专利名称：渐进柱面眼科透镜的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种眼科透镜，特别是，本发明提供了一种使用了渐变柱面度的透镜。
背景技术：
由在各个方向上角膜的不相同的曲率半径或通过眼球晶状体对光的不相同的弯曲引起散光，其是公知的屈光不正。由于光线在各个方向上没有相同的折射，所以散光会导致眼睛不能将光线聚焦到视网膜上。为了校正散光，公知的方法是将特定光焦度和光轴的校正柱面组合到散光患者的眼科透镜中。
通常，一个透镜的柱面度是固定的。然而，现在已知多焦点透镜在不同折射率区域的柱面度是不同的，例如美国专利NO.6,142,625。所述美国专利NO.6,142,625中的透镜有由于透镜中邻近区域的光焦度，光轴，或两者的不同而引起的图像跳变的缺点。因此，就需要有一种克服这些缺点的可变柱面透镜。
图1是本发明透镜的柱面度渐变的示意图。
图2是本发明透镜的柱面度渐变的另一示意图。
图3是本发明透镜的柱面度渐变的又一示意图。
发明详述及优选实施方案本发明提供了设计用于校正散光的透镜的方法，结合了这些设计的透镜，以及制造这些透镜的方法。本发明的设计使透镜的柱面度(cylinder power)平滑、连续的变化。另外，本发明的透镜的优点在于允许柱面度在低亮度条件下和高亮度条件下起作用的程度不同。这样，透镜就不再需要附加环形负光焦度，其可能在中等亮度条件下对近距视觉产生干扰，而有助于在低亮度条件下的远距视觉。
在一个实施方案中，本发明提供了一种眼科透镜，其包括渐变柱面度(progressive cylinder power)，基本上由渐变柱面度组成，以及由渐变柱面度组成。所述眼科透镜意即眼镜镜片、接触透镜、眼内透镜等等。优选地，本发明的透镜是接触透镜。“渐变柱面度”的含义是柱面度从透镜的光学中心到视区的外围是连续、逐渐变化的。柱面度从光学中心到外围可以是增加的或是减少的。
在一种备选的实施方案中，本发明提供了一眼科透镜，其包括渐变柱面度和渐变光轴(axis)，基本上由渐变柱面度和渐变光轴组成，以及由渐变柱面度和渐变光轴组成。“渐变光轴”意即柱面度的轴在从透镜的光学中心到视区外围的限定范围内连续变化。柱面度从光学中心到外围可以是增加的或是减少的。
渐变柱面度、渐变光轴、或是两者可以结合到单视区透镜，但是最好的应用是在多焦点透镜，或多于一个光焦度的透镜。这样的透镜的例子包括，但不限于，双焦点，如非球面、圆锥面、同心、平移(translating)、以及多环设计，衍射透镜，渐变附加透镜，等等。
透镜柱面度可以根据下面的等式变化y=[[8A34A2+P(X+K)2×Cyl]s]---(I)]]>其中y是在透镜中任意点x的即时柱面度；P控制透镜的柱面度区域的宽度，其取值大于0，优选是1；A是一个常数，优选是0.5；K控制柱面度峰值的偏移量，其取值可以是从+4到-4；S代表函数边界值(functions endpoints)，其取值可以是从1到50；以及Cyl是透镜的最大柱面度。
等式I提供了一种渐变柱面度，其从视区中心，或透镜的光学中心，到透镜外围是减小的。
从视区中心，或透镜的光学中心，到透镜外围是增加的渐变柱面度由下式给出y=Cyl-[[8A34A2+P(X+K)2×Cyl]s]---(II)]]>其中y，A，P，X，K和Cyl的定义和取值与等式I相同。图1中的渐变柱面度曲线的示意图是由等式II得到的。下表1中列出的是图1中各渐变情况的A，P，X，K的取值。
表1
而另外用于提供渐变柱面度的等式是y＝((1-P)x)×Cyl (III)其中y是在任意点x的即时柱面度；P是瞳光分数(pupil fraction)，其可为0到1的任何值；x的取值为0.0到20；以及Cyl是透镜的最大柱面度。
等式III给出了从视区中心向外的减小的柱面度。下式给出了增加的柱面度y＝Cyl-((1-P)x)×Cyl(IV)而另一个等式是用于提供从视区中心向外逐渐减小的柱面度y＝|Sin(P)x|×Cyl (V)以及用于增加的柱面度的y＝Cyl-|Sin(P)x|×Cyl(VI)其中y是在透镜中任意点x的即时柱面度；P是瞳光分数，其取值大于90到180度；x的取值为0.0到20；以及Cyl是透镜的最大柱面度。
而用于设计渐变柱面度从视区中心到外围是减小的等式的另一例子是y=Cyl×(1(a×(1+(x/xc)2n))---(VII)]]>
y=Cyl×(1(a×(1+(x/xc)2)×n)---(VIII)]]>和y=Cyl×(1(a×(1+(x/xc)d)×n)---(IX)]]>对以上每一个，其中y是在任意点x的即时柱面度；xc是滤光渡越(filter transition)中50％的切断，或是带有1/2柱面度峰值的位置x；a是一个常数，优选是1；n表示渡越陡度，其取值是从1到40；Cyl是透镜的最大柱面度；以及X是从透镜中心到位置x的距离的即时半径。
另外用来设计从视区中心到外围的渐变柱面度增加的等式的另一个例子是y=Cyl-Cyl×(1(a×(1+(x/xc)2n))---(X)]]>y=Cyl-Cyl×(1(a×(1+(x/xc)2)×n)---(XI)]]>y=Cyl-Cyl×(1(a×(1+(x/xc)d)×n)---(XII)]]>
在以上每一个，其中y是在任意点x的即时柱面度；xc是滤光渡越中50％的切断，或是带有柱面度是峰值1/2的位置x；a是一个常数，优选是1；n表示渡越陡度，其取值是从1到40；Cyl是透镜的最大柱面度；以及X是即时半径。
图2和图3是使用等式VII的柱面度渐变的示意图。表2列出了每个渐变中使用的Xc，a，n和Cyl的取值。
表2
在本发明实施方案中的透镜中，渐变柱面度用于渐增透镜，柱面的光焦度改变不同于渐增光焦度的改变，意思是增加光焦度的渐变不依赖于柱面度的渐变。透镜可以在一个表面上有渐增光焦度而在相反表面上有渐变的柱面度，或者它们可以在同一表面上。优选的是，渐变柱面度在后或眼侧的表面上，而渐增光焦度是在相反的表面上。
在一个实施方案中，本发明可以为不同的佩戴者提供具有定制柱面度的透镜。例如，柱面度可以为远视导向任务制作得更高，而为近视或中间距离任务制作得更低。能获得这种特性的一种方式是通过提供有增加光焦度的透镜，其中心为峰值并放射状地向透镜外围减小，以及在透镜中心的柱面度低或是0，柱面度放射状地向透镜外围增加至峰值。
本领域普通技术人员懂得，对于接触透镜的实施方案，由于柱面度的存在，透镜将需要加固装置，恰当的加固装置可以是任何本领域公知的静态或动态的加固装置，包括但不限于，棱镜加固器，薄和厚的区域，突出部(bosses)等以及它们的组合。
本发明的透镜可以用任何用来制造眼科透镜(包括但不限于，眼镜，接触透镜和眼内透镜)的材料制成。用于形成软接触透镜的示例性的材料，包括但不限于是硅氧烷弹性体，含硅氧烷的大分子单体(包括但不限于那些公开于美国专利Nos.5,371,147，5,314,960和5,057,578的材料，这些专利在此全部引入作为参考)，水凝胶，含硅氧烷的水凝胶等以及它们的组合。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单体，甲基丙烯酰基丙氧基聚烷基硅氧烷，以及它们的混合物，硅氧烷水凝胶或水凝胶，例如etafilcon A。
优选的接触透镜材料是聚2-羟乙基甲基丙烯酸酯聚合物，意味着其最大分子量为大约25,000至大约80,000以及多分散度为小于约1.5至小于约3.5，其上共价键合有至少一个可交联的官能团。这些材料公开于代理人案卷号为VTN588的美国申请No.60/363,630中，在此全部引入作为参考。
另外，透镜材料可以是任何适合制作接触透镜以外的眼科透镜的材料。例如，眼镜镜片材料可以被使用，包括但不限于，聚碳酸酯，如双酚A聚碳酸酯，烯丙基二甘醇碳酸酯，如二甘醇双烯丙基碳酸酯(CR-39TM)，烯丙基酯，如三烯丙基氰尿酸酯，三烯丙基磷酸酯和三烯丙基柠檬酸酯，丙烯酸酯，甲基丙烯酸酯，如甲基一，乙基一和丁基甲基丙烯酸酯和丙烯酸酯，苯乙烯化合物，聚酯，等等以及它们的组合。另外，形成眼内透镜的材料，包括但不限于，聚甲基丙烯酸甲酯，甲基丙烯酸羟乙酯，惰性透明塑料，硅氧烷基聚合物，等等以及它们的组合。
透镜材料的固化可以使用任何常规的方法。例如，可将材料沉积到模具中以及加热固化，照射，化学处理，电磁辐射固化，等等以及它们的组合。优选地，对于接触透镜的实施方案，成型是使用紫外线或整个可见光谱完成的。更具体地，固化透镜材料的适当的精确条件将依赖于材料的选择和待形成透镜，恰当的方法公开在美国专利No.5,540,410中，在此全文引入作为参考。
权利要求
1.一种眼科透镜，其包括渐变柱面度。
2.如权利要求1所述的透镜，其中所述透镜是接触透镜。
3.如权利要求2所述的透镜，其中所述透镜是单视区透镜。
4.如权利要求2所述的透镜，其中所述透镜是多焦点透镜。
5.如权利要求1所述的透镜，其中所述渐变柱面度根据如下等式变化y=[[8A34A2+P(X+K)2×Cyl]s]]]>其中y是在透镜中任意点x的即时柱面度；P的取值大于0；A为0.5；K的取值是从+4到-4；S的取值是从1到50；以及Cyl是透镜的最大柱面度。
6.如权利要求1所述的透镜，其中所述渐变柱面度根据如下等式变化y=Cyl-[[8A34A2+P(X+K)2]s×Cyl]]]>其中y是在透镜中任意点x的即时柱面度；P的取值大于0；A为0.5；K的取值是从+4到-4；S的取值是从1到50；以及Cyl是透镜的最大柱面度。
7.如权利要求1所述的透镜，其中所述渐变柱面度根据如下等式变化y＝((1-P)x)×Cyl其中y是在透镜中任意点x的即时柱面度；P的取值是从0到1；x的取值是从0.0到20；以及Cyl是透镜的最大柱面度。
8.如权利要求1所述的透镜，其中所述渐变柱面度根据如下等式变化y＝Cyl-((1-P)x)×Cyl其中y是在透镜中任意点x的即时柱面度；P的取值是从0到1；x的取值是从0.0到20；以及Cyl是透镜的最大柱面度。
9.如权利要求1所述的透镜，其中所述渐变柱面度根据如下等式变化y＝|Sin(P)x|×Cyl其中y是在透镜中任意点x的即时柱面度；P的取值是从90到180度；x的取值是从0.0到20；以及Cyl是透镜的最大柱面度。
10.如权利要求1所述的透镜，其中所述渐变柱面度根据如下等式变化y＝Cyl-|Sin(P)x|×Cyl其中y是在透镜中任意点x的即时柱面度；P的取值是从90到180度；x的取值是从0.0到20；以及Cyl是透镜的最大柱面度。
11.如权利要求1所述的透镜，其中所述渐变柱面度根据如下等式变化y=Cyl×(1(a×(1+(x/xc)2n))]]>其中y是在透镜中任意点x的即时柱面度；xc是具有1/2透镜柱面度峰值的位置x；a为1；n的取值是从1到40；Cyl是透镜的最大柱面度；以及X是即时半径。
12.如权利要求1所述的透镜，其中所述渐变柱面度根据如下等式变化y=Cyl×(1(a×(1+(x/xc)2))×n)]]>其中y是在透镜中任意点x的即时柱面度；xc是具有1/2透镜柱面度峰值的位置x；a为1；n的取值是从1到40；Cyl是透镜的最大柱面度；以及X是即时半径。
13.如权利要求1所述的透镜，其中所述渐变柱面度根据如下等式变化y=Cyl×(1(a×(1+(x/xc)d)×n)]]>其中y是在透镜中任意点x的即时柱面度；xc是具有1/2透镜柱面度峰值的位置x；a为1；n的取值是从1到40；Cyl是透镜的最大柱面度；以及X是即时半径。
14.如权利要求1所述的透镜，其中所述渐变柱面度根据如下等式变化y=Cyl-Cyl×(1(a×(1+(x/xc)2n)))]]>其中y是在透镜中任意点x的即时柱面度；xc是柱面度是峰值1/2的位置x；a为1；n的取值是从1到40；Cyl是透镜的最大柱面度；以及X是即时半径。
15.如权利要求1所述的透镜，其中所述渐变柱面度根据如下等式变化y=Cyl-Cyl×(1(a×(1+(x/xc)2)×n)]]>其中y是在透镜中任意点x的即时柱面度；xc是柱面度是峰值1/2的位置x；a为1；n的取值是从1到40；Cyl是透镜的最大柱面度；以及X是即时半径。
16.如权利要求1所述的透镜，其中所述渐变柱面度根据如下等式变化y=Cyl-Cyl×(1(a×(1+(x/xc)d)×n)]]>其中y是在透镜中任意点x的即时柱面度；xc是柱面度是峰值1/2的位置x；a为1；n的取值是从1到40；Cyl是透镜的最大柱面度；以及X是即时半径。
全文摘要
本发明提供了一种设计用于校正散光的透镜的方法，所述透镜具有渐变柱面度。本发明的透镜允许柱面度在高亮度条件下和低亮度条件下起作用的程度不同，从而不再需要附加环形负光焦度，其在中等亮度条件下对近距视觉可产生干扰的，而有助于在低亮度条件下的远距视觉。
文档编号G02C7/04GK1708717SQ200380102582
公开日2005年12月14日 申请日期2003年10月17日 优先权日2002年10月31日
发明者J·H·罗夫曼, T·R·波林, G·库马 申请人:庄臣及庄臣视力保护公司