眼科透镜的制作方法

1.本实用新型涉及一种眼科透镜，更具体地，涉及一种通过调节透镜焦点范围内的能量分布，并结合非球面技术，实现老视矫正的眼科透镜。


背景技术：

2.老视是一种自然的生理现象，是人们步入中老年后必然会出现的视觉问题。随着年龄的增长，晶状体逐渐硬化，弹性减弱，睫状肌的功能逐渐减低，从而引起眼的调节功能逐渐下降。老视的实质是眼的调节能力的减退，年龄则是影响调节力最主要的因素。
3.现阶段用于老视矫正的方法包括手术方法和非手术方法。手术方法可分为角膜方式，巩膜方式、晶状体方式。
4.角膜方式包括角膜成形术、激光原位角膜磨镶术、飞秒激光术及角膜层间植入术等，前三种方式会破环原有角膜结构，手术不可逆，角膜层间植入术现阶段技术发展不成熟。
5.巩膜屈光性手术有效改善老视患者视力的研究报道甚少，甚至该方法除疗效不显外还存在一系列的并发症。
6.晶状体方式包括无晶体眼人工晶状体及有晶体眼人工晶状体。无晶体眼人工晶状体植入术起初为白内障患者的复明手术，随着人们生活水平的提高和科技的进步，现代白内障手术不断向“屈光性手术”发展，在复明的同时提供老视矫正的功效。屈光性无晶体眼人工晶状体包括通过衍射原理形成双焦点、三焦点的人工晶状体以及通过区域折射形成双焦点、三焦点的人工晶状体。这类晶体均可以通过分光的机制形成两个或更多个焦点，使人眼能够同时看清各焦点处的物体，但是普遍面临的问题是眩光、视觉干扰较严重；各焦点只能获得部分光线导致成像暗，对比敏感度低，焦点不连续，焦点中间视力不理想；并且由于晶体对散光、轴位居中性、光学居中性要求高，对患者自身生理条件挑剔程度高，仅有少部分患者适用。近年来出现了一种单焦点扩景深人工晶状体，其利用非球面提供一个屈光力变化连续的光学面，又称为渐变焦光学面，从而产生一个单一的延长焦点，该设计视觉干扰较小，并具有较高的抗倾斜、偏心的能力，对于大部分白内障患者均可适用。有晶体眼人工晶状体的光学设计与该单焦点扩景深人工晶状体相似，利用非球面改变光学部的屈光力分布，使其光学部由中央到周边的屈光力呈现渐进变化的趋势，从而实现扩景深的效用。
7.非手术方法包括框架镜和接触镜，其中，接触镜又可包括软性角膜接触镜、硬性角膜接触镜以及巩膜接触镜。接触镜的光学部设计大致分为双焦点、多焦点及渐变焦点。双焦点和多焦点均存在跳像，光晕等明显缺陷。渐变焦点与晶状体领域的单焦点扩景深设计相似，近年来发展迅速。
8.渐变焦点的光学设计无论是在框架镜、接触镜领域还是在人工晶状体领域均为老视矫正的有效方案，根据其屈光力的变化趋势，可分为：近中心设计，即光学部的屈光力由中央至周边逐渐降低；远中心设计，即光学部的屈光力由中央至周边逐渐升高。现阶段大多为近中心设计，而远中心设计多用于非主视眼，与近中心设计同时使用。
9.然而，无论是近中心设计还是远中心设计，其由中心至周边的屈光力变化趋势均为单调的，也就是说或者是递增的或者是递减的。这就使得透镜焦点处所占有的光能与焦点延伸长度成明显的反比关系，二者互相制约。这种局限性表现在视力水平方面则使得远焦点视力与景深扩展能力二者不可兼得。


技术实现要素：

10.基于以上问题，本实用新型提出一种改善的用于老视矫正的眼科透镜，利用非球面技术，通过调节透镜的光学部的屈光力分布，从而改变焦点范围内的光能分布特性，增加光能的利用率，在保证良好视觉质量的同时，最大化的实现景深的扩展，为老视患者提供清晰的远视力以及一定范围的中近视力。
11.根据本实用新型的一个方面，提供了一种眼科透镜，所述眼科透镜包括光学部，所述光学部包括位于中心的第一光学区，位于所述第一光学区径向外侧且围绕所述第一光学区的第二光学区以及位于所述第二光学区径向外侧且围绕所述第二光学区的第三光学区，其中，在所述第二光学区和所述第三光学区内，任意孔径处的屈光力变化率不反向；其中，在所述第一光学区内，屈光力变化率为如下情况中的任一种：任意孔径处的屈光力变化率大于零；任意孔径处的屈光力变化率小于零；任意孔径处的屈光力变化率约等于零；和屈光力变化率沿径向方向在大于零、小于零、约等于零这三者中至少两者之间变化。
12.在一个实施例中，在所述第二光学区和所述第三光学区内，任意孔径处的屈光力变化率均大于零或者任意孔径处的屈光力变化率均小于零。
13.在一个实施例中，在所述第二光学区内，任意孔径处的屈光力变化率大于零或者小于零，并且在所述第三光学区内，任意孔径处的屈光力变化率约等于零。
14.在一个实施例中，所述第一光学区的直径是所述光学部的直径的20%或更小。
15.在一个实施例中，在所述第一光学区内，任意孔径处的屈光力变化率大于零，并且其中，在所述第二光学区和所述第三光学区内，任意孔径处的屈光力变化率小于零。
16.在一个实施例中，当所述第一光学区、所述第二光学区和所述第三光学区的屈光力变化率均大于零或者均小于零时，在所述第一光学区和所述第二光学区的交界处的屈光力变化率是不连续的。
17.在一个实施例中，所述第二光学区内的平均屈光力变化率大于所述第三光学区内的平均屈光力变化率。
18.在一个实施例中，所述第一光学区、所述第二光学区和所述第三光学区之间是屈光力连续变化的。
19.在一个实施例中，所述光学部包括前表面和后表面，并且其中，在所述第一光学区和/或所述第二光学区和/或所述第三光学区中，所述前表面和/或所述后表面包括一段非球面。
20.在一个实施例中，所述光学部包括前表面和后表面，并且其中，在所述第一光学区和/或所述第二光学区和/或所述第三光学区中，所述前表面和/或所述后表面包括两段或更多段球面和/或非球面。
21.在一个实施例中，所述眼科透镜是无晶体眼人工晶状体。
22.在一个实施例中，所述无晶体眼人工晶状体的光焦度为-10.0~+36.0d，并且其中，
所述无晶体眼人工晶状体的光学部直径为4.0~8.0mm，优选为5.0~6.5mm。
23.在一个实施例中，所述无晶体眼人工晶状体第一光学区直径为0.1mm~1.6mm，优选为0.6~1.4mm，更优选为0.8~1.2mm。
24.在一个实施例中，所述无晶体眼人工晶状体的第一光学区的屈光力变化量δd1为0~3.0d，优选为1.0~2.0d。
25.在一个实施例中，所述无晶体眼人工晶状体的第一光学区的平均屈光力变化率为0~30.0d/mm，优选为0.8~5.0d/mm。
26.在一个实施例中，所述无晶体眼人工晶状体的第二光学区的径宽为0.5~2.5mm，优选为1.0~2.0mm。
27.在一个实施例中，所述无晶体眼人工晶状体第二光学区屈光力变化量δd2为0.5~4.0d，优选为1.0~2.0d。
28.在一个实施例中，所述无晶体眼人工晶状体第二光学区平均屈光力变化率为0.2~8.0d/mm，优选为0.5~2.0d/mm。
29.在一个实施例中，所述无晶体眼人工晶状体第三光学区径宽为0.5~3.0mm，优选为1.0~2.0mm。
30.在一个实施例中，所述无晶体眼人工晶状体第三光学区屈光力变化量δd3为0~2.0d，优选为0.8~1.0d。
31.在一个实施例中，所述无晶体眼人工晶状体第三光学区平均屈光力变化率为0~4.0d/mm，优选为0.4~1.0 d/mm。
32.在一个实施例中，所述眼科透镜是有晶体眼人工晶状体。
33.在一个实施例中，所述有晶体眼人工晶状体光焦度范围为-25.0~+10.0d，优选为-25.0~0d，并且其中，所述有晶体眼人工晶状体的光学部直径为4.0~8.0mm，优选为5.0~6.0mm。
34.在一个实施例中，所述有晶体眼人工晶状体第一光学区直径为0.1mm~1.6mm，优选为0.6~1.4mm，更优选为0.8~1.2mm。
35.在一个实施例中，所述有晶体眼人工晶状体第一光学区屈光力变化量δd1为0~3.0d。
36.在一个实施例中，所述有晶体眼人工晶状体第一光学区平均屈光力变化率为0~30.0d/mm，优选为0~7.5d/mm。
37.在一个实施例中，所述有晶体眼人工晶状体第二光学区径宽为0.5~2.5mm，优选为1.0~2.0mm。
38.在一个实施例中，所述有晶体眼人工晶状体第二光学区屈光力变化量δd2为0.5~4.0d。
39.在一个实施例中，所述有晶体眼人工晶状体第二光学区平均屈光力变化率为0.2~8.0d/mm，优选为0.25~4.0d/mm。
40.在一个实施例中，所述有晶体眼人工晶状体的第三光学区的径宽为0.5~3.0mm，优
选为1.0~2.0mm。
41.在一个实施例中，所述有晶体眼人工晶状体的第三光学区的屈光力变化量δd3为0~2.0d，优选为0~0.25d。
42.在一个实施例中，所述有晶体眼人工晶状体的第三光学区的平均屈光力变化率为0~4.0d/mm，优选为0~0.25d/mm。
43.在一个实施例中，所述眼科透镜是接触镜。
44.在一个实施例中，所述接触镜的光焦度为-30.0d~+30.0d，优选为-30.0~0d，并且其中，所述接触镜的光学部直径为6.0~12.0mm，优选为8.0~10.0mm。
45.在一个实施例中，所述接触镜第一光学区直径为0.1mm~2.4mm，优选为0.8~1.6mm。
46.在一个实施例中，所述接触镜第一光学区屈光力变化量δd1为0~3.0d。
47.在一个实施例中，所述接触镜第一光学区平均屈光力变化率为0~30.0d/mm，优选为0~7.5d/mm。
48.在一个实施例中，所述接触镜第二光学区径宽为0.5~3.5mm，优选为1.5~2.5mm。
49.在一个实施例中，所述接触镜第二光学区屈光力变化量δd2为0.5~4.0d。
50.在一个实施例中，所述接触镜第二光学区平均屈光力变化率为0.14~8.0d/mm，优选为0.2~2.7d/mm。
51.在一个实施例中，所述接触镜第三光学区径宽为0.5~5.0mm，优选为2.0~4.0mm。
52.在一个实施例中，所述接触镜第三光学区屈光力变化量δd3为0~2.0d，优选为0~0.5d。
53.在一个实施例中，所述接触镜第三光学区平均屈光力变化率为0~4.0d/mm，优选为0~0.25d/mm。
54.术语定义
55.在本文中使用的术语“径向”指的是从透镜中心沿半径或直径的直线方向。
56.在本文中使用的术语“孔径”指的是透镜表面径向的直径大小。
57.在本文中使用的术语“孔径m处”指的是透镜表面径向该直径m处的某一点。
58.在本文中使用的术语“任意孔径处”指的是透镜表面径向某个范围内的任意直径处。
59.在本文中使用的术语“孔径m内”或“孔径m范围内”指的是透镜表面在该直径m内的范围。
60.在本文中使用的术语“径宽”指的是透镜表面的某一圆环区域的径向宽度，即该圆环的最外侧的半径与最内侧的半径之差。
61.在本文中使用的术语“屈光力变化量δd”是相对某一孔径范围而言的，指的是该孔径范围内最高屈光力与最低屈光力之差的绝对值。
62.在本文中使用的术语“屈光力变化率k
m”指的是在任意孔径m处的屈光力变化率，即
63.，（m》n）
64.其中，dm表示透镜在孔径m处的屈光力，dn表示透镜在孔径n处的屈光力。
65.在本文中使用的术语“平均屈光力变化率”指的是在某一孔径范围内的各点的屈光力变化率的绝对值的平均值，其中，下标d代表某个孔径范围或者某个光学区。
66.在本文中使用的术语“连续”是数学函数的一种属性，粗略的理解为，它的函数图像为一个单一的不破的曲线，并且没有间断、跳跃或无限逼近的振荡。
67.在本文中使用的术语“渐变焦点”或“渐变焦光学区”指的是光焦度逐渐变化的非球面。
68.在本文中使用的一些专有名词缩写：
69.ir 材料折射率；
70.r 曲率半径；
71.ct 中心厚度。
72.在本文中，某个参数的后缀a表示该参数是与光学部的前表面相关的参数，例如ra表示光学部的前表面曲率半径，某个参数的后缀p表示该参数是与光学部的后表面相关的参数，例如rp表示光学部的后表面曲率半径。
附图说明
73.图1a示出了透镜的光学部的中央区域被不同程度遮挡时的mtf随焦距响应曲线；
74.图1b示意性地示出了光学部的不同孔径范围与mtf曲线的对应关系；
75.图1c示意性地示出了非球面在二维坐标系平面rz上的曲线；
76.图2示意性地示出了本实用新型的眼科透镜的中央小孔径范围的屈光力分布的各种形式；
77.图3a示出了本实用新型的实施例1的三个光学区的屈光力分布；
78.图3b示意性地示出了本实用新型的实施例1的光学部的侧视图；
79.图3c示出了本实用新型的实施例1与现有技术渐变焦点透镜的焦点分布的对比；
80.图3d示出了本实用新型的实施例1与现有技术单焦点、现有技术渐变焦点透镜的mtf随焦距响应曲线的对比；
81.图3e示出了示出了本实用新型的实施例1与现有技术单焦点、多焦点及渐变焦点设计透镜的离焦usaf；
82.图4a示出了本实用新型的实施例2的三个光学区的屈光力分布；
83.图4b示意性地示出了本实用新型的实施例2的光学部的侧视图；
84.图4c示出了本实用新型的实施例2与现有技术渐变焦点透镜的mtf随焦距响应曲线的对比；
85.图5a示出了本实用新型的实施例3的三个光学区的屈光力分布；
86.图5b示意性地示出了本实用新型的实施例3的光学部的侧视图；
87.图5c示出了本实用新型的实施例3与现有技术渐变焦点透镜的mtf随焦距响应曲线的对比；
88.图6a示出了本实用新型的实施例4的三个光学区的屈光力分布；
89.图6b示意性地示出了本实用新型的实施例4的光学部的侧视图；
90.图6c示出了本实用新型的实施例4与现有技术渐变焦点透镜的mtf随焦距响应曲线的对比；
91.图7示出了本实用新型的实施例5的三个光学区的屈光力分布；
92.图8示出了本实用新型的实施例6的三个光学区的屈光力分布；
93.图9示出了本实用新型的实施例7的三个光学区的屈光力分布；
94.图10示出了本实用新型的实施例8的三个光学区的屈光力分布；
95.图11示出了本实用新型的实施例9的三个光学区的屈光力分布；
96.图12示出了本实用新型的实施例10的三个光学区的屈光力分布；
97.图13示出了本实用新型的实施例11的三个光学区的屈光力分布；
98.图14示出了本实用新型的实施例12的三个光学区的屈光力分布；
99.图15示出了本实用新型的实施例13的三个光学区的屈光力分布；
100.图16示出了本实用新型的实施例14的三个光学区的屈光力分布；
101.图17示出了本实用新型的实施例15的三个光学区的屈光力分布；
102.图18示出了本实用新型的实施例16的三个光学区的屈光力分布。
具体实施方式
103.相对现有技术的渐变焦点矫正老视的透镜，本实用新型特有的中央小孔径的屈光力多变的设计，打破了现有技术远焦点视力与视程范围之间的制约关系，使焦点范围内的光能得到充分利用，最大限度的发挥透镜的景深扩展效应。同时，本实用新型的透镜优选利用高次非球面技术，整个光学部的屈光力连续变化，避免了跳像、眩光的不良视觉影响。
104.本实用新型的发明人在仿真模拟及实际实验中发现，对于渐变焦点眼科透镜，光学部中央小孔径范围内的屈光力变化对于景深扩展效应起到重要作用。通过调整透镜中央的屈光力的分布，可使mtf随焦距响应曲线变化更加细腻、易调控。从而增加透镜光能利用率，依实际需求，最大化实现景深扩展效应。
105.以表1所示的透镜为例，分别遮挡透镜中央光学区直径0mm、0.2mm、0.4mm
……
1.0mm范围，置于iso标准人眼模型下（零球差）在3mm孔径范围内，模拟其50lp/mm离焦mtf分布（mtf随焦距响应曲线），结果见图1a。如图1a所示，随着遮挡孔径的增加，mtf随焦距响应曲线的焦点区10能量分布无明显变化，而焦点延长区20能量分布变化明显。基于所述规律，本实用新型的发明人得出如下结论：光学部中央一定孔径范围内主要影响焦点延长区的能量分布，而对焦点区能量变化影响较小。如图1b所示，焦点区10的光能特性主要由光学区的径向外部部分影响；焦点延长区20的光能特性主要由光学区的径向内部部分影响，特别地，焦点延长区末端201的光能特性主要由光学区的中央小孔径部分影响。
106.在本实用新型中，透镜光学部的前表面和/或后表面可以包括非球面，非球面在二维坐标系平面rz上的曲线的表达式为：
[0107][0108]
其中，c为所述非球面的基础球面的曲率半径的倒数，r为所述曲线上任何一点m距横坐标轴z的垂直距离，z为曲线上该点距纵坐标轴r的垂直距离，q为非球面系数，a
2i
为非球
面高次项系数，m、n均为不小于1的整数且n≥m，其中，所述非球面的面形上的各点由所述曲线通过围绕横坐标轴z进行旋转对称变化而得到。图1c示意性地示出了本实用新型的非球面在二维坐标系平面rz上的曲线。
[0109]
表1 示例透镜参数
[0110]
irra/mmqact/mmrp/mm1.5521.0-1125.0-21.3
[0111]
在本文的所有表格中，对于非球面系数q和非球面高次项系数a
2i
（例如，a2、a4、a6、a8、a
10
等等），仅在表格中列出实际采用的系数的数值，未列出的系数均取为零。当非球面系数q和非球面高次项系数a
2i
均取为零时，则该表面为球面。
[0112]
有鉴于此，本实用新型的发明人得出如下结论：对于利用非球面实现连续折射从而达到景深扩展效应的光学透镜，其中央光学区小孔径范围内的光学特征主要影响焦点延长区的能量分布，而对焦点区影响较小。在光学领域的普遍共识为：一定条件下，光学透镜的能量分布主要由其屈光力分布的变化决定。因此，本实用新型采用通过调整光学区小孔径范围内的屈光力分布的方式来对光学透镜的能量分布进行更加精细的调整。综上所述，本实用新型提出一种通过改变光学区中央小孔径的光学特征来实现焦深光能调节的眼科透镜。具体地，可以将眼科透镜的中央小孔径的光学表面设计成使得任意孔径处的屈光力变化率大于零，即k》0（参见图2中的曲线a）、屈光力变化率小于零，即k《0（参见图2中的曲线b）、屈光力变化率k约等于零，即k≈0（参见图2中的曲线c）或者屈光力变化率沿径向方向在大于零和小于零之间变化（参见图2中的曲线d）。
[0113]
在图2中，虚线示出了现有技术用于老视矫正的渐变焦点透镜的屈光力变化率。如图2的虚线所示，现有技术用于老视矫正的渐变焦点透镜的屈光力在整个光学部随孔径单调变化（即屈光力变化率在整个光学部的范围内均大于零或者均小于零）并且屈光力变化率是连续的。“屈光力变化率是连续的”指的是屈光力变化率不存在突变，也即屈光力分布曲线是光滑的。
[0114]
在本文中，屈光力变化率k约等于零指的是屈光力变化率k与零相差一个小的范围，例如-0.1d/mm≤k≤0.1d/mm，或者-0.05d/mm≤k≤0.05d/mm，或者-0.03d/mm≤k≤0.03d/mm，也就是说，屈光力变化率的绝对值|k|≤0.1d/mm，或者|k|≤0.05d/mm，或者|k|≤0.03d/mm。
[0115]
本实用新型提供了一种眼科透镜，所述眼科透镜包括光学部，所述光学部包括位于中心的第一光学区，位于所述第一光学区径向外侧且围绕所述第一光学区的第二光学区以及位于所述第二光学区径向外侧且围绕所述第二光学区的第三光学区。
[0116]
在所述第一光学区内，屈光力变化率为如下情况中的任一种：
[0117]
任意孔径处的屈光力变化率大于零；
[0118]
任意孔径处的屈光力变化率小于零；
[0119]
任意孔径处的屈光力变化率约等于零；和
[0120]
屈光力变化率沿径向方向在大于零、小于零、约等于零这三者中至少两者之间变化。
[0121]
在所述第二光学区和所述第三光学区内，任意孔径处的屈光力变化率不反向。在本实用新型中，“屈光力变化率不反向”包括如下情况中的任一种：
[0122]
在所述第二光学区和所述第三光学区内，任意孔径处的屈光力变化率大于零或者任意孔径处的屈光力变化率小于零。即，第二光学区和第三光学区内任意孔径处的屈光力变化趋势相同，即均大于零或均小于零；
[0123]
在所述第二光学区内，任意孔径处的屈光力变化率大于零或者小于零，并且在所述第三光学区内，任意孔径处的屈光力变化率约等于零。本实用新型中将这种屈光力变化率情况亦视为一种不反向情况。在这种情况下，虽然第二光学区和第三光学区的屈光率变化率不是均大于零也不是均小于零，但并未出现诸如第二光学区的任意孔径处的屈光力变化率大于零而第三光学区的任意孔径处的屈光力变化率小于零（或者，第二光学区的任意孔径处的屈光力变化率小于零而第三光学区的任意孔径处的屈光力变化率大于零）的情况。
[0124]
在一些实施例中，第一光学区的直径可以不超过透镜光学部直径的20%。
[0125]
在一些实施例中，第一光学区的直径可以不超过透镜光学部直径的15%。
[0126]
在一些实施例中，第一光学区的直径可以不超过透镜光学部直径的10%。
[0127]
在一些实施例中，第一光学区的直径可以不超过透镜光学部直径的5%。
[0128]
在一些实施例中，第一光学区可以是圆形的，并且第二光学区和第三光学区可以是圆环形的。
[0129]
实施例1
[0130]
本实用新型的实施例1为无晶体眼人工晶状体，其包括光学部。光学部包括位于中心的第一光学区101，位于第一光学区101径向外侧且围绕第一光学区101的第二光学区102以及位于第二光学区102径向外侧且围绕第二光学区102的第三光学区103。实施例1的三个光学区的屈光力分布见图3a，其中，第三光学区103的任意孔径处的屈光力变化率小于零（k《0），主要用于补偿角膜像差；第二光学区102的任意孔径处的屈光力变化率小于零（k《0），主要用于焦点的延长，提供主要的δd；第一光学区101的任意孔径处的屈光力变化率大于零（k》0），主要用于调节焦点范围内的光能分布，提升光能利用率。
[0131]
本实用新型的实施例1的光焦度为17.50d，材料折射率为1.40，中心厚度为1.0mm，光学部后表面为一段非球面，光学部前表面为两段非球面，具体设计参数见表2。
[0132]
图3b示意性地示出了实施例1的光学部的侧视图，示出了光学部的前表面由两段非球面构成，而光学部的后表面由一段非球面构成。图3b是光学部前、后表面的弧段的示意图，并不代表光学部的真实面型。
[0133]
如表2所示，实施例1的光学部的后表面为一段非球面，该非球面覆盖第一光学区101、第二光学区102和第三光学区103并且由带有后缀p的参数表征。实施例1的光学部的前表面为两段非球面，其中，第一段非球面覆盖第一光学区101，并且第二段非球面覆盖第二光学区102和第三光学区103，分别由带有后缀a的参数表征。实施例1的第二光学区102和第三光学区103在前表面上为一段高次非球面，其过渡平滑，可有效避免跳像、光晕、眩光等不良现象。
[0134]
表2 本实用新型的实施例1的设计参数
[0135]
。
[0136]
现有技术的渐变焦点透镜屈光力随孔径单调变化且屈光力变化率是连续的（参见图3a中的虚线1001），其焦点分布也逐步向外（参见图3c-a），因此中央成像的部分焦点落在距焦点密集区较远的位置，导致其中央所成的焦点不足以提供足够的光能用于成像，从而使得光学部范围内的光能无法得到充分利用。本实用新型的实施例1在不改变透镜光学部δd的前提下，第一光学区与第二、三光学区的屈光力变化率呈正负反向的设计，相较现有技术设计，其第一光学区所在范围的焦点向焦点密集区移动（参见图3c-b），使其所成的焦点能够参与成像，提升能量的利用率。
[0137]
图3d示出了本实用新型的实施例1与现有技术单焦点、现有技术渐变焦点透镜的mtf随焦距响应曲线的对比（置于iso标准零球差人眼模型中仿真得出）。本实用新型的实施例1与现有技术单焦点透镜相比，mtf随焦距响应曲线更宽；与现有技术渐变焦透镜相比，mtf随焦距响应曲线宽相同，焦点区mtf最大值有所提升。主要原因为现有技术渐变焦透镜在焦点延长区外仍有部分光能分布（参见图3d的3001），然而该部分光能相对较低，不足以提供足够的光能用于成像。本实用新型的实施例1第一光学区反向k值的设计便将焦点范围外的部分杂光向焦点内聚集，从而提升焦点的所占有的光能。
[0138]
图3e示出了本实用新型的实施例1与现有技术单焦点、多焦点及渐变焦点设计透镜的离焦usaf。由此，相对现有技术单焦点透镜，本实用新型的实施例1提供约2.0d景深效应；相对现有技术多焦点透镜，本实用新型的实施例1提供连续视程，无跳像；相对现有技术渐变焦点透镜，本实用新型的实施例1提供了更清晰的远焦点视力。
[0139]
实施例2
[0140]
本实用新型的实施例2为眼外接触镜，具体为软性角膜接触镜（隐形眼镜），其设计目标为用于500度近视合并150度老花的患者的视力矫正，其包括光学部。光学部包括位于中心的第一光学区201，位于第一光学区201径向外侧且围绕第一光学区201的第二光学区202以及位于第二光学区202径向外侧且围绕第二光学区202的第三光学区203。实施例2的三个光学区的屈光力分布见图4a，其中，第三光学区203的任意孔径处的屈光力变化率小于零（k《0），主要用于近视矫正；第二光学区202的任意孔径处的屈光力变化率小于零（k《0），主要用于焦点的延长，提供主要的δd；第一光学区201的任意孔径处的屈光力变化率小于零（k《0），并且平均屈光力变化率较大，用于在原有基础上，进一步延长焦点。本实用新型的实施例2的第一光学区201、第二光学区202和第三光学区203的屈光力变化率均小于零，但是在第一光学区201和第二光学区202的交界处的屈光力变化率是不连续的。“屈光力变化率是不连续的”指的是屈光力变化率存在突变。参见图4a，在第一光学区201和第二光学区202的交界处，屈光力分布曲线不光滑，这意味着屈光力变化率是不连续的，存在突变。另外，在第二光学区202和第三光学区203的交界处，屈光力分布曲线可以是光滑的或者是不光滑，也即屈光力变化率可以是连续的或者不连续的。
[0141]
本实用新型的实施例2的光焦度为-5.0d，材料折射率为1.43，中心厚度为0.1mm，光学部后表面为球面，曲率半径为8.6mm，光学部前表面为一段球面和两段非球面组合设计，具体参数见表3。
[0142]
图4b示出了实施例2的光学部的侧视图，其示意性地示出了光学部的前表面由一段球面和两段非球面构成，而光学部的后表面由一个球面构成。图4b是光学部前、后表面的
弧段的示意图，并不代表光学部的真实面型。
[0143]
如表3所示，实施例2的光学部的后表面为一段球面设计，该球面覆盖第一光学区201、第二光学区202和第三光学区203并且由带有后缀p的参数表征。实施例2的光学部的前表面为一段球面和两段非球面组合设计，其中，球面覆盖第三光学区203，第一段非球面覆盖第一光学区201并且第二段非球面覆盖第二光学区202，分别由带有后缀a的参数表征。
[0144]
表3 本实用新型的实施例2的设计参数
[0145]
。
[0146]
图4c示出了本实用新型的实施例2与现有技术渐变焦点透镜的mtf随焦距响应曲线的对比（置于iso标准零球差人眼模型中仿真得出）。本实用新型实施例2相较于现有技术渐变焦点透镜的设计（参见图4a中的虚线2001），在第一光学区进一步提升δd，在不影响焦点mtf最大值的前提下，延长焦点宽度（如图4c，该曲线在iso标准零球差人眼模型中增加40d零球差透镜仿真得出）。本实用新型的实施例2对于配戴患者而言，在拥有相同水平的远视力情况下，提升了景深扩展效用。
[0147]
实施例3
[0148]
本实用新型的实施例3为有晶体眼人工晶状体，其设计目标为用于2000度近视合并300度老花的患者的视力矫正，其包括光学部。光学部包括位于中心的第一光学区301，位于第一光学区301径向外侧且围绕第一光学区301的第二光学区302以及位于第二光学区302径向外侧且围绕第二光学区302的第三光学区303。实施例3的三个光学区的屈光力分布见图5a，其中，第三光学区303的任意孔径处的屈光力变化率约等于零（k≈0），主要用于近视矫正；第二光学区302的任意孔径处的屈光力变化率小于零（k《0），主要用于焦点的延长，提供主要的δd；第一光学区301的屈光力变化率沿径向方向在大于零（k》0）和小于零（k《0）之间变化，用于光能分布的调节，使能量分布于焦点区和焦点延长区之间的过渡段。
[0149]
本实用新型的实施例3的光焦度为-20.0d，材料折射率为1.58，中心厚度为0.2mm，光学部后表面为平面，光学部前表面为四段非球面，具体参数见表4。
[0150]
图5b示出了实施例3的光学部的侧视图，其示意性地示出了光学部的前表面由四段非球面构成，而光学部的后表面为平面。图5b是光学部前、后表面的弧段的示意图，并不代表光学部的真实面型。
[0151]
如表4所示，实施例3的光学部的后表面为平面，其覆盖第一光学区第一光学区301、第二光学区302和第三光学区303并且由带有后缀p的参数表征。实施例3的光学部的前表面为四段非球面组合设计，其中，第一段非球面覆盖第一光学区301，第二光学区302包括两个子区域302-1、302-2，分别由第二段和第三段非球面覆盖，并且第四段非球面覆盖第三光学区303，分别由带有后缀a的参数表征。
[0152]
表4 本实用新型的实施例3的设计参数
[0153]
。
[0154]
图5c示出了本实用新型的实施例3与现有技术渐变焦点透镜的mtf随焦距响应曲线的对比（置于iso标准零球差人眼模型中仿真得出）。本实用新型的实施例3所需δd较大，在现有技术渐变焦设计（参见图5a中的虚线3001）下，焦点范围内mtf随焦距响应曲线（该曲线在iso标准零球差人眼模型中增加40d零球差透镜仿真得出）在焦点区和焦点延长去之间的过渡区存在峰谷（参见图5c的3002），导致配戴后视程不连续。本实用新型的实施例3的第一光学区的屈光力变化率沿径向方向在大于零（k》0）和小于零（k《0）之间变化，可以在有限孔径下将更多的光能分布到过渡区，弥补视程范围内可能存在的视觉缺陷。特别地，本实用新型的实施例3将第二光学区分为两段非球面，使得在光学部范围内屈光力变化率连续，避免了屈光力的突变，整个光学部屈光力过渡平滑，该第二光学区的第二段弧亦可视为第二、三光学区之间的过渡区。
[0155]
实施例4
[0156]
本实用新型的实施例4为接触镜，特别地，为硬性透气角膜接触镜（rgp），其可用于非主视眼的老视矫正，其包括光学部。光学部包括位于中心的第一光学区401，位于第一光学区401径向外侧且围绕第一光学区401的第二光学区402以及位于第二光学区402径向外侧且围绕第二光学区402的第三光学区403。实施例4的三个光学区的屈光力分布见图6a，其中，第三光学区403的任意孔径处的屈光力变化率大于零（k》0），主要用于近视矫正；第二光学区402的任意孔径处的屈光力变化率大于零（k》0），主要用于焦点的延长，提供主要的δd；第一光学区401的任意孔径处的屈光力变化率约等于零（k≈0），用于光能分布的调节，平衡焦点区和焦点延长区的光能分布。
[0157]
本实用新型的实施例4的光焦度为-27.0d，材料折射率为1.37，中心厚度为0.2mm，光学部后表面为非球面，光学部前表面为两段非球面，具体参数见表5。
[0158]
图6b示出了实施例4的光学部的侧视图，其示意性地示出了光学部的前表面由两段非球面构成，而光学部的后表面为非球面。图6b是光学部前、后表面的弧段的示意图，并不代表光学部的真实面型。
[0159]
如表5所示，实施例4的光学部的后表面为一段非球面，该非球面覆盖第一光学区401、第二光学区402和第三光学区403并且由带有后缀p的参数表征。实施例4的光学部的前表面为两段非球面，其中，第一段非球面覆盖第一光学区401和第二光学区402，并且第二段非球面覆盖第三光学区403，分别由带有后缀a的参数表征。本实用新型的实施例4的第一光学区401和第二光学区402在前表面上为一段高次非球面，过渡平滑、避免了杂散光。
[0160]
表5 本实用新型的实施例4的设计参数
[0161]
。
[0162]
图6c示出了本实用新型的实施例4与现有技术渐变焦点透镜的mtf随焦距响应曲线的对比（置于iso标准零球差人眼模型中仿真得出）。本实用新型的实施例4所需δd较小，在现有技术渐变焦设计（参见图6a中的虚线4001）下，焦点延长区所占有光能较少，景深扩展效果不明显。本实用新型的实施例4的第一光学区401采用屈光力变化率k≈0设计，将更多的光能分布在焦点扩展区，从而使焦点区，焦点扩展区的光能分布相对平衡，提升了中近视程的视力水平。
[0163]
本实用新型还可以具体实施为以下实施例5-16。
[0164]
实施例5
[0165]
本实用新型的实施例5为无晶体眼人工晶状体，光焦度为-10.0d，材料折射率为1.44，中心厚度为0.3mm，光学部前表面为球面，光学部后表面为两段非球面，具体参数见表6。
[0166]
表6 本实用新型的实施例5的设计参数
[0167]
。
[0168]
图7示意性地示出了本实用新型的实施例5的三个光学区的屈光力分布。
[0169]
实施例6
[0170]
本实用新型的实施例6为无晶体眼人工晶状体，光焦度为36.0d，材料折射率为1.43，中心厚度为3.5mm，光学部前表面为三段非球面，光学部后表面为一段非球面，具体参数见表7。
[0171]
表7 本实用新型的实施例6的设计参数
[0172]
。
[0173]
图8示意性地示出了本实用新型的实施例6的三个光学区的屈光力分布。
[0174]
实施例7
[0175]
本实用新型的实施例7为无晶体眼人工晶状体，光焦度为10.0d，材料折射率为1.43，中心厚度为1.0mm，光学部前表面为两段非球面，光学部后表面为一段非球面，具体参数见表8。
[0176]
表8 本实用新型的实施例7的设计参数
[0177]
。
[0178]
图9示意性地示出了本实用新型的实施例7的三个光学区的屈光力分布。
[0179]
实施例8
[0180]
本实用新型的实施例8为有晶体眼人工晶状体，光焦度为10.0d，材料折射率为1.55，中心厚度为0.3mm，光学部前表面为三段非球面，光学部后表面为一段球面，具体参数见表9。
[0181]
表9 本实用新型的实施例8的设计参数
[0182]
。
[0183]
图10示意性地示出了本实用新型的实施例8的三个光学区的屈光力分布。
[0184]
实施例9
[0185]
本实用新型的实施例9为有晶体眼人工晶状体，光焦度为-25.0d，材料折射率为1.55，中心厚度为0.15mm，光学部前表面为一段非球面和一段球面组合，光学部后表面为一段球面，具体参数见表10。
[0186]
表10 本实用新型的实施例9的设计参数
[0187]
。
[0188]
图11示意性地示出了本实用新型的实施例9的三个光学区的屈光力分布。
[0189]
实施例10
[0190]
本实用新型的实施例10为有晶体眼人工晶状体，光焦度为-14.25d，材料折射率为1.55，中心厚度为0.1mm，光学部前表面为一段球面，光学部后表面为一段非球面，具体参数见表11。
[0191]
表11 本实用新型的实施例10的设计参数
[0192]
。
[0193]
图12示意性地示出了本实用新型的实施例10的三个光学区的屈光力分布。
[0194]
实施例11
[0195]
本实用新型的实施例11为接触镜，光焦度为30.0d，材料折射率为1.45，中心厚度为0.14mm，光学部前表面为三段非球面，光学部后表面为一段非球面，具体参数见表12。
[0196]
表12 本实用新型的实施例11的设计参数
[0197]
。
[0198]
图13示意性地示出了本实用新型的实施例11的三个光学区的屈光力分布。
[0199]
实施例12
[0200]
本实用新型的实施例12为接触镜，光焦度为-30.0d，材料折射率为1.45，中心厚度为0.14mm，光学部前表面为三段非球面，光学部后表面为一段球面，具体参数见表13。
[0201]
表13 本实用新型的实施例12的设计参数
[0202]
。
[0203]
图14示意性地示出了本实用新型的实施例12的三个光学区的屈光力分布。
[0204]
实施例13
[0205]
本实用新型的实施例13为接触镜，光焦度为-2.0d，材料折射率为1.45，中心厚度为0.10mm，光学部前表面为三段非球面，光学部后表面为一段球面，具体参数见表14。
[0206]
表14 本实用新型的实施例13的设计参数
[0207]
。
[0208]
图15示意性地示出了本实用新型的实施例13的三个光学区的屈光力分布。
[0209]
实施例14
[0210]
本实用新型的实施例14为接触镜，光焦度为-8.0d，材料折射率为1.45，中心厚度为0.10mm，光学部前表面为三段非球面，光学部后表面为一段球面，具体参数见表15。
[0211]
表15 本实用新型的实施例14的设计参数
[0212]
。
[0213]
图16示意性地示出了本实用新型的实施例14的三个光学区的屈光力分布。
[0214]
实施例15
[0215]
本实用新型的实施例15为接触镜，光焦度为-4.25d，材料折射率为1.43，中心厚度为0.2mm，光学部前表面为两段非球面，光学部后表面为一段非球面，具体参数见表16。
[0216]
表16 本实用新型的实施例15的设计参数
[0217]
。
[0218]
图17示意性地示出了本实用新型的实施例15的三个光学区的屈光力分布。
[0219]
实施例16
[0220]
本实用新型的实施例16为接触镜，光焦度为7.25d，材料折射率为1.43，中心厚度为0.1mm，光学部前表面为四段非球面，光学部后表面为一段非球面，具体参数见表17。
[0221]
表17 本实用新型的实施例16的设计参数
[0222]
。
[0223]
图18示意性地示出了本实用新型的实施例16的三个光学区的屈光力分布。
[0224]
有鉴于上述实施例，本实用新型的主要特征及优效为：第一光学区光能调节优效和高次非球面的优效。
[0225]
本实用新型第二光学区作用效果为焦点的延长（也可理解为景深的扩展），依据实际需求提供主要δd；本实用新型第三光学区作用效果为像差矫正或视力矫正，依实际需求提供主要提供远视力（或近视力）。依据上述的第二、三光学区主要效用的不同，其平均屈光力变化率不同，具体为。本实用新型第一光学区的作用效果为光能分布的调节，在第二光学区、第三光学区提供一定的视力水平与景深的基础上，进一步调节焦点内的光能分布，使光能的利用率实现最大化。第一光学区的光能调节作用包括如下几点。
[0226]
在保持焦点长度的前提下，提升焦点内光能的峰值（如本实用新型的实施例1）。
[0227]
该效用实现方式为在不改变光学部δd的基础上，使第一光学区与第二、三光学区为k值反向的设计。第一光学区相反k值的设计使该范围焦点向光能最高处移动，在不影响焦点长度的条件下提升光能峰值。对于配戴者而言，在保证充足的景深的条件下，进一步提升远（近）焦点视力。
[0228]
在保证焦点内光能峰值的前提下，提升焦点长度（如本实用新型的实施例2）。
[0229]
该效用实现方式为在不改变第二、三光学区屈光力分布的基础上，使第一光学区k
值与第二、三光学区k值的正负相同且数值更大，即第一光学区的平均屈光力变化率大于第二光学区的平均屈光力变化率。第一光学区的较大的平均屈光力变化率能够使焦点进一步向焦点延长方向移动，在不改变焦点内光能峰值的条件下，进一步延长焦点长度。对于配戴者而言，在保证清晰的远（近）视力的条件下，进一步扩展了景深。
[0230]
在保证焦点长度及光能峰值的前提下，弥补焦点区及焦点延长区之间过渡段的光能极小值（如本实用新型的实施例3）。
[0231]
该效用实现方式为在不改变光学部δd及第二、三光学区屈光力分布的基础上，使第一光学区k值沿径向方向在大于零（k》0）和小于零（k《0）之间变化。第一光学区k值的这种设计，可实现在有限孔径下使部分光能向焦点过渡段移动，在不想影响焦点长度及峰值的条件下，整个焦点范围过渡平滑，无明显的光能最低点。对于配戴者而言，在保证清晰的远（近）焦点视力及充足的景深前提下，整个视程范围均有较高的视力水平，避免了景深过长所带来的跳像、眩光等不良视觉质量。
[0232]
在保证焦点宽度的前提下，平衡焦点区、焦点延长区的光能分布（如本实用新型的实施例4）。
[0233]
该效用的实现方式为在不改变光学部δd的基础上，使第一光学区为k值约为0。该设计使第一光学区所成的焦点分布密集，较多的光能被分布到焦点延长区，同时导致焦点区光能分布较少，二者光能分布达到相对平衡。对于配戴者而言，在保证景深的前提下，视程范围内均有相对较优且平衡的视力水平，避免了视程范围内的光能差异过大导致景深扩展不足。
[0234]
本实用新型的技术特征优选用高次非球面实现，其可用于实现k≈0、k》0、k《0的不同设计光学面型，同时也可用于复杂多变的渐变焦设计。高次非球面作用效果包括如下几点。
[0235]
不同水平k值的设计
[0236]
相较于球面设计，非球面可实现不同k值的设计，包括k≈0设计(如实施例3的第三光学区303)；k》0设计（如实施例1的第一光学区101，实施例4的第二光学区402、第三光学区403）；k《0设计（如实施例2的第一光学区201、第二光学区202、第三光学区203，实施例4的第二光学区202）。
[0237]
不同光学区之间的连接
[0238]
非球面设计更易实现不同光学区之间的连接，可保证光学区交界处屈光力相同，即没有屈光力的突变点(如实施例1的第一光学区101、第二光学区102交界处，实施例2的第一光学区201、第二光学区202、第三光学区203交界处，实施例3的第一光学区301、第二光学区302交界处)。特别地，可保证光学区交界处屈光力相同，且屈光力变化率也相同（如实施例3的第二光学区302内的两个弧段的交界处，实施例3的第二光学区302、第三光学区303交界处，实施例4的第二光学区402、第三光学区403交界处）。
[0239]
复杂渐变焦面型设计
[0240]
高次非球面可实现不同屈光力变化率（如实施例1的第二光学区102、第三光学区103）以及屈光力变化率沿径向方向在大于零（k》0）和小于零（k《0）之间变化（如实施例3的第一光学区301）。将不同k值水平的面型在一段非球面型区曲率变化平滑，避免了跳像、眩
晕等不良视觉干扰。
[0241]
尽管已经参照（一个或多个）示例性实施例描述了本实用新型，但本领域技术人员将会理解的是，本实用新型不限于本文所描述的确切结构和组成部分，而且在不偏离如所附权利要求限定的本实用新型精神和范围的情况下，从前面的描述可明白各种修改、变化和变形。本实用新型不受步骤的所示排序的限制，因为一些步骤可以按照不同的顺序和/或与其它步骤同时进行。因此，本实用新型不限于所公开的（一个或多个）具体实施例，而是将会包括落在所附权利要求的范围内的所有实施例。