一种角膜接触镜的设计方法技术

本发明专利技术公开了一种角膜接触镜的设计方法，其特征在于，包括以下步骤：测量角膜表面的数据；计算角膜波前分布和相应波前像差；测量全眼波像差数据，重构全眼波前像差；计算眼内像差；构建三维波前模型；选取最优阵列组合；设计角膜接触镜相对应区域的微透镜结构，使光波经过角膜塑形镜和角膜后在此区域形成相应波形，输出微透镜结构分布为最终结果。输出微透镜结构分布为最终结果。输出微透镜结构分布为最终结果。

【技术实现步骤摘要】
一种角膜接触镜的设计方法


[0001]本专利技术涉及一种角膜接触镜的设计方法，属于角膜接触镜


技术介绍

[0002]角膜接触镜(contactlens，CL)直接贴附在角膜的泪液层上，与人眼生理相容，达到视力矫正的目的。与眶架眼镜相比CL有更大的视野，在所有注视方向均能保持光学矫正性能，消除眼镜的三棱镜作用，消除斜向散光，减少双眼视网膜像差，保持更好的双眼视，使用安全、方便、美观，还有一些特殊镜片可满足一些特殊要求。适应症：特别适应高度近视、角膜散光屈光参差及无晶体眼等。
[0003]光线传播到某一位置处等相位面组成的曲面称为波前，然而，由于人眼是一个不完美的光学系统，如眼轴与光轴并不一致、晶状体密度不均、角膜表面不规则等，会导致进入或射出人眼的波前产生偏差，这种理想波前与实际波前之间的偏差即称之为波前像差。波前像差根据泽尔尼克多项式分解，可划分为低阶像差和高阶像差。其中，低阶像差包括离焦和散光等传统验光领域常用的光学参数；高阶像差包括慧差、三叶草散光等形态内容更加复杂的光学变化。见图2。
[0004]Hartmann
–
Shack波前像差测量系统可以精准检测全眼所有像差，得到矫正人眼的像差的补偿值，从而反推出可用来补偿像差的角膜接触镜的设计。

技术实现思路

[0005]本专利技术要解决的技术问题是现有的角膜接触镜仅能解决屈光度，散光等基础参数，实际眼内高阶像差无法补偿的问题。
[0006]为了解决上述技术问题，本专利技术的技术方案是提供了一种角膜接触镜的设计方法，通过精确测量全眼像差和角膜像差(图3，波像差用泽尔尼克多项式表示测像差)，获取待补偿的眼内像差，使用蒙托卡罗反向重构的方式，建立角膜接触镜+角膜表面待补偿像差的波形分割阵列，从而设计局部波形的微透镜补偿方案，有效提高视觉质量；具体步骤如下：一种角膜接触镜的设计方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0007]步骤一、测量角膜表面的数据，测量获取角膜地形，对三维坐标系中的角膜前表面三维离散点云做噪声滤除，做zernike表达式拟合，沿光线出射方向角膜前表面记为W1(r，θ)；
[0008]步骤二、依据射线追踪法，计算角膜波前分布和相应波前像差，zernike分解后记为Z1(r，θ)；
[0009]步骤三、测量全眼波像差数据，由Hartmann
–
Shack波前像差测量仪测得眼底聚焦光斑的阵列的波前数据，使用zernike多项式的模态波前估计重构全眼波前像差，记为Z2(r，θ)；
[0010]步骤四、全眼像差与角膜前表面的像差相减即为眼内像差，记为
[0011]Z3(r，θ)＝Z2(r，θ)-Z1(r，θ)；
[0012]步骤五、角膜接触镜与角膜作用，看作一体，补偿该眼内像差Z3(r，θ)，即角膜接触镜与角膜像差和为-Z3(r，θ)；
[0013]步骤六、构建三维波前模型，分割成n*n个波前阵列设为变量，通过蒙托卡罗方法模拟仿真，进行光线追迹，得到-Z3(r，θ)的像差值；
[0014]步骤七、选取最优阵列组合，得到n^2个分割区域的每个波形，记为Pi(r,θ),(i＝1,2,
…
,n^2)；
[0015]步骤八、设计角膜接触镜相对应区域的微透镜结构，使光波经过角膜塑形镜和角膜后在此区域形成相应波形，输出微透镜结构分布为最终结果。
[0016]其中，所述步骤一中，表面数据可以由角膜地形图仪，Scheimpflug原理或OCT原理三维成像设备获取。
[0017]本专利技术方案优点在于：
[0018]1、本专利技术的角膜接触镜可补偿高阶像差，优化局部结构设计，灵活补偿所有像差。
[0019]2、本专利技术的角膜接触镜表面采用的微透镜结构可做到整体一致或彼此独立，可将边缘的成像位置会聚到视网膜前，有利于近视防控，延缓眼轴增长。
附图说明
[0020]图1为角膜接触镜补偿像差的示意图；
[0021]图2为眼睛自带像差示意图；
[0022]图3a为测量眼内像差的波像差图；
[0023]图3b为用zernike多项式表达的各低，高阶像差图；
[0024]图4a为本专利技术分割波前二维示意图；
[0025]图4b为本专利技术分割波前三维示意图；
[0026]图5为用于补偿像差的输出微透镜设计样例分布示意图；
[0027]图6为补偿像差后的波像差图；
[0028]图7为用于近视防控的光线示意图。
具体实施方式
[0029]为使下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本专利技术的保护范围。
[0030]实施方法：
[0031]该方法实施步骤如下：
[0032]1、测量角膜表面的数据，测量获取角膜地形，对三维坐标系中的角膜前表面三维离散点云做噪声滤除，做zernike表达式拟合，沿光线出射方向角膜前表面记为W1(r，θ)；
[0033]表面数据可由角膜地形图仪，Scheimpflug原理或OCT原理三维成像设备获取；
[0034]2、依据射线追踪法，计算角膜波前分布和相应波前像差，zernike分解后记为Z1(r，θ)；
[0035]3、测量全眼波像差数据，可由Hartmann
–
Shack波前像差测量仪测得眼底聚焦光斑
的阵列的波前数据，使用zernike多项式的模态波前估计重构全眼波前像差，记为Z2(r，θ)；
[0036]4、全眼像差与角膜前表面的像差相减即为眼内像差，记为
[0037]Z3(r，θ)＝Z2(r，θ)-Z1(r，θ)；
[0038]5、角膜接触镜与角膜作用，看作一体，补偿该眼内像差Z3(r，θ)，即角膜接触镜与角膜像差和为-Z3(r，θ)；
[0039]6、构建三维波前模型，分割成n*n个波前阵列设为变量，通过蒙托卡罗方法模拟仿真，进行光线追迹，得到-Z3(r，θ)的像差值；
[0040]7、选取最优阵列组合，得到n^2个分割区域的每个波形，记为Pi(r,θ),(i＝1,2,
…
,n^2)，见图4。
[0041]8、设计角膜接触镜相对应区域的微透镜结构，使光波经过角膜塑形镜和角膜后在此区域形成相应波形，输出微透镜结构分布为最终结果，如图5所示。
[0042]补偿后测试全眼像差以验证效果，如图6所示。
[0043]局部结构的选择可先进行整体规划布局的形式，比如用于近视防控的角膜接触镜需阶梯式渐近变化的曲率，所述曲率根据个体眼部玻璃体的光学曲率设置，使得周边正向离焦区的光学焦点位于周边视网膜上，如图7所示。
[0044]以上所述仅是本专利技术的优选实施方式，本专利技术的保护范围并不仅局限于上述实施例，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种角膜接触镜的设计方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、测量角膜表面的数据，测量获取角膜地形，对三维坐标系中的角膜前表面三维离散点云做噪声滤除，做zernike表达式拟合，沿光线出射方向角膜前表面记为W1(r，θ)；步骤二、依据射线追踪法，计算角膜波前分布和相应波前像差，zernike分解后记为Z1(r，θ)；步骤三、测量全眼波像差数据，由Hartmann
–
Shack波前像差测量仪测得眼底聚焦光斑的阵列的波前数据，使用zernike多项式的模态波前估计重构全眼波前像差，记为Z2(r，θ)；步骤四、全眼像差与角膜前表面的像差相减即为眼内像差，记为Z3(r，θ)＝Z2(r，θ)-Z1(r，θ)；步骤五、角膜接触镜...

【专利技术属性】
技术研发人员：尉佩，陈文光，李慧杰，
申请(专利权)人：上海美沃精密仪器股份有限公司，
类型：发明
国别省市：