基于波前技术的角膜接触镜设计方法技术

一种基于波前技术的角膜接触镜设计方法。本发明专利技术是一种根据眼视光的客观测量数据获得角膜接触镜面型结构的技术，根据实际测量的角膜地形图数据，运用MATLAB软件编程对角膜前表面进行最佳球面或环曲面拟合，从而设计了角膜接触镜的后表面光学区的面型结构。结合实际测量的人眼波前像差数据，根据衍射的角谱理论，计算波前由出瞳平面传播到角膜前表面、经由泪液透镜及在角膜接触镜介质内的传播，得到角膜接触镜前表面的等效波前像差，进而拟合得到矫正该波前像差的角膜接触镜前表面光学区的最优的环曲面面型。由已设计完成的角膜接触镜的前后表面光学区的面型结构，计算和拟合得到该角膜接触镜的最优球、柱度和散光轴位角。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于视觉矫正

技术介绍
角膜接触镜问世已有百余年，现代高科技的发展为角膜接触镜的研究提供了更多 的途径，如，制造工艺和制作材料的改进、验配和设计的个性化等，使得角膜接触镜被越来 越多的眼病患者所青睐。目前，矫正屈光不正所需的角膜接触镜屈光度由以下验光程序获得基于客观电 脑验光仪和人工检影验光测得的基本屈光度，结合角膜曲率计得到的被检眼角膜曲率半 径，选择一定规格的试戴片，进行主观插片验光，由此得到的检测结果是以框架眼镜平面 为参考面的屈光度，最后，经过顶点距离公式将之转化为角膜接触镜的验光处方。顶点距离换算公式公式(1)其中，指角膜接触镜的屈光度(D)，&指框架眼镜的验光屈光度(D)，i/指镜架平面与 角膜顶点的距离(m)，一般为12 15 mm。可见，传统角膜接触镜的验光结果，主要是由主观验光方法确定的，主观验光 方法存在一定的不足，如，受验光师的经验和技能影响、被检者主体状态不同、周围环境因 素和插片的精度(0.25 D)等都会造成结果不精确。人眼波前像差的成功测量是上世纪末眼视光学领域的一个重大进步，波前技术及 高阶像差矫正技术的不断完善，促进了视光学及其相关领域的发展，在短短近十年间，视觉 矫正技术产生了巨大变革，例如1.波前引导的个性化激光角膜手术已经普遍应用于眼科 临床；2.本世纪初，波前框架眼镜出现，它利用波前验光的客观方法确定眼镜的屈光度数， 较之于传统的主观验光方法，其结果更加准确快速，精度可达到0. 01 D。利用波前框架眼镜矫正屈光不正，可以看作是利用眼镜片产生的波相差补偿人眼 波前像差。虽然同是用于矫正屈光不正，框架眼镜和角膜接触镜之间存在诸多不同之处， 如，框架眼镜片和角膜之间有12 15 mm的距离，而角膜接触镜直接贴附在角膜的泪液层(约 为6. 5 7. 5 um厚)上，需要考虑泪液的作用。除此之外，角膜接触镜的后表面光学区的曲率 半径要与角膜相匹配，整个镜片的屈光度由前表面光学区的曲率半径最终确定。所以，基于 波前技术的角膜接触镜与基于波前技术的框架眼镜的设计也是不同的。但是，目前尚未有 关于波前像差技术的角膜接触镜的相关报道。
技术实现思路
本专利技术的目的是解决现有角膜接触镜验光过程繁杂、验光结果精度不够且准确度 受主观因素影响的问题，提供一种，以便设计基于客 观测量数据的最优的角膜接触镜，提高人眼的视觉质量。 本专利技术提供的基于波前技术的角膜接触镜的设计方法包括第一，通过医用角膜地形图仪精确测定个体人眼的角膜前表面的形状并用高次非球面 函数表示出来，在MATLAB软件中编程计算得到对角膜前表面的最佳拟合曲面(球面或环曲 面)，用该最佳拟合曲面来确定角膜接触镜的后表面光学区的面型结构；第二，通过医用波前像差仪精确测量人眼的出瞳平面的波前像差，利用角谱理论编程 计算波前由出瞳传播到角膜前表面、经泪液透镜和角膜接触镜介质，最后传播至角膜接触 镜前表面时的相位分布，从而得到角膜接触镜前表面的等效波前像差；第三，通过对第二步得到的角膜接触镜前表面处的等效波前像差进行拟合，得到矫正 眼波前像差的最优的拟合曲面(球面或环曲面)，从而获得角膜接触镜前表面光学区的最佳 面型结构；第四，在第一步和第三步得到的角膜接触镜后表面、前表面光学区面型结构的基础上， 计算获得整个角膜接触镜片的屈光度，即补偿人眼像差所需的最优球度、柱度和散光轴位本专利技术的优点和有益效果本专利技术方法采用角膜地形图数据，最优化设计角膜接触镜的后表面面型结构；基于波 前像差数据，运用波前在介质中传播时的衍射的角谱理论，结合泪液透镜的作用，最优化设 计角膜接触镜的前表面光学区面型结构；采用角膜接触镜前后表面的结构，计算得到整个 角膜接触镜的最优矫正屈光度。该专利技术具有以下的功能及优点一，已知实际人眼的角膜特征参数，运用MATLAB软件编程计算得到角膜的最佳拟合曲 面(球面/环曲面)，作为角膜接触镜的后表面，同时也是泪液透镜的前表面。二，已知实际人眼的波前像差数据，运用衍射的角谱理论，计算波前在空气中由出 瞳处传播至角膜的前表面，再经过泪液透镜传播至角膜接触镜的前表面时的相位分布，进 而得到角膜接触镜的前表面处的等效波前像差。三，通过对角膜接触镜前表面处的等效波前像差进行拟合，得到矫正该波前像差 的角膜接触镜前表面光学区的最优面型结构。四，根据一和三分别得到的角膜接触镜的两个表面的面型结构，利用衍射光学原 理和最小二乘拟合的方法，计算得到整个角膜接触镜片的屈光度。附图说明图1是本专利技术基于波前像差技术的角膜接触镜的设计流程图。图2是角膜地形测量示意图。图3是泪液镜结构示意图。具体的实施方式如图1所示，本专利技术提供的的具体步骤结合图1 说明如下UOrbscan II角膜地形图仪用来测量角膜前表面的曲率和相对于参考球面的高度值。2、角膜面型特征参数将角膜表面沿矢径方向的高度差D(x，y)转化为沿光轴方向的高度差△ (x，y)，(χ, y) 指角膜面上的采样点坐标(如图2所示)，用高次非球面函数表示出角膜的前表面面型。3、角膜接触镜后表面光学区面型结构在MATLAB中编程计算得到角膜前表面的最佳拟合曲面(球面或环曲面)，此曲面作为角 膜接触镜的后表面。对于中高度(大于1.50 D，D是Diopter)的角膜散光采用环曲面拟 合，低度角膜散光(小于1. 50 D)采用球面拟合。球面表达式权利要求1. 一种，其特征在于该方法包括 第一，通过医用角膜地形图仪精确测定个体人眼的角膜前表面的形状并用高次非球面 函数表示出来，计算得到对角膜前表面的最佳拟合曲面，用该最佳拟合曲面来确定角膜接 触镜的后表面光学区的面型结构；第二，通过医用波前像差仪精确测量人眼的出瞳平面的波前像差，利用角谱理论编程 计算波前由出瞳传播到角膜前表面、经泪液透镜和角膜接触镜介质，最后传播至角膜接触 镜前表面时的相位分布，从而得到角膜接触镜前表面的等效波前像差；第三，通过对第二步得到的角膜接触镜前表面处的等效波前像差进行拟合，得到矫正 眼波前像差的最优的拟合曲面，从而获得角膜接触镜前表面光学区的最佳面型结构；第四，在第一步和第三步得到的角膜接触镜后表面、前表面光学区面型结构的基础上， 计算获得整个角膜接触镜片的屈光度，即补偿人眼像差所需的最优球度、柱度和散光轴位全文摘要一种。本专利技术是一种根据眼视光的客观测量数据获得角膜接触镜面型结构的技术，根据实际测量的角膜地形图数据，运用MATLAB软件编程对角膜前表面进行最佳球面或环曲面拟合，从而设计了角膜接触镜的后表面光学区的面型结构。结合实际测量的人眼波前像差数据，根据衍射的角谱理论，计算波前由出瞳平面传播到角膜前表面、经由泪液透镜及在角膜接触镜介质内的传播，得到角膜接触镜前表面的等效波前像差，进而拟合得到矫正该波前像差的角膜接触镜前表面光学区的最优的环曲面面型。由已设计完成的角膜接触镜的前后表面光学区的面型结构，计算和拟合得到该角膜接触镜的最优球、柱度和散光轴位角。文档编号G02B27/00GK102129132SQ20111007660公开日2011年7月20日 申请日期2011年3月29日 优先权日2011年3月29日专利技术者张振华, 李蕊, 王肇圻, 饶丰 申请人:南开大学本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种基于波前技术的角膜接触镜设计方法，其特征在于该方法包括：第一，通过医用角膜地形图仪精确测定个体人眼的角膜前表面的形状并用高次非球面函数表示出来，计算得到对角膜前表面的最佳拟合曲面，用该最佳拟合曲面来确定角膜接触镜的后表面光学区的面型结构；第二，通过医用波前像差仪精确测量人眼的出瞳平面的波前像差，利用角谱理论编程计算波前由出瞳传播到角膜前表面、经泪液透镜和角膜接触镜介质，最后传播至角膜接触镜前表面时的相位分布，从而得到角膜接触镜前表面的等效波前像差；第三，通过对第二步得到的角膜接触镜前表面处的等效波前像差进行拟合，得到矫正眼波前像差的最优的拟合曲面，从而获得角膜接触镜前表面光学区的最佳面型结构；第四，在第一步和第三步得到的角膜接触镜后表面、前表面光学区面型结构的基础上，计算获得整个角膜接触镜片的屈光度，即补偿人眼像差所需的最优球度、柱度和散光轴位角。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王肇圻，李蕊，饶丰，张振华，
申请(专利权)人：南开大学，
类型：发明
国别省市：12