本發(fā)明涉及一種視力矯正眼鏡，特別涉及一種利用周邊離焦來控制近視發(fā)展的基弧區(qū)為非球面的角膜塑形鏡。
背景技術(shù)：
：離焦(Defocus、out-of-focus)是聚焦(focus)的相對(duì)應(yīng)詞，離焦是指像面不在焦點(diǎn)上，分為前離焦(焦前)和后離焦(焦后)兩種狀態(tài)。近視眼度數(shù)增加的主要原因是眼軸長度延長，每延長1mm增加度數(shù)3.00度。最新醫(yī)學(xué)研究證實(shí)，眼球延長依賴視網(wǎng)膜(如圖1中10所示)周邊離焦，按照屈光學(xué)概念，焦點(diǎn)落在視網(wǎng)膜前面者稱為近視性離焦(如圖1中30所示)，落在視網(wǎng)膜后面者稱為遠(yuǎn)視性離焦(如圖1中20所示)。近視眼的視網(wǎng)膜中央呈近視性離焦，而視網(wǎng)膜周邊呈遠(yuǎn)視性離焦，這種視網(wǎng)膜周邊遠(yuǎn)視性離焦是促進(jìn)近視眼度數(shù)不斷增加的主要原因。眼球具有依賴視網(wǎng)膜周邊成像誘導(dǎo)眼球發(fā)育的特點(diǎn)，尤其是18歲以下青少年近視眼，如果視網(wǎng)膜周邊成像為遠(yuǎn)視性離焦，視網(wǎng)膜會(huì)傾向于向像點(diǎn)生長，眼球長度就將延長，如果視網(wǎng)膜周邊成像為近視性離焦，眼球就將停止延長。如果通過現(xiàn)代醫(yī)療方法，矯正視網(wǎng)膜周邊遠(yuǎn)視性離焦或者人工形成視網(wǎng)膜周邊近視性離焦，就可以阻止近視眼度數(shù)的不斷增加，同時(shí)查明引起視網(wǎng)膜周邊離焦原因，還可以有效預(yù)防近視眼的發(fā)生和進(jìn)展。角膜塑形鏡采用“反轉(zhuǎn)幾何”設(shè)計(jì)原理，將整個(gè)鏡片與角膜接觸的面(內(nèi)表面)設(shè)計(jì)為幾個(gè)相互銜接的弧段，佩戴后鏡片內(nèi)表面的特殊形狀導(dǎo)致鏡片與角膜外表面之間夾著一層分布不均勻的淚液，淚液的流體力學(xué)效應(yīng)將角膜中央的上皮細(xì)胞向中周部(外圍)拉；同時(shí)，閉眼時(shí)，眼瞼的作用使得鏡片中央對(duì)下方角膜施以一定的壓力。這兩種效應(yīng)導(dǎo)致角膜中央曲率變平，角膜形狀趨于角膜塑形鏡內(nèi)表面基弧區(qū)的形狀，摘鏡后，人眼屈光狀態(tài)發(fā)生改變，視物成像點(diǎn)向靠近視網(wǎng)膜方向移動(dòng)，矯正近視。角膜塑形鏡的“反轉(zhuǎn)幾何”設(shè)計(jì)是由Stoyan在1989年提出的(US4952045)，最初的反轉(zhuǎn)幾何設(shè)計(jì)將角膜塑形鏡分成三個(gè)弧區(qū)，包括基弧區(qū)、 反轉(zhuǎn)弧區(qū)和周邊弧區(qū)，由于這種設(shè)計(jì)的反轉(zhuǎn)弧區(qū)很寬，邊緣翹起高度較大，容易引發(fā)鏡片無規(guī)則移動(dòng)，在臨床上具有較大的局限性。現(xiàn)代“反轉(zhuǎn)幾何”設(shè)計(jì)的角膜塑形鏡對(duì)反轉(zhuǎn)幾何區(qū)進(jìn)行了改進(jìn)，一般分為四個(gè)區(qū)域。如圖2中所示，基弧區(qū)11接觸角膜中央?yún)^(qū)域，面形較為平坦，用于壓平角膜表面；反轉(zhuǎn)弧區(qū)12較為陡峭，用于穩(wěn)固基弧區(qū)11的壓平效果，并保證一定的淚液儲(chǔ)存量；定位弧區(qū)13又叫配適弧區(qū)，主要用于穩(wěn)定鏡片；周邊弧區(qū)14保證角膜與角膜塑形鏡周邊淚液的流通。角膜塑形鏡的內(nèi)表面是塑形功能實(shí)現(xiàn)區(qū)域，大部分的設(shè)計(jì)針對(duì)這個(gè)區(qū)域進(jìn)行，方法是針對(duì)四個(gè)弧區(qū)的曲率半徑和寬度兩個(gè)變量，根據(jù)患者角膜形狀和屈光度的要求分別進(jìn)行設(shè)計(jì)。目前，廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)的設(shè)計(jì)一般采用4-7個(gè)或5-7個(gè)不同曲率半徑的圓弧銜接而成。如圖2中所示，四弧區(qū)是最基本的設(shè)計(jì)，四個(gè)弧區(qū)采用四個(gè)不同的曲率半徑的球面，在各弧區(qū)銜接處進(jìn)行倒角，使各弧段自然銜接。5-7個(gè)圓弧銜接是指在反轉(zhuǎn)弧區(qū)12和定位弧區(qū)13用多個(gè)圓弧(如反轉(zhuǎn)弧區(qū)使用兩個(gè)圓弧，定位弧區(qū)使用三個(gè)圓弧)，以使基弧區(qū)11與反轉(zhuǎn)弧區(qū)12銜接更容易，并使定位弧區(qū)13與角膜形狀更契合(由于角膜是非球面，采用多個(gè)球面來擬合非球面的形態(tài))?，F(xiàn)有的設(shè)計(jì)中也有采用非球面定位弧的設(shè)計(jì)。由于角膜細(xì)胞的活性，角膜塑形鏡帶來的角膜形狀的改變只是暫時(shí)的，當(dāng)停戴角膜塑形鏡后，角膜會(huì)回到原來的形態(tài)，因此最初的角膜塑形鏡僅被視作一種用于暫時(shí)矯正近視的治療手段。然而后續(xù)多年的臨床研究發(fā)現(xiàn)，配戴角膜塑形鏡能使一部分青少年眼軸增長速度減緩，進(jìn)而對(duì)近視發(fā)展起到控制作用，臨床研究指向，佩戴角膜塑形鏡后人眼形成近視化的周邊離焦是角膜塑形鏡起作用的機(jī)制。正常人眼的角膜一般是非球面，周邊比中心略平坦，角膜塑形后，角膜前表面變?yōu)榍蛎?，即角膜塑形鏡后表面的形狀。圖3為相同曲率半徑的球面角膜(如圖中A所示)與非球面角膜的屈光力(如圖中B所示)隨孔徑變化的示意圖，可見，球面角膜與非球面角膜相比，能為人眼周邊帶來更大的屈光力。因此，角膜塑形鏡控制近視增長的真正機(jī)理在于通過夜間配戴鏡片，角膜塑形鏡將角膜塑造成了球面(角膜塑形鏡光學(xué)區(qū)內(nèi)表面的形狀)，從而使人眼在視物時(shí)周邊的屈光力比塑形前更大，使部分佩戴者形成近視化周邊離焦，進(jìn)而減緩眼軸增長，控制近視發(fā)展?，F(xiàn)有的角膜塑形鏡基弧區(qū)均為球面，球面的基弧區(qū)會(huì)將角膜前表面塑造為球面，使角膜提供的屈光力分布符合球面特征，其缺點(diǎn)在于，對(duì)于不同患者而言，視網(wǎng)膜的彎曲程度是不一樣的，現(xiàn)有的角膜塑形鏡將角膜的外表面塑造為其基弧區(qū)的球面形狀，其屈光力分布只遵守該球面的屈光力分布規(guī)律，即對(duì)于相同的塑形后角膜前表面曲率半徑而言，其屈光力分布只有一種形態(tài)。例如，對(duì)于塑形后角膜曲率半徑為42.25D的角膜，其屈光力分布只能是如圖3中A所示的一種情況，當(dāng)人眼視網(wǎng)膜的彎曲度大于圖示的角膜形成的屈光力分布彎曲度時(shí)，將無法形成近視性周邊離焦，進(jìn)而無法起到控制近視增長的目的。因此，基弧為球面的角膜塑形鏡無法形成程度可控的、有效的周邊屈光力控制，因此僅能使部分患者受益控制近視增長，而無法做到使每位患者都實(shí)現(xiàn)近視的有效控制?，F(xiàn)有的角膜塑形鏡也有一些采用非球面的設(shè)計(jì)，如Berke在US7984988B2中，將角膜塑形鏡的基弧區(qū)設(shè)計(jì)為橢圓面；SamiG.EIHage在US5695509中建議根據(jù)角膜形狀與淚液厚度，確定關(guān)鍵坐標(biāo)點(diǎn)，用坐標(biāo)點(diǎn)進(jìn)行非球面擬合，確定角膜塑形鏡內(nèi)表面面形；專利201420052256.2將角膜塑形鏡的前表面設(shè)計(jì)為非球面，用于使人眼佩戴后夜間免受球差的干擾，提高視覺質(zhì)量。這些設(shè)計(jì)的目標(biāo)都是使角膜在塑形后人眼能夠達(dá)到更優(yōu)秀的視覺質(zhì)量，使全眼屈光力分布盡量在各個(gè)孔徑保持一致，進(jìn)而導(dǎo)致遠(yuǎn)視化的周邊離焦，這與周邊離焦控制近視的目的和方法都是背道而馳的。因此，特別需要一種基弧區(qū)為特殊非球面的角膜塑形鏡，實(shí)現(xiàn)程度可控的近視化周邊離焦，以解決上述現(xiàn)有存在的問題。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的在于提供一種角膜塑形鏡，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，利用非球面控制鏡片光學(xué)區(qū)的面形和曲率半徑，使其在周邊的等效曲率半徑絕對(duì)值比中心更小，周邊面形比球面更陡峭，從而使其在徑向按所設(shè)定的屈光力分布方式均勻變化，鏡片屈光力隨孔徑增大而增大，為人眼提供程度可控的近視化離焦，防止眼軸增長，延緩近視加深。本發(fā)明所解決的技術(shù)問題可以采用以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：一種角膜塑形鏡，它包括鏡片,所述鏡片的基弧區(qū)為非球面，所述非球面為鏡片基弧區(qū)周邊的等效曲率半徑的絕對(duì)值小于鏡片基弧區(qū)中心的 曲率半徑的絕對(duì)值。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述鏡片基弧區(qū)的非球面的表達(dá)式為：其中，c為光學(xué)部基礎(chǔ)球面表面曲率半徑的倒數(shù)，y為所述曲線上任何一點(diǎn)距橫坐標(biāo)軸(Z)的垂直距離，Q為非球系數(shù)，A2i為非球面高次項(xiàng)系數(shù)，且所述非球面由所述非球面曲線通過圍繞橫坐標(biāo)軸(Z)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)對(duì)稱變化而得到。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述鏡片基弧區(qū)的非球面的面形通過等效曲率半徑的比例因子η限定，所述非球面的等效曲率半徑的比例因子η＜1；比例因子η為鏡片不同直徑dm、dn下的r之比，m＞n，則有：所述鏡片基弧區(qū)的等效曲率半徑的計(jì)算方法如下：其中，其中dm為測量孔徑，M為孔徑dm處的點(diǎn)，hm為M點(diǎn)的矢高，即非球面在M點(diǎn)與頂點(diǎn)之間的高度差，rm為M點(diǎn)的等效曲率半徑。進(jìn)一步，優(yōu)選地，所述鏡片基弧區(qū)的非球面在5mm孔徑和3mm孔徑下的面形的等效曲率半徑的比例因子η為0.67≤η53＜1。進(jìn)一步，優(yōu)選地，所述鏡片基弧區(qū)的非球面在5mm孔徑和3mm孔徑下的面形的等效曲率半徑的比例因子η為0.67≤η53≤0.998。進(jìn)一步，優(yōu)選地，所述鏡片基弧區(qū)的非球面在5mm孔徑和3mm孔徑下的面形的等效曲率半徑的比例因子η為0.67≤η53≤0.991。本發(fā)明的角膜塑形鏡，與現(xiàn)有技術(shù)相比，利用非球面控制鏡片基弧區(qū)的面形和曲率半徑，使其在周邊的等效曲率半徑絕對(duì)值比中心更小，周邊面形比球面更陡峭，通過一晚上的配戴，將人眼角膜前表面塑造為角膜塑形鏡基弧區(qū)的形狀，從而為人眼提供程度可控的近視化離焦，防止眼軸增長，延緩近視加深，實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的。本發(fā)明的特點(diǎn)可參閱本案圖式及以下較好實(shí)施方式的詳細(xì)說明而獲得清楚地了解。附圖說明圖1為視網(wǎng)膜、近視性離焦和遠(yuǎn)視性離焦的示意圖；圖2為內(nèi)表面為四弧區(qū)設(shè)計(jì)的現(xiàn)有角膜塑形鏡的縱向中心剖面的示意圖；圖3為現(xiàn)有的屈光力42.25D的球面角膜及非球面系數(shù)Q值為-0.25、屈光力為42.25D的非球面角膜在不同孔徑下的屈光力分布情況的示意圖；圖4為本發(fā)明的角膜塑形鏡的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為本發(fā)明的角膜塑形鏡基弧區(qū)的非球面與基礎(chǔ)球面在YZ平面上的曲線示意圖；圖6為本發(fā)明的比例因子η涉及參數(shù)的示意圖。具體實(shí)施方式為了使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體圖示，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。術(shù)語定義：在本申請(qǐng)中使用的術(shù)語“光學(xué)區(qū)”指的是位于鏡片中心區(qū)域的具有光學(xué)特性從而能夠?qū)崿F(xiàn)調(diào)節(jié)鏡片屈光度的主要功能的部分。在本申請(qǐng)中使用的術(shù)語“徑向”指的是從鏡片中心沿半徑或直徑的直線方向。在本申請(qǐng)中使用的術(shù)語“孔徑”指的是鏡片表面徑向的直徑大小。在本申請(qǐng)中所使用表示方位關(guān)系的術(shù)語例如“前”、“后”是相對(duì)于眼睛角膜表面的遠(yuǎn)近而言的。例如，對(duì)于本申請(qǐng)的鏡片而言，“光學(xué)部后表面”是比“光學(xué)部前表面”距離眼睛角膜更近的光學(xué)面。在本申請(qǐng)中使用的術(shù)語“基礎(chǔ)球面”指的是與鏡片的光學(xué)部的前、后表面所采用的各種面形所相對(duì)應(yīng)的具有相同曲率半徑設(shè)計(jì)值的理想球面。在本申請(qǐng)中，為了統(tǒng)一用語，將該理想球面統(tǒng)一稱作“基礎(chǔ)球面”。在本申請(qǐng)中使用的術(shù)語“陡峭”和“平坦”指的是對(duì)透鏡的等效曲率半徑大小程度的描述，例如，對(duì)于本申請(qǐng)而言，“比球面更陡峭”指鏡片的等效曲率半徑的絕對(duì)值相對(duì)基礎(chǔ)球面的曲率半徑絕對(duì)值而言更小，“比球面更平坦”指鏡片的等效曲率半徑絕對(duì)值相對(duì)基礎(chǔ)球面的曲率半徑絕對(duì)值而言更大。如圖4所示，本發(fā)明的角膜塑形鏡，它包括鏡片100,鏡片100的基弧區(qū)101(與角膜接觸的面的光學(xué)區(qū))為非球面，所述非球面為鏡片100的基弧區(qū)101周邊的等效曲率半徑的絕對(duì)值小于鏡片100的基弧區(qū)101中心的曲率半徑的絕對(duì)值。如圖5所示，鏡片100的基弧區(qū)101的非球面的表達(dá)式為：其中，c為光學(xué)部基礎(chǔ)球面表面曲率半徑的倒數(shù)，y為所述曲線上任何一點(diǎn)距橫坐標(biāo)軸(Z)的垂直距離，Q為非球系數(shù)，A2i為非球面高次項(xiàng)系數(shù)，且所述非球面由所述非球面曲線通過圍繞橫坐標(biāo)軸(Z)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)對(duì)稱變化而得到。如圖6所示，鏡片100的基弧區(qū)101的非球面的面形通過等效曲率半徑的比例因子η限定，所述非球面的等效曲率半徑的比例因子η＜1；比例因子η為鏡片不同直徑dm、dn下的r之比，m＞n，則有：對(duì)于球面，則η＝1；對(duì)于周邊比中心平坦的非球面，則η＞1；對(duì)于周邊比中心陡峭的非球面，則η＜1。非球面的曲率半徑不能用傳統(tǒng)球面的曲率半徑來表示，而是通過等效曲率半徑。鏡片100的基弧區(qū)101的等效曲率半徑的計(jì)算方法如下：其中，其中dm為測量孔徑，M為孔徑dm處的點(diǎn)，hm為M點(diǎn)的矢高，即非球面在M點(diǎn)與頂點(diǎn)之間的高度差，rm為M點(diǎn)的等效曲率半徑。優(yōu)選地，所述鏡片100的基弧區(qū)101的非球面在5mm孔徑和3mm孔徑下的面形的等效曲率半徑的比例因子η為0.67≤η53＜1。更優(yōu)選地，所述鏡片100的基弧區(qū)101的非球面在5mm孔徑和3mm孔徑下的面形的等效曲率半徑的比例因子η為0.67≤η53≤0.998。更優(yōu)選地，所述鏡片100的基弧區(qū)101的非球面在5mm孔徑和3mm孔徑下的面形的等效曲率半徑的比例因子η為0.67≤η53≤0.991。本發(fā)明涉及到的具體的實(shí)施例參見表1和表2，表中Q、A4、A6、A8為非球面系數(shù)；η53為鏡片在5mm孔徑和3mm孔徑下的等效曲率半徑的比例因子表1角膜塑形鏡基弧區(qū)面形實(shí)施例曲率半徑Qη53曲率半徑Qη539.6430.20.9985.0002.50.8209.6430.50.99410.0005.00.9409.6431.00.9897.0000.50.9896.1360.20.9947.0003.00.9216.1361.00.9698.0003.00.9446.1363.00.8855.0000.20.9916.1365.00.6655.0000.50.9766.1364.00.8185.0000.70.9665.0001.00.9495.0002.00.8765.0001.20.9375.0002.50.8205.0001.50.9175.0002.90.741表2角膜塑形鏡基弧區(qū)面形實(shí)施例曲率半徑QA4A6A8η535.9469.400E-021.604E-041.695E-062.829E-070.9904.9351.385E-014.806E-044.146E-069.006E-070.9784.9341.385E-014.702E-044.087E-068.892E-070.9784.9391.618E-016.567E-041.322E-058.648E-070.9705.0688.048E-036.610E-056.408E-072.590E-090.997本領(lǐng)域的技術(shù)人員很容易想到，可以采用不同的非球面系數(shù)組合來實(shí)現(xiàn)與本發(fā)明相同的非球面結(jié)構(gòu)。在本發(fā)明近視性周邊離焦控制近視增長以及鏡片的非球面設(shè)計(jì)思路下，本領(lǐng)域人員也可以想到，可以通過鏡片基弧區(qū)與本發(fā)明相反的變形控制，來使鏡片在大孔徑下的等效曲率半徑絕對(duì)值大于小孔徑下的等效曲率半徑絕對(duì)值，使人眼達(dá)到遠(yuǎn)視性周邊離焦，從而通過主動(dòng)促進(jìn)眼軸增長，治療遠(yuǎn)視。以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)，本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。當(dāng)前第1頁1 2 3