棱镜隐形眼镜的制作方法

本发明一般而言涉及隐形眼镜，更详细地涉及减少眼睛疲劳、会聚不足和本体感受过度刺激的棱镜隐形眼镜。

背景技术：

在每一个醒着的时刻，我们的眼睛将图像发送到我们的大脑。大脑也会收到有关我们眼睛当前方向的反馈。然后，我们的大脑从每只眼睛取得图像，以及朝向信息，并合成我们在日常生活中用于视力定向的三维画面。这种合成在我们大脑的核心水平上快速且潜意识地进行。

当我们需要将眼睛从当前目标移动到新目标时，诸如在阅读期间移动到下一个单词或者在驾驶期间移动到下一个路标，我们的大脑计算我们的眼睛需要旋转以便查看新目标的量。在无症状的患者中，周边视力正确计算出我们的眼睛需要如何移动以使我们的中心视力(以中央凹为中心)与新目标保持一致。在有症状的患者中，我们的周边视力错误地计算使我们的中心视力与新目标对准所需的移动量或旋转量。这种对新目标方向的错误计算是由于周边视力与中央中心视力无法无缝整合或协调所造成的。外周和中央视力之间的这种不一致通常导致我们的负责旋转眼睛的眼外肌的不正确的初始移动，并迫使大脑采取附加的步骤以将中央双眼性重新对准到中央凹上。该机制在我们的本体感受系统中负责协调中心视力，周边视力和眼球移动。

如果这些系统持续存在，那么这些系统之间缺乏高效的协调会导致经由我们的三叉神经的眼科分裂协调的过量信号或流氓(rogue)信号。由此产生的症状来自我们的本体感受系统，并导致一种类型的眼睛疲劳或视疲劳。

视疲劳的另一个来源是会聚不足。通过正常视力，个人能够聚焦于位于不同距离的物体。理想情况下，个人能够专注于远处的物体，称为远视力，以及近处的物体，称为近视力。眼睛的光学系统使用许多肌肉来针对远视力和近视力聚焦。当在远视力和近视力之间过渡时，这些肌肉调整眼睛的各个方面。肌肉调整包括对晶状体的形状进行细微改变以调整晶状体的焦距、旋转眼球以旋转其光轴，以及改变瞳孔的尺寸。

老花眼是由于随着年龄的增长而导致眼睛晶状体的柔韧性丧失引起的近视力的自然恶化。老花眼可以通过佩戴“阅读”眼镜来进行部分补偿，以便读取正确的近视力屈光力误差，这样当注视近处的物体时，眼睛不必过于紧张地聚焦。老花眼的人需要对近视力和远视力的不同光学校正。但是，使用两个眼镜并以极高的频率更换它们会分散注意力。为了避免不断更换眼镜，一些患者使用眼镜和隐形眼镜的组合。其它人使用双焦眼镜，为近视力和远视力提供不同的光学校正。这两个视力区域之间的过渡可以是突然的，也可以是渐进的。后一种眼镜称为渐进加成镜片(pals)。突然改变双焦点具有将两个视力区域分开的可见线，而pal在具有不同屈光力的区域之间没有可见的线或边缘。最近，隐形眼镜也以双焦点和其它高级形式出现。

虽然在眼镜和隐形眼镜方面取得了所有这些进步，但视力相关的不适仍然存在。其中一个不适与现代数字生活方式的习惯转变有关。越来越多的职业要求工人将大量不断增加的工作时间用于近距离数字接口，包括计算机屏幕和移动设备。许多人的私人生活也是如此，他们花费数小时玩电子游戏、发短信和检查电话上的更新。所有这些专业和行为变化迅速增加了人们在比以前更近距离观看数字屏幕、设备、显示器和监视器的时间。在近视力目标下训练眼睛的时间增加对近视眼中涉及的眼外肌有过度的需求，常常使它们超出舒适区域。这会导致疲劳、不适、疼痛，并最终导致数字诱发的偏头痛。并且当眼睛长时间在近处物体上训练的能力因肌肉疲劳或周边视力越来越不正确而减少时，会出现会聚不足，导致其它形式的视疲劳。到目前为止，关于这些与数字设备相关的视力不适、疼痛和偏头痛的精确因果机制尚未得到广泛接受。因此，需要能够为数字眼睛不适提供缓解的新型和创造性眼镜和隐形眼镜。

技术实现要素：

在一些实施例中，棱镜隐形眼镜包括第一棱镜区，其具有第一棱镜和第一屈光力(opticalpower)；以及与第一棱镜区相邻的渐进棱镜区，其具有从第一棱镜到第二棱镜变化的渐进棱镜。棱镜隐形眼镜还可以包括第二棱镜区，其与渐进棱镜区相邻，具有第二棱镜和第二屈光力。

在一些实施例中，棱镜隐形眼镜包括第一棱镜区，其具有第一棱镜和第一屈光力；第二棱镜区，与第一棱镜区相邻，具有第二棱镜和第二屈光力；以及第一棱镜区和第二棱镜区之间的急剧过渡。

附图说明

图1a-b图示了眼睛对附近物体的凝视会聚。

图2a-b图示了通过会聚减少眼镜减少凝视会聚。

图3a-b图示了现有的非棱镜隐形眼镜。

图4a-b图示了单棱镜隐形眼镜的实施例。

图5a-b图示了双棱镜隐形眼镜。

图6a-b图示了渐进棱镜隐形眼镜。

图6c图示了具有第二棱镜区的渐进棱镜隐形眼镜。

图7a-b图示了棱镜隐形眼镜的一些实施例中的轴外中心曲率。

图8a-c图示了具有顶部-底部棱镜区的棱镜式隐形眼镜。

图9a-b图示了具有棱镜环的多区棱镜隐形眼镜。

图10a-b图示了具有棱镜段的多区棱镜隐形眼镜。

图11a-b图示了具有棱镜条带的多区棱镜隐形眼镜。

图12a-d图示了不对称渐进棱镜隐形眼镜实施例。

图13图示了描述具有各种棱镜和屈光力的实施例的大量组合的表格。

图14图示了具有压载物(ballast)和定向标记的棱镜隐形眼镜。

图15a-b图示了制作棱镜隐形眼镜100的两种方法。

具体实施方式

本发明的实施例能够减少眼睛疲劳或视疲劳的各种来源，诸如固视差异和会聚不足。有人提出，这些眼部疾病的潜在共同驱动因素是本体感受反馈或本体感受过度刺激。当双眼注视期间双眼的注视会聚在附近的物体上但光轴不能正确会聚时会出现会聚不足。长时间观察附近物体(诸如电脑屏幕)，尤其是通过正屈光力透镜，会过度拉紧眼外肌，从而导致这种会聚不足。最近，已经提出通过在光学路径中引入棱镜可以减少会聚不足。

当观看者决定看相对于最佳中央凹区域的周边的新目标时，或当眼睛和目标相对于彼此移动时，固定差异和潜在的本体感受过度刺激影响视力，并且跟踪相同的目标需要将其图像跟随到周边视力区域。非常值得注意的是，即使与视网膜上的最佳中心凹点仅相差2度，也会导致视网膜分辨率降低约50％。例如，当一个人阅读文本中的单词时，2度差异仅转化为文本中前面的一个或两个单词。这些数字强调了正确定位新目标的重要性，从而可以以高精度并且常常执行眼睛光学轴的头部和旋转以获取新目标(诸如下一个单词)。人的大脑获取周边视力区域中的新目标，并开始调整颈部、头部、眼睛的旋转状态和眼睛的光学系统，以将新目标的图像移动到中央凹视区域。当眼睛控制系统和周边视力不能无缝地协同工作时，这些调整将不会跟踪现有目标，或者不会正确获取新目标，从而导致固定差异、本体感受反馈或本体感受过度刺激以及眼睛疲劳。校正固视差异的棱镜的量有时被称为相关的隐斜。值得注意的是，将棱镜插入光学路径可以校正这种未对准，就像上述会聚不足一样。

作为背景，回想起有四个控制和操作眼球运动的主要系统。这四个系统都有自己的神经通路。虽然它们彼此不同，但它们之间存在显著的重叠。这些系统如下。

(1)快速眼睛移动系统，也称为扫视(saccades)。这些是由爆发或脉冲发生器的神经放电致动的。这些是脑干中神经元细胞体的相对局部的簇。这些爆发发生器激活运动神经元以使眼科肌肉收缩以使眼睛朝着新目标旋转。它们还抑制肌肉抑制剂，以使这个过程更高效。最初的扫视调整的结果是一系列快速、适合、抽搐的眼睛移动，只有有限的精度，使新目标的图像接近视力受体密度最高的中央凹区域。

(2)一旦新目标的图像到达中央凹区域，平滑追踪系统常常从扫视系统接管。这种平滑追踪系统生成更平滑的肌肉功能，使获取的目标居中，从而使目标图像稳定地居中于中央凹。

(3)如果目标移动太快并离开中央凹区域，那么重新激活扫视以使图像重新居中。有趣的是，如果由于观看者的头部移动而使图像移动太快，那么需要不同的系统、前庭眼反射或vor系统来补偿头部移动并稳定目标图像。

(4)最后，聚散移动在图像获取和跟踪处理中也起着重要作用。这些聚散移动调整两只眼睛的光轴相对于彼此的方向以会聚在目标上。当目标、头部或两者都在移动时，需要更新和重新调整光轴的会聚，以便在目标的距离相对于观看者改变时获取并维持清晰的图像。

而且，即使对于靠近观看者的静止目标(诸如计算机监视器)，当使用正屈光力透镜进行视力校正时，眼睛的光轴需要通过聚散移动更加朝向彼此，因为正屈光力透镜的两个表面的相对角度引起光折射棱镜效应。这会导致或加剧会聚不足，因为它会过度拉伤眼外肌。

总之，这四个视力控制系统必须以与我们的眼睛的周边和中心视力以及我们的反馈系统无缝并且以协调的方式起作用。当它们不能很好地协同工作并且彼此不能很好地同步时，目标和观看者的相对移动、获得新目标的机制以及会聚不足会产生眼疲劳和视疲劳，造成很大的不适，如下所述。

眼睛疲劳症状可以包括头痛。当扫视移动驱动通过快速爆发将外周目标的图像移动到中央凹以共轭眼肌的调整，但调整不产生良好的中心凹对准时，来自眼睛控制系统的相互矛盾的双目信号有时会过度刺激三叉神经，或通过它发送流氓本体感受信号。这些中的任何一个都会造成严重的头痛，可能演变成偏头痛。

另一种视疲劳症状是颈部疼痛。一旦新目标的周边视网膜感知已经通知皮质和皮质下视力区域，这个信号就被过渡到眼睛运动系统中并用于发起扫视眼睛移动以及对应的头部和颈部移动。通过从周边视网膜信号推断的量移动眼睛和头部。如果周边视力信息不正确，或者周边视力感知与眼睛控制系统之间的通信和过渡不能很好地同步，那么所得到的跟踪和聚散移动将产生固定差异，从而刺激本体感受反馈机制。

视力差异会导致肌肉疼痛，因为眼外肌和颈部肌肉传入显示出与上丘内的视网膜传入相当大的会聚。对猫进行的一项相关研究发现，近50％的起源于colliculospinal束的细胞接受来自眼外肌、颈部肌肉传入以及视网膜的会聚输入。

以上部分总结了各种形式的视疲劳的病理生理学。这些部分还表明，通过光学系统改善周边视力和中心视力之间的同步、协作和重叠、折射它们之间的光可以减轻视疲劳的几种驱动因素。

折射光的自然光学系统可以是会聚减少透镜和棱镜眼镜。在j.krall、a.plumley和g.zimanyi的共同拥有的美国专利申请15/285,157“eye-strainreducinglens”中描述了会聚减少眼镜，该专利申请通过引用整体并入本文。在下面的实施例中，这些减少会聚的想法通过附加的实质性见解和关键修改被调整和变换到另一大类的视力校正系统，隐形眼镜。

为了建立这些稍后描述的棱镜隐形眼镜的背景和平台，我们首先总结会聚减少和棱镜眼镜的关键特征。

图1a-b图示了由正屈光力透镜引起的折射角如何增加眼镜佩戴者的凝视的会聚。

图1a图示了当人注视远程物体时，左眼和右眼的注视方向基本上是平行的，因此没有注视方向的会聚。因此，眼外肌完全没有紧张。在此类情况下，通过眼睛1的中心指向远程物体的两个z轴3与两个眼睛光轴12重合。来自远程物体的光在其击中视网膜的途中通过眼睛透镜2进入眼睛1。接下来将使用这些平行的z轴3作为参考来表征针对近处物体的凝视的凝视-会聚角。

图1b图示了当人注视近处物体10时，左眼和右眼的凝视朝着彼此倾斜或旋转，每个凝视使得与z轴3具有非零凝视-会聚角β。由于凝视-会聚角β表征两只眼睛朝着彼此的凝视的会聚，因此凝视-会聚角β具体指的是眼睛的整体凝视-旋转角度的x分量。这使得与x分量类似的凝视-会聚角β成为透镜的折射角α^x。

如前面所提到的，眼球通过眼外部附着的眼外肌旋转。特别地，横向(x方向)旋转由内直肌(medialrectus)和外直肌控制，并且垂直旋转由上直肌和下直肌以及下斜肌控制。当左眼和右眼的内直肌收缩时，这些眼睛的凝视朝着彼此会聚。一个人长时间训练他/她的眼睛看近处的物体，诸如电子屏幕、数字屏幕、移动电子设备的屏幕、工作相关的纸张或者甚至书籍，需要持续收缩内侧直肌，因此对它们施加了很大的压力。这种“数字眼睛疲劳”会导致疲劳、导致头痛、最终导致偏头痛，这是由现代数字生活方式的需求造成的。

数字生活方式可以诱导其它形式的视疲劳或眼疲劳，以及其它类型的会聚障碍，包括本体感受过度刺激和/或固视差异。本体感受过度刺激和固视差异与眼睛有意识地聚焦的位置和物体在空间中的位置的非可视感知之间的不平衡有关。这种差异通常随着空间而变化。具有兴奋的本体感受过度刺激和/或固视差异的患者的大脑可以在一定程度上补偿这种差异，以便维持目标的清晰图像。但是，当差异变得太大而无法得到补偿时，三叉神经会被过度刺激，从而导致患者出现头痛、眼睛疲劳、眼睛周围疼痛、视力模糊、颈部疼痛、眼睛干涩以及视疲劳的其它一般症状。

特别值得一提的一类症状是计算机视力综合症(cvs)，估计其影响超过1亿美国人。计算机视力综合症是在附近的数字设备上长时间凝视后引起的身体眼睛不适，引起一系列视疲劳症状，并对生产力产生负面影响。

另一大类症状以慢性每日头痛(cdh)的名称为人所知。cdh症状估计影响超过3000万美国人。这些患者遭受三叉神经的过度刺激，其以慢性每日头痛的形式表现出来。各种因素和诱因被认为是造成慢性日常头痛的衰弱问题的原因。因此，患有cdh的患者限于仅仅试图使症状消失的治疗选择。慢性每日头痛患者的一大部分(据信大到30％的人群)显示出中心视力系统、周边视力系统和神经系统如何交互之间不一致的客观迹象。

图2a图示了正屈光力眼镜30可以加剧由数字设备引起的眼疲劳、视疲劳、计算机视力综合症、固视差异和本体感受过度刺激的症状，因为看数字设备或附近的物体10迫使佩戴者凝视他们的眼镜的下近鼻象限，即“近视”区域。在这个偏心近视区域中，常规眼镜13的正屈光力单视镜透镜15以折射角α折射光。从近处物体以折射角α传播到视网膜的光线迫使佩戴者将她的眼睛旋转到比从相同物体传播到相同视网膜但没有被透镜15折射α的光线方向更大的凝视-会聚角β。因此，普通眼镜13的正屈光力透镜15迫使增加的凝视-会聚角β，从而当佩戴者在看近处的物体时造成内侧直肌的应变增加。内直肌的持续和过度收缩增加了影响并可能使佩戴者虚弱的数字偏头痛的趋势。

图2b图示了会聚减少眼镜13'中的会聚减少透镜15'的实施例，其可以减少并常常消除眼疲劳、视疲劳、计算机视力综合症、固视差异和本体感受过度刺激的症状。具有会聚减少透镜15'的会聚减少或棱镜眼镜13'具有折射角α，该折射角α由基底棱镜修改，当它们的佩戴者看附近物体10(诸如数字设备)时减小凝视-会聚角β。这种减少通过鼻指向的实心弯曲箭头示出。减小的凝视-会聚角β需要眼睛在鼻子方向上的较小旋转，因此减轻了眼内直肌的连续收缩和拉伤。这种减少的肌肉劳损减少并常常消除视疲劳的症状。

有几种方式来表征和描述会聚减少和棱镜透镜的实施例。其中一些在上面引用的美国专利申请15/285,157中有所描述。一些实施例包括眼睛应变减小透镜，其中眼睛应变减小透镜的中心法线定义z轴，并且眼睛应变减小透镜的中心区域定义切向的、居中的x-y平面，一起定义眼睛应变减小透镜的x-y-z坐标系，该眼睛应变减小透镜包括具有远视力屈光力的远视力区域，被配置为折射由位于距坐标系中心远视力x距离的远视力区域点处的源指引的光线，以传播到眼睛中心代表位置；以及具有近视力屈光力的近视力区域，被配置为折射由位于距坐标系中心近视力x距离的近视力区域点处的源指引的光线，以传播到相同的眼睛中心代表位置；其中近视力x距离小于远视力x距离。

一些其它实施例包括低会聚眼镜的棱镜透镜，其中会聚减小透镜的中心法线定义z轴，并且会聚减小透镜的中心定义切向的、居中的x-y平面，一起定义会聚减小透镜的x-y-z坐标系，该会聚减小透镜包括具有远视力屈光力的远视力区域，被配置为折射平行于z轴指向距坐标系的y-z平面x距离处的远视力区域点的光线，以在远-视力交叉点z距离处与y-z平面相交；以及具有近视力屈光力的近视力区域，被配置为折射平行于z轴指向远视力区域点的x距离处的近视力区域点的光线，以便与y-z平面在近视力交点z距离处相交，该距离大于远视力交点z距离。

在共同拥有的美国专利申请15/289,157中进一步更详细描述了以上表征棱镜在光学透镜和眼镜中的存在的介绍以及核实棱镜在光学透镜和眼镜中的存在的突出方式，该专利申请通过引用整体并入本文。

会聚减小透镜和眼镜的实用性和功效可以作为起点，附加的见解和关键修改可以从中帮助将棱镜效应适应于其它大类的视力校正设备：隐形眼镜。在以下实施例中开发和描述了这个想法和见解。图3a-b设定了规则的非棱镜隐形眼镜的基线，图4a-b图示了单棱镜隐形眼镜。图5a-b图示了双棱镜隐形眼镜，以及其光学性能的挑战性方面。受到图4和5的挑战的推动，图6a-b图示了具有改进的光学性能的渐进棱镜隐形眼镜。

图3a图示了定位在眼睛1的近侧角膜表面上的规则的非棱镜形隐形眼镜18。还示出了眼睛1的巩膜5，虹膜6和瞳孔7。

图3b图示了非棱镜隐形眼镜18的成像，沿着眼睛-透镜系统的光轴12直视。这里仅示出了瞳孔7，为清楚起见，省略了眼睛1的其余周边元件。当非棱镜隐形眼镜18成像从光轴12向上指向的居中定位的线状物体10，视网膜上的图像20将是从光轴12向下指向的线。向上和向下指向的线彼此对准。线状物体10可以是实际的细杆或线，或者它可以是拉伸成一片光的激光束，通过发射激光束通过柱面透镜生成。作为参考，还示出了x-y坐标系。使用这个系统作为参考，“向上”过渡为沿着正y轴指向的线状物体10，“向下”过渡为沿着负y轴指向的图像20。

图4a图示了单棱镜隐形眼镜18sp，其将相同的线状向上指向物体10成像为向下指向的图像20，就像非棱镜隐形眼镜18一样。但是，单棱镜隐形眼镜18sp的棱镜效应使图像20沿着x轴侧向移位或移位偏移δ。一种经常使用的命名法是将棱镜称为“底座”，如果它的底部或最宽部分最靠近鼻子，并且其薄的顶端部分离鼻子最远。对于简单的三角形棱镜，这种术语特别清晰且不言而喻。

图4b以一些细节图示了这种棱镜效应。棱镜效应可以由两个光学折射表面(诸如单棱镜隐形眼镜18sp的近端和远端表面，或者由三角形眼镜棱镜19的平坦表面，它们相对于彼此倾斜棱镜或倾斜角α)生成。倾斜表面或其延伸部相遇的线称为棱镜的顶点19a。在三角形眼镜棱镜19的简单情况下，三角形的两侧相交的边缘是顶点19a。可见地，如果顶点19a指向上方，与y轴垂直对准，那么棱镜偏移δ在x方向上。将棱镜顶点19a沿着向上、垂直或y方向定向是棱镜透镜的典型应用，使其成为眼镜镜片或隐形眼镜，因为这个棱镜朝向使图像20在水平方向或x方向上移动。如上面所讨论的，图像20的水平或x偏移非常适合于减轻会聚不足、计算机视力综合症和其它形式的眼睛疲劳。

棱镜偏移的程度常常以棱镜形屈光度为特征。如果透镜在位于透镜后面1m处的屏幕上通过棱镜偏移δ＝1cm偏转近轴光束，那么称透镜具有1d的棱镜屈光力或棱镜屈光度。

总之，棱镜具有棱镜屈光力和折射方向。棱镜屈光力描述了棱镜折射入射光束的程度。折射方向捕获棱镜折射入射光束的方向。棱镜折射方向通常与棱镜顶点19a正交。还应注意的是，在大多数棱镜透镜中，棱镜角α小，因此两个折射表面在顶点19a中不相遇，只有它们的延伸部相遇。

图5a-b图示了在设计更复杂的棱镜透镜期间出现的挑战。随着年龄的增长，眼睛的适应能力在下降。在屈光力调整减弱的情况下，这种现象称为老花眼。一种广泛使用的老花眼处方是具有双焦点透镜的眼镜，其在其上部远视力区域和其下部近视力区域具有不同的屈光力。

以类似的方式，在一些透镜中，在不同区域中具有不同的棱镜屈光力可以是有利的。例如，双焦点透镜的下部近视区域可能需要实现棱镜以校正会聚不足，或者减少眼睛过度的眼外肌劳损。同时，由于上部远视力区域通常不用于凝视近处物体，因此可能不需要实现棱镜。

图5a图示了在一些设计中(诸如在棱镜隐形眼镜100中)棱镜隐形眼镜100的中央第一棱镜区110(患者通过其看当前目标)可能需要很少或不需要棱镜。同时，棱镜隐形眼镜100的周边或环形第二棱镜区120(周边视力已经通过其在诸如在阅读期间的下一个单词之类的下一个目标上训练)可能需要实现棱镜以便减轻视疲劳的症状。在更一般的意义上，第一棱镜区110可以具有第一棱镜，并且第二棱镜区120可以具有第二棱镜。根据先前对棱镜的一般讨论，第一棱镜具有第一棱镜屈光力和第一棱镜折射方向，并且第二棱镜具有第二棱镜屈光力和第二棱镜折射方向。

图5b再次集中于眼睛1的瞳孔7图示了棱镜隐形眼镜100的第一棱镜区110可以使图像20-1在水平x方向上移动δ1量，而周边第二棱镜区120可以使图像20-2在相同的x方向上移动更大的δ2量，其中δ1与第一棱镜屈光力或第一棱镜区110的第一棱镜屈光度成比例，并且δ2与第二棱镜区120的第二棱镜屈光力或第二棱镜屈光度成比例。

值得注意的是，在双焦点透镜中，通过不同的透镜曲率生成不同的屈光力，其在远视力区域和近视力区域之间产生可见的、高散射的急剧线。为了避免生成这种不希望的急剧线，在新一代透镜中，过渡已经逐渐平滑。通过逐渐改变透镜曲率，而不是沿着y方向以阶梯状方式改变透镜曲率，这些“渐进”透镜中的屈光力逐渐从远视力屈光力过渡到近视力屈光力。

图6a图示了避免在具有不同棱镜屈光力的区之间生成可见的急剧过渡121的解决方案的关键元件。实施例可以包括棱镜隐形眼镜100，其包括第一棱镜区110，具有第一棱镜和第一屈光力；以及渐进棱镜区130，与第一棱镜区110相邻，具有从第一棱镜到第二棱镜变化的渐进棱镜。如上面所讨论的，这可以意味着渐进棱镜的棱镜屈光力从第一棱镜屈光力变化到第二棱镜屈光力，并且渐进棱镜的棱镜折射方向从第一棱镜折射方向变化到第二棱镜折射方向。

图6b图示了这样的渐进棱镜隐形眼镜100利用其中心第一棱镜区110将向上指向的线性物体10成像为向下指向的线状图像20-1，沿着x轴水平移动δ1，与第一个棱镜屈光力成比例。另外，棱镜隐形眼镜100可以通过渐进棱镜区130产生附加的向下指向的弯曲图像20-p，其终点移动δ2，与第二棱镜屈光力成比例。这个图捕获了渐进棱镜隐形眼镜100的光学系统的显著方面。

图6c图示了这种渐进棱镜隐形眼镜100可以具有附加的第二棱镜区120，其与渐进棱镜区130相邻，具有第二棱镜和第二屈光力。第二棱镜区120可以是渐进棱镜区130周围的环或圆环(annuus)。这样的棱镜隐形眼镜100可以形成而不在其棱镜区110和120之间产生可见的、不期望的尖锐过渡线121，因为渐进棱镜区130的渐进棱镜可以在第一棱镜区110的第一棱镜和第二棱镜区120的第二棱镜之间平滑地插入。

在值得注意的实施例中，在中心圆形区域中的第一棱镜区110，仅与作为围绕中心圆形区域的环或圆环区域的渐进棱镜区130组合，可以已经提供有用的医疗益处而无需分开的第二棱镜区120，如图6a-b中所示。

在一些实施例中，第一棱镜的棱镜屈光力可以在0.25-5(棱镜)d范围内，而第二棱镜的棱镜屈光力可以在0.75-7(棱镜)d内。范围。在一些其它实施例中，第一棱镜的棱镜屈光力可以在0.25-1.5(棱镜)d范围内，而第二棱镜的棱镜屈光力可以在0.5-2(棱镜)d范围内。

在一些实施例中，第一屈光力可以与远视力一致，巍峨第二屈光力可以与近视力一致。这些实施例同时是双焦和双棱镜的。

在一些实施例中，第一屈光力与第二屈光力之间的差可以小于0.5d。在一些情况下，第一与第二屈光力可以基本相同。这种透镜可以被表征为单焦点和双棱镜，或具有渐进棱镜的单焦点。由于老花眼和眼睛疲劳的来源可能非常不同，相当一部分患者可能在发展成老花眼之前出现眼睛疲劳，因此可能需要这种单焦点和双棱镜/渐进棱镜透镜。

如所讨论的，不同类型的视疲劳与不同的视力模态相关联。会聚不足可以与鼻-颞方向上的屈光挑战或缺点相关联。这些可以通过“水平棱镜”(即，具有沿着y轴的顶点因此具有沿着x轴的折射方向的棱镜)高效地减轻。在渐进棱镜实现中，这种水平棱镜可以沿着y轴垂直变化。如果仅在下鼻部象限中而不是在棱镜隐形眼镜100的整个下半部分中期望增强的鼻棱镜的附加特征，那么棱镜可以沿着倾斜的子午线沿着非垂直线逐渐变化，其中非垂直线与y轴形成一个角度，诸如朝着下鼻象限倾斜的线。

本体感觉过度刺激与中央视力和周边视力之间缺乏同步相关联。这种情况可以通过在径向方向上逐渐变化的棱镜或者随着半径的增加而减轻。

一般而言，在棱镜隐形眼镜100的实施例中，渐进棱镜在其棱镜屈光力或其棱镜折射方向或两者的背景下可以是渐进的。在一些实施例中，棱镜屈光力可以逐渐变化，而折射方向通过渐进棱镜区130保持稳定。在其它实施例中，棱镜屈光力可以保持不变，但是其折射方向可以通过渐进棱镜区130逐渐变化。最后，在一些实施例中，棱镜屈光力和折射方向都可以逐渐变化。在一些实施例中，棱镜屈光力和折射方向的渐进变化可以彼此独立。在其它实施例中，它们可以遵循预定的数学关系。

在棱镜隐形眼镜100的一些实施例中，渐进棱镜的棱镜屈光力可以在径向方向上逐渐变化，沿着x轴、沿着y轴或沿着倾斜的子午线增加半径，从而与x轴和y轴形成一个角度。

在棱镜隐形眼镜100的一些实施例中，渐进棱镜的棱镜折射方向可以在径向方向上逐渐变化，沿着x轴、沿着y轴或沿着倾斜的子午线增加半径，从而与x轴和y轴形成一个角度。

在一类实施例中，整个棱镜可以被设计为y方向渐进棱镜和径向渐进棱镜的组合或叠加，或者先前描述的棱镜效应的某种其它组合。这种组合棱镜隐型眼镜可以解决和减轻一个以上的视疲劳来源。

在一些实施例中，第一棱镜的棱镜折射方向、渐进棱镜的棱镜折射方向和第二棱镜的棱镜折射方向中的至少一个可以相对于水平x轴倾斜。

图7a-b图示了表征和识别隐形眼镜中棱镜效应的存在的另一种方式。所示实施例可以经由于透镜表面的曲率和它们对应的曲率中心的偏心位置的描述来表征。

在一些细节中，隐形眼镜的实施例一般可以具有隐形眼镜的中心法线，其定义z轴3或光轴12。隐形眼镜的中心区还可以定义切向的、居中的x-y平面。z轴3和x-y平面一起定义x-y-z坐标系。

作为基线比较，图7a图示了非棱镜隐形眼镜18可以是具有非负屈光力的弯月形透镜，其具有前表面40f和后表面40r，该前表面40f具有曲率半径rf和前表面曲率中心ccf，后表面40r具有曲率半径rr和后表面曲率中心ccr。在这个基线非棱镜隐形眼镜18中，曲率中心ccf和ccr在隐形眼镜18的光轴12/z轴3上。

图7b图示了棱镜隐形眼镜100可以具有前表面140f和后表面140r，该前表面140f具有曲率半径rf和前表面曲率中心ccf，后表面140r具有曲率半径rr和偏离z轴3的后表面曲率中心ccr，因为前表面140f与对应的非棱镜隐形眼镜18的前表面40f形成前棱镜角αf；并且后表面140r与对应的非棱镜隐形眼镜18的后表面40r形成后棱镜角度αr。

曲率中心cc相对于z轴的位置是用于表征透镜中的棱镜的明确定义的方式。由于棱镜隐形眼镜100的棱镜在不同区之间变化，因此第一渐进和第二棱镜区的曲率是分开确定的。棱镜隐形眼镜100的实施例可以通过渐进棱镜区130的前表面曲率中心的x坐标x(ccfp)相对于第一棱镜区110的前表面曲率中心的x坐标x(ccrp)关于鼻部(nasal)；或者，渐进棱镜区130的后表面曲率中心的x坐标x(ccfp)相对于第一棱镜区110的后表面曲率中心的x坐标x坐标x(ccrp)关于时间来描述，或者两者都是。这里添加了索引“1”和“p”以指示曲率中心与第一棱镜区110或渐进棱镜区130对应。

通过定义x轴的指向远离鼻子的方向性，可以经由不等式表达上述属性，使得远离鼻子的点(在图7b中向右)比靠近鼻子的点(在图7b中向左)具有更大的x坐标。利用这种方向性，可以写出上述特征，即，对于棱镜隐形眼镜100的实施例中，至少满足一个，可能两个，不等式：

x(ccfp)＜x(ccf1)，或者(1)

x(ccrp)＞x(ccr1)(2)

在这里，渐进棱镜区130的前表面曲率中心ccfp和后表面曲率中心ccrp可以不是单个的点。相反，它们可以在穿过渐进棱镜区130时前进并覆盖区间。不等式(l)-(2)适用于沿着这个区间的点。类似的不等式将第二棱镜区120的曲率中心ccf2和ccr2与第一棱镜区110的那些相关联。

在一些典型的实施例中，第一棱镜可以是零，因为中心远视力第一棱镜区110可以不需要折射棱镜。在这样的实施例中，第一棱镜区110的前表面和后表面140f和140r的前曲率中心ccf1和后曲率中心ccr1可以位于z轴3上，因此，它们的x坐标可以是零。在形式上，x(ccf1)＝x(ccr1)＝0)。在棱镜隐形眼镜100的这种实施例中，x(ccfp)，渐进棱镜区130的前表面曲率中心ccfp的x坐标，相对于坐标系的z轴3是关于鼻部的，可以写为：

x(ccfp)＜0，并且(3)

x(ccrp)，渐进棱镜区130的后表面曲率中心的x坐标，相对于坐标系的z轴3是关于时间的，可以写为：

x(ccrp)＞0(4)

一般而言，棱镜隐形眼镜100的实施例是“轴外曲率中心”透镜。在一些上下文中，由曲率中心根据上述不等式偏移而产生的棱镜被称为“基底棱镜”，因为所产生的棱镜的基部指向内部中心，佩戴者的鼻子。

上述曲率中心x(ccf1)、x(ccr1)、x(ccfp)和x(ccrp)的坐标和x距离可以用专用工具和设备(诸如球面仪和透镜轮廓仪)确定。

对于薄透镜，棱镜隐形眼镜100的不同棱镜区110、120和130的光学屈光力可以使用透镜制造商的等式f(r1，r2)＝(n～1)(1/r1-1/r2)来设计，并且对于较厚透镜，使用其适当的扩展。这些关系假设曲率中心位于透镜的主光轴上。如上面所讨论的，通过倾斜透镜表面并因此使曲率中心偏离光轴而不不利地影响隐形眼镜的光学性能，可以在棱镜隐形眼镜100的实施例中引入小的棱镜折射。换句话说，在超前近似中，棱镜隐形眼镜100的各个区的屈光力和棱镜屈光力可以彼此独立地调整。

图8a-b图示了棱镜隐形眼镜100的另一类实施例，其中第一棱镜区110可以包括棱镜隐形眼镜100的上部区域；渐进棱镜区130可以包括棱镜隐形眼镜100的下部区域。这些实施例与双焦渐进眼镜的“上-下”或“d-段”设计的透镜更为相似。

图8b图示了在一些实施例中棱镜隐形眼镜100可以包括第二棱镜区120，其中第一棱镜区110包括棱镜隐形眼镜100的上部区域，渐进棱镜区130包括棱镜隐形眼镜1000的中间区域，并且第二棱镜区120包括棱镜隐形眼镜100的下部区域。如上面所讨论的，这种设计对于棱镜隐形眼镜100可以是有用的，其中第一棱镜区110具有与远视力一致的屈光力，而第二棱镜区120具有与近视力一致的屈光力。

图8c图示了没有渐进棱镜区130的实施例：它仅包含第一棱镜区110和第二棱镜区120，由急剧过渡121分开。

图9a图示了棱镜隐形眼镜100的另一类实施例。这些实施例被称为多区棱镜隐形眼镜100，其可以包括具有第一棱镜和第一屈光力的第一棱镜区110-1、110-2，…，统称为110-i(包括第一棱镜区110)。这些多区透镜100还可以包括具有从第一棱镜到第二棱镜变化的渐进棱镜的渐进棱镜区130-1、130-2，…，统称为130-i(包括渐进棱镜区130)。最后，它们可以包括具有第二棱镜和第二屈光力的第二棱镜区120-1、120-2。多区隐形眼镜一般而言可以相对于具有较少区的隐形眼镜减少像散和其它像差。

图9a图示了多区棱镜隐形眼镜100的特定实施例，其中第一棱镜区110-i包括中心区域和第一棱镜环；渐进棱镜区130-i包括渐进棱镜环；过去第二棱镜区120-i包括第二棱镜环。

图9b类似于图5a和图8c，图示了相关实施例，其中多区棱镜隐形眼镜100不具有渐进棱镜区130-i，因此第一棱镜区110-i通过急剧过渡121-i与第二棱镜区120-i分开。下面将更详细地讨论这些“急剧过渡实施例”的一般特征。

图10a图示了多区棱镜隐形眼镜100的另一个实施例，其中第一棱镜区110-i可以包括径向第一棱镜区片段，渐进棱镜区130-i可以包括径向渐进棱镜区片段；第二棱镜区120-i可以包括径向第二棱镜区片段。如前所述，相对于仅具有单个区110、120和130的实施例，这种多区实施例可以减少像散和像差。

图10b图示了类似的“急剧过渡”实施例，其中径向第一区片段110-i仅通过急剧过渡121-i与径向第二区片段120-i分开。

图11a图示了在另一类多区棱镜隐形眼镜100中第一棱镜区110-i可以包括水平第一棱镜区条带；渐进棱镜区130-i可以包括水平渐进棱镜区带；第二棱镜区120-i可以包括水平第二棱镜区条带。

图11b图示了在类似的“急剧过渡”实施例中第一棱镜区条带110-i可以与第二棱镜区条带120-i相邻，而没有插入渐进棱镜区条带130-i，仅由急剧过渡121-i分开。

图12a-b图示了棱镜隐形眼镜100的另外的实施例，其与先前描述的设计相比较不对称。图12a图示了一个实施例，其中渐进棱镜区130处于下鼻部象限，处于偏心布置。图12b图示了渐进棱镜区130过渡到第二棱镜区120，甚至进一步远离下鼻象限的中心的设计。如前面所提到的，这些设计与双焦点透镜有关，可在下鼻部象限提供近视力。

为了扩展可能的实施例的概述的范围，我们返回到具有急剧过渡121的实施例。如上面所提到的，这些实施例可以具有不太理想的可见过渡线，但是它们的视力空间不包括棱镜和屈光力可以变化的渐进区-这是一部分患者可能优选的特征。图6c的渐进棱镜隐形眼镜100和图5a的急剧过渡隐形眼镜100可以各自由整个患者群体的一部分采用，因为它们提供不同的医疗益处。

急剧过渡棱镜隐形眼镜100包括图5a的实施例，其示出了棱镜隐形眼镜100，具有：第一棱镜区110，第一棱镜区110具有第一棱镜和第一光学屈光力；第二棱镜区120，与第一棱镜区110相邻，具有第二棱镜和第二屈光力；第一棱镜区110和第二棱镜区120之间的急剧过渡121。在这些棱镜隐形眼镜100中，第一棱镜区110可以是中央圆形区域；并且第二棱镜区120可以包括围绕中心圆形区域的圆环或环，如图5a中所示。

最简单的棱镜隐形眼镜可以通过在其中心区中包括棱镜而在其周边区域中不包括棱镜来解决眼睛疲劳症状。接下来，将描述超出这种最简单的隐形眼镜设计的若干实施例，从而提供不同的附加医疗益处。

(1)在急剧过渡棱镜隐形眼镜100的一些实施例中，两个棱镜区都具有棱镜：第一棱镜区110具有非零的第一棱镜，并且第二棱镜区120具有非零的第二棱镜。棱镜隐形眼镜100的这些实施例能够通过用不同的棱镜屈光力折射中心和周边视力来减小固视差异。两个棱镜区的可单独调谐的棱镜屈光力大大增加了验光师可以用于减少患者的视疲劳症状的可能选择的数量。

(2)在另一类实施例中，第一棱镜的折射方向和第二棱镜的折射方向中的至少一个可以与水平不同。这些实施例进一步拓宽了可以优化医疗结果的设计空间。例如，倾斜的非水平棱镜折射方向在下鼻象限中可以是有用的，针对棱镜隐形眼镜100的近视力使用的光线追踪而优化。

在组合(1)和(2)的实施例的类别的棱镜隐形眼镜100中，第一棱镜和第二棱镜的棱镜屈光力和折射方向可独立调谐。这些棱镜隐形眼镜100大大增加了验光师处置以减少患者的视疲劳症状的可能选择的数量。

(3)另外，在棱镜隐形眼镜100的一些实施例中，可以通过仅向周边第二棱镜区添加棱镜来减轻源自与周边视力相关的固视差异的视疲劳症状，而在第一棱镜区中央几乎没有棱镜。

总之，与最简单的棱镜隐形眼镜设计相比，棱镜隐形眼镜100的上述(1)-(3)实施例提供了显著的附加医疗益处。

图8c图示了棱镜隐形眼镜100的实施例，其中第一棱镜区110可以包括棱镜隐形眼镜100的上部区域，而第二棱镜区120可以包括棱镜隐形眼镜100的下部区域。

最后，棱镜隐形眼镜100的实施例可以包括多区棱镜隐形眼镜100，其一般包括：第一棱镜区110-i，包括具有第一棱镜和第一屈光力的第一棱镜区；第二棱镜区120-i，具有第二棱镜和第二屈光力；以及第一棱镜区110-i和第二棱镜区120-i之间的急剧过渡121-i。

图9b图示了包括棱镜隐形眼镜100的特定示例，其中第一棱镜区110-i包括中心区域和第一棱镜环；并且第二棱镜区120-i包括由急剧过渡121-i分开的第二棱镜环。

图10b图示了在棱镜隐形眼镜100的一些实施例中第一棱镜区110-i可以是径向第一棱镜区片段；并且第二棱镜区120-i可以包括径向第二棱镜区片段，两者由急剧过渡121-i分开。

图11b图示了在棱镜隐形眼镜100的一些实施例中第一棱镜区110-i可以包括水平第一棱镜区条带；第二棱镜区120-i可以包括水平第二棱镜区条带，两者由急剧过渡121-i分开。

最后，图12c-d图示了棱镜隐形眼镜100，其中第二棱镜区120是不对称的，在下鼻象限的方向上延伸，并且其通过急剧过渡121连接到第一棱镜区110，没有渐进棱镜区130。

如上面概述的，这些双区、尖锐过渡棱镜形隐形眼镜100可以具有其区域的较大部分具有明确定义的曲率半径的医疗益处，这是一小部分患者可以发现足够有价值以弥补可见的过渡线的特征。

图13是用于说明先前所述原理的综合表格，其中棱镜隐形眼镜100的屈光力和棱镜屈光力可以在一定限度内独立设计。图13的表格在其列标题中示出了先前描述的棱镜设计：零棱镜、单棱镜区(例如图4a-b)、之间具有尖锐棱镜过渡的同心双棱镜区(例如图5a-b)、之间具有渐进棱镜过渡的同心双棱镜区(例如图6c)、之间具有急剧棱镜过渡的顶部和底部棱镜区(例如图8c)、之间具有渐进棱镜过渡的顶部和底部棱镜区(例如图8b)，以及多区棱镜(图9a-b、10a-b和11a-b)。附加的棱镜实施例也是综合列表的一部分，并且仅由于空间限制而未明确示出。它们包括这样的设计，其中第一棱镜区110仅与渐进棱镜区130组合，如图6a-b和图8a-b中所示。综合列表还包括不对称设计，诸如图12a-d中的设计。最后，另一类实施例是棱镜透镜，其棱镜折射方向不是水平定向的，而是与x轴成一定角度。

另外，图13的表格的行标题示出了屈光力的各种设计，包括：零屈光力、具有急剧屈光力过渡的同心双区、具有渐进屈光力过渡的同心双区、具有急剧屈光力过渡的顶部-底部双区、具有渐进屈光力过渡的顶部-底部双区，以及各种可能的多区屈光力透镜。

在描述透镜的部件时，我们以更具体的方式表达了过渡，从而区分棱镜过渡和光学屈光力过渡。这是必要的，因为屈光力和棱镜可以在很大程度上独立设计。因此，棱镜隐形眼镜100可以被设计成具有渐进棱镜过渡，但是具有例如急剧的屈光力过渡。

图13图示了基于棱镜隐形眼镜100的基本原理，结合各种屈光力透镜，设想了大量实施例，其中这两个设计驱动以及它们之间的过渡可以在很大程度上独立地变化。

图14图示了棱镜隐形眼镜100的其它方面。由于方向性和朝向对于正确定向棱镜及其顶点是重要的，因此一些实施例可以利用稳定或定向结构。例如，棱镜隐形眼镜100的一些实施例在棱镜隐形眼镜100的下部区域中具有周边锥形边缘132，在棱镜隐形眼镜100的下部区域中的较厚或较重的压载物133，以及朝向标记134中的至少一个。压载物133的额外重量将倾向于旋转棱镜隐形眼镜100，使得压载物133将定位在棱镜隐形眼镜100的底部。这将使棱镜隐形眼镜100的折射方向朝向预期的方向，通常沿着x轴或靠近它。另外，佩戴者可以使用定向标记134将棱镜隐形眼镜100以正确或规定的朝向插入眼睛1中。

在这里进行区分。之前已经描述了具有“棱镜”的隐形眼镜。但是，所描述的“棱镜”的功能不是光学的或折射的。它用作隐形眼镜的压载物，类似于图14的压载物133。不同的功能表现在不同的结构中。压载物“棱镜”具有水平棱镜顶点，并且其较厚的基部在负y方向上向下定向以用作压载物。虽然它的光学性能不是预期的功能，而是一种意想不到的后果，但是这种压载物-棱镜在垂直的正y方向上折射光。相反，这里描述的棱镜隐形眼镜100的光学棱镜主要用于沿着x轴在鼻子方向上折射光的光学功能。广义上讲，x和y轴的作用在光学棱镜和压载物“棱镜”之间互换，因此这两类棱镜的功能和结构都不同，因而构成了不同的类别。

由于棱镜隐形眼镜100通常采用定向系统，诸如压载物133，因此它们能够支持常规的、无定向的隐形眼镜不能进行的其它朝向依赖性光学功能。这些朝向依赖性光学功能之一是校正各种类型的像散。这些隐形眼镜通常被称为复曲面透镜。因而，在棱镜隐形眼镜100的一些实施例中，第一棱镜区110和渐进棱镜区130中的至少一个也可以是复曲面。屈光力设计的任意组合以及来自图5-14的先前实施例的棱镜设计可以附加地与复曲面结合。

最后，棱镜隐形眼镜100的一些实施例可以包括类似freshnel的锯齿形表面，或折射率调制。

棱镜隐形眼镜100的材料可以是软水凝胶、硅酮水凝胶、任何透气材料或pmma。而且，可以使用使用一种以上列出的材料的各种混合设计。在一些其它实施例中，棱镜隐形眼镜100可以是较硬的材料，其可以能够漂浮在眼睛的泪膜上，并且通过下眼睑的顶部保持就位。在这种硬性隐形眼镜的情况下，眼睛1能够在一定程度上相对于棱镜隐形眼镜100旋转，从而放大了隐形眼镜的单独棱镜区域110、120和130的益处。

棱镜隐形眼镜100的使用类型可以是每日一次性的、频繁更换的或可重复使用的。

最后，本发明的实施例包括制造棱镜隐形眼镜100的各种实施例的方法200。在一些实施例中，方法200可以包括：

-为注射模具提供(202)具有棱镜隐形眼镜100的负形状，棱镜隐形眼镜100具有：第一棱镜区110，具有第一棱镜和第一屈光力；以及渐进棱镜区130，与第一棱镜区110相邻，具有从第一棱镜到第二棱镜变化的渐进棱镜；

-将软性隐形眼镜材料加热(204)成熔融隐形眼镜材料；

-将熔融隐形眼镜材料注入(206)注射模具中以形成模制棱镜形隐形眼镜100；

-通过冷却注射模具冷却(208)模制棱镜隐形眼镜100；以及

-从注射模具中取出(210)冷却的模制棱镜形隐形眼镜100。

替代方法220的实施例可以包括：

-将软性隐形眼镜材料盘安装(222)在轴上；

-旋转(224)轴；

-利用受计算机控制的工具(诸如计算机控制的车床)使旋转安装的软性隐形眼镜材料盘成形(226)为棱镜隐形眼镜100，棱镜隐形眼镜100具有：第一棱镜区110，具有第一棱镜和第一屈光力；以及渐进棱镜区130，与第一棱镜区110相邻，具有从第一棱镜到第二棱镜变化的渐进棱镜；以及

-停止(228)旋转盘并移除切割的棱镜隐形眼镜。

可以结合方法200和220实践制造隐形眼镜的已知方法的许多附加步骤。

虽然本文件包含许多细节，但这些细节不应当被解释为对本发明或可要求保护的范围的限制，而是作为对本发明特定实施例特有的特征的描述。在分开的实施例的上下文中在本文档中描述的某些特征也可以在单个实施例中组合实现。相反，在单个实施例的上下文中描述的各种特征也可以单独地或以任何合适的子组合在多个实施例中实现。而且，虽然上面的特征可以描述为以某些组合起作用并且甚至最初如此声明，但是在一些情况下可以从组合中切除来自所要求保护的组合的一个或多个特征，并且所要求保护的组合可以针对子组合或者子组合的变化。