专利名称：具有扩展焦深的眼内透镜的制作方法
技术领域：
本发明总体上涉及眼科透镜，尤其涉及提供增强焦深的眼科透镜。
背景技术：
眼内透镜通常是在白内障手术的过程中植入到患者眼中，以替代天然的晶状体。 为了校正视觉疾病，例如白内障、近视、远视或者散光，采用多种眼科透镜。例如，眼内透镜 (IOL)可以在白内障手术的过程中植入患者眼中，以补偿被摘除的晶状体的丧失的光焦度。 然而，在许多情况下，植入的透镜可能不能在目标物距提供最佳的聚焦。现代传统IOL光学器件的设计主要集中在两个结果提供像差校正来提供清晰远距视力的光学器件，或者可以在提供远距视力的同时还提供近距视力需求的多焦光学器件。这些设计一般都不解决另一个重要的患者需求，即对于大多数老年患者，多数的视力需求集中在某些中间距离上。构成接受IOL来替代天然晶状体的患者的很大百分比的这些老年患者需要扩展的功能性视力，从远距到中距，以便进行日常事务。当前的IOL设计还不足以提供这种扩展的功能性视力。因此，需要一种改进的眼科透镜，尤其是需要一种与现有技术IOL相比可以提供增强焦深的改进的I0L。
发明内容
本发明提供的眼科透镜呈现扩展焦深，同时提供足够的对比度，用以分辨在选定范围的散焦距离上的图像。本发明的实施例在IOL中结合了正弦光学器件设计，以便在人眼中提供扩展的焦深。基于经典的正弦技术，本发明的实施例结合了幅值调制和频率调制技术，来提供增强的焦深。一种实施例可以从光瞳中心到透镜外围提供正弦幅值的衰减，从而将更多的光能集中到单个焦平面。另一种实施例可以提供对IOL光学器件的正弦周期进行调制，以作为光瞳半径的函数来改变有效透镜附加光焦度。在正弦曲线上组合幅值调制与频率调制的实施例可以进一步增强IOL的离焦(through focus)性能并产生期望的焦深轮廓，而没有传统设计所经受的某些光学现象。本发明的光学器件设计的实施例可以应用到单焦、多焦和/或适应性的IOL光学器件。公开了在一定距离范围上校正折射误差或者另外地增强视力的方法，及制造本发明的透镜的方法。本发明的眼科透镜可以用在多种视力校正应用中，包括但不限于既可以用在人工晶状体眼应用又可以用在有晶状体眼应用中的I0L。对于隐形眼镜、基质内移植和其它折射设备，本发明也是有用的。对于本领域技术人员来说，透镜/IOL背景下的术语“景深”和“焦深”公知且容易理解为指示物空间和像空间中可以分辨出可接受图像的距离。就需要定量测量来描述本发明来说，在此使用的术语“景深”或者“焦深”更特别地可以由与透镜相关联的散焦量来测量，在此散焦量处，以3mm孔径和绿光(例如，具有大约550nm波长的光)所测量的透镜的离焦调制传递函数(MTF)在与和该透镜相关联的衍射受限空间频率的大约三分之一相等的空间频率下呈现出至少大约15%的对比度。也可以应用其它定义，而且应当清楚焦深受许多因素影响，包括例如孔径尺寸、来自图像的光的颜色内容和透镜本身的基本光焦度。根据本发明教习的IOL可以有适于特定应用的任何额定光焦度。在一种特别适用于白内障患者的IOL应用的实施例中，本发明的眼科透镜可以呈现出在大约17至大约25 屈光度范围内的额定光焦度。在其它应用中，可以根据本发明的教习形成具有负额定光焦度的有晶状体眼透镜。根据本发明教习的透镜的透镜主体可以由任何合适的生物相容材料形成。例如， 透镜主体可以由软丙烯酸树脂形成，例如由位于i^ort Worth, TX的Alcon实验室公司制造的AcrySoft材料、水凝胶或者硅材料。例如，透镜主体可以由聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)形成。在有些实施例中，尤其是当期望可折叠的IOL透镜时，透镜可以由丙烯酸脂和甲基丙烯酸酯的共聚物形成。对于这种共聚物化合物的例示性例子，请参见例如于1999年7月 13日授予Lebouef等人的题为"Ophthalmic Lens Polymers”的美国专利5，922，821和于 2002 ^ 3 ^ 5 Hg^ Freeman ^A^11 "High Refractive Index Ophthalmic Device Materials"的美国专利6，353，069，这两个专利的教习都通过引用并入于此。对本发明的进一步理解可以通过参考以下具体描述和关联的附图获得，以下简单地描述附图。
图1示意性地示出了根据本发明教习的透镜；图IA和IB示出了正弦光学器件设计的表面轮廓图；图2A-2D例示了用于不同光瞳尺寸的正弦透镜设计的离焦性能；图3A-3I例示了正弦光学器件设计(图3A-3C)、球面透镜设计(图3D-3F)和非球面透镜设计(图3G-3I)在人眼中的离焦性能；图4A和4B示出了经幅值调制的正弦光学器件设计的表面轮廓图；图5A和5B示出了经频率调制的正弦光学器件设计的表面轮廓图；图6A和6B示出了本发明的经幅值调制与频率调制的正弦光学器件设计的实施例的表面轮廓图；及图7A-7I例示了正弦光学器件设计(图7A-7C)、经幅值调制的正弦光学器件设计 (图7D-7F)及本发明的经幅值调制与频率调制的正弦光学器件设计的实施例(图7G-7I) 在人眼中的离焦性能。
具体实施例方式本发明提供的眼科透镜通过在正弦曲线上组合幅值调制与频率调制而呈现了扩展的焦深。由此，通过提供足够的对比度用以分辨在选定范围的散焦距离(其与由透镜呈现的增强的景深相当)上的图像，本发明的透镜可以校正折射误差或者另外地增强视力。图1示意性地例示了根据本发明教习的示例透镜10，该透镜10包括具有两个折射表面14和16的透镜光学器件12。尽管折射表面被绘制为大体上是凸的，但是任何一个表面都可以具有大体上为凹的形状。可选地，表面14和16可以被选择成产生平-凹或者平-凸的透镜。由此，根据本发明教习的透镜可以具有正的或者负的额定光焦度。
透镜光学器件12可以由多种生物相容的软材料形成。例如，透镜光学器件12可以由软丙烯酸树脂材料(例如，丙烯酸脂和和甲基丙烯酸酯的共聚物)或者水凝胶或硅形成。本领域普通技术人员将认识到，实际上呈现用于透镜的特定应用所需折射率的任何软的生物相容材料都可以用于生产本发明的透镜，例如以上的示例透镜10。折射表面16呈现波状形貌。为了例示的目的，表面调制被夸大了。更具体而言， 折射表面16可以由以虚线绘出的基本曲率或者轮廓18表征，在基本轮廓18上叠加有表面偏差的连续模式20。示例基本轮廓18大体上是球面的而且是关于透镜主体/光学器件12 的光轴22径向对称的。类似地，在这种示例实施例中，表面偏差的连续模式也是关于光轴 22径向对称的。尽管在这种实施例中基本轮廓18是球面的，但是在其它实施例中，非球面的基本轮廓也可以用于本发明的实践。本发明的经幅值和/或频率调制的正弦光学器件设计的实施例可以提供期望的增强焦深光学器件设计。基于经典的正弦技术，公开了基于幅值调制和频率调制的两种设计。第一种设计从光瞳中心向光学器件外围衰减光学器件的正弦幅值，以便将更多的光能集中到单个焦平面。第二种设计调制光学器件的正弦周期，以便作为光瞳半径的函数来改变有效附加光焦度。本发明的实施例将这两种设计类型组合到一起，进一步增强离焦光学器件性能并产生期望的焦深轮廓。本发明的实施例可以实现为单焦点、适应性和/或多焦点眼内透镜。用于建模本发明实施例的数值计算是利用Matlab程序来执行的。选择了波动光学方法来建模正弦光学器件结构，而且性能评估主要集中在5(K20/40VA)和IOOlp/ mm(20/20VA)的离焦调制传递函数。经典的正弦设计作为可选方式被提出，用以产生三焦点行为，而不会在诸如IOL 光学器件的光学器件中有尖锐衍射台阶的不利光学影响。正弦曲线可以由等式1来描述。
权利要求
1.一种眼科透镜，包括光学器件，该光学器件具有关于光轴布置的前表面和后表面，其中 至少一个所述表面具有由基本轮廓和辅助轮廓的叠加表征的轮廓，所述辅助轮廓包括从所述基本轮廓起的连续模式的表面偏差。
2.如权利要求1所述的眼科透镜，其中，所述前表面和后表面是凸的。
3.如权利要求1所述的眼科透镜，其中，所述前表面和后表面是凹的。
4.如权利要求1所述的眼科透镜，其中，所述基本轮廓大体上是球面的。
5.如权利要求1所述的眼科透镜，其中，所述基本轮廓关于眼科透镜的光轴对称。
6.如权利要求1所述的眼科透镜，其中，所述基本轮廓大体上是非球面的。
7.如权利要求1所述的眼科透镜，其中，所述辅助轮廓关于眼科透镜的光轴对称。
8.如权利要求1所述的眼科透镜，其中，所述辅助轮廓是正弦轮廓。
9.如权利要求8所述的眼科透镜，其中，具有所述辅助轮廓的表面的轮廓由以下关系式定义( Μ2λ其中，a指示正弦曲线的幅值和在不同焦距处的衍射效率；及 b指示周期和附加光焦度。
10.如权利要求8所述的眼科透镜，其中，所述正弦轮廓是利用能将光偏移到所选衍射级的余弦函数进行幅值调制的，其中具有所述辅助轮廓的表面的幅值调制轮廓由以下关系式定义COS-COSL2尸“I b J其中，a指示正弦曲线的幅值和在不同焦距处的衍射效率； b指示周期和附加光焦度； r指示距透镜的光轴的径向距离；及 r0是余弦调制的终止光瞳半径。
11.如权利要求8所述的眼科透镜，其中，正弦轮廓是利用能作为光瞳半径的函数来改变光学器件的有效附加光焦度的余弦函数进行频率调制的，其中具有所述辅助轮廓的表面的频率调制轮廓由以下关系式定义 (ΙμΛy= a cos -{bf(r))其中，a指示正弦曲线的幅值和在不同焦距处的衍射效率； b指示周期和附加光焦度； r指示距透镜的光轴的径向距离；及 f(r)是光瞳半径的平方根。
12.如权利要求8所述的眼科透镜，其中，正弦轮廓是利用能将光偏移到所选焦平面的余弦函数进行幅值和频率调制的，其中具有所述辅助轮廓的表面的幅值与频率调制轮廓由以下关系式定义
13.如权利要求1所述的眼科透镜，其中，眼科透镜包括I0L。
14.如权利要求13所述的眼科透镜，其中，IOL是单焦点I0L。
15.如权利要求13所述的眼科透镜，其中，IOL是适应性I0L。
16.如权利要求13所述的眼科透镜，其中，IOL是多焦点I0L。
17.如权利要求1所述的眼科透镜，其中，所述前表面和后表面是折射表面。
全文摘要
公开了一种眼科透镜，一种实施例包括具有关于光轴布置的前表面和后表面的光学器件，其中至少一个表面具有由基本轮廓和辅助轮廓的叠加表征的轮廓，该辅助轮廓包括从基本轮廓起的连续模式的表面偏差。该辅助轮廓是正弦轮廓而且可以进行幅值调制、频率调制或者进行幅值和频率调制。所述眼科透镜可以是IOL。
文档编号A61F2/16GK102256567SQ200980150723
公开日2011年11月23日 申请日期2009年12月9日 优先权日2008年12月18日
发明者洪昕 申请人:爱尔康公司