TWI243923B - Junctionless ophthalmic lenses and methods for making same - Google Patents

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1243923 A7 B7 五、發明説明（ 本發明大致上有關眼用鏡片之設計，且更特別有關無接 點眼用鏡片及用以製造具有無接點、三維表面之眼用鏡片 之方法。 隱形眼鏡之設計典型涉及若干步驟。首先時常係基於眼 用膜〈形狀及想要之眼角膜_鏡片配合關係設計該鏡片之 後表面'亦即鏡後表面。建構該鏡片之前表面、亦即鏡前 表四以獲得眼睛所需之折射校正及想要之鏡片性能。此性 能依若干因素而定，包含但未限於鏡片質量之分佈，以提 供有效之眼皮相互作用’而達成想要之鏡片移動及鏡片位 置’其严架構性（考量，以對鏡片配戴者提供舒適感等。 吾人已知正常人眼角膜之表面形勢通常非3求面。譬如， 吾人已熟知眼睛之眼角膜表面具有__大致上由該眼角膜中 心至外圍變平之曲線。典型在該鏡片邊緣及其下方眼扃膜/ 結膜之間造成一較平坦周邊鏡片表面及適當邊緣間陳之方 法係需產生-系列圓錐形剖面曲線，每一曲線之曲率半徑 大於前-曲:泉之曲率半徑(亦即較平坦藉著—系列旋轉 式對稱表面節段在二維中y给 ， 、 ^ ^ 田·，，曰^、口隱形眼鏡設計之鏡前及 表W α孩表面節段可能或未能由對稱軸偏置。 因此在二維中知設計之鏡片，諸如藉著_系列旋 轉對稱之表面節段，及可芦 … 面區段之數學描繪係譬如 忑一、准表 區段之混合而形成平滑且連續。此戈各 為無連接部份或無接點。如此，具有連接= < 可視 表面具有在不連續部份相交=<眼用鏡片 &將&成不舒適及/

1243923 A7 ___ B7 五、發明説明（2 ) 或降低鏡片之一或多種其他性能。如此，其有利的是提供 一種具有一或多實質上無接點表面之眼用鏡片。 在此全部以引用的方式併入本文中之Ducharme之美國 專利第5,452,03 1號揭示一種具有平滑、無接點表面之隱形 眼1¾及其製造方法。更特別地是該Ducharme專利揭示一種 藉著該眼角膜表面相對一參考曲線定義該隱形眼鏡表面形 狀之方法。該參考曲線可由基於點坐標使用分段多項式及 樣條函數所導出，導致一無接點之表面形勢。一電腦控制 式車床接收該樣條函數資料及產生一指示所需欲切割鏡片 形式之信號。 在此全部以引用的方式併入本文中之Vayntraub之美國 專利第5,815,237號揭示一種具有藉著指數函數所定義之 周邊區域表面之隱形眼鏡製造方法。同理，在此全部以引 用的方式併入本文中之Vayntraub之美國專利第5,815,236 號揭示一種具有藉著對數函數所定義之周邊區域表面之隱 形眼鏡製造方法。 雖然這些方法比稍早以球面為基礎之隱形眼鏡形式更 接近地模擬人類眼睛之曲率，現在這些基於使用以多項式 及樣條函數為基礎之内插法、或指數及對數之數學函數之 習知鏡片電腦輔助設計法，導致鏡片受限於該表面形勢之 二維描繪。 常人眼角膜之表面形勢通常係獨特的，且包含以二維未 能充分描繪之不規則、不對稱及非球形之區域。同理，以 二維不足以描繪達成最佳鏡片性能所需之鏡片鏡前或鏡後 _____ _5, ^紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐) ' - 1243923 A7 B7 五、發明説明（3 ) 鏡片表面形狀。特別於此案例中，習知二維電腦輔助鏡片 設計法係不足的。 ® 一或多個鏡後或鏡前表面涉及一不對稱零組件、亦即 一旋轉不對稱零組件時，以二維設計之鏡片係不適當的β 雖然電腦控制製造技術近年來業已有助於鏡片之製造，實 務上此技術只具有限之應用及不足以設計及製造具有一或 多不對稱零組件之鏡片，特別是用於眼睛内或在眼睛上之 鏡片’諸如隱形眼鏡、眼内鏡片及眼角膜覆蓋鏡片。這是 因為目前之鏡片設計技藝必定需要藉著很多二維表面之平 均及合成而對該設計作假設及妥協。此假設及妥協可導致 鏡片性能之降低，不論是光學及基於使用者之舒適度。 有利的是吾人將提供新型眼用鏡片及設計與生產眼用 鏡片之方法，而專注於先前鏡片、鏡片設計及生產方法之 一或多顧慮之處。 發明概要 本發明揭示新型眼用鏡片及其設計與製造方法。本鏡片 及方法藉著提供具有實質上平滑、無接點、三維表面之眼 用鏡片而提供勝過習知鏡片及方法之重大優點，該鏡片可 包含一或多旋轉不對稱零組件β按照本發明方法所生產之 叙片可包含、但未限於結構適用於眼内或眼睛上之眼用鏡 片’譬如所有形式之隱形眼鏡，諸如環面隱形眼鏡、單聚 二、及交焦形眼鏡及其類似物；眼内鏡片（jntra〇cular LenSes ’下文簡稱I〇Ls)，諸如眼前房IOLs、眼後房IOLs 及其類似物；眼角膜覆蓋鏡片，諸如貼在眼角膜上之鏡片 本紙張尺度適用中國國家標準(5^1^格(21〇 χ撕么:】; 1243923

之鏡片及其類似物。此外，於眼 間、譬如於眼角膜整型中可利用 、放置或貼在該眼角膜中 角膜屈光雷射外科手術期 本發明之方法。 本發明提供用於具有一戈多實 4 ^K上平滑、無接點、三維 =之眼用鏡片設計及製造方法，譬如其中，該鏡片表面 〆表面可八有 < 多不對稱零组件。本發明之範圍亦包

含此鏡片、切削鑲件、；m %也】A 羧1千及用於製造此鏡片之型模，及生產 此切削鑲件及型模之方法。 有利的是，本發明譬如相對於先前技藝提供一或多種額 外之自由度’以控制鏡片形狀、表面輪廊、質量分佈、光 學之動力位置及其類似物參數在該鏡片内之設計。因此， 本發明提供增強之眼用鏡片性能，譬如相關之舒適感、配 戴性、視力及/或鏡片定位性。 應了解本方法係當應用於對稱之限制條件將在其他方 面呈現一缺點之鏡片設計時特別有利。譬如，這些方法係 極適於環面隱形眼鏡之設計，譬如一包含鏡後環面光學區 域及具有適當光學倍率之鏡前表面形狀之環面隱形眼鏡， 以提供具有適當光學倍率之鏡片及一有助於呈配重部分形 式之鏡片方位及穩定性之厚度輪廓。 再者，本發明提供增強之眼用鏡片尺寸及表面之再現性 。本發明很有效率地補足已用於生產眼用鏡片之現代CNC 車床。 於本發明之一寬廣特點中，所提供用以生產眼用鏡片之 方法大致上包含由一指定表面所提供或指定之選定取樣數 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(21〇χ297公釐) 1243923 A7

據點’譬如-指以角膜表面（鏡片喊者之眼肖膜 或指足或想要之鏡片前表面，並使用至少—、當 算法内插於 該取樣數據點之間，以定義一模擬之三維指定表面，# 佳地的是與該指定表面有_關係，譬如至少局部基於該^ 定表面，及形成一具有該模擬三維指定表面之眼用鏡片: 該模擬之設計表面較佳地係譬如於該内插步驟中極充分定 義成-平滑、實質上無接點之三維表面。於一具體實：： 中，於該内插步驟期間使用該取樣數據點及一或多鏡片設 計參數用之一或多因素或關係定義該模擬之三維表面。有 利的是施$亍該成形步驟，以致該眼用鏡片具有想要之鏡片 設計參數，包含但未限於想要之光學校正或各種校正、尺 寸、架構、空間或在該眼角膜及該鏡片鏡後表面間之間隙 及其他想要之光學配合關係等。 有利的是，本發明之方法可用於生產具有未制於二維旋 轉表面所定義輪廓之表面之隱形眼鏡。反之，本鏡片較佳 地係由一或多平滑、實質上無接點、三維表面所定義，包 含對配戴者之眼晴為唯一或為其定製之任何旋轉式不對稱 零組件。這導致一種改良之鏡片/眼角膜配合關係及/或鏡 前表面形狀’其可達成想要之物理、生理學之鏡片移動及/ 或視力校正目的。 於本發明之一特點中，眼用鏡片係設有及包含鏡片主體 ’較佳地是設計其結構及使其適於位在眼内或眼睛上，並 具有鏡前表面及大致上相向之鏡後表面。該鏡前表面及鏡 後表面之至少一個實質上係平滑、無接點、三維表面。該 本紙張尺度適用中g g豕標準(CNS) Α4規格(⑽公董）

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無接點表面可為一不對稱表面。 土、”、： a說明*欠’在此所提出《本發明敘述強調隱形眼 鈪及有關隱形眼鏡〈製法，豸了解本發明大致上係適於各 種眼用知片’及較佳地是適於設計其結構及使其適於位在 眼内:戈眼睛上〈眼用鏡片，及有關此眼用鏡片之方法。所 有此等妩片及方法係含括在本發明之範圍内。 本發明可適於使用任何合適之處理技術或其組合生產 眼用銃片。於一有用之實施例中，本發明係用於會同習知 鑄塑成形技術，譬如於一切削鑲件之最初設計中，該切削 鑲件 < 表面大致上對應於一想要之鏡片表面。如熟諳此技 蟄者所熱知，一切削鑲件或工具係用於形成一型模，該型 模大致上定義一最後鏡片產品表面之負型腔。 例如’一藉著本發明方法所設計而具有三維、實質上無 接點表面之切削鑲件係定位於一模製裝置中，諸如習知設 計之模製裝置。一可塑造成份、諸如聚合材料或聚合材料 之一成份係導入該模製裝置及遭遇各種條件，以有效地形 成一具有該工具表面之負型腔之型模。由該工具所形成之 型模可視該切削鑲件設計而定為後表面型模，或前表面型 模之任一個。換句話說，該工具之表面大致上對應於一面 ，可能為欲成形眼用鏡片之一鏡後或鏡前面。 如所習知，該型模係與一互補型模組合，以在其間形成 一鏡片形模腔。一隱形眼鏡先質材料係導入該鏡片形模腔 。於脫模或移除該型模時，即獲得一鏡片產品。如典型所 採用者，可對該脫模之隱形眼鏡產品採用熱後成形處理步 L_________-Q- 本紙張尺度逋用中國國家標準(CNS) A4規格(210 x 297公釐）

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1243923 ______ A7 五、— --~~ _ 些步驟可包含水合作用、殺菌、包裝等。這些步驟 為:人所熟知及不是本發明所考慮部份。 滿:、本發月’ $切削鑲件可包含為配戴者之眼晴定製或 1規則或不對稱表面輪廓，或未能藉著二維曲線或 &插法疋義成一實質上無接點表面之輪廓。該切削鑲件之 ^計較佳地係藉著-方法達成，該方法包括由—指定、三 ^面、譬如指定眼角膜表面或-指定或想要之鏡前表面 提供或指定取樣數據點，並使用至少一演算法内插於該數 據點之間，以定義-模擬之三維指定表面，及在該切削鑲 件、譬如在一切削鑲件原坯上形成該模擬之三維表面。 、於本發明之此具體實施例中，製成譬如隱形眼鏡之鑄塑 成开ν眼用氣片，其具有相對習知或先前技藝缚塑成形鏡片 足改良配合性、及/或鏡前表面形狀及/或視力校正性能及/ 或其他性能，該先前技藝譬如傳統上係使用對稱、圓錐形 或球面鑲件生產。 7 可會同本發明之方法使用另一種鏡片製造技術。譬如， 該演算法可會同鏡片4面成形工Α一起㈣，&含但未限 於車床或銑床。可譬如使用一電腦驅動式表面切割工具直 接於一鏡片原述上切割該模擬之指定三維表面。 於本發明之另一特點中，提供用以重塑眼角膜之方法。 此方法包含由三維之已校正眼角膜表面提供或指定取樣數 據點，亦即欲提供至一病人之眼角膜之眼角膜表面，以獲 得想要之結果，諸如想要之視力校正；使用至少一演算法 内插於該取樣數據點之間，以生產一平滑、實質上無接點

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、挺擬足二維表面；及藉著將該眼角膜之表面整型至接近 於孩模擬之三維表面而對眼角膜提供一光學校正。於一有 用之具體實施Μ中，彡些方法尚包含由病A眼角膜之未校 正表面之二維表面提供取樣數據點；及使用至少一演算法 内插於該取樣數據點之間，以產生一平滑、實質上無接點 模凝之一維未校正表面，然後該表面係用於所提供之步 驟中。 八 裝 本方法可有效地決定所需眼角膜之重塑程度以達成想 要之視力校正。該模擬之三維校正眼角膜表面係將提供想 要之校正' 譬如視力校正之表面。由該未校正眼角膜之取 樣數據點内插之未校正表面代表於重塑之前該眼角膜之表 回。如此，對於想要之校正，可決定由該眼角膜之原始、 未校正形狀至該眼角膜之想要或校正形狀所需之重塑程度 〇 訂

線 可使用任何適於按照本發明作控制之合適方法施行該 重塑操作本身。於一特別有用之具體實施例中，提供一校 正 < 步驟包含使用一電腦驅動式雷射系統以切除該眼角膜 之表面，諸如傳統上用於重塑眼角膜表面者。提供一校正 之步驟可包含在眼角膜表面上產生一不對稱表面，譬如在 一對稱之眼角膜表面上。 設若此一組合中所涵括之特色未彼此一致時，在此所述 之每一種特色’及二或更多此特色之每一種組合係含括在 本發明之範圍内。

圖面簡i/R

1243923 A7 B7 五、發明説明（9 ) 當會同所附圖面一起考慮時，參考下列之敘述將更輕易 地了解本發明之優點： 圖1顯示在一眼睛表面上之隱形眼鏡之簡化、剖視圖； 圖2 a，2 b及2 c分別顯示按照本發明方法所設計之旋轉式 對稱、球面隱形眼鏡之含括厚度數據正面圖承、經過該鏡 片中心對於一水平剖面之額定徑向厚度輪廓、及一側視圖 。藉著虛線（2 a)所局限之區域指定實質上不同表面型式之 鄰接區域間之過渡區域。 圖3 a，3 b及3 c分別顯示按照本發明方法所設計之旋轉式 對稱、裱面!隱形眼鏡之含括厚度數據正面圖示、經過該鏡 片中心對於一水平剖面之額定徑向厚度輪廓、及一側視圖 。藉著虛線（3 a)所局限之區域指定實質上不同表面型式之 鄰接區域間之過渡區域。 圖4顯π按照本發明方法所設計之_複雜設計隱形眼鏡 之正面圖示，且包含厚度數據之一剖視圖。藉著虛線所局 限（區域指疋實質上不同表面型式之鄰接區域間之過渡區 域。 圖5a及5b分別顯示圖2a-2c徑向對稱鏡片用之後方表面/ 眼角膜間隔（α)及徑向厚度（S)輪廓之三維圖示； 圖6a及6b分別顯示圖3a-3c環面鏡片用之後方表面/眼角 膜間隔（α)及徑向厚度（δ)輪廓之三維圖示；及 圖7a及7b分別顯示圖4複雜設計鏡片用之後方表面/眼 角膜間隔（α)及徑向厚度（5)輪廓之三維圖示； 圖8係說明一種用以按照本發明生產鏡片之方法之概要 1243923 A7 ^〜------ —__B7 五、發明説明（10 ) 圖。 凰面之詳細敘述 本發明係針對眼用鏡片及用以設計及生產此鏡片之方 法’其包含但不限於單聚焦、變焦及環面隱形眼鏡、眼内 鏡片、眼角膜嵌入鏡片及其他眼用鏡片。 為單純及清楚說明之緣故，以下之詳細敘述將^要針對 隱形眼鏡之設計。普通熟諳此技藝者應了解按照本發明之 方法可能具有一或多項適當之修改，而能夠用在這些及其 他型式鏡片之設計中。 按照本發明之-方法，使用一數學演算法及有限數目之 規範設計眼用鏡片，以於三維空間中達成單一、連續、非 合成數學表面。. 更特別是地是在為一族群或一選定病人決定眼角膜形 狀 < 後，藉著使用一數學演算法内插於樣本分散數據點之 間設計一隱形眼鏡之鏡後表面，最好包含針對最終鏡片所 想要之一或多項參數〈關係，以譬如在該眼角膜及該鏡片 之鏡後表面之間具有空間或間隙，如在此之其他場合中所 述，俾能產生一模擬之三維表面（鏡後表面），譬如，至少 局部基於該眼角膜之形狀，諸如精密地模擬該眼角膜之一 或多處變化曲率。如在此之其他場合中所述，提供厚度數 據以及規格或關係或用於一或多鏡片性能需求或參數，且 會同所選擇之數學演算法定義一具有想要厚度輪廓之三維 表面（鏡前表面）。 該模擬之三維表面可使用習知製造技術形成於一鏡片 _____-13: 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐） 裝 訂

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五、發明説明（彳彳) 上，例藉著鑄塑成形技術。再者，本發明補充現代（：]^(：車 床之使用。 藉著使用在此詳細敘述之方法，可設計鏡片之鏡前及/ 或鏡後表面，而較佳的是無實質之妥協。 _ 現在參考圖1，其顯示一隱形眼鏡1〇及眼角膜12之簡化 、垂直剖面圖’並取自越過\及Z座標軸，使得y軸係指入頁 面。該鏡片10包含一與X及y軸在（〇,〇,〇)相切之後表面（亦即 鏡後表面）1扣該眼角膜12位於該鏡片1〇後表面14中心下方 06¾米距離處’且一前表面（亦即鏡前表面位於該眼角膜 12上方5¾米距離處。該眼角膜具有一橢球形表面22，並具 有半軸長度以及!^，如在此將進一步敘述者。 裝 可使用本發明設計任何隱形眼鏡。 例如，現在翻至圖2a-2c，其顯示一旋轉對稱、單一視力 之隱形眼鏡30，以代表最簡單隱形眼鏡設計之一形式。 訂

線 於設計及生產更複雜、旋轉不對稱鏡片時，本發明係特 別有利。譬如，圖3a-3c顯示一按照本發明所設計之環面隱 形眼鏡40、尤其是一棱柱配重環面鏡片。 圖4顯示一按照本發明所製成之極複雜鏡片設計。該複 雜鏡片包含使用習知二維方法及技術未能設計得令人滿竟 之不對稱三維表面零組件。 使用本發明之鏡片設計更特別包含以下之步驟。首先測 定一病人之眼角膜形狀。使用習知機制提供代表該眼角膜 之選定數目取樣數據點。然後指定該鏡片後表面對該眼角 膜之一想要配合關係以滿足配戴者之生理、物理及/或光學 •14- 1243923 A7 B7 12 五、發明説明（ 需求。然後使用一演算法定義—模擬之三維表面，以内插 T該數據點之間。該模擬之三維表面可譬如藉著使用—電 月®驅動式表面切割工具、銑床或車床形成在一切削鑲件上 ’或直接於一鏡片之鏡後表面上。 其次，設計該鏡片之一鏡前表面。特別地是指定主要之 鏡片厚度數據點以達成想要之臨床性能，例如視力校正、 一環面鏡片之旋轉方位等。該三鏡片形式用之厚度數據之 實例係顯示在圖2a-2b、圖3a-3b及圖4。現在藉著會同該主 要鏡片厚度數據使用一演算法設計該鏡片之鏡前表面。 按照本發明之方法，於圖5a_7b中藉著三維概要圖示說明 孩二鏡片型式之鏡後及鏡前表面之結構成果。更特別地是 圖5a，6a及7a顯示該三鏡.片型式之後方表面/眼角膜間隔 ，且圖5b，6b及7b顯示該三鏡片型式之徑向厚度輪廓。 現在特別翻至圖7a及7b，該複雜鏡片設計係顯示為平滑 及實貝上换接點，儘管其具有變化的表面形勢。熟諳此技 藝者將發現使用習知以二維數學為基礎之鏡片設計技術及 方法未能生產此複雜鏡片設計。其進一步注意到使用偏置 旋轉對稱曲線及其他非常複雜之現行設計方法未能生產圖 7b所示鏡片表面之輪廓。 使用習知技術及設備可達成取樣數據點之提供步驟，其 中可指定、供給或選擇取樣數據點，譬如矢狀合縫深度， 用以代表該指定表面。 如熟諳此技藝者所將發現者，藉著很多方法及用於特別 形狀及設計之規格可達成數學性表示一於三維中呈平滑表 -15- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(2ι〇χ297公爱y 1243923

面义工作，而給與有限數目之分散數據點及規格。五人已 知-演算法可能比另一演算法提供更好之敘述，孽： :供不同程度之準確度。本發明可藉著下文之三演算二 範例，雖然已認知本發明未限於任何特別之演算法或各涫 算法之組合。 ‘’、 形成具有三維輪廓之鏡片表面之步驟可包含使用一電 腦驅動式銑床或車床或其他合適之切割工具塑造—鏡片= 該模擬之三維表面可用數位形式輸入一電腦驅動式車床j 且設計孩車床之程式以將該無接點、三維表面切割成一鏡 片原坯、一切削鑲件（例如於鑄塑成形鏡片中），或—眼^ 膜（例如於雷射外科手術期間）。 一眼用鏡片之中心部份典型係稱為提供光學校正之鏡 片‘‘光學區’’。依該配戴者而定，可藉著一球面圓錐形區段 描繪該光學區，或其可為另一種、更複雜之結構，諸如一 環面光學區。於環面隱形眼鏡之設計、以及甚至更複雜之 設計中，本發明係特別有利。 具有環面光學區之隱形眼鏡（一般稱為“環面隱形眼鏡，，） 一般係用於矯正有關散光之眼睛屈光異常。散光可能與其 他屈光異常有連帶關係，諸如近視及遠視、老花眼等。環 面隱形眼鏡可用於一或多種球面校正。 反之球面隱形眼鏡可在該眼睛上自由地旋轉，而環面隱 形眼鏡典型包含一配重部分，或一加厚之鏡片部分，以防 止該鏡片在眼睛上旋轉，使得該環面區之圓柱軸保持大致 上與該散光軸對齊。該配重部分對該鏡片提供一可由本發 -16 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐) 1243923 A7 ____B7 五、發明説明（14 ) 明加以強調之不對稱零組件。 特別參考圖8，本發明尚包含分別用以鑄塑成形一眼用 鏡片之鏡後表面及鏡前表面之工具或切削鑲件n 2及113。 該切削鑲件1 12及11 3係於形成第一型模或半模丨丨7及第二 型模或半模11 8時適於放入模製裝置u 5及丨丨6中，每一型模 具有該個別切削鑲件表面之一負型腔。該鑲件n 2及n 3之 表面係實質上平滑、無接點之三維不對稱表面，而分別對 應於一想要之眼用鏡片鏡後表面及鏡前表面。該型模或半 模11 7及11 8係組合在一起以形成一界定一鏡片形模腔之組 合模子120。一可聚合/可硬化之單體成份係放入該模腔中 及作處理’例如聚合及/或硬化，以形成一隱形眼鏡。此處 理可為該技藝中所習知及熟知者，且因此不須歷述。該鏡 片係脫模及可遭受習知之額外處理步驟，諸如殺菌、包裝 等。 如在此所述，切削鑲件及由此切削鑲件所產生之型模係 在本發明之範圍内。 於本發明之另一具體實施例中，提供一種用以重塑眼睛 眼角膜之方法。該方法大致上包含選擇或指定代表病人、 例如人類眼睛之已校正眼角膜表面之取樣數據點，及使用 至少一磯具法内插於該取樣數據點之間，以產生一實質上 平滑、連續、三維之表面。較佳地是由病人眼角膜之未校 正表面之三維表面獲得取樣數據點，及使用至少一演算法 内插於其間以產生一平滑、實質上無接點之模擬三維未校 正表面。使用供給該模擬表面輪廓、且最好該模擬之未校

1243923 五、發明説明（15 正表面輪廊之習知電腦驅動 接近該模擬之表面輪靡。於本發，重塑該眼角膜以 法可與習知眼角膜屈光雷射外;體實掩财，該方 擇性切除或重塑該眼角膜基質c用’以藉著選 及於-些案例中，隨之暫二又更眼晴《屈光能力， 法可用於生產-不對稱表面，二膜瓣。該方 用於在通常未與曈孔中心等對4:”眼角膜整形’及 處提供校正作用。 月膜頂端上方之中心 以下之非限制性實例說明本發明之某些特點。 面鏡片 按照本發明設計一環面隱形眼鏡所採用之步驟包含： (1)測定一眼角膜形狀。 ⑺選擇及表示-想要之鏡片/眼角膜配合關係。 (3)指定一包含環面光學區之鏡後表面。 ⑷使用演算法X以表示該鏡片之三維鏡後表面。 (5) 指定該鏡片之中心厚度。 (6) 選擇該鏡片之光學倍率。 (7) 測定鏡片之質量分佈（選擇樣本點）β (8) 使用演算法X以表示該鏡片之三維鏡前表面，包含一 圖解圖示。 演算法X可為任何$效用於内插法之合適演算法，以提 供想要之模擬三維表面。使用合適之演算法而用於内插在 18- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐） 1243923 A7 ---------- B7 五、發明説明（16 ) 數據點之間之三種此數學方法係提供及討論在下文。 内插法 概言之，指定η個數據點及其值 •·Ζ(χη，Υη)]之一列表’該列表構成該未知下方表面f(x，y)之 一不芫整表示。大致上選擇一内插函數f(x，y)，其中 f(xi，yi) = Zi，i=l，—，n及當 n->〇o時 f->f*。 吾人已假設該下方表面f*之平滑性大致上係考量成至少 為c1(或可能分段C1)，及此假設係内建於該數學系統。 I·謝巴德法（1968年SHEPARD) 於基本之謝巴德法中，藉著該數據點之加權總和定義在 1 任何點（x，y)之内插值Φ，在此該加權係與（x，y)及各數據點 間之距離平方成反比。 於其最簡單之形式中，該演算法可用以下方程式之表示 YJh}\{x,y)-{xi,yi)[2 Φ(χ,γ)=- ΣΙ〇，>ο-(ά_)Γ 在此hi係第i個數據點，（Xi，yi)係其位置，及Ν係數據點之 數目。 II.内插法（Cline及 Renka，1984年） 下面係内插法之一摘要敘述，下文稱為CR方案；此方法 係更充分地敘述於（1984年）落硪山脈（Rocky Mountain) J. Math· 14(1)，119-139 之 Cline Α·Κ 及 Renka，R.J之“ Thiessen 三角測量結構用之有效儲存法”；（1984年）落磯山脈（Rocky Mountain)J· Math. 14(1)，223-237 之 Renda，R.J 及 Cline -19- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(21〇x297公釐） 1243923 A7 ----------- B7 五、發明説明（Η ) Α·Κ•之“以三角為基礎之C1内插法，，：及（1984年）ACM TranS· Math，軟體 10(4) 440-442之 Renda R.J之“演算法 624 •在平面中之任意分佈點之三角測量法及内插法，，。這些公 告之每一個係全部以引用的方式併入本文中。 該CR方案包含以下之步驟： ^將與該組已知數據點丨^^丄…^^^^丨相關之凸起外 部隔開成三角形（CR步騾1)。 b•在每一數據點概算該内插函數f(x，y)之偏導數（CR步驟 2)。 c·然後對产該凸起外部中之任意點（x〇，y〇)，可使用在含 有（x〇，y〇)之三角形每一頂點之數據值及偏導數計算該内插 函數值f(xG，yG)。此計算係基於覆蓋在該三角形上面之一立 方表面（CR步驟3)。 步驟1 :三角測量 假設s係該組節點（數據點）{(\1，71)，...，（、，711)},在此1^3 及對於則（X1，yi)矣（Xj，yj)。Ni係用於指示該節點（Xi，yl)。假 設Η係S之凸起外部。 S之三角網係一組具有以下性質之三角形τ ··⑴每一三角 形正好包含三個節點，（Π)該三角形之内部區域係成對地無 交集，及（iii)H中之每一點係包含於τ之一些三角形中。 為使上面步驟（ii)及（iii)有最大之準確性，盡可能構建一 幾乎等角之三角形。為達成目的，將一弧線定義成不可向 線段ΚοΝ」，i旬·，連結T中三角形之二頂點。一弧線〜公％ 係局部最佳，假如其位在Η之邊界上或假如藉著一對鄰接 ______-20-__ 本紙張尺度適用t s S家標準(CNS) Α4規格(21GX297公爱) ------------ 1243923 A7 B7 五、發明説明（18 ) 二角形所足義並共旱節點之四邊形係未全然凸起。 所需之三角網係一種所有孤線係局部最佳者。其結果之 三角網係稱做Thiessen三角網，或Delaunay三角網。Cline 及Renka(19 84年）給與用以產生Thiessen三角網之以下演算 法。 •對於每一節點K，定義與Ni及該組點（X，y)有關之

Thiessen區域，且對所有i旬·皆滿足| (x，y)-Ni丨 〇 •一對節點Nl5N2係稱為Thiessen相鄰點iff ,其對鹿 Thiessen區域共享至少一點。假如這些區域正好共享一 點，化及]^2係稱做弱Thiessen相鄰點，假如他們共享二 或更多點，他們係稱做強丁hiessen相鄰點。 •連接所有強Thiessen相鄰點對，及當k個節點位在一共用 圓上時（k>4)任意選擇k-3條連接弱相鄰點之未相交弧線 步驟2 :概算在每一數據點之内插函數f(x，y)之偏導數。 在施行該三角網測量之後，該CR方案中之下一步驟係決 定在每一數據點之内插函數之偏導數。 吾人發現以下之偏導數向量值：

D U，y) (Xn^yn)

此向量使該内插函數f(x，y)之Η上方之線性曲率L2範數 減至最低。這直接導致發現該偏導數（1)值之問題，而使四 邊形函數減至最小 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公 1243923 A7 B7 五、發明説明（19 ) Q k ( D x , D y )=

IL dx1. v/V r^2/ dx. dy) \ dy1. >dxdy 在此Pk係含有節點k之三角形之補碼。如在Renka及 Cline(1984年）中所述，方程式（2)導致一線性系統

(3) 其係藉著一區組高斯赛特列（Gauss-Seidel)方法所解出，以 復原所需之導數Dx&Dy。 步驟3 :取樣。 裝 對於該凸起外部中之任意點，可使用在含有該任意點之 一用形母一頂點之數據值及偏導數計算該内插函數之值。 此計算係基於覆蓋在該三角形上面之一立方表面。 訂

先前之二步驟已經在該表面之已知數據點建構該内插 函數之骨架。因缺少一下方表面用之基本公式，當於所感 興趣之區域中表示f(X，y)之演算法對於任何（x，y) = (x〇，y〇) 返回至一合理值時，將完成該表面之數學敘述。 本方法係常見於内插法及有限元素分析法中，及因此不 須在此歷述。扼要言之，對於一些（XG，yG) = Η，藉著由於 Laws〇n(1976年）之程序計算該f(XQ，yG)值。在含有（^，7())之 三角形T上，f之局部結構係藉著橫越該三角形之立方元素 F(x，y)所表示’以致f(XG，yG)= ρ(χ〇，γ())。該局部元素f具有 以下之性質： 1 · F於相等區域之三個近似三角形之每一個中係一真實 L_____-22- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210Χ 297公釐） 1243923 A7 B7 五、發明説明（20 ) 立方形（非雙立方形），該近似三角形係藉著連接該頂 點至含有（x〇，y〇)之三角形重心所形成。 2.F係 C1 3·在每一三角形邊緣，NiONj，F係zt，Zj及其在終點队及 Ν』之方向導數之Hermite立方體内插。再者，正交於 Ni〇Nj方向中之F之導數内插在Ni及N」之法線導數。 既然在三角形側邊上任一點之導數係完全由在該側邊 終點之值所決定，最後二項性質確保該C1越過三角形邊界 (且因此在整個區域Η上方）之連續性。 具有局部立方元素F之結構，可決定位於該局部已知數 i 據點間之值《如此於該數據所涵蓋之區域中可知在任何點 之表面。 III·内插法（該雙立方形樣條） 本内插法敘述於（1981年）IMA數值分析期刊第1冊第 267-283頁之Dierck，P.，‘與樣條函數配合之表面演算法，，中 ，其對該組分散數據點（x^yhhi)加權計算一平滑、雙立 方形樣條函數近似值，在此i=l...N。該樣條函數係以Β·樣 條函數表示： Φ^^) = ΣΣ^ιΩ^)Ρ^) (4) 在此Qk(x)及Pi(y)係定義在一互相影響計算之節結組上 之常態化立方形樣條函數，及決定該係數Ckl。 在第k個迭代，使用現在之節結組以使一雙立方形樣挤 函數於最少平方之意義下配合該數據。然後計算該剩餘方 -23-

1243923 A7 B7 五、發明説明（21 ) 差： -心(U))2 (5) /=1 ν ’ 假如Θ大於使用者指定之非負數極限值s，藉著於配合最差 之區域中（亦即Θ最大處）加入額外之節結改良該節結組，以 產生用於該（k+1)個迭代之節結組。在很多此種迭代之後， 滿足θβ之基準，則可接受該節結組。 上述P.Kierck之公告係全部以引用的方式併入本文中。 然後當發現方程式（4)中之係數並使一球面平滑性測量 減至最低之最，化問題之解答遵從該限制e<s時，計算該 表面之最後近似值。 雖然為著說明使用本發明之有利方式之故，上文已按照 本發明敎述具有典接點、三維表面之特定眼用鏡片，及其 製造方法’應了解本發明未受限於此。 雖然已關於各種特定實例及具體實施例敘述本發明，請 瞭解本發明未受限於此且其可在以下申請專利之範圍内作 各式各樣實踐練習。 主要元件符號表 10 隱形眼鏡 12 眼角膜 14 鏡後表面 18 鏡前表面 22 橢球形表面 30 單一視力隱形眼鏡 ______-24- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公董） 1243923 A7 B7 五、發明説明（22 ) 40 環面隱形眼鏡 110 鏡後鑲件原坯 111 鏡前鑲件原述 112, 113 切削鑲件 115, 116 模製裝置 117 第一型模/半模 118 第二型模/半模 120 組合模子 -25- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 裝 訂

線

Claims (1)

1243923 A8 B8 C8 申請專利範圍 I 一種眼用鏡片，其包括： 一鏡片王體，其結構適於位於眼睛上，並具有一鏡前表 面及大致上相向之鏡後表面，其中該鏡前表面及該鏡 後表面之至少一表面係一實質上平滑、無接點之三維不 對稱表面，該鏡片主體具有一具變化的鏡前表面形勢， V、/、有至V 界足鏡片本體之一大致無接點的變化徑 向厚度的輪廓，當該眼用鏡片被放置在一眼睛眼角膜的 表面上時，該具變化的鏡前表面形勢有助於鏡片方位或 鏡片穩定性。 2·如申請專利範圍第i項之眼用鏡片，其中該鏡後表面係 一實質上平滑、無接點之三維不對稱表面。 3·如^請專利範圍第丨項之眼用鏡片，其中該鏡前表面係 一實質上平滑、無接點之三維不對稱表面。 4. 如申請專利範圍第丨項之眼用鏡片’其中該鏡前表面及 該鏡後表面兩者係實質上平滑 '無接點之三維不對稱表 面0 5. 如申請專利範圍第丨項之眼用鏡片’其中該鏡片主體係 一選自由隱形眼鏡、及眼角膜覆蓋鏡片族群所組成之鏡 片主體。 6· —種眼用鏡片之製造方法，其包括下列步驟： 提供第一工具，其一表面大致上對應於一眼用鏡片之 鏡後表面； 於一模製裝置中定位該第一工具； 將一可塑造材料導入該模製裝置及使該可塑造材料 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐) 1243923 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 ^ 遭受各種條件，以有效地形成具有該第一工具表面之負 型腔之第一型模； 提供第二工具，其一表面大致上對應於一眼用鏡片之 鏡前表面； 於一模製裝置中定位該第二工具； 將一可塑造材料導入該模製裝置及使該可塑造材料 遭受各種條件，以有效地形成具有該第二工具表面之負 型腔之第二型模； 組裝該第一型模及該第二型模，以在其間形成一鏡片 形模腔；及 ! 於該組合型模之鏡片形模腔中形成一眼用鏡片，該眼 用鏡片具有一模擬之三維表面並具有一界定一配重部 分之具變化的鏡前表面形勢，該鏡前表面形勢並具有至 少一界定眼用鏡片之一大致無接點的變化徑向厚度的 輪廓，當該眼用鏡片被放置在一眼睛眼角膜的表面上時 ，該具變化的鏡前表面形勢有助於鏡片的舒適感、鏡片 方位或鏡片穩定性，其中提供第一工具及提供第二工具 之至少一步騾包含下列步驟·· 由至少一三維指定表面獲得取樣數據點； 至少使用一演算法内插於該取樣數據點之間，以定義 該模擬之三維指定表面；及 在該第一工具或該第二工具上形成該模擬之三維指 定表面。 7·如中請專利範圍第6項之眼用鏡片，其中該内插步驟定 -2- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格（210 X 297公釐） 1243923六、申請專利範圍 A BCD 我-貫質上平滑、無接點、模擬之三維指定表面。 8·如中請專利範圍第6項之眼用鏡片，其中形成該模擬三 难指疋表面之步驟包含會同一表面形成工具使用至少 一演算法之步驟。 9. 如匕申請專利範圍第6項之眼用鏡片，其中該至少一三維 指定表面包含一眼角膜表面，且該模擬之三維指定表面 係形成在該第一工具上。 10. 如申請專利範圍第6項之眼用鏡片，其中該至少一三維 =定表面包含一眼用鏡片之鏡前表面，且該模擬之三維 指足表面係形成在鱗第二工具上。 11. 如^請專利範圍第10項之眼用鏡片，其中該眼用鏡片之 鏡前表面係以至少局部測量該眼用鏡片厚度之鏡前表 面數據點所表示，並參考眼角膜表面及眼用鏡片之鏡後 表面之至少一表面。 12·如申請專利範圍第6項之眼用鏡片，其中該眼用鏡片係 選自由隱形眼鏡、及眼角膜覆蓋鏡片所組成之族群。 13·如申請專利範圍第6項之眼用鏡片，其中該模擬之三維 表面包含一不對稱表面形式。 14.一種眼用鏡片之製造方法，其包括下列步驟： k供第一工具，其一表面大致上對應於一眼用鏡片之 鏡後表面； 於一模製裝置中定位該第一工具； 將一可塑造材料導入該模製裝置及使該可塑造材料 遭受各種條件，以有效地形成具有該第一工具表面之負 -3- 本紙張尺度適用中國國家標準(CMS) A4規格(210 x 297公釐）

A B c D 1243923 々、申請專利範圍 型腔之第一型模； 提供第一工具’其一表面大致上對應於一眼用鏡片之 鏡前表面； 於一模製裝置中定位該第二工具； 將一可塑造材料導入該模製裝置及使該可塑造材料 遭受各種條件，以有效地形成具有該第二工具表面之負 型腔之第二型模； 組裝該第一型模及該第二型模，以在其間形成一鏡片形 模腔；及 於該i組合型模之鏡片形模腔中形成一眼用鏡片，該眼 用鏡片具有一模擬之三維表面並具有一界定一配重部 分之具變化的鏡前表面形勢，該鏡前表面形勢並具有至 少一界定眼用鏡片之一大致無接點的變化徑向厚度的 輪廓，當該眼用鏡片被放置在一眼睛眼角膜的表面上時 ，該具變化的鏡前表面形勢有助於鏡片的舒適感、鏡片 方位或鏡片穩定性，其中提供第一工具及提供第二工具 之至少一步驟包含下列步驟： 由至少一三維指定表面獲得取樣數據點； 至少使用一演算法内插於該取樣數據點之間，以定義 該模擬之三維指定表面；及 在該第一工具或該第二工具上形成該模擬之三維指 定表面。 15.如申請專利範圍第丨4項之方法，其中該内插步驟定義一 實質上平滑、無接點、模擬之三維指定表面。 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐j 一------- 1243923 六、申請專利範圍 A B c D 6 ·如申請專利範圍第14項之方法，其中形成該模擬三維指 足表面之步驟包含會同一表面形成工具使用至少一潑 算法之步驟。 、 17.如申請專利範圍第14項之方法，其中該至少一三維指定 表面包含一眼角膜表面，且該模擬之三維指定表面係形 成在該第一工具上。 is·如申請專利範圍第14項之方法，其中該至少一三維指定 表面包含一眼用鏡片之鏡前表面，且該模擬之三維指定 表面係形成在該第二工具上。 19·如申請專利範圍第18項之方法，其中該眼用鏡片之鏡前 表面係以至少局部測量該眼用鏡片厚度之鏡前表面數 據點所表示，並參考眼角膜表面及眼用鏡片之鏡後表面 之至少一表面。 20·如申請專利範圍第14項之方法，其中該眼用鏡片係選自 由隱形眼鏡、及眼角膜覆蓋鏡片所組成之族群。 2 1 ·如申請專利範圍第14項之方法，其中該模擬之三維表面 包含一不對稱表面形式。 22·如申請專利範圍第14項之方法，其中提供第一工具之步 驟及提供第二工具之步驟兩者包含獲得樣本數據點、内 插於取樣數據點之間、及在該第一工具及該第二工具上 形成個別之模擬三維指定表面之步驟。 23· —種可用於鑄塑成形眼用鏡片之切削鑲件之製造方法 ，該方法包括： 由至少一三維指定表面提供取樣數據點； -5- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 1243923 as B8 C8 __ D8 六、申請專利範圍 ^~— "" 至少使用一演异法内插於該取樣數據點之間，以定義 一模擬之三維指定表面；及 在一切削鑲件原坯上形成該模擬之三維指定表面，並 在該切削鑲件原坯上形成一對應於一眼用鏡片之鏡前 表面的表面，該眼用鏡片之鏡前表面具有一具變化的鏡 前表面形勢，其具有至少一界定眼用鏡片之一大致無接 點的變化徑向厚度的輪廓，當該眼用鏡片被放置在一眼 睛眼角膜的表面上時，該具變化的鏡前表面形勢有助於 鏡片方位或鏡片穩定性。 24·如申清專利範圍第23項之方法，其中該至少一三維指定 表面係一眼角膜表面。 25. 如申請專利範圍第23項之方法，其中該内插步驟定義一 貫質上平滑、無接點、模擬之三維指定表面。 26. 如申請專利範圍第23項之方法，其中形成該模擬之三維 指足表面之步驟包含會同一電腦驅動式車床使用該至 少一演算法之步驟。 27·如申請專利範圍第23項之方法，其中該至少一三維指定 表面係一不對稱表面。 28·如申請專利範圍第23項之方法，其中該模擬之三維指定 表面大致上對應於一眼用鏡片之鏡後表面。 29·如申明專利範圍第23項之方法，其中該模擬之三維指定 表面大致上對應於一眼用鏡片之鏡前表面。 3〇·—種用於製造一型模供鑄塑成形一眼用鏡片之工具，該 工具包括： -6 · 本紙張尺度適用巾® g家標準(CNS) A4規格(21Q χ 297公^^-- 1243923 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 一鑲件，其於形成具有該工具表面之一負型腔之型模 時適於放入一模製裝置，該鑲件之表面包含一對應於眼 用鏡片之想要表面之實質上平滑、無接點之三維不對稱 表面，該想要表面之結構適於位在眼睛内或在眼睛上， 該鑲件之一表面亦對應於一眼用鏡片之鏡前表面，該眼 用鏡片之鏡前表面具有一具變化的鏡前表面形勢，其具 有至少一界定眼用鏡片之一大致無接點的變化徑向厚 度的輪廓，當該眼用鏡片被放置在一眼晴眼角膜的表面 上時，該具變化的鏡前表面形勢有助於鏡片方位或鏡片 穩定性。 i 3 1 · —種用於製造隱形眼鏡之鑄模，其包括： 第一型模，其具有一對應於隱形眼鏡之負型面之實質 上平滑、無接點三維、不對稱表面，該第一型模之一表 面亦具有一具變化的表面形勢，其具有至少一界定隱形 眼鏡之一大致無接點的變化徑向厚度的輪廓，並在該隱 形眼鏡上界定一配重部分，當該隱形眼鏡被放置在一眼 晴眼角膜的表面上時，該輪廓有助於鏡片的舒適感、鏡 片方位或鏡片穩定性； & 第二型模’其具有該隱形眼鏡之大致上相向面之負型 腔形狀之表面；及 、土

該第一及第二型松〜u. 如申請專利範圍第： 眼鏡之一般形狀， 不對稱表面。 本紙張尺度緖準(CNS) A BCD 1243923 申請專利範圍 3 3 · —種用以製造眼用鏡片之方法，該方法包括下列步驟： 由一指定眼角膜表面提供選擇之取樣數據點； 至少使用一演算法内插於該取樣數據點之間，以定義 一平滑、實質上無接點之模擬三維表面；及 形成一具有該模擬三維表面之眼用鏡片，該眼用鏡片 並具有一具變化的鏡前表面形勢，其具有至少一界定眼 用鏡片之一大致無接點的變化徑向厚度的輪廓，當該眼 用鏡片被放置在一眼睛眼角膜的表面上時，該具變化的 鏡前表面形勢有助於鏡片方位或鏡片穩定性。 34·如申請專利範圍第33項之方法，其中尚包含定義該眼用 鏡片之想要鏡片設計參數，及施行該成形步驟，以致該 眼用鏡片具有想要之鏡片設計參數。 35.如申請專利範圍第33項之方法，其中形成眼用鏡片之步 驟包含使用一電腦驅動式車床之步驟。 36·如申請專利範圍第33項之方法，其中形成眼用鏡片之步 驟包含形成一環面隱形眼鏡。 37.如申請專利範圍第33項之方法，其中形成眼用鏡片之步 驟包含形成一變焦隱形眼鏡。 38·—種用以重塑眼睛眼角膜之方法，該方法包括·· 由二維已校正之眼角膜表面提供取樣數據點； 至少使用一演算法内插於該取樣數據點之間，以產生 一平滑、實質上無接點之模擬三維表面；及 藉著將該眼角膜之一表面塑造至近似該模擬三雉表 面以對眼角膜提供一光學校正。 8- 1243923 A8 B8

设=請專利範圍第38項之方法，其尚包含由該眼角膜之 一未，正表面之三維表面提供取樣數據點，及至少使用 一演算法内插於該取樣數據點之間，以產生一平滑、實 貝上典接點 < 模擬三維未校正表面，該表面係用於該提 供步驟中。 4〇·如申請專利範圍第38項之方法’其中提供光學校正之步 驟包含使用-電腦驅動式雷射系統切除該眼角膜之表 面。 .如申請專㈣圍第38項之方法，其中提供光學校正之步 驟包含生產一不對稱表面。 42. 如申請專利範圍第33項之方法，其中該形成步驟製成一 具有至少-界I起伏狀之徑向厚度㈣的眼用鏡片。 43. 如申請專利範圍第33項之方法，其中該形成步驟製成一 具有數個界定-大致無接點的變化徑向厚度輪廊的眼 用鏡片。 44. 一種眼用鏡片，包括： 一鏡片主體，其結構適於位於眼晴内或眼晴上，並具有 -鏡前表面及-大致上相向之鏡後表面，其中該鏡前表 面及該鏡後表面之至少一表面係一實質上平滑、無接點 之三維不對稱表面，該鏡片主體具有一具變化的鏡前表 面形勢’該鏡前表面形勢界定—配重部分並具有至少一 界定鏡片本體之-大致無接點的變化徑向厚度的輪廊 ’當該眼用鏡片被放置在-眼晴眼角膜的表面上時，該 具變化的前表面形勢有助於鏡片方位或鏡片穩定性。 -9- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐]" ------—