ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЦЕНТРИРОВАНИЯ ЛИНЗЫ НА ГЛАЗУ ПО ИЗМЕРЕНИЯМ ОПТИЧЕСКОГО ВОЛНОВОГО ФРОНТА
DETERMINATION OF CENTERING LENS ON EYE BY MEASUREMENTS OF OPTICAL WAVEFRONT

ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение по существу относится к области контактных линз, а более конкретно - к системе и способу определения ошибки поворота и ошибки смещения, возникающих в процессе ношения пациентом контактной линзы. Эта информация может использоваться для выбора или проектирования более оптимальной линзы для данного пациента.
ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Хорошо известно, что для проектирования и/или подбора конфигурации линзы, будь то контактные линзы или очки, для конкретного пациента могут использоваться разные технологии определения и анализа изображения глаза, например, визуализация волнового фронта. В отношении контактных линз, которые носят непосредственно на глазу, также известно, что на фактическое положение линзы на глазу может влиять физиология самого глаза пациента, века пациента и взаимодействие между ними. Часто эти факторы приводят к тому, что выбранная линза располагается на глазу не самым оптимальным образом, например, смещается в боковом направлении от нужного положения или располагается под углом к нужному положению. Это приводит к зрению через такую линзу хуже оптимального, так как положение линзы не соответствует спроектированному.
В современной практике окулист может попытаться исправить эти ошибки, визуально оценивая выбранную контактную лизну на глазу пациента, часто при помощи реперного или ориентационного знака, гравированного, напечатанного или иным способом нанесенного на линзу, и руководствуясь опытом и суждением в наблюдении ошибки положения с целью подбора другой линзы, которая при установке на глаз будет лучше учитывать ошибки положения. Как правило, в таком случае для пациента подбирают другую стандартную или имеющуюся в наличии линзу, и процесс повторяется до тех пор, пока окулист не будет удовлетворен результатом работы выбранной линзы. Поскольку это ручной процесс, зависящий от визуализации и суждения окулиста, очередная подобранная линза может не оказаться оптимальной для пациента. Кроме того, линзы часто изготавливаютбез подобных реперных знаков, и тогда процесс подбора становится намного труднее и может приводить к ошибкам.
Настоящее изобретение обеспечивает систему и способ более точного измерения ошибок положения контактной линзы на глазу пациента, предлагая возможность подбора или проектирования для пациента очередной линзы, которая будет лучше учитывать подобные ошибки.
ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение обеспечивает способ подбора линзы, которая учитывает ошибку смещения и/или ошибку поворота, включающий в себя этапы, на которых получают результаты первой проверки волнового фронта, выполняемой на невооруженном глазу пациента, причем результаты включают в себя первую карту волнового фронта и первый набор полиномов Цернике; с помощью результатов первой проверки волнового фронта подбирают первую контактную линзу, улучшающую зрение указанного пациента; получают результаты второй проверки волнового фронта, выполняемой у указанного пациента с надетой подобранной первой контактной линзой, причем вторые результаты включают в себя вторую карту волнового фронта и второй набор полиномов Цернике; рассчитывают ошибки смещения или ошибки поворота подобранной первой линзы посредством расчета разности между первым и вторым наборами полиномов Цернике; и с помощью указанной рассчитанной разности подбирают вторую линзу, которая лучше учитывает рассчитанную ошибку смещения или ошибку поворота подобранной первой линзы.
В соответствии с одним вариантом осуществления этап определения может дополнительно включать в себя первый расчет одной из ошибки смещения или ошибки поворота на основании указанной рассчитанной разности, составление третьей карты волнового фронта и третьего набора полиномов Цернике, который корректирует указанную рассчитанную ошибку смещения или ошибку поворота, и расчет другой из указанных ошибки смещения или ошибки поворота посредством расчета разности между третьим и вторым наборами полиномов Цернике, причем указанный второй этап подбора дополнительно включает в себя подбор указанной второй линзы, которая учитывает обе указанные рассчитанные ошибки - ошибку смещения и ошибку поворота.
В еще одном варианте осуществления способ может дополнительно включать в себя перед указанным первым этапом расчета исключение слагаемых несимметричной аберрации(комы), которые присутствовали в указанном первом наборе полиномов Цернике.
Способ может включать в себя проверки волнового фронта, выполняемые с помощью аберрометра волнового фронта.
В соответствии с разными вариантами осуществления вторая подобранная линза может включать в себя оптическую зону, положение которой изменено по сравнению с первой подобранной линзой, ось цилиндрической силы, скорректированную по сравнению с указанной первой подобранной линзой, базовую кривизну, отличающуюся от базовой кривизны указанной первой подобранной линзы, диаметр, отличающийся от диаметра указанной первой подобранной линзы, изгиб, отличающийся от изгиба указанной первой подобранной линзы, зону стабилизации, отличающуюся от зоны стабилизации указанной первой подобранной линзы, или форму, отличающуюся от формы указанной первой подобранной линзы.
Настоящее изобретение дополнительно включает в себя аппарат для идентификации контактной линзы, которая улучшает зрение пациента, включающий в себя компьютерный процессор, устройство хранения цифровых данных в соединении с компьютерным процессором, хранящее исполняемый программный код, который исполняется по требованию и функционирующее с компьютерным процессором с возможностью получения в качестве входных данных результатов, представляющих первую проверку волнового фронта, выполняемую на невооруженном глазу пациента, и результатов второй проверки волнового фронта, выполняемой на глазу указанного пациента с надетой первой подобранной контактной линзой, улучшающей зрение указанного пациента. Входные данные включают в себя, по меньшей мере, первый и второй наборы полиномов Цернике, соответствующие указанной первой и второй проверке волнового фронта. Код программного обеспечения может дополнительно рассчитывать одну из ошибки смещения или ошибки поворота подобранной линзы на глазу указанного пациента посредством расчета разности между указанным первым и вторым набором полиномов Цернике и идентифицировать вторую линзу, подходящую для пациента, которая по существу скорректирует рассчитанную ошибку смещения или ошибку поворота.
Исполняемый программный код аппарата может дополнительно функционировать с возможностью выполнения первого расчета ошибки смещения выбранной линзы на глазу пациента посредством расчета разности между первым и вторым набором полиномов Цернике, создания третьего набора полиномов Цернике, которые представляют собой второй набор полиномов Цернике с коррекцией рассчитанной ошибки смещения, расчета ошибки поворота подобранной линзы на глазу пациента посредством расчета разности между вторым и третьим набором полиномов Цернике и идентификации второй подобранной линзы, которая будет по существу корректировать рассчитанные ошибки - ошибку смещения и ошибку поворота.
В одном варианте осуществления исполняемый программный код может дополнительно функционировать с возможностью исключения любых слагаемых несимметричной аберрации в первом наборе полиномов Цернике перед расчетом ошибки смещения.
В еще одном варианте осуществления компьютерный процессор находится в цифровом соединении с аппаратом проверки волнового фронта, а входные данные принимаются от аппарата проверки волнового фронта в цифровом виде. Аппарат проверки волнового фронта может представлять собой аберрометр волнового фронта.
В соответствии с разными вариантами осуществления идентифицированная вторая линза может иметь оптическую зону, положение которой изменено по сравнению с первой подобранной линзой, ось цилиндрической силы, скорректированную по сравнению с первой подобранной линзой, базовую кривизну, отличающуюся от базовой кривизны первой подобранной линзы, диаметр, отличающийся от диаметра первой подобранной линзы, изгиб, отличающийся от изгиба первой подобранной линзы, зону стабилизации, отличающуюся от зоны стабилизации первой подобранной линзы, или форму, отличающуюся от формы первой подобранной линзы.
Эти и другие цели, элементы и преимущества настоящего изобретения будут очевидны из следующего подробного описания примеров вариантов осуществления, представленных в настоящем документе, которое следует читать совместно с сопроводительными рисунками.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг. 1 иллюстрирует пример процесса выполнения корректирующих расчетов для ошибки положения линзы, находящейся на глазу пациента, с использованием карт волнового фронта и полиномов Цернике.
Фиг. 2 иллюстрирует ряд примеров измерения волнового фронта, демонстрирующий аберрации, возникающие вследствие положения линзы на глазу пациента с ошибкой смещения и без ошибки поворота.
Фиг. 3 иллюстрирует ряд примеров измерения волнового фронта, демонстрирующий аберрации, возникающие вследствие положения линзы с ошибкой поворота и без ошибки смещения.
Фиг. 4 иллюстрирует блок-схему, представляющую пример способа использования данных волнового фронта для расчета смещения положения и использования такой информации для подбора или проектирования более оптимальной линзы для пациента.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение обеспечивает систему и способ определения ошибки поворота и/или ошибки смещения контактной линзы во время ношения указанным пациентом. Эта информация может использоваться для подбора или проектирования очередной индивидуальной линзы для данного пациента. В следующих разделах приведено подробное описание вариантов осуществления и способов. Описание как предпочтительных, так и альтернативных вариантов осуществления представляет собой лишь примеры вариантов осуществления, и предполагается, что для специалиста в данной области возможность их вариаций, модификаций и изменений будет вполне очевидной. Следовательно, необходимо понимать, что примеры вариантов осуществления не ограничивают широту аспектов описываемого изобретения, определенных в формуле изобретения.
СПИСОК ТЕРМИНОВ
В данном описании и формуле настоящего изобретения используются различные термины, для которых приняты следующие определения.
Используемый в настоящем документе термин «ошибка смещения» обозначает смещение положения, часто описываемое в терминах координат (x, y), относительно определенной точки на глазу пациента, такой как зрачок или центр радужной оболочки, или лимбальный край. Например, линза с ошибкой смещения может располагаться таким образом, что только часть оптической зоны будет размещена на области зрачка, и корректирующее действие линзы будет искажено.
Используемый в настоящем документе термин «подгоночная линза» обозначает стандартную, предпочтительно стабилизированную контактную линзу, предназначенную для того, чтобы помочь производителю в определении положения линзы на глазу либо в подборе или проектировании контактной линзы. В подгоночной линзе могут быть предусмотрены специальные встроенные точки стабильности и измерения для облегчения измерения углового положения линзы и смещения ее центра относительно глаза пациента.
Термин «физиология глаза» или «физиология глаза человека» при использовании в настоящем документе включает уникальную форму передней части глаза пациента («передняя камера»), для которого офтальмологическая линза может быть изготовлена/выполнена с учетом его особенностей для наиболее точного подбора. Термин включает в себя, без ограничений, свойства глазного яблока пациента, век и слезоотделения.
При использовании в настоящем документе термин «линза» относится к любому офтальмологическому устройству, расположенному в глазу или на нем. Эти устройства могут обеспечивать оптическую коррекцию или использоваться в косметических целях. Например, термин «линза» может относиться к контактной линзе, интраокулярной линзе, накладной линзе, глазной вставке, оптической вставке или иному подобному устройству, предназначенному для коррекции или модификации зрения или косметического улучшения физиологии глаза (например, цвета радужной оболочки) без ухудшения зрения. В некоторых вариантах осуществления предпочтительные линзы по изобретению представляют собой мягкие контактные линзы, изготовленные из силиконовых эластомеров или гидрогелей, которые включают в себя, без ограничений, силикон-гидрогели и фтор-гидрогели.
Используемый в настоящем документе термин «конфигурация линзы» означает форму и/или функцию требуемой линзы, которая при изготовлении может обеспечить коррекцию оптической силы, приемлемую посадку линзы (например, закрытие роговицы и перемещение), приемлемую ротационную стабильность линзы и т. п. Конфигурации линзы могут быть представлены в гидратированном или в негидратированном состоянии, в плоском или изогнутом пространстве, в двухмерном или трехмерном пространстве, и способом, включающим, без ограничений, геометрические чертежи, профиль оптической силы, форму, характеристики, толщину и т.д. Конфигурации линзы могут содержать данные, связанные с пространственной решеткой, имеющей регулярные или нерегулярные интервалы.
Используемый в настоящем документе термин «ошибка положения линзы» обозначает линзу, которая располагается таким образом, что пациент испытывает ухудшение посадки, удобства, остроты зрения или любого другого желаемого аспекта линзы. Термин включает в себя, например, линзу, расположенную с ошибкой смещения или ошибкой поворота, либо обеими. Он может также включать в себя линзу, которая теряет стабильность в результате динамических воздействий: движения глаза или моргания пациента. Любое движение, статическое или динамическое, которое снижает эффективность любого аспекта линзы, может считаться ошибкой положения линзы.
Используемый в настоящем документе термин «оптическая аберрация» или «аберрация», обозначает искажение изображения, формируемого оптической системой. Оптические аберрации могут включать в себя одну или обе аберрации низкого порядка (например, сферическую силу, цилиндрическую силу, цилиндрическую ось и т.д.) и аберрации высокого порядка (например, сферическую аберрацию, трилистник, несимметричную аберрацию, пятилистник и т.д.).
Используемый в настоящем документе термин «оптимальное положение линзы» обозначает линзу, расположенную без ошибки поворота или ошибки смещения относительно нужного корректирующего положения линзы на глазу. Кроме того, этот термин может относиться к аспектам стабильности и вариативности, которые могут быть или не быть результатом движения глаза или века.
Используемый в настоящем документе термин «ошибка поворота» обозначает нарушение центрирования относительно углового положения, соответствующего нуждам глаза пациента. Например, линза может располагаться под углом 30 градусов по часовой стрелке относительно глаза пациента и, таким образом, искажать одну или множество осей корректирующей оптической силы.
Как правило, в ходе процесса, с помощью которого окулист подбирает для пациента подходящую контактную линзу, этот пациент проходит проверку зрения. Однако, как уже отмечалось ранее, подобранная линза после установки на глаз может не всегда вести себя так, как ожидается, вследствие взаимодействия между линзой и уникальной физиологией глаза пациента, что может повлиять на удобство линзы, ее посадку и/или зрение, когда линза расположена на глазу. Измерение и оценка параметров положения и поворота линзы при размещении на глазу пациента с возможностью использования этих данных для определения подходящей линзы, которая обеспечит более оптимальное положение линзы являются целью настоящего изобретения.
Проверка волнового фронта представляет собой один тест, который можно проводить пациенту во время проверки зрения. Говоря по существу, аберрометр волнового фронта измеряет, как свет идет по дуге, когда он направляется в глаз пациента и возвращается из него. Эти устройства могут диагностировать как ошибки зрения низкого порядка (например, близорукость, дальнозоркость и астигматизм), так и ошибки зрения высокого порядка (например, несимметричную аберрацию, трилистник и сферическую аберрацию). Примером аберрометра волнового фронта является OPD-Scan III, представленный на рынке компанией Nidek Co., Ltd., Япония.
Аберрометры волнового фронта создают карту волнового фронта, или карту оптических аберраций. В случаях, когда аберрометр обнаруживает нулевые оптические аберрации, созданная карта будет совершенно плоской, что представляет собой идеальную ситуацию, в которой пучок лучей остается параллельным и неискаженным по мере его прохождения сквозь роговицу и линзу (см., например, Фиг. 110). В действительности неоднородности в глазу, обусловленные уникальной физиологией глаза любого пациента, приводят к искажениям волн, так что получающаяся карта волнового фронта представляет собой неплоское трехмерное изображение, причем каждая точка на отображаемой карте представляет собой разность между нулевыми оптическими аберрациями и измеренными оптическими аберрациями. Эта трехмерная карта обычно отображается разными цветами, которые соответствуют относительному отклонению от нулевых аберраций в любой данной точке. Фиг. 101 иллюстрирует созданную карту волнового фронта в шкале серых тонов, а не в цветном виде, хотя совершенно ясно, что доступные в продаже аберрометры обычно обеспечивают отображение в цветном виде.
Разные аберрации в волнах, проходящих через глаз, были идентифицированы и классифицированы как разные ошибки зрения в форме, которую иногда называют пирамидой Цернике. Каждая из этих идентифицированных аберраций может быть представлена математическим уравнением, известным как полином Цернике. Сумма всех полиномов Цернике описывает суммарные оптические аберрации, или коллективную ошибку зрения данного глаза. Полиномы Цернике также хорошо известны специалистам в области оптики и науки о зрении. Устройства визуализации волнового фронта также включают в себя в качестве выходного сигнала отображение для идентификации полиномов Цернике захваченного изображения, такое как показанное на Фиг. 103.
В настоящем изобретении выгодно используются эти технологии новым и непредусмотренным образом, чтобы обеспечить систему и способ, которые более точно и единообразно определяют ошибку поворота и/или ошибку смещения линзы на глазу пациента, что дополнительно позволяет осуществлять выбор конфигурации более оптимальной линзы для пациента. Как показано на Фиг. 1, для создания карты волнового фронта невооруженного глаза пациента, как представлено на Фиг. 101, используется аберрометр волнового фронта или подобный прибор. Как указано ранее, относительная шкала серых тонов представляет отклонения от идеального глаза, при этом, например, позиционное обозначение 101a показывает то, что можно назвать «пиком», или высокой точкой, а позиционное обозначение 101b показывает «впадину», или низкую точку, так что форма в целом при ее отображении в трехмерном виде может выглядеть как перевернутая чаша, вытянутая в одном направлении.
После создания карты волнового фронта невооруженного глаза пациента специалисты в данной области легко поймут, как читать такую карту и использовать ее для подбора контактной линзы, которая будет лучше корректировать зрение пациента. Тем не менее, как отмечалось, такой подбор не учитывает ошибку положения, которая может возникнуть при фактическом ношении линзы пациентом. На Фиг. 102 представлена карта волнового фронта для линзы, спроектированной или подобранной для коррекции ошибки волнового фронта глаза пациента, выявленной на Фиг. 101, или, в альтернативном варианте осуществления, карта волнового фронта линзы, такой как подгоночная линза, которая будет размещена на глазу пациента в целях оценки того, располагается ли линза со смещением положения. На Фиг. 102 представлена карта волнового фронта самой линзы, не зависящая от глаза пациента. Стрелкой 102a показана «впадина», а стрелка 102b представляет «пик» примерно напротив ошибки, наблюдаемой на карте волнового фронта, изображенной на Фиг. 101, и при этом подразумевается, что подобранная линза «уравновесит» или нейтрализует ошибки, выявленные на Фиг 101.
На Фиг. 103 показан график, на котором представлены коэффициенты разложения по полиномам Цернике карты волнового фронта, изображенной на Фиг. 102. Как уже упоминалось, любой волновой фронт можно представить как взвешенную линейную сумму полиномов Цернике, определенную на основе этих коэффициентов. Показанный графический результат является распространенным в устройствах измерения аберрации волнового фронта. В этом примере коэффициенты разложения по полиномам Цернике, показанные на Фиг. 103, дают представление о корректирующих свойствах спроектированной линзы, такой как используемая для создания карты волнового фронта, изображенной на Фиг. 102. В частности, коэффициенты разложения по полиномам Цернике, указанные стрелками 103a, 103b и 103c, представляют величину нарушения фокусировки, сферической аберрации и астигматизма, присутствующих на карте волнового фронта, изображенной на Фиг. 102. В этом примере коэффициенты слагаемых всех остальных аберраций равны нулю.
Затем подобранную линзу, используемую для создания карты волнового фронта, изображенной на Фиг. 102, вставляют в глаз пациента. После этого проводят проверку волнового фронта с установленной линзой и получают карту волнового фронта, показанную на Фиг. 104. Если подобранная линза оптимально корректирует зрение пациента, получающаяся карта волнового фронта будет совершенно плоской, без пиков и впадин, как карта, показанная на Фиг. 110. Однако вследствие ошибок положения на карте волнового фронта на Фиг. 104 имеются остаточные ошибки. Фиг. 105 иллюстрирует полиномы Цернике для карты волнового фронта, изображенной на Фиг. 104, на которой показаны остаточные аберрации, существующие вследствие ошибки смещения и ошибки поворота. В этом примере на Фиг. 105 в полиномах Цернике также показана ошибка в виде астигматизма, нарушения фокусировки, несимметричной аберрации и т.д.
Далее создают карту волнового фронта (Фиг. 106), на которой представлено отклонение, или разность, между картой волнового фронта, изображенной на Фиг. 104 (подобранной линзы на глазу пациента), и картой волнового фронта, изображенной на Фиг. 102 (самой линзы). Эта разность представляет совокупную ошибку волнового фронта, вносимую смещенной и/или повернутой линзой. На Фиг. 107 показаны коэффициенты разложения по полиномам Цернике карты волнового фронта, изображенной на Фиг. 106, которые отличаются от показанных на Фиг. 103 вследствие поворота и смещения линзы. В этом примере слагаемые несимметричной аберрации 107a обусловлены исключительно ошибкой положения линзы. Можно выполнить расчет (описанный ниже) с целью прогнозирования величины смещения линзы по коэффициентам слагаемых несимметричной аберрации, показанным как 107a. Однако если полиномы Цернике, показанные на Фиг. 103, включали в себя слагаемые несимметричной аберрации, сначала потребуется нейтрализовать, или вычесть эти слагаемые несимметричной аберрации, чтобы остались только те коэффициенты разложения по полиномам Цернике, которые обусловлены смещением линзы.
После получения ошибок смещения линзы можно изменить положение карты ошибок волнового фронта, показанной на Фиг. 106. Другими словами, карту 106 центрируют посредством коррекции карты на величину и в направлении, которые позволяют расположить ее таким образом, как будто линза вообще не подвергалась смещению. На основании карты с измененным положением создают другую карту волнового фронта, представленную на Фиг. 108, на которой показаны остаточные аберрации волнового фронта, оставшиеся после коррекции ошибок смещения. Часть карты волнового фронта, обозначенная как 108a, которая не показана в представлении волнового фронта, обусловлена тем фактом, что ошибки смещения линзы были затем исправлены посредством расчета, а значения для части теперь уже центрированной линзы отсутствуют по той причине, что линза не была на своем месте во время проведения второй проверки волнового фронта. На Фиг. 109 представлены коэффициенты разложения по полиномам Цернике карты волнового фронта, изображенной на Фиг. 108. Коэффициенты разложения по полиномам Цернике, показанные на Фиг. 109, отличаются от показанных на Фиг. 103. Карта волнового фронта 108 откорректирована с учетом смещения, а разность между полиномами Цернике на Фиг. 109 и 103 объясняется только поворотом линзы. Эти разности показаны в обоих слагаемых астигматизма и обозначены как 109a. По этим слагаемым можно выполнить расчет (дополнительно описанный ниже) с целью прогноза величины ошибки поворота.
После получения ошибки смещения и ошибки поворота для линзы во время ее ношения пациентом можно выполнить коррекцию оптической зоны линзы с целью компенсации любой такой ошибки. Например, можно преобразовать данные ошибки смещения и ошибки поворота в координаты (x, y). По этим координатам можно создать новую конфигурацию линзы, причем положение оптической зоны новой линзы будет изменено на координаты (x, y) относительно периферической зоны, или юбки линзы. После центровки новой подобранной или перепроектированной линзы на глазу корректирующий волновой фронт этой второй линзы во время ношения пациентом теперь будет иметь более точное, если не оптимальное, соответствие показанному на Фиг. 102, представляющему собой желаемую коррекцию для пациента. Суммирование ошибок волнового фронта центрированной, перепроектированной линзы и ошибок волнового фронта невооруженного глаза (Фиг. 101) дает нулевую аберрацию, как показано на Фиг. 110, которая представлена плоской картой волнового фронта. График на Фиг. 111 иллюстрирует коэффициенты Цернике нулевых аберраций волнового фронта, проиллюстрированных на Фиг. 110. С оптической точки зрения это означает, что остаточная аберрация новой системы «линза на глазу» равна нулю, поскольку линза полностью исправляет аберрационные ошибки глаза пациента (Фиг. 101).
Возвращаясь снова к Фиг. 101-111, теперь можно подробнее обсудить, каким образом могут быть реализованы способ и расчеты, по существу описанные выше. По карте волнового фронта, изображенной на Фиг. 102, полиномы Цернике, показанные на Фиг. 103, можно обозначить как , что представляет коэффициенты разложения по полиномам Цернике волнового фронта центрированной спроектированной линзы. Далее рассчитывают фактическую ошибку линзы на глазу, для чего следует взять ошибку волнового фронта на Фиг. 104 и найти разность между этой ошибкой и ошибкой исходного волнового фронта глаза (Фиг. 101). Эта разность представляет коэффициенты разложения по полиномам Цернике совокупных ошибок волнового фронта, вносимых фактической смещенной и повернутой линзой, что можно представить как .
Поскольку фактическая линза на глазу смещена и повернута,  отличается от , что соответствует коэффициентам Цернике волнового фронта линзы, которая была бы идеально центрирована на глазу пациента. Такую разность можно рассчитать как . 8 и 9-е слагаемые полинома Цернике (обозначаемые как  и , соответственно) в  представляют собой слагаемые несимметричной аберрации. Как хорошо известно специалистам в данной области, эти слагаемые находятся в прямой зависимости с вертикальным и горизонтальным смещением центра линзы (обозначаемым как Δy и Δx, соответственно) и в обратной зависимости со сферической аберрацией конфигурации центрированной линзы, которая является 13-м слагаемым (обозначаемым как ) в . Поэтому смещение можно легко рассчитать следующим образом:
,
(где k представляет собой константу, изменяющуюся с размером зрачка).
После получения ошибки смещения можно изменить положение карты ошибок волнового фронта, как описано выше и показано на Фиг. 108. Коэффициенты Цернике ошибки волнового фронта на Фиг. 108, обозначаемые как , показаны в виде графика на Фиг. 109. Разность между  и  обусловлена исключительно поворотом линзы и может быть рассчитана следующим образом:
,
где  и  представляют собой 4 и 6-й коэффициенты аберрации в векторе Цернике ;
и  представляют собой 4 и 6-й коэффициенты аберрации в векторе Цернике, . После определения смещения и поворота линзы можно скорректировать периферическую зону линзы, чтобы компенсировать такое смещение и поворот, как описано выше. Когда скорректированная линза центрована на глазу, остаточная аберрация системы «линза на глазу» равна нулю, так как линза оптимально корректирует аберрационную ошибку глаза.
В дополнительном примере, проиллюстрированном Фиг. 201-208 и 301-308 и соответствующим описанием, показано, что может возникать у пациента, у которого при ношении подобранной линзы имеется только ошибка смещения (Фиг. 201-208) или только ошибка поворота (Фиг. 301-308), но не обе. Во-первых, на Фиг. 201-208 проиллюстрирована ситуация, при которой подобранная линза при размещении на глазу пациента демонстрирует только ошибку поворота. По аналогии с тем, что описано выше со ссылкой на Фиг. 101 и 102, на Фиг. 201 показана карта волнового фронта невооруженного глаза пациента; на Фиг. 202 показана карта волнового фронта изначально подобранной линзы; а на Фиг. 203 представлены полиномы Цернике для карты волнового фронта, изображенной на Фиг. 202. На Фиг. 204 представлена карта волнового фронта подобранной линзы во время ношения пациентом, что служит примером ситуации, в которой подобранная линза располагается с ошибкой смещения, но без ошибки поворота.
На Фиг. 205 представлены полиномы Цернике аберраций остаточного волнового фронта, которые показаны на карте волнового фронта на Фиг. 204. Далее, как тоже было описано ранее, по показанным на Фиг. 202 и 205 полиномам Цернике рассчитывают ошибку смещения подобранной линзы. Полиномы Цернике, получающиеся при этом расчете, показаны на Фиг. 206, которая иллюстрирует остаточные аберрации, представляющие собой ошибку смещения линзы, расположенной на глазу, которую необходимо учесть при подборе или проектировании следующей линзы для пациента.
Если предположить, что другая линза с желаемыми параметрами существует или будет специально спроектирована, а при ношении пациентом линза будет располагаться так же, как предыдущая линза, то карта волнового фронта, изображенная на Фиг. 207, представляет собой остаточные аберрации волнового фронта перепроектированной линзы, при этом остаточные аберрации равны нулю, как видно из карты волнового фронта, изображенной на Фиг. 207, и соответствующих полиномов Цернике, представленных на Фиг. 208.
Фиг. 301-308 иллюстрируют пример, в котором изначально подобранная линза при установке на глаз пациента демонстрирует ошибку поворота при нулевой ошибке смещения. На Фиг. 301 показана карта волнового фронта невооруженного глаза пациента; на Фиг. 302 показана карта волнового фронта исходной линзы, подобранной на основании карты волнового фронта, изображенной на Фиг. 301, и спроектированной с целью коррекции ошибок волнового фронта на этой карте волнового фронта; а на Фиг. 303 показаны полиномы Цернике для нужной коррекции, показанной на карте волнового фронта на Фиг. 302. На Фиг. 304 показана карта волнового фронта, полученная для глаза пациента при ношении подобранной линзы. Если предположить, что подобранная линза располагается с ошибкой поворота при нулевой ошибке смещения, то на карте волнового фронта при ношении пациентом подобранной линзы должны проявиться аберрации, подобные показанным на Фиг. 304.
На Фиг. 305 показана карта волнового фронта, представляющая рассчитанные остаточные аберрации волнового фронта повернутой линзы, полученные из аберраций волнового фронта, изображенных на Фиг. 302 и 305. Как описано выше со ссылкой на Фиг. 101-111, на Фиг. 306 представлены коэффициенты Цернике с Фиг. 305, которые иллюстрируют остаточные аберрации, представляющие ошибку поворота линзы, расположенной на глазу, которые необходимо учитывать при подборе или проектировании следующей линзы для пациента, чтобы учесть ошибку поворота, демонстрируемую исходной линзой.
Если предположить, что другая линза с желаемыми параметрами существует или будет специально спроектирована, а при ношении пациентом линза будет располагаться так же, как предыдущая линза, то карта волнового фронта, изображенная на Фиг. 307, представляет собой остаточные аберрации волнового фронта заново подобранной или перепроектированной линзы, которые равны нулю. На Фиг. 308 проиллюстрированы полиномы Цернике для карты волнового фронта, изображенной на Фиг. 307.
Теперь со ссылкой на Фиг. 4 можно в форме блок-схемы показать способ выделения данных о волновом фронте и расчета ошибки положения линзы с использованием данных о волновом фронте. Кроме того, на блок-схеме показаны способы коррекции ошибки положения линзы посредством обеспечения линзы, которая учитывает эту ошибку положения линзы.
На этапе 401 проводится проверка волнового фронта на невооруженном глазу пациента. В одном примере осуществления проверку волнового фронта можно проводить с помощью устройства измерения аберраций волнового фронта, такого как уже упоминавшийся аберрометр OPD-Scan III. Проверка волнового фронта обеспечивает данные о рефракции волнового фронта, как правило, в форме карты волнового фронта, как уже также обсуждалось выше. На этапе 402 данные о рефракции волнового фронта могут затем использоваться для подбора исходной линзы, подходящей для пациента. В одном примере осуществления данные волнового фронта, которые можно преобразовывать или не преобразовывать в пространство коэффициентов Цернике, могут использоваться для подбора подходящей стандартной линзы или, в альтернативном варианте осуществления, для подбора подходящей подгоночной линзы для пациента, и подобранная линза размещается на глазу пациента (403).
На этапе 404 затем проводится последующая проверка волнового фронта при ношении пациентом подобранной линзы, что обеспечивает данные волнового фронта, например, в форме карты волнового фронта, которая также может быть или не быть представлена коэффициентами Цернике. Если подобранная линза располагается с ошибкой положения линзы, эта вторая проверка волнового фронта обеспечит данные о волновом фронте остаточной ошибки рефракции. Данные о волновом фронте остаточной ошибки рефракции могут быть либо в форме карты волнового фронта, иллюстрирующей аберрации волнового фронта, либо в форме полиномов Цернике. После выделения второго набора данных о рефракции волнового фронта на этапе 405 первый набор данных, по которому была подобрана исходная линза, можно затем сравнить со вторым набором данных о рефракции волнового фронта.
Далее, на этапе 406, выполняют расчеты по данным волнового фронта, а в некоторых вариантах осуществления представления данных волнового фронта в виде полинома Цернике невооруженного глаза пациента и первой подобранной линзы на глазу пациента. Расчеты на этапе 406 могут определить ошибки смещения и/или ошибку поворота. На этапе 407 на основании ошибок, рассчитанных на этапе 406, можно подобрать следующую линзу, обеспечивающую более оптимальную коррекцию зрения пациента. Эта следующая подобранная линза может быть либо стандартной линзой, либо индивидуальной линзой, специально спроектированной для учета ошибок, рассчитанных на этапе 406. Могут быть проведены дополнительные проверки волнового фронта на этапе 408 при ношении пациентом следующей линзы и любых дополнительных линз, если таковые потребуются, с повторным применением того же способа расчета данных волнового фронта до тех пор, пока линза не обеспечит оптимальное положение линзы, возможное для данного пациента на основании физиологических особенностей его глаза.
После получения данных о положении в виде ошибки смещения и ошибки поворота можно подобрать или спроектировать вторую линзу. Приведенные выше примеры в основном демонстрируют типичную практику окулиста с использованием стандартных или имеющихся в наличии линз, когда в распоряжении окулиста есть ограниченный выбор для подбора второй или дополнительных последующих линз. В случае индивидуальной линзы, такой как линза, изготовленная с помощью производственного процесса ContourForm (подробно описанного в патенте США № 8,317,505, который включен в настоящий документ во всей полноте путем ссылки), данные о положении обеспечивают больше вариантов в проектировании второй или дополнительных последующих линз для пациента.
Как отмечалось выше, один из примеров осуществления заключается в коррекции ошибки положения всей линзы посредством изменения положения только оптической зоны относительно остальной линзы. Этот подход позволяет линзе сохранять то же самое положение на глазу при смещении оптической зоны в такое положение на линзе, которое обеспечит пациенту нужную коррекцию зрения.
В дополнение к перемещению оптической зоны существуют дополнительные варианты осуществления, предусматривающие проектирование линзы, занимающей на глазу положение, отличное от положения первой линзы. Один пример осуществления заключается в изготовлении линзы с отличающейся базовой кривизной. Стандартная практика производства линз предусматривает небольшое количество вариаций базовой кривизны на каждой линии по изготовлению конкретных линз. Производственный процесс ContourForm может обеспечить более широкий выбор значений базовой кривизны или индивидуальную базовую кривизну. Поэтому после получения данных о положении для конкретной линзы анализ этих данных позволяет проектировать линзу с другой базовой кривизной. Другая базовая кривизна будет отличным образом взаимодействовать с глазом пациента и его веком, приводя к положению линзы, отличному от положения первой линзы. В соответствии с описанными выше способами можно подбирать ряд линз с отличающимися значениями базовой кривизны, пока не будет достигнута минимальная ошибка положения линзы.
В дополнительном примере осуществления проектируется вторая линза другого диаметра. Край линзы имеет дополнительное состояние - он также взаимодействует с веками пациента. Поэтому анализ данных о положении может позволить проектировать линзу другого диаметра. Эта вторая линза другого диаметра может взаимодействовать отличным образом с глазом и веками пациента и таким образом приводить к другому положению линзы. В соответствии с описанными выше способами можно проектировать ряд линз разных диаметров, пока не будет достигнута минимальная ошибка положения линзы.
Кроме того, производным взаимодействия между краем линзы по диаметру является взаимодействие между линзой и глазом пациента по форме линзы. Взаимодействие разных диаметров с глазом и веком пациента происходит отличным образом, и то же самое можно сказать о разной форме линз. В одном примере осуществления форма исходной линзы может быть круглой, типичной для стандартных или имеющихся в наличии линз. Можно анализировать данные о положении, чтобы проектировать линзу другой формы, такую как линза с более широкой нижней частью и более узкой верхней частью. Изменение формы линзы может привести к изменению взаимодействия с глазом и веком пациента и таким образом изменить полученное в результате положение линзы. Можно изготавливать ряд линз разной формы, пока не будет достигнута минимальная ошибка положения линзы.
Дополнительный вариант осуществления может включать в себя модифицирование внутренних элементов линзы. В одном примере осуществления возможно изготовление линзы с зонами стабилизации. Зоны стабилизации в силу своей конфигурации влияют на стабильность и/или положение линзы на глазу. В обычной практике окулиста стандартные или имеющиеся в наличии линзы, из которых можно выбирать каждую очередную линзу, имеют ограниченное число вариантов зон стабилизации, а могут и вовсе их не иметь. В таком производственном процессе как ContourForm может быть возможным производить зоны стабилизации, обеспечивающие пациенту индивидуальную посадку. После получения и анализа данных о положении можно изготовить линзу такой конфигурации, при которой будет модифицирована одна или все зоны стабилизации с целью уменьшения перемещения линзы на глазу. Можно изготавливать ряд линз с разными зонами стабилизации, пока не будет достигнута минимальная ошибка положения линзы.
Дополнительные примеры осуществления включают в себя комбинированные модификации указанных выше параметров конфигурации линзы. Например, изгиб линзы зависит от размеров диаметра линзы, базовой кривизны и формы. Изменение изгиба линзы может оказать такой же эффект, как и изменение базовой кривизны, диаметра, формы или всех трех параметров. Однако изгиб линзы относится именно к расстоянию от полюса до линии, параллельной краю линзы, в искривленном пространстве. Линза может взаимодействовать с глазом и веками пациента отличным образом в зависимости от изгиба по сравнению с взаимодействием в зависимости от базовой кривизны, диаметра или формы. Следовательно, конфигурация линзы с другим изгибом может также включать в себя другой диаметр и/или форму, но изменение положения линзы может не совпадать с изменением положения линзы, зависящим только от одного из остальных параметров диаметра или формы.
Другой пример осуществления комбинации указанных выше параметров может включать в себя линзу, спроектированную с модифицированными зонами стабилизации и измененным положением оптической зоны. Например, вторая линза или несколько первых последующих линз могут быть спроектированы с модифицированными зонами стабилизации. Однако изменение положения линзы вследствие модифицированных зон стабилизации может полностью не скорректировать ошибку положения всей линзы. После того как с помощью модификации зон стабилизации получится добиться улучшения положения линзы, можно изменить положение оптической зоны, чтобы скорректировать оставшуюся величину ошибки положения линзы.
Хотя представленные варианты осуществления настоящего изобретения были описаны в настоящем документе со ссылкой на приложенные чертежи, следует понимать, что изобретение не ограничено только этими вариантами осуществления и что различные другие изменения и модификации могут быть реализованы в рамках настоящего описания специалистом в данной области без выхода за рамки объема или сущности настоящего изобретения.