专利名称：考虑因生物物理学的节律引起的波动而对视觉像差进行矫正的制作方法
技术领域：
本发明涉及视觉像差的矫正。尤其是，本发明提供对眼睛波前像差的矫正，其中考虑因生物物理学的节律引起的像差波动。
背景技术：
使用波前传感器测量眼睛的像差的方法和仪器为公知的。公知的装置可以测量、估算、内插、或计算视觉的光学波前。接着，像差测得值被数学地转换为高度差从而提供一高于和低于指定的平均数区域值的标高图，即公知的光程差。像差的矫正可以通过引入光程差，或像差反相滤波器完成，它们用来补偿由于视觉的像差造成的变形。这些矫正可以并入镜片的设计而提供视敏度矫正。
根据波前测量数据矫正像差的缺点是没有考虑由生物物理学的节律所引起的所述像差随时间的波动。所以，需要一种按照生物物理学的节律根据波前像差测量数据设计眼科透镜的方法。
发明的详细说明和优选实施方案本发明提供一种方法和利用该方法制造的眼科透镜，所述方法在计算像差矫正量的时候考虑了由于生物物理学的节律引起的视觉波前像差测量值的波动。该方法用于在确定精确的像差矫正量时提供可重复的和可靠的测量值。
在一个实施方式中，本发明提供一种矫正个人视敏度的设计方法，包括，基本上由以下步骤构成a.)经过充分的计算时间获得个人眼睛的视觉波前像差的测量值；b.)确定视觉波前像差测量值在周期性变动中的频率分量和振幅分量；和c.)为个人眼睛的一个或多个视觉波前像差计算出视觉波前像差矫正值，计算的同时考虑人眼像差的周期性变化。在另一个实施方式中，本发明提供利用本发明的方法生产的眼科透镜。
这里″眼科透镜(ophthalmic lens)″意指柔性焦距透镜，接触透镜，眼内透镜，覆盖透镜等。优选地，本发明的透镜是接触透镜。这里“视觉波前”意指从人眼睛前形成的波前。这里″视觉波前像差″意指眼睛前形成的波前与理想波前相比之差。完成像差测量的仪器包括但不限于，像差镜，通过点或直线分布测量视觉调制传递函数的装置，或任何测量，估算，内插或计算视觉波前的类似装置。所使用的装置必须具有使其能够俘获由于生物物理学节律引起的像差变化的灵敏度。适合的装置为市场上可买到的，例如Wavefront Sciences公司的Model G200。
本发明发现，周期性变动或波动发生在个人眼睛波前像差测量值的高阶和低阶，且其与个人的生物物理学周期有关，即个人的循环周期和呼吸周期。因为这些变化对个人视觉没有明显的作用，因此不必利用所述变化的极限值进行像差矫正。但是，矫正量必定是波前像差变化的中间值。如果假定周期性变动存在，那么此中间值容易确定，并且利用这一知识将波前像差外推从而预测全部的变化。接着利用对变化的频率分量和振幅分量进行客观比较得到的加权方案而确定个人的最后矫正量。
在本发明的方法的初始步骤中，经过计算上的充分时间得到或测量到个人的视觉波前像差。所述“计算上的充分时间”意指所述视觉的波前像差测量是在足以观察到一定量的由于生物物理学周期引起的波前像差波动的时间段中进行的，所述的量可以计算出所述波动的频率和振幅。此时间段优选为足够俘获或为了完成，至少一个完整的生物物理学周期，即所述周期包含完整的呼吸周期和循环周期。
例如，为了采样对波前像差有影响的循环周期或脉搏(pulse)周期，所述个人的像差测量可以由俘获10个在5赫兹的图像而执行；为了采样呼吸周期中对经过35秒的总计20个图像的作用，俘获另外10个在0.3赫兹的图像。通常，大约经过35秒的20个图像至少提供计算波前变化的频率和振幅所需的最小量的数据。然而，理想的具体数量取决于待测的个体。
另外，人群的视觉的波前测量值的充分取样通常可以确定所述波动的方式。利用此信息，只需要对未知个体视觉的波前像差测量一段时间以测得个人足够的波前数据点从而决定个人在所述群体变化曲线上的位置。通常，每一次呼吸周期和循环周期中大约5到10个点成为充足数量的点。其余的所需数据可通过根据群体样品的先前特征推断出来。例如，每个周期的漏点可进行内插，或者没有进行测量的周期部分可以通过内插得到。
为了进行波前像差测量，被测眼睛没有散瞳或麻醉。而且，所述波前信息优选以图像的形式记录。可以用软件来转化将所述波前图像转变为适当的形式表格并按照被记录的原状以图表形式显示。合适的软件包括但不限于利用波前理论(Wavefront Sciences)的全光分析软件-2D(Complete Light Analysis Software-2D)和全眼科的分析软件(Complete Ophthalmic Analysis Software)。选择的适当形式取决于计划使用的数据。例如，原始数据可以被转换为泰勒(Taylor)或查涅克(Zernike)多项式，计算得到的临床折射度数据，和iso-光焦度(iso-power)，3维的伪彩色，和光程差标高图可以获得。
在本发明的方法的下一步中，在视觉的波前像差测量值中每个周期性变动的频率和振幅分量可由任一适当的方法得到。例如，像差可以表示为查涅克系数，这些系数分别经过快速傅里叶变换从而分析所述系数随时间变化的规律。所述变换值接着被组合成直方图而且从所述直方图中得到的最接近的时间为系数中的主周期。大多数情况下，会有两个周期，一个为快速的循环节律另一个为较慢速的呼吸节律。所述振幅直接由原始数据的最大值和最小值决定。
随后，视觉的波前像差矫正值经过考虑了周期变化而被计算出来。在该步骤中，个人频率分量的加权求和用于导出像差的矫正值。许多方法可用来执行上述步骤。例如，在测量间隔中，全部测量值可以取平均值，或被积分。在取平均数的最简单的形式中，图像被积累，例如在经过35秒的时间里积累20个图像。计算散焦的第三阶项，45度和90度散光，彗差-x，彗差-y，三叶形散光，和球面像差等查涅克项，得到包括20个数据点的7组项。
临床测定个人的折射度而获得实际的散焦和散光值并且这些视敏度的实测值与波前测得值相比较。这就可以得到个人视觉系统处理周期性变化的方法。另一方面，可以测定群体的折射度得到数据从而根据这些数据来预测个人视觉系统对周期性变动的处理。仅仅球面，散光和角度可以在临床上测得。然而，可以假定更高阶像差可以由视觉系统通过同样的方式处理。
如果临床数据和波前数据统计的相关性显示当最佳相关性发生在视觉的波前像差数据作为时间函数而被取平均的时候，该算术平均可以对每套数据进行计算并且平均值可以被用来作为像差矫正值。另外所述统计相关性将被用来找出将所述临床研究与所述波前数据最佳联系的其他函数。
所述像差测量值算术地变为高度差，这样就提供了一种高于或低于指定平均球面值的标高图，也就是所知的光程差。像差的矫正量由引入的光程差或像差反向滤波而提供，其对视觉像差引起的畸变进行补偿。
所述转换的光程差可用来提供为佩戴者设计一种眼科透镜，例如考虑矫正透镜的光学作用而将其输入到镜片设计程序中。所述像差矫正值可以用在所述透镜的前表面或后表面或前表面和后表面。所述“眼科透镜”意指一种柔性焦距透镜，一种接触透镜，一种眼内透镜，一种角膜植入透镜，一种覆盖透镜等，或上述透镜的组合。优选地，本发明的透镜是接触透镜。所述像差矫正值可以用在所述眼镜的前表面或后表面或前表面和后表面。本发明所用的接触透镜既可以是硬的也可以是软的透镜。优选使用软接触透镜，是由任何合适的材料制得的。所述像差矫正值可以用在所述眼镜的前表面或后表面或前表面和后表面。
所述隐形眼镜的前表面或物侧，或者后表面或眼侧表面也可以组合透镜佩带者角膜的倒转形貌标高图。所述个人的角膜形貌可以由任何已知的方法决定，包括但不限于，通过利用角膜形貌仪。为制造所述软接触透镜，在初始阶段所述标高数据首先被用于非完全弯曲状态下的透镜模型的非弯曲的状态。接着，在所述透镜放置于人眼的时候，考虑所述软透镜的曲率，所述数据被变换或包绕(wrap)。由此，说明所述角膜的标高和包绕在利用角膜形貌数据时的作用。所述曲率转换数据接着被映射在电脑数值控制(CNC)网格图上，并用于制造所述透镜或模子工具的表面。
本发明的所述眼科透镜可以由任何已知的制造眼科透镜的方法制得。例如，所述发明的接触透镜可以由任何常规方法形成，这些方法包括但不限于模具的金刚石车削，其用于形成本发明的透镜。随后，合适的液体树脂放置在所述模具之间接着通过压缩和固化所述树脂形成本发明所述的透镜。另外，所述接触透镜表面可以利用金刚石车削转换为扣型透镜(lens buttons)。
任何已知的适合于制造眼科透镜的材料都可以用来制造本发明的透镜。优选的，接触透镜的实施方式，用于形成本发明的所述透镜的材料可以为任何已知的用于生产硬的或软接触透镜的材料。优选地，为形成本发明的透镜所选的材料是一种适合制造软接触透镜的材料。利用本发明的方法形成上述的接触透镜的合适的材料包括但不限于，硅弹性体，包含硅酮的大分子，所述包含硅酮的大分子包括但不限于，在美国专利号5,371,147，5,314,960和5,057,578中公开的那些，它们一并在这里参考，还包括水凝胶，包含硅酮的水凝胶等大分子等，以及它们的组合。更优选地，表面是硅氧烷，或包含硅氧烷官能团，包括但不限于聚二甲基硅氧烷大分子，甲基丙烯酰氧丙基聚烷基硅氧烷(methacryloxypropyl polyalkyl siloxanes)，及其混合物，硅酮水凝胶或一种例如etafilcon A的水凝胶。
权利要求
1.一种设计个人视敏度矫正的方法，包括如下步骤a.)经过计算上的充分时间获得个人眼睛的视觉的波前像差的测量值；b.)确定视觉波前像差测量值在周期性变动中的频率分量和振幅分量；和c.)为个人眼睛的一个或多个视觉波前像差计算出视觉波前像差矫正值，计算的同时考虑人眼像差的周期性变化。
2.如权利要求1的方法，其特征在于所述计算上的充分时间是完成一次生物物理学周期的必须时间。
3.如权利要求1的方法，其中步骤b.)由以下步骤实施i.)提供视觉的波前像差作为查涅克系数；ii.)使查涅克系数进行快速傅里叶变换和iii.)将所述变换值组合成直方图。
4.如权利要求1的方法，其中步骤c.)进一步的包括为了获得视觉的波前像差矫正而在透镜前表面，后表面或前表面和后表面组合仰角变化。
5.如权利要求1的方法，进一步的包括步骤d.)使透镜的后表面与个人角膜形貌相匹配。
6.如权利要求1的方法，进一步的包括步骤d.)使透镜的前表面与个人角膜形貌相匹配。
7.如权利要求5的方法，进一步的包括为完成视觉的波前像差矫正而在透镜前表面组合仰角变化。
8.如权利要求6的方法，进一步的包括为完成视觉的波前像差矫正而在透镜前表面组合仰角变化。
9.一种由权利要求1的方法制造的眼科透镜。
10.一种由权利要求1的方法制造的接触透镜。
11.一种由权利要求5的方法制造的接触透镜。
12.一种由权利要求6的方法制造的接触透镜。
13.一种由权利要求7由方法制造的接触透镜。
14.一种由权利要求8的方法制造的接触透镜。
全文摘要
本发明提供考虑了因生物物理学的节律引起的像差波动的眼波前像差的矫正。所述矫正由所述波前像差波动的中间值规定。所述中间值由外推波前的测量值确定并预测全部的像差变化。通过将由临床得到的像差变化的频率部分和振幅部分的比较的加权计划而确定最终的矫正值。
文档编号A61B3/10GK1849091SQ01820132
公开日2006年10月18日 申请日期2001年12月10日 优先权日2000年12月8日
发明者D·F·罗斯三世, B·里斯, T·布拉斯维尔 申请人:庄臣及庄臣视力保护公司