和8B示出了用本发明装置以及客观像差测量***（Shack-Hartmann COAS像差计）获得的两个受试者的球面像差测量值。方形代表用本发明装置获得的数据，菱形代表用客观Shack-Hartmann像差计获得的数据。在这种情况下，如前面的实例所述，通过观察图8A和8B可以清楚地看到用像差计获得的球面像差客观测量值与用本发明装置获得的球面像差主观测量值之间的差别。也很明显的是，主观上优选的球面像差不是零。另外，我们可以清楚地看到，主观球面像差始终低于客观测量值所得像差。在该实例和前面的实例中也很明显的是，受试者与受试者之间的球面像差有所不同。 

Claims (21)

1.一种用于获得视觉像差的主观测量值的装置，所述装置包括可调式像差产生光学组件，所述光学组件将受控程度的像差引入到测试受试者眼睛的光瞳面上。

2.根据权利要求1所述的装置，其中所述像差产生器包括一对放置在视觉路径中的配对的多项式板，当侧向移动校准量时，所述多项式板可将特定受控量的像差引入眼波前。

3.根据权利要求1所述的像差产生器，其位于1X开普勒望远镜的光阑处，所述望远镜具有在所述望远镜外部的实际出射瞳孔，以使得所述眼睛的所述瞳孔与所述产生器引入的所述像差之间实现有效耦合。

4.根据权利要求1所述的像差产生器，其中通过使用位于所述光学组件的所述光瞳面处的相位板产生像差。

5.根据权利要求1所述的装置，其具有眼科验光镜片接收器，可引入所述光学组件的所述光瞳面处的所述视觉路径中。

6.根据权利要求1所述的装置，其中使用棱镜组件或空气间隔镜组件使所述光学组件产生的图像正立。

7.根据权利要求1所述的装置，其中使用由两个空气间隔镜组成的潜望镜组件使所述光学组件视线与所述受试者的视线重合。

8.根据权利要求1所述的装置，其中红外线发光二极管(LED)照明***被构造为照明所述受试者的瞳孔，以使得所述装置可以与所述受试者的视线对准。

9.根据权利要求1所述的装置，其中分束器放置在所述光学组件的物镜前面，以便可以调整和跟踪所述测试受试者的瞳孔与所述望远镜的对准状态，以及瞳孔大小和测试受试者的视线。

10.一种测量并获得患者的主观高阶像差的方法，包括：

a.观察目标，

b.将所述高阶像差调节至所需的程度，

c.记录所述像差程度，

d.用所述记录的数据产生眼科矫正。

11.一种提供眼科矫正的方法，包括：

a.获得低阶主观球柱面屈光患者数据，

b.获得高阶像差主观患者数据，

c.产生结合了这些测量值的眼科矫正。

12.根据权利要求11所述的方法，其中所述高阶主观像差用连续像差产生器获得。

13.根据权利要求11所述的方法，其中获得大群体的所述患者数据。

14.根据权利要求11所述的方法，其中获得亚群体的所述患者数据。

15.根据权利要求11所述的方法，其中获得单一个体的所述患者数据。

16.根据权利要求11所述的方法，其中所述像差是旋转对称的。

17.根据权利要求16所述的方法，其中所述像差为球面像差。

18.根据权利要求11所述的方法，其中所述像差是非旋转对称的。

19.根据权利要求18所述的方法，其中所述像差为彗形像差。

20.根据权利要求18所述的方法，其中所述像差为三叶草像差。

21.一种设计结合高阶像差的主观矫正的眼科矫正的方法，所述方法包括编码到机器指令中并编程载入计算机的指令。

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