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Diese
Erfindung bezieht sich auf Kontaktlinsen. Insbesondere bezieht sich
die vorliegende Erfindung auf torische multifokale Kontaktlinsen
mit einer zylindrischen optischen Oberfläche (oder Stärke) zur
Korrektur von Sehfehlern aufgrund von Astigmatismus und einer multifokalen
Stärke
zur Kompensierung von Presbyopie.
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Kontaktlinsen
werden verbreitet zur Korrektur vieler verschiedener Arten von Sehstörungen verwendet.
Diese umfassen Fehler wie Kurzsichtigkeit und Weitsichtigkeit (Myopie
bzw. Hypermetropie), Sehfehler aufgrund von Astigmatismus und Fehler
beim Nahbereichssehen, die mit dem Alter in Verbindung stehen (Presbyopie).
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Es
wird angenommen, daß Presbyopie
beim Alter einer Person auftritt, wenn die Augenlinse anfängt, zu
kristallisieren und ihre Elastizität zu verlieren, was schließlich dazu
führt,
daß das
Auge seine Fähigkeit
verliert, auf nahe Abstände
wie den normalen Leseabstand und in einigen Fällen auf Zwischenabstände zu fokussieren.
Personen mit Presbyopie (Presbyope) klagen über Schwierigkeiten bei der
Durchführung
von Aufgaben im Nahbereich. Um Presbyopie zu kompensieren, sind
ophthalmische Linsen erforderlich, die positiv stärker oder
weniger negativ stark als die Abstandskorrektur sind. Einige Personen
mit Presbyopie haben sowohl Kurz- als auch Weitsichtfehler, was
bifokale oder multifokale Linsen anstelle von Einstärkenlinsen
erforderlich macht, um ihr Sehen richtig zu korrigieren.
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Ein
großer
Teil der Presbyopen weist ebenso Sehfehler aufgrund von Astigmatismus
auf. Astigmatismus ist ein vom Meridian der optischen Stärke abhängiger Brechungsfehler
im Auge. Dieser ist für
gewöhnlich einer
oder mehreren Brechungsoberflächen,
am häufigsten
der vorderen Augenhornhaut, mit einer ringförmigen Form, zuzuschreiben.
Er kann auch einer oder mehreren Oberflächen zugeschrieben werden,
die quer verschoben oder geneigt sind. Astigmatismus ist für gewöhnlich regulär, was bedeutet,
daß die
Hauptmeridiane (maximale und minimale Stärke) senkrecht zueinander stehen.
Menschen mit Astigmatismus sehen in allen Abständen unscharf, wobei das Sehen
in der Ferne oder in der Nähe
schlecht sein kann, was von der Art des Astigmatismus abhängt. Diese
Menschen klagen möglicherweise über entzündete Augen
und Kopfschmerzen, die mit anstrengenden Sehaufgaben in Verbindung
stehen. Astigmatismus kann mit einer astigmatischen ophthalmischen
Linse, die für
gewöhn lich
eine sphärische
Oberfläche
und eine ringförmige
(zylindrische) Oberfläche
aufweist, korrigiert werden.
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Die
derzeitigen Kontaktlinsen können
sowohl Astigmatismus als auch Presbyopie nicht korrigieren. Daher
besteht der Bedarf an einer Kontaktlinse mit einer zylindrischen
optischen Oberfläche
(oder Stärke)
zur Korrektur von Sehfehlern aufgrund von Astigmatismus und einer
multifokalen Stärke
zur Kompensierung von Presbyopie.
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Ein
Ziel der Erfindung ist die Bereitstellung einer Kontaktlinse mit
einer zylindrischen optischen Oberfläche (oder Stärke) zur
Korrektur von Sehfehlern aufgrund von Astigmatismus und einer multifokalen
Stärke zur
Kompensierung von Presbyopie.
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Ein
anderes Ziel der Erfindung ist die Bereitstellung eines Verfahrens
zur Herstellung einer Kontaktlinse mit einer zylindrischen optischen
Oberfläche
(oder Stärke)
zur Korrektur von Sehfehlern aufgrund von Astigmatismus und einer
multifokalen Stärke
zur Kompensierung von Presbyopie.
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Ein
weiteres Ziel der Erfindung ist die Bereitstellung einer Familie
von Kontaktlinsen mit einer Reihe unterschiedlicher zylindrischer
Stärkekorrekturen
und einer multifokalen Stärke
zur Kompensierung von Presbyopie.
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US 5754270 beschreibt eine
bifokale Kontaktlinse mit einer zentralen Zone mit einem „Additionsstärke"-Profil, die die
torische Korrektur von Astigmatismus umfaßt.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Unter
Erfüllung
des vorstehenden wird gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung eine torische multifokale Kontaktlinse
mit einer zylindrischen optischen Stärke zur Korrektur von Sehfehlern
aufgrund von Astigmatismus und einer multifokalen Stärke zur
Kompensierung von Presbyopie bereitgestellt. Eine torische multifokale
Kontaktlinse der Erfindung ist gemäß Anspruch 1 oder Anspruch
42 der anhängenden
Ansprüche definiert.
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Die
Erfindung liefert in einem anderen Aspekt ein Verfahren zur Herstellung
einer torischen multifokalen Kontaktlinse mit einer zylindrischen
optischen Oberflächenstärke zur
Korrektur von Sehfehlern aufgrund von Astigmatismus und einer multifokalen
Stärke
zur Kompensierung von Presbyopie. Das Verfahren umfaßt die in
Anspruch 16 der anhängenden
Ansprüche
definierten Schritte.
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Die
Erfindung liefert in einem weiteren Aspekt eine Familie von Kontaktlinsen,
umfassend Kontaktlinsen mit einer Reihe unterschiedlicher zylindrischer
Stärkekorrekturen,
wobei jede Kontaktlinse in der Reihe eine torische multifokale Kontaktlinse
gemäß Anspruch
1 ist.
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Diese
und andere Aspekte der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsformen
in Verbindung mit den folgenden Zeichnungen deutlich.
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Kurze Beschreibung der Zeichnung
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1 zeigt
schematisch eine torische multifokale Kontaktlinse gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung.
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Ausführliche
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
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Nunmehr
wird ausführlich
auf die Ausführungsformen
der Erfindung bezug genommen.
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Sofern
nicht anderes definiert, haben alle hierin verwendeten technischen
und wissenschaftlichen Ausdrücke
dieselbe Bedeutung, wie sie einem Fachmann für diese Erfindung geläufig ist.
Im allgemeinen sind die hierin verwendete Nomenklatur und die Laborverfahren
allgemein bekannt und werden in der Technik üblicherweise eingesetzt. Für diese
Vorgänge
werden herkömmliche
Verfahren eingesetzt, wie die in der Technik und in verschiedenen
allgemeinen Referenzen zur Verfügung
gestellten Verfahren. Steht ein Ausdruck im Singular, ziehen die
Erfinder auch den Plural dieses Ausdruckes in Erwägung. Die
hierin verwendete Nomenklatur und die nachstehend beschriebenen
Laborverfahren sind die in der Technik allgemein bekannten und eingesetzten.
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In
einer Ausführungsform
liefert die vorliegende Erfindung eine torische multifokale Kontaktlinse.
Die torische multifokale Kontaktlinse der Erfindung verfügt über eine
Mittelachse, eine vordere Oberfläche
mit einer ersten zentralen optischen Zone und eine gegenüberliegende
hintere Oberfläche
mit einer zweiten zentralen optischen Zone. Eine der ersten und
zweiten optischen Zone ist eine ringförmige Oberfläche oder
eine Doppelkonusoberfläche,
die andere zentrale optische Zone umfaßt eine zentrale Kreisfläche mit
einem Durchmesser von etwa 1,0 mm bis etwa 3,00 mm und eine Ringregion,
die die zentrale Kreisfläche
umgibt. Die zentrale Kreisfläche
und die Ringregion sind konzentrisch zur Mittelachse. Die erste
und die zweite optische Zone vereinigen sich und liefern so eine
zylindrische optische Stärke
zur Korrektur von Sehfehlern aufgrund von Astigmatismus und eine
multifokale Stärke
zur Kompensierung von Presbyopie.
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Die
ringförmige
Oberfläche
wird durch die Definition einer Kurve in der Y-Z-Ebene, wobei die
Z-Achse durch den Scheitelpunkt der Kurve in senkrechter Richtung
geht, und dann Drehen dieser Kurve um eine Achse parallel zur Y-Achse
von einem Abstand r aus gebildet. Der Wert des Abstandes r wird,
basierend auf einer gewünschten
zylindrischen optischen Stärke
für eine
Kontaktlinse zur Korrektur von Astigmatismus beim Träger, ausgewählt. Die
Kurve kann durch Gleichung (1) definiert werden:
worin
c die Krümmung
(der Kehrwert des Radius) ist, k die konische Konstante ist und α
1 bis α
7 die
Koeffizienten sind. Der Wert des Abstandes r kann so ausgewählt werden,
daß einer
Kontaktlinse die gewünschte
zylindrische optische Stärke
zur Korrektur von Astigmatismusfehlern eines Auges verliehen wird.
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Die
Doppelkonusoberfläche
wird durch Gleichung (2) definiert:
worin
c
x und c
y die Krümmungen
an x- und y-Meridianen sind, k
x und k
y konische Konstanten sind und die Z-Achse
durch den Scheitelpunkt der Oberfläche verläuft.
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Die
Ringregion, die die zentrale Kreisfläche umgibt, hat eine Oberfläche, mit
der eine im wesentlichen konstante Stärke (Grundstärke) vom
inneren peripheren Rand zum äußeren peripheren
Rand zur Weitsichtigkeitskorrektur bereitgestellt wird. Die Oberfläche kann
sphärisch
oder asphärisch
sein.
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Die
zentrale Kreisfläche
ist eine progressive Stärkeadditionszone
zur Kurzsichtigkeitskorrektur und gegebenenfalls zur Zwischensichtigkeitskorrektur.
Sie ist im wesentlichen konzentrisch zur Mittelachse.
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Die
progressive Stärkeadditionszone
hat bevorzugt einen Durchmesser von etwa 1,0 bis etwa 3,0, stärker bevorzugt
etwa 1,8 mm bis 2,3 mm.
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Die
progressive Stärkeadditionszone
verfügt über eine
Oberfläche,
die eine Stärke
bereitstellt, die sich progressiv von der Mitte der zentralen Kreisfläche zum
inneren peripheren Rand der Ringregion verringert. Das Stärkeadditionsprofil
der zentralen Kreisfläche
kann durch eine Vielzahl (mindestens zwei) linearer Gleichungen
(3) definiert werden,
worin
p(x) eine Additionsstärke
in einem Abstand von x von der Mitte aus ist; b
j ein
Koeffizient ist, der der Abschnitt einer linearen Linie ist; und
k
j die Änderungsrate
der Additionsstärke
als Funktion des Abstandes von der Mitte ist. b
1 kann
als die addierte maximale Stärke
angesehen werden und einen Wert von etwa 3 bis 10, bevorzugt einen
Wert von etwa 5 haben. Jede Funktion definiert eine Additionsstärke innerhalb
eines spezifischen Bereiches, zum Beispiel zwischen x
j-1 und
x
j in der progressiven Stärkeadditionszone.
In einer bevorzugten Ausführungsform
wird das Additionsstärkeprofil
durch zwei oder mehr lineare Funktionen definiert.
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Alternativ
kann die progressive Stärkeadditionszone über eine
Oberfläche
verfügen,
die ein Stärkeadditionsprofil
bereitstellt, das durch Gleichung (4) oder Gleichung (5) definiert
ist,
worin
p(x) eine Additionsstärke
in einem Abstand von x von der Mitte aus ist; A die maximale Additionsstärke ist;
D der Durchmesser der progressiven Stärkeadditionszone ist und n
irgendeine Zahl ist, die eine ganze Zahl oder keine ganze Zahl größer als
1, aber kleiner oder gleich 10 sein kann. Bevorzugt ist n größer als
oder gleich 3, aber kleiner als oder gleich 5.
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Die
Oberfläche
der progressiven Stärkeadditionszone
kann durch Drehen einer Kurve um die Mittelachse gebildet werden.
Eine solche Kurve kann durch irgendein geeignetes Verfahren, das
einem Fachmann bekannt ist, erhalten werden. Beispielsweise wird
zunächst
eine Reihe einzelner Stärkepunkte
entlang der X-Achse gemäß einer
der Gleichungen (3) bis (5) berechnet. Dann wird eine Spline-basierende
Funktion zur Beschreibung einer Kurve, die durch jeden der Reihe
der berechneten Stärkepunkte
und senkrecht zur Mittelachse (Rotationsachse) und tangential zur
Kurve der Ringregion verläuft,
verwendet. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Reihe der
Stärkepunkte
gleichmäßig entlang
der X-Achse verteilt. In einer anderen bevorzugten Ausführungsform
beträgt
die Anzahl der Reihe von Stärkepunkten
10 bis 30.
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Bevorzugt
ist die erste zentrale optische Zone der vorderen Oberfläche die
ringförmige
Oberfläche oder
die Doppelkonusoberfläche,
und die hintere Oberfläche
umfaßt
die progressive Stärkeadditionszone.
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Die
zentrale optische Zone, die die ringförmige oder Doppelkonusoberfläche ist,
kann die Form irgendeiner herkömmlichen
torischen Linse haben. Bevorzugt ist sie kreisförmig. Stärker bevorzugt ist sie im wesentlichen
konzentrisch zur Mittelachse.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
sind sowohl die erste zentrale optische Zone auf der vorderen Oberfläche als
auch die zweite zentrale optische Zone auf der hinteren Oberfläche im wesentlichen
konzentrisch zur Mittelachse.
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Die
torische multifokale Kontaktlinse der Erfindung kann ferner über eines
oder mehrere Orientierungselemente verfügen, die für eine vorbestimmte Orientierung
auf dem Auge sorgen. Beispielhafte Orientierungselemente umfassen,
sind aber nicht beschränkt
auf zwei dünne
Zonen, Kontur-Doppel-Slab-off, Prismaballastträger und dergleichen.
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1 zeigt
schematisch eine torische multifokale Kontaktlinse gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung. Die torische multifokale Kontaktlinse 100 hat
einen Durchmesser von etwa 14,5 mm. Die torische multifokale Kontaktlinse 100 verfügt über eine
konkave (oder hintere) Oberfläche 110 und
eine gegenüberliegende
konvexe (oder vordere) Oberfläche 120 und
eine Mittelachse, die durch den Scheitelpunkt der konvexen (vorderen)
Oberfläche
verläuft.
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Die
konvexe Oberfläche 120 umfaßt eine
erste zentrale optische Zone 122, die kreisförmig und
im wesentlichen konzentrisch zur Mittelachse ist, und eine erste
nicht-optische periphere Zone 128.
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Die
erste nicht-optische periphere Zone 128 verfügt über zwei
Slab-Off-Zonen, eine obere Slab-Off-Zone 131 und eine untere
Slab-Off-Zone 132. Diese Doppel-Slab-Off-Elemente können dabei
behilflich sein, die Linsenorientierung auf dem Auge beizubehalten.
Selbstverständlich
können
in der vorliegenden Erfindung andere Konfigurationen von Doppel-Slab-Off-Elementen, die
einem Fachmann bekannt sind, verwendet werden.
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Die
zentrale optische Zone 122 ist eine ringförmige Oberfläche und
hat einen Durchmesser von etwa 8 mm. Die ringförmige Oberfläche wird
durch die Definition einer Kurve in der Y-Z-Ebene, worin die Z-Achse mit der Mittelachse
der Linse zusammentrifft oder zu dieser parallel ist, und dann Drehen
dieser Kurve um eine Achse parallel zur Y-Achse von einem Abstand
r aus, dessen Wert so ausgewählt
ist, daß der
Kontaktlinse eine gewünschte
zylindrische optische Stärke
zur Korrektur von Astigmatismusfehlern eines Auges verliehen wird, gebildet.
Die Kurve wird dann durch eine sphärische Funktion, z. B. durch
Gleichung (1), in der die Koeffizienten α1 bis α7 und
k null sind, definiert.
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Die
konkave Oberfläche 110 verfügt über eine
zweite zentrale optische Zone 112 und eine zweite nicht-optische
periphere Zone 118, die die zweite zentrale optische Zone 112 umgibt.
Die zweite zentrale optische Zone 112 ist kreisförmig und
hat einen Durchmesser von etwa 8 mm und umfaßt eine zentrale Kreisfläche 114 und
eine Ringregion 116, die die zentrale Kreisfläche 114 umgibt.
Die zentrale Kreisfläche 114 und
die Ringregion 116 sind konzentrisch zur Mittelachse.
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Die
zentrale Kreisfläche 114 ist
eine zur Mittelachse konzentrische progressive Stärkeadditionszone 114.
Der Durchmesser der progressiven Stärkeadditionszone 114 beträgt etwa
1,98 mm. Die progressive Stärkeadditionszone 114 hat
eine Stärke,
die progressiv von der Mitte zum Rand der progressiven Stärkeadditionszone 114 sinkt.
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Die
Ringregion 116 verfügt über eine
sphärische
Oberfläche.
Selbstverständlich
kann die Ringregion eine asphärische
Oberfläche
sein.
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Einem
Fachmann ist allgemein bekannt, daß die optische Stärke einer
Kontaktlinse unter anderem eine Funktion des Brechungsindex des
Linsenmaterials und der algebraischen Differenz zwischen den Krümmungen
der vorderen Oberfläche
und der hinteren Oberfläche
der Linse ist. Die erste zentrale optische Zone 122 und
die zweite zentrale optische Zone 112 vereinigen sich und
liefern so eine zylindrische optische Stärke zur Korrektur von Sehfehlern
aufgrund von Astigmatismus und eine multifokale Stärke zur
Kompensierung von Presbyopie.
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In
einer zweiten Ausführungsform
liefert die vorliegende Erfindung eine Kontaktlinse mit einer Mittelachse,
einer vorderen Oberfläche
mit einer ersten zentralen optischen Zone und einer gegenüberliegenden hinteren
Oberfläche
mit einer zweiten zentralen optischen Zone, worin mindestens eine
der ersten zentralen optischen Zone und der zweiten zentralen optischen
Zone über
eine zentrale Kreisfläche
und eine Ringregion, die die zentrale Kreisfläche umgibt, verfügt, worin
die zentrale Kreisfläche
einen Durchmesser von etwa 1,0 bis etwa 3,0 mm hat und eine progressive
Stärkeadditionszone
zur Kurzsichtigkeitskorrektur und gegebenenfalls zur Zwischensichtigkeitskorrektur
ist, worin die Ringregion eine optische Stärke zur Weitsichtigkeitskorrektur hat,
worin die zentrale Kreisfläche
und die Ringregion konzen trisch zur Mittelachse sind und eine im
wesentlichen identische zylindrische optische Stärke zur Korrektur von Sehfehlern
aufgrund von Astigmatismus bereitstellen.
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In
dieser Ausführungsform
befinden sich sowohl die torischen als auch die multifokalen optischen
Elemente entweder auf der vorderen Oberfläche oder auf der hinteren Oberfläche. Bevorzugt
befinden sich sowohl die torischen als auch die multifokalen optischen
Elemente auf der vorderen Oberfläche.
Da sich sowohl die torischen als auch die multifokalen optischen
Elemente auf einer der beiden Oberflächen befinden, hat eine torische
multifokale Kontaktlinse der Erfindung ein nicht-drehsymmetrisches
Oberflächendesign.
Mit dem Fortschreiten der computergestützten Designtechnologien (CAD-Technologien)
kann ein Fachmann heutzutage eine Kontaktlinse mit komplexen Oberflächendesigns
einschließlich
nicht-drehsymmetrischer Oberflächen
gestaltet.
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Die
Oberfläche
der optischen Zone mit sowohl den torischen als auch den multifokalen
Elementen ist so gestaltet, daß entlang
jedes der Reihe von Meridianen ein Stärkeprofil in der Kreisfläche und
eine im wesentlichen konstante Stärke (Grundstärke) in
der Ringregion bereitgestellt werden. Die Anzahl an Meridianen beträgt mindestens
2, bevorzugt mindestens 8.
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Das
Stärkeprofil
in der Kreisfläche
entlang jedes der Reihe von Meridianen kann durch eine Vielzahl (mindestens
zwei) linearer Gleichungen (6) beschrieben werden,
worin
P
θ(x)
eine Stärke
entlang des Meridians bei einem Abstand x von der Mitte aus ist;
b
i ein Koeffizient ist, der der Abschnitt
einer linearen Linie ist und k
i die Änderungsrate
der Additionsstärke
als Funktion des Abstandes von der Mitte aus ist; und p
θ die
Grundstärke
entlang dieses Meridians ist. Die Grundstärke p
θ wird
zur Korrektur von Astigmatismusfehlern des Auges an unterschiedlichen
Meridianen variiert. b
1 ist die addierte
maximale Stärke
und kann einen Wert von etwa 3 bis 10, bevorzugt einen Wert von
etwa 5 haben. Jede Funktion definiert eine Additionsstärke an einem
Meridian in einem speziellen Bereich, zum Bei spiel zwischen einem Abstand
von x
i-1 von der Mitte aus und einem Abstand
x
i von der Mitte aus in der progressiven
Stärkeadditionszone.
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Alternativ
wird das Stärkeprofil
in der Kreisfläche
entlang einer Reihe von Meridianen durch Gleichung (4) oder Gleichung
(5) definiert,
worin
P
θ(x)
eine Stärke
bei einem Abstand x von der Mitte aus an einem Meridian ist; A die
maximale Additionsstärke
ist; D der Durchmesser der progressiven Stärkeadditionszone ist und n
irgendeine Zahl ist, die eine ganze Zahl oder keine ganze Zahl größer als
1, aber kleiner oder gleich 10 sein kann; p
θ die
Grundstärke
an dem Meridian ist. Bevorzugt ist n größer als oder gleich 3, aber
kleiner als oder gleich 5.
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Die
Ringregion, die die zentrale Kreisfläche umgibt, kann über eine
sphärische
Oberfläche
verfügen und
so eine im wesentlichen konstante Grundstärke zur Weitsichtigkeitskorrektur
und eine zylindrische Stärke, die
mit der der zentralen Kreisfläche
identisch ist, zur Korrektur von Astigmatismusfehlern des Auges
bereitstellen.
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Es
wird erkennbar sein, daß ein
Fachmann Spline-basierende mathematische Funktionen oder mehrere
unterschiedliche Oberflächenmuster
zur Gestaltung mindestens einer der vorderen Oberfläche und
der hinteren Oberfläche,
die eine zentrale kreisförmige
progressive Stärkeadditionszone
und eine Ringregion aufweist und die eine identische zylindrische
Stärke
bereitstellt, verwenden kann.
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„Oberflächenmuster" beziehen sich auf
Kombinationen von Krümmungen
und Linien, die in der ersten Ableitung, bevorzugt in der zweiten
Ableitung in bezug aufeinander kontinuierlich sind.
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Durch
die Verwendung eines optischen computergestützten Konstruktionssystems
(CAD-Systems) und
eines mechanischen CAD-Systems kann eine torische multifokale Kontaktlinse
der Erfindung konstruiert werden, von der eine Oberfläche über eine
zentrale optische Zone mit einem torischen optischen Element und/oder
einem multifokalen optischen Element verfügt, so daß torische multifokale Kontaktlinse
eine zylindrische optische Stärke
zur Korrektur von Astigmatismus und eine multifokale Stärke zur
Kompensierung von Presbyopie aufweisen kann.
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Ein
optisches CAD-System wird zur Konstruktion einer optischen Modellinse
verwendet. „Eine
optische Modellinse" bezieht
sich auf eine ophthalmische Linse, die in einem Computersystem konstruiert
wird und im allgemeinen keine anderen nicht-optischen Systeme aufweist,
die Teile einer ophthalmischen Linse sind. Exemplarische nicht-optische
Systeme einer Kontaktlinse umfassen, sind aber nicht beschränkt auf
Abschrägungen,
lentikuläre
Elemente, Orientierungselemente und einen Rand, der die vordere
und hintere Oberfläche einer
Kontaktlinse verbindet.
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„Eine Abschrägung" bezieht sich auf
eine nicht-optische Oberflächenzone
am Rand der hinteren Oberfläche
einer Kontaktlinse. Im allgemeinen ist eine Abschrägung eine
signifikant flachere Kurve und wird für gewöhnlich mit der Basiskurve (optische
hintere Oberfläche)
einer Kontaktlinse kombiniert und erscheint als eine nach oben gerichtete
Verjüngung
in der Nähe
vom Rand. So wird verhindert, daß der steilere Basiskurvenradius
das Auge einklemmt, und wird ermöglicht,
daß der
Rand leicht angehoben werden kann. Diese Randanhebung ist wichtig
für den
richtigen Tränenfluß durch
die Augenhornhaut und sorgt dafür,
daß die
Linse bequemer sitzt.
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„Ein lentikuläres Element" bezieht sich auf
eine nicht-optische Oberflächenzone
der vorderen Oberfläche
einer Kontaktlinse zwischen der optischen Zone und dem Rand. Die
Hauptfunktion des lentikulären
Elements ist die Kontrolle der Dicke des Linsenrandes.
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Zur
Konstruktion einer optischen Modellinse kann irgendein bekanntes
geeignetes optisches computergestütztes Konstruktionssystem (CAD-System)
verwendet werden. Exemplarische optische computergestützte Konstruktionssysteme
umfassen, sind aber nicht beschränkt
auf das Advanced System Analysis-Programm (ASAP) von der Breault
Research Organization und ZEMAX (Focus Software, Inc.). Bevorzugt
wird die optische Konstruktion unter Verwendung des Advanced System
Analysis-Programms (ASAP) von der Breault Research Organization
unter Dateneingabe von ZEMAX (Focus Software, Inc.) durchgeführt.
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Die
Konstruktion der optischen Modellinse kann beispielsweise durch
ein mechanisches CAD-System in eine mechanische Linsenkonstruktion übertragen
werden, die optische Zonen, nicht-optische Zonen und nicht-optische
Elemente umfaßt.
Exemplarische nicht-optische Zonen und Elemente einer Kontaktlinse
umfassen, sind aber nicht beschränkt
auf Abschrägungen,
lentikuläre
Elemente, einen Rand, der die vordere und die hintere Oberfläche einer
Kontaktlinse verbindet, Orientierungselemente und dergleichen. Exemplarische
Orientierungselemente umfassen, sind aber nicht beschränkt auf
Prismenballast oder dergleichen, die ein variierendes Dickenprofil
zur Kontrolle der Linsenorientierung nutzen, eine facettierte Oberfläche (z.
B. abgefurchte Zone („ridge-off
zone")), worin Teile
der Linsengeometrie zur Kontrolle der Linsenausrichtung entfernt
wurden, ein Furchenelement („ridge
element"), das die
Linse durch Wechselwirkung mit dem Augenlid ausrichtet. Bevorzugt
können
einige übliche
Elemente einer Familie von Kontaktlinsen bei der Übertragung
der Konstruktion einer optimierten optischen Modellinse in eine
mechanische Linsenkonstruktion eingeführt werden.
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In
der Erfindung kann jedes bekannte geeignete mechanische CAD-System
verwendet werden. Bevorzugt wird zur Konstruktion einer Kontaktlinse
ein mechanisches CAD-System verwendet, mit dem präzise und
mathematisch hochgeordnete Oberflächen dargestellt werden können. Ein
Beispiel für
ein solches mechanisches CAD-System ist Pro/Engineer.
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Die
Konstruktion einer Kontaktlinse kann bevorzugt zwischen dem optischem
CAD- und dem mechanischen CAD-System unter Verwendung eines Übersetzungsformats,
mit dem ein Empfangssystem, entweder ein optisches CAD oder mechanisches
CAD, NURBs- oder Beizier-Oberflächen
einer vorgesehenen Konstruktion erstellen kann, rück- und
vorübersetzt
werden. Exemplarische Übersetzungsformate
umfassen, sind aber nicht beschränkt
auf VDA (Verband der Automobilindustrie) und IGES (Initial Graphics
Exchange Specification). Durch die Verwendung solcher Übersetzungsformate
kann die Gesamtoberfläche
von Linsen eine kontinuierliche Form sein, die die Herstellung von
Linsen mit radial asymmetrischen Formen erleichtert. Beizier- und NURBs-Oberflächen sind
für die
presbyopische Konstrukti on besonders vorteilhaft, da mehrere Zonen
kombiniert, analysiert und optimiert werden können.
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Zur
Beschreibung der vorderen Oberfläche,
der hinteren Oberfläche,
des peripheren Randes einer ophthalmischen Linse kann irgendeine
mathematische Funktion verwendet werden, solange sie einen ausreichend
dynamischen Bereich hat, durch den die Konstruktion dieser Linse
optimiert werden kann. Exemplarische mathematische Funktionen umfassen
konische und quadratische Funktionen, Polynome jeden Grades, Zernike-Polynome,
Exponentialfunktionen, trigonometrische Funktionen, Hyperbelfunktionen,
rationale Funktionen, die Fourier-Reihe und Wavelets. Bevorzugt wird eine
Kombination aus zwei oder mehr mathematischen Funktionen zur Beschreibung
der Frontoberfläche
(vorderen Oberfläche)
und der Grundoberfläche
(hinteren Oberfläche)
einer ophthalmischen Linse verwendet. Stärker bevorzugt werden Zernike-Polynome
zur Beschreibung der Frontoberfläche
(vorderen Oberfläche)
und der Grundoberfläche
(hinteren Oberfläche)
einer ophthalmischen Linse verwendet. Noch stärker bevorzugt werden Zernike-Polynome
und Spline-basierende mathematische Funktionen zusammen zur Beschreibung
der Frontoberfläche
(vorderen Oberfläche)
und der Grundoberfläche
(hinteren Oberfläche)
einer ophthalmischen Linse verwendet.
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In
einer weiteren Ausführungsform
liefert die vorliegende Erfindung eine Familie torischer multifokaler Kontaktlinsen
mit einer Reihe verschiedener zylindrischer Stärkekorrekturen, wobei jede
Kontaktlinse in der Reihe über
eine Mittelachse, eine vordere Oberfläche mit einer ersten zentralen
optischen Zone und eine gegenüberliegende
hintere Oberfläche
mit einer zweiten zentralen optischen Zone verfügt, wobei sich die erste zentrale
optische Zone und die zweite zentrale optische Zone vereinen und
so eine der Reihe mit unterschiedlicher zylindrischer optischer
Stärken
zur Korrektur von Sehfehlern aufgrund von Astigmatismus und multifokaler
Stärk zur
Kompensierung von Presbyopie bereitstellen. Die zylindrische optische
Stärke
wird von einem torischen optischen Element entweder auf der vorderen
Oberfläche
oder auf der hinteren Oberfläche,
bevorzugt auf der vorderen Oberfläche, bereitgestellt. Die multifokale
Stärke
wird von einem multifokalen optischen Element entweder auf der vorderen
Oberfläche
oder auf der hinteren Oberfläche,
bevorzugt auf der hinteren Oberfläche, bereitgestellt. Sowohl
das torische optische Element als auch das multifokale Element können sich auf
einer der vorderen und der hinteren Oberfläche, bevorzugt auf der vorderen
Oberfläche
befinden.
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Die
torischen multifokalen Kontaktlinsen der Erfindung können entweder
Hart- oder Weichlinsen sein. Die weichen torischen multifokalen
Kontaktlinsen der Erfindung werden bevorzugt aus einem weichen Kontaktlinsenmaterial
wie einem Silicium-Hydrogel oder HEMA hergestellt. Es wird erkennbar
sein, daß jede
der oben beschriebenen Linsen, die ein weiches Kontaktlinsenmaterial
umfassen, in den Umfang der Erfindung fällt.
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Nach
der Vollendung einer gewünschten
Konstruktion kann eine torische multifokale Kontaktlinse in einem
computergesteuerten Herstellungssystem erzeugt werden. Die Linsenkonstruktion
kann in einen Datensatz umgewandelt werden, der Steuersignale enthält, die
von einer computergesteuerten Herstellungsvorrichtung interpretiert
werden können.
Eine computergesteuerte Herstellungsvorrichtung ist eine Vorrichtung,
die von einem Computersystem gesteuert werden kann und die direkt
eine ophthalmische Linse oder ein optisches Hilfsmittel zur Herstellung
einer ophthalmischen Linse erzeugen kann. In der Erfindung kann
jede bekannte geeignete computersteuerbare Herstellungsvorrichtung
verwendet werden. Bevorzugt ist eine computersteuerbare Herstellungsvorrichtung
eine numerisch gesteuerte Drehbank, bevorzugt eine Zweiachsendrehbank mit
einem 45° Piezocutter
oder der von Durazo and Morgan in
US-Patent
Nr. 6,122,999 offenbarte Drehbankapparat, stärker bevorzugt
eine numerisch gesteuerte Drehbank von Precitech, Inc., wie zum
Beispiel Optoform-Ultrapräzisions-Drehbänke (Modelle
30, 40, 50 und 80) mit dem Variform-Piezokeramik-Schnellwerkzeug-Servozusatzgerät.
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Nun
können
die torischen multifokalen Kontaktlinsen der Erfindung hergestellt
werden, wobei jede von ihnen eine zylindrische optische Stärke zur
Korrektur von Sehfehlern aufgrund von Astigmatismus und eine multifokale
Stärke
zur Kompensierung von Presbyopie aufweist. Die torischen multifokalen
Kontaktlinsen der Erfindung können
durch irgendein herkömmliches
Mittel, wie zum Beispiel Drehen und Formen, hergestellt werden.
Bevorzugt werden torische multifokale Kontaktlinsen aus Kontaktlinsenformen
mit Formgebungsoberflächen,
die die Kontaktlinsenoberflächen
replizieren, wenn eine Linse in die Formen gegossen wird, hergestellt.
Beispielsweise kann zur Bildung metallischer optischer Hilfsmittel
ein optisches Schneidhilfsmittel mit einer numerisch gesteuerten
Drehbank verwendet werden. Die Hilfsmittel werden dann zur Erzeugung
konvexer und konkaver Oberflächenformen
verwendet, die dann in Verbindung miteinander zur Bildung der Linse
der Erfindung unter Verwendung eines geeigneten flüssigen Linsenformungsmaterials,
das zwischen den Formen plaziert wird, gefolgt vom Zusammendrücken und
Härten
des Linsenformungsmaterials, verwendet werden.
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Demgemäß können die
Kontaktlinsen gemäß der Erfindung
hergestellt werden, indem Kontaktlinsenformen mit zwei Formgebungsoberflächen, einer
ersten Formgebungsoberfläche
und einer zweiten Formgebungsoberfläche, ausgestattet werden. Die
Formen mit der ersten Formgebungsoberfläche oder der zweiten Formgebungsoberfläche bilden
in Verbindung miteinander eine torische multifokale Kontaktlinse,
umfassend eine konvexe Oberfläche
mit einer ersten zentralen optischen Zone und eine konkave Oberfläche mit
einer zweiten zentralen optischen Zone, wobei sich die erste zentrale
optische Zone und die zweite zentrale optische Zone vereinen und
so eine zylindrische optische Stärke
zur Korrektur von Sehfehlern aufgrund von Astigmatismus und eine
multifokale Stärke
zur Kompensierung von Presbyopie bereitstellen.
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In
einer weiteren Ausführungsform
liefert die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung
einer torischen multifokalen Kontaktlinse mit einer zylindrischen
optischen Oberflächenstärke zur
Korrektur von Sehfehlern aufgrund von Astigmatismus und einer multifokalen
Stärke
zur Kompensierung von Presbyopie. Das Verfahren umfaßt die Schritte
des Formens einer Kontaktlinse durch ein Herstellungsmittel zum
Erhalt einer konvexen Oberfläche
mit einer ersten zentralen optischen Zone und einer konkaven Oberfläche mit
einer zweiten zentralen optischen Zone, wobei sich die erste zentrale
optische Zone und die zweite zentrale optische Zone vereinigen und
so eine zylindrische optische Stärke
zur Korrektur von Sehfehlern aufgrund von Astigmatismus und eine
multifokale Stärke
zur Kompensierung von Presbyopie bereitstellen.
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Die
zylindrische optische Stärke
wird von einem torischen optischen Element entweder auf der vorderen
Oberfläche
oder auf der hinteren Oberfläche,
bevorzugt auf der vorderen Oberfläche, bereitgestellt. Die multifokale
Stärke
wird von einem multifokalen optischen Element entweder auf der vorderen
Oberfläche
oder auf der hinteren Oberfläche,
bevorzugt auf der hinteren Oberfläche, bereitgestellt. Sowohl
das torische optische Element als auch das multifokale Element können sich
auf der vorderen und der hinteren Oberfläche, bevorzugt auf der vorderen
Oberfläche,
befinden.
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Bevorzugt
wird eine Kontaktlinse, die mit einem komplizierten Oberflächenelement
oder dem optischen Hilfsmittel hergestellt werden soll, unter Verwendung
einer numerisch gesteuerten Drehbank wie beispielsweise den Optoform-Ultrapräzisions-Drehbänken (Modelle
30, 40, 50 und 80) mit dem Variform-Piezokeramik-Schnellwerkzeug-Servozusatzgerät von Precitech,
Inc. erzeugt.
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Als
ein veranschaulichendes Beispiel wird die Herstellung einer Translationskontaktlinse
mit einem rampenförmigen
Steg mit einem in Breitenrichtung verlaufenden Steg, der aus zwei
Höckern
besteht, wie folgt beschrieben.
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Zunächst definiert
ein Nutzer eine Reihe von Parametern wie Oberflächentoleranz, Rundlauftoleranz, Orientierung
der Linsenkonstruktion, Anzahl der für die vordere und hintere Oberfläche zu erzeugenden
Speichen, Nullpunkteinstellung bei 0,0, Orientierung der Z-Achse
und Art der Linsenoberfläche
(konkaven oder konvexen Oberfläche)
zur Umwandlung in eine Geometrie.
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„Oberflächentoleranz" bezieht sich auf
die zulässige
Positionsabweichung eines projizierten Punktes von einer Idealposition
auf einer Oberfläche
einer Linsenkonstruktion. Die Abweichung kann entweder parallel oder
senkrecht zur Mittelachse einer Linsenkonstruktion verlaufen.
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„Rundlauftoleranz" bezieht sich auf
die zulässige
Abweichung von einem Punkt von einem vorgegebenen Bogen aus.
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„Speiche" bezieht sich auf
einen Strahl, der aus der Mittelachse strahlt und senkrecht zur
Mittelachse verläuft.
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„Halbmesserspeiche" bezieht sich auf
ein Liniensegment von der Mittelachse zum Rand einer Linsenkonstruktion.
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Unter „gleichmäßig beabstandeten
Halbmesserspeichen" ist
zu verstehen, daß alle
Halbmesserspeichen aus der Mittelachse und getrennt voneinander
um einen gleichen Winkel strahlen.
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„Punktabstand” bezieht
sich auf einen Abstand zwischen zwei Punkten entlang der Halbmesserspeiche.
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Als
nächstes
bestimmt der Nutzer die Anzahl an Punkten, die auf eine Oberfläche der
Linsenkonstruktion (zum Beispiel die vordere Oberfläche) entlang
jeder der gleichmäßig beabstandeten
Halbmesserspeichen parallel zur Mittelachse projiziert werden sollen.
Eine Halbmesserseiche in einem Azimutwinkel, bei dem sich einer
der beiden Höcker
der vorderen Oberfläche
befindet, wird als die Halbmesserprüfspeiche ausgewählt. Gleichmäßig beabstandete
Punkte werden entlang der Halbmesserprüfspeiche projiziert, wobei
jedes Punktepaar durch einen Punktabstand von 10 Mikrometer voneinander
getrennt ist. Dann werden alle projizierten Punkte in eine Reihe
von Gruppen eingeteilt, wobei jede Gruppe aus drei aufeinanderfolgenden
Punkten besteht, einem ersten Punkt, einem mittleren Punkt und einem
dritten Punkt. Jeder der Punkte kann entweder zu einer oder zu zwei
Gruppen gehören.
Bei jeder Gruppe von der Mittelachse zum Rand oder vom Rand zur
Mittelachse wird die Krümmung
der Oberfläche
am mittleren Punkt der Gruppe durch den Vergleich eines Abstandes
zwischen dem mittleren Punkt und einer Linie, die den ersten Punkt
und den dritten Punkt der entsprechenden Gruppe mit der vorbestimmten
Oberflächentoleranz
verbindet, analysiert. Wenn der Abstand zwischen dem mittleren Punkt
und der Linie, die den ersten und den dritten Punkt der Gruppe verbindet,
größer ist
als die vorbestimmte Oberflächentoleranz,
ist die Krümmung
der Oberfläche
an diesem Punkt scharf und ein zusätzlicher Punkt wird zwischen
den ersten und den mittleren Punkt dieser Gruppe projiziert. Der
Punktabstand zwischen dem ersten und dem zusätzlichen Punkt ist derselbe
wie der Punktabstand zwischen dem zusätzlichen und dem mittleren
Punkt. Nach Hinzufügung
eines zusätzlichen
Punktes werden alle Punkte, einschließlich des neu hinzugefügten Punktes,
erneut gruppiert und die Krümmung
der Oberfläche
am mittleren Punkt jeder Reihe von Gruppen analysiert. Ein solches
iteratives Verfahren wird wiederholt, bis der Abstand zwischen dem
mittleren Punkt jeder Reihe von Gruppen und der Linie, die den ersten
und den dritten Punkt der entsprechenden Gruppe verbindet, entlang
der Prüfspeiche
gleich der oder kleiner als die vorbestimmte Oberflächentoleranz
ist. Auf diese Weise werden mehrere Punkte, die auf die Oberfläche der
Linsenkonstruktion projiziert werden sollen, entlang jeder der gewünschten
Anzahl gleichmäßig beabstandeter
Halbmesserspeichen und Punktabstände
für eine
Reihe von Paaren nachbarständiger
Punkte bestimmt.
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Die
oben bestimmte Anzahl an Punkten wird auf die vordere Oberfläche der
Linsenkonstruktion entlang jeder von 96 Halbmesserspeichen projiziert.
Für jede
Halbmesserspeiche wird ein Halbmeridian, der in der ersten Ableitung
kontinuierlich ist, erzeugt. Der Halbmeridian umfaßt eine
Reihe von Bögen
und gegebenenfalls geraden Linien, wobei jeder Bogen durch die Anpassung
von mindestens drei aufeinanderfolgenden Punkten in eine sphärische mathematische
Funktion innerhalb der gewünschten
Rundlauftoleranz definiert wird. Jede der geraden Linien wird durch
Verbinden mindestens drei aufeinanderfolgender Punkte erhalten. Bevorzugt
verläuft
das Bogenanpassungsprogramm von der Mittelachse zum Rand.
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Dem ähnlich kann
die Umwandlung der hinteren Oberfläche der Linsenkonstruktion
in eine Geometrie gemäß dem oben
beschriebenen Verfahren durchgeführt
werden.
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Nach
der Umwandlung der Linsenkonstruktion in eine Geometrie einer Kontaktlinse,
die in einem Herstellungssystem produziert werden soll, wird eine
Minidatei, die sowohl Informationen für den Kopfteil als auch Informationen über die
Geometrie der Linse enthält,
erzeugt. Diese Minidatei enthält
auch einen Null-Halbmeridian, der auf der durchschnittlichen Höhe von jedem
der anderen Meridiane an jeder radialen Lokation basiert, und der
der Variform eine Nullposition zuweist, auf die er seine Oszillationsberechnungen
stützen
kann. In dieser Minidatei verfügen
alle Halbmeridiane über
dieselbe Anzahl an Zonen. Dies wird erreicht, indem die letzte Zone
eines Halbmeridians mehrere Male kopiert wird, um so die Anzahl
an Zonen für
alle Meridiane gleichzusetzen. Nachdem die Minidatei vervollständigt ist,
wird sie in eine Optoform-Ultrapräzisions-Drehbank (Modelle 30,
40, 50 oder 80) mit einem Variform-Piezokeramik-Schnellwerkzeug-Servozusatzgerät eingelesen und
gestartet, um so eine Translationskontaktlinse herzustellen.