СПОСОБ ОЦЕНКИ ОЧКОВЫХ ЛИНЗ, СПОСОБ РАСЧЕТА ОЧКОВЫХ ЛИНЗ С ЕГО ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ, СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОЧКОВЫХ ЛИНЗ, СИСТЕМА ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОЧКОВЫХ ЛИНЗ И ОЧКОВЫЕ ЛИНЗЫ
METHOD FOR EVALUATING SPECTACLE LENSES, METHOD FOR CALCULATING SPECTACLE LENSES, METHOD FOR MANUFACTURING SPECTACLE LENSES, SYSTEM FOR SPECTACLE LENSES MANUFACTURING AND SPECTACLE LENSES

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к способу оценки очковых линз, используемому для оценки характеристик очковых линз при расчете и изготовлении очковых линз, способу расчета очковых линз, способу изготовления очковых линз, системе изготовления очковых линз и очковым линзам с использованием способа оценки.
Предпосылки создания изобретения
В прошлом оптические характеристики как очковых линз, изготовленных по индивидуальному заказу (также называемых "заказными") для соответствующих индивидуальных пользователей, так и обычных очковых линз (общего назначения), выпускаемых в качестве готовых изделий, обычно определяли следующим образом. Так, в оптической системе, которая характеризуется трехмерным профилем, параметрами использования очков, прописанной диоптрической силой очковых линз, заданным расстоянием, на котором ясно видна поверхность объекта, и т.д., хорошо известным способом оптических вычислений и т.п. прослеживали траекторию световых лучей или световых потоков, излучаемых поверхностью объекта и проходящих через очковую линзу, и в зависимости от того, насколько близка полученная траектория к желаемой траектории и т.п., определяли характеристики линзы. Помимо этого расчет очковой линзы осуществляли таким образом, чтобы при оценке характеристик линзы ее характеристики были близки к целевым характеристикам (смотри патентный документ 1).
Например, в патентном документе 2 описан расчет очковой линзы с использованием высокоточных оптических вычислений на основании оптики волновой поверхности, определение ее характеристик и качественный анализ результатов мониторинга. Помимо этого линзы с прогрессивной диоптрической силой, используемые в качестве очковых линз, имеют аддитивную силу, соответствующую индивидуальной способности к аккомодации в качестве прописанной диоптрической силы, при этом расчет осуществляют с учетом аддитивной силы с тем, чтобы линзы с прогрессивной диоптрической силой могли рассматриваться как один из типов индивидуальных очковых линз. Как описано в патентном документе 3, линзы с прогрессивной диоптрической силой оценивают с помощью мониторов для испытания линз с прогрессивной диоптрической силой путем изменения диоптрической силы цилиндрической линзы и значения астигматизма, и на основании результатов оценки осуществляют расчет.
Патентный документ 1 - Официальный бюллетень опубликованных нерассмотренных патентных заявок Японии №2000-186978.
Патентный документ 2 - там же, №2000-111846.
Патентный документ 3 - там же, №2001-209012.
Раскрытие изобретения
Упомянутые выше традиционные способы оценки и расчета очковых линз основаны главным образом на оптических характеристиках, которые определяют по трехмерным профилям поверхностей очковых линз и т.п., при этом нельзя сказать, что в качестве показателя оценки соответствующим образом используется какая-либо взаимосвязь с функциями зрения помимо остроты зрения лица, носящего очковые линзы. Иными словами, в качестве взаимосвязи с функциями зрения человека рассматривается только соответствие между оптическими характеристиками и результатами оценки с помощью мониторов для испытания очковых линз. К тому же, традиционные способы по большей части предусматривали, что очковые линзы получали высокую оценку на основании данных соответствия также при условии получения удовлетворительной оценки с помощью мониторов в том, что касается оптических характеристик.
В основу изобретения положена задача создания способа оценки очковых линз, способа расчета очковых линз, способа изготовления очковых линз, системы изготовления очковых линз и очковых линз, позволяющих более точно оценивать, рассчитывать и изготавливать очковые линзы при оценке, расчете и изготовлении очковых линз за счет включения других функций зрения помимо остроты зрения, которые были впервые предложены автором настоящего изобретения в качестве параметров оценки, и тем самым соответствующим образом использовать в качестве показателя оценки зависимость между оптическими характеристиками и функциями зрения лица, носящего очковые линзы.
Для преодоления упомянутых выше недостатков в настоящем изобретении предложен способ оценки очковых линз, в котором очковые линзы оценивают с использованием функции остроты зрения, включающей в качестве одного из показателей способность к аккомодации или способность к относительной аккомодации.
Следует отметить, что способность к относительной аккомодации относится к выраженному в диоптриях диапазону, в котором достигается ясное зрение и при этом сохраняется сходимость точки наблюдения.
Способ расчета очковых линз согласно настоящему изобретению включает стадию, на которой осуществляют оптимизационные вычисления, в которых в качестве оценочной функции используют функцию остроты зрения, включающую в качестве одного из показателей способность к аккомодации или способность к относительной аккомодации.
Способ изготовления очковых линз согласно настоящему изобретению включает осуществление оптимизационных вычислений, в которых в качестве оценочной функции используют функцию остроты зрения, включающую в качестве одного из показателей способность к аккомодации или способность к относительной аккомодации, и изготавливают очковые линзы, исходя из данных оптического расчета, полученных путем оптимизационных вычислений.
Система изготовления очковых линз согласно настоящему изобретению представляет собой систему изготовления очковых линз, в которой компьютер заказчика, находящийся у заказчика очковых линз и способный выполнять функцию обработки, необходимой для размещения заказа на очковые линзы, и компьютер изготовителя, способный выполнять функцию приема информации от компьютера заказчика и обработки, необходимой для приема заказа на очковые линзы, соединены друг с другом посредством сети.
Компьютер заказчика передает компьютеру изготовителя информацию, необходимую для расчета очковой линзы, включая измеренные значения способности к аккомодации или способность к относительной аккомодации.
Компьютер изготовителя имеет конфигурацию, включающую:
участок ввода данных, рассчитанный на ввод переданных компьютером заказчика данных, включающих способность к аккомодации или способность к относительной аккомодации,
участок вычисления функции остроты зрения, рассчитанный на вычисление на основании введенных данных оптических характеристик для множества оценочных точек на очковой линзе в качестве функции остроты зрения,
участок оптимизации оценочной функции, рассчитанный на оптимизацию значений оптических характеристик путем использования функция остроты зрения, вычисленной участком вычисления функции остроты зрения в качестве оценочной функции,
участок оценки функции остроты зрения, рассчитанный на сравнение функции остроты зрения с заданным предельным значением, чтобы тем самым оценить значения оптических характеристик,
участок коррекции расчетных данных, рассчитанный на коррекцию расчетных данных очковой линзы, когда в результате оценки, осуществленной участком оценки функции остроты зрения, значение функции остроты зрения не достигает заданного значения остроты зрения,
участок определения оптических расчетных параметров, рассчитанный на определение расчетных данных по результатам завершенной оценки участком оценки функции остроты зрения для каждой из множества оценочных точек на очковой линзе, и
участок вывода расчетных данных, рассчитанный на передачу окончательных расчетных данных, определенных участком определения оптических расчетных параметров, устройству обработки очковой линзы.
Кроме того, предусмотрено, что очковая линза согласно настоящему изобретению может быть рассчитана на основании данных оптического расчета, полученных путем осуществления оптимизационных вычислений, в которых в качестве оценочной функции используется функция остроты зрения, включающая в качестве одного из показателей способность к аккомодации или способность к относительной аккомодации.
Помимо этого очковая линза согласно настоящему изобретению рассчитана таким образом, что преломляющая способность в оптическом центре однофокусной линзы или в исходном положении для измерения преломляющей способности на большом расстоянии линзы с прогрессивной преломляющей способностью включает преломляющую способность, соответствующую способности к аккомодации.
По результатам исследования, проведенного автором настоящего изобретения, было обнаружено, что в прошлом при оценке и расчете очковых линз не принималась во внимание способность зрения пациента к аккомодации, в особенности способность к относительной аккомодации, и, в конечном итоге, при оценке и расчете очковых линз исходили из отсутствия у пациента способности к относительной аккомодации. Тем не менее, поскольку обычный пациент обладает способностью к аккомодации и способностью к относительной аккомодации, традиционные способы оценки и расчета необязательно являются наиболее приемлемыми. Как будет подробно описано далее, стало ясно, что при оценке и расчете очковых линз может практически осуществляться более приемлемая оценка и расчет путем использования функции остроты зрения, которая в качестве одного из показателей включает способность к относительной аккомодации.
Помимо этого в зрении на большое расстояние обычно не участвует ни способность к аккомодации, ни сходимость. Таким образом, при создании обычных очковых линз, рассчитанных главным образом на коррекцию зрения на большое расстояние, не было нужды учитывать способность к (относительной) аккомодации. Например, способность к аккомодации или способность к относительной аккомодации не учитывалась, поскольку преломляющая способность на большом расстоянии линзы с прогрессивной преломляющей способностью и оптический центр однофокусной линзы рассчитаны на коррекцию остроты зрения на большое расстояние.
С другой стороны, в соответствии с тем, как используются очковые линзы, зрение на малое/промежуточное расстояние часто осуществляется только в оптическом центре однофокусной линзы, но также в исходном положении для преломляющей способности на большое расстояние линзы с прогрессивной преломляющей способностью. Тем не менее, при таком зрении на малое/промежуточное расстояние у лиц помимо тех, которые не обладают способностью к аккомодации (например, лиц пожилого возраста и т.п.), возникает состояние избыточной коррекции, и может увеличиваться чрезмерная нагрузка на глазные яблоки. Поскольку преломляющей способностью для зрения на большое расстояние (оптический центр) согласно настоящему изобретению является преломляющая способность с учетом способности к аккомодации, можно относительно легко получить комфортное поле зрения без нагрузки на глазные яблоки даже при зрении на малое/промежуточное расстояние при участии формирования способности к аккомодации.
Помимо этого в настоящем изобретении в принципе осуществима более точная оценка и расчет, в частности, на участке прогрессивного зрения на малое расстояние.
Краткое описание чертежей
На фиг.1 проиллюстрирована диаграмма Петерса, на которой показана зависимость между рефракционной ошибкой и остротой зрения глазных яблок,
на фиг.2 проиллюстрирована другая диаграмма Петерса, на которой показана зависимость между рефракционной ошибкой и остротой зрения глазных яблок,
на фиг.3 проиллюстрирована еще одна диаграмма Петерса, на которой показана зависимость между рефракционной ошибкой и остротой зрения глазных яблок,
на фиг.4 схематически проиллюстрированы результаты выборки данных для возрастной группы от 5 до 15 лет, включенной в диаграмму Петерса, на которой показана зависимость между рефракционной ошибкой и остротой зрения глазных яблок,
на фиг.5 проиллюстрирована функция остроты зрения, полученная путем приведения данных, представленных на фиг.4, к симметрии относительно начала координат,
на фиг.6 проиллюстрирован результат преобразования показанной на фиг.4 диаграммы Петерса для возрастной группы от 5 до 15 лет в систему координат, в которой по горизонтальной оси отложена РЕ (ошибка диоптрической силы), а по вертикальной оси отложен AS (астигматизм),
на фиг.7 проиллюстрирована функция остроты зрения, полученная на основании фиг.6,
на фиг.8 проиллюстрирован результат преобразования фиг.7 в систему координат, на которой представлена зависимость между S и С,
на фиг.9 проиллюстрированы результаты, полученные путем извлечения только физиологического астигматизма из показанной на фиг.4 диаграммы Петерса для возрастной группы от 5 до 15 лет,
на фиг.10 проиллюстрирована диаграмма Дуэйна, на которой показана зависимость между возрастом и способностью к аккомодации,
на фиг.11 проиллюстрирована другая диаграмма Дуэйна, на которой показана зависимость между сходимостью и способностью к аккомодации,
на фиг.12 проиллюстрирована область комфортных условий для возрастной группы от 5 до 15 лет, полученная на основании диаграммы Дуэйна,
на фиг.13 проиллюстрирована область комфортных условий для возрастной группы от 25 до 35 лет, полученная на основании диаграммы Дуэйна.
на фиг.14 проиллюстрирована область комфортных условий для возрастной группы от 45 до 55 лет, полученная на основании диаграммы Дуэйна,
на фиг.15 проиллюстрирована область комфортных условий для возрастной группы 75 лет, полученная на основании диаграммы Дуэйна,
на фиг.16 показана блок-схема, иллюстрирующая способ расчета очковой линзы согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения,
на фиг.17 показана блок-схема, иллюстрирующая систему изготовления очковых линз согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения,
на фиг.18 показана функциональная блок-схема, иллюстрирующая одну из функций компьютера изготовителя, используемого в системе изготовления очковых линз согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения,
на фиг.19 показана диаграмма логарифмов минимального угла разрешения (log MAR, от английского - logarithm of the minimum angle of resolution), иллюстрирующая результат, полученный для возрастной группы 10 лет по данным оценки первой очковой линзы с использованием функции остроты зрения согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения,
на фиг.20 показана диаграмма log MAR, иллюстрирующая результат, полученный для возрастной группы 30 лет по данным оценки первой очковой линзы с использованием функции остроты зрения согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения,
на фиг.21 показана диаграмма log MAR, иллюстрирующая результат, полученный для возрастной группы 50 лет по данным оценки первой очковой линзы с использованием функции остроты зрения согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения,
на фиг.22 показана диаграмма log MAR, иллюстрирующая результат, полученный для возрастной группы 75 лет по данным оценки первой очковой линзы с использованием функции остроты зрения согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения,
на фиг.23 показана диаграмма log MAR, иллюстрирующая результат, полученный для возрастной группы 10 лет по данным оценки второй очковой линзы с использованием функции остроты зрения согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения,
на фиг.24 показана диаграмма log MAR, иллюстрирующая результат, полученный для возрастной группы 30 лет по данным оценки второй очковой линзы с использованием функции остроты зрения согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения,
на фиг.25 показана диаграмма log MAR, иллюстрирующая результат, полученный для возрастной группы 50 лет по данным оценки второй очковой линзы с использованием функции остроты зрения согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения,
на фиг.26 показана диаграмма log MAR, иллюстрирующая результат, полученный для возрастной группы 75 лет по данным оценки второй очковой линзы с использованием функции остроты зрения согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения,
на фиг.27 показана диаграмма log MAR, иллюстрирующая результат, полученный для возрастной группы 10 лет по данным оценки третьей очковой линзы с использованием функции остроты зрения согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения,
на фиг.28 показана диаграмма log MAR, иллюстрирующая результат, полученный для возрастной группы 30 лет по данным оценки третьей очковой линзы с использованием функции остроты зрения согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения,
на фиг.29 показана диаграмма log MAR, иллюстрирующая результат, полученный для возрастной группы 50 лет по данным оценки третьей очковой линзы с использованием функции остроты зрения согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения,
на фиг.30 показана диаграмма log MAR, иллюстрирующая результат, полученный для возрастной группы 75 лет по данным оценки третьей очковой линзы с использованием функции остроты зрения согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения,
на фиг.31 показана диаграмма log MAR, иллюстрирующая результат, полученный для возрастной группы 10 лет, по данным оценки четвертой очковой линзы с использованием функции остроты зрения согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения,
на фиг.32 показана диаграмма log MAR, иллюстрирующая результат, полученный для возрастной группы 30 лет по данным оценки четвертой очковой линзы на большом расстоянии с использованием функции остроты зрения согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения,
на фиг.33 показана диаграмма log MAR, иллюстрирующая результат, полученный для возрастной группы 50 лет по данным оценки четвертой очковой линзы на большом расстоянии с использованием функции остроты зрения согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения,
на фиг.34 показана диаграмма log MAR, иллюстрирующая результат, полученный для возрастной группы 75 лет по данным оценки четвертой очковой линзы на большом расстоянии с использованием функции остроты зрения согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения,
на фиг.35 показана диаграмма log MAR, иллюстрирующая результат, полученный для возрастной группы 10 лет по данным оценки четвертой очковой линзы на малом расстоянии с использованием функции остроты зрения согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения,
на фиг.36 показана диаграмма log MAR, иллюстрирующая результат, полученный для возрастной группы 30 лет по данным оценки четвертой очковой линзы на малом расстоянии с использованием функции остроты зрения согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения,
на фиг.37 показана диаграмма log MAR, иллюстрирующая результат, полученный для возрастной группы 50 лет по данным оценки четвертой очковой линзы на малом расстоянии с использованием функции остроты зрения согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения,
на фиг.38 показана диаграмма log MAR, иллюстрирующая результат, полученный для возрастной группы 75 лет по данным оценки четвертой очковой линзы на малом расстоянии с использованием функции остроты зрения согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения.
Предпочтительные варианты осуществления изобретения
Далее описаны способы оценки очковых линз согласно вариантам осуществления настоящего изобретения, а также описаны способы расчета очковых линз, способы изготовления очковых линз, системы изготовления очковых линз и очковые линзы согласно варианту осуществления настоящего изобретения.
Описание изложено в порядке следования следующих пунктов.
1) Способ оценки очковых линз
1. Общее описание функции остроты зрения
2. Построение функции остроты зрения при нулевой способности к аккомодации
3. Интерпретация диаграммы Петерса с точки зрения способности к относительной аккомодации
4. Построение диаграммы Дондерса для различных возрастных групп
5. Построение функции остроты зрения
(1) Область комфортных условий
(2) Эффект аккомодации очковой линзы
(3) Пояснения, касающиеся определения функции остроты зрения на задней вершине линзы
(4) Зависимость между астигматизмом AS и ухудшением остроты зрения
(5) Физиологический астигматизм при способности к положительной относительной аккомодации
2) Способ расчета и изготовления очковых линз
3) Система изготовления очковых линз
4) Очковая линза
5) Варианты осуществления
1) Способ оценки очковых линз
1. Общее описание функции остроты зрения
Способы оценки очковых линз, описанные в вариантах осуществления настоящего изобретения, предназначены для оценки изготовленных на заказ очковых линз с использованием функции остроты зрения, включающей в качестве одного из показателей способность к аккомодации или способность к относительной аккомодации. Более точно, согласно настоящему изобретению функцию остроты зрения вычисляют с использованием выражения отношения, содержащего, например, ошибку диоптрической силы (РЕ), астигматизм (AS), способность к относительной аккомодации (АА) и функцию астигматизма, которая в качестве одного из переменных параметров включает возраст или способность к относительной аккомодации. В данном случае функция астигматизма является функцией, умноженной на поправочный коэффициент (bk), соответствующий астигматической остроте зрения, которая снижается с увеличением возраста (далее также называемой снижающейся с возрастом астигматической остротой зрения). Отмечаем, что может быть включен другой поправочный коэффициент, соответствующий физиологическому астигматизму.
2
2
2
2
1/2
Иными словами, функция остроты зрения в общих чертах представляет собой функцию, которую получают путем суммирования квадрата разности (А) между рефракционной ошибкой и способностью к относительной аккомодации (т.е. А) и квадрата функции астигматизма (В), включающей в качестве переменного параметра возраст или способность к аккомодации (т.е. В), и затем умножения квадратного корня суммы (т.е. (А+В)) на коэффициент пропорциональности для остроты зрения.
Так, используется функция остроты зрения, представленная следующим математическим выражением (1) в виде Уравнения 1.
Уравнение 1
Функция остроты зрения
В частности, в математическом выражении (1) α означает коэффициент, который служит главным образом для сопоставления остроты зрения как одной из функций зрения и способности к относительной аккомодации как другой функции зрения, погрешности диоптрической силы РЕ в качестве оптической аберрации и астигматизма (AS) и находится в диапазоне 0,25≤α≤0,65, предпочтительно составляет около 0,48±0,03.
Помимо этого первый член выражения (1) под знаком квадратного корня служит для коррекции (вычитания) погрешности диоптрической силы РЕ за счет способности АА к относительной аккомодации и представляет собой ошибку диоптрической силы в качестве одной из хорошо известных оптических аберраций.
АА (PRA, NRA) является функцией, которая в качестве основного условия включает способность к относительной аккомодации как одной из функций зрения, предпочтительно функцией, содержащей поправочный член, который отражает феномен физиологического астигматизма.
Параметр bk, входящий во второй член под знаком квадратного корня, отражает феномен увеличения остроты зрения в направлении астигматизма с уменьшением возраста и представляет собой увеличивающийся с возрастом коэффициент или поправочный коэффициент, уменьшающийся соразмерно способности к относительной аккомодации, зависящей от индивидуальных различий, и выражающийся как 0,6≤bk≤1,1. Подразумевается, что AS означает астигматизм как одну из хорошо известных оптических аберраций.
Помимо этого, когда острота зрения выражена в единицах log MAR, соотношение с остротой зрения в десятичном представлении и относительной остротой зрения может быть описано следующим хорошо известным математическим выражением, в котором V означает остроту зрения в десятичном представлении или относительную остроту зрения.
Острота зрения (в единицах log MAR)=log10(1/V).
Относительная острота зрения, острота зрения в десятичном представлении и острота зрения в единицах log MAR соотносятся друг с другом, как это показано в Таблице 1.
Таблица 1
Сравнительная таблица показателей остроты зрения
Относительная острота зрения
Острота зрения в десятичном представлении
Log MAR
(6 м)
(20 футов)
6/60
20/200
0,10
+1,0
6/48
20/160
0,125
+0,9
6/38
20/125
0,16
+0,8
6/30
20/100
0,20
+0,7
6/24
20/80
0,25
+0,6
6/20
20/63
0,32
+0,5
6/15
20/50
0,40
+0,4
6/12
20/40
0,50
+0,3
6/10
20/32
0,63
+0,2
6/7,5
20/25
0,80
+0,1
6/6
20/20
1,00
0,0
6/5
20/16
1,25
- 0,1
6/3,75
20/12,5
1,60
- 0,2
6/3
20/10
2,00
- 0,3
При оценке очковых линз необходимые значения оптических характеристик, таких как астигматизм и т.д., определяют хорошо известным методом построения траектории лучей для каждой точки очковой линзы, и подставляют значения оптических характеристик в формулу функции остроты зрения, представленную приведенным выше выражением (1), после чего вычисляют значение функции остроты зрения в каждой точке очковой линзы. Кроме того, общепринятой практикой является оценка оптических характеристик в каждой точке очковой линзы на основании полученного таким способом значения функции остроты зрения. Помимо этого при построении траектории лучей составляют описание очковой линзы в качестве объекта оценки, исходя из данных очковой линзы, таких как трехмерный профиль криволинейной поверхности, показатель рефракции, число Аббе, диоптрическая сила S, диоптрическая сила С, астигматический угол, призматический коэффициент, угол призмы, угол наклона линзы вперед, угол сходимости линзы, PD (межзрачковое расстояние), прописанное расстояние ясного зрения, VR (расстояние между центром вращения глазного яблока и задней вершиной очковых линз) и т.д.
Помимо этого в качестве способа расчета очковых линз в целом известен способ расчета с одновременным осуществлением оптимизационных вычислений при использовании какой-либо оценочной функции, а в способе расчета очковых линз согласно вариантам осуществления настоящего изобретения в качестве оценочной функции используется функция остроты зрения, представленная в приведенном выше выражении (1). Кроме того, очковые линзы согласно вариантам осуществления настоящего изобретения представляют собой линзы, сконструированные упомянутым выше способом расчета очковых линз.
В частности, хотя вышеупомянутые оптимизационные вычисления представляют собой хорошо известный метод расчета очковых линз, далее будет приведено их краткое пояснение в качестве предпосылки для пояснения вариантов осуществления настоящего изобретения.
Например, если рассмотреть случай расчета однофокусной асферической линзы, основные технические условия расчета определяются данными материала линзы и требованиями рецепта. Помимо этого, путем включения в качестве дополнительного условия таких параметров, как толщина линзы в центре в случае положительной линзы путем вычисления получают сочетания форм преломляющих плоскостей на передней и задней сторонах линзы, которые удовлетворяют как техническим условиям, так и толщине линзы в центре, и при этом насколько возможно уменьшается оптическая аберрация. Преломляющие плоскости выражаются в виде плоскостей, математизированных с точки зрения предписанной функции, и содержат множество параметров, описывающих очковую линзу. Эти параметры включают показатель рефракции материала, наружный диаметр линзы, радиусы кривизны передней и задней поверхности, толщину линзы в центре, коэффициент несферичности конуса, коэффициент несферичности высокого порядка и т.д. Эти параметры делятся на постоянные и переменные показатели в зависимости от целей расчета линзы, при этом переменные показатели рассматриваются как переменные параметры.
Помимо этого методом построения траектории лучей или волнового фронта на преломляющих плоскостях поверхностей линзы задают множество оценочных точек на определенных расстояниях от оптической оси, и выражают оптические аберрации в оценочных точках посредством оценочных функций. Затем осуществляют вычисление методом оптимизационных вычислений, таким как метод убывающих наименьших квадратов, чтобы получить минимальные значения оценочных функций. При этом многократно осуществляют симуляцию оптимизации и одновременно манипулируют переменными параметрами вышеупомянутых преломляющих плоскостей, и определяют окончательные формы преломляющих плоскостей в тот момент, когда значения оценочных функций становятся целевыми значениями. В способе расчета очковых линз согласно рассматриваемому варианту осуществления в качестве вышеупомянутых оценочных функций используется выражение (1).
В частности, функцию остроты зрения, которую используют в способе оценки очковых линз согласно настоящему изобретению, выводят исходя из полученных путем экспериментальных измерений данных зависимости между рефракционной ошибкой глазного яблока и остротой зрения у множества объектов исследования, полученных путем экспериментальных измерений данных зависимости между сходимостью и способностью к аккомодации у множества объектов исследования и полученных путем экспериментальных измерений данных способности к аккомодации и возраста у множества объектов исследования. Далее будет подробно описан способ выведения вышеупомянутой функции остроты зрения исходя из этих полученных путем экспериментальных измерений данных большого числа объектов исследования, более точно от нескольких сотен до тысячи объектов исследования.
2. Построение функции остроты зрения при нулевой способности к аккомодации
Вышеупомянутое выражение (1) было получено следующим образом. Сначала на основании диаграмм Петерса, показанных на фиг.1-3, была определена функция остроты зрения для линз общего назначения. Затем путем дополнительного обобщения функции остроты зрения для линз общего назначения была определена функция остроты зрения для изготовленных на заказ линз, включая способность к относительной аккомодации. При этом можно отметить, что диаграмма Петерса является графическим представлением данных измерения остроты зрения в различных возрастных группах, полученных экспериментальным путем Петерсом (смотри "The Relationship between Refractive Error and Visual Acuity at Three Age Levels", Американский журнал оптометрии и архивы Американской академии оптометрии (1961), стр.194-198). Иными словами, диаграмма Петерса является графическим представлением на основании данных рефракционной ошибки глазного яблока в зависимости от остроты зрения, полученных экспериментальным путем на большом числе объектов исследования. Как показано на чертеже, по вертикальной оси отложен астигматизм, а по горизонтальной оси отложена сферическая диоптрическая сила. Острота зрения представлена в виде относительной остроты зрения.
На диаграммах Петерса на фиг.1-3 проиллюстрирована зависимость между аберрацией линзы (РЕ (ошибкой диоптрической силы)), AS (астигматизмом)) и нормализованной остротой зрения. Таким образом, можно сказать, что сама эта зависимость представляет собой функцию остроты зрения. В результате, если сформулировать зависимость в виде функции, можно вывести следующее математическое выражение (2), представленное Уравнением 2.
Уравнение 2
Функция остроты зрения
Чтобы представить зависимость в виде более конкретной функции, когда острота зрения выражена в единицах log MAR, зависимость может быть сведена к следующему математическому выражению (3) в виде Уравнения 3.
Уравнение 3
Функция остроты зрения
Следует отметить, что вышеупомянутая нормализованная острота зрения выражена посредством остроты зрения до коррекции с помощью очков, деленной на остроту зрения после коррекции с помощью очков. Поправочный коэффициент bk будет дополнительно описан далее.
Процесс выведения вышеупомянутой функции остроты зрения в виде математического выражения (3) будет более подробно описан далее. Если обратиться к представленным на фиг.1-3 трем диаграммам Петерса, видно, что они разбиты по возрастам. Хотя в упомянутой работе Петерса как таковой не говорится о различии между тремя диаграммами, в работе Kleinstein "Uncorrected Visual Acuity and Refractive Error" (Optometric Monthly, Nov. (1981), стр.31-32), служащей пояснением к работе Петерса, указано, что это различие вызвано способностью к аккомодации. Вместе с тем, способность к аккомодации не может использоваться в качестве параметра расчета линз общего назначения. Способность к аккомодации не может учитываться по той причине, что в процессе расчета неизвестно, кто именно будет носить очковые линзы. Иными словами, при расчете линз общего назначения следует исходить из того, что способность к аккомодации равна 0.
Соответственно, была построена диаграмма нулевой способности к аккомодации. В нескольких словах, диаграмма нулевой способности к аккомодации была экстраполирована на основании диаграмм для трех возрастных категорий. Далее конкретно описан способ построения диаграммы. Сначала определяют, какого рода свойствами обладает диаграмма нулевой способности к аккомодации. Тщательно изучают вышеупомянутые три диаграммы. Из диаграмм зависимости возраста и аккомодации ясно следует, что способность к аккомодации и возраст тесно связаны друг с другом. Так, можно отметить следующие тенденции.
А. В части диаграммы слева от начала координат изменения для каждой возрастной группы являются незначительными.
Б. В части диаграммы справа от начала координат наблюдается сдвиг влево по мере увеличения возраста.
В. Диаграмма в целом наклонена вправо от начала координат в направлении вертикальной оси (астигматизм). Помимо этого градиентом ее наклона является средняя диоптрическая сила (диоптрическая сила S) + (диоптрическая сила С)/2 (т.е. кривая линия, выраженная С=-2S).
С учетом этих тенденций, было предположено, что хотя на диаграммах Петерса не отображена нулевая способность к аккомодации, т.е. для возраста 75 лет, даже если на диаграмме Петерса будет отображена нулевая способность к аккомодации, левая часть диаграммы не подвергнется изменению. Затем было обнаружено, что относительная острота зрения в отрицательном диапазоне по оси диоптрической силы S без астигматизма находится в пропорциональной зависимости от диоптрической силы S, когда относительная острота зрения выражена в единицах log MAR. То есть, если принять коэффициент пропорциональности за α, получаем следующее выражение:
острота зрения по оси диоптрической силы S (в единицах log MAR) = α × диоптрическая сила S,
в котором α означает коэффициент в диапазоне 0,25≤α≤0,65, предпочтительно около 0,48±0,03.
Затем можно относительно легко допустить, что диаграмма нулевой способности к аккомодации принимает форму эллиптической криволинейной поверхности с градиентом ((диоптрическая сила S) + (диоптрическая сила С)/2), даже если и приблизительно. Затем, допускается, что функция остроты зрения при нулевой способности к аккомодации, являющейся результатом увеличения возраста, имеет форму эллиптической поверхности, симметричной линии ((диоптрическая сила S) + (диоптрическая сила С)/2) на диаграммах Петерса. Кроме того, если дополнительно допустить преобразование координат путем поворота, соответствующего величине градиента ((диоптрическая сила S) + (диоптрическая сила С)/2), диаграмма Петерса может быть приблизительно представлена следующим выражением (4).
Уравнение 4
Острота зрения
В описанном выражении (4) константа α пропорциональности имеет упомянутое выше значение, a S и С означают диоптрическую силу S и диоптрическую силу С, соответственно. Хотя причину предстоит еще выяснить, bk означает поправочный коэффициент, который отражает тенденцию увеличения остроты зрения в направлении астигматизма по мере увеличения способности к относительной аккомодации функции остроты зрения или снижения возраста. В частности, путем считывания диаграммы Петерса, если принять следующие значения за bk, можно определить остроту h зрения, приближенную к верхнему пределу астигматизма на диаграмме Петерса.
Возраст 10 лет: bk=0,738474±0,05
Возраст 30 лет: bk=0,778894±0,05
Возраст 50 лет: bk=0,859321±0,05
Из зависимости между возрастом и способностью к аккомодации следует, что для возраста 75 лет bk=1,00±0,05. В числовой форме bk находится в диапазоне 0,6≤bk≤1,1.
Путем вышеупомянутых рассуждений на основе диаграммы Петерса было выведено выражение для нулевой способности к аккомодации 0, т.е. выражение (4), в которое подставлен коэффициент bk для возраста 75 лет. Диаграмма Петерса была построена методом измерений, описанным в работе Петерса. Иными словами, поскольку остротой зрения, представленной на диаграмме, является острота зрения, измеренная при снятых очковых линзах с диоптрическими силами S и С, наоборот подразумевается, что на диаграмме показана острота зрения, соответствующая случаю, когда индивид с нормальным зрением (с нормальной остротой зрения) носит очковые линзы с диоптрическими силами -S и -С. Таким образом, случай ношения очковых линз с диоптрическими силами -S и -С соответствует случаю, в котором, когда индивид с нормальным зрением носит очковые линзы, аберрации диоптрических сил -S и -С присутствуют в качестве аберрации света, проходящего по произвольной линии зрения очков.
На этом этапе аберрацию диоптрических сил -S и -С преобразуют в выражение при пересчете на РЕ (ошибку диоптрической силы) и AS (астигматизм, выражение знак со знаком минус) в виде хорошо известного выражения аберрации. Под аберрацией диоптрических сил -S и -С подразумевается аберрация диоптрической силы (-S) и диоптрической силы (-S-С) вдоль соответствующих осей линзы. Помимо этого согласно способу преобразования диоптрической силы, хорошо известному специалистам в данной области техники, осуществляют пересчет на диоптрические силы (-S-С) и -S=(-S-С)+С вдоль соответствующих осей, что соответствует линзе, имеющей цилиндрическую диоптрическую силу С, равную диоптрической силе (-S-С). Таким образом, из этого следует, что для (РЕ, AS) и (S, С) верна следующая зависимость:
РЕ=-S-С/2
AS=С
В результате, путем подстановки приведенных выше выражений в описанное выше математическое выражение (4), представленное Уравнением 4, выводят выражение (3). Это выражение (3) отражает зависимость между аберрацией РЕ (ошибкой диоптрической силы), AS (астигматизмом)) линзы и остротой зрения при нулевой нормализованной способности к аккомодации. Согласно интерпретации приведенного выражения знак функции остроты зрения при нулевом угле сходимости меняется на обратный относительно диаграммы Петерса и линии РЕ=S+С/2. Вместе с тем, отмечаем, что функциональная форма выражения (4) остается прежней даже после изменения на обратный знака членов S и С.
Способ описанного выше преобразования схематически проиллюстрирован на фиг.4-8. На фиг.4 схематически проиллюстрированы результаты, полученные путем выборки данных для возрастной группы от 5 до 15 лет, включенной в упомянутую выше диаграмму Петерса. На фиг.5 представлены проиллюстрированные на фиг.4 данные, приведенные к симметрии относительно начала координат. В частности, на фиг.5 показана функция остроты зрения, полученная путем приведения диаграммы Петерса к симметрии относительно начала координат. Помимо этого на фиг.6 представлен результат преобразования показанной на фиг.4 диаграммы Петерса для возрастной группы от 5 до 15 лет в систему координат, в которой по горизонтальной оси отложена РЕ, а по вертикальной оси отложен AS. На фиг.7 проиллюстрирована функция остроты зрения, построенная на основании фиг.6. На фиг.8 показан результат дальнейшего преобразования функции остроты зрения в систему координат, на которой представлена зависимость между S и С.
В частности, когда из диаграммы Петерса для возрастной группы от 5 до 15 лет, показанной на фиг.4, извлекают только физиологический астигматизм, как это описано далее, получают результат, представленный на фиг.9. Как показано, на фиг.4-9, острота зрения выражена в пересчете на остроту зрения в десятичном представлении.
3. Интерпретация диаграммы Петерса с точки зрения способности к относительной аккомодации
С другой стороны, функция остроты зрения, используемая в способе оценки очковых линз согласно рассматриваемому варианту осуществления, представляет собой функцию остроты зрения, позволяющую вычислять нормализованную остроту зрения, включающую в качестве показателей расстояние ясного зрения через линзу (которое выражается в пересчете на угол сходимости FU), индивидуальную способность к относительной аккомодации (RA), аберрацию РЕ (ошибку диоптрической силы) и AS (астигматизм)) очковой линзы. Она может быть представлена в виде следующего математического выражения, представленного Уравнением 5.
Уравнение 5
Функция остроты зрения
Как ясно следует из диаграммы Петерса, в приведенном выше выражении (2) при расчете линз общего назначения используют угол сходимости FU, равный 0, и способность к относительной аккомодации RA, равную 0. При FU=0 и RA=0 выражение (5) должно быть сведено к выражению (2), т.е. к выражению (3), которое является его частным случаем.
Далее будет описан способ выведения частного выражения, соответствующего вышеупомянутому выражению (5), которое соотносится с ним подобно вышеупомянутому выражению (3) как частному случаю выражения (2). Что касается диаграмм Петерса, в упомянутой выше работе Kleinstein под названием "Uncorrected Visual Acuity and Refractive ErrorA" (1981) пояснено, что различие между тремя диаграммами вызвано различием в способности к аккомодации. Вместе с тем, в случае данных зависимости между возрастом и способностью к аккомодации, полученных путем реальных измерений на множестве объектов исследования, упомянутое различие нельзя объяснить только различием в способности к аккомодации. В качестве таких данных приведена представленная на фиг.10 диаграмма Дуэйна (например, смотри статью Tadao Tsuruta под названием "Light, past and present 3: Changes of Age-Accommodation Curves" (Science of Vision, том 19, №3, декабрь 1988 г., стр.101-105). Как показано на фиг.10, стандартное значение способности к аккомодации (в индивидуальных данных наблюдается значительный разброс) в возрасте от 0 до 53,3 лет в целом представлено следующим хорошо известным выражением.
Способность к аккомодации = 14-0,23 × возраст
Помимо этого в качестве данных зависимости между возрастом и способностью к аккомодации, полученных путем реальных измерений на множестве объектов исследования, также могут быть доступны другие данные, такие как, например, диаграмма Хофштеттера и Ландольта (смотри упомянутую статью Tsuruta).
Если допустить, что способность к аккомодации находится в вышеупомянутой зависимости от возраста, например, в возрасте 10 лет способность к аккомодации составляет 11,7 диоптрий (далее сокращенно 11,7 D). Из диаграммы Петерса для возрастной группы от 5 до 15 лет следует, что диапазон без астигматизма, а именно диапазон, в котором достижимо ясное зрение (20/20), составляет по горизонтальной оси лишь 2,375 D. Различие между двумя этими величинами слишком велико.
Автор настоящего изобретения в течение долгого времени выснял причину вышеупомянутого результата. В итоге, автор настоящего изобретения установил, что, очевидно, сходимость не связана с методом измерения Петерса и установил причину этого. В частности, было обнаружено, что диаграмма Петерса для возраста 10 лет на участке 2,375 D соотносится не со способностью к аккомодации, а со способностью к относительной аккомодации, когда точка наблюдения находится в самой дальней точке ясного зрения. Способность к относительной аккомодации определяется как диапазон в пересчете на диоптрии, в котором достижимо ясное зрение и одновременно сохраняется сходимость точки наблюдения. Это значит, что упомянутое выше пояснение со ссылкой на Kleinstein потребовало соответствующей коррекции. Соответственно, хотя до настоящего момента в целях пояснения использовалась способность к аккомодации, далее в описании будет делаться различие между способностью к относительной аккомодации и способностью к аккомодации. В качестве пояснения знака способности к аккомодации, когда способность к аккомодации становится плюсовой, т.е. при увеличении толщины хрусталика глаза, считается, что способность к аккомодации имеет положительный знак, при этом в такой же ситуации способность к относительной аккомодации определяют как способность к положительной относительной аккомодации и считается, что она имеет отрицательный знак, хотя их абсолютные величины одинаковы.
Далее на основании исследования способности к относительной аккомодации определяют функцию остроты зрения исходя из значений, полученных в результате индивидуальных измерений способности к относительной аккомодации, когда точка наблюдения расположена в самой дальней точке ясного зрения (FU=0). Из трех диаграмм Петерса ясно, что возраст и способность к относительной аккомодации тесно связаны. Соответственно, был осуществлен поиск диаграмм зависимости возраста и способности к относительной аккомодации, однако не была найдено ни одной диаграммы. В связи с этим, предполагается, что диаграмма зависимости между возрастом и способностью к относительной аккомодации имеет характеристики, сходные с характеристиками диаграмм зависимости между возрастом и способностью к аккомодации, несмотря на различие в значениях. Так, предполагается, что в индивидуальных данных наблюдается значительный разброс, а при большом количестве данных обнаруживается тесная взаимосвязь с возрастом. В частности, в качестве выражений зависимости между возрастом и способностью к аккомодации доступны следующие хорошо известные формулы.
Возраст менее 53,3 лет
Способность к аккомодации = 14-0,23 × возраст
Возраст от 53,3 до 75 лет
Способность к аккомодации = 6,0-0,08 × возраст
Возраст 75 лет и более
Способность к аккомодации = 0
Ранее был рассмотрен коэффициент bk для возрастов 10, 30 и 50 лет, а также предполагаемый поправочный коэффициент bk для возраста 75 лет. В таком случае коэффициент bk выражается следующим образом, если допустить, что как и в случае зависимости между возрастом и способностью к аккомодации, зависимость ведет себя таким образом, что она становится прямой линией, которая остается сплошной в точке 53,3 года, и для возраста 75 лет получают значение 1,00±0,05. В следующем выражении значение для возраста 75 лет принято за 1,0 в целях пояснения.
Возраст менее 53,3 лет
bk=0,8262+0,1129 × возраст/53,3
Возраст от 53,3 до 75 лет
bk=0,9391+0,0609 × (возраст - 53,3)/21,7
Возраст 75 лет и более
bk=1
Способность к относительной аккомодации (RA) согласно диаграммам Петерса представлена следующими выражениями, если допустить, что как и в случае зависимости между возрастом и способностью к аккомодации, зависимость ведет себя таким образом, что она становится прямой линией, которая остается сплошной в точке 53,3 года, и для возраста 75 лет получают значение 0. Способность к относительной аккомодации, представленная на диаграмме Петерса, равна абсолютному значению способности к положительной относительной аккомодации, которое будет описано далее. Способность к положительной относительной аккомодации по определению показана с отрицательным знаком.
Возраст менее 53,3 лет
Способность к положительной относительной аккомодации = возраст/40-2,625
Возраст от 53,3 до 75 лет
Способность к положительной относительной аккомодации = 1,2925 × (возраст - 75)/21,7
Возраст 75 лет и более
Способность к положительной относительной аккомодации = 0
Таким образом, хотя способность к относительной аккомодации (RA) имеет достаточно большой индивидуальный разброс, путем усреднения она сводится к функции возраста, и в этом случае выражение (5) сводится к следующему математическому выражению (6), представленному Уравнением 6.
Уравнение 6
Функция остроты зрения
В частности, диаграмма Петерса для зрения на большое расстояние (при нахождении точки наблюдения в самой дальней точке ясного зрения (FU=0)) может быть выражена в виде непрерывной функции относительно возраста, в которой способность к относительной аккомодации определяется в зависимости от возраста. Для более подробного описания на основании трех диаграмм необходимо построить интерполирующую функцию, которая в качестве одного из показателей включает способность к относительной аккомодации. Для удобства пояснения до описания построения более конкретной функции остроты зрения для зрения на большое расстояние (при нахождении точки наблюдения в самой дальней точке ясного зрения (FU=0)) будет пояснен способ построения функции остроты зрения на произвольном расстоянии (FU) для ясного зрения через линзы.
4. Построение диаграммы Дондерса для соответствующих возрастных групп
Сначала по результатам реальных измерений на множестве объектов исследования получают данные зависимости между сходимостью и способностью к аккомодации. Для получения таких данных может использоваться диаграмма Дондерса, разработанная Дондерсом и построенная Toyohiko Hatada. Диаграмма Дондерса, представленная на фиг.11, является диаграммой, хорошо известной среди специалистов в данной области техники. Как показано на фиг.11, для построения диаграммы по горизонтальной оси откладывают расстояние до точки наблюдения (в см: в единицах угла сходимости, который выражен расстоянием от глазных яблок до точки наблюдения), а по вертикальной оси откладывают регулируемый диапазон величины аккомодации (в единицах диоптрий). Точка наблюдения на диаграмме представлена прямой линией с градиентом 45 градусов, проходящей через начало координат, которая называется линией Дондерса, а диапазон, в котором возможно ясное зрение без изменения сходимости из точки наблюдения, представлен областью, окруженной двумя кривыми линиями, которые называют кривыми Дондерса (показаны на фиг.11 как верхняя кривая Дондерса и нижняя кривая Дондерса).
При определенной фиксированной величине, отложенной по горизонтальной оси, а именно при постоянной сходимости расстояние от линии Дондерса до верхней кривой Дондерса определяется как способность к положительной относительной аккомодации (PRA: определяется как отрицательная величина), а расстояние от линии Дондерса до нижней кривой Дондерса определяется как способность к отрицательной относительной аккомодации (NRA: определяется как положительная величина). В виде формул это выражается как:
PRA = линия Дондерса - верхняя кривая Дондерса
NRA = линия Дондерса - нижняя кривая Дондерса
Как показано на диаграмме Дондерса, угол сходимости равен 0, т.е. начало горизонтальной оси соответствует нулевой аккомодации и находится на линии Дондерса. По определению способность к положительной относительной аккомодации (PRA) в начале координат является такой же, как и способность к относительной аккомодации, включенная в упомянутые выше диаграммы Петерса. Как показано на чертеже, она составляет приблизительно -2 D. Как описано далее, способность к относительной аккомодации согласно диаграмме Дондерса и способность к относительной аккомодации согласно диаграмме Петерса отличаются друг от друга в количественном отношении заданным исходным положением. Тем не менее, поскольку они отражают взаимно преобразуемые значения, в настоящем изобретении их условно рассматривают как одинаковую способность к относительной аккомодации. К сожалению, диаграмма Дондерса, представленная на фиг.11, не отображает ни возраст, ни различие в способности к относительной аккомодации. Помимо этого, несмотря на проведенные поиски диаграмм Дондерса по возрастам, не было обнаружено ни одной диаграммы.
Таким образом, диаграммы Дондерса для соответствующих возрастных групп будут построены следующим образом. Согласно вышеупомянутой диаграмме Дондерса, описанной ранее, способность к положительной относительной аккомодации в начале координат составляет приблизительно -2 D. Кроме того, ранее также указано, что на основании диаграммы Петерса (при угле сходимости 0) получают следующую зависимость между возрастом и способностью к положительной относительной аккомодации.
Возраст менее 53,3 лет
Способность к положительной относительной аккомодации = возраст/40-2,625
Возраст от 53,3 до 75 лет
Способность к положительной относительной аккомодации = 1.2925 × (возраст - 75)/21,7
Возраст 75 лет и более
Способность к положительной относительной аккомодации = 0
При подстановке в вышеупомянутое выражение, отражающее способность к положительной относительной аккомодации, величины -2D в качестве значения способности к положительной относительной аккомодации получаемый возраст составляет приблизительно 25 лет. Таким образом, предполагается, что диаграмма Дондерса построена на основании значений, измеренных у людей со способностью к относительной аккомодации, соответствующей возрасту 25 лет. Соответственно, диаграммы Дондерса для соответствующих возрастных групп строят на основании вышеупомянутой диаграммы Дондерса для возраста 25 лет. В частности, на основании диаграммы Дондерса определяют способность к положительной относительной аккомодации при произвольном угле сходимости и делают следующие допущения (а) и (б).
(а) Путем умножения соотношения возрастных групп и способности к относительной аккомодации при произвольном угле сходимости определяют способность к относительной аккомодации при произвольном угле сходимости, которая также является функцией возраста.
(б) Соотношение возрастных групп представляет собой соотношение способности к положительной относительной аккомодации согласно диаграмме Дондерса и способности к положительной относительной аккомодации согласно диаграмме Петерса.
В качестве частного выражения получают следующее Уравнение 7.
Уравнение 7
Соотношение возрастных групп = (способность к положительной относительной аккомодации в произвольном возрасте при нулевом угле сходимости)/(способность к положительной относительной аккомодации согласно диаграмме Дондерса при нулевом угле сходимости)
Затем вышеупомянутое выражение сводят к выражению, представленному следующим Уравнением 8.
Уравнение 8
Соотношение возрастных групп = (деривационное уравнение для способности к положительной относительной аккомодации в произвольном возрасте согласно диаграмме Петерса)/(-2)
Кроме того, хотя величина поправки является незначительной, поправку вносят с целью компенсации различий между исходным положением способности к относительной аккомодации согласно диаграмме Петерса и диаграмме Дондерса. Исходным положением на диаграмме Петерса является задняя вершина линзы подобно началу координат диоптрической силы S и диоптрической силы С. Исходным положением на диаграмме Дондерса является центр вращения глазного яблока. Затем вносят поправку с тем, чтобы способность к положительной относительной аккомодации согласно диаграмме Петерса совпадала с началом координат на диаграмме Дондерса. Когда для обозначения расстояния (>0) до центра вращения глазного яблока от задней вершины очковых линз используют LVR, соотношение возрастных групп выражается формулой, представленной следующим Уравнением 9.
Уравнение 9
Соотношение возрастных групп = ((способность Петерса к положительной относительной аккомодации)/(-2)) × (1/(1-LVR × способность Петерса к положительной относительной аккомодации))
С использованием соотношения возрастных групп, когда выведена способность к относительной аккомодации в произвольном возрасте и при произвольном угле сходимости, получают следующие уравнения.
Способность к положительной относительной аккомодации в произвольном возрасте при произвольном угле сходимости = (соотношение возрастных групп) × (способность к положительной относительной аккомодации при произвольном угле сходимости).
Способность к отрицательной относительной аккомодации в произвольном возрасте при произвольном угле сходимости = (соотношение возрастных групп) × (способность к отрицательной относительной аккомодации при произвольном угле сходимости).
Когда угол сходимости равен нулю или мал, с учетом небольшой величины LVR по сравнению с расстоянием от глазных яблок до точки наблюдения поправка является незначительной. Вместе с тем, когда угол сходимости возрастает приблизительно до 2-10, вышеупомянутая поправка становится эффективной. В частности, в этом случае верхние конце кривых Дондерса для соответствующих возрастных групп ограничены следующими выражениями:
Возраст менее 53,3 лет
Способность к аккомодации = 14-0,23 × возраст
Возраст от 53,3 до 75 лет
Способность к аккомодации = 6,0-0,08 × возраст
Возраст 75 лет и более
Способность к аккомодации = 0
В частности, из этого следует, что диаграмма Дондерса для людей с нормальным зрением в возрасте 75 лет указывает, что верхний конец способности к аккомодации соответствует 0, и способность к относительной аккомодации равна 0, а именно ясное зрение возможно только примерно в начале координат. С учетом использования других показателей, таких как глубина фокусировки и т.д., под упомянутым термином "примерно в начале координат" подразумевается, что область ясного зрения не является в точности нулевой, если принимать во внимание такие показатели.
5. Формирование функции остроты зрения
С использованием описанной выше функции остроты зрения при нулевой способности к аккомодации и диаграмм Дондерса для соответствующих возрастных групп получают приведенное выше выражение (1). Поскольку требуется, чтобы выражение сводилось к выражению (3), когда способность к относительной аккомодации равна 0, получают выражение, сходное с выражением (3). Во-первых, из аберраций, вызываемых очковыми линзами, т.е. погрешности диоптрической силы РЕ и астигматизма AS, аберрацией, которая может быть компенсирована способностью организма человека к относительной аккомодации, является ошибка диоптрической силы РЕ, а астигматизм AS не может быть компенсирован. Следовательно, чтобы ошибка диоптрической силы в выражении (3) могла увеличиваться или уменьшаться в соответствии со способностью к относительной аккомодации, член РЕ, включенный в выражение (3), представлен как член (РЕ-АА), в котором используется функция АА способности к относительной аккомодации. Более точно, получают следующее математическое выражение (1d), представленное Уравнением 10.
Уравнение 10
Функция остроты зрения
Как пояснено ранее, функция остроты зрения и диаграмма Петерса относятся к одному и тому же типу, обращенному по отношению к РЕ=0. Таким образом, для построения функции остроты зрения может быть в соответствующей форме задана функция АА способности к относительной аккомодации с тем, чтобы функция остроты зрения, обращенная по отношению к РЕ, сводилась к диаграмме Петерса.
Если суммировать поясненные выше характеристики функции остроты зрения, можно отметить два следующих момента.
(i) Когда способность к положительной относительной аккомодации и способность к отрицательной относительной аккомодации становятся равными 0, получают выражение (3).
(ii) Путем задания функции АА способности к относительной аккомодации в соответствующей форме диаграммы Петерса для возрастов 10, 30 и 50 лет при нулевом угле сходимости приводятся в соответствие с функцией остроты зрения, обращенной по отношению к РЕ.
Помимо этого функция остроты зрения не ограничена функциональной формой, представленной выражением (1d) в виде описанного выше Уравнения 10. Путем достаточно простой деривации оно может быть модифицировано в выражения (1е) и (1f), представленные следующими Уравнениями 11 и 12, соответственно. Вместе с тем, остается справедливым, что функция остроты зрения является функцией, включающей способность к относительной аккомодации.
Уравнение 11
Функция остроты зрения
Уравнение 12
Функция остроты зрения
Кроме того, выводят функциональную форму в пересчете на конкретную способность АА к относительной аккомодации. Диапазон погрешности диоптрической силы РЕ делят на три области, и получают конкретную форму АА в соответствующих областях.
Область 1: Не выше эффективной способности к положительной относительной аккомодации (далее - PRAe)
АА = Эффективная способность к положительной относительной аккомодации
Область 2: Равняется или выше эффективной способности к положительной относительной аккомодации и не выше эффективной способности к отрицательной относительной аккомодации (далее - NRAe)
АА=РЕ
Область 3: Равняется или выше эффективной способности к отрицательной относительной аккомодации
АА = Эффективная способность к отрицательной относительной аккомодации
Область 2 является областью, в которой ошибка диоптрической силы РЕ, вызванная очковыми линзами, может быть компенсирована способностью к относительной аккомодации. В качестве дополнительного замечания, если как эффективная способность к положительной относительной аккомодации, так и эффективная способность к отрицательной относительной аккомодации равны 0, АА=0 в каждой области. Далее дается пояснение термина "эффективный", отражающего феномен физиологического астигматизма при эффективной способности к положительной относительной аккомодации и эффективной способности к отрицательной относительной аккомодации в описанном выше диапазоне.
Далее будут пояснены следующие понятия.
(1) Область комфортных условий
(2) Эффект аккомодации очковой линзы
(3) Пояснения к определению функции остроты зрения на задней вершине линзы
(4) Зависимость между астигматизмом AS и ухудшением остроты зрения
(5) Физиологический астигматизм при способности к положительной относительной аккомодации
(1) Область комфортных условий
Измерение способности к относительной аккомодации в условиях фиксированного угла сходимости (FU) от линии Дондерса до верхней кривой Дондерса и нижней кривой Дондерса соответствует измерению предельных значений аккомодации, при этом известно, что дискомфорт и/или зрительное утомление имеет место вблизи предельных значений. Известно, что их допустимый уровень в значительной степени изменяется в зависимости от индивидуальных особенностей и физических условий даже у одного и того же индивида. Вместе с тем, если он находится в диапазоне предела сходимости в кратковременном представлении, он обычно используется при расчете. В данном случае предел сходимости в кратковременном представлении означает диапазон, в котором при наблюдении коэффициента в течение короткого времени (от 0,05 до 0,7 секунд) возможна относительная аккомодация или относительная сходимость (смотри стр.5 справочного материала №5-3 Vision Information Research Forum, автор - Toyohiko Hatada, опубликованного 23 апреля in Showa 49 by NHK Science and Technical Research Laboratories).
Предел сходимости в кратковременном представлении составляет приблизительно две трети способности к относительной аккомодации. Помимо этого область, на которую приходится приблизительно одна треть способности к относительной аккомодации (в рассматриваемом случае между верхней кривой Дондерса и нижней кривой Дондерса), называется областью комфортных условий (также известной как область Персиваля), и она дополнительно применима для расчета. Эту область комфортных условий используют для расчета. Если принять вышеупомянутое значение в пределах от 2/3 до 1/3 за коэффициент области комфортных условий, может быть внесена поправка путем умножения упомянутой способности к положительной относительной аккомодации и способности к отрицательной относительной аккомодации на коэффициент. В данном случае область комфортных условий в пределах приблизительно 1/3 способности к относительной аккомодации представляет собой промежуточную область между вышеупомянутыми двумя кривыми Дондерса и центральную область в пределах 1/3 промежуточной области, предпочтительно область, через центр которой проходит линия Дондерса, расположенную в пределах 1/3 промежуточной области между вышеупомянутыми кривыми Дондерса. Кроме того, в качестве альтернативы за область комфортных условий может быть принята центральная область в пределах 1/4 промежуточной области между вышеупомянутыми кривыми Дондерса, предпочтительно область, через центр которой проходит линия Дондерса, расположенная в пределах 1/4 промежуточной области между вышеупомянутыми кривыми Дондерса. Более точно, областью комфортных условий является следующая область.
В частности, на фиг.11 точка, в которой произвольная прямая линия, параллельная вертикальной оси, пересекается с линией Дондерса, обозначена как обозначена как d0, точка, в которой произвольная прямая линия пересекается с верхней кривой Дондерса, обозначена как d1, а точка, в которой произвольная прямая линия, пересекается с нижней кривой Дондерса, обозначена как d2, соответственно. В таком случае, если точку, отстоящую на расстояние d0d1/3 от точки d0 в направлении точки d1 на отрезке прямой d0d1, соединяющем точки d0 и d1, обозначить как d11, а точку, отстоящую на расстояние d0d2/3 от точки d0 в направлении точки d2 на отрезке прямой d0d2, соединяющем d0 и d2, обозначить как d12, упомянутая область будет соответствовать области, расположенной между кривой, вычерченной по точке d11, и кривой, вычерченной по точке d12.
На фиг.12-15 показаны вышеупомянутые области комфорта, представленные согласно диаграмме Дондерса для соответствующих возрастных групп. Так, на фиг.12 показана область комфортных условий для возрастной группы от 5 до 15 лет, на фиг.13 - область комфортных условий для возрастной группы от 25 до 35 лет, на фиг.14 - область комфортных условий для возрастной группы от 45 до 55 лет и на фиг.15 - область комфортных условий для возрастной группы 75 лет. В рассматриваемых примерах представлен случай, в котором предполагается, что область комфортных условий составляет 1/3 способности к относительной аккомодации. Как упомянуто ранее, из этого следует, что для людей с нормальным зрением в возрасте 75 лет верхний предел способности к аккомодации равен 0, а способность к относительной аккомодации также равна 0, то есть ясное зрение возможно только примерно в начале координат.
(2) Эффект аккомодации очковых линз
Поскольку представленное выше описание способности к относительной аккомодации относилось к случаю невооруженного глаза, необходима поправка на хорошо известный "эффект аккомодации очковых линз", согласно которому аккомодация при ношении очковых линз изменяется по сравнению со зрением невооруженным глазом. Величина поправки обозначается как поправочный коэффициент эффекта аккомодации очковых линз. Если обозначить расстояние (>0) между центром вращения глазного яблока и задней вершиной очковых линз как LVR, а диоптрическую силу очковой линзы как Doav (диоптрическую силу S, диоптрическую силу S+С или среднюю диоптрическую силу S+С/2), поправочный коэффициент будет иметь форму следующего математического выражения (8), представленного Уравнением 13.
Уравнение 13
Поправку вносят путем умножения упомянутой способности к положительной относительной аккомодации и способности к отрицательной относительной аккомодации на этот поправочный коэффициент.
(3) Пояснения к определению функции остроты зрения на задней вершине линзы
Поскольку функция остроты зрения определяется относительно задней вершины линзы, и в связи с этим необходима коррекция начала координат, эти моменты будут пояснены. До начала пояснения отметим, что для обобщения описанной поправки на способность к относительной аккомодации, такой как соотношение возрастных групп, коэффициент области комфортных условий и поправочный коэффициент эффекта аккомодации очковых линз, способность к относительной аккомодации принимают за скорректированную способность к относительной аккомодации. Скорректированная способность к положительной относительной аккомодации (PRAd) и скорректированная способность к отрицательной относительной аккомодации (HNRAd), соответственно, выражаются следующими зависимостями.
Скорректированная способность к положительной относительной аккомодации
Скорректированная способность к отрицательной относительной аккомодации
Поскольку скорректированная способность к относительной аккомодации определяется относительно центра вращения глазного яблока в качестве начала координат, начало координат преобразуют в заднюю вершину очковой линзы в качестве начала координат для функции остроты зрения. Преобразованная способность к относительной аккомодации обозначена как эффективная способность к относительной аккомодации. Эффективная способность к положительной относительной аккомодации (PRAe) и эффективная способность к отрицательной относительной аккомодации (NRAe) сводятся к следующим математическим выражениям (11) и (12), представленным Уравнениями 14 и 15, соответственно.
Уравнение 14
Уравнение 15
Исходя из эффективной способности к положительной относительной аккомодации (PRAe) и эффективной способности к отрицательной относительной аккомодации (NRAe), получают функцию АА. Из приведенного выше пояснения следует, что может быть получена функциональная форма выражения (1) функции остроты зрения.
(4) Зависимость между астигматизмом AS и ухудшением остроты зрения
С увеличением астигматизма AS корректируется ухудшение остроты зрения. Осуществляют следующую коррекцию, чтобы обеспечить дальнейшее совпадение функции остроты зрения с диаграммой Петерса. Более точно, путем выражения функции остроты зрения, которая включает ошибку диоптрической силы РЕ с обратным знаком, посредством диоптрической силы С по вертикальной оси и диоптрической силы S по горизонтальной оси и путем дополнительного преобразования функции остроты зрения, выраженной единицах log MAR, в остроту зрения в десятичном представлении, осуществляют сравнение функции остроты зрения с диаграммой Петерса. Все функции остроты зрения, описанные в вариантах осуществления и т.д., выражены посредством вышеупомянутого представления. На этом этапе в зависимости от результата сравнения вводят поправочный коэффициент ck, чтобы обеспечить дальнейшее совпадение функции остроты зрения с диаграммой Петерса. Этот коэффициент адаптируют, чтобы выразить тенденцию, согласно которой острота зрения ухудшается с увеличением астигматизма AS. Во-первых, среднее вычисленное обозначают как с0. В данном случае bk означает функцию возраста в зависимости от астигматизма AS, включенного в функцию остроты зрения, как это описано ранее. Коэффициент с0 имеет вид следующего выражения (13), представленного Уравнением 16.
Уравнение 16
Коэффициент сk представлен следующим уравнением. Когда абсолютное значение AS меньше абсолютного значения с0, и AS является отрицательной величиной, коэффициент сk имеет вид следующего выражения (14), представленного Уравнением 17.
Уравнение 17
В других областях оно сводится к зависимости
Коррекцию осуществляют путем умножения коэффициента сk на эффективную способность к положительной относительной аккомодации (PRAe) и эффективную способность к отрицательной относительной аккомодации (NRAe). Поскольку этот коэффициент ck действует даже в левой части диаграммы Петерса, т.е. даже при незначительной способности к относительной аккомодации (0,3 D и менее), предполагается, что коэффициент в очень малой степени зависит от способности к аккомодации и зависит только от астигматизма AS. Следовательно, он отличается от редкого в оптике феномена, такого как физиологический астигматизм. Помимо этого, когда способность к относительной аккомодации отсутствует, ck равен 0, как это видно из следующих далее выражений (19) и (20).
(5) Физиологический астигматизм при способности к положительной относительной аккомодации
Далее будет пояснена коррекция физиологического астигматизма при способности к положительной относительной аккомодации. В данном случае при описании физиологического астигматизма (т.е. феномена, когда острота зрения улучшается при небольшом астигматизме в области, не превышающей способность к положительной относительной аккомодации, хотя причина этого еще должна быть выяснена) за поправочный коэффициент принимается коэффициент сkр. На фиг.9 проиллюстрированы результаты, полученные путем извлечения из диаграммы Петерса (для возрастной группы от 5 до 15 лет) феномена физиологического астигматизма. Как следует из фиг.9, острота зрения улучшается приблизительно на -0,75 D. Это значение астигматизма (приблизительно - 0,75 D) вводится в качестве центрального значения для пояснения феномена физиологического астигматизма, что дает в особенности хорошую остроту зрения за счет феномена физиологического астигматизма. Среднее вычисленное значение обозначено как c1. Значение c1 имеет вид математического выражения (16), представленного Уравнением 18.
Уравнение 18
Возраст 53,3 года и менее
c1=(центральное значение)/с0+0,05-1,05×(1 - возраст/53,3),
Возраст от 53,3 до 75 лет
c1=((центральное значение)/с0+0,05)×(75 - возраст)/21,7) и
Возраст 75 лет и более
Помимо этого значение c1 находится в диапазоне от 0 до 1,2 в зависимости от возраста. Исходя из этого среднего вычисленного значения c1 получают коэффициент ckp, когда абсолютное значение астигматизма AS больше абсолютного значения физиологического астигматизма, и абсолютное значение астигматизма AS меньше с0. Получают следующее выражение (17), представленное Уравнением 19.
Уравнение 19
И наоборот, получают коэффициент ckp, когда абсолютное значение астигматизма AS является небольшим, и астигматизм AS является отрицательной величиной. Получают следующее выражение (18) представленное Уравнением 20.
Уравнение 20
Считается, что в других областях сkр=0. Коррекцию осуществляют путем суммирования ckp и сk и умножения (сk+ckp) на эффективную способность к положительной относительной аккомодации (PRAe) и эффективную способность к отрицательной относительной аккомодации (NRAe). Умноженную эффективную способность к положительной относительной аккомодации (PRAe) и эффективную способность к отрицательной относительной аккомодации (NRAe) снова принимают за PRAeo и NRAeo, и получают следующие уравнения.
Член сk+ckp в качестве количественного предела коэффициентов PRAe и NRAe достигает максимума при центральном значении (приблизительно -0,75 D) и находится в диапазоне от 0 до 2,2, а сk находится в диапазоне от 0 до 1.
Если функцию способности к относительной аккомодации получают с использованием эффективной способности к положительной относительной аккомодации (PRAe) и эффективной способности к отрицательной относительной аккомодации (NRAe), функцию остроты зрения из выражений (1) и (11)-(20) сводят к математическому выражению (21), представленному Уравнением 21.
Уравнение 21
Функция остроты зрения
Отмечаем, что PRAeo и NRAeo представляют эффективную способность к положительной относительной аккомодации и эффективную способность к отрицательной относительной аккомодации, включая показатель физиологического астигматизма.
Таким образом, с использованием коэффициентов сk и сkр получена функциональная форма, более приемлемая в качестве функции остроты зрения, чем выражение (1).
2) Способ расчета и изготовления очковых линз
Далее будут пояснены варианты осуществления способа расчета и изготовления очковых линз согласно настоящему изобретению. Способ расчета очковых линз согласно вариантам осуществления настоящего изобретения включает стадию, на которой осуществляют оптимизационные вычисления с использованием функции остроты зрения, включающей в качестве одного из показателей способность к аккомодации или способность к относительной аккомодации.
На фиг.16 показана блок-схема, поясняющая способ расчета очковых линз согласно настоящему изобретению. После начала расчета сначала вводят данные материалов линзы, данные формы, исходя из применения согласно рецепту, толщину линзы в центре, данные формы глаз и лица, измеренные значения способности к относительной аккомодации (шаг S1). Далее будут подробно описаны перечисленные выше данные.
А. Данные материалов линзы
Трехмерные профили, показатели преломления, числа Аббе и т.п. очковых линз.
Б. Данные формы исходя из применения согласно рецепту
Диоптрическая сила S и диоптрическая сила С в качестве прописанной диоптрической силы, астигматический угол, призматический коэффициент, угол призмы, прописанное расстояние ясного зрения и т.п.
В. Толщина линзы в центре
Вводится только для положительной линзы.
Г. Данные формы глаз и лица
В частности, угол наклона линзы вперед, угол сходимости линзы, PD (межзрачковое расстояние), VR (расстояние между центром вращения глазного яблока и задней вершиной очковых линз) и т.п.
Д. Измеренные значения способности к аккомодации и способности к относительной аккомодации.
Кроме того, хотя это не проиллюстрировано, при необходимости также вводят следующие данные.
Е. Поправочный коэффициент bk, определенный исходя из возраста или соответствующей индивидуальной способности к относительной аккомодации.
Затем эти порции информации подставляют в вышеупомянутое выражение (21), и вычисляют функцию остроты зрения (шаг S2). В частности, для каждой оценочной точки очковой линзы получают значения необходимых оптических характеристик, таких как астигматизм и т.п. путем хорошо известного метода построения траектории лучей и т.п., и подставляют эти значении в вышеупомянутую функцию остроты зрения в выражении (21). Функция остроты зрения выражена в единицах log MAR, а именно величина 1,0 (нормальное зрение) остроты зрения в десятичном представлении соответствует величине 0,0 в единицах log MAR.
Затем осуществляют оптимизационные вычисления методом убывающих наименьших квадратов и т.п. с тем, чтобы свести к минимуму значение, полученное в результате вычисления функции остроты зрения, т.е. значение оценочной функции. В частности, например, определяют, является ли полученное значение равным или меньшим, чем заданное предельное значение (шаг S3).
Если на шаге S3 установлено, что значение функции остроты зрения не равно или меньше заданного предельного значения (случай НЕТ на шаге S3), корректируют данные формы (шаг S4). В данном случае корректируют переменные параметры рефракционной плоскости и т.п.
Если значение функции остроты зрения равно или меньше прописанного предельного значения (случай ДА на шаге S3), определяют, завершена ли оценка всей поверхности линзы (шаг S5).
Если на шаге S5 установлено, что оценка всей поверхности линзы не завершена, и предстоят вычисления в других оценочных точках (случай НЕТ на шаге S5), процесс возвращается к шагу S1, на котором вводят значения оптических характеристик в другом положении линзы.
Если установлено, что оценка всей поверхности линзы завершена во всех заданных оценочных точках (случай ДА на шаге S5), процесс оценки заканчивается, и получают данные оптического расчета всей поверхности линзы (шаг S6).
Посредством вышеупомянутых шагов осуществляют способ расчета очковой линзы согласно рассматриваемому варианту осуществления.
Данные, введенные на шаге S1, не ограничены упомянутыми выше данными, и также могут дополнительно вводиться другие данные для вычисления функции остроты зрения.
Более того, очковые линзы изготавливают путем обработки линз на основании полученных таким способом данных оптического расчета. Несомненно, что на этом этапе могут дополнительно вводиться исходные параметры формы изготовителя и/или другие параметры формы, такие как поправочные коэффициенты и т.д., заданные производителем (производственным оборудованием).
Затем после осуществления обработки задних поверхностей линз на основании полученных данных оптического расчета могут быть изготовлены очковые линзы.
3) Система изготовления очковых линз
Далее будет пояснена система изготовления очковых линз согласно одному из вариантов осуществления настоящего изобретения. На фиг.17 показана блок-схема, иллюстрирующая систему изготовления очковых линз согласно рассматриваемому варианту осуществления.
Как показано на фиг.17, предложена система 10 для магазина 100 по продаже очков, имеющего измерительное оборудование 101 для измерения остроты зрения, способности к аккомодации и способности к относительной аккомодации лица, заказавшего очковые линзы, и компьютер 102 заказчика с функциями ввода данных различного рода, включая значения, определенные измерительным оборудованием, и осуществления обработки, необходимой для заказа очковых линз.
С другой стороны, например, принимающий заказ изготовитель 200 линз, имеет компьютер 201 изготовителя, подключенный к линии 300 связи, такой как Интернет и т.п., для приема данных, переданных компьютером 102 заказчика. Компьютер 201 изготовителя имеет функцию осуществления обработки, необходимой для приема заказов на очковые линзы, а также функцию реализации способа расчета очковых линз, поясненного ранее со ссылкой на фиг.16. Более точно, данные, необходимые для расчета очковых линз, заказанных с компьютера 102 заказчика, включают измеренные значения способности к аккомодации и способности к относительной аккомодации и возраста. Компьютер 201 изготовителя осуществляет оптимизационные вычисления с использованием функции остроты зрения, включающей в качестве одного из показателей измеренные значения способности к аккомодации или способности к относительной аккомодации, чтобы тем самым получить данные оптического расчета, и передает технологические данные для изготовления очковых линз на основании данных оптического расчета оборудованию 202 для обработки линз.
Следует отметить, что данные, вводимые в компьютер 201 изготовителя, не ограничены данными, проиллюстрированными на шаге S1 на фиг.16, как это упомянуто выше, и также могут дополнительно вводиться другие данные для использования при вычислении функции остроты зрения. Более того, очковые линзы изготавливают путем обработки линз на основании полученных данных оптического расчета, и нет сомнения в том, что при этом дополнительно могут использоваться исходные параметры формы изготовителя и/или другие параметры формы, такие как поправочные коэффициенты и т.д., заданные производителем (производственным оборудованием).
На фиг.18 показана функциональная блок-схема, иллюстрирующая функцию компьютера 201 изготовителя как сути системы изготовления очковых линз согласно рассматриваемому варианту осуществления.
Как показано на фиг.18, компьютер 201 изготовителя имеет участок 203 ввода данных, рассчитанный на ввод различных данных, переданных компьютером 102 заказчика, участок 204 вычисления функции остроты зрения, рассчитанный на вычисление функции остроты зрения на основании введенных данных, участок 205 оптимизации оценочной функции, рассчитанный на оптимизационные вычисления путем использования функции остроты зрения как оценочной функции, и участок 206 оценки функции остроты зрения, рассчитанный на сравнение полученного значения функции остроты зрения с заданным предельным значением. Кроме того, также предусмотрен участок 207 коррекции расчетных данных, рассчитанный на коррекцию расчетных данных, таких как, например, данные формы линзы при необходимости коррекции оптических характеристик по результатам оценки участком 206 оценки функции остроты зрения, участок 208 определения оптических расчетных параметров, рассчитанный на определение данных оптического расчета по завершении оценки в каждой оценочной точке, и участок 209 вывода расчетных данных, рассчитанный на передачу расчетных данных, основанных на данных оптического расчета, оборудованию 202 для обработки линз.
Как показано на фиг.17, измерительное оборудование 101 в магазине 100 по продаже очков служит для измерения остроты зрения, способности к аккомодации и способности к относительной аккомодации лица, заказавшего очковые линзы, осуществления заданной обработки результатов измерений в компьютере 102 заказчика и передачи обработанных данных изготовителю 200 линз по линии 300 связи.
В компьютер 201 (компьютер изготовителя) изготовителя 200 линз вводят данные, касающиеся материалов линзы, данные формы согласно техническим условиям, данные, касающиеся формы глаз и лица, а также измеренные значения способности к относительной аккомодации и т.п., которые были приняты на участке 203 ввода данных.
Помимо этого на участке 204 вычисления функции остроты зрения введенные данные подставляют в выражение (21) функции остроты зрения, чтобы тем самым вычислить функцию остроты зрения. После вычисления функции остроты зрения участок 205 оптимизации оценочной функции определяет, на этот раз с использованием вычисленной функции остроты зрения в качестве другой оценочной функции, необходимые оптические характеристики, такие как астигматизм и т.п. в каждой оценочной точке, и тем самым определяет оптимальные оптические характеристики в каждой оценочной точке очковой линзы для этой оценочной функции. Оптимизационные вычисления осуществляют методом убывающих наименьших квадратов и т.п.
Затем на участке 206 оценки функции остроты зрения сравнивают значение функции остроты зрения, вычисленное на участке 204 вычисления функция остроты зрения, с заданным предельным значением. На основании результата сравнения с использованием участка 206 оценки функции остроты зрения, а именно, когда значение функции остроты зрения не достигает заданного предела, на участке 207 коррекции расчетных данных корректируют расчетные данные очковой линзы с тем, чтобы получить значения желаемой остроты зрения. На участке 208 определения оптических расчетных параметров определяют расчетное оптическое значение для каждой оценочной точки. Затем на стадии завершения оценки во всех заданных оценочных точках полученные таким способом данные оптического расчета на всей поверхности линзы передают с участка 209 вывода расчетных данных оборудованию 202 для обработки линз, показанному на фиг.17.
В качестве оборудования 202 для обработки линз может использоваться обычное оборудование для изготовления очковых линз, а именно рассчитанное на автоматическую обработку резанием и шлифовкой кривизны передней или задней поверхности или обеих поверхностей линзы, например, на основании введенных данных. Поскольку оборудование 202 для обработки линз хорошо известно как оборудование для изготовления очковых линз, его подробное описание будет опущено.
4) Очковая линза
Далее будет пояснен один из вариантов осуществления очковой линзы согласно настоящему изобретению. В рассматриваемом варианте осуществления очковая линза рассчитана таким образом, что преломляющая способность в оптическом центре однофокусной линзы или в исходном положении для измерения преломляющей способности большое расстояние линзы с прогрессивной преломляющей способностью включает преломляющую способность, соответствующую способности к аккомодации.
Помимо этого преломляющая способность предпочтительно способна компенсировать (вычитать) преломляющую способность, соответствующую способности к аккомодации, в случае зрения на малое/промежуточное расстояние через оптический центр или область вблизи исходного положения для измерения преломляющей способности на большое расстояние. Отмечаем, что упомянутая способность к аккомодации предпочтительно является способностью к относительной аккомодации, которая сопровождается сходимостью.
Как описано выше, в зрении на большое расстояние не участвует ни способность к аккомодации, ни сходимость. Следовательно, если основной задачей является коррекция зрения на большое расстояние, нет нужды учитывать способность к (относительной) аккомодации, и, поскольку преломляющая способность на большом расстоянии линзы с прогрессивной преломляющей способностью и оптический центр однофокусной линзы осуществляют коррекцию остроты зрения на большое расстояние, способность к аккомодации не учитывалась.
В отличие от этого в рассматриваемом варианте осуществления желательна конфигурация, позволяющая компенсировать преломляющую способность, соответствующую способности к аккомодации при зрении на малое/промежуточное расстояние, за счет преломляющей способности в оптическом центре однофокусной линзы или в исходном положении для преломляющей способности на большое расстояние линзы с прогрессивной преломляющей способностью. За счет описанной конфигурации можно избежать состояния избыточной коррекции, которое в противном случае возникает в оптическом центре или в исходном положении для преломляющей способности на большое расстояние линзы с прогрессивной преломляющей способностью при зрении на малое/промежуточное расстояние, как это описано выше. В частности, поскольку в данном случае преломляющая способность на большое расстояние (оптический центр) принимается за преломляющую способность, при которой учитывалась способность к аккомодации, можно относительно легко получить комфортное поле зрения без нагрузки на глазные яблоки даже при зрении на малое/промежуточное расстояние при участии формирования способности к аккомодации.
5) Варианты осуществления
Далее сравнивается случай, когда оценку осуществляют способом оценки очковых линз согласно вышеупомянутым вариантам осуществления, со случаем, когда оценку осуществляют обычным способом оценки очковых линз. Пояснение будет дано в следующем порядке.
1. 1-й вариант осуществления
Оценка первой очковой линзы (пример расчета линзы без учета способности к аккомодации).
2. 2-й вариант осуществления
Оценка второй очковой линзы (пример расчета только вогнутой плоскости линзы способом расчета очковых линз согласно рассматриваемому варианту осуществления).
3. 3-й вариант осуществления
Оценка третьей очковой линзы (пример расчета только вогнутой плоскости линзы способом расчета очковых линз согласно рассматриваемому варианту осуществления, при этом линза используется для рассматривания на малом расстоянии объекта, имеющего угол сходимости FU=2,5 (примерно в 40 см от глаз).
4. 4-й вариант осуществления
Оценка четвертой очковой линзы (линзы с прогрессивной диоптрической силой, имеющей прописанные значения прогрессивной диоптрической силы; диоптрическую силу S 0,00, диоптрическую силу С 0,00 и аддитивную диоптрическую силу 2,0).
1. 1-й вариант осуществления
Сначала была оценена функция остроты зрения, включающая способность к относительной аккомодации согласно рассматриваемому варианту осуществления, первой очковой линзы, имеющей несферическую поверхность с каждой стороны и рассчитанной на обычную функцию остроты зрения без учета способности к относительной аккомодации (а именно рассчитанной на функцию остроты зрения для возраста 75 лет и более согласно рассматриваемому варианту осуществления изобретения). Полученные результаты оценки проиллюстрированы на фиг.19-22 диаграммами зависимости возраста и остроты зрения в единицах log MAR при +6,00 D для возрастов 10, 30, 50 и 75 лет, обозначенными как оценка 10, оценка 30, оценка 50 и оценка 75, соответственно. На этих диаграммах и на следующих фиг.23-38 по горизонтальной оси отложены углы вращения глазного яблока в горизонтальном направлении, по вертикальной оси отложены углы вращения глазного яблока в вертикальном направлении, а численными показателями, которые соответствуют областям, окруженным разделительными линиями, обозначены значения функции остроты зрения согласно рассматриваемому варианту осуществления (в единицах log MAR, т.е. 0,0 при нормальном зрении).
Далее указаны другие основные расчетные параметры вышеупомянутой линзы, имеющей несферическую поверхность с каждой стороны.
VR (расстояние между центром вращения глазного яблока и задней вершиной очковых линз) = 27
Угол сходимости FU = 0
Показатель рефракции 1,67
Число Аббе 32
Что касается оценки 75 для возраста 75 лет, представленной на фиг.22, поскольку люди в возрасте 75 и старше не обладают способностью к относительной аккомодации, рассматриваемая оценка является такой же, как и обычная оценка. В более молодом возрасте поле зрения является более широким, однако величина изменения мала. В данном случае, хотя это и очевидно, подчеркиваем, что характеристики даже одинаковых линз различаются, если различается оценочная функция.
2. 2-й вариант осуществления
Затем для облегчения сравнения с вышеупомянутой первой очковой линзой была рассчитана вторая очковая линза с диоптрической силой +6,00 D для возрастов 10, 30, 50 и 75 лет путем формирования выпуклой плоскости таким же обычным способом, как и ранее, и оптимизации только вогнутой плоскости с использованием функции остроты зрения согласно рассматриваемому варианту осуществления. Полученные результаты расчета представлены как расчет 10, расчет 30, расчет 50 и расчет 75 и проиллюстрированы на фиг.23-26, соответственно. Неудивительно, что расчет 75, показанный на фиг.26, не отличается от оценки 75 первой линзы. Заметно, что в случае расчета 10, расчета 30 и расчета 50, показанных на фиг.23-25, соответственно, характеристики значительно улучшились в смысле остроты зрения, хотя это является редким для однофокусных линз, что заметно противоречит оценке 10, оценке 30 и оценке 50. В то же время, с учетом большого влияния, которое оказывает способность к относительной аккомодации, поскольку способность к относительной аккомодации имеет большие индивидуальные различия, необходимы индивидуальные измерения, и подразумевается, что значения, предполагаемые только исходя из возраста, недостаточны с точки зрения оптимизации. С учетом также этих обстоятельств подразумевается, что способ оценки очковых линз и способ расчета очковых линз согласно рассматриваемому варианту осуществления решает задачи оценки и расчета индивидуальных изготовленных на заказ очковых линз.
3. 3-й вариант осуществления
Затем таким же обычным способом, как и ранее, была получена выпуклая плоскость, и была оптимизирована только вогнутая плоскость с использованием функции остроты зрения согласно рассматриваемому варианту осуществления. В рассматриваемом примере очковая линза представляет собой линзу с диоптрической силой +6,00 D для рассматривания на малом расстоянии объекта, имеющего угол сходимости FU=2,5 (примерно на расстоянии 40 см от глаз). В качестве целевых показателей способности к относительной аккомодации представлены результаты расчета для возрастов 10, 30, 50 и 75 лет, которые обозначены как расчет 10 для зрения на малое расстояние, расчет 30 для зрения на малое расстояние, расчет 50 для зрения на малое расстояние и расчет 75 для зрения на малое расстояние и показаны на фиг.27-30, соответственно. В отличие от вышеупомянутых результатов для первой и второй очковых линз, у которых до некоторой степени осуществлялась только оценка, достигнуто значительно улучшение поля зрения в смысле остроты зрения. Помимо этого отмечаем, что в отличие от упомянутой второй линзы острота зрения для возраста 75 является другой.
Из сравнения только остроты зрения для одного и того же возраста можно вывести следующую зависимость: третья очковая линза > вторая очковая линза > первая очковая линза. Различие между третьей и второй очковыми линзами для одного и того же возраста выглядят небольшими, и может ошибочно показаться, что эти линзы могут без причинения неудобств использоваться взаимозаменяемо. Хотя они и являются одинаковыми в смысле остроты зрения, следует обратить внимание на то, что линзы не являются в точности одинаковыми, поскольку условия расчета отличаются друг от друга тем, что третья линза для зрения на малое расстояние имеет угол сходимости FU=2,5, а вторая линза FU=0,0. Следовательно, хотя выпуклая поверхность является одинаковой, а кривизна вогнутой поверхности в центре отличается лишь примерно на 0,01, изменение кривизны в направлении периферии значительно различается, и, следовательно, можно понять, что вторая и третья линзы различаются.
4. 4-й вариант осуществления
Затем была осуществлена оценка четвертой очковой линзы, имеющей прописанные значения прогрессивной диоптрической силы: диоптрическую силу S 0,00, диоптрическую силу С 0,00 и аддитивную диоптрическую силу 2,0. Угол сходимости удаленного объекта принимается за FU=0, угол сходимости ближнего объекта за FU=2.5, а другие условия, такие как возраста 10, 30, 50 и 75 лет, преломляющая способность и т.п., являются такими же. На фиг.31-34, соответственно, показаны примеры данных зрения на большое расстояние, обозначенные как оценочное прогрессивное зрение 10 на большое расстояние, оценочное прогрессивное зрение 30 на большое расстояние, оценочное прогрессивное зрение 50 на большое расстояние и оценочное прогрессивное зрение 75 на большое расстояние. Помимо этого на фиг.35-38, соответственно, показаны данные зрения на малое расстояние, обозначенные как оценочное прогрессивное зрение 10 на малое расстояние, оценочное прогрессивное зрение 30 на малое расстояние, оценочное прогрессивное зрение 50 на малое расстояние и оценочное прогрессивное зрение 75 на малое расстояние. Исходя из сравнения за короткий период времени, создается впечатление, что результаты схожи в том, что касается зрения на большое расстояние, но значительно различаются в том, что касается зрения на малое расстояние. Однако при более тщательном изучении можно заметить, что в случае зрения на большое расстояние с уменьшением возраста, т.е. по мере увеличения способности к относительной аккомодации, поле зрения незначительно расширяется в смысле остроты зрения. Диаграмма этого рода выглядит похожей на диаграмму среднего распределения диоптрической силы при сравнении с линзой с нормальной прогрессивной диоптрической силой. Тем не менее, что касается зрения на малое расстояние, различие в оценках становится более очевидным до такой степени, что результаты не могли быть получены при оценке одной и той же линзы. Без соответствующей подготовки затруднительной является даже интерпретация диаграммы.
Далее будут кратко пояснены вышеупомянутые различия. Когда в случае зрения на большое расстояние угол сходимости FU функции остроты зрения равен 0, наблюдается тенденция увеличения способности к аккомодации за счет способности к относительной аккомодации, поэтому, несмотря на присутствие способности к положительной относительной аккомодации, способность к отрицательной относительной аккомодации, которая в отличие от этого снижает способность к аккомодации, практически отсутствует. В результате, можно сказать, что в случае прогрессивного зрения на большое расстояние существует очень небольшой диапазон увеличения остроты зрения путем увеличения способности к аккомодации. Напротив, при наличии способности к относительной аккомодации или способности к аккомодации становится ясно, что, если упомянутая способность к увеличению присутствует в избытке, линза с прогрессивной диоптрической силой не требуется. Далее, что касается как способности к положительной относительной аккомодации, так и способности к отрицательной относительной аккомодации в случае зрения на малое расстояние, поскольку у более молодых людей, т.е. тех, кто имеет большую способность к относительной аккомодации, расширяется область, в которой способность к относительной аккомодации может мгновенно увеличиться или уменьшиться, расширяется участок, на котором острота зрения увеличивается за счет коррекции очковой линзы.
Таким образом, хотя в возрасте 75 лет область, в которой острота зрения увеличивается, является такой же небольшой, как точка, показанная на фиг.15, в случае, когда линзы носит человек в возрасте 10 лет, наоборот, способность к отрицательной относительной аккомодации является высокой, как показано на фиг.12, а область комфортных условий в рассматриваемом варианте осуществления (область, в которой возможна мгновенная коррекция) является большой, т.е. становится большой область, в которой острота зрения увеличивается за счет коррекции линзы с прогрессивной диоптрической силой, из чего следует, что острота зрения увеличивается почти на всех прогрессивных участках и тем самым может быть обеспечено более широкое поле зрения. Это и является причиной показанных на чертежах значительных различий в том, что касается зрения на малое расстояние.
Хотя это и не описано в заявке, считается, что физиологический астигматизм значительно влияет на остроту зрения. Поскольку в отличие от однофокусных линз линзы с прогрессивной диоптрической силой рассчитаны на способность к аккомодации помимо способности к относительной аккомодации, усовершенствование расчета является сложной задачей. Тем не менее, когда при оценке вышеупомянутой первой очковой линзы результаты оценки различаются из-за способности к относительной аккомодации, расчет может быть значительно улучшен в смысле остроты зрения, как это проиллюстрировано в вариантах осуществления 2 и 3. Аналогичным образом, с использованием настоящего изобретения в принципе возможны усовершенствования линз с прогрессивной диоптрической силой в том, что касается главным образом участка зрения на малое расстояние.
В частности, хотя описанные варианты осуществления в основном касаются изготовленных на заказ очковых линз, за счет использования способности к относительной аккомодации и/или физиологического астигматизма таким же образом, как и средней преломляющей способности, астигматической преломляющей способности и т.п., они также применимы для изготовления готовых очковых линз с различными способностями к относительной аккомодации и их использования в соответствии с поступающими заказами.
В этом случае желательно использовать средние значения способности к относительной аккомодации в соответствии с возрастами, чтобы классифицировать по номенклатуре готовые очковые линзы. Например, изготавливают очковые линзы четырех видов в соответствии с возрастами. Их делят на четыре класса, такие как для возрастных групп 10-20 лет, 21-40 лет, 41-59 лет и 60-75 лет, и создают запас очковых линз, рассчитанных на среднюю способность к относительной аккомодации, для соответствующих возрастных групп. При приеме заказа в рецепте указывается возраст или способность к относительной аккомодации, и поставщик выбирает из запаса очковые линзы в соответствии с рецептом, чтобы затем поставить их пользователю. Вместе с тем, с учетом индивидуальных различий в способности к относительной аккомодации, по возможности, путем указания способности пользователя к относительной аккомодации вне зависимости от возраста пользователя могут быть выбраны приемлемые линзы из линз для другой возрастной группы.
Таким образом, преимуществом рассмотренных вариантов осуществления является то, что путем создания запаса линз, которые были оценены и рассчитаны и затем изготовлены с использованием функции остроты зрения, включающей в качестве одного из показателей способность к относительной аккомодации для соответствующих возрастных групп, может быть сокращен срок поставки очковых линз пользователю.
Промышленная применимость
Настоящее изобретение широко применимо для оценки оптических характеристик очковых линз, а также расчета и изготовления очковых линз.