一种巩膜镜

摘要

本发明公开的一种巩膜镜，包括外表面和内表面，并依次分为光学区、过渡区和着陆区，外表面为连续的自由曲面，内表面分为光学区内表面、过渡区内表面和着陆区内表面，过渡区内表面和着陆区内表面由单段或多段不同曲率半径的圆弧相连组成，本发明采用采用自由曲面设计，可校正高阶像差，提高巩膜镜的成像质量，巩膜镜的内表面的采用连续求导的方式拟合，其面型与人眼表面形貌贴合，预留的储泪间隔，可储存泪液，使眼睛保持湿润且无异物感，着陆区形成翘边，可有效提高巩膜镜的稳定性，佩戴舒适，且可适用于不规则角膜的视力矫正，有利于巩膜镜的使用和推广。

权利要求

1.一种巩膜镜，其特征在于，包括外表面和内表面，且沿中心向外，依次分为光学区、过渡区和着陆区，所述外表面为连续的自由曲面，并按光学区、过渡区和着陆区进行区域划分，分为光学区外表面、过渡区外表面和着陆区外表面，所述内表面按光学区、过渡区和着陆区进行区域划分，分为光学区内表面、过渡区内表面和着陆区内表面；

所述光学区内表面与光学区外表面的面型相同，均呈自由曲面，光学区内表面与角膜之间预留储泪间隔，用于存储泪液，过渡区内表面为非球面，位于光学区内表面和着陆区内表面之间，其面型截面由单段或多段不同曲率半径的圆弧相连组成，所述着陆区内表面为非球面，其面型截面由单段或多段不同曲率半径的圆弧相连组成，且着陆区内表面与巩膜表面切向构成倾斜角，该倾斜角为α，使得着陆区在角膜表面上形成翘边；

其中，所述光学区的厚度为D，D为0.25～0.4mm，直径为D0，D0为8～12mm，曲率半径为

7.55～9.91mm，所述光学区外表面和光学区内表面的自由曲面表达式为：式中，z表示z轴方向的矢高差，c表示曲率，k表示圆锥曲面系数，Cj为xm,yn项的系数，m和n分别表示x和y的阶数，r表示光学区外表面和光学区内表面对应的曲面半径；

其中，所述过渡区的直径为d，d为4mm，组成所述过渡区内表面的单段或多段不同曲率半径的圆弧定义为⌒n，所述⌒n的两侧端点分别为Pn和Pn+1，以所述角膜的曲率中心为原点建立二维坐标系XY，在所述二维坐标系中，⌒n的两侧端点坐标为Pn(Xn,Yn)和Pn+1(Xn+1,Yn+1)，端点Pn和Pn+1与所述角膜的曲率中心的角度分别为Tn和Tn+1，通过角膜地形图的测量及眼球模型的正确推算可以得到⌒n的端点Pn和Pn+1的信息Pn(Xn,Yn，Tn)，Pn+1(Xn+1,Yn+1，Tn+1)，基于此，可得到单段或多段不同曲率半径的圆弧⌒n+1、⌒n+2、⌒n+3…,端点为Pn+1，Pn+2、Pn+2，Pn+3、Pn+3，Pn+4…，端点坐标为Pn+1(Xn+1,Yn+1)，Pn+2(Xn+2,Yn+2)、Pn+2(Xn+2,Yn+2)，Pn+3(Xn+3,Yn+3)、Pn+3(Xn+3,Yn+3)，Pn+4(Xn+4,Yn+4)…，以及端点与所述角膜的曲率中心的角度为Tn+1，Tn+2、Tn+2，Tn+3、Tn+3，Tn+4…，则⌒n、⌒n+1、⌒n+2、⌒n+3…的曲率半径满足公式：基于上述公式，将⌒n的端点代入公式，可得Rn'和Rn"，取Rn'和Rn"的平均值，即得⌒n的曲率半径值Rn，同理可得，⌒n+1、⌒n+2、⌒n+3…的曲率半径值Rn+1、Rn+2、Rn+3…；

其中，呈非球面的所述过渡区内表面的面型截面由三段不同曲率半径的圆弧组成，过渡区内表面与过渡区外表面之间的厚度为0.3～0.5mm；

其中，组成所述过渡区内表面的三段不同曲率半径的圆弧可定义为⌒1、⌒2和⌒3，所述⌒1、⌒2和⌒3的两侧端点分别为P1，P2、P2，P3和P3，P4；以所述角膜的曲率中心为原点建立二维坐标系XY，在所述二维坐标系中，⌒1的两侧端点坐标为P1(X1,Y1)和P2(X2,Y2)，⌒2的两侧端点坐标为P2(X2,Y2)和P3(X3,Y3)，⌒3的两侧端点坐标为P3(X3,Y3)和P4(X4,Y4)，端点P1、P2、P3和P4与所述角膜的曲率中心的角度分别为T1、T2、T3和T4，通过角膜地形图的测量及眼球模型的正确推算可以得到⌒1、⌒2和⌒3的端点P1，P2、P2，P3和P3，P4的信息P1(X1,Y1，T1)，P2(X2,Y2，T2)、P2(X2,Y2，T2)，P3(X3,Y3，T3)和P3(X3,Y3，T3)，P4(X4,Y4，T4)，则以⌒1、⌒2和⌒3的曲率半径满足公式：

基于上述公式，将⌒1的端点代入公式，可得R1'和R1"，取R1'和R1"的平均值，即得⌒1的曲率半径值R1，同理可得，⌒2和⌒3的曲率半径值R2和R3；

其中，呈非球面的所述着陆区内表面的面型截面由三段不同曲率半径的圆弧组成，倾斜角α为3～5°，所述着陆区的直径为w，w为8mm，其厚度为0.25～0.35mm，组成所述着陆区内表面的三段不同曲率半径的圆弧可定义为⌒i、⌒ii和⌒iii，基于公式：可得⌒i、⌒ii和⌒

iii的曲率半径值Ri、Rii和Riii。

2.如权利要求1所述的一种巩膜镜，其特征在于，所述储泪间隔的厚度范围为0～

300um。

3.如权利要求1或2所述的一种巩膜镜，其特征在于，该巩膜镜的直径为D,所述D为20～

24mm，其材质为Dk值大于120的高透氧性材质。

说明书

一种巩膜镜

技术领域

[0001] 本发明涉及眼视光学技术领域，特别是一种巩膜镜。

背景技术

[0002] 第一片巩膜镜的出现是在19世纪后期，通过玻璃吹制而成。一百多年来，随着设计水平、材料研发、以及加工水平的不断提高，巩膜镜发展成由新设计、新工艺、高透氧性材料
以及诊断性验配技术相互交叉、综合形成的高端产品。

[0003] 巩膜镜由3个部分组成：光学区、过渡区和着陆区。光学区横跨角膜且不与角膜接触，保证角膜安全的同时可以得到良好的视力矫正；过渡区位于角巩膜缘区域，作用是连接
光学区和着陆区；着陆区是巩膜镜的承重区域，因此着陆区的弧度要与巩膜的面型尽量一
致，避免巩膜局部受压过大，造成眼睛损伤。

[0004] 巩膜镜常用于原生性的不规则角膜，如圆锥角膜，角膜营养不良，角膜周边透明样变性，球形角膜等造成的角膜散光的视力矫正；也可以用于继发性的如LASIK等屈光手术后
和角膜移植，角膜感染，角膜外伤等原因造成的视力矫正。

[0005] 相对于硬性角膜接触镜Rigid Gas Permeable Contact Lens(RGP)巩膜镜不接触角膜，角膜无异物感，直径较大、稳定性好，佩戴更舒适。此外，巩膜镜下能够存储更多的泪
液，有利于缓解各种原因造成的“干眼症”。

[0006] 在现有技术中，巩膜镜的设计和研究存在着很多不足，许多是对于巩膜镜的结构进行改造。比如专利(CN105259672 A)阐述了一种巩膜镜，将巩膜镜的全接触的结构改造成
三点稳定翼接触的结构。这种改造只涉及巩膜镜的重量，以及已有佩戴方式的改进，并不能
从本质上提高巩膜镜的性能。

[0007] 随着角膜和眼表面型态结构测量学的发展和技术、设备的进步，巩膜镜的面型与眼表形态的适宜性的设计日益受到关注。巩膜镜的面型适宜性设计不仅提高了巩膜镜的性
能，而且大大提高了巩膜镜的验配成功率。

发明内容

[0008] 本发明鉴于现有技术中所存在的上述问题而提出，通过利用角膜和眼表面型态结构测量学技术，合理设计巩膜镜的外表面和内表面来达到提高像质和佩戴舒适度。

[0009] 具体的技术方案如下：

[0010] 一种巩膜镜，其特征在于，包括外表面和内表面，且沿中心向外，依次分为光学区、过渡区和着陆区，所述外表面为连续的自由曲面，并按光学区、过渡区和着陆区进行区域划
分，分为光学区外表面、过渡区外表面和着陆区外表面，所述内表面按光学区、过渡区和着
陆区进行区域划分，分为光学区内表面、过渡区内表面和着陆区内表面；

[0011] 所述光学区内表面与光学区外表面的面型相同，均呈自由曲面，光学区内表面与角膜之间预留储泪间隔，用于存储泪液，过渡区内表面为非球面，位于光学区内表面和着陆
区内表面之间，其面型截面由单段或多段不同曲率半径的圆弧相连组成，所述着陆区内表
面为非球面，其面型截面由单段或多段不同曲率半径的圆弧相连组成，且着陆区内表面与
巩膜表面切向构成倾斜角，该倾斜角为α，使得着陆区在角膜表面上形成翘边。

[0012] 上述的一种巩膜镜，其中，所述光学区的厚度为D，D为0.25～0.4mm，直径为D0，D0为8～12mm，曲率半径为7.55～9.91mm，所述光学区外表面和光学区内表面的自由曲面表达式
为：

[0013]

[0014] 式中，z表示z轴方向的矢高差，c表示曲率，k表示圆锥曲面系数，Cj为xm,yn项的系数，m和n分别表示x和y的阶数，r表示光学区外表面和光学区内表面对应的曲面半径。

[0015] 上述的一种巩膜镜，其中，所述过渡区的直径为d，d为4mm，组成所述过渡区内表面的单段或多段不同曲率半径的圆弧定义为⌒n，所述⌒n的两侧端点分别为Pn和Pn+1，以所述
角膜的曲率中心为原点建立二维坐标系XY，在所述二维坐标系中，⌒n的两侧端点坐标为Pn
(Xn,Yn)和Pn+1(Xn+1,Yn+1)，端点Pn和Pn+1与所述角膜的曲率中心的角度分别为Tn和Tn+1，通过
角膜地形图的测量及眼球模型的正确推算可以得到⌒n的端点Pn和Pn+1的信息Pn(Xn,Yn，Tn)，
Pn+1(Xn+1,Yn+1，Tn+1)，基于此，可得到单段或多段不同曲率半径的圆弧⌒n+1、⌒n+2、⌒n+
3…,端点为Pn+1，Pn+2、Pn+2，Pn+3、Pn+3，Pn+4…，端点坐标为Pn+1(Xn+1,Yn+1)，Pn+2(Xn+2,Yn+2)、Pn+2
(Xn+2,Yn+2)，Pn+3(Xn+3,Yn+3)、Pn+3(Xn+3,Yn+3)，Pn+4(Xn+4,Yn+4)…，以及端点与所述角膜的曲率中
心的角度为Tn+1，Tn+2、Tn+2，Tn+3、Tn+3，Tn+4…，则⌒n、⌒n+1、⌒n+2、⌒n+3…的曲率半径满足公
式：

[0016]

[0017] 基于上述公式，将⌒n的端点代入公式，可得Rn'和Rn"，取Rn'和Rn"的平均值，即得⌒n的曲率半径值Rn，同理可得，⌒n+1、⌒n+2、⌒n+3…的曲率半径值Rn+1、Rn+2、Rn+3…。

[0018] 上述的一种巩膜镜，其中，呈非球面的所述过渡区内表面的面型截面由三段不同曲率半径的圆弧组成，过渡区内表面与过渡区外表面之间的厚度为0.3～0.5mm。

[0019] 上述的一种巩膜镜，其中，组成所述过渡区内表面的三段不同曲率半径的圆弧可定义为⌒1、⌒2和⌒3，所述⌒1、⌒2和⌒3的两侧端点分别为P1，P2、P2，P3和P3，P4；以所述
角膜的曲率中心为原点建立二维坐标系XY，在所述二维坐标系中，⌒1的两侧端点坐标为P1
(X1,Y1)和P2(X2,Y2)，⌒2的两侧端点坐标为P2(X2,Y2)和P3(X3,Y3)，⌒3的两侧端点坐标
为P3(X3,Y3)和P4(X4,Y4)，端点P1、P2、P3和P4与所述角膜的曲率中心的角度分别为T1、T2、
T3和T4，通过角膜地形图的测量及眼球模型的正确推算可以得到⌒1、⌒2和⌒3的端点P1，
P2、P2，P3和P3，P4的信息P1(X1,Y1，T1)，P2(X2,Y2，T2)、P2(X2,Y2，T2)，P3(X3,Y3，T3)和P3(X3,Y3，
T3)，P4(X4,Y4，T4)，则以⌒1、⌒2和⌒3的曲率半径满足公式：

[0020]

[0021] 基于上述公式，将⌒1的端点代入公式，可得R1'和R1"，取R1'和R1"的平均值，即得⌒1的曲率半径值R1，同理可得，⌒2和⌒3的曲率半径值R2和R3。

[0022] 上述的一种巩膜镜，其中，呈非球面的所述着陆区内表面的面型截面由三段不同曲率半径的圆弧组成，倾斜角α为3～5°，所述着陆区的直径为w，w为8mm，其厚度为0.25～
0.35mm，组成所述着陆区内表面的三段不同曲率半径的圆弧可定义为⌒i、⌒ii和⌒iii，基
于公式：

[0023] 可得⌒i、⌒ii和⌒iii的曲率半径值Ri、Rii和Riii。

[0024] 上述的一种巩膜镜，其中，所述储泪间隔的厚度范围为0～300um。

[0025] 上述的一种巩膜镜，其中，该巩膜镜的直径为D,所述D为20～24mm，其材质为Dk值大于120的高透氧性材质。

[0026] 本发明的有益效果为：

[0027] 本发明公开的一种巩膜镜，包括外表面和内表面，并依次分为光学区、过渡区和着陆区，外表面为连续的自由曲面，内表面分为光学区内表面、过渡区内表面和着陆区内表
面，过渡区内表面和着陆区内表面由单段或多段不同曲率半径的圆弧相连组成，本发明采
用采用自由曲面设计，可校正高阶像差，提高巩膜镜的成像质量，巩膜镜的内表面的采用连
续求导的方式拟合，其面型与人眼表面形貌贴合，预留的储泪间隔，可储存泪液，使眼睛保
持湿润且无异物感，着陆区形成翘边，可有效提高巩膜镜的稳定性，佩戴舒适，且可适用于
不规则角膜的视力矫正，有利于巩膜镜的使用和推广。

附图说明

[0028] 图1为本发明截面图。

[0029] 图2为巩膜镜内表面端点在二维坐标系中的关系示意图(过渡区内表面的面型截面为单段圆弧)。

[0030] 附图标号说明：1、外表面；2、光学区外表面；3、过渡区外表面；4、着陆区外表面；5、内表面；6、光学区内表面；7、过渡区内表面；8、着陆区内表面；9、光学区；10、过渡区；11、着
陆区；12、角膜；13、角膜曲面半径；14、光学区内表面曲面半径；15、过渡区内表面综合曲面
半径；16、着陆区内表面综合曲面半径；17、储泪间隔。

具体实施方式

[0031] 为使本发明的技术方案更加清晰明确，下面结合实施例对本发明进行进一步描述，任何对本发明技术方案的技术特征进行等价替换和常规推理得出的方案均落入本发明
保护范围。

[0032] 实施例一

[0033] 本实施例的一种巩膜镜，其特征在于，包括外表面和内表面，且沿中心向外，依次分为光学区、过渡区和着陆区，所述外表面为连续的自由曲面，并按光学区、过渡区和着陆
区进行区域划分，分为光学区外表面、过渡区外表面和着陆区外表面，所述内表面按光学
区、过渡区和着陆区进行区域划分，分为光学区内表面、过渡区内表面和着陆区内表面；

[0034] 所述光学区内表面与光学区外表面的面型相同，均呈自由曲面，光学区内表面与角膜之间预留储泪间隔，用于存储泪液，过渡区内表面为非球面，位于光学区内表面和着陆
区内表面之间，其面型截面由单段或多段不同曲率半径的圆弧相连组成，所述着陆区内表
面为非球面，其面型截面由单段或多段不同曲率半径的圆弧相连组成，且着陆区内表面与
巩膜表面切向构成倾斜角，该倾斜角为α，使得着陆区在角膜表面上形成翘边；

[0035] 本实施例中，外表面和光学区外表面采用自由曲面设计，可有效校正高阶像差，提高成像质量，预留的储泪间隔，可储存泪液，角膜无异物感，舒适度高，着陆区形成翘边，可
有效提高巩膜镜的稳定性，佩戴更舒适。

[0036] 实施例二

[0037] 本实施例的一种巩膜镜，其中，所述光学区的厚度为D，D为0.25～0.4mm，直径为D0，D0为8～12mm，曲率半径为7.55～9.91mm，所述光学区外表面和光学区内表面的自由曲面
表达式为：

[0038]

[0039] 式中，z表示z轴方向的矢高差，c表示曲率，k表示圆锥曲面系数，Cj为xm,yn项的系数，m和n分别表示x和y的阶数，r表示光学区外表面和光学区内表面对应的曲面半径；

[0040] 本实施例的自由曲面面型基于上述的自由曲面表达式建立，根据角膜地形图测得角膜的数据进行数学建模，可使角膜作为一个非球面的光学面，以所述巩膜镜的外表面为
第一面，内表面光学区为第二面，角膜为第三面，人眼视网膜为成像面，并输入它们的相对
位置关系，折射率等，并将其模拟的参数输入光学设计软件Code.v，进行光学系统的设计，
并进行逐项优化，所得的巩膜镜的自由曲面面型为非旋转轴对称，其成像质量佳，且适宜生
产加工。

[0041] 实施例三

[0042] 本实施例的一种巩膜镜，其中，所述过渡区的直径为d，d为4mm，组成所述过渡区内表面的单段或多段不同曲率半径的圆弧定义为⌒n，所述⌒n的两侧端点分别为Pn和Pn+1，以
所述角膜的曲率中心为原点建立二维坐标系XY，在所述二维坐标系中，⌒n的两侧端点坐标
为Pn(Xn,Yn)和Pn+1(Xn+1,Yn+1)，端点Pn和Pn+1与所述角膜的曲率中心的角度分别为Tn和Tn+1，通
过角膜地形图的测量及眼球模型的正确推算可以得到⌒n的端点Pn和Pn+1的信息Pn(Xn,Yn，
Tn)，Pn+1(Xn+1,Yn+1，Tn+1)，基于此，可得到单段或多段不同曲率半径的圆弧⌒n+1、⌒n+2、⌒n
+3…,端点为Pn+1，Pn+2、Pn+2，Pn+3、Pn+3，Pn+4…，端点坐标为Pn+1(Xn+1,Yn+1)，Pn+2(Xn+2,Yn+2)、Pn+2
(Xn+2,Yn+2)，Pn+3(Xn+3,Yn+3)、Pn+3(Xn+3,Yn+3)，Pn+4(Xn+4,Yn+4)…，以及端点与所述角膜的曲率中
心的角度为Tn+1，Tn+2、Tn+2，Tn+3、Tn+3，Tn+4…，则⌒n、⌒n+1、⌒n+2、⌒n+3…的曲率半径满足公
式：

[0043]

[0044] 基于上述公式，将⌒n的端点代入公式，可得Rn'和Rn"，取Rn'和Rn"的平均值，即得⌒n的曲率半径值Rn，同理可得，⌒n+1、⌒n+2、⌒n+3…的曲率半径值Rn+1、Rn+2、Rn+3…；

[0045] 如图1所示，其中，过渡区内表面综合曲面半径为Rn、Rn+1、Rn+2、Rn+3…的集合；

[0046] 如图2所示的巩膜镜内表面端点在二维坐标系中的关系示意图，此时，过渡区内表面的面型截面为单段圆弧，即仅存在⌒1，如需进行过渡区内表面的多段圆弧延伸，可基于
式2进行连续推导，得到⌒2～⌒n；

[0047] 基于上述方案，可快速准确的计算出过渡区的面型特征，并可适用于不规则角膜的视力矫正。

[0048] 实施例四

[0049] 本实施例的一种巩膜镜，其中，呈非球面的所述过渡区内表面的面型截面由三段不同曲率半径的圆弧组成，过渡区内表面与过渡区外表面之间的厚度为0.3～0.5mm；

[0050] 并以实施例三为基础，定义组成所述过渡区内表面的三段不同曲率半径的圆弧为⌒1、⌒2和⌒3，其中，所述⌒1、⌒2和⌒3的两侧端点分别为P1，P2、P2，P3和P3，P4；以所述角
膜的曲率中心为原点建立二维坐标系XY，在所述二维坐标系中，⌒1的两侧端点坐标为P1
(X1,Y1)和P2(X2,Y2)，⌒2的两侧端点坐标为P2(X2,Y2)和P3(X3,Y3)，⌒3的两侧端点坐标
为P3(X3,Y3)和P4(X4,Y4)，端点P1、P2、P3和P4与所述角膜的曲率中心的角度分别为T1、T2、
T3和T4，通过角膜地形图的测量及眼球模型的正确推算可以得到⌒1、⌒2和⌒3的端点P1，
P2、P2，P3和P3，P4的信息P1(X1,Y1，T1)，P2(X2,Y2，T2)、P2(X2,Y2，T2)，P3(X3,Y3，T3)和P3(X3,Y3，
T3)，P4(X4,Y4，T4)，则以⌒1、⌒2和⌒3的曲率半径满足公式：

[0051]

[0052] 基于上述公式，将⌒1的端点代入公式，可得R1'和R1"，取R1'和R1"的平均值，即得⌒1的曲率半径值R1，同理可得，⌒2和⌒3的曲率半径值R2和R3，即过渡区内表面综合曲面半
径为R1、R2和R3的集合。

[0053] 实施例五

[0054] 本实施例的一种巩膜镜，其中，其中，呈非球面的所述着陆区内表面的面型截面由三段不同曲率半径的圆弧组成，倾斜角α为3～5°，所述着陆区的直径为w，w为8mm，其厚度为
0.25～0.35mm，组成所述着陆区内表面的三段不同曲率半径的圆弧可定义为⌒i、⌒ii和⌒
iii，基于公式：

[0055] 可得⌒i、⌒ii和⌒iii的曲率半径值Ri、Rii和Riii，即着陆区内表面综合曲面半径为Ri、Rii和Riii的集合；

[0056] 其中，所述储泪间隔的厚度范围为0～300um。

[0057] 实施例五

[0058] 本实施例的一种巩膜镜，其中，该巩膜镜的直径D,所述D为20～24mm，其材质为Dk值大于120的高透氧性材质；

[0059] 巩膜镜大小适宜，且所用材料具备高透氧性，可有效提高佩戴舒适度。

[0060] 综上所述，本发明采用采用自由曲面设计，可校正高阶像差，提高巩膜镜的成像质量，巩膜镜的内表面的采用连续求导的方式拟合，其面型与人眼表面形貌贴合，预留的储泪
间隔，可储存泪液，使眼睛保持湿润且无异物感，着陆区形成翘边，可有效提高巩膜镜的稳
定性，佩戴舒适，且可适用于不规则角膜的视力矫正，有利于巩膜镜的使用和推广。

[0061] 以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，
都应涵盖在本发明的保护范围内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围
为准。