CN109407342A - 一种具有控制近视进展性能的多区域隐形眼镜及应用方法 - Google Patents

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CN109407342A CN201811516183.7A CN201811516183A CN109407342A CN 109407342 A CN109407342 A CN 109407342A CN 201811516183 A CN201811516183 A CN 201811516183A CN 109407342 A CN109407342 A CN 109407342A
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Abstract

本发明提出一种具有控制近视进展性能的多区域隐形眼镜及应用方法，包括眼镜本体，所述眼镜本体包括近视矫正区、近视治疗区和固定隐形眼镜佩戴的衔接区，所述近视矫正区为可以完全矫正近视视力的区域，所述近视治疗区为可以产生沿周边视网膜的近视性离焦的区域；本发明通过眼镜本体的前表面呈旋转对称的多区域非球面/球面面型的设置，可避免使用非球面,从而减小加工难度，且眼镜本体的前表面的各个区域的面型参数可以灵活调整，通过调整眼镜本体各个区域的面积大小以及附加屈光力的大小，即可以有效调节中心视力矫正能力以及提供的周边近视性离焦的大小，从而可实现根据不同的个人需要提供个性化定制。

Description

一种具有控制近视进展性能的多区域隐形眼镜及应用方法
技术领域
本发明涉及视觉矫正技术领域，尤其涉及一种具有控制近视进展性能的多区域隐形眼镜及应用方法。
背景技术
近视是目前世界上大部分地区儿童和青少年中最常见的屈光不正。另外，在许多国家近视的发病年龄越来越小，较早的发病年龄可能会加快近视进展，这反过来又增加了近视的严重程度，并增加了相关眼病如白内障、青光眼、视网膜退化等的风险。具有控制近视进展性能的隐形眼镜的设计，有望减缓儿童和青少年的近视进展，具有潜在的应用价值。
目前控制近视进展的方法主要包括阿托品、角膜塑形镜、双焦点或渐进多焦点框架眼镜、以及双焦点或多焦点的隐形眼镜。但是都存在一定的不足和副作用，比如可能导致眼睛畏光、调节力下降、佩戴不适感、感染风险和头晕的现象。
香港理工大学提出了一款CooperVisionMiSight双焦点隐形眼镜，目前已经商用化，其被证明具有控制近视进展的性能，但该隐形眼镜提供的周边近视性离焦只有2D，临床研究表明，更大的周边近视性离焦可以更有效的控制近视进展，但现有的隐形眼镜设计提供的周边近视性离焦基本不超过4D，仍然有待增大。此外，隐形眼镜的设计参数与人眼周边离焦大小之间缺乏明确的关系。因此，本发明提出一种具有控制近视进展性能的多区域隐形眼镜及应用方法，提供了更大的周边近视性离焦，以解决现有技术中的不足之处。
发明内容
针对上述问题，本发明通过眼镜本体的前表面呈旋转对称的多区域非球面/球面面型的设置，可避免使用非球面,从而减小加工难度，且眼镜本体的前表面各个区域的面型参数可以灵活调整，通过调整眼镜本体各个区域的面积大小以及附加屈光力的大小，即可有效调节中心视力矫正能力以及提供的周边近视性离焦的大小，从而可实现根据不同的个人需要提供个性化定制。
本发明提出一种具有控制近视进展性能的多区域隐形眼镜，包括眼镜本体，其特征在于：所述眼镜本体包括近视矫正区、近视治疗区和固定隐形眼镜佩戴的衔接区，所述近视矫正区为可以完全矫正近视视力的区域，所述近视治疗区为可以产生沿周边视网膜的近视性离焦的区域，所述眼镜本体的前表面为旋转对称的多区域非球面/球面面型，且呈旋转对称的多区域非球面/球面面型的所述眼镜本体的前表面被5个径向坐标A1、A2、A3、A4和A5分为五个同心径向区域，五个所述同心径向区域从内至外依次为第1区域、第2区域、第3区域、第4区域和第5区域，所述第1区域为近视矫正区，所述第2区域、第3区域和第4区域形成外部区域，所述外部区域内交替设置有近视治疗区和近视矫正区，且所述外部区域至少有一个区域为用于近视治疗的近视治疗区，所述第5区域为固定隐形眼镜佩戴的衔接区；
所述第1区域、第2区域、第3区域、第4区域和第5区域均具有独立的半径大小A、曲率c、二次曲面系数k和各阶非球面系数α；
所述第1区域从人工晶体的中心顶点延伸到径向坐标A1处，第2区域从径向坐标A1处延伸到径向坐标A2处，第3区域从径向坐标A2处延伸到径向坐标A3处，以此类推直到最后一个区域An处，其中，0<A1<A2<…<An；
所述第1区域、第2区域、第3区域、第4区域和第5区域中每个区域与前一个区域间有一个矢高偏移值Z0，Z0使表面矢高在当前区域与前一个区域的边界处保持连续，第j个区域的矢高可表述如公式①所示：
公式①中，cj为第j个区域非球面顶点处的曲率，r为非球面上任意一点到光轴的径向距离，ρj为第j个区域的归一化径向坐标，ρj＝r/Aj；kj为第j个区域的二次曲面系数，Na是非球面系数的个数，αji为第j个区域的各阶非球面系数；
Z0为每个区域与前一个区域的矢高偏移值，可表述如公式②所示。
Z0＝Zj-1(Aj-1)-Zj(Aj) ②
进一步改进在于：所述眼镜本体为采用水凝胶、硅水凝胶或透气性硬质材料中的任意一种制成的软性或硬性光学镜片。
进一步改进在于：所述近视矫正区对应的径向坐标A1的范围为1.5mm～2.2mm，直径范围为3.2mm～4.8mm，所述外部区域内用于近视治疗的近视治疗区对应的径向坐标A2的范围为2mm～4mm，直径范围为3～8.2mm，所述衔接区对应的径向坐标的范围为6mm～7.2mm，直径范围为20mm～14.2mm。
进一步改进在于：所述眼镜本体的基础屈光度的范围为-0.5D～-8.2D。
进一步改进在于：所述眼镜本体的有效光学部的中心厚度范围为0.04mm～0.2mm，所述近视治疗区所提供的周边近视性离焦的范围为-3D～-18D。
一种具有控制近视进展性能的多区域隐形眼镜应用方法，所述多区域隐形眼镜通过改变眼镜本体各个区域的面积大小、附加治疗屈光力的大小，可以有效改变隐形眼镜的成像性能以及周边离焦的情况，通过增大近视矫正区的面积，可以提高中心视力矫正能力，提供更好的成像质量通过增大近视治疗区的附加屈光度，可以有效增加周边近视性离焦的大小，从而更好地控制近视进展，具体应用方法包括如下步骤：
步骤一：利用Zemax软件中建立了Atchison人眼模型，然后在Atchison人眼模型中选择SR＝-3D的近视化人眼模型，并选择该眼镜本体的材料；
步骤二：选择所述的眼镜本体的前表面各个区域的曲率半径和所述的眼镜本体的后表面的曲率半径、二次曲面系数；
步骤三：在3mm瞳孔的明视觉环境下，物距为无穷远时，保证该人眼模型在0°～10°的视场范围内，进行测量空间频率为50c/mm处的调制传递函数(MTF)值；
步骤四：在3mm瞳孔的明视觉环境下，测试该人眼模型在0°～35°视场下的周边离焦值。
进一步改进在于：所述步骤一中选择SR＝-3D的近视化人眼模型后，则rc＝7.704；vl＝17.177；rx＝-12.628，Qx＝0.192；ry＝-12.732，Qy＝0.199。
进一步改进在于：所述步骤二中眼镜本体的后表面曲率半径为7.704mm，二次曲面系数为-0.15。
本发明的有益效果为：本发明的隐形眼镜在明视觉环境下可以完全矫正近视视力，满足实际人眼的视物需求，同时本发明隐形眼镜在明视觉以及暗视觉环境下均表现出了较大的周边近视性离焦，所提供的周边近视性离焦的范围展现出了有效控制近视进展的潜力，通过眼镜本体的前表面呈旋转对称的多区域非球面/球面面型的设置，可避免使用非球面,从而减小加工难度，且眼镜本体的前表面的各个区域的面型参数可以灵活调整，通过调整眼镜本体各个区域的面积大小以及附加屈光力的大小，即可以有效调节中心视力矫正能力以及提供的周边近视性离焦的大小，从而可实现根据不同的个人需要提供个性化定制。
附图说明
图1为本发明结构主视示意图。
图2为本发明实施例一中在明视觉环境中，0°～10°视场下视远时的MTF曲线示意图。
图3为本发明实施例一中明视觉以及暗视觉环境中，周边离焦随着视场大小的变化曲线示意图。
图4为本发明实施例二中在明视觉环境中，0°～10°视场下视远时的MTF曲线。
图5本发明实施例二中明视觉以及暗视觉环境中，周边离焦随着视场大小的变化曲线示意图。
其中：1-近视矫正区、2-近视治疗区、3-衔接区。
具体实施方式
为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例对本发明做进一步详述，本实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。
实施例一
在Zemax软件中建立了Atchison人眼模型，其结构参数如表1所示，选用SR＝-3D的近视化人眼模型，则rc＝7.704；vl＝17.177；rx＝-12.628，Qx＝0.192；ry＝-12.732，Qy＝0.199。在此眼模型的基础上，进行隐形眼镜的优化设计以及性能分析，该眼镜本体选用了折射率为1.422的硅水凝胶材料BalaficonA。
表1 Atchison眼模型结构参数
rc＝7.77+0.022SR.
GradA＝1.371+0.0652778Z-0.0226659Z2-0.0020399(X2+Y2).
GradP＝1.418-0.0100737Z2-0.0020399(X2+Y2).
vl＝16.28-0.299SR.
rx＝-12.91-0.094SR,Qx＝0.27+0.026SR.
ry＝-12.72+0.004SR,Qy＝0.25+0.017SR.
Aperturetype:floatbystopsize.
根据图1、2、3所示，本实施例提出一种具有控制近视进展性能的多区域隐形眼镜，包括眼镜本体，所述眼镜本体包括近视矫正区1、近视治疗区2和固定隐形眼镜佩戴的衔接区3，所述近视矫正区1为可以完全矫正近视视力的区域，所述近视治疗区2为可以产生沿周边视网膜的近视性离焦的区域，所述眼镜本体的前表面为旋转对称的多区域非球面/球面面型，且呈旋转对称的多区域非球面/球面面型的所述眼镜本体的前表面被5个径向坐标A1、A2、A3、A4和A5分为五个同心径向区域，五个所述同心径向区域从内至外依次为第1区域、第2区域、第3区域、第4区域和第5区域，所述第1区域为近视矫正区1，所述第2区域、第3区域和第4区域形成外部区域，所述外部区域内交替设置有近视治疗区2和近视矫正区1，且所述外部区域至少有一个区域为用于近视治疗的近视治疗区2，所述第5区域为固定隐形眼镜佩戴的衔接区3；
所述第1区域、第2区域、第3区域、第4区域和第5区域均具有独立的半径大小A、曲率c、二次曲面系数k和各阶非球面系数α；
所述第1区域从人工晶体的中心顶点延伸到径向坐标A1处，第2区域从径向坐标A1处延伸到径向坐标A2处，第3区域从径向坐标A2处延伸到径向坐标A3处，以此类推直到最后一个区域An处，其中，0<A1<A2<…<An；
所述第1区域、第2区域、第3区域、第4区域和第5区域中每个区域与前一个区域间有一个矢高偏移值Z0，Z0使表面矢高在当前区域与前一个区域的边界处保持连续，第j个区域的矢高可表述如公式①所示：
公式①中，cj为第j个区域非球面顶点处的曲率，r为非球面上任意一点到光轴的径向距离，ρj为第j个区域的归一化径向坐标，ρj＝r/Aj；kj为第j个区域的二次曲面系数，Na是非球面系数的个数，αji为第j个区域的各阶非球面系数；
Z0为每个区域与前一个区域的矢高偏移值，可表述如公式②所示。
Z0＝Zj-1(Aj-1)-Zj(Aj) ②
根据所述同心径向区域呈轴向对称的特性，其后表面默认与角膜前表面相同，前表面采用了多区域球面面型，该面型被5个径向坐标A1、A2、A3、A4、A5分为5个同心径向区域(n＝5)，其中径向坐标A1＝1.75mm，A2＝2.25mm，A3＝3mm，A4＝4.3mm，A5＝7.1mm，分别对隐形眼镜前表面5个区域的曲率半径进行优化，使其形成交替的近视矫正区和治疗区，得到了各个区域的曲率半径。
所述前表面各个区域的曲率半径如表2所示：
表2眼镜本体前表面5个区域的曲率半径大小
所述后表面的基本参数：曲率半径为7.704mm，二次曲面系数为-0.15。
所述多区域隐形眼镜的基本参数：眼镜本体的基础屈光度为-3D，直径为14.2mm，中心厚度为0.0659mm。
佩戴该多区域隐形眼镜的人眼模型的成像性能以及周边离焦情况，如下：
如图2所示，在3mm瞳孔的明视觉环境下，物距为无穷远时，人眼模型在0°～10°的视场范围内，空间频率为50c/mm处的调制传递函数(MTF)值均高于0.56，则表明此款隐形眼镜在0°～10°的视场范围内成像质量优异，在明视觉环境下可以很好地矫正近视视力。
如图3所示，在3mm瞳孔的明视觉环境下，0°视场的离焦值接近0D，20°视场的周边离焦值达到-5.45D；在6mm瞳孔的暗视觉环境下，35°视场的周边离焦值达到-6D。则表明此款隐形眼镜在明视觉环境下可以完全矫正近视视力，且在明视觉以及暗视觉环境下均表现出了较大的周边近视性离焦，具有控制近视进展的潜力。
根据图2和图3分析结果可以得出，佩戴此款多区域隐形眼镜的人眼模型，在明视觉环境下，使得视网膜中央凹的近视视力得到完全矫正，且在0°～10°的视场范围内成像质量优异；在明视觉以及暗视觉环境下均表现出了较大的周边近视性离焦，则表明此款多区域隐形眼镜具有控制近视进展的潜力。
实施例二
参照实施例一中的设计方法，仅改变眼镜本体面型的分区大小，并增加了第二个治疗区域的附加屈光度，
根据图1、4、5所示，本实施例提出，本实施例提出一种具有控制近视进展性能的多区域隐形眼镜，包括眼镜本体，所述眼镜本体包括近视矫正区1、近视治疗区2和固定隐形眼镜佩戴的衔接区3，所述近视矫正区1为可以完全矫正近视视力的区域，所述近视治疗区2为可以产生沿周边视网膜的近视性离焦的区域，所述眼镜本体的前表面为旋转对称的多区域非球面/球面面型，且呈旋转对称的多区域非球面/球面面型的所述眼镜本体的前表面被5个径向坐标A1、A2、A3、A4和A5分为五个同心径向区域，五个所述同心径向区域从内至外依次为第1区域、第2区域、第3区域、第4区域和第5区域，所述第1区域为近视矫正区1，所述第2区域、第3区域和第4区域形成外部区域，所述外部区域内交替设置有近视治疗区2和近视矫正区1，且所述外部区域至少有一个区域为用于近视治疗的近视治疗区2，所述第5区域为固定隐形眼镜佩戴的衔接区3；
所述第1区域、第2区域、第3区域、第4区域和第5区域均具有独立的半径大小A、曲率c、二次曲面系数k和各阶非球面系数α；
所述第1区域从人工晶体的中心顶点延伸到径向坐标A1处，第2区域从径向坐标A1处延伸到径向坐标A2处，第3区域从径向坐标A2处延伸到径向坐标A3处，以此类推直到最后一个区域An处，其中，0<A1<A2<…<An；
所述第1区域、第2区域、第3区域、第4区域和第5区域中每个区域与前一个区域间有一个矢高偏移值Z0，Z0使表面矢高在当前区域与前一个区域的边界处保持连续，第j个区域的矢高可表述如公式①所示：
公式①中，cj为第j个区域非球面顶点处的曲率，r为非球面上任意一点到光轴的径向距离，ρj为第j个区域的归一化径向坐标，ρj＝r/Aj；kj为第j个区域的二次曲面系数，Na是非球面系数的个数，αji为第j个区域的各阶非球面系数；
Z0为每个区域与前一个区域的矢高偏移值，可表述如公式②所示。
Z0＝Zj-1(Aj-1)-Zj(Aj) ②
五个径向坐标分别为A1＝2mm，A2＝3mm，A3＝3.58mm，A4＝4.5mm，A5＝7.1mm，分别对眼镜本体前表面5个区域的曲率半径进行优化，使其形成交替的近视矫正区和治疗区，得到了各区域的曲率半径。
所述前表面各个区域的曲率半径如表3所示：
表3眼镜本体前表面5个区域的曲率半径大小
所述多区域隐形眼镜的基本参数为：眼镜本体的基础屈光度为-3D，直径为14.2mm，中心厚度为0.08mm。
佩戴该多区域隐形眼镜的人眼模型的成像性能以及周边离焦情况，如下：
如图4所示，在3mm瞳孔的明视觉环境下，物距为无穷远时，人眼模型在0°～10°的视场范围内，空间频率为50c/mm处的调制传递函数(MTF)值均高于0.6，则表明此款隐形眼镜在0°～10°的视场范围内成像质量优异，在明视觉环境下可以很好地矫正近视视力。
如图5所示，在3mm瞳孔的明视觉环境下，0°视场的周边值接近0D，30°视场的周边离焦值达到-10.41D，35°视场的周边离焦值均大于-6.32D，则表明此款隐形眼镜在明视觉环境下可以完全矫正近视视力，且在明视觉以及暗视觉环境下均表现出了较大的周边近视性离焦，具有控制近视进展的潜力。
对比实施例1和2可以得出，改变眼镜本体的分区面积、附加治疗屈光力的大小，可以有效改变隐形眼镜的成像性能以及周边离焦的情况；对比图2和图4可以发现，增大近视矫正区1的面积，可以提高中心视力矫正能力，提供更好的成像质量；对比图3和图5，可以发现，增大近视治疗区2的附加屈光度，可以有效增加周边近视性离焦的大小，从而更好地控制近视进展。
本发明的隐形眼镜在明视觉环境下可以完全矫正近视视力，满足实际人眼的视物需求，同时本发明隐形眼镜在明视觉以及暗视觉环境下均表现出了较大的周边近视性离焦，所提供的周边近视性离焦的范围展现出了有效控制近视进展的潜力，通过眼镜本体的前表面呈旋转对称的多区域非球面/球面面型的设置，可避免使用非球面,从而减小加工难度，且眼镜本体的前表面的各个区域的面型参数可以灵活调整，通过调整眼镜本体各个区域的面积大小以及附加屈光力的大小，即可以有效调节中心视力矫正能力以及提供的周边近视性离焦的大小，从而可实现根据不同的个人需要提供个性化定制。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (8)

1.一种具有控制近视进展性能的多区域隐形眼镜，包括眼镜本体，其特征在于：所述眼镜本体包括近视矫正区(1)、近视治疗区(2)和固定隐形眼镜佩戴的衔接区(3)，所述近视矫正区(1)为可以完全矫正近视视力的区域，所述近视治疗区(2)为可以产生沿周边视网膜的近视性离焦的区域，所述眼镜本体的前表面为旋转对称的多区域非球面/球面面型，且呈旋转对称的多区域非球面/球面面型的所述眼镜本体的前表面被5个径向坐标A1、A2、A3、A4和A5分为五个同心径向区域，五个所述同心径向区域从内至外依次为第1区域、第2区域、第3区域、第4区域和第5区域，所述第1区域为近视矫正区(1)，所述第2区域、第3区域和第4区域形成外部区域，所述外部区域内交替设置有近视治疗区(2)和近视矫正区(1)，且所述外部区域至少有一个区域为用于近视治疗的近视治疗区(2)，所述第5区域为固定隐形眼镜佩戴的衔接区(3)；
所述第1区域、第2区域、第3区域、第4区域和第5区域均具有独立的半径大小A、曲率c、二次曲面系数k和各阶非球面系数α；
所述第1区域从人工晶体的中心顶点延伸到径向坐标A1处，第2区域从径向坐标A1处延伸到径向坐标A2处，第3区域从径向坐标A2处延伸到径向坐标A3处，以此类推直到最后一个区域An处，其中，0<A1<A2<…<An；
所述第1区域、第2区域、第3区域、第4区域和第5区域中每个区域与前一个区域间有一个矢高偏移值Z0，Z0使表面矢高在当前区域与前一个区域的边界处保持连续，第j个区域的矢高可表述如公式①所示：
公式①中，cj为第j个区域非球面顶点处的曲率，r为非球面上任意一点到光轴的径向距离，ρj为第j个区域的归一化径向坐标，ρj＝r/Aj；kj为第j个区域的二次曲面系数，Na是非球面系数的个数，αji为第j个区域的各阶非球面系数；
Z0为每个区域与前一个区域的矢高偏移值，可表述如公式②所示。
Z0＝Zj-1(Aj-1)-Zj(Aj) ②
2.根据权利要求1所述的一种具有控制近视进展性能的多区域隐形眼镜，其特征在于：所述眼镜本体为采用水凝胶、硅水凝胶或透气性硬质材料中的任意一种制成的软性或硬性光学镜片。
3.根据权利要求1所述的一种具有控制近视进展性能的多区域隐形眼镜，其特征在于：所述近视矫正区(1)对应的径向坐标A1的范围为1.5mm～2.2mm，直径范围为3.2mm～4.8mm，所述外部区域内用于近视治疗的近视治疗区(2)对应的径向坐标A2的范围为2mm～4mm，直径范围为3～8.2mm，所述衔接区(3)对应的径向坐标的范围为6mm～7.2mm，直径范围为20mm～14.2mm。
4.根据权利要求1所述的一种具有控制近视进展性能的多区域隐形眼镜，其特征在于：所述眼镜本体的基础屈光度的范围为-0.5D～-8.2D。
5.根据权利要求1所述的一种具有控制近视进展性能的多区域隐形眼镜，其特征在于：所述眼镜本体的有效光学部的中心厚度范围为0.04mm～0.2mm，所述近视治疗区(2)所提供的周边近视性离焦的范围为-3D～-18D。
6.一种具有控制近视进展性能的多区域隐形眼镜应用方法，其特征在于：所述多区域隐形眼镜通过改变眼镜本体各个区域的面积大小、附加治疗屈光力的大小，可以有效改变隐形眼镜的成像性能以及周边离焦的情况，通过增大近视矫正区(1)的面积，可以提高中心视力矫正能力，提供更好的成像质量通过增大近视治疗区(2)的附加屈光度，可以有效增加周边近视性离焦的大小，从而更好地控制近视进展，具体应用方法包括如下步骤：
步骤一：利用Zemax软件中建立了Atchison人眼模型，然后在Atchison人眼模型中选择SR＝-3D的近视化人眼模型，并选择该眼镜本体的材料；
步骤二：选择所述的眼镜本体的前表面各个区域的曲率半径和所述的眼镜本体的后表面的曲率半径、二次曲面系数；
步骤三：在3mm瞳孔的明视觉环境下，物距为无穷远时，保证该人眼模型在0°～10°的视场范围内，进行测量空间频率为50c/mm处的调制传递函数(MTF)值；
步骤四：在3mm瞳孔的明视觉环境下，测试该人眼模型在0°～35°视场下的周边离焦值。
7.根据权利要求6所述的一种具有控制近视进展性能的多区域隐形眼镜应用方法，其特征在于：所述步骤一中选择SR＝-3D的近视化人眼模型后，则rc＝7.704；vl＝17.177；rx＝-12.628，Qx＝0.192；ry＝-12.732，Qy＝0.199。
8.根据权利要求6所述的一种具有控制近视进展性能的多区域隐形眼镜应用方法，其特征在于：所述步骤二中眼镜本体的后表面曲率半径为7.704mm，二次曲面系数为-0.15。
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