專(zhuān)利名稱：用于全面改善視力的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及用于改善眼睛視力的方法和設(shè)備，更具體地，涉及在所有距離上改善視力(以下稱為“全面(universal)改善”)的方法和設(shè)備。
背景技術(shù)：
人的視力的最常見(jiàn)的缺陷是由于眼睛不能將入射光聚焦到視網(wǎng)膜上的一個(gè)共同的焦點(diǎn)上而引起的。例如，近視可以歸因于眼睛將光線聚焦在視網(wǎng)膜的前面，遠(yuǎn)視可以歸因于眼睛將入射光線聚焦在視網(wǎng)膜的后面，而散光可以歸因于眼睛沒(méi)有共同的焦點(diǎn)。人類(lèi)光學(xué)科學(xué)家經(jīng)常將角膜建模為由正交的長(zhǎng)軸和短軸限定的橢圓體的一部分。如今，通常用兩種方式之一來(lái)改善視力將鏡片放在眼睛的前面(例如，隱形眼鏡(contact lens)或框架眼鏡片(spectacle lens))，或者，將鏡片放在眼睛內(nèi)(例如， 眼內(nèi)鏡片(intraocular lens))，以便適當(dāng)?shù)貙⑷肷涔庵匦戮劢沟窖劬χ小Ｌ鎿Q地，例如通過(guò)激光切割手術(shù)或其它的外科手段以改變角膜的前表面的形狀，從而改變角膜的有效外表面的形狀。這種用于矯正視覺(jué)靈敏度的外科手術(shù)通常旨在增加或減少角膜的表面曲率。某些手術(shù)意圖將角膜的形狀變得更加球形，而其他則意圖將角膜的形狀改變?yōu)椤捌骄?average)”橢圓形，或者最近意圖基于波前(wavefront)分析來(lái)進(jìn)行矯正，該波前分析是意圖對(duì)眼睛的“高階像差(higher order aberration) ”進(jìn)行矯正的方法。隱形眼鏡或框架眼鏡片被用于提供對(duì)離眼睛不同距離的所注視的物體(例如，離眼睛相對(duì)較近的物體或者離眼睛較遠(yuǎn)的物體)的視力矯正。在這方面，已經(jīng)對(duì)鏡片的不同區(qū)域提供了不同的鏡片光學(xué)倍率(lens power)，以便讓配戴者看到在不同距離上的物體。 傳統(tǒng)的“多焦距”隱形眼鏡是在鏡片表面的不同的范圍或區(qū)域處存在光學(xué)倍率的差異的鏡片。這種區(qū)域已經(jīng)被構(gòu)造成在鏡片上形成不同的光學(xué)倍率的球截形或球面二角形。雖然這種鏡片已經(jīng)提供了在某些距離上的視力矯正，但是，這種鏡片還沒(méi)有提供足夠的全面視力改善來(lái)恢復(fù)眼睛的自然視覺(jué)靈敏度，這除了需要距離屈光誤差矯正以外、還需要多級(jí)別的深度矯正。此外，已經(jīng)提供了可變焦距的框架眼鏡片以便提供在所有距離上的視力矯正，其中在曲率隨垂直位置而連續(xù)變化的情況下，形成中心光學(xué)區(qū)。但是，配戴者必須抬頭或低頭來(lái)進(jìn)行針對(duì)距離的調(diào)整。某些隱形眼鏡的設(shè)計(jì)提供在前表面上的不同圈(bands)中的兩個(gè)或多個(gè)屈光倍率的區(qū)域。這種鏡片根據(jù)眼瞼的位置來(lái)轉(zhuǎn)換(translate)位置。為了用這種轉(zhuǎn)換設(shè)計(jì)來(lái)提供清晰的視力，配戴者必須同樣地抬頭或低頭以便針對(duì)正觀看的物體的距離來(lái)調(diào)整。需要配戴者進(jìn)行這種調(diào)整并不是最佳的。將希望提供全面的視力改善而不需要配戴者進(jìn)行任何額外的物理運(yùn)動(dòng)。 發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)美國(guó)專(zhuān)利No. 5，807，381中所公開(kāi)的表面建模技術(shù)，利用臨床測(cè)量的分析，申請(qǐng)人發(fā)現(xiàn)，如果僅為了矯正不良的距離視力而改變眼睛的角膜的表面曲率，則具有理想的 “龜背”形狀的眼睛的角膜將呈現(xiàn)出全面的視力改善。如在此所使用的，“龜背”形狀將被理解為在位于最靠近鼻子的邊緣處的點(diǎn)上呈現(xiàn)出最平坦的表面曲率，其中，沿著從在角膜上的該點(diǎn)到中心點(diǎn)的半子午線來(lái)確定表面曲率。向上且繞角膜周邊移動(dòng)，表面曲率將連續(xù)地增加直到其達(dá)到角膜的垂直末端(vertical extreme)處的最大值為止。然后，表面曲率將會(huì)連續(xù)地減少，直到它達(dá)到離鼻子最遠(yuǎn)的角膜邊緣處的中間值為止，將連續(xù)地增加達(dá)到在角膜的垂直最低邊緣處的最大值，并將連續(xù)地減少直到其回到最靠近鼻子的角膜邊緣處的最小值為止。根據(jù)本發(fā)明，通過(guò)將角膜的形狀有效地改變成理想的龜背形狀，實(shí)現(xiàn)了視力的全面改善，其中，在該理想的龜背形狀上施加了必要的曲率調(diào)整以實(shí)現(xiàn)對(duì)所關(guān)注的遠(yuǎn)處物體的視力矯正。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，通過(guò)角膜手術(shù)、優(yōu)選地激光切割手術(shù)，將角膜實(shí)際地改變成期望的形狀。根據(jù)第二實(shí)施例，在角膜上放入隱形眼鏡，該隱形眼鏡具有所需要的遠(yuǎn)處視力校正的理想龜背形狀。根據(jù)本發(fā)明，提供了一種用于改善或計(jì)劃改善眼睛視力的方法，其步驟包括在眼睛的角膜的表面模型上，確定在所述表面模型上的不同位置的焦點(diǎn)，并修改所述模型以便相對(duì)于預(yù)定參照軸將焦點(diǎn)移動(dòng)到預(yù)定位置，而不強(qiáng)迫它們移動(dòng)到共同點(diǎn)，修改后的模型代表角膜的所期望的重新構(gòu)造，其中，所述修改步驟表示通過(guò)向眼睛施加意圖矯正屈光誤差的光學(xué)鏡片來(lái)有效地給角膜重新塑形。此外，根據(jù)本發(fā)明，提供了一種光學(xué)鏡片，具有前表面、后表面和在其前表面上的光學(xué)中心，所述前表面具有M-波形狀，以致于沿著經(jīng)過(guò)所述光學(xué)中心的曲線所測(cè)量的表面曲率關(guān)于有關(guān)所述光學(xué)中心的角方向、實(shí)質(zhì)上如平滑了的字母M—樣變化，其中，0°角方向?qū)嵸|(zhì)上是當(dāng)戴上所述鏡片時(shí)最靠近鼻子的點(diǎn)，且所述M的中心凹陷點(diǎn)實(shí)質(zhì)上出現(xiàn)在對(duì)應(yīng)于180°方向的、當(dāng)戴上所述鏡片時(shí)離鼻子最遠(yuǎn)的點(diǎn)處，所述M的最大值實(shí)質(zhì)上出現(xiàn)在分別對(duì)應(yīng)于90°和270°方向的、當(dāng)戴上所述鏡片時(shí)所述鏡片的垂直最高端和最低端處，其中， 所述鏡片的前表面上的經(jīng)過(guò)所述光學(xué)中心的曲線在前表面上定義與眼睛的角膜表面上的不同位置相對(duì)應(yīng)的聚焦區(qū)，每個(gè)聚焦區(qū)被塑形以相對(duì)于眼睛中的預(yù)定參照軸將角膜的相應(yīng)位置的聚焦移動(dòng)到預(yù)定位置，而不強(qiáng)迫每個(gè)區(qū)域的聚焦移動(dòng)到共同點(diǎn)。本發(fā)明還提供了一種確定對(duì)眼睛的角膜的必需的形狀變化的方法，所述方法在包含顯示設(shè)備的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的幫助下進(jìn)行，所述方法包括如下步驟將前角膜表面建模為修整為M-波形狀的表面模型，以致于沿著經(jīng)過(guò)光學(xué)中心的曲線所測(cè)量的表面曲率與關(guān)于所述光學(xué)中心的角方向相關(guān)地、實(shí)質(zhì)上如平滑了的字母M—樣變化，其中，0°角方向?qū)嵸|(zhì)上是當(dāng)戴上所述鏡片時(shí)最靠近鼻子的點(diǎn)，且所述M的中心凹陷點(diǎn)實(shí)質(zhì)上出現(xiàn)在對(duì)應(yīng)于180° 方向的、當(dāng)戴上所述鏡片時(shí)離鼻子最遠(yuǎn)的點(diǎn)處，所述M的最大值實(shí)質(zhì)上出現(xiàn)在分別對(duì)應(yīng)于 90°和270°方向的、當(dāng)戴上所述鏡片時(shí)所述鏡片的垂直最高端和最低端處；在所述顯示設(shè)備上觀察所述表面模型產(chǎn)生被構(gòu)造以控制另一設(shè)備以對(duì)隱形眼鏡塑形、以便所述鏡片的前表面具有所述M-波形狀的第一信號(hào)；或者產(chǎn)生被構(gòu)造以根據(jù)所述M-波形狀控制設(shè)備的第二信號(hào)，其中，對(duì)所述前表面建模并經(jīng)過(guò)所述光學(xué)中心的所述曲線定義了不同的聚焦區(qū)，所述方法還包括以下步驟在建模步驟中確定不同聚焦區(qū)的焦點(diǎn)，并且修改通過(guò)建模步驟形成的模型使得相對(duì)于預(yù)定參考軸將焦點(diǎn)移動(dòng)到預(yù)定位置，而不強(qiáng)迫它們移動(dòng)到共同點(diǎn)，修改后的模型代表角膜的所期望的重新構(gòu)造。


參照附圖并結(jié)合當(dāng)前優(yōu)選的實(shí)施例的如下詳細(xì)說(shuō)明，將更全面地理解本發(fā)明的上述的簡(jiǎn)要說(shuō)明和進(jìn)一步的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)，在附圖中圖1是圖示根據(jù)本發(fā)明的通過(guò)角膜的激光切割或適當(dāng)形狀的矯正鏡片來(lái)實(shí)現(xiàn)視力矯正的方法的方塊圖；圖2是圖示通過(guò)角膜圖像采集系統(tǒng)而得到的點(diǎn)云的平面圖像的示意圖；圖3是與圖2相似的平面示意圖，圖示多個(gè)樣條(splines)以及它們?nèi)绾芜B接穿過(guò)點(diǎn)云的數(shù)據(jù)點(diǎn)；圖4是圖示如何構(gòu)造特性曲線的角膜匹配表面(matching surface)的透視圖；圖5是例示在3毫米直徑處的角膜的軸向聚焦散光的圖；圖6圖示了與圖5相對(duì)應(yīng)的徑向聚焦散光；圖7是例示在5毫米直徑處的角膜的軸向聚焦散光的圖；圖8圖示了與圖7相對(duì)應(yīng)的徑向聚焦散光；圖9是例示在7毫米直徑處的角膜的軸向聚焦散光的圖；圖10圖示了與圖9相對(duì)應(yīng)的徑向聚焦散光；圖11圖示了通過(guò)與中心軸正交來(lái)修改角膜模型的方法；圖12圖示了偏離中心(decentered)的正交化的概念；圖13-15是示出了在視網(wǎng)膜中區(qū)(macula)的前表面上、分別以螺旋形、玫瑰花形 (rose)和雙重玫瑰花形圖樣分布的72個(gè)焦點(diǎn)P的視網(wǎng)膜中區(qū)的平面視圖；以及圖16圖示了在描述提供全面視力改善的對(duì)角膜的理想龜背形調(diào)整時(shí)有用的三個(gè)波形。
具體實(shí)施例方式結(jié)合現(xiàn)代的角膜手術(shù)，諸如角膜切割手術(shù)，對(duì)于臨床應(yīng)用以及對(duì)于隱形眼鏡的設(shè)計(jì)和制造，使用了高分辨率的照相機(jī)來(lái)獲得在角膜表面上的離散數(shù)據(jù)點(diǎn)的數(shù)字化陣列。已經(jīng)可用于映射(map)角膜的一種系統(tǒng)和照相機(jī)是PAR視力系統(tǒng)(PAR Vision System)的 PAR角膜測(cè)繪系統(tǒng)(PAR CTS)。PAR CTS在三維笛卡爾空間中、即沿著χ坐標(biāo)、y坐標(biāo)以及深度(Z)坐標(biāo)來(lái)映射角膜表面拓?fù)??！耙暰€”(line-of-sight)是從固定點(diǎn)到入口瞳孔的中心的直線段。正如在Mandell 的"Locating the Corneal Sighting Center From Videokeratography", J. Refractive Surgery, V. 11，頁(yè)碼253-259 (七月/八月1995)中更全面描述的，從固定點(diǎn)射向入口瞳孔上的點(diǎn)的光線將被角膜和水狀體折射，并通過(guò)實(shí)際瞳孔上的對(duì)應(yīng)點(diǎn)以最終到達(dá)視網(wǎng)膜。視線與角膜表面相交的在角膜上的點(diǎn)是角膜的“光學(xué)中心”或“視域(sighting) 中心”。它是屈光外科手術(shù)的主要參照點(diǎn)，因?yàn)樗ǔ４砹斯庹凵浣悄で谐g(shù)中的要切割的區(qū)域的中心。視線已經(jīng)被傳統(tǒng)地編程到激光控制系統(tǒng)中以掌控角膜切割手術(shù)。但是，一些外科醫(yī)生偏好于使用瞳孔軸作為參照線。其他外科醫(yī)生將切割輪廓的中心大約定為角膜頂點(diǎn)，該角膜頂點(diǎn)通常被定為在角膜上具有最大曲率變化的區(qū)域。有經(jīng)驗(yàn)的執(zhí)業(yè)醫(yī)生已經(jīng)使用了各種技術(shù)用于尋找視域中心。在一個(gè)技術(shù)中，使用角λ (angle lambda)來(lái)計(jì)算相對(duì)于瞳孔(“光”)軸的視域中心的位置。參見(jiàn)包括對(duì)角κ和λ的詳細(xì)討論的上述Mandell 的文章，在此將其公開(kāi)的內(nèi)容全部合并于此以供參考。在LASIK角膜切割手術(shù)期間，反射了角膜表面的一部分，并對(duì)暴露的表面進(jìn)行切割。使用收集到的高度(elevational)數(shù)據(jù)來(lái)指導(dǎo)激光器之類(lèi)的切割設(shè)備，以便可以有選擇地切割角膜表面以更接近地近似于關(guān)于視線的適當(dāng)半徑的球面，或者“平均的”橢圓形， 或者在切割區(qū)內(nèi)的波前指紋。使用視線作為手術(shù)的參照線可以減少近視，或者另外矯正手術(shù)前的官能障礙或視覺(jué)異常。然而，可能導(dǎo)致更不規(guī)則形狀的角膜，這可能惡化現(xiàn)有的散光，或者在所治療的眼睛中引入散光或球面像差。這將使隨后需要采用的任何視力矯正措施復(fù)雜化。而且，所引入的任何實(shí)際的表面不規(guī)則性都能引起疤痕組織的發(fā)展或淚垢的局部積累，這兩者都可能有害地影響視力。使用視線或瞳孔軸作為進(jìn)行外科手術(shù)的參照軸暗示著如下假設(shè)角膜關(guān)于沿著眼睛的半徑延長(zhǎng)的軸來(lái)說(shuō)是對(duì)稱的。然而，角膜是“不對(duì)稱的球形”表面?！扒蛐巍币馕吨刂魏谓悄ぁ白游缇€”的曲率的半徑并非是恒定的(可將“子午線”認(rèn)作是由角膜表面與包含瞳孔軸的平面相交而形成的曲線)。其實(shí)，角膜曲率趨于從幾何中心到外圍逐漸平坦。“不對(duì)稱”意味著角膜的子午線沒(méi)有呈現(xiàn)出關(guān)于它們的中心的對(duì)稱性。角膜是球面和/或非對(duì)稱的程度隨著不同的病人或同一個(gè)病人的不同眼睛而變化。根據(jù)美國(guó)專(zhuān)利No. 5，807，381的表面建模技術(shù)所進(jìn)行的臨床測(cè)量的分析表明，與角膜中心或瞳孔中心相比較，角膜表面上的、離PAR CTS的參照平面最遠(yuǎn)的點(diǎn)(以下稱為“高(HIGH)”點(diǎn))是用于角膜切割和鏡片設(shè)計(jì)的更有效的參照點(diǎn)。具體地，正如在專(zhuān)利 No. 5，807，381中所示，與關(guān)于接近眼睛中心的軸(例如瞳孔軸)進(jìn)行相同手術(shù)的情況相比， 關(guān)于通過(guò)“高”點(diǎn)的軸而進(jìn)行的激光切割術(shù)產(chǎn)生形狀規(guī)則得多的角膜并且移除較少的角膜材料(material)。根據(jù)美國(guó)專(zhuān)禾Ij No. 5，807，381和國(guó)際專(zhuān)利申請(qǐng)No. PCT/US03/1763 (公布為 W003/101341)(現(xiàn)將它們所公開(kāi)的內(nèi)容全部合并于此以供參考)的方法而進(jìn)行的臨床測(cè)量的分析對(duì)已經(jīng)作出的關(guān)于在諸如波前分析和散光盤(pán)技術(shù)(Placido disc technology)的這種公知角膜分析技術(shù)中固有的人類(lèi)角膜結(jié)構(gòu)的假設(shè)提出了質(zhì)疑。具體地，發(fā)現(xiàn)不同于其它光學(xué)系統(tǒng)，角膜的中心部分(例如，向外延伸到32mm直徑)就其聚焦的能力而言，不一定光學(xué)地優(yōu)于角膜的實(shí)質(zhì)更大部分(例如，向外延伸到7mm直徑)。角膜的中心部分呈現(xiàn)出大量的聚焦散光。也就是說(shuō)，角膜上的不同區(qū)域并不聚焦到聚焦軸上的同一個(gè)點(diǎn)。其實(shí)，它們甚至并不聚焦到同一個(gè)軸。通常，這種聚焦差異在角膜的中心部分中最明顯，并且從中心開(kāi)始，這種聚焦差異實(shí)際上隨著直徑的增加而減少。正如在PCT/US03/1763中所公開(kāi)的那樣，可以通過(guò)調(diào)整角膜的聚焦(在此稱為“正交化”)來(lái)改善視力，以便不同的區(qū)域?qū)嶋H上聚焦到相同的軸。這可以通過(guò)角膜塑形(例如， 通過(guò)切割)或者通過(guò)應(yīng)用合適的矯正鏡片來(lái)完成，從而有效地減少?gòu)较蚝洼S向的聚焦散光。對(duì)于許多病人而言，正交化的另外的好處在于實(shí)際地減少了老花眼(有缺陷的近視)。 也就是說(shuō)，配戴了沒(méi)有在不同距離處聚焦的組件的正交化隱形眼鏡的許多老花眼病人能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)近處視力和遠(yuǎn)處視力的改善。然而，正如很普遍的，不能夠在近處視力和遠(yuǎn)處視力
7兩個(gè)方面實(shí)現(xiàn)足夠的改善，因此不能為大多數(shù)具有與近處視力缺陷相關(guān)的老齡化的近視人們提供全面的視力改善。在圖1的方塊圖格中圖示了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)角膜激光切割和隱形眼鏡塑形的處理。此處理利用了角膜圖像采集系統(tǒng)(Corneal Image Capture System)610、高度分析程序(Elevation Analysis Program)620、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)(Computer Aided Design System)630、命令處理器(Command Processor)640 以及角膜塑形系統(tǒng)(Cornea Shaping System) 650。結(jié)合高度分析程序620，角膜圖像采集系統(tǒng)610產(chǎn)生病人的角膜的三維拓補(bǔ)圖 (topographic)。利用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)630作為編輯或修改角膜測(cè)繪數(shù)據(jù)的輔助工具， 以便創(chuàng)建表面模型，并通過(guò)命令處理器640將與模型相關(guān)的數(shù)據(jù)發(fā)送給角膜塑形系統(tǒng)650。 命令處理器640使用來(lái)自計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)630的、描述要塑形的角膜的表面的測(cè)繪數(shù)據(jù)，來(lái)產(chǎn)生角膜/鏡片塑形系統(tǒng)650所需要的命令/控制信號(hào)的序列。角膜/鏡片塑形系統(tǒng)650從命令處理器640接受描述了角膜/鏡片塑形系統(tǒng)的三維運(yùn)動(dòng)(可以使用任何坐標(biāo)系統(tǒng)；例如，笛卡爾坐標(biāo)、徑向坐標(biāo)或球面坐標(biāo))的命令的序列，以便為角膜塑形或?yàn)橹圃祀[形眼鏡的機(jī)器(例如，車(chē)床)塑形。角膜圖像采集系統(tǒng)610和高度分析程序620優(yōu)選地是PAR 角膜測(cè)繪系統(tǒng) (“PAR 系統(tǒng)”)的組件，其可以從PAR視力系統(tǒng)得到。高度分析程序620是由處理器(例如，IBMTM兼容的PC)執(zhí)行的軟件程序。程序620產(chǎn)生由系統(tǒng)610測(cè)量的角膜表面上的多個(gè)取樣點(diǎn)中的每一個(gè)的三維要素(Z坐標(biāo)表示與眼內(nèi)的參照平面的距離)。每個(gè)點(diǎn)由其映射到參照平面中的X-Y坐標(biāo)來(lái)限定，并根據(jù)該點(diǎn)的亮度來(lái)確定它的Z坐標(biāo)。計(jì)算每個(gè)點(diǎn)的高度(即Z坐標(biāo))的一個(gè)方法是將從病人的角膜14測(cè)量到的X-Y和亮度值與某些具有已知高度的參照表面(例如已知半徑的球面)的坐標(biāo)和亮度值相比較。這些參照值可以被預(yù)先存儲(chǔ)。高度分析程序620的最后輸出是在角膜14的表面上的通常稱為點(diǎn)云(point cloud)的多個(gè)取樣點(diǎn)的X-Y-Z坐標(biāo)。對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然可以使用能夠產(chǎn)生按照所需準(zhǔn)確度來(lái)提供角膜表面上的點(diǎn)的位置和高度信息的χ、γ、ζ角膜數(shù)據(jù)的任何方法。在優(yōu)選實(shí)施例中，大約有1200個(gè)點(diǎn)以網(wǎng)格圖樣彼此隔開(kāi)，正如在X-Y平面中所看到的那樣，因此這些點(diǎn)在X-Y平面上的投影彼此相距大約200微米?？梢园凑赵S多公知機(jī)器指定(machine-specific)的格式來(lái)對(duì)從高度分析程序 620輸出的X-Y-Z數(shù)據(jù)進(jìn)行格式化(format)。優(yōu)選地，按數(shù)據(jù)交換文件(DXF)格式、即通常用于在應(yīng)用程序之間傳輸數(shù)據(jù)的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)格式來(lái)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行格式化。DXF文件是ASCII數(shù)據(jù)文件，它可由大多數(shù)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)來(lái)讀出。現(xiàn)在參照?qǐng)D2和圖3，如當(dāng)沿著Z-軸觀察參照平面時(shí)將顯現(xiàn)出來(lái)的那樣，畫(huà)出了點(diǎn)云100(即，正如將其投影到X-Y平面中)。每個(gè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)于病人的角膜上的特定的位置。 通常從角膜的大約IOmmX IOmm的界定區(qū)(工作區(qū))中產(chǎn)生這些數(shù)據(jù)。這樣，可能存在多達(dá) 50行的數(shù)據(jù)點(diǎn)。計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)630根據(jù)由高度分析程序所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)點(diǎn)來(lái)生成模型 (model)或者匹配病人的角膜表面的拓補(bǔ)圖的表面108(見(jiàn)圖4)。在優(yōu)選實(shí)施例中，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)630是Anvil 5000 程序，它可從美國(guó)亞利桑那州(Arizona)的斯科茨代爾 (Scottsdale)市的制造咨詢服務(wù)(Manufacturing Consulting Service)得到。優(yōu)選地，通過(guò)首先生成多個(gè)樣條102來(lái)產(chǎn)生角膜匹配表面108，其中由點(diǎn)云100的多個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)來(lái)限定多個(gè)樣條102中的每個(gè)。與多個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)(即結(jié)點(diǎn))相交的樣條的產(chǎn)生本身是本領(lǐng)域技術(shù)人員所知的，并且一旦輸入了輸入數(shù)據(jù)，其可以通過(guò)Anvil 5000 程序來(lái)完成。關(guān)于表面模型的產(chǎn)生的更多信息，請(qǐng)見(jiàn)美國(guó)專(zhuān)利No. 5，807，381，其公開(kāi)的內(nèi)容合并于此以供參考。在優(yōu)選實(shí)施例中，使用了已知的非均勻的有理數(shù)B-樣條公式來(lái)產(chǎn)生樣條，但是，它們也可以由樣條的其它公知數(shù)學(xué)公式、諸如三次方的樣條公式或有理數(shù)的均勻B-樣條公式來(lái)產(chǎn)生。如圖3所示，在優(yōu)選實(shí)施例中，樣條102中的每一個(gè)位于平行于X和Z軸的平面中，并包括來(lái)自圖3中的點(diǎn)云100的一行點(diǎn)。然后，從樣條102來(lái)產(chǎn)生與掃描的眼睛的角膜表面相匹配的表面108。存在可用來(lái)從多個(gè)樣條102產(chǎn)生表面的許多公知數(shù)學(xué)公式。在優(yōu)選實(shí)施例中，使用公知nurb(曲線曲面的非均勻有理B)表面等式來(lái)從樣條102產(chǎn)生角膜表面。在此實(shí)施例中，由于眼睛的掃描區(qū)近似為IOmm χ 10mm，因此創(chuàng)建了大約50個(gè)樣條102。如圖3所示，為少量(例如5個(gè)) 相鄰樣條創(chuàng)建了裸(skinned)表面區(qū)段104。這些相鄰的裸表面區(qū)段104共享共同的邊界樣條。如此，從點(diǎn)云生成了大約10個(gè)裸表面區(qū)段，并按照本領(lǐng)域技術(shù)人員所知道的方式、由 Anvil 5000 程序?qū)⑦@大約10個(gè)裸表面區(qū)段合并在一起，以便產(chǎn)生一個(gè)合成的表面108。當(dāng)使用nurb表面等式公式時(shí)由于數(shù)學(xué)地生成了表面，因此，原始的數(shù)據(jù)點(diǎn)和樣條 102的結(jié)點(diǎn)都不一定位于表面108上。然而，表面108在預(yù)定的容差內(nèi)估算這些點(diǎn)。確定在所生成的角膜匹配表面108上的HIGH點(diǎn)(即具有最大Z值的點(diǎn))。然后預(yù)定直徑的圓柱體106沿著與Z軸平行的軸被投影到角膜匹配表面108上，并經(jīng)過(guò)HIGH點(diǎn)。 圓柱體106優(yōu)選地具有大約3mm到大約8mm、通常大約7mm的直徑，且由圓柱體106與表面 108相交所形成的閉合輪廓線在X-Y平面中投影為環(huán)106’。在匹配表面108上，該輪廓線限定了角膜的工作區(qū)的外緣26。角膜關(guān)于HIGH點(diǎn)是最對(duì)稱的和球面的，因此，在該點(diǎn)處提供最佳的光學(xué)性能。外緣沈必須擬合于(fit)點(diǎn)云內(nèi)，以便能夠基于測(cè)量的角膜數(shù)據(jù)來(lái)形成角膜的表面。然后，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)630能夠在例如監(jiān)視器屏幕上圖示出相對(duì)于點(diǎn)云的缺省環(huán) 106’(在X-Y平面中)，以便操作者能夠確保環(huán)106’落入點(diǎn)云內(nèi)。此外，能夠建立系統(tǒng)630 以確定環(huán)106’是否落入點(diǎn)云100內(nèi)，且如果它沒(méi)有完全落入點(diǎn)云100內(nèi)，則警告用戶去操縱該環(huán)(即，移動(dòng)環(huán)的中心點(diǎn)和/或改變環(huán)的半徑)，以便環(huán)106’位于角膜數(shù)據(jù)點(diǎn)云100內(nèi)。 在最壞的情況下，如果從掃描的眼睛沒(méi)有得到足夠的數(shù)據(jù)，則應(yīng)當(dāng)重新掃描眼睛，以確保角膜的工作區(qū)將適當(dāng)?shù)財(cái)M合于點(diǎn)云內(nèi)。替換地，可以使點(diǎn)云的面積變大。應(yīng)當(dāng)理解，環(huán)106’僅是當(dāng)在X-Y平面中觀察(即沿著Z-軸看)時(shí)的環(huán)。實(shí)際上， 外緣沈近似于橢圓形，并位于相對(duì)于參照平面而傾斜的平面中。經(jīng)過(guò)HIGH點(diǎn)的與傾斜平面相垂直的線將被稱為“LOCAL Z-軸”或“傾斜軸”，且相對(duì)于參照平面的傾斜平面的傾斜度將被當(dāng)作是角膜工作區(qū)的傾斜角。角膜大約600μπι厚。在大多數(shù)角膜切割手術(shù)中，由于通過(guò)通常使用的這類(lèi)激光器，實(shí)際上沒(méi)有留下疤痕的風(fēng)險(xiǎn)，因此切割角膜的少于100 μ m的深度。超過(guò)100 μ m的深度，存在留下疤痕狀缺陷的風(fēng)險(xiǎn)。例如，已知120μπι深度的切割會(huì)導(dǎo)致疤痕。然而，存在這種可能性，即，可以在激光治療之前或同時(shí)通過(guò)藥物療法來(lái)減少由于表面切割而留下疤痕的風(fēng)險(xiǎn)。然而，當(dāng)今的大多數(shù)激光外科手術(shù)不會(huì)導(dǎo)致疤痕，這是由于大多數(shù)手術(shù)是在LASIK 手術(shù)刀(flap)下進(jìn)行的。在LASIK中擔(dān)心的是切割太深，其中剩余床(residual bed)小于 250μπι。如果剩余床小于這個(gè)數(shù)量，可能出現(xiàn)結(jié)構(gòu)性障礙。角膜起伏的幅度通常是從峰頂?shù)焦鹊椎拇蠹s15到20微米，并且可以大到30微米。根據(jù)本發(fā)明進(jìn)行的外科手術(shù)以及根據(jù)本發(fā)明制造的光學(xué)鏡片將探索以根據(jù)在“屈光測(cè)試”中所確立的需要的矯正來(lái)矯正病人的視力。當(dāng)進(jìn)行該測(cè)試時(shí)，病人坐在裝有稱為 “綜合屈光檢查儀(phoropter)，，的特殊設(shè)備的椅子上，通過(guò)該設(shè)備，病人注視大約20英尺遠(yuǎn)的視力檢測(cè)表。在病人向綜合屈光檢查儀中看時(shí)，醫(yī)生操縱不同強(qiáng)度(strength)的鏡片到視域中，并每次詢問(wèn)病人通過(guò)所放置的特定鏡片是否使檢測(cè)表顯得更清楚或者更模糊。 實(shí)際上，醫(yī)生能夠改變關(guān)于兩個(gè)正交的軸的屈光倍率或屈光度矯正，以及那些軸關(guān)于沿著視線的Z-軸的旋轉(zhuǎn)程度。醫(yī)生繼續(xù)修改這三個(gè)參數(shù)，直到他達(dá)到最佳的視力。通常在“a， b，c”表格中給出了屈光測(cè)試的結(jié)果，其中，“a”是在第一軸上的屈光度矯正，“b”是在第二正交軸上所需要的另外的屈光度矯正，“C”是第一個(gè)軸相對(duì)于水平方向的旋轉(zhuǎn)角。為每個(gè)眼睛給出該信息表格，且該信息表格立刻可用于研磨眼鏡的一對(duì)鏡片。現(xiàn)在將描述在表面108上生成特性曲線的技術(shù)，這在下面將是有用的。構(gòu)建包含 LOCAL Z-軸的平面110(見(jiàn)圖4)。平面110和表面108之間的交叉限定了第一特性曲線 112。然后，如線條114所示，關(guān)于LOCAL Z-軸將平面110在例如逆時(shí)針?lè)较蛏闲D(zhuǎn)5°的增量，其中，它與表面108的交叉限定了在圖4中由虛線表示的第二特性曲線116。該處理按照圍繞LOCAL Z-軸的固定旋轉(zhuǎn)增量、例如每次5°繼續(xù)進(jìn)行，直到平面110掃過(guò)360°， 以產(chǎn)生完整的一組特性曲線(子午線)，在此情況下72個(gè)(360°)。然后，用最佳擬合的球面(環(huán)狀)弧線來(lái)估計(jì)這些特性曲線中的每一個(gè)。完成此事的一個(gè)方式是簡(jiǎn)單地選擇經(jīng)過(guò)每個(gè)曲線的三個(gè)已知點(diǎn)(例如，在其上與輪廓線106’相接觸的點(diǎn)、HIGH點(diǎn)、和當(dāng)沿局部(Iocal)Z-軸觀看投影時(shí)在這兩個(gè)點(diǎn)中間的那個(gè)點(diǎn))的環(huán)狀弧線。一旦生成了球面弧線，則可以通過(guò)該弧線的中心來(lái)估計(jì)由環(huán)狀弧線表示的部分角膜的焦點(diǎn)。定位球面弧線的中心的技術(shù)是公知的。所得到的一組弧線中心則提供了聚焦散光的代表。為了說(shuō)明的目的，對(duì)具有20/15的未矯正視力靈敏度的病人的角膜模型進(jìn)行之前的過(guò)程。圖5是沿LOCAL Z-軸的向外延伸到3. Omm直徑的角膜部分的聚焦散光圖。在此情況下，焦點(diǎn)開(kāi)始于沿LOCAL Z-軸的7. 06mm處，并向外延伸了另外的6. 91mm。圖6圖示了在3mm直徑內(nèi)的徑向散光是1. 2mm。同樣地，圖7圖示了角膜的5mm直徑部分的軸向聚焦散光開(kāi)始于8. 99mm處，并延伸了另外的1. 69mm。如圖8所示，角膜的相同部分的徑向散光是0. 49mm。圖9圖示了在7mm處的軸向聚焦散光開(kāi)始于8. 68mm處，并軸向地延伸了另外的0.47mm，而，圖10圖示了相應(yīng)的徑向散光是0. 33mm。顯然，在角膜的中心部分中聚焦散光最嚴(yán)重，并且隨著考慮到的角膜的部分越大而顯著減少。因此，顯然將期望能夠減少或消除至少在角膜的中心部分中的聚焦散光。這能夠通過(guò)“正交化”至少一部分角膜來(lái)實(shí)現(xiàn)。 在此，術(shù)語(yǔ)“正交化”是指對(duì)表面模型重新塑形以便其朝著LOCAL Z-軸的方向分段地重新聚焦角膜。然后，可以將重新塑形后的表面模型施加(例如，通過(guò)切割)到角膜，或者對(duì)隱形眼鏡(或另一種類(lèi)的光學(xué)鏡片)的后表面塑形，以便實(shí)現(xiàn)所需要的聚焦散光矯正。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，正交化角膜不僅減少了徑向聚焦散光，還同時(shí)實(shí)際地減少了軸向聚焦散光，并在角膜的正交化部分的曲率半徑上得到了更加的均勻性。圖11圖示了正交化處理。按照下面說(shuō)明的方式，對(duì)代表特性曲線的每個(gè)弧線進(jìn)行此處理。在分段地重新聚焦以后，將修改后的弧線重新集合到具有重新聚焦的特性的修改后的表面模型中。在圖11中，130代表與特性曲線相對(duì)應(yīng)的半子午線的弧線之一。弧線130具有中心點(diǎn)C，其位置已經(jīng)被放大以便示范與LOCAL Z-軸徑向地隔開(kāi)的焦點(diǎn)?；【€130的正交化開(kāi)始于在弧線的兩端之間創(chuàng)建弦(chord) 132?？梢詷?gòu)造弦132的垂直平分線134，且它將經(jīng)過(guò)點(diǎn)C，并在點(diǎn)X處與LOCAL Z-軸相交。使用從點(diǎn)H(HIGH點(diǎn))到點(diǎn)X的距離作為半徑， 現(xiàn)在可以在弧線130的兩端點(diǎn)之間畫(huà)出新的弧線130’。弧線130’將被聚焦在LOCAL Z-軸上，并且將具有比弧線130更大的曲率半徑。在這點(diǎn)上，弧線130’可被接受為限定修改后的表面模型108’的弧線。然而，將希望避免角膜厚度的太大的變化。因此，限定某個(gè)閾值(例如，0.0075mm)，且如果弧線130’ 的任何部分大于表面108內(nèi)或外的距離，則不接受弧線130’用于修改后的表面模型中。但是，可以(取決于需要移動(dòng)弧線130’的方向)在LOCAL Z-軸上將點(diǎn)χ向上或向下移動(dòng)一半(by halfthe excess over)。然后，可以對(duì)照閾值來(lái)重新繪制和重新測(cè)試弧線130’。該重新調(diào)整和檢測(cè)將繼續(xù)直到發(fā)現(xiàn)可接受的弧線130’。然后，對(duì)下一個(gè)弧線進(jìn)行正交化。在正交化了所有弧線之后，根據(jù)所有弧線來(lái)創(chuàng)建新的表面模型108’。如上所述，該正交化處理可以角膜切割手術(shù)。在手術(shù)之前，生成矯正后的角膜表面模型，其被塑形以減輕視網(wǎng)膜中區(qū)惡化(macular degeneration)并提供通過(guò)視力測(cè)試而確立的屈光矯正(正如在上述的專(zhuān)利中所描述的)，并且所有的弧線都被正交化。然后，用未修改的角膜表面模型來(lái)配準(zhǔn)(register)矯正后的角膜表面模型，并向未修改的表面移動(dòng)該矯正后的表面模型直到矯正后的表面剛好接觸到未修改的表面。如果最初接觸的點(diǎn)處于矯正后的表面的中心，則它向未矯正的表面移動(dòng)，直到矯正后的表面的外圍在所建議的切割手術(shù)的直徑處剛好接觸到未矯正的表面時(shí)為止。如果最初接觸的點(diǎn)處于矯正后的表面的外圍處，則它向未矯正的表面移動(dòng)，直到矯正后的表面的中心剛好接觸到未矯正的表面。然后，將轉(zhuǎn)移矯正后的表面以便其至少部分地位于角膜內(nèi)，并且切割角膜直到所轉(zhuǎn)移的矯正后表面變成角膜的新表面。視網(wǎng)膜的中心區(qū)域被稱為視網(wǎng)膜中區(qū)(macula)，且被稱為小凹(foveola)的視網(wǎng)膜中區(qū)的正中心是最敏感的。雖然視網(wǎng)膜中區(qū)通常具有6到7毫米的范圍內(nèi)的直徑，但中心的小凹通常具有大約0. 35mm的直徑。通過(guò)完美的正交化，角膜的所有子部分被重新聚焦到視網(wǎng)膜中區(qū)的中心、即小凹。當(dāng)通過(guò)將所有的子區(qū)域重新聚焦到LOCAL Z-軸上來(lái)進(jìn)行正交化時(shí)，正交化不是完美的。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，可以重新聚焦角膜的子部分，以便將它們的焦點(diǎn)放置在仍然在視網(wǎng)膜中區(qū)之內(nèi)的小凹的外面，在與LOCAL Z-軸相距受控制的橫向距離處。視網(wǎng)膜中區(qū)具有近似球體的帽狀區(qū)段的形狀，且其直徑通常在6mm和7mm之間，并且其深度近似為 0. 88mm0應(yīng)當(dāng)注意在本發(fā)明的引入的散焦和偏離中心的聚焦之間的差別。眼科醫(yī)生早就知道，在開(kāi)矯正鏡片的處方時(shí)，可以通過(guò)散焦來(lái)減輕距離聚焦，并可以得到近處視力的好處。 根據(jù)本發(fā)明，沒(méi)有散焦。角膜的所有子部分保持完全地聚焦，但是焦點(diǎn)從LOCAL Z-軸移開(kāi)。圖12圖示了偏離中心的正交化的概念?；【€130是角膜的子部分，它具有散光的焦點(diǎn)X。如圖11所示的普通的正交化將把焦點(diǎn)X移動(dòng)到LOCAL Z-軸、LZ上。完美的正交化將把其移動(dòng)到視網(wǎng)膜中區(qū)M上的小凹F。偏離中心的正交化創(chuàng)建在點(diǎn)X’處聚焦的新弧線 130”’，該點(diǎn)X’與小凹相距預(yù)定的半徑r。軸Ζ’與LOCAL Z-軸平行并經(jīng)過(guò)點(diǎn)X。為了便于估計(jì)，視網(wǎng)膜中區(qū)在軸LZ和V之間的區(qū)域中可以被看作是平坦的。進(jìn)行偏離中心的正交化的優(yōu)選方式利用了針對(duì)圖4所討論的技術(shù)。具體地，將角膜的前表面劃分成旋轉(zhuǎn)地間隔5°的72個(gè)弧線，并對(duì)每個(gè)弧線進(jìn)行偏離中心的正交化。所得到的72個(gè)焦點(diǎn)應(yīng)該被妥善地分布在小凹的工作區(qū)W’中，其中，小凹的工作區(qū)W’優(yōu)選地具有小于0. 07mm的直徑。圖13是示出了在小凹表面上以螺旋形圖樣分布的72個(gè)點(diǎn)P的、 小凹的頂部平面視圖。在圖14中圖示了這些點(diǎn)的更優(yōu)選的結(jié)構(gòu)。這種圖樣是用極坐標(biāo)方程i =a夕COS2夕來(lái)描述的，其中，R是該點(diǎn)距離小凹的二維半徑，a是被選擇來(lái)將這些點(diǎn)妥善地分散在整個(gè)工作區(qū)M’上的常數(shù)，夕是角膜上的特定弧線的旋轉(zhuǎn)角。這個(gè)圖樣優(yōu)選是螺旋的，這是因?yàn)楣ぷ鲄^(qū)M’的每個(gè)象限在離小凹的全部范圍的距離內(nèi)都有焦點(diǎn)。在圖14中圖示了另一個(gè)優(yōu)選圖樣。在此情況下，由兩個(gè)重疊的玫瑰花圖樣、即大的一個(gè)150和從圖樣150偏移45°的小的一個(gè)150’構(gòu)成了這個(gè)圖樣。僅示出了每個(gè)玫瑰花圖樣的一個(gè)花瓣具有點(diǎn)，但是將理解，其它花瓣的每個(gè)也同樣被提供了點(diǎn)。這些點(diǎn)在圖樣 150和150’之間是均勻分配的。然而，圖樣150提供最外面的點(diǎn)，并具有被分布在其最外面的三分之二上的點(diǎn)。圖樣150’提供最里面的點(diǎn)，并使它們均勻地分布。結(jié)果，在圖14中的圖樣在接近或遠(yuǎn)離小凹的地方提供了良好分布的點(diǎn)。應(yīng)當(dāng)理解，在已示出的所有焦點(diǎn)圖樣中，在大多數(shù)情況下，這些點(diǎn)沿著曲線均等地分開(kāi)。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以給這些點(diǎn)提供不均等的間距，以便將它們更聚集在特定區(qū)域(例如，工作區(qū)的中心或最外面的區(qū)域)中。在某些情況下，已經(jīng)開(kāi)發(fā)了限定本發(fā)明的進(jìn)一步的實(shí)施例的用于偏離中心的正交化的進(jìn)一步的方法，此方法優(yōu)選用于上述所有實(shí)施例，以增強(qiáng)全面的改善。這個(gè)方法將被稱為“偏移量(offset)”偏離中心的正交化。這個(gè)方法嚴(yán)格地如圖11所示地執(zhí)行，除非一旦弧線130’被重新塑形，它向順時(shí)針?lè)较騼A斜，以便將點(diǎn)X(弧線的軸的端點(diǎn))向圖11的左邊移動(dòng)，并跨過(guò)局部Z軸，以便其位于與局部Z-軸相距預(yù)選距離或偏移量的位置處。目前預(yù)期小于0. Olmm的偏移值，優(yōu)選地近似0. 0025mm的偏移值。然而，在大約0. 0025mm到大約0. Olmm的范圍內(nèi)的距離仍然是有效的。圖16圖示了可用于描述理想化的龜背形狀的三個(gè)波形。每個(gè)波形是根據(jù)旋轉(zhuǎn)位置的(以屈光度給出的)曲率的極坐標(biāo)圖。例如，波形A表示近視的、散光的并呈現(xiàn)與年齡相關(guān)的老花的實(shí)際病人的角膜。該極坐標(biāo)角是包含局部Z-軸(關(guān)于傾斜的局部Z-軸)在內(nèi)的平面相對(duì)于參照位置的旋轉(zhuǎn)角，在該參照位置處，該平面在最靠近鼻子的位置處與角膜的底部相交。該曲率是與如下圓弧的半徑相等的屈光度該圓弧當(dāng)具有特定的旋轉(zhuǎn)方向時(shí)最接近于通過(guò)角膜的表面與該平面相交而創(chuàng)建的半子午線弧線。下面通過(guò)公知公式將屈光度值和圓弧的半徑關(guān)聯(lián)起來(lái)337. 5/圓弧半徑=屈光度值(為了最全面地改善視力)理想地，應(yīng)當(dāng)將波形A塑形成基本上類(lèi)似于字母“M”的形狀，且所以在此稱其為角膜的“M-波(M-wave)”。在此例中，它是有點(diǎn)歪曲的Μ。作為在重新設(shè)計(jì)角膜的形狀以便全面地改善視力的最初步驟，對(duì)于角膜生成理想化的M-波。從示出了沿著特定的角膜表面的自然的半子午線弧線的表面曲率的、病人的角膜的極坐標(biāo)表示(例如波形A)開(kāi)始，生成理想化的波形。這個(gè)波形與波形A無(wú)關(guān)，除了在兩個(gè)波形中最低的屈光度值優(yōu)選地大致相同以外，但是波形B優(yōu)選地符合某個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。然而，在某些情況下，可以通過(guò)使波形B的1. 5的屈光度的基線高于波形A來(lái)得到改善后的視力效果。首先，將波形的峰到峰的屈光度變化調(diào)整到大約3的屈光度，優(yōu)選地大約2. 875的屈光度。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，如果該屈光度范圍減少到低于2的屈光度或者是高于4的屈光度，則在近處視力矯正中有明顯的惡化。此外，調(diào)整M-波中的凹陷點(diǎn)(dip)D，以便其位于M-波的峰-峰幅度的大約40%和60%之間。優(yōu)選地，其大約50%。然后，調(diào)整整個(gè)波形，以便在各個(gè)值之間平穩(wěn)地躍遷(transition)。優(yōu)選地，在產(chǎn)生平滑曲線時(shí)，峰值出現(xiàn)在大約90°和270° 處，而凹陷點(diǎn)出現(xiàn)在大約180°的地方。這產(chǎn)生了用于表示病人的角膜的理想的M-波。該波用圖16中的波形B來(lái)表示。事實(shí)上，除了通過(guò)例如屈光測(cè)試所確定的、用于匹配角膜的最平坦的曲率(K值) 所進(jìn)行的調(diào)整以及必要的遠(yuǎn)處視力矯正以外，每個(gè)鏡片將具有相同的M-波形。K值和屈光度是眼科專(zhuān)業(yè)人員在配鏡片時(shí)通常要測(cè)量的，且通常是可以得到的。為了定制病人的 M-波，僅需要拾取與其K值相對(duì)應(yīng)的M-波的基線，并垂直地偏移波形以提供矯正遠(yuǎn)處視力所必需的屈光度。這限定了該病人的定制眼鏡的鏡片形狀。將理解，波形B在0°處(在波形B中與將最靠近鼻子的角膜的邊緣相對(duì)應(yīng)的點(diǎn)) 呈現(xiàn)出最平坦的表面曲率。增加極坐標(biāo)角度，表面曲率連續(xù)地增加，直到它達(dá)到在大約90° 處(對(duì)應(yīng)于角膜的垂直最高的邊緣)的最大值。然后，表面曲率連續(xù)地減少，直到它達(dá)到在大約180°處(對(duì)應(yīng)于距離鼻子最遠(yuǎn)的角膜邊緣)的中間值，并連續(xù)地增加到在大約270° 處(對(duì)應(yīng)于角膜的垂直最低的邊緣)的最大值，并且連續(xù)地減少直到它達(dá)到0°，在此，表面曲率回到它的最小值。這樣，由該M-波所描述的表面具有上面所討論的理想化的龜背形狀。在前面的段落中，假設(shè)正考慮病人的右眼的M波。選擇參照或0°角作為最接近鼻子的點(diǎn)，且極坐標(biāo)角逆時(shí)針?lè)较蛟黾?。左眼的M-波可以是相同的(S卩，將0°處于離鼻子最遠(yuǎn)的點(diǎn)，且極坐標(biāo)角順時(shí)針?lè)较蛟黾?，或者它可以是右眼的鏡面圖像(即，0°處于鼻子處，但極坐標(biāo)角逆時(shí)針?lè)较蛟黾?。前一種方法由于將對(duì)兩個(gè)眼睛使用相同的鏡片，因而將簡(jiǎn)化制造并降低成本。在某些情況下，如果給由波形B表示的表面模型提供一個(gè)另外的調(diào)整，則將獲得視力的更好的全面改善。也就是說(shuō)，如果提供偏移量，則通過(guò)離局部Z-軸的少于大約 0. 005mm的偏移量對(duì)表面模型進(jìn)行偏離中心的正交化。該偏移量最優(yōu)選地大約0. 0025mm。 選擇了 0. 005mm的偏移量上限，這是因?yàn)閷?shí)驗(yàn)表明，在該值上，遠(yuǎn)處視力和近處視力都顯著惡化。隨著進(jìn)一步增加偏移量，遠(yuǎn)處視力繼續(xù)顯著地惡化。在一個(gè)實(shí)施例中，由波形B表示的表面模型代表了病人所用的隱形眼鏡的后表面的形狀。根據(jù)本發(fā)明，可以通過(guò)提供被確定為矯正病人的遠(yuǎn)處視力所必需的、沿著波形B的屈光度調(diào)整，來(lái)推導(dǎo)出鏡片的前表面的形狀。典型地，將根據(jù)常規(guī)的屈光測(cè)試來(lái)確定這種屈光度矯正。在每個(gè)角度上，根據(jù)kiss鏡片公式來(lái)確定前表面屈光度值Da和半徑Ra Da = (-PDp)/(1-(( (T/1000) /Na) *Dp))Ra = (Nl-Na) *1000/Da
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其中，Da是前面弧線的屈光度值Dp是后面弧線的屈光度值Nl是制作鏡片的材料的折射率Na是空氣的折射率P是倍率(power)調(diào)節(jié)因子T是鏡片厚度。在該屈光度調(diào)整之后，產(chǎn)生波形C。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，不需要按照波形B所限定的那樣來(lái)塑形隱形眼鏡的后表面。事實(shí)上，隱形眼鏡的后表面可以是被計(jì)算以通常符合病人的角膜的任何形狀，例如，球面或橢圓面。理想化的M波是龜背形的，而不是球形或橢圓形，并且，除了優(yōu)選地具有與角膜相同的最小曲率以外，理想化的M波是通用的并且與病人的天生的角膜無(wú)關(guān)。此外，與角膜的最平坦曲率的匹配與視力矯正無(wú)關(guān)，但是進(jìn)行與角膜的最平坦曲率的匹配以確保鏡片將更加舒適。當(dāng)將鏡片放在眼睛上時(shí)，鏡片、角膜以及其間的淚膜將具有基本上相同的折射率。 這樣，僅在空氣與鏡片的前表面之間的界面將對(duì)視力改善具有相當(dāng)大的影響。對(duì)于鏡片的后表面而使用由波形B限定的表面形狀最小化了可能帶來(lái)某些變形的、鏡片中的不必要的
厚度變化。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，也可以使用由波形C代表的表面模型來(lái)限定外科手術(shù)后所想要的角膜形狀。外科手術(shù)構(gòu)成了角膜的實(shí)際的重新塑形，而使用隱形眼鏡構(gòu)成了有效的重新塑形。應(yīng)當(dāng)理解，剛才在上面說(shuō)明的隱形眼鏡是定制設(shè)計(jì)的隱形眼鏡。然而，設(shè)想，能夠像當(dāng)前批量生產(chǎn)的鏡片那樣，用預(yù)先準(zhǔn)備好的處方表單來(lái)提供M-波鏡片。例如，在鏡片具有M-波后表面的情況下，能夠按不同的基本曲率變化或“尺寸”(例如，對(duì)于相對(duì)平坦的角膜的較大的基本弧線，對(duì)于中等或平均曲率的角膜的中等的基本弧線，對(duì)于形狀較為陡峭的角膜的較小的基本弧線)來(lái)提供鏡片。在所有的情況下，M-波具有上述的理想化形狀， 因此，尺寸之間僅有的差別是初始曲率的實(shí)際值。每個(gè)后面曲線組將包括具有不同前面曲線的鏡片子組，以便每個(gè)尺寸將包括具有用于矯正不同距離的屈光誤差的必需的屈光度調(diào)整的鏡片子組。病人將只需要兩個(gè)驗(yàn)光測(cè)試以便得到矯正處方。首先，驗(yàn)光師將進(jìn)行常規(guī)的屈光測(cè)試，以確定對(duì)于遠(yuǎn)處視力所需要的屈光度矯正。然后，在最初的看病期間，驗(yàn)光師或鏡片裝配師也可進(jìn)行常規(guī)的角膜彎度計(jì)測(cè)試，這為角膜的最平坦的和最陡峭的部分產(chǎn)生了屈光度讀數(shù)。角膜彎度計(jì)測(cè)試的最平坦的曲率確定了病人是否需要具有小的、中等的或大的后表面基本弧線的鏡片(以便獲得最佳的舒適度)，且屈光測(cè)試還確立了所需要的距離矯正。給出了這個(gè)處方，眼科專(zhuān)業(yè)人員將容易地為病人配置將提供全面的視力改善的最合適的M-波鏡片。盡管已經(jīng)為了說(shuō)明目的公開(kāi)了本發(fā)明所優(yōu)選實(shí)施例，但是，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在不偏離本發(fā)明的范圍和精神的條件下，可以進(jìn)行各種增補(bǔ)、修改和更換。例如，本發(fā)明不僅適用于角膜切割和隱形眼鏡，而且也適用于其它任何種類(lèi)的鏡片，這包括白內(nèi)障的、 晶狀體炎的、眼內(nèi)的、角膜內(nèi)的和框架眼鏡片。
權(quán)利要求
1.一種用于改善或計(jì)劃改善眼睛視力的方法，其步驟包括在眼睛的角膜的表面模型上，確定在所述表面模型上的不同位置的焦點(diǎn)，并修改所述模型以便相對(duì)于預(yù)定參照軸將焦點(diǎn)移動(dòng)到預(yù)定位置，而不強(qiáng)迫它們移動(dòng)到共同點(diǎn)，修改后的模型代表角膜的所期望的重新構(gòu)造，其中，所述修改步驟表示通過(guò)向眼睛施加意圖矯正屈光誤差的光學(xué)鏡片來(lái)有效地給角膜重新塑形。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，物理的改變包括在眼睛的角膜上的預(yù)期的角膜切割。
3.根據(jù)權(quán)利要求1-2的任何一個(gè)所述的方法，其中，所述參照軸經(jīng)過(guò)HIGH點(diǎn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-2的任何一個(gè)所述的方法，其中，所述參照軸是LOCALZ-軸。
5.根據(jù)在產(chǎn)生角膜的表面模型的計(jì)算機(jī)程序的輔助下進(jìn)行的權(quán)利要求1-3中的任何一個(gè)所述的方法，所述角膜的表面模型把在三維空間中的角膜的表面的至少一部分接近地表示為平滑的、自由形態(tài)的表面，所述修改步驟包括改變所述模型的至少一部分的形狀以產(chǎn)生修改后的表面模型。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-2的任何一個(gè)所述的方法，其中，偏移多個(gè)焦點(diǎn)以便在眼睛的視網(wǎng)膜上形成預(yù)定圖樣。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，所述預(yù)定圖樣是環(huán)形、螺旋形、玫瑰花圖樣以及雙重玫瑰花圖樣中的一種。
8.一種光學(xué)鏡片，具有前表面、后表面和在其前表面上的光學(xué)中心，所述前表面具有 M-波形狀，以致于沿著經(jīng)過(guò)所述光學(xué)中心的曲線所測(cè)量的表面曲率關(guān)于有關(guān)所述光學(xué)中心的角方向、實(shí)質(zhì)上如平滑了的字母M—樣變化，其中，0°角方向?qū)嵸|(zhì)上是當(dāng)戴上所述鏡片時(shí)最靠近鼻子的點(diǎn)，且所述M的中心凹陷點(diǎn)實(shí)質(zhì)上出現(xiàn)在對(duì)應(yīng)于180°方向的、當(dāng)戴上所述鏡片時(shí)離鼻子最遠(yuǎn)的點(diǎn)處，所述M的最大值實(shí)質(zhì)上出現(xiàn)在分別對(duì)應(yīng)于90°和270°方向的、 當(dāng)戴上所述鏡片時(shí)所述鏡片的垂直最高端和最低端處，其中，所述鏡片的前表面上的經(jīng)過(guò)所述光學(xué)中心的曲線在前表面上定義與眼睛的角膜表面上的不同位置相對(duì)應(yīng)的聚焦區(qū)，每個(gè)聚焦區(qū)被塑形以相對(duì)于眼睛中的預(yù)定參照軸將角膜的相應(yīng)位置的聚焦移動(dòng)到預(yù)定位置，而不強(qiáng)迫每個(gè)區(qū)域的聚焦移動(dòng)到共同點(diǎn)。
9.一種確定對(duì)眼睛的角膜的必需的形狀變化的方法，所述方法在包含顯示設(shè)備的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的幫助下進(jìn)行，所述方法包括如下步驟將前角膜表面建模為修整為M-波形狀的表面模型，以致于沿著經(jīng)過(guò)光學(xué)中心的曲線所測(cè)量的表面曲率與關(guān)于所述光學(xué)中心的角方向相關(guān)地、實(shí)質(zhì)上如平滑了的字母M—樣變化，其中，0°角方向?qū)嵸|(zhì)上是當(dāng)戴上所述鏡片時(shí)最靠近鼻子的點(diǎn)，且所述M的中心凹陷點(diǎn)實(shí)質(zhì)上出現(xiàn)在對(duì)應(yīng)于180°方向的、當(dāng)戴上所述鏡片時(shí)離鼻子最遠(yuǎn)的點(diǎn)處，所述M的最大值實(shí)質(zhì)上出現(xiàn)在分別對(duì)應(yīng)于90°和270°方向的、當(dāng)戴上所述鏡片時(shí)所述鏡片的垂直最高端和最低端處；在所述顯示設(shè)備上觀察所述表面模型產(chǎn)生被構(gòu)造以控制另一設(shè)備以對(duì)隱形眼鏡塑形、以便所述鏡片的前表面具有所述 M-波形狀的第一信號(hào)；或者產(chǎn)生被構(gòu)造以根據(jù)所述M-波形狀控制設(shè)備的第二信號(hào)，其中，對(duì)所述前表面建模并經(jīng)過(guò)所述光學(xué)中心的所述曲線定義了不同的聚焦區(qū)，所述方法還包括以下步驟在建模步驟中確定不同聚焦區(qū)的焦點(diǎn)，并且修改通過(guò)建模步驟形成的模型使得相對(duì)于預(yù)定參考軸將焦點(diǎn)移動(dòng)到預(yù)定位置，而不強(qiáng)迫它們移動(dòng)到共同點(diǎn)，修改后的模型代表角膜的所期望的重新構(gòu)造。
全文摘要
通過(guò)將角膜的前屈光表面的形狀有效地改變成理想的“龜背”形狀來(lái)實(shí)現(xiàn)視力的“全面改善”，在理想的“龜背”形狀上加上必要的曲率調(diào)整以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)處視力的矯正。提供了一種用于改善或計(jì)劃改善眼睛視力的方法、以及一種確定對(duì)眼睛的角膜的必需的形狀變化的方法。該改善或計(jì)劃改善眼睛視力的方法包括在眼睛的角膜的表面模型上，確定在所述表面模型上的不同位置的焦點(diǎn)，并修改所述模型以便相對(duì)于預(yù)定參照軸將焦點(diǎn)移動(dòng)到預(yù)定位置，而不強(qiáng)迫它們移動(dòng)到共同點(diǎn)，修改后的模型代表角膜的所期望的重新構(gòu)造，其中，所述修改步驟表示通過(guò)向眼睛施加意圖矯正屈光誤差的光學(xué)鏡片來(lái)有效地給角膜重新塑形。此外，還提供了一種其前表面具有M-波形狀的光學(xué)鏡片。
文檔編號(hào)G02C7/04GK102327160SQ201110195168
公開(kāi)日2012年1月25日 申請(qǐng)日期2007年3月8日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月8日
發(fā)明者喬納森.格里爾森, 戴維.M.利伯曼 申請(qǐng)人:科學(xué)光學(xué)股份有限公司