CN203950079U

CN203950079U - 用于视觉屈光不正的镜片

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Publication number: CN203950079U
Application number: CN201320641545.1U
Authority: CN
Inventors: 拉维·钱德拉; 克劳斯·埃曼; 阿瑟·霍
Original assignee: Brien Holden Vision Institute Ltd
Current assignee: Brien Holden Vision Institute Ltd
Priority date: 2012-10-17
Filing date: 2013-10-17
Publication date: 2014-11-19
Anticipated expiration: 2023-10-17
Also published as: CN104768499B; EP2908773A1; JP7618639B2; JP2023036870A; US20170176772A1; US9541773B2; WO2014059465A1; SG11201502115RA; KR102199677B1; CN108714063B; US11333903B2; JP2019079055A; US20200150458A1; CN104768499A; TWI600418B; HK1212194A1; AU2019201084B2; CA2887655A1; JP2021073533A; HUE066245T2

Abstract

本文所公开的是用于视觉屈光不正的镜片。用于眼睛的镜片具有光轴以及围绕其光轴的像差轮廓，像差轮廓具有焦距并且包括一次球面像差分量(C(4,0))和二次球面像差分量(C(6,0))中的至少一个。像差轮廓提供具有沿眼睛发育方向降级的过焦斜率的视网膜图像质量(RIQ)以及至少0.30的RIQ。RIQ是沿3mm至6mm的范围中的至少一个瞳孔直径的光轴、对于0至30周/度的空间频率范围、在从范围540nm至590nm之内所选的波长、所测量的视觉斯特列尔比。

Description

用于视觉屈光不正的镜片

技术领域

所公开的实施例包括用于改变或控制进入眼睛、特别是人眼的光线的波阵面(wavefront)的镜片、装置和方法。

所公开的具体实施例包括用于缓解/解决特别是人眼中的视觉屈光不正(ocular refractive error)的镜片、装置和方法。视觉屈光不正例如可产生于具有或没有散光(astigmatism)的近视(myopia)或远视(hyperopia)。视觉屈光不正可产生于老花(presbyopia)，单独地或者与近视或远视结合产生，其中具有或者没有散光。

镜片、装置和方法的所公开实施例包括解决中央窝视觉(foveal vision)的实施例以及解决中央窝视觉和周边视觉(peripheral vision)的实施例。

所公开实施例的领域中的镜片的示例包括隐形镜片(contact lens)、角膜覆盖物、角膜镶嵌物以及用于眼内装置(前房以及后房)的镜片。

所公开实施例的领域中的装置的示例包括调节性眼内镜片和电活性眼镜镜片。

所公开实施例的领域中的方法的示例包括改变进入眼睛并且由眼睛视网膜所接收的光线的屈光状态/波阵面的方法(例如屈光手术、角膜切削)、镜片和光学装置的设计和/或制造方法、改变眼睛的屈光状态的手术方法以及控制眼睛发育加深(progression)的刺激的方法。

背景技术

为了使图像被清楚地感知，眼睛的光学器件应当产生聚焦在视网膜(retina)上的图像。近视俗称作近视眼(short-sightedness)，它是眼睛的一种光学失调，其中轴上(on-axis)图像聚焦在视网膜中央窝的前面。远视俗称作远视眼（long-sightedness），它是眼睛的一种光学失调，其中轴上图像聚焦在视网膜中央窝的后面。图像聚焦在视网膜中央窝的前面或后面创建散焦(defocus)的低阶像差(aberration)。另一个低阶像差是散光。眼睛也可具有高阶光学像差，包括例如球面像差(spherical aberration)、慧差(coma)和/或三箔差(trefoil)。遭受天生屈光不正的许多人正在加深(屈光不正随时间增加)。加深在具有近视的人们中特别普遍。呈现近视或远视和散光的眼睛的示意图分别在图1A-C中示出。在近视眼100中，平行入射光束102通过眼睛的屈光单元、即角膜104和晶状体106到达未达视网膜110的焦点108。因此使视网膜110上的图像模糊。在远视眼120中，平行入射光束122通过眼睛的屈光单元、即角膜124和晶状体126到达超过视网膜130的焦点128，再次使视网膜130上的图像模糊。在散光眼140中，平行入射光束142通过眼睛的屈光单元、即角膜144和晶状体146，并且产生两个焦点，即切向焦点(tangential foci)148和矢状焦点(sagital foci)158。在图1C所示的散光的示例中，切向焦点148在视网膜160的前面，而矢状焦点158在视网膜160的后面。散光情况下的视网膜上的图像称作最小模糊圆160。

出生时，人眼是远视的，即，眼球的轴长对于其光学焦度(optical power)过短。随着从婴儿到成年的年龄增长，眼球持续发育，直到其屈光状态稳定。发育的人的眼睛的伸长可通过称作正视化(emmetropisation)过程的反馈机制来控制，使得焦点相对于视网膜的位置在控制眼睛发育的程度中起作用。与这个过程的偏离潜在地引起例如近视、远视和/或散光等的屈光失调。虽然存在对于正视化偏离稳定于正视眼的原因的正进行研究，但是一种理论在于，光学反馈能够提供控制眼睛发育中的一部分。例如，图2示出在正视化过程的反馈机制理论下会改变正视化过程的情况。图2A中，平行入射光束202经过负屈光元件203和眼睛的屈光单元(角膜204和晶状体206)，以便在超过视网膜210的焦点208形成图像。视网膜上的所产生图像模糊称作远视散焦，它是可在这种反馈机制下激励眼睛发育的散焦的一个示例。相比之下，如在图2B中看到，平行入射光束252经过正屈光元件253和眼睛的屈光单元(角膜254和晶状体256)，以便在视网膜260前面的焦点258形成图像。这个视网膜上称作近视散焦的所产生图像模糊被认为是视网膜所感应的不会激励眼睛发育的散焦的一个示例。因此，已经建议，近视屈光不正的加深能够通过将焦点定位在视网膜的前面来控制。对于散光系统，等效球镜、即切向与矢状焦点之间的中点可定位在视网膜的前面。但是，这些建议尚未提供全面解释或解决方案，特别是在加深性近视的情况下。

已经建议多种光学装置设计和屈光手术方法在正视化期间控制眼睛的发育。许多一般基于对关于中央窝影像提供控制眼睛的发育的刺激的上述思路的细化。人类的眼睛在正视化期间发育成更长，而不能够发育成更短。相应地，在正视化期间，眼睛可发育成更长以矫正远视，但是它不能够发育成更短以矫正近视。进行了解决近视加深的许多建议，下面概括其中一部分。

美国专利No.6752499(Aller)建议将双焦隐形镜片用于呈现近点内隐斜视的近视参与者，以用于提供降低/控制近视加深的刺激。美国专利No.7025460(Smith等人)建议使用将焦平面移位在周边视网膜的前面的矫正眼镜。美国专利No.7506983(To等人)建议一种通过在经由镜片的折射部分矫正候选者的近视的同时使用菲涅耳光学器件以产生二次近视图像来治疗人眼的近视加深的方法。美国专利No.7997725(Phillips)建议一种同时视的方法，其中矫正镜片的一个部分矫正预先存在的近视，同时另一个部分具有比能够产生同时近视散焦并且由此帮助推迟近视加深的镜片的焦度(focal power)更小的负光焦度。美国专利No.6045578(Collins和Wildsoet)建议在中央窝附加正球面像差，以便提供将降低和/或控制近视加深的刺激。美国专利No.7401922(Legerton等人)建议通过感应具有正球面像差以产生设置在视网膜前面的波阵面的某些像差轮廓(profile)来治疗近视加深的方法和系统。美国专利No.7803153B2(Thorn等人)建议一种通过识别和矫正包括高阶像差的所有光学像差来防止近视加深的方法。

除了抵制屈光不正及其加深(特别是近视等)的发展之外，也关注了涉及例如药理物质(如阿托品或哌仑西平)的非光学干涉的策略。

眼睛的另一个状况是老花，其中眼睛的适应能力降低或者眼睛丧失其适应能力。可遭受与近视、远视、散光和高阶像差相结合的老花。已经建议解决老花的许多不同方法、装置和镜片，包括同时向眼睛提供两个或更多焦点的采取双焦、多焦或渐进附加镜片/装置的形式。用于老花的三种常见类型的镜片是在远与近光焦度之间交替的近中心、远中心非球面多焦和同心(环形)双焦。

另外，有时，例如如果此人患有白内障，则需要去除眼睛的晶状体。被去除的天生晶状体可通过眼内镜片来替代。调节性眼内镜片允许眼睛例如通过从镜片延伸到睫状体的触觉来控制镜片的屈光力(refractive power)。

实用新型内容

本文所公开的是用于提供眼睛的像差轮廓的镜片、装置和方法。针对近视眼、远视眼和老花眼来描述像差轮廓的特性以及用于识别像差轮廓的方法。还公开用于具有散光的眼睛的镜片、装置和方法。

在一个实施例中，用于眼睛的镜片具有光轴以及围绕其光轴的像差轮廓，像差轮廓具有焦距并且包括一次(primary)球面像差分量(C(4,0))和二次(secondary)球面像差分量(C(6,0))中的至少一个。像差轮廓提供具有沿眼睛发育方向降级的过焦斜率(through focus slope)的视网膜图像质量(RIQ)以及至少0.30的RIQ。RIQ是沿3mm至6mm的范围中的至少一个瞳孔直径的光轴、对于0至30周/度的空间频率范围、在从范围540nm至590nm之内所选的波长处所测量的视觉斯特列尔比(Visual Strehl Ratio)。在其它实施例中，RIQ测量可以是不同的。

在另一个实施例中，镜片包括光轴以及围绕光轴的像差轮廓，像差轮廓提供C(2,0)的泽尔尼克系数项的焦距、过焦范围(through focus range)之内的峰值视觉斯特列尔比(“第一视觉斯特列尔比”)以及对包括所述焦距的过焦范围保持在或者高于第二视觉斯特列尔比的视觉斯特列尔比，其中在从范围540nm至590nm之内所选的波长、对0至30周/度的空间频率范围、对范围3mm至5mm的至少一个瞳孔直径来测量视觉斯特列尔比，以及第一视觉斯特列尔比至少为0.35，第二视觉斯特列尔比至少为0.10，并且过焦范围至少为1.8屈光度。

在一个实施例中，用于老花眼的方法包括识别用于眼睛的波阵面像差轮廓，波阵面像差轮廓包括至少一个球面像差项。考虑所述球面像差来确定像差轮廓的处方(prescription)焦距，以及其中处方焦距相对于波阵面像差轮廓的C(2,0)泽尔尼克系数项的焦距至少为+0.25D。该方法包括为眼睛产生装置、镜片或角膜轮廓，以便影响所述波前像差轮廓。

在一个实施例中，用于近视眼的方法包括识别眼睛的波阵面像差轮廓，并且应用或规定像差轮廓。波阵面像差轮廓包括至少一个球面像差项，其中考虑所述球面像差来确定像差轮廓的处方焦距，以及处方焦距相对于波阵面像差轮廓的C(2,0)泽尔尼克系数项的焦距至少为+0.10D。波阵面像差轮廓还沿视网膜后面的方向提供降级视网膜图像质量。

一种用于远视眼的方法，该方法包括识别眼睛的波阵面像差轮廓，并且应用或规定像差轮廓。波阵面像差轮廓包括至少一个球面像差项，其中考虑所述球面像差来确定波阵面像差轮廓的处方焦距。在处方焦距，波阵面像差轮廓沿视网膜后面的方向提供改进视网膜图像质量。

在一些实施例中，计算装置包括接收像差的第一组合的输入端、计算一个或多个光学表面的像差的第二组合的一个或多个处理器以及输出像差的第二组合的输出端，其中像差的所计算第二组合与像差的第一组合结合提供HOA的总组合，如上所述。

通过以下作为示例所给出的描述并且参照附图，其它实施例将变得显而易见。

附图说明

图1A-1C是分别呈现近视、远视和散光的眼睛的示意图。

图2A和图2B分别是在视网膜所感应的远视散焦和近视散焦的示意图。

图3示出在没有高阶像差(HOA)以及在球面像差、垂直慧差和水平三箔差的HOA存在的情况下在视网膜平面所计算的二维过焦点扩展函数。

图4至图7示出一次球面像差分别与水平慧差、垂直慧差、水平三箔差和垂直三箔差的交互的图表。

图8示出表示在眼睛发育的光学反馈机制下对一次球面像差与一次垂直散光和一次水平散光的近视加深的幅值的图表。

图9示出表示对于一次球面像差与二次垂直散光和二次水平散光的近视加深的幅值的图表。

图10示出表示在二进法上对于一次球面像差与二次球面像差的近视加深的图表。

图11示出表示在二进法上对于一次球面像差与三次(tertiary)球面像差的近视加深的图表。

图12示出表示在二进法上对于一次球面像差与四次(quaternary)球面像差的近视加深的图表。

图13示出表示在二进法上对于一次球面像差与二次球面像差和三次球面像差的近视加深的图表。

图14示出沿眼睛发育方向提供负和正梯度RIQ的像差轮廓的示例设计。

图15示出进行性或者非加深性近视眼的工作流程图。

图16示出朝正视眼的进行性或者非进行性远视眼的工作流程图。

图17至图25示出用于影响近视的光学反馈机制、跨视区直径的矫正镜片的光度轮廓的示例设计。

图26示出用于影响远视的光学反馈机制、跨视区直径的矫正镜片的光度轮廓的示例设计。

图27示出与单视镜片对应的像差轮廓的全局过焦视网膜图像质量(Q)。

图28示出可应用于加深性近视眼的第一像差轮廓(迭代A1)的全局过焦视网膜图像质量，以及图29示出用于提供第一像差轮廓的镜片的光度轮廓。

图30示出也可应用于加深性近视眼的第二像差轮廓(迭代A2)的全局过焦视网膜图像质量。

图31和图32示出可应用于远视眼的第三和第四像差轮廓(迭代C1和迭代C2)的全局过焦视网膜图像质量。

图33示出对于2.5D的过焦范围的七个像差轮廓的视网膜图像质量(Q)。七个像差轮廓对应于用于优化过焦性能的示例远中心和近中心非球面多焦和同心环形/环状双焦以及三个示范像差轮廓(迭代B1、迭代B2、迭代B3)。

图34至图40示出用于提供图33的像差轮廓、跨视区直径的隐形镜片的光度轮廓。

图41至图43示出跨四个瞳孔直径(3mm至6mm)的老花的三个示范实施例(迭代B1、B2和B3)的轴上过焦图像质量，以及图44和图45示出跨四个瞳孔直径(3mm至6mm)的远中心和近中心非球面多焦设计的轴上过焦图像质量。

图46和图47示出老花的单眼矫正方式，其中不同为右眼和左眼提供不同的高阶像差轮廓，基于此，过焦光学/视觉性能在各眼中是不同的(预期聚散度)，以便分别在过焦曲线的负侧提供1.50D和2.50D的组合附加光焦度范围。

图48和图49示出老花的单眼矫正方式，其中不同为右眼和左眼提供不同的高阶像差轮廓，基于此，过焦光学/视觉性能在各眼中是不同的(预期聚散度)，以便分别在过焦曲线的正侧提供1.50D和2.50D的组合附加光焦度范围。

图50示出用于跨从0至30度的水平视场提供相对恒定的视网膜图像质量的像差轮廓的三个其它迭代(迭代A3、A4和A5)的全局过焦视网膜图像质量(Q)。

图51和图52示出具有相反相位轮廓(迭代E1和迭代E2)的矫正隐形镜片的光度轮廓的示例设计，以及图53至图55示出具有三种不同等级的固有一次球面像差的迭代E1和E2的轴上过焦视网膜图像质量(Q)。

图56示出涉及球面像差项的组合的78个示范像差轮廓(附录A)的过焦RIQ性能量度(焦深)。图表中的Y轴表示‘Q’性能度量(metric)，以及X轴表示从-1.50至+1.00D的过焦范围。所有计算均在4mm瞳孔执行。黑实线表示没有球面像差的任何模式的组合的过焦性能，而所有灰线表示包括至少一个高阶球面像差项的78个组合。针对过焦曲线的负侧的性能来选择78个组合。

图57示出来自图56、与没有球面像差的组合相比仅涉及正球面像差的一个示范组合的过焦RIQ性能。

图58示出涉及球面像差项的组合的67个示范像差轮廓(附录C)的过焦RIQ性能量度(measure)(焦深)。图表中的Y轴表示‘Q’性能度量，以及X轴表示从-1.50至+1.00D的过焦范围。所有计算均在4mm瞳孔执行。黑实线表示没有球面像差的任何模式的组合的过焦性能，而所有灰线表示包括至少一个高阶球面像差项的67个组合。这67个组合改进过焦曲线的正侧的性能。

图59示出老花眼的工作流程图。

图60示出散光和老花的隐形镜片的复曲面(toric)处方的光度轮廓。

图61示出作为球面像差项的组合的示例镜片光度轮廓，以及图62示出转换成隐形镜片的轴向厚度轮廓的镜片光度轮廓。

具体实施方式

人眼的光学性能受到多个因素限制。除了对空间视觉施加尼奎斯特限制的视网膜取样之外，主要因素还包括单色和多色光波阵面像差。次要因素包括斯泰尔斯-克劳福德效应和散射。一旦量化影响图像质量的所有因素，则能够定义视网膜图像质量(RIQ)的定量量度。RIQ的量度可使用作为影响图像质量的所有因素的子集的因素组合。

1.视网膜图像质量(RIQ)

借助于波阵面像差计、例如哈特曼-夏克仪器，能够测量候选眼睛的光学特性，以便识别视网膜图像质量(RIQ)的量度。下面描述RIQ的若干量度。

(A)斯特列尔比

一旦候选眼睛的波阵面像差有用，眼睛视网膜处的图像质量能够通过计算简单斯特列尔比来确定，如等式1所述。斯特列尔比能够在空间域(即，使用点扩展函数)以及在傅立叶域(即，使用如下式1所示的光学传递函数)来计算。斯特列尔比量度始终限制在0与1之间，其中1与最佳图像质量关联。

{Strehl}^{'} sratio = \frac{{&Integral; &Integral;}_{- \infty}^{+ \infty} (FT ({| FT {A (ρ, θ) * \exp [\frac{2 πi}{λ} * W (ρ, θ)]} |}^{2}))}{{&Integral; &Integral;}_{- \infty}^{+ \infty} (FT ({| FT {A (ρ, θ) * \exp [\frac{2 πi}{λ} * Wdiff (ρ, θ)]} |}^{2}))}

等式1

(B)视觉斯特列尔比

美国专利7077522B2(Williams)通过考虑波阵面像差以及对图像的视网膜响应来描述称作锐度度量的视觉度量，通过引用将其完整地结合于此。这个度量能够通过将点扩展函数与神经质量函数进行卷积来计算。此外，美国专利7357509B2(Williams等人，2008)描述计量人眼的光学性能的若干其它度量。

一种这样的RIQ量度是在频域所计算的视觉斯特列尔比。频域的视觉斯特列尔比通过等式2来描述，并且始终限制在0与1之间，其中1与视网膜处的最佳图像质量关联。这个度量仅考虑单色像差。

\begin{matrix} monochromaticRIQ \\ = \frac{{&Integral; &Integral;}_{- \infty}^{+ \infty} CSF (f_{x}, f_{y}) * real (FT ({| FT {A (ρ, θ) * \exp [\frac{2 πi}{λ} * W (ρ, θ)]} |}^{2}))}{{&Integral; &Integral;}_{- \infty}^{+ \infty} CSF (f_{x}, f_{y}) * (FT ({| FT {A (ρ, θ) * \exp [\frac{2 πi}{λ} * Wdiff (ρ, θ)]} |}^{2}))} \end{matrix}

等式2

单色视觉斯特列尔比的RIQ量度示出与客观和主观视觉敏锐度的高度相关性(例如Thibos等人，Journal of Vision2004)。这个量度在本说明书的其余部分主要用于描述RIQ。但是，本文所述的其它量度及其备选可用于光学装置、镜片和方法的设计中。

(C)多色RIQ

以上所述由Williams所定义的视觉斯特列尔比局限于单色光。为了适应多色光，定义称作多色视网膜图像质量(多色RIQ)的度量，其包括采用所选波长的谱灵敏度所加权的色差。多色RIQ量度在等式3中定义。

\begin{matrix} polychromaticRIQ \\ = \frac{{&Integral; &Integral;}_{- \infty}^{+ \infty} CSF (f_{x}, f_{y}) * Σ_{λ \min}^{λ \max} (S (λ) * (real (FT ({| FT {A (ρ, θ) * \exp [\frac{2 πi}{λ} * W (ρ, θ)]} |}^{2}))))}{{&Integral; &Integral;}_{- \infty}^{+ \infty} CSF (f_{x}, f_{y}) * Σ_{λ \min}^{λ \max} (S (λ) * ((FT ({| FT {A (ρ, θ) * \exp [\frac{2 πi}{λ} * Wdiff (ρ, θ)]} |}^{2}))))} \end{matrix}

等式3

(D)单色全局RIQ

以上在B小节所述的视觉斯特列尔比或者单色RIQ局限于轴上视觉。除非上下文明确要求，否则如本文所使用的‘轴上’是指光学轴、视觉轴或视节点轴的任一个。为了适应广角视野(即，周边视场)，定义称作全局视网膜图像质量(GRIQ)的度量，其包括视场偏心率的范围。单色GRIQ量度在等式4中定义。

等式4

(E)多色全局RIQ

定义适应多色光和广角视野(即，周边视场)的另外一种形式的RIQ度量、即称作多色全局视网膜图像质量(GRIQ)的度量，其包括采用所选波长的谱灵敏度和视场偏心率的范围所加权的色差。多色GRIQ量度在等式5中定义。

等式5

在等式1至5中：

f是被测空间频率，这能够在F_min至F_max的范围中(表示对空间频率含量的边界限制)，例如F_min=0周/度，F_max=30周/度；

f_x和f_y是x和y方向的被测空间频率；

CSF(f_x,f_y)表示对比灵敏度函数，其按照对称形式能够定义为CSF(F)=2.6(0.0192+0.114*f)*exp^{–(0.114*f)^1.1}；

按照等式的一种形式，FT表示2D快速傅立叶变换；

A(ρ,θ)and W(ρ,θ)分别表示测试例的瞳孔直径和波阵面相位；

Wdiff(ρ,θ)表示衍射受限情况的波阵面相位；

Ρ和θ是归一化极坐标，其中ρ表示径向坐标，以及θ表示角坐标或方位；

λ表示波长；

αα表示视场角；

表示经线(meridian)角；

S(λ)表示谱灵敏度。

例如，波阵面相位能够写作一直到预期阶的标准泽尔尼克多项式的函数集合，如下面所述，

W (ρ . θ) = Σ_{i = 1}^{k} a_{i} Z_{i} (ρ . θ)

其中，a_i表示泽尔尼克多项式的第i系数

Z_i(ρ.θ)表示第i泽尔尼克多项式项

‘k’表示最高展开项

这些多项式能够按照美国光学协会格式或Malacara格式或者其它可用泽尔尼克多项式展开格式来表示。除了构造波阵面相位的泽尔尼克方法之外，也能够采用波阵面相位构造的任何其它非泽尔尼克方法，即，傅立叶展开、泰勒展开等。

(F)结合全局RIQ度量的近视刺激暴露时间

上述RIQ变体中包含的所有因素包括波阵面像差、色度和谱灵敏度、第一种类的斯泰尔斯-克劳福德效应周边视网膜中的光学/视频性能。能够包含的另一个因素是在平均一天的各种调节状态所花费的时间量(日常近距离工作量)，又称作近视刺激暴露时间T(A)。这提供以下GRIQ变体：

{&Integral;}_{A \min}^{A \max} T (A) * GRIQ (dA)

等式6

(G)其它可能的RIQ量度

如上所述，所提出的RIQ的其它量度也能够用于装置、镜片和方法的设计中。备选RIQ量度的一个示例是简单调制传递函数(MTF)。参照等式2，通过计算光学传递函数的实部的模量，并且还排除与CSF函数进行卷积的步骤，来形成多色MTF。如果还从等式2中去除S(λ)，则形成单色MTF。

2.过焦(through focus)RIQ

还考虑视网膜前面和/或后面的RIQ。视网膜前面和/或后面的RIQ在本文中称作‘过焦RIQ’。类似地，还对于一定范围的焦长来考虑视网膜处和/或周围的RIQ(即，当眼睛进行调节时，这除了焦长之外还使眼睛的屈光特性发生变化)。

实施例不仅考虑视网膜处的RIQ，而且还考虑过焦RIQ的变化。这与例如可能仅考虑视网膜处的RIQ和/或视网膜处或周围的RIQ量度的积分或求和的方式相反。例如，本文所述的镜片、装置和方法的实施例实现或者设计成对于具有特定屈光特性的眼睛实现沿视网膜前面(即，从视网膜朝角膜的方向)和/或视网膜后面的方向的RIQ的变化或者对其变化程度或变化率的控制。

实施例还实现或者设计成实现随焦距的RIQ的变化或者对其的变化的控制。例如，若干候选镜片设计可通过实现沿视网膜后面的方向的视网膜图像质量的变化来识别，并且然后单个设计或者设计的子集可考虑具有焦长的变化的RIQ的变化来识别。

在其它实施例中，上述过程相反。具体来说，设计集合基于视网膜处随焦距的RIQ的变化来选择。集合中的选择则参照过焦RIQ进行。

在又一些实施例中，进行单个评估过程，其组合过焦RIQ的考虑因素以及视网膜处随所述焦距的RIQ的变化。例如，随焦距的变化的RIQ的平均量度可用于识别设计。平均量度可向特定焦距赋予更大加权(例如远距视觉、中间视觉和近距视觉，并且因此可按不同方式来加权)。

在各个实施例中，考虑过焦和/或视网膜处随焦距的RIQ的变化：i)轴上，ii)围绕轴上所积分，例如在对应于或近似瞳孔大小的区域中，其中考虑或者没有考虑斯泰尔斯-克劳福德效应，iii)轴外(其中轴外表示中央窝外部的视网膜上的位置、位置集合或者位置的积分，其可以是聚焦超过大约10度的视场角的光线的位置)，和/或iv)对于i)至iii)的组合。

虽然本文的描述主要参照RIQ的定量量度，但是定性量度可用于像差轮廓的设计过程中，作为对定量量度的替代或补充。例如，在特定过焦位置的视觉斯特列尔比基于点扩展函数来计算。如从以下小节所提到的示例图像能够看到，能够在视觉上评估点扩展函数。这提供定性分析过焦的方法。

3.影响视网膜处的图像质量和过焦RIQ的像差

低阶像差对视网膜图像质量和过焦RIQ的影响是完全理解的。矫正性低阶像差的使用代表眼睛的屈光不正矫正的传统方法。相应地，本文中不会详细描述识别由低阶像差所组成的像差轮廓以矫正散焦和散光。

高阶像差(HOA)对图像质量的影响能够从图3所示的过焦二维点扩展函数300来理解。图3中，行表示像差的选择的点扩展函数，以及水平轴示出相关像差的散焦程度(单位为屈光度)。

没有任何高阶像差302、仅具有垂直慧差306和仅具有水平三箔差308的点扩展函数(在所示示例中仅具有近视或远视的眼睛的视网膜处的图像)对正和负散焦保持为对称。对正和负一次球面像差，单独304或者与慧差和/或三箔差相结合310，点扩展函数中的过焦对于正和负散焦是不对称的。对于某个HOA，正和负散焦对图像质量具有不相等影响。能够看到，这些不相等影响对于球面像差更为显著。对RIQ、视觉敏锐度和/或对比灵敏度呈现不对称影响的HOA特别适用于本文所公开的镜片、装置和方法。

HOA与散焦之间发生的交互影响过焦RIQ。某个HOA与散焦有利地交互以改进RIQ，而其它HOA不利地进行交互以引起RIQ降级。最通常测量的高阶视觉像差包括球面像差、慧差和三箔差。除了这些之外，采用一些多焦光学设计所得到的HOA轮廓促成波阵面像差的大幅值，按照泽尔尼克多项式表示常常表示为高达10阶。

一般来说，在泽尔尼克金字塔中，更接近中心的项在根据所产生光学效应来计量时常常比边缘/角处要更有影响。这可因为更远离中心的项与其角频率更接近零的项相比在波阵面上具有更大平面区域。相应地，具有与散焦进行交互的最高可能性的泽尔尼克项例如是具有零角频率分量的偶数径向阶的项，即，四、六、八和十阶泽尔尼克系数，表示一次、二次、三次和四次球面像差。

像差的以上描述识别影响视网膜RIQ和过焦RIQ的像差的一部分。描述并不是（并且也不是意在）对影响视网膜RIQ和过焦RIQ的全部像差的详尽描述。在各个实施例中，可考虑影响视网膜RIQ和/或过焦RIQ的附加像差，相关像差针对视觉系统(表示眼睛连同影响视网膜所接收的波阵面的任何镜片或光学装置)的当前屈光状态和目标视网膜RIQ/过焦RIQ来识别。

4.优化RIQ

在设计或选择眼睛的屈光状态的所需变化时，要求RIQ和过焦RIQ的量度。具体来说，要求查找产生可接受RIQ和过焦RIQ的相关像差的散焦的幅值和符号。搜索针对RIQ和过焦RIQ的最佳或者至少可接受组合。在本文所述的一些实施例中，评价函数S=1/RIQ用于此目的。

识别优化视网膜处的RIQ的像差系数可通过查找函数S的最小值来实现。结合过焦RIQ来考虑这个方面增加优化过程的复杂度。各种方法能够用于解决这个复杂度。

一个示例是对于作为变量的泽尔尼克SA系数的所选组使用非线性无限制优化例程。可结合自动或者通过人为干预的随机元素以移位到不同位置，以便查找函数S的备选局部最小数。优化例程用以评估性能的标准可以是视网膜RIQ以及将过焦RIQ保持在视网膜RIQ的预定义限度之内的组合。限度可按照各种方式来定义，例如作为围绕视网膜RIQ的值的范围。该范围可以是固定的(例如对于视觉斯特列尔比或GRIQ或者类似量度加或减0.15)或者可以改变(例如在随与视网膜的增加距离的所定义变化率之内)。如下文更详细说明，过焦RIQ的目标范围可根据该目标是提供倾斜过焦RIQ以便在正视化的光学反馈说明(explanation)下提供阻止或激励眼睛发育的刺激还是提供平坦过焦RIQ而发生变化。

另一种方式是限制可能像差轮廓的数量。限制可能像差值的一种方式是指定泽尔尼克系数只能够具有与0.05μm焦点的增量或者另一个递增间隔对应的值。间隔能够针对可用计算资源来选择。通过限制容许系数值的数量，有可能模拟通过泽尔尼克系数的组合所形成的所有像差轮廓的性能，此后能够识别具有最佳或可接受轴上RIQ和过焦RIQ的那些。例如通过向优化例程返回围绕所识别候选组合的小范围之内的系数值，这个过程的结果可用于限制更精细调谐的分析。

5.通过光学反馈来控制对屈光不正加深的刺激

在一些实施例中，结合像差轮廓以提供特定轴上RIQ和过焦RIQ的镜片、装置或方法应用于具有加深性近视的眼睛或者识别为有发展近视的风险的眼睛。某个人可基于多个指标来识别为有发展近视的风险，包括其父母是否遭受近视/加深性近视、其种族、生活方式等等。如果在具有或没有当前使用的任何矫正(例如具有或没有镜片的当前处方)的情况下，其眼睛具有沿眼睛发育的方向进行改进的RIQ(在不要求眼睛发育时)，则某个人可被识别为有发展近视的风险。沿眼睛发育方向的改进RIQ的使用可单独使用或者与其它指标、例如上述其它指标结合使用。

在基于RIQ的正视化的光学反馈机制说明下，刺激眼睛以发育到使评价函数(merit function)S为最小的位置。在正视化的这个说明下，对于人眼，如果函数S的最小数(可以是局部最小数)的位置在视网膜后面，或者如果过焦RIQ在视网膜前面进行改进，则将刺激眼睛以发育成更长，以及如果这个位置是在视网膜之上或前面，则眼睛将保持在相同长度。可应用本文所公开的镜片、装置和方法以在正视化的这个光学反馈机制说明下提供刺激。用于在正视化的光学反馈说明下解决眼睛发育(例如解决近视加深或者设法刺激眼睛发育以矫正远视)的实施例使用像差来影响相对于视网膜的函数S的最小数的位置，以及通过视网膜的函数S的梯度其中一个或两者。

以下描述将描述所选HOA的组合如何能够影响过焦RIQ的量度的变化。这些像差的每个能够易于结合到镜片、光学装置中或者用于改变视网膜所接收的光线的像差轮廓的方法中。这提供用以能够设计或选择改变眼睛的屈光状态(例如屈光手术)的镜片、光学装置或方法以得到眼睛的目标过焦RIQ或者至少将眼睛的屈光状态改变成更接近目标过焦RIQ的机制。如下面更详细描述，连同实现或者变得更接近特定焦长的视网膜处的目标轴上RIQ一起来考虑实现目标过焦RIQ，该特定焦长通常是远距视觉(在无限远或者实际上对于人眼大于3米至大约6米的物体)但可以是另一个所选焦长、例如中间视觉(例如大约0.75-2米)或近距视觉(例如大约0.35至0.60米)的。

对于以下所述的示例，使用等式2所示的视觉斯特列尔比来评估RIQ。

(A)一次球面像差、慧差和三箔差

一次球面像差、慧差和三箔差之间的交互以及它们对眼睛发育的影响能够使用采用标准泽尔尼克展开的散焦、一次球面像差(PSA)、慧差和三箔差项所定义的波阵面相位函数来描述。

瞳孔大小固定在4mm，并且计算以589nm波长执行。为了便于评估像差轮廓对视觉发育的影响，假定视网膜后面的上述函数S的最小数的位置提供发育到那个位置的刺激，并且如果函数S的最小数处于视网膜之上或前面，则将不存在眼睛发育的刺激。换言之，假定视网膜上形成的图像提供发育到使函数S为最小的刺激。模拟中使用的PSA、水平和垂直慧差以及水平和垂直三箔差的值的范围是：

PSA=(-0.30,-0.15,0.00,0.15,0.30)μm

水平慧差=(-0.30,-0.15,0.00,0.15,0.30)μm

垂直慧差=(-0.30,-0.15,0.00,0.15,0.30)μm

水平三箔差=(-0.30,-0.15,0.00,0.15,0.30)μm，以及

垂直三箔差=(-0.30,-0.15,0.00,0.15,0.30)μm。

对于被测的总共3125个组合，总体上观察到，球面像差主要控制管理RIQ的方向。

图4至图7示出产生于组合、特别是PSA连同水平和垂直慧差以及连同水平和垂直三箔差的组合影响的选择的过焦RIQ的眼睛发育的刺激。图4至图7处于连续标度上，以及白色(0)表示没有加深，而灰-黑转变表示单位为屈光度的加深量。

图4示出一次球面像差和水平慧差的交互的图表400。灰度图表示通过这两个像差的组合来刺激的近视的加深量，其中白色402表示没有加深的刺激，而变黑的阴影404表示因与水平慧差相结合的PSA引起的近视的加深的刺激(在这种情况下总共-0.8D)。图5示出作为一次球面像差和垂直慧差的交互的函数的近视加深的图表500。与图4中相似，白色区域502表示没有用于加深的刺激，而深色区域504表示用于加深的刺激。图6示出一次球面像差和水平三箔差的交互的图表600。图7示出作为一次球面像差和垂直三箔差的交互的函数的近视加深的图表700。对于图4至图7所示的组合，大约52%的组合提供激励眼睛发育的刺激。

相应地可通过将眼睛的屈光状态控制在图4至7的白色区域的任一个之内，去除眼睛发育的上述刺激。这可例如通过设计在被应用时修改眼睛的屈光特性以使眼睛的视网膜遭受没有沿眼睛发育方向(视网膜后面)进行改进或者沿眼睛发育方向减小的过焦RIQ的镜片或光学装置来实现。

虽然对于4mm瞳孔的-0.30至0.30μm的范围中的三箔差和慧差看来对发育方向没有显著影响(最大加深影响仅为-0.1D)，但是正PSA看来加速发育，而负PSA阻止发育。因此，PSA看来具有主导影响。相应地，至少对于具有正PSA以及可选的慧差和三箔差其中之一的眼睛，附加负PSA在正视化的光学反馈说明下将阻止眼睛发育。由此推断，向眼睛提供负PSA或者至少去除正PSA可去除眼睛发育的刺激。眼睛中的任何慧差和三箔差可保持不变或者可选地部分或完全矫正(优选地在-0.30至0.30μm的范围之内)。

(B)球面像差和散光

为了说明一次球面像差与散光之间的交互，波阵面相位函数使用这些像差(包括水平/垂直和倾斜分量)和散焦来定义。图8至图13(与图4至图7不同) 处于二进法上–其中白色(1)表示引起加深的刺激(即，视觉发育的增加)的测试例，以及黑色(0)表示没有引起加深(即，没有视觉发育刺激或者停止信号)的候选组合。标度没有单位。

图8示出表示PSA与一次倾斜散光分量(POA)和一次水平/垂直散光(PHV)分量的近视加深的幅值的图表800。图表800表示将引起近视加深的刺激的PSA和散光的那些组合(白色)以及将不会引起近视加深的刺激的那些组合(黑色)。POA或PHV看来对PSA的效应均没有显著影响。

图9示出表示PSA与二次倾斜散光(SOA)分量和二次水平/垂直散光(SHV)分量的近视加深的幅值的图表900。SOA或SHV看来对PSA的效应均没有显著影响。

相应地可通过将眼睛的屈光状态控制在图8和图9的白色区域的任一个之内，去除眼睛发育的刺激。

从图8和图9，在与PSA相结合时，一次和二次散光分量对增强或阻止眼睛发育具有小影响。相应地，考虑这些像差，这表示优先级应当提供给PSA。另外，可确定眼睛是否具有高等级的POA、PHV、SOA和/或SHV。如果情况是这样，则矫正这些像差(通过将其减少或者基本上消除)也可帮助去除眼睛发育的刺激。

(C)高阶球面像差

对于肉眼或者单视眼镜矫正的眼睛，四阶泽尔尼克展开一般足以描述出瞳处的波阵面。但是，当隐形镜片用于矫正、特别是采用多焦隐形镜片(非球面以及同心的)时，情况不一定是这样，可施加大量五阶和更高阶HOA。多焦隐形镜片例如可使用总共大约10或12阶的泽尔尼克多项式来描述。在这类情况下，高阶球面像差的幅值和符号(除了PSA之外还)开始起重要作用。

为了说明标准泽尔尼克展开的一次、二次、三次和四次球面像差之间的交互，波阵面相位使用这些项和散焦来定义。使用如从对这类隐形镜片的建模数据所预测的HOA的若干组合。展示交互以产生峰值RIQ的这些HOA的选择性集合经由专用非线性优化例程来得到。所有计算对于4mm瞳孔并且以589nm波长来执行。观察到，至少天生眼睛的球面像差的前三种模式在控制眼睛发育的刺激方向中起重要作用，以及在一些情况下，球面像差的更高模式也起重要作用。

以下所述的结果涉及二次球面像差(SSA)、三次球面像差(TSA)和四次球面像差(QSA)，但是更高阶的球面像差也可用于本文所述的镜片、装置和方法的实施例中。对于全部四种类型的球面像差，从-0.30至0.30μm的范围用于研究HOA的组合的效应。这些类型的像差的这些范围不一定符合与眼睛关联的像差的规范轮廓，因为这些高阶像差的发生不一定与眼睛关联，而是单独或者结合眼睛与光学装置(例如多焦隐形镜片)关联。此外，从-0.30至0.30μm的范围只用于说明效应，但是当确定HOA的组合以提供镜片或光学装置中的像差轮廓或者通过外科手术来实行时，可使用更大或更小的范围。

图10至图12示出作为PSA分别连同SSA、TSA和QSA的函数的近视加深的刺激。这个图解是二元彩色图表，其中白色(0)表示在上述反馈机制下提供近视加深的刺激的波阵面像差组合，以及黑色(1)表示阻碍近视加深的组合。从这些图表显而易见，高阶的球面像差对近视加深的刺激具有影响。大约82%的所研究组合建议眼睛发育的刺激。球面像差项的交互取决于其单独符号以及然后取决于其单独幅值。

图10示出表示作为PSA和SSA的组合的函数的近视加深的刺激的存在的图表1000。在图10中能够看到，当范围-0.30μm至0.20μm中的PSA与从0.00至-0.30μm的范围的负SSA相结合时，不存在沿眼睛发育方向的RIQ的改进，因而没有预测近视加深(即，在表示为1004的区域中)。但是，在与大约-0.10μm的负SSA仪器来考虑从0.20至0.30μm的范围的PSA时，其看来加剧了加深，如区域1002中所示。总体上，SSA的符号看来对波阵面像差的效应和所产生视网膜图像质量具有控制作用。当PSA和SSA是候选眼睛的波阵面像差中涉及的唯一两个HOA时，大幅值(即，大于-0.20μm)的负SSA在与正或负PSA相结合时预测针对近视加深的保护作用。

图11示出表示作为PSA和TSA的组合的函数的近视加深的刺激的存在的图表1100。当PSA和TSA具有相同符号并且TSA的幅值大约是PSA的4/5时，如矩形框1106所示，没有预测或者预测极少近视加深(黑色区域)。但是，对于PSA和TSA的其它组合，例如如区域1102和1104中所示，能够预计近视加深。

图12示出表示作为PSA和QSA的组合的函数的近视加深的刺激的存在的图表1200。当PSA和QSA具有相反符号并且QSA的幅值大约是PSA的 4/5时，如主导黑色区域1204所示，没有预测近视加深。但是，对于PSA和QSA的其它组合(例如如白色区域1202和1206中所示)，能够预计近视加深。

图13是示出作为PSA、SSA和TSA的函数的近视加深的刺激的存在的图表(1300)。这个图解是二元彩色图表，其中1(白色)表示促进近视加深的波阵面像差组合；而0(黑色)表示阻碍近视加深的组合(即，不提供眼睛发育的刺激)。

实心圆圈1304的大多数处于由负SSA所控制的区域中（其中具有几个例外）。此外，其中PSA和TSA具有与负SSA耦合的相同符号的组合看来提供针对近视加深的保护作用。能够如表1所示来概括在正视化的光学反馈说明下具有针对近视加深的保护作用的PSA、SSA、TSA和QSA的组合(其包括图13所示的黑色区域)。

表1阻碍眼睛发育(即，近视的潜在治疗)的高阶像差的组合集合。

空心圆圈1302的大多数处于由正SSA所控制的区域中，其中具有几个例外。此外，其中PSA和TSA具有与正SSA耦合的相同符号的组合可提供远视的治疗作用。能够如表2所示来概括在正视化的光学反馈说明下具有针对远视的治疗作用的PSA、SSA、TSA和QSA的组合(包括图13所示的白色区域)。

表2激励眼睛发育(即，远视的潜在治疗)的高阶像差的组合集合。

相应地，在设计改变眼睛的镜片、光学装置或方法时，像差可选择成提供上述像差的组合，其提供针对眼睛发育的保护作用或者激励眼睛发育。像差的组合可与任何近视散焦或远视散焦的所需矫正结合应用。

从前面的描述显而易见，包括一次、二次、三次和四次SA项的球面像差项影响RIQ和过焦RIQ。另外，已经发现，高很多阶的球面像差也影响RIQ和过焦RIQ。相应地，在各个实施例中，使用球面像差的不同组合，包括使用提供所需或可接受过焦RIQ轮廓连同特定焦长的所需或者可接受RIQ(例如远距视觉)的两个或更多球面像差项的任何组合的实施例。

6.图像质量的瞬时梯度

正视化的光学反馈机制说明下的眼睛发育的刺激的以上描述集中于峰值RIQ的位置。另一种方式是考虑视网膜处的过焦RIQ的斜率。在一些实施例中，方法和装置控制或利用图像质量度量的这个梯度。可对于RIQ的任何量度来考虑梯度。

在以下描述中，假定过焦RIQ的梯度的正量度(视网膜后面的增加RIQ)提供近视的发展和加深的刺激，而其负量度减缓或停止近视加深。

图14示出作为沿视网膜后面的方向的过焦的函数的两种不同情况1402和1404的RIQ的图表。这些情况是产生相同视网膜RIQ的PSA、SSA和TSA的不同组合。如从图中能够看到，虽然所选像差的两种集合均产生视网膜处的相似图像质量(散焦=0)，但是通过引入散焦(沿眼睛发育方向)，测试例1402的视网膜图像质量斜升，表示眼睛发育的刺激，而测试例1404指示没有存在发育的刺激，因为视网膜图像质量沿眼睛发育的方向进一步降级，即，正泽尔尼克散焦。

从表示HOA对图像质量的影响的上述结果以及所产生的近视加深，有可能确定能够用于镜片、光学装置中或者使用光学手术来实行的相关HOA组合，其在相关的情况下与眼睛的像差相结合将产生阻止或减缓近视加深的治疗的眼睛发育的HOA组合。为了减慢近视中的眼睛发育，能够使用补偿光学装置或外科手术，其与眼睛的光学部件相结合将产生引起过焦视网膜图像质量的负梯度的HOA的组合，如示例1404(图14)中所示。为了治疗远视，能够使用补偿光学装置或外科手术，其与眼睛的光学器件相结合将产生引起过焦视网膜图像质量的正梯度的HOA的组合，如示例1402(图14)中所示。

如果像差轮廓具有跨过焦范围的变化RIQ，则特定焦长的过焦RIQ的斜率能够通过选择具有所考虑RIQ轮廓的适当过焦项C(2,0)来改变。例如，如果斜率在第一等级的过焦为正而在第二等级的过焦为负，则接受者眼睛的视网膜处的斜率能够通过有选择地在第一或第二等级引入过焦来选择。下面针对老花的应用的像差轮廓的实施例来提供在不同等级的过焦具有变化RIQ斜率的像差轮廓的示例。可应用对于老花所述的许多实施例以在上述正视化的光学反馈说明下提供减缓或激励眼睛发育的刺激。通常，年轻人具有加深性近视，并且因此他们将不会遭受老花。相应地，所选的像差轮廓可对于对大过焦范围实现高RIQ施加较小加权，而对于与提供通过视网膜的负斜率RIQ轮廓(即，沿眼睛发育方向的减小RIQ)相结合对远距视觉(distance vision)实现视网膜处的最高RIQ施加更大加权。对于年轻远视者，所选像差轮廓再次可对于对大过焦范围实现高RIQ施加较小加权，而对于与提供视网膜后面的RIQ轮廓的正斜率(沿眼睛发育的方向)相结合对远距实现视网膜处的最高RIQ施加更大加权。

另外，能够考虑跨视场角的范围的斜率和/或瞳孔大小的范围的RIQ的变化。例如，可选择像差轮廓，其提供跨视场角的范围的平均、模式或基本上均匀的斜率，例如10、20、30或40度，其阻止或激励眼睛发育(和/或抵消眼睛中分别激励或阻止眼睛发育的现有像差)。也可考虑跨瞳孔大小的范围或者模式瞳孔大小处的平均斜率。备选地，可选择设计，其对于某范围之内的所有视场角和/或对于某范围之内的所有瞳孔大小具有过焦RIQ的正或负斜率。

7.像差设计或选择过程

在一些实施例中，确定镜片、光学装置中所需或者产生于手术的像差轮廓包括首先识别眼睛中存在的HOA。例如可使用波阵面眼睛检查进行测量，其使用像差计、例如采用夏克-哈特曼像差计。然后可考虑眼睛的现有HOA。另外，还可考虑镜片或光学装置中固有的任何HOA效应。

当要求是针对提供眼睛发育的刺激或者减缓眼睛发育的镜片时，则将这些现有HOA与阻止或减缓近视加深的HOA组合(例如如以上参照图5至图14所述)进行比较，以便确定可被要求以在正视化的光学反馈机制下减少或减缓或者激励眼睛发育的一个或多个附加HOA。这些附加组合则在镜片或光学装置的设计中实现或者使用光学手术来实现。图15和图16中的流程图提供适当方法的概括。

备选地，可忽略眼睛的现有像差，以及可通过镜片、优选地为可拆卸镜片来为眼睛提供一种提供所需过焦RIQ斜率的像差，使得可在需要时试验不同的像差轮廓。然后可测量产生于镜片和眼睛的像差轮廓的组合的像差轮廓，以便确定RIQ特性是否可接受(例如为远距视觉提供特定过焦RIQ斜率和可接受RIQ)。备选地，不同镜片可放置在眼睛上，其中客观和/或主观视觉的量度确定要选择哪些镜片。在镜片选择成提供阻止或激励眼睛发育的刺激而不管眼睛的现有像差的情况下，所选像差轮廓可以是一般具有球面像差的较高值的像差轮廓，使得斜率的符号没有被眼睛中的低等级的HOA改变。

在其它应用中，HOA的组合的目标可以是不同的。例如，当考虑老花时，目标可以是对于大过焦提供高RIQ的像差的组合。在周边视觉是重要的情况下，目标则可包括对于视场角的大范围的高RIQ。相应地，在各个实施例中，HOA用于优化视网膜处的高RIQ的组合的目标以及低斜率过焦RIQ、RIQ随瞳孔直径的低变化和周边视场中的高RIQ中的一个或多个。

以下示例使用等式2中的RIQ量度来选择。用于分析的设计的初始集合通过对于总共10阶的SA泽尔尼克系数的全部组合计算这个RIQ来查找。各系数限制到范围-0.3μm至0.3μm，并且限制为作为0.025μm的倍数。

设计的初始集合的分析包括：1)识别提供高RIQ和视网膜周围的负斜率过焦RIQ的泽尔尼克系数的优化组合；2)考虑RIQ和过焦RIQ以及不同瞳孔大小的RIQ和过焦RIQ的变化；以及3)考虑跨水平视场的RIQ。给予这些评估级的相对加权对于特定接受者可改变。为了便于识别以下示例，向第一标准给予最大加权。

8.解决过焦RIQ斜率的光学设计的示例

下文提供用于影响光学反馈机制下的眼睛发育的刺激的设计示例。以下示例是旋转对称的。但是，可产生散光设计和其它非旋转对称设计。当施加对称设计的有意偏心以使得矫正隐形镜片的光轴重合眼睛的参考轴、比如瞳孔轴或视觉轴时，能够引起例如慧差和三箔差等的不对称像差的一些残留量，这些可通过选择附加高阶不对称项来补偿。

图17至图25示出提供对于轴上视觉(即，在零视场角)沿眼睛发育方向降级的RIQ、因而在正视化过程的光学反馈机制说明下提供阻止眼睛发育的刺激的样本设计的光度轮廓(power profile)图表。像差轮廓图表描述为跨视区直径的轴向光度(axial power)变化(单位为屈光度)。所提供的所有示例可应用于其球面屈光不正为-2.00D的加深性近视，并且这个信息通过所有光度轮廓上的双灰线来表示。

图26示出可用于远视治疗的样本设计的细节。通过以如表2所示沿眼睛发育方向产生过焦视网膜图像质量的正梯度的特定像差轮廓作为输入参数，并且优化光度轮廓(矫正隐形镜片的正面)以实现所需正梯度，来产生此设计。镜片设计描述为跨视区直径的轴向光度变化(单位为屈光度)。所提供的示例可应用于其球面屈光不正为+2.00D的非进行性远视者，并且这个信息通过光度轮廓上的双灰线来表示。

如上所述，图17至图26所示的示例光度轮廓基于视网膜周围的RIQ的斜率来选择。对于这些示例，RIQ的值的大量变化能够发生。这些变化跨瞳孔直径并且以不同的视场角在轴上发生。附加选择标准是RIQ的值以及RIQ随视场角的变化。具体来说，可进行选择，以便使跨瞳孔直径(具有或没有斯泰尔斯-克劳福德效应的光线的减小)并且处于不同视场角的轴上RIQ的一个或多个为最大。另外，接受者的瞳孔的大小也可用作选择标准–例如第一像差轮廓可更适合正常瞳孔大小为4mm的第一接受者，而第二像差轮廓可更好地适合正常瞳孔大小为5mm的第二接受者。‘正常’瞳孔大小可以可选地针对生活方式因素、例如某个人室内和户外花费的时间量来选择。以下提到的附加示例结合这些选择标准。但是首先，为了提供比较点，单视镜片的RIQ性能在图27中描述和示出。

图27示出过焦RIQ度量的量度的图表，其在这种情况中以及在以下示例的每个中是视觉斯特列尔比(单色)。RIO例如可产生于用于矫正仅具有-2.00D的接受者模型近视眼、光焦度为-2.00D的单光隐形镜片。水平(无关)轴示出单位为屈光度的过焦。水平轴上的零(‘0’)值表示单视镜片的焦点的位置，以及垂直(相关)轴示出RIQ。提供三个图表，一个用于轴上(圆圈)，一个用于10度的视场角(三角形)，以及一个用于20度的视场角(十字)。本文中的术语‘全局’用于表示跨包括零的视场角的范围的考虑因素。因此，图表示出‘全局过焦RIQ’，因为它包括跨视场角的范围的图表。虽然单视镜片在零视场角具有对称轴上RIQ，但是它在非零视场角、包括在10和20度具有不对称过焦RIQ。具体来说，图表示出，RIQ在非零视场角沿眼睛发育方向进行改进。在诸如美国专利号7025460和7503655(Smith等人)中所述之类的正视化的光学反馈机制说明下，周边以及轴上视觉提供眼睛发育的刺激。

图28示出选择成解决其中眼睛发育将被阻止的正视化的光学反馈机制说明(例如解决加深性近视或者解决发展近视的风险)的镜片的一个实施例(称作‘迭代A1’)的RIQ的图表。为4mm的瞳孔以及为了解决对于单光迭代的相同等级的近视来准备图28的数据。将图28与图27进行比较，RIQ不再对于非零视场角沿眼睛发育方向进行改进。具体来说，RIQ具有朝对于10度轴外沿眼睛发育方向降级的强趋势。虽然在20度可存在少许改进或者基本上没有围绕视网膜的RIQ的变化，但是总效果极大地偏向于沿眼睛发育方向使RIQ降级。图29示出产生图28的RIQ图表的光度轮廓。

图30示出选择成解决正视化的光学反馈机制说明的镜片的另一个实施例(迭代A2)的RIQ的图表。为5mm的瞳孔大小准备图30的数据。

图31和图32示出选择成解决正视化的光学反馈机制说明、但是在这种情况中沿眼睛发育的方向提供改进RIQ(例如向眼睛提供刺激以发育到矫正远视)的镜片的另外两个实施例(分别为迭代C1和迭代C2)的RIQ的图表。图31和图32示出采用对选择标准的不同加权所选的示范实施例。在给出图31的光度轮廓中，向实现高轴上RIQ给予比实现跨视场角的大范围的高RIQ更大的加权。在给出图32的光度轮廓中，向提供跨视场角的大范围的高RIQ给予比实现高轴上RIQ更大的加权。

图3列示对于上述光度轮廓对5mm瞳孔直径的散焦以及高达20阶的高阶像差系数(单位为微米)。

迭代	C(2,0)	C(4,0)	C(6,0)	C(8,0)	C(10,0)	C(12,0)	C(14,0)	C(16,0)	C(18,0)	C(20,0)
											单视镜片	-1.800	0.000	0.000	0.000	0.000	0.000	0.000	0.000	0.000	0.000
迭代A1	-1.568	0.107	-0.017	-0.016	-0.022	-0.008	0.026	0.005	-0.016	0.003
											迭代A2	-1.562	0.115	-0.011	-0.011	-0.019	-0.007	0.025	0.004	-0.017	0.005
迭代C1	1.468	-0.135	0.020	0.029	0.036	0.011	-0.036	-0.008	0.022	-0.003
											迭代C2	1.468	-0.116	0.035	0.010	-0.013	-0.030	-0.014	0.025	0.004	-0.016

表3对于单视镜片以及为过焦RIQ提供所需斜率的四个示范实施例对5mm瞳孔的散焦和高阶球面像差系数。

9.对老花的应用

扩展过焦RIQ可在老花的上下文中提供特别有益效果。眼睛进行适应的降低能力可部分通过使用本文所述的扩展过焦方式来补偿/减轻。

在一些实施例中，过焦RIQ通过采取单眼方式来进一步扩展。具体来说，一个眼睛可具有对于远距视觉所优化的像差，而另一个眼睛具有对于近距视觉所优化的像差。这个优化通过选择镜片的不同基本光焦度(即，有效屈光处方)来实现。各镜片的扩展过焦允许基本光焦度进一步分离，而无需牺牲两个基本光焦度之间的中间视觉。在单眼方式下，像差轮廓的选择可将较高优先级给予RIQ和过焦RIQ的考虑因素以及在不同瞳孔大小的RIQ和过焦RIQ的变化(其反应具有不同调节的眼睛的变化)。

类似地，镜片或光学装置可设计为双焦或多焦镜片，其中部分的一个或两者结合如本文所述的像差轮廓以扩展过焦RIQ。双焦/多焦镜片或装置和单眼方式的组合能够增加视觉范围。例如，参照双焦镜片，一个眼睛可在上象限具有远距离视觉以及在下象限具有近距视觉，而另一个眼睛可在上象限具有中间视觉而在下象限具有近距视觉。两个下象限可以可选地具有例如设置在2.00D和1.00D的不同基本光焦度。

当不同镜片或者镜片的不同部分共同使用时，基本光焦度可选择成使得过焦RIQ重叠。例如，基本光焦度可选择成使得在组合中视觉斯特列尔比（在组合的RIQ轮廓之间）不会下降到低于0.10、0.20、0.30、0.40或者另一个所选值。

A)老花的示例

图33示出七个光度轮廓的过焦RIQ(在这种情况中为视觉斯特列尔比)的图表。在这个图中，垂直轴(RIQ)在对数标度上定义。对于5mm瞳孔大小以及没有近视或远视并且没有其它高阶像差的眼睛来得到图33。通过结合不影响定义用于形成图33的光度轮廓的高阶像差的适当矫正散焦项，各光度轮廓能够适合于近视或远视眼。

七个光度轮廓是：可在常规远中心非球面多焦镜片中出现的光度轮廓(图33中通过三角形表示)；可在常规近中心多焦镜片中出现的光度轮廓(图33中通过‘x’表示)；可在远中心同心双焦镜片中出现的光度轮廓(图33中通过‘□’表示；可在近中心同心双焦镜片中出现的光度轮廓(图33中通过‘◇’表示)，以及三个迭代(迭代B1、迭代B2、迭代B3)，包括球面像差的有利组合(图33中分别通过实心圆圈、粗体‘+’号和同心圆圈对来表示)。

其每个的光度轮廓在图34至图40中示出。远中心和近中心非球面多焦点具有扩展到大约2mm的中心分量以及在大约1.8mm的半径开始的外区光焦度。在近和远光焦度区之间提供线性转变。同心双焦均具有在2屈光度的附加光焦度与没有附加光焦度之间进行交替的环形结构。

图4列示对于三个示范实施例光度轮廓对5mm瞳孔直径的散焦以及高达20阶的高阶球面像差系数(单位为微米)，即：分别为迭代B1(图38)、迭代B2(图39)和迭代B3(图40)。

迭代	C(2,0)	C(4,0)	C(6,0)	C(8,0)	C(10,0)	C(12,0)	C(14,0)	C(16,0)	C(18,0)	C(20,0)
											迭代B1	-0.096	-0.135	0.020	0.029	0.036	0.012	-0.036	-0.010	0.022	0.000
迭代B2	-0.092	0.032	0.074	-0.015	-0.006	-0.018	-0.009	0.007	0.011	0.002
											迭代B3	0.033	0.003	0.077	-0.045	-0.023	0.010	0.014	0.007	0.003	-0.014

表4老花的三个示范实施例的散焦和球面像差系数

表5列出对于所述光度轮廓对5mm瞳孔直径的散焦和高达20阶的高阶球面像差系数(单位为微米)，即，分别为远中心非球面多焦点(图34)和近中心非球面多焦点(图35)。

迭代	C(2,0)	C(4,0)	C(6,0)	C(8,0)	C(10,0)	C(12,0)	C(14,0)	C(16,0)	C(18,0)	C(20,0)
											远中心双焦	1.150	0.181	-0.090	0.020	0.000	0.000	0.000	0.000	0.000	0.000
近中心双焦	0.324	-0.244	0.114	-0.021	-0.013	0.011	0.000	0.000	0.000	0.000

表5远中心和近中心类型非球面多焦镜片的散焦和高阶球面像差系数

在非球面多焦镜片中，球面像差系数的绝对幅值随阶数的增加而逐渐减少。这与迭代B1、迭代B2和迭代B3的光度轮廓形成对照，其包括具有大于低阶项的系数的绝对值的绝对值系数的至少一个高阶球面像差项。这个特性存在于本文所述的光度轮廓的许多实施例中。

从图33能够注意到，远中心非球面多焦对于远距视觉具有0.23的RIQ，其基本上比其它光度轮廓要低。但是，如通过RIQ度量所计量的这个镜片的性能对于大过焦范围保持相对恒定。例如，在-0.4屈光度，RIQ大约为0.2，在0.67，RIQ大约为0.18，以及在-1.0屈光度，RIQ大约为0.12。

近中心非球面多焦对于远距视觉具有大约0.50的RIQ。近中心双焦在-0.67屈光度下降到大约0.24的RIQ(仍然好于远中心非球面多焦点)。但是，在此之外，近中心非球面多焦具有快速减小的RIQ，以及在-1.0屈光度具有大约0.08的RIQ。

同心双焦(远中心和近中心)对于远距视觉均具有0.13和0.21的低RIQ。同心双焦对于大约1.1屈光度的范围均保持其RIQ等级或者更好。

迭代B1、迭代B2和迭代B3将具有至少与近中心双焦同样好的远距视觉处的RIQ，以及当眼睛进行适应时具有更好的RIQ。例如，迭代B2在-0.40屈光度具有大约0.53的RIQ，在-0.67屈光度具有大约0.32的RIQ，以及在-1.0屈光度具有大约0.13的RIQ。但是，迭代B1、迭代B2和迭代B3的每个的过焦性能能够进一步扩展。这个扩展通过将曲线移位到图33的左侧来实现。但是，由于对于加光焦度基本上更迅速地减小的非对称RIQ(图33的右侧)，在没有基本上影响性能的情况下，近中心非球面多焦镜片的性能不能按照这种方式来移位。

例如，全部三个这些迭代在+0.55D具有大约0.40的RIQ。将球面像差项与+0.55D散焦项相结合将使远距视觉的RIQ值移位到图33中的+0.55D的值。再次采取迭代B2，过焦性能修改如下：在远距视觉的大约0.40的RIQ，在-0.40屈光度的大约0.53的RIQ，在-0.67屈光度的大约0.64的RIQ，在-1.0屈光度的大约0.52的RIQ，在-1.1屈光度的大约0.40的RIQ，以及在-1.5屈光度的大约0.15的RIQ。

相应地，通过采用扩展过焦RIQ性能的HOA的组合移位镜片中的远距视觉点，提供HOA的组合的镜片、装置和方法则能够具有充分改进的过焦性能。这在保持至少与近中心非球面多焦点同样好的RIQ以及与远中心非球面多焦点相比充分改进的RIQ的同时来实现。散焦量加上被附加以移位RIQ曲线的光焦度是选择问题，表示远距视觉RIQ与近距视觉RIQ之间的折衷。

表6示出上述光度轮廓的每个的散焦(最左列)和RIQ值。它还示出移位+0.55D的散焦值（在迭代B1、迭代B2和/或迭代B3通过这个量修改时可适用）。

表6两个双焦镜片、两个同心双焦镜片的RIQ值以及扩展过焦RIQ的三个像差轮廓

B)瞳孔大小的作用

图41至图43示出分别对于迭代B1、迭代B2和迭代B3的过焦RIQ随瞳孔大小的变化。各光度轮廓比较稳定，因为RIQ保持与较长过焦范围(与例如近中心非球面多焦点相比)相结合的较高RIQ(与例如远中心非球面多焦点相比)的组合。图44和图45示出分别对于两个同心双焦点和两个非球面多焦点的过焦RIQ随瞳孔大小的变化。从这些图中能够看到，比较地来说，与迭代B1、迭代B2和迭代B3相比，RIQ和过焦RIQ性能的变化对于这些镜片不太稳定。

C)单眼设计

如上所述，迭代B2能够从远距视觉到大约1.1屈光度的中间聚散度提供0.40或以上的RIQ。在矫正另一个眼睛的同时将适当等级的散焦附加到相同迭代时，过焦RIQ能够从1.1屈光度扩展到逼近比如2.20D目标聚散度，即，双眼组合的候选眼睛从远距测试距离一直到逼近2.2屈光度可保持0.40或以上的RIQ。使用这种单眼设计方式并且假定接受者接受单眼设计，充分扩展组合过焦性能。

参照下文所述的图46和图47所示的过焦轮廓，在单眼设计方式下，一个镜片将选择成具有将过焦曲线移位到最左(开始于-2.50D标记)的基本光焦度，以及另一镜片选择成具有将过焦曲线略微移位到左边(开始于-1.50D标记)的基本光焦度。

图46和图47示出两对光度轮廓的设计(双眼‘Q’矫正)的过焦RIQ。该对中的各镜片设计成与该对中的另一镜片相结合来扩展RIQ。这些组合的散焦和高阶球面像差系数分别在表7和表8中指定。

组合	C(2,0)	C(4,0)	C(6,0)	C(8,0)	C(10,0)	C(12,0)	C(14,0)	C(16,0)	C(18,0)	C(20,0)
											右眼	0.28	-0.100	0.025	0.075	0.025	0.025	0.025	0.025	0.025	0.000
左眼	0.57	0.125	-0.075	-0.075	-0.025	0.000	0.025	0.025	-0.025	-0.025

表7老花镜片的单眼设计的第一示范实施例的散焦和高阶球面像差系数(沿过焦曲线的负方向的1.50D的有效附加)

组合	C(2,0)	C(4,0)	C(6,0)	C(8,0)	C(10,0)	C(12,0)	C(14,0)	C(16,0)	C(18,0)	C(20,0)
											右眼	0.433	-0.100	-0.050	0.025	0.025	-0.025	-0.025	0.000	0.000	0.000
左眼	0.866	-0.100	-0.050	0.025	0.025	-0.025	-0.025	0.000	0.000	0.000

表8老花镜片的单眼设计的第二示范实施例的散焦和高阶球面像差系数(沿过焦曲线的负方向的2.50D的有效附加)

相对表7和表8所述的光度轮廓是提供过焦函数的负侧的增强过焦性能的高阶像差的组合的示例。类似地，使用这种单眼设计方式，也能够在过焦函数的右侧充分扩展组合过焦性能，只要适当等级的散焦附加到高阶像差的所选组合。图48和图49示出沿过焦函数的正方向对于散焦的范围具有较恒定RIQ(>0.35)的示例。这些组合的散焦和高阶球面像差系数分别在表9和表10中指定。

组合	C(2,0)	C(4,0)	C(6,0)	C(8,0)	C(10,0)	C(12,0)	C(14,0)	C(16,0)	C(18,0)	C(20,0)
											右眼	-0.28	-0.125	-0.050	0.075	0.025	-0.025	0.000	0.000	0.000	0.000
左眼	-0.43	-0.125	-0.050	0.075	0.025	-0.025	0.000	0.000	0.000	0.000

表9老花镜片的单眼设计的第三示范实施例的散焦和高阶球面像差系数(沿过焦曲线的正方向的1.50D的有效附加)

组合	C(2,0)	C(4,0)	C(6,0)	C(8,0)	C(10,0)	C(12,0)	C(14,0)	C(16,0)	C(18,0)	C(20,0)
											右眼	-0.43	-0.125	-0.050	0.075	0.025	-0.025	0.000	0.000	0.000	0.000
左眼	-0.86	-0.125	-0.050	0.075	0.025	-0.025	0.000	0.000	0.000	0.000

表10老花镜片的单眼设计的第四示范实施例的散焦和高阶球面像差系数(沿过焦曲线的正方向的2.50D的有效附加)

10.周边视场的设计

在一些实施例中，当选择HOA的组合以形成光度轮廓时，给予周边视觉的加权可增加。这例如可在接受者进行周边视觉是重要的某些赛事时是可适用的。

图50示出充分均衡跨水平视场的RIQ的三个不同光度轮廓的RIQ(再次为视觉斯特列尔比)的图表。对于5mm瞳孔得到RIQ量度。各光度轮廓的散焦和高阶球面像差系数在表11中示出。

迭代	C(2,0)	C(4,0)	C(6,0)	C(8,0)	C(10,0)	C(12,0)	C(14,0)	C(16,0)	C(18,0)	C(20,0)
											迭代A3	-1.506	0.111	-0.040	-0.015	0.007	0.025	0.011	-0.025	-0.003	0.017
迭代A4	-1.504	0.114	-0.037	-0.013	0.009	0.027	0.013	-0.024	-0.002	0.016
											迭代A5	-1.501	0.117	-0.034	-0.010	0.012	0.029	0.014	-0.023	-0.002	0.015

表11在扩展水平视场角上充分恒定的RIQ的三个示范实施例的散焦和高阶球面像差系数

迭代A3、迭代A4和迭代A5的每个跨零至30度视场角产生大约0.50的轴上RIQ(如果假定水平对称性，即跨鼻和太阳穴区域(nasal and temporal fields)总共60度)。RIQ轴上也大约为0.50，其低于准许低于0.50的RIQ随增加视场角而降级的另外某些实施例。

相应地，在其它实施例中，RIQ轴上可以是针对高视场角的RIQ的折衷。例如，可准许RIQ在30度视场角下降到0.20(但是对于20度和以下的视场角保持在0.50或以上)，以便允许选择将轴上RIQ增加到高于图50所示的HOA。可对设计成提供RIQ的斜率(在正视化的光学反馈机制说明下提供减缓或激励眼睛发育的刺激)的镜片或者用于老花(正视、近视或远视)或者用于其它眼睛的矫正/镜片来选择周边视觉的光度轮廓设计。

11.正和负相位的选择

对于本文所公开的镜片、装置或方法的任何特定接受者，选择可在相反相位的任何两个光度轮廓之间进行。在这个上下文中，术语‘相反相位’识别对于预期瞳孔具有高阶像差的特定组合集合的相同幅值、同时其符号彼此相反的光度轮廓。图51和图52示出作为具有相反相位的光度轮廓的示例的光度轮廓迭代E1和E2。表12反映迭代E1和E2的高阶球面像差项的幅值和符号。

本文所述的相反相位的镜片可产生相同的轴上峰值RIQ。这类相位轮廓对的过焦RIQ性能可以是彼此跨Y轴(即，移位相距散焦)的镜像，如图53 所示。但是，这仅当固有高阶像差轮廓是很小(比如说，例如对于5mm瞳孔的-0.02μm至0.02μm的范围中的一次球面像差)时才产生。

迭代	C(2,0)	C(4,0)	C(6,0)	C(8,0)	C(10,0)	C(12,0)	C(14,0)	C(16,0)	C(18,0)	C(20,0)
											迭代E1	-2.015	-0.102	0.021	0.019	0.025	0.010	-0.025	-0.006	0.016	-0.003
迭代E2	-1.573	0.102	-0.021	-0.019	-0.025	-0.010	0.025	0.006	-0.016	0.003

表12具有相反相位的两个示范实施例(即，跨X轴的镜像光度轮廓)的散焦和高阶球面像差系数。

候选眼睛的固有像差轮廓与所选相位轮廓之间的交互可对客观/主观光学/视觉性能具有a)改进或者b)降级作用。由于过焦RIQ取决于固有像差轮廓，所以例如所选的相位轮廓可用于沿促进近视或远视眼的正视化过程的方向来改变过焦RIQ的斜率；或者备选地，相同相位轮廓可用于减轻备选候选眼睛中的老花症状。

图54和图55示出相反相位轮廓的过焦RIQ如何取决于候选眼睛的固有视觉像差(在这个示例中为正球面像差)。相应地，本实用新型的实施例涉及提供相同设计但相反相位的镜片，并且允许接受者选择优选相位。选择的过程能够经由过焦RIQ性能的客观评估，或者可能完全是经由视觉诱导测试的主观偏好。

12.组合识别和选择

如上所述，有可能提供远距离的期望轴上RIQ以及通过选择HOA的适当组合来实现中间和近距聚散度的更好视觉性能的适当过焦RIQ。高阶像差的这个组合可包含对测试候选者的固有像差轮廓的矫正。本说明书的附录A列示提供有效高RIQ以及沿负方向(左边)提供扩展过焦RIQ的选项的高阶球面像差系数的78个组合。如附录A所示，作为比较点的是没有任何阶数的任何球面像差的组合。附录B示出附录A所列示组合的过焦RIQ值。对4mm的瞳孔大小来执行所有计算，但是该方式能够在需要时扩展到任何其它适当/预期瞳孔大小。

78个像差组合的过焦RIQ量度在图56中示出，黑线示出产生于没有高阶像差的组合的对称RIQ，而浅色线(即，灰线)示出对于涉及高阶球面像差项的78个组合、沿过焦RIQ函数的负方向的增强性能。

从图56能够进行多个观察。具有高阶球面像差项的全部78个轮廓沿负方向提供扩展过焦性能，特别是当进行负光焦度的适当选择以使绘制过焦轮廓朝负散焦(左)移位时。全部78个轮廓包括RIQ对其为0.10或以上的至少2屈光度的范围。78个轮廓的数个包括RIQ对其为0.10或以上的至少2.25屈光度的范围。全部78个轮廓包括峰值高于0.35的RIQ(视觉斯特列尔比–单色)。许多轮廓包括峰值高于0.40、0.50、0.60和0.70的阈值的RIQ，以及一些组合产生位于0.80标记以上的峰值。

球面像差项在从一个(示例：组合77)至全部九个的组合中改变。在其它实施例中，可附加甚至更高阶的球面像差项，以便创建附加组合。

附录A中的组合77仅引入一次球面像差。在美国专利No.6045578(Collins和Wildsoet)对加深性近视建议一次球面像差。组合77表明，通过选择特定等级的一次球面像差，像差轮廓可有益地用于老花眼。另外，考虑近视的应用，当组合77(或者仅包括PSA的任何其它实施例)设置有匹配现有近视的焦长时，轴上过焦RIQ则是基本上中性的，因为峰值RIQ放置于视网膜上。将峰值RIQ放置于视网膜上符合如Collins所讲授的传统设计方式。相比之下，如果视网膜位于图57所示图表的负侧(即，镜片的焦长比眼睛要长)，则实现在正视化的光学反馈说明下减缓轴上眼睛发育的刺激。换言之，像差轮廓将包括C(2,0)项，其中具有超过矫正近视所需量的另一负光焦度。

本说明书的附录C列示提供有效高RIQ以及沿正方向(右手侧)提供扩展过焦RIQ的选项的高阶系数的另外67个组合。如附录C所示，作为比较点的是没有任何阶数的任何球面像差的组合。附录D示出附录C所列示组合的过焦RIQ值。再次对4mm的瞳孔大小来执行所有计算，但是该方式能够在需要时扩展到任何其它适当/预期瞳孔大小。

67个像差组合的过焦RIQ量度在图58中示出，黑线示出产生于没有高阶像差的组合的对称RIQ，而浅色线(即，灰线)示出对于涉及高阶球面像差项的67个组合、沿过焦RIQ函数的正方向的增强性能。

从图58能够进行多个观察。具有高阶球面像差项的全部67个轮廓沿正方向提供扩展过焦性能，特别是当进行负光焦度的适当选择以使绘制过焦轮廓朝负散焦(左)移位时。全部67个轮廓包括RIQ对其为0.10或以上的大于2.50D的范围。

图59示出用于识别应用于老花眼的光度轮廓的示例工作流程图。

13.球面像差和散光

在前面小节中，对于正视老花描述了迭代B1、B2和B3。当考虑散光老花时，能够采用两种不同的方法。第一矫正方法通过考虑作为等效球体的散光屈光不正来完成。在这种方法中，等效球面处方通过将圆柱/散光度除以二(S=-C/2)来推断。这是解决低至中等量的散光、比如至-1.50D所常常考虑的很常见方式。一旦等效球体可用，则本文所述的相同迭代、比如说例如B1、B2或B3能够在散焦项调整成适合等效球镜时用作有效处方。

第二种方法考虑散光和老花的复曲面处方的准备。图60示出包括治疗散光和老花的复曲面光度轮廓的一个示范实施例。在这种情况下，开处方以矫正具有-1.00D90的散光矫正的个体，并且要求附加光焦度以实现近距观察。从图中能够注意到，水平与垂直经线之间的差为-1.00D，这个幅值设置成矫正上述测试例中的散光；而高阶球面像差组合针对减轻老花症状。

14.实现

上文所述类型的像差轮廓可在多个镜片、视觉装置中以及作为方法来实现。

例如，隐形镜片(硬或软)、角膜覆盖物、角膜镶嵌物以及用于眼内装置(前房和后房)的镜片可全部包括所述的组合像差轮廓。设计镜片以及实现光度轮廓的技术是已知的，并且本文中将不作详细描述。

像差轮廓能够应用于眼镜镜片。但是，因为像差轮廓要求眼睛与提供像差轮廓的光学器件中心的对齐，所以有益效果可能仅对一个特定注视方向才是明显的。近来，提出了电活性镜片，其能够跟踪注视方向并且作出响应而改变镜片的屈光性质。使用电活性镜片，像差轮廓能够随眼睛移动，这可增加所公开像差轮廓对眼镜镜片的利用。

像差轮廓可在眼内镜片的镜片上提供。在一些实施例中，眼内镜片可包括提供适应的触觉。在其它实施例中，镜片可具有固定焦长。像差轮廓可提供在补充性的囊内镜片上。

所公开的像差轮廓可通过计算机辅助手术来提供给眼睛。例如，屈光手术或角膜切削可用于形成所选像差轮廓。光度轮廓或者角膜形状的所需变化被确定并且输入到激光系统(LASIK或LASEK)供应用于患者眼睛。

在像差轮廓将要包含在镜片中的情况下，像差轮廓则可首先转换为镜片厚度轮廓，供输入到计算机辅助制造。作为举例，图61所示、作为泽尔尼克高阶球面像差项的组合的镜片光度轮廓D1被转换成隐形镜片的轴向厚度轮廓，其中考虑隐形镜片材料的折射率(在这种情况下为1.420的隐形镜片材料折射率)。示例厚度轮廓在图62中示出。在考虑镜片和角膜的折射率的情况下，光焦度/厚度轮廓的特征能够放置于正面或背面或者两者的组合上。一旦所有参数、即材料的厚度轮廓、光度轮廓、背面形状、直径和折射率被确定，则将其输入到计算机辅助车床以产生隐形眼镜。类似方式能够用于其它镜片。

像差轮廓可被选择并且识别为个体的定制镜片。用于设计像差轮廓的过程包括测量眼睛的波阵面像差，并且设计像差轮廓以实现本文所述的过焦RIQ轮廓。设计过程包括仅识别天生眼睛中的球面像差，并且设计与眼睛的球面像差相结合来提供所需RIQ轮廓的镜片、装置或方法的像差轮廓。如上文所述，所需RIQ轮廓根据镜片的应用可有所不同–因为不同的要求可应用于具有加深性近视的人与具有老花的人之间。在一些实施例中，忽略眼睛中的其它像差，例如散光、慧差或三箔差。在其它实施例中考虑这些因素。例如，如上所述，散光的存在影响提供在正视化的光学反馈说明下阻止眼睛发育的过焦RIQ的像差的组合。在其它实施例中，这些像差结合到设计中。例如，在产生镜片设计时，可产生基本镜片，其矫正任何散焦并且矫正散光、慧差和三箔差中的一个或多个。在这个基本轮廓之上，提供一种设计成实现(在用作目标设计的意义上)本文所述轮廓的球面像差轮廓。可使用反复试验方式，例如通过识别候选轮廓、计算过焦RIQ，并且评估过焦RIQ是否具有可接受轮廓，来选择球面像差轮廓。

在另一种方式中，像差轮廓可设计用于群体平均。用于设计群体平均镜片的一种方式是归一化瞳孔大小的设计。

通过数学说明提供了镜片、装置和方法的像差轮廓的描述。这允许描述像差轮廓的准确性。但是，镜片、装置和方法将没有这种准确性。例如，在制造期间产生的容差和不准确性将引起镜片轮廓的变化。镜片的近似光度轮廓能够使用波阵面像差计来测量。由此，能够确定例如视觉斯特列尔比等的过焦RIQ的近似量度。

将会理解，本说明书中所公开和定义的本实用新型扩展到从正文或附图所述或者显而易见的单独特征的两个或更多的所有备选组合。这些不同组合全部构成本实用新型的各个备选方面。

15.附录A–球面像差的示例组合

16.附录B–用于附录A中的球面像差的组合的过焦RIQ

17.附录C–球面像差的示例组合

18.附录D：用于附录C中的球面像差的组合的过焦RIQ

Claims

1.一种用于视觉屈光不正的镜片，所述镜片包括光轴以及围绕其光轴的像差轮廓，所述像差轮廓包括：

焦距；以及

多个高阶像差，包括一次球面像差分量(C(4,0))和二次球面像差分量(C(6,0))中的至少一个，

其中所述像差轮廓对没有像差且轴上长度等于所述焦距的模型眼睛提供带沿眼睛发育方向降级的过焦斜率的至少0.30的视网膜图像质量(RIQ)；以及

所述RIQ是沿用于范围3mm至6mm中的至少一个瞳孔直径的光轴、在0至30周/度的空间频率范围上、在从540nm至590nm的范围之内所选的波长处所测量的视觉斯特列尔比。

2.如权利要求1所述的镜片，其中，所述焦距是焦度的倒数。

3.如权利要求2所述的镜片，其中，所述焦度是用于近视眼的处方光度，并且所述焦度与从所述像差轮廓的C(2,0)泽尔尼克系数所得到的处方光度不同。

4.如权利要求1所述的镜片，其中，所述高阶像差包括从组C(4,0)至C(20,0)所选的至少三个球面像差项。

5.如权利要求1所述的镜片，其中，所述高阶像差包括从组C(4,0)至C(20,0)所选的至少四个球面像差项。

6.如权利要求1所述的镜片，其中，所述高阶像差包括从组C(4,0)至C(20,0)所选的至少五个球面像差项。

7.如权利要求1至6中的一项所述的镜片，其中，对至少-20°至+20°的水平视场求平均的过焦RIQ斜率沿眼睛发育方向降级。

8.如权利要求1至6中的一项所述的镜片，其中，对至少-20°至+20°的垂直视场求平均的过焦RIQ斜率沿眼睛发育方向降级。

9.如权利要求1至6中的一项所述的镜片，其中，用于至少-20°至+20°的水平视场的每一个视场角的过焦RIQ斜率沿眼睛发育方向降级。

10.如权利要求1至6中的一项所述的镜片，其中，用于至少-20°至+20°的垂直视场的每一个视场角的过焦RIQ斜率沿眼睛发育方向降级。

11.如权利要求1至6中的一项所述的镜片，其中，所述像差轮廓对于范围3mm至6mm的所有瞳孔直径在所述焦距提供至少0.30的RIQ。

12.如权利要求1至6中的一项所述的镜片，其中，所述像差轮廓对于范围4mm至5mm的所有瞳孔直径在所述焦距提供至少0.30的RIQ。

13.如权利要求1至6中的一项所述的镜片，其中，所述像差轮廓提供具有当一次散光附加到所述像差轮廓时沿眼睛发育方向降级的过焦斜率的RIQ。

14.如权利要求1至6中的一项所述的镜片，其中，所述像差轮廓提供具有当二次散光附加到所述像差轮廓时沿眼睛发育方向降级的过焦斜率的RIQ。

15.如权利要求1至6中的一项所述的镜片，其中，所述RIQ是

其中：

Fmin是0周/度，以及Fmax是30周/度；

CSF(x,y)表示对比灵敏度函数CSF(F)=2.6(0.0192+0.114f)e^{-(0.114f)^1.1}，其中f是F_min至F_max的范围中的被测空间频率；

FT表示2D快速傅立叶变换；

A(ρ,θ)表示瞳孔幅度函数；

W(ρ,θ)表示所述镜片的波阵面像差

Wdiff(ρ,θ)表示衍射受限光学系统的波阵面像差；

ρ和θ是归一化极坐标，

其中，ρ表示径向坐标，以及θ表示角坐标或方位；以及

λ表示光波长。

16.如权利要求1至6中的一项所述的镜片，其中，所述RIQ是

其中：

Fmin是0周/度，以及Fmax是30周/度；

其中f是F_min至F_max的范围中的被测空间频率；

FT表示2D快速傅立叶变换；

A(ρ,θ)表示瞳孔幅度函数；

W(ρθ)表示所述镜片的波阵面像差

Wdiff(ρ,θ)表示衍射受限光学系统的波阵面；以及

ρ和θ是归一化极坐标，其中ρ表示径向坐标，并且θ表示角坐标或方位；以及λ表示波长。

17.一种用于视觉屈光不正的镜片，包括：

光轴；以及

与所述光轴相关联的像差轮廓，所述像差轮廓包括：

焦度，以及

多个高阶像差，具有一次球面像差分量C(4,0)和二次球面像差分量C(6,0)中的至少一个；

其中所述像差轮廓对没有像差且具有等于所述焦度的倒数的轴上长度的模型眼睛提供对在过焦范围上的过焦视觉斯特列尔比；

所述过焦范围具有在所述过焦范围的第一端的第一距离和在所述过焦范围的第二端的第二距离，所述第一端和所述第二端处于所述过焦范围的相对端，所述过焦范围包括作为所述焦度的倒数的距离，

其中所述过焦视觉斯特列尔比具有处于或高于峰值视觉斯特列尔比的第一视觉斯特列尔比值，并且具有在所述过焦范围之内的第二视觉斯特列尔比值，视觉斯特列尔比对于没有像差的模型眼睛来测量，并且沿用于范围3mm至5mm中的至少一个瞳孔直径的光轴、在0至30周/度的空间频率范围上、在从范围540nm至590nm之内所选的波长处来测量；

所述第一视觉斯特列尔比值至少为0.3，所述第二视觉斯特列尔比值至少为0.1；

以及所述过焦范围的第一端的所述第一距离的倒数与所述过焦范围的第二端的所述第二距离的倒数之间的差至少为1.8屈光度。

18.如权利要求17所述的镜片，其中，所述峰值视觉斯特列尔比至少为0.40。

19.如权利要求17所述的镜片，其中，所述峰值视觉斯特列尔比至少为0.50。

20.如权利要求17至19中的一项所述的镜片，其中，所述过焦范围至少为1.9屈光度。

21.如权利要求17至19中的一项所述的镜片，其中，所述过焦范围至少为2.0屈光度。

22.如权利要求17至19中的一项所述的镜片，其中，所述过焦范围至少为2.1屈光度。

23.如权利要求17至19中的一项所述的镜片，其中，所述过焦范围至少为2.25屈光度。

24.如权利要求17至19中的一项所述的镜片，其中，所述镜片具有位于所述过焦范围的一端的0.75屈光度之内的处方焦度。

25.如权利要求17至19中的一项所述的镜片，其中，所述镜片具有位于所述过焦范围的一端的0.50屈光度之内的处方焦度。

26.如权利要求17至19中的一项所述的镜片，其中，所述镜片具有位于所述过焦范围的一端的0.30屈光度之内的处方焦度。

27.如权利要求17至19中的一项所述的镜片，其中，所述镜片具有位于所述过焦范围的一端的0.25屈光度之内的处方焦度。

28.如权利要求24所述的镜片，其中，所述过焦范围的端部是负光焦度端。

29.如权利要求24所述的镜片，其中，所述过焦范围的端部是正光焦度端。

30.如权利要求17至19中的一项所述的镜片，其中，所述视觉斯特列尔比对于所述过焦范围以及对于至少1mm的瞳孔直径范围保持在或者高于所述第一视觉斯特列尔比。

31.如权利要求17至19中的一项所述的镜片，其中，所述视觉斯特列尔比对于所述过焦范围以及对于至少1.5mm的瞳孔直径范围保持在或者高于所述第一视觉斯特列尔比。

32.如权利要求17至19中的一项所述的镜片，其中，所述视觉斯特列尔比对于所述过焦范围以及对于至少2mm的瞳孔直径范围保持在或者高于所述第一视觉斯特列尔比。

33.如权利要求17至19中的一项所述的镜片，其中，高阶像差的组合包括一次球面像差和二次球面像差中的至少一个。

34.如权利要求33所述的镜片，其中，所述高阶像差包括从组C(4,0)至C(20,0)所选的至少两个球面像差项。

35.如权利要求33所述的镜片，其中，所述高阶像差包括从组C(4,0)至C(20,0)所选的至少三个球面像差项。

36.如权利要求33所述的镜片，其中，所述高阶像差包括从组C(4,0)至C(20,0)所选的至少五个球面像差项。

37.如权利要求17至19中的一项所述的镜片，其中，所述像差轮廓基本上仅使用球面像差泽尔尼克系数C(4,0)至C(20,0)来描述。

38.如权利要求17至19中的一项所述的镜片，其中，所述RIQ对于至少-10°至+10°的水平视场的每一个视觉角至少为0.30。

39.如权利要求17至19中的一项所述的镜片，其中，所述RIQ对于至少-20°至+20°的水平视场的每一个视觉角至少为0.30。