旋转稳定的接触镜片及其设计方法
【专利摘要】本发明涉及旋转稳定的接触镜片及其设计方法。本发明涉及接触镜片。本发明提供了双稳定区域，所述双稳定区域可与个人的眼睑相互作用，使得至少上眼睑可同时撞击镜片的两个稳定区域。与常规的稳定化镜片相比，本发明的所述稳定化镜片可以更好地保持其在眼睛上的取向。
【专利说明】
旋转稳定的接触镜片及其设计方法
[0001 ] 本申请是申请日为2009年3月4日，申请号为200980107674.9(国际申请号为PCT/ US2009/036000)，发明名称为"旋转稳定的接触镜片及其设计方法"的发明专利申请的分案 申请。
技术领域
[0002] 本发明涉及接触镜片。具体地讲，本发明提供了旋转稳定性不对称的接触镜片。
【背景技术】
[0003] 已知的是，可以通过对接触镜片的一个或多个表面赋予非球形校正特性来实现某 些光学缺陷的校正，例如圆柱形、双焦点、多焦点和波前校正特性。另外，具有非旋转对称着 色图案、匹配角膜地形的后表面的镜片，以及具有偏置光学区域的镜片是已知的。使用这些 镜片是有问题的，因为镜片佩戴于眼睛上时必须保持具体的取向才有效。当第一次将此类 镜片佩戴于眼睛上时，它必须自行地自动定位并一直保持该位置。然而，镜片定位后，由于 眨眼时眼睑会在镜片上施加力，所以镜片往往会在眼睛上转动。
[0004]通常通过改变镜片的机械特性来实现镜片在眼睛上取向的保持。例如，已使用了 棱镜稳定化，包括但不限于使镜片的前表面相对于后表面偏离、加厚镜片的下边缘、在镜片 表面上形成凹陷或凸起、以及缩短镜片边缘。
[0005] 另外，使用了动态稳定化，其中通过使用厚区域和薄区域，或者镜片周边厚度增大 或减小的区域稳定镜片，具体视情况而定。通常对称地围绕镜片周边设置薄区域和厚区域。 例如，可以将两个厚区域中的每一个设置在光学区域的任一侧，并沿着镜片的0-180度轴居 中。对称稳定区域是不利的，因为一个眼睑(如上眼睑)会撞击稳定区域的一端，然后会撞击 另一个稳定区域。这会导致镜片倾斜，使其偏离试图保持的取向。
【附图说明】
[0006] 图1为具有稳定区域的接触镜片表面的平面图的等厚图，其中稳定区域为对称的 两个厚区域。
[0007] 图2为接触镜片的前表面的平面图。
[0008]图3为在眼睛上不出的图2的镜片。
[0009]图4为最大厚度数组图。
[0010]图5为描述实例镜片的旋转特性的图。
[0011] 图6为描述实例镜片的向心特性的图。
[0012] 图7为本发明的镜片表面的平面图。
【具体实施方式】
[0013] 本发明涉及具有双稳定区域的稳定的接触镜片，与常规的双稳定区域镜片相比， 其性能有所改善，可以通过形成不对称的稳定区域获得此类镜片。更具体地讲，本发明涉及 通过设计可与个人眼睑相互作用的双稳定区域，使得至少上眼睑同时撞击，并优选地下眼 睑也可同时撞击镜片的两个稳定区域，与常规的稳定化镜片相比，本发明的稳定化镜片可 以更好地保持其在眼睛上的取向。
[0014] 在一个实施例中，本发明提供了接触镜片，所述接触镜片包括以下部分、基本上由 以下部分组成或由以下部分组成:光学区域、镜片周边以及镜片周边内的第一厚区域和第 二厚区域，其中第一厚区域和第二厚区域是不对称的。
[0015] 对于本发明的目的，所谓"厚区域"是指镜片周边内的区域，其中与镜片周边的其 他区域相比，在该区域内的镜片周边较厚。根据镜片前表面(物体侧）与后表面(眼睛侧)之 间在沿垂直于后表面方向上的距离测量镜片上任何指定点处的厚度。
[0016] 所谓"镜片周边"是指邻近和围绕光学区域的镜片的非光学部分。对于本发明的目 的，镜片周边不包括相对于其几何中心的镜片边缘、或镜片的最外部。镜片边缘的宽度通常 为约0.02mm至约0.2mm。
[0017] 所谓"不对称的"是指稳定区域关于镜片的水平(0-180度)轴以及垂直(90-270度） 轴是不对称的。
[0018] 如果相对于垂直轴的镜片表面一侧上的一个稳定区域与镜片表面另一侧上的第 二稳定区域就位置、尺寸和形状而言成镜像，那么两个稳定区域关于垂直轴对称。如果水平 轴下方的一个稳定区域的一部分与水平轴上方的同一稳定区域的一部分就位置、尺寸和形 状而言成镜像，那么两个稳定区域关于水平轴对称。例如，图1示出了具有稳定区域的接触 镜片表面的平面图的等厚图，其中稳定区域为对称的两个厚区域。更具体地讲，示出的厚区 域11和12中的每一个都以水平轴的任一端为中心。如图所示，区域11和12垂直对称。
[0019] 在设计本发明镜片时，设计者首先选择最终镜片所需的某些镜片参数和眼测量参 数。这些镜片和眼参数为:镜片直径、上眼睑角度（"ULA"）；上眼睑位置或镜片几何中心到上 眼睑的距离（"ULP"）；下眼睑角度（"LLA"）；以及下眼睑相对于镜片几何中心的位置 ("LLP"）。另外，设计者还要为每个稳定区域选择稳定区域数据，如下所示:最高子午线的厚 度分布，即沿其设置稳定区域最大厚度的子午线;周边径向距离，即从镜片的几何中心到稳 定区域最大厚度处的点；以及相对于距镜片几何中心的径向距离（"r"）和子午角（"0"）的厚 度的函数变化。
[0020] 出于举例说明的目的，图2为接触镜片20的前表面的平面图，其具有光学区域21、 镜片周边22和镜片边缘23。对于本发明的目的，镜片的顶部为水平子午线上方的镜片部分， 并位于90度位置和约90度位置，镜片的底部为水平子午线下方的镜片部分，并位于270度位 置或约270度位置。点A为镜片的几何中心。线25相对于镜片的几何中心径向向外延伸至镜 片周边的最里面的边界28,线24延伸至镜片周边的最外面的边界29。线26为周边径向距离。 该距离可以是线24与25之间的任何距离。虚线圆27表示沿其可以设置最终镜片的最大厚度 稳定区域的圆周。
[0021] 参见图3,如图所示，参考号31是指上眼睑，37是指下眼睑。上眼睑31与眼睛每侧角 膜的最外部边界的相交点（如图所示的点B和C)分别使用眼睑输入数据通过几何学确定。例 如，假设：
[0022] ULA为上眼睑角度；
[0023] ULP为从镜片的几何中心到上眼睑的距离（图3中的线32);
[0024] LDI为接触镜片的直径；
[0025] aa = l+Tan(ULA)2；
[0026] bb = _ULP;以及
[0027] cc = ULP2-LDI2/4*TAN(ULA)2;
[0028] 如果点C位于坐标(x，y)，那么 r n JC = JLD1"4 - y2
[0029] ' J (I)
[0030] 以及
[0032]在图3中，线33为连接点B和C的线。那么上眼睑角度（"ULA"）可以限定为线33相对 于镜片水平轴的角度。
[0033] 在本发明的方法中，优选地使用上眼睑，因为该眼睑总是与接触镜片的两侧相交。 然而，也可以在上述计算中使用下眼睑，前提条件是它与接触镜片的两侧相交。
[0034] 在下眼睑不与接触镜片的两侧相交的情况下，必须估计下眼睑角度（"LLA"）。这可 以通过画一条与下眼睑正切并以角膜的几何中心为中心的线来实现。参见图3,线34为以角 膜的几何中心为中心的垂直线，其延伸至下眼睑37并与下眼睑37相交。在进行本文所述的 计算时，ULA、LLA、ULP和LLP的值可以基于群体测量值，也可以优选地为个体测量值。
[0035] 随后，分别画出从点B和C到下眼睑37的线35和36。这些线中的每一条与下眼睑34 的相交点在图3中分别以点D和E示出。分别确定线35和36各自的中点F和G，并在两点之间画 一条直线38,该直线延伸穿过这两点，并超出镜片边缘23的最外面的边界。
[0036]线36和35各自与周边径向距离的相交点H和I可限定最大厚度的位置，即稳定区域 最厚部分的中心。然后计算点H和I各自与镜片中心A的子午角。例如，如果点G的坐标为Gx和 Gy，F为Fx和Fy，那么连接这些点的线38的角度为
[0038] 然后确定镜片每一侧的稳定区域的最上部边界（即最靠近镜片顶部的边界)和最 下部边界（即最靠近镜片底部的边界）。最上部边界和最下部边界可以位于眼睑与周边径向 距离的最外部边缘的相交点处。优选的是，每个边界终止于比该相交点的上眼睑低或比下 眼睑高5至10度的位置。在下眼睑与镜片边缘不相交的情况下，可以使下边界与上边界对 称，或平行于下眼睑、上眼睑或水平轴。
[0039] 用任何简便的方法计算镜片表面的360度子午线每一角度（1度的步进值)处的厚 度。例如，用最大厚度数组或函数计算径向距离（"R"）处的厚度（"THK"），如图4所示。对于结 合到镜片中的每个稳定区域而言，厚度分布可以有所不同，该厚度分布由最大厚度、最大厚 度与镜片几何中心的径向距离、最大厚度与镜片边缘之间的径向距离、最大厚度每侧的径 向厚度变化、稳定区域长度以及最大厚度任一侧的角厚度变化组成。
[0040] 比率（V'）按如下方式计算：
[0041] {子午角-象限起始角：K总象限角
[0042] 为了计算具体位置处的厚度，需定义以下角度：
[0043] 子午角，即从水平轴到所述位置的角度；
[0044] 象限起始角，即水平轴与最高子午线之间的角度；以及总象限角，即最高子午线与 稳定区域厚度结束处的子午线之间的角度。
[0045] 然后优选地将该比率应用于厚度变化函数，如下所示。首先通过乘以90将总象限 角归一化。根据以下公式算出所有象限的所得厚度（"T"）：
[0046] T = t*cos(a)n
[0047] 其中n为约1至5,优选地为约1.50至约3.00。
[0048]本领域的普通技术人员将会认识到，计算厚度"T"时，也可以使用其他函数变化方 法，包括但不限于线性、多项式和样条函数。现在可以将厚度T存储为径向距离r与子午角的 函数。
[0049] 本发明镜片的每个稳定区域可以采用任何所需的形状。例如，该区域的厚度可以 从区域的最上部以线性方式增加至最大厚度处，然后朝向区域的最下部以线性方式减小厚 度。作为另外一种选择，变化可以是加速的，或非线性的。
[0050] 优选地，本发明的每个稳定区域在最宽部分处的径向宽度在约3与4mm之间，并优 选地在约2与3mm之间。每个稳定区域的周向长度所对的角度在约30与120度之间，并优选地 在约50与90度之间。稳定区域最厚部分与最薄部分之间的最大厚度差值为约0.1至约 0.4mm，优选地为约0.2至约0.3mm。每个区域的最大厚度处可以位于距镜片的几何中心约5 至约7mm，优选地约6至6.5mm的位置。
[0051] 本发明可以用于稳定任何镜片，但可以发现它在用于需要眼上稳定化以提供光学 校正的镜片时具有最大效用。因此，本发明可以发现它在用于复曲面和多焦点镜片时具有 最大效用。另外，该设计可以用于根据具体个人的角膜地形所定制的镜片，结合高阶波前像 差校正的镜片，或两者。本发明优选地用于稳定复曲面镜片或复曲面多焦点镜片，例如，美 国专利如.5,652,638、5,805,260和6，183,082中所公开的镜片，所述专利全文以引用方式 并入本文中。
[0052] 多焦点镜片包括但不限于双焦点和渐进镜片。一种类型的双焦点镜片可提供具有 在近光焦度和远光焦度之间交替变化的环状圈的光学区域。所谓"近光焦度"是指将佩戴者 的近视视力校正至期望程度所需要的屈光度的大小。所谓"远光焦度"是指将佩戴者的远视 视力校正至期望程度所需要的屈光度的大小。
[0053] 环状图可以在镜片的前表面(物体侧）、后表面(眼睛侧)或两个表面上。在一个优 选的实施例中，提供了第一眼镜片和第二眼镜片，第一镜片具有凸形表面和凹形表面，凸形 表面的光学区域可提供基本上所有的远光焦度，凹形表面的光学区域具有至少两个同心环 状部分，该至少两个环形部分各自的焦度基本上等于远光焦度。第二镜片可提供凸形表面 和凹形表面，凸形表面的光学区域可提供基本上所有的近光焦度，凹形表面的光学区域具 有至少两个同心环状部分，该至少两个环形部分各自的焦度基本上等于近光焦度。
[0054]作为另外一种选择，还可以提供中间焦度环，或近光焦度与远光焦度环之间的焦 度。作为另外一种选择，镜片可以提供渐进多焦点校正。合适的双焦点、多焦点和渐进设计 在美国专利如.5,448,312、5,485,228、5715,031、5,929,969、6，179,420、6,511，178和6， 520,638中有所描述，所述专利全文以引用方式并入本文中。
[0055] 作为另外一种选择，本发明镜片可以结合高阶眼像差校正、角膜地形数据校正，或 两者。此类镜片的例子可在美国专利No. 6，305，802和6，554，425中找到，所述专利全文以引 用方式并入本文中。
[0056] 本发明镜片可以由任何合适的用于制造眼用镜片的镜片形成材料制成，包括但不 限于眼镜镜片、接触镜片和眼内镜片。形成软质接触镜片的示例性材料包括但不限于硅氧 烷弹性体、含硅氧烷的大分子单体、水凝胶、含硅氧烷的水凝胶等，以及它们的组合，所述含 硅氧烷的大分子单体包括但不限于美国专利No. 5，371，147、5，314，960和5，057，578中所公 开的那些，这些专利全文以引用方式并入本文。更优选的是，表面为硅氧烷，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、异丁烯酰氧基丙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，例如依他菲康A。
[0057] 优选的接触镜片材料为聚2-甲基丙烯酸羟乙酯聚合物，即具有分别共价键合到其 上的至少一个交联官能团，该至少一个交联官能团的最大分子量介于约25,000与约80,000 之间，多分散性小于约1.5至小于约3.5。该材料在美国序列号No.60/363，630中有所描述， 其全文以引用的方式并入本文中。
[0058]可以通过任何简便的方法固化镜片材料。例如，可以将材料放入模具中，通过热、 照射、化学、电磁辐射固化等以及它们的组合进行固化。对于接触镜片实施例而言，优选地 用紫外光或可见光全光谱进行模制。更具体地讲，适于固化镜片材料的精确条件取决于所 选材料和要形成的镜片。合适的工艺在美国专利No. 5,540，410中有所公开，该专利全文以 引用的方式并入本文。
[0059] 本发明的接触镜片可以用任何简便的方法制备。一种此类方法使用具有 VARIFORM?附件的0PT0F0RM?车床生产模具插件。继而可以用模具插件形成模具。随后，将 合适的液态树脂置于模具之间，接着通过压缩和固化树脂来形成本发明的镜片。本领域的 普通技术人员将会认识到，可以用多种已知的方法制备本发明镜片。
[0060] 本发明可通过以下非限制性实例进一步阐明。
[0061 ] 实翅
[0062]实例 1
[0063]图1所示的现有技术接触镜片具有_3.00屈光度的球体光度、-0.75屈光度的圆柱 体光度和180度的圆柱体轴。镜片结构和稳定区域的尺寸参数以实例1示于表2中。此外，如 图1所示，镜片在镜片周边具有两个垂直和水平对称的厚区域。图5示出了当镜片离轴旋转 45度时，它会在33秒内返回到距稳定位置0的5度角以内。图6示出了在返回稳定取向过程中 镜片保持对中位置(〇. 2mm内）并在26秒内达到稳定值。从视觉功能的角度看，0.2mm以内的 值是临床上可接受的偏心值。因此，在转回稳定位置的过程中，镜片距〇的偏心值不应超过 0 ? 2_，否则视力将受到影响。
[0064]
[0066]实例2
[0067] 根据本发明方法用表1的眼测量参数和以下表2所示的实例2的镜片尺寸参数设计 了镜片，该镜片具有-3.00屈光度的球体光度、-0.75屈光度的圆柱体光度和180度的圆柱体 轴、以及定制的稳定区域。表2中所谓"鼻的"和"颞的"分别指位于镜片鼻侧和颞侧的镜片 侦L图7示出了镜片的前表面，其中稳定区域71和72是不对称的。
[0068] 图5示出了当镜片离轴旋转45度时，它会在16秒内返回稳定位置(5度内）。图6示出 了在返回稳定取向的过程中镜片保持可接受的对中位置(0.2mm内）并在15秒内达到稳定 值。与实例1的镜片相比，这些值显著改善。
[0069] ^2
【主权项】
1. 一种接触镜片，所述接触镜片包括光学区域、镜片周边以及在所述镜片周边内的第 一厚区域和第二厚区域，其中所述第一厚区域和所述第二厚区域是不对称的，所述第一厚 区域和第二厚区域与个人眼睑相互作用使得至少上眼睑同时撞击镜片的第一厚区域和第 二厚区域。2. 根据权利要求1所述的镜片，其中每个所述厚区域的厚度从所述区域的最上部以线 性方式增加至最大厚度处，然后朝向所述区域的最下部以线性方式减小厚度。3. 根据权利要求1所述的镜片，其中每个所述厚区域的厚度从所述区域的最上部以非 线性方式增加至最大厚度处，然后朝向所述区域的最下部以非线性方式减小厚度。4. 根据权利要求2所述的镜片，其中厚区域的最厚部分与厚区域的最薄部分之间的最 大厚度差值为约〇. 1_至约〇. 4_。5. 根据权利要求3所述的镜片，其中厚区域的最厚部分与厚区域的最薄部分之间的最 大厚度差值为约〇. 1_至约〇. 4_。6. 根据权利要求2所述的镜片，其中每个所述区域的所述最大厚度处距所述镜片的几 何中心约5至约7mm。7. 根据权利要求3所述的镜片，其中每个所述区域的所述最大厚度处距所述镜片的几 何中心约5至约7mm。8. 根据权利要求4所述的镜片，其中每个所述区域的所述最大厚度处距所述镜片的几 何中心约5至约7mm。9. 根据权利要求5所述的镜片，其中每个所述区域的所述最大厚度处距所述镜片的几 何中心约5至约7mm。10. 根据权利要求1所述的镜片，其中每个所述厚区域的径向宽度为约3mm和4mm，并且 每个所述厚区域的周向长度所对的角介于约30度与120度之间。11. 根据权利要求2所述的镜片，其中每个所述厚区域的径向宽度为约3mm和4mm，并且 每个所述厚区域的周向长度所对的角介于约30度与120度之间。12. 根据权利要求3所述的镜片，其中每个所述厚区域的径向宽度为约3mm和4mm，并且 每个所述厚区域的周向长度所对的角介于约30度与120度之间。13. 根据权利要求4所述的镜片，其中每个所述厚区域的径向宽度为约3mm和4mm，并且 每个所述厚区域的周向长度所对的角介于约30度与120度之间。14. 根据权利要求5所述的镜片，其中每个所述厚区域的径向宽度为约3mm和4mm，并且 每个所述厚区域的周向长度所对的角介于约30度与120度之间。15. 根据权利要求6所述的镜片，其中每个所述厚区域的径向宽度为约3mm和4mm，并且 每个所述厚区域的周向长度所对的角介于约30度与120度之间。16. 根据权利要求7所述的镜片，其中每个所述厚区域的径向宽度为约3mm和4mm，并且 每个所述厚区域的周向长度所对的角介于约30度与120度之间。17. 根据权利要求8所述的镜片，其中每个所述厚区域的径向宽度为约3mm和4mm，并且 每个所述厚区域的周向长度所对的角介于约30度与120度之间。18. 根据权利要求9所述的镜片，其中每个所述厚区域的径向宽度为约3mm和4mm，并且 每个所述厚区域的周向长度所对的角介于约30度与120度之间。
【文档编号】G02C7/04GK105892091SQ201610281951
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2009年3月4日
【发明人】T.A.克卢特巴克, K.谢哈卜, E.V.梅内泽斯, S.E.弗兰克林, C.P.亨德里克斯, W.波策
【申请人】庄臣及庄臣视力保护公司