用于預防和/或減慢近視發(fā)展的自由曲面鏡片設計和方法
【專利說明】用于預防和/或減慢近視發(fā)展的自由曲面鏡片設計和方法 【背景技術】 技術領域[0001]
[0002] 本發(fā)明設及眼科鏡片，并且更具體地，設及設計用于減慢、延緩或預防近視發(fā)展的 接觸鏡片。本發(fā)明的眼科鏡片包括自由曲面(freeform)光焦度分布，該自由曲面光焦度分 布在使得視網(wǎng)膜圖像質(zhì)量的下降對視近工作活動期間的模糊不那么敏感的調(diào)節(jié)距離范圍 內(nèi)提供視網(wǎng)膜中央凹視力矯正、增加的聚焦深度和優(yōu)化的視網(wǎng)膜圖像，從而防止和/或減慢 近視發(fā)展。
[0003]相關領域描述
[0004]導致視敏度降低的常見病癥是近視和遠視，對于所述病癥需配戴眼鏡或剛性或軟 性接觸鏡片形式的矯正鏡片。病癥大體描述為眼睛長度與眼睛光學元件的聚焦之間的失 衡。近視眼聚焦在視網(wǎng)膜平面的前方，并且遠視眼聚焦在視網(wǎng)膜平面的后方。通常，由于眼 睛的軸向長度生長至比眼睛光學元件的聚焦長度更長，即眼睛生長過長，導致近視形成。通 常，由于眼睛的軸向長度比眼睛光學元件的聚焦長度更短，即眼睛生長不夠，導致遠視形 成。
[0005]近視在世界許多地區(qū)均具有高患病率。該病癥最值得關注的是其可能發(fā)展為高度 近視，例如屈光度大于五（5)或六(6)，在沒有光學輔助工具的情況下運將顯著地影響一個 人的行為能力。高度近視還與視網(wǎng)膜疾病、白內(nèi)障和青光眼的風險增加相關聯(lián)。
[0006] 使用矯正鏡片分別通過從平面的前方轉(zhuǎn)移聚焦W矯正近視或從平面的后方轉(zhuǎn)移 聚焦W矯正遠視來改變眼睛的總聚焦，W使得在視網(wǎng)膜平面處形成更清晰的圖像。然而，該 病癥的矯正方法并沒有解決病因，而只是修復或打算對癥治療。更重要的是，矯正眼睛的近 視散焦誤差并不會減慢或延緩近視發(fā)展。
[0007]大多數(shù)眼睛并不是具有單純性近視或遠視，而是具有近視散光或遠視散光。聚焦 的散光誤差導致點光源的圖像在不同焦距下形成為兩條互相垂直的線。在上述討論中，所 使用的術語近視和遠視分別包括單純性近視或近視散光W及單純性遠視和遠視散光。
[0008] 正視描述了清晰視力的狀態(tài)，其中在晶狀體放松的情況下無窮遠處的物體處于相 對銳聚焦。在正?；蛘暤某赡耆搜劬χ?，來自遠處和近處物體并且穿過孔或瞳孔的中屯、 區(qū)或近軸區(qū)的光通過晶狀體聚焦到眼睛內(nèi)接近視網(wǎng)膜平面處，在所述視網(wǎng)膜平面上感測到 倒像。然而據(jù)觀察，大多數(shù)正常的眼睛具有正縱向球面像差，對于5.0mm孔來說通常在約+ 0.50屈光度(D)的范圍內(nèi)，運意味著當眼睛聚焦于無限遠處時，穿過孔或瞳孔周邊的光線聚 焦到視網(wǎng)膜平面的前方+0.50D。如本文所用，量度D為屈光光焦度，其被定義為鏡片或光學 系統(tǒng)的焦距的倒數(shù)，單位為米。
[0009]正常眼睛的球面像差并不是恒定的。例如，調(diào)節(jié)度（即，主要通過改變晶狀體而產(chǎn) 生的眼睛的光焦度的變化)導致球面像差從正變?yōu)樨摗?br>[0010] 近視通常由于眼睛的過量軸向生長或伸長而發(fā)生?，F(xiàn)在普遍接受的是，主要根據(jù) 動物研究，眼睛軸向生長可能受到視網(wǎng)膜圖像的質(zhì)量和聚焦的影響。利用多個不同的實驗 范例對一系列不同的動物種類進行的實驗已表明，改變視網(wǎng)膜圖像質(zhì)量可導致眼睛生長發(fā) 生一致的和可預測的變化。
[0011] 此外，已知的是，使小雞和靈長類動物的視網(wǎng)膜圖像通過正鏡片(近視散焦)或負 鏡片(遠視散焦)散焦會導致眼睛生長發(fā)生可預測的(在方向和量值方面)變化，運與用于補 償所施加散焦的眼睛生長一致。已表明，與光學模糊相關聯(lián)的眼睛長度的變化通過鞏膜生 長的變化進行調(diào)節(jié)。引起近視模糊和鞏膜生長速率減小的正鏡片的模糊導致遠視屈光不正 的形成。引起遠視模糊和鞏膜生長速率增大的負鏡片的模糊導致近視屈光不正的形成。已 經(jīng)證明，響應于視網(wǎng)膜圖像散焦的運些眼睛生長變化很大程度上通過局部視網(wǎng)膜機構介 導，因為當視神經(jīng)受損時，眼睛長度仍然發(fā)生變化，并且已經(jīng)表明，向局部視網(wǎng)膜區(qū)域施加 散焦導致局限于特定視網(wǎng)膜區(qū)域的眼睛生長發(fā)生變化。
[0012] 在人體中，存在間接W及直接的證據(jù)支持W下觀點：視網(wǎng)膜圖像質(zhì)量可影響眼睛 生長。已發(fā)現(xiàn)，多種不同的眼病癥(所有運些眼病癥均破壞了形視力，諸如上險下垂、先天性 白內(nèi)障、角膜混濁、玻璃體積血和其他眼疾病)與年輕人的不正常眼睛生長相關，運表明視 網(wǎng)膜圖像質(zhì)量的相對較大的變化確實影響人類受檢者的眼睛生長。也已基于視近工作期間 人體聚焦系統(tǒng)中的光學誤差假定更微妙的視網(wǎng)膜圖像變化對人類眼睛生長的影響，運些光 學誤差刺激了人類的眼睛生長和近視形成。
[0013] 近視形成的風險因素之一是視近工作。由于此類視近工作期間的調(diào)節(jié)滯后或與調(diào) 節(jié)相關的負球面像差，眼睛可能經(jīng)歷遠視模糊，運刺激近視的發(fā)展，如上所述。
[0014] 此外，調(diào)節(jié)系統(tǒng)為主動自適應光學系統(tǒng)；其對近距物體W及光學設計不斷地作出 反應。即使在先前已知的光學設計放置在眼睛前方的情況下，當眼睛與鏡片+眼睛系統(tǒng)相互 作用地調(diào)節(jié)到近距物體時，仍然可存在連續(xù)的遠視散焦，運引起近視發(fā)展。因此，用于減慢 近視發(fā)展速度的一種方法是設計減少遠視模糊對視網(wǎng)膜圖像質(zhì)量的影響的光學器件。通過 此類設計，對于每個屈光度的遠視散焦來說，視網(wǎng)膜圖像質(zhì)量較少地下降。另一方面，視網(wǎng) 膜因此對遠視散焦相對不敏感。具體地，可使用聚焦深度(D0F)和圖像質(zhì)量(IQ)靈敏度來量 化由于視網(wǎng)膜處的遠視散焦而引起的眼睛對近視發(fā)展的易感性。具有較大聚焦深度和低圖 像質(zhì)量靈敏度的眼科鏡片設計將使得視網(wǎng)膜圖像質(zhì)量的下降對遠視散焦較不敏感，因此使 近視發(fā)展的速度放慢。
[0015] 在物方空間中，最近物體與最遠物體之間的距離在看起來可接受地尖銳的場景中 被稱為視野深度。在像方空間中，其被稱為聚焦深度(D0F)。利用常規(guī)單視光學設計，鏡片具 有單焦點，其中圖像銳度在交點的每一側上急劇地減小。利用具有延長的D0F的光學設計， 雖然鏡片可具有單一標稱點，但圖像銳度在焦點的每一側上逐漸減小，使得在D0F內(nèi)，減小 的銳度在正常觀察條件下是感覺不到的。
[0016] 可將圖像質(zhì)量(IQ)靈敏度定義為在1至5屈光度的調(diào)節(jié)需求下，視網(wǎng)膜IQ散焦曲線 的斜率。其表明圖像質(zhì)量如何隨散焦變化。IQ靈敏度的值越大，圖像質(zhì)量對調(diào)節(jié)期間的散焦 誤差就越敏感。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0017] 本發(fā)明的自由曲面鏡片設計利用增加的聚焦深度和減小的IQ靈敏度來確保相當 的或更好的遠距視力矯正，從而提供近視治療，運克服了現(xiàn)有技術的局限性。
[0018] 根據(jù)一個方面，本發(fā)明設及用于減慢、延緩或預防近視發(fā)展中的至少一者的眼科 鏡片。該眼科鏡片包括第一區(qū)，該第一區(qū)位于眼科鏡片的中屯、處。第一周邊區(qū)域從中屯、連續(xù) 地延伸，該第一周邊區(qū)域具有與中屯、處的屈光光焦度不同的屈光光焦度。第二周邊區(qū)域從 第一周邊區(qū)域連續(xù)地延伸并且具有與第一周邊區(qū)域的屈光光焦度不同的屈光光焦度，由此 提供減慢、延緩或預防近視發(fā)展的連續(xù)自由曲面光焦度分布，該連續(xù)自由曲面光焦度分布 具有與單光鏡片基本上等效的視覺功效，并且具有聚焦深度和減小的IQ靈敏度。
[0019] 根據(jù)另一方面，本發(fā)明設及一種用于減慢、延緩或預防近視發(fā)展中的至少一者的 方法，該方法包括:提供眼科鏡片，該眼科鏡片具有減慢、延緩或預防近視發(fā)展的連續(xù)自由 曲面光焦度分布，該自由曲面光焦度分布具有與單光鏡片基本上等效的視覺功效，并且具 有聚焦深度和減小的IQ靈敏度。所述連續(xù)自由曲面光焦度分布包括第一區(qū)，該第一區(qū)位于 眼科鏡片的中屯、處;第一周邊區(qū)域，該第一周邊區(qū)域從中屯、連續(xù)地延伸并且具有與中屯、處 的屈光光焦度不同的屈光光焦度；W及第二周邊區(qū)域，該第二周邊區(qū)域從第一周邊區(qū)域連 續(xù)地延伸并且具有與第一周邊區(qū)域的屈光光焦度不同的屈光光焦度。因此，眼睛的生長改 變。
[0020] 本發(fā)明的光學裝置被設計成具有自由曲面光焦度分布。如本文所述，已經(jīng)表明，具 有較大聚焦深度和低圖像質(zhì)量靈敏度的鏡片設計將使得視網(wǎng)膜圖像質(zhì)量的下降對遠視模 糊不那么敏感，因而使近視發(fā)展的速度放慢。因此，本發(fā)明利用具有治療或減慢近視發(fā)展的 自由曲面光焦度分布的鏡片，W提供視網(wǎng)膜中央凹視力矯正，W及聚焦深度和低圖像質(zhì)量 靈敏度。
[0021] 還可根據(jù)受試者眼睛的平均瞳孔大小定制本發(fā)明的自由曲面鏡