具有增强的折射率值分布的亚表面光学结构的制作方法

背景技术：

1、降低视敏度的光学像差是常见的。光学像差是眼睛的缺陷，它会降低光线在视网膜上的聚焦。常见的光学像差包括较低阶像差(例如，散光、正散焦(近视)和负散焦(远视))和较高阶像差(例如，球面像差、慧差(coma)和三叶草像差(trefoil))。

2、现有的用于校正光学像差的治疗选项包括眼镜、隐形眼镜和通过激光眼科手术对角膜进行重整形。此外，通常植入人工晶状体以替代在白内障手术期间移除的天然晶状体。

技术实现思路

1、以下呈现了本发明的一些实施例的简化概述以便提供对本发明的基本理解。本
技术实现要素：
不是本发明的广泛概述。其不旨在标识本发明的关键/决定性要素，也不旨在描述本发明的范围。它的唯一目的是以简化的形式呈现本发明的一些实施例，作为稍后呈现的具体实施方式的序言。

2、本文所描述的实施例涉及一种眼科透镜，该眼科透镜包括具有增强的折射率值分布的至少一个亚表面(subsurface)光学结构(其可以包括衍射光学元件和/或折射光学元件)。在许多实施例中，通过将飞秒持续时间激光脉冲聚焦到眼科透镜的亚表面体积的目标序列上来形成亚表面折射率变化。光学结构的折射率可以在光学结构的第一边界(limit)折射率和光学结构的第二边界折射率之间空间地变化，以提供任何合适的相变。每个光学结构的第一子体积的折射率可以在光学结构的第一部分上等于第一边界折射率，其中光学结构的第一部分的内周和外周分开至少0.050mm的长度。折射率可以在光学结构的第二部分上等于第二边界折射率(例如，提供0.0个波的相变)，其中光学结构的第二部分的内周和外周分开至少0.050mm的长度。与通过相位缩放方法确定的相对应的折射率值分布相比，可以使用更少的激光脉冲和更低的激光能量形成增强的折射率值分布。附加地，与形成具有在第一边界折射率和第二边界折射率之间的范围之外的折射率值的相应的(多个)亚表面光学结构相比，将折射率值限制在第一边界折射率和第二边界折射率之间的范围内可以减少由激光脉冲序列引起的损伤。本文所描述的方法可以用于在任何合适的眼科透镜(例如，人工晶状体、隐形眼镜、角膜、眼镜和/或原生晶状体)中形成(多个)亚表面光学结构。

3、因此，在一个方面，一种眼科透镜包括透镜主体和至少第一光学结构。透镜主体由透明材料制成。第一光学结构设置在透镜主体的第一体积内。第一光学结构包括第一体积的子体积。第一光学结构的子体积中的每一个子体积具有各自的折射率空间相关性。第一光学结构的子体积的折射率在第一光学结构的第一边界折射率和第一光学结构的第二边界折射率之间空间地变化。第一光学结构的子体积的折射率在第一光学结构的第一部分上等于第一光学结构的第一边界折射率。第一光学结构的第一部分在第一光学结构的第一部分的内边界和第一光学结构的第一部分的外边界之间跨越至少0.050mm的长度。第一光学结构的子体积的折射率在第一光学结构的第二部分上等于第一光学结构的第二边界折射率。第一光学结构的第二部分在第一光学结构的第二部分的内边界和第一光学结构的第二部分的外边界之间跨越至少0.050mm的长度。

4、在眼科透镜的一些实施例中，第一光学结构的子体积的折射率中的每一个折射率提供小于1.0个波的正相变。例如，第一光学结构的第一边界折射率可以针对可见光谱范围内的波长(从400nm跨越至700nm)提供小于1.0个波且大于0.10个波的相变。第一光学结构的第二边界限折射率可以提供0.0个波的相变。

5、在眼科透镜的一些实施例中，第一光学结构的子体积的折射率中的每一个折射率提供大于-1.0个波的负相变。例如，第一光学结构的第一边界折射率可以针对可见光谱范围内的波长(从400nm跨越至700nm)提供大于-1.0个波且小于-0.10个波的相变。第一光学结构的第二边界折射率可以提供0.0个波的相变。

6、在眼科透镜的许多实施例中，第一光学结构的第三部分的子体积具有在空间上变化的折射率。例如，在许多实施例中，透镜主体具有光轴，并且第一光学结构的第三部分的子体积具有与第三部分的子体积内的每个点(相对于透镜主体的光轴)的空间坐标相关地变化的折射率。在许多实施例中，第一光学结构的第一部分设置在第一光学结构的第二部分和第一光学结构的第三部分之间并将第一光学结构的第二部分和第一光学结构的第三部分分开，并且第一光学结构的第三部分的子体积的折射率从第一光学结构的第一边界折射率变化到第一光学结构的第二边界折射率。

7、在许多实施例中，眼科透镜进一步包括第二光学结构，第二光学结构设置在透镜主体的第二体积内。第二光学结构包括第二体积的子体积。第二光学结构的子体积中的每一个子体积具有各自的折射率空间相关性。第二体积的子体积的折射率在第二光学结构的第一边界折射率和第二光学结构的第二边界折射率之间空间地变化。第二光学结构的子体积的折射率在第二体积的第一部分上等于第二光学结构的第一边界折射率。第二体积的第一部分在第二体积的第一部分的内边界和第二体积的第一部分的外边界之间跨越至少0.021mm的长度。第二体积的子体积的折射率在第二体积的第二部分上等于第二光学结构的第二不接诶折射率。第二体积的第二部分在第二体积的第二部分的内边界和第二体积的第二部分的外边界之间跨越至少0.021mm的长度。

8、在眼科透镜的一些实施例中，第二体积的子体积的折射率中的每一个折射率提供小于1.0个波的正相变。例如，第二光学结构的第一边界折射率可以针对可见光谱范围内的波长(从400nm跨越至700nm)提供小于1.0个波且大于0.10个波的相变。第二光学结构的第二边界折射率可以提供0.0个波的相变。

9、在眼科透镜的一些实施例中，第二体积的子体积的折射率中的每一个折射率提供大于-1.0个波的负相变。例如，第二光学结构的第一边界折射率可以针对可见光谱范围内的波长(从400nm跨越至700nm)提供大于-1.0个波且小于-0.10个波的相变。第二光学结构的第二边界折射率可以提供0.0个波的相变。

10、在眼科透镜的许多实施例中，第二光学结构的部分的子体积的折射率在空间上变化。例如，在一些实施例中，第二体积的第三部分的子体积具有与第二体积的第三部分的子体积内的每个点(相对于透镜主体的光轴)的空间坐标相关地变化的折射率。在一些实施例中，第二体积的第一部分设置在第二体积的第二部分和第二体积的第三部分之间并将第二体积的第二部分和第二体积的第三部分分开，并且第二体积的第三部分的子体积的折射率从第二光学结构的第一边界折射率变化到第二光学结构的第二边界折射率。

11、在许多实施例中，眼科透镜进一步包括第三光学结构，第三光学结构设置在透镜主体的第三体积内。第三光学结构包括第三体积的子体积。第三光学结构的子体积中的每一个子体积具有各自的折射率空间相关性。第三光学结构的子体积的折射率在第三光学结构的第一边界折射率和第三光学结构的第二边界折射率之间空间地变化。第三光学结构的子体积的折射率在第三光学结构的第一部分上等于第三光学结构的第一边界折射率。第三光学结构的第一部分在第三光学结构的第一部分的内边界和第三光学结构的第一部分的外边界之间跨越至少0.016mm的长度。第三光学结构的子体积的折射率在第三光学结构的第二部分上等于第三光学结构的第二边界折射率。第三光学结构的第二部分在第三光学结构的第二部分的内边界和第三光学结构的第二部分的外边界之间跨越至少0.016mm的长度。

12、在眼科透镜的一些实施例中，第三光学结构的子体积的折射率中的每一个折射率提供小于1.0个波的正相变。例如，第三光学结构的第一边界折射率可以针对可见光谱范围内的波长(从400nm跨越至700nm)提供小于1.0个波且大于0.10个波的相变。第三光学结构的第二边界折射率可以提供0.0个波的相变。

13、在眼科透镜的一些实施例中，第三光学结构的子体积的折射率中的每一个折射率提供大于-1.0个波的负相变。例如，第三光学结构的第一边界折射率可以针对可见光谱范围内的波长(从400nm跨越至700nm)提供大于-1.0个波且小于-0.10个波的相变。第三光学结构的第二边界折射率可以提供0.0个波的相变。

14、在眼科透镜的许多实施例中，第三光学结构的部分的子体积的折射率在空间上变化。例如，在一些实施例中，第三光学结构的第三部分的子体积具有与第三光学结构的第三部分的子体积内的每个点(相对于透镜主体的光轴)的空间坐标相关地变化的折射率。在一些实施例中，第三光学结构的第一部分设置在第三光学结构的第二部分和第三光学结构的第三部分之间并将第三光学结构的第二部分和第三光学结构的第三部分分开，并且第三光学结构的第三部分的子体积的折射率从第三光学结构的第一边界折射率变化到第三光学结构的第二边界折射率。

15、眼科透镜可以是任何合适类型的眼科透镜。例如，在一些实施例中，透镜主体包括隐形眼镜。在一些实施例中，透镜主体包括人工晶状体。

16、在另一方面，一种形成亚表面光学结构的方法包括形成第一光学结构，第一光学结构设置在透镜主体的第一体积内。第一光学结构包括第一体积的子体积。第一光学结构的子体积中的每一个子体积具有各自的折射率空间相关性。第一光学结构的子体积的折射率在第一光学结构的第一边界折射率和第一光学结构的第二边界折射率之间空间地变化。第一光学结构的子体积的折射率在第一光学结构的第一部分上等于第一光学结构的第一边界折射率。第一光学结构的第一部分在第一光学结构的第一部分的内边界和第一光学结构的第一部分的外边界之间跨越至少0.050mm的长度。第一光学结构的子体积的折射率在第一光学结构的第二部分上等于第一光学结构的第二边界折射率。第一光学结构的第二部分在第一光学结构的第二部分的内边界和第一光学结构的第二部分的外边界之间跨越至少0.050mm的长度。

17、在方法的一些实施例中，第一光学结构的子体积的折射率中的每一个折射率提供小于1.0个波的正相变。例如，第一光学结构的第一边界折射率可以在400nm至700nm的可见光谱中提供小于1.0个波且大于0.10个波的相变。第一光学结构的第二边界折射率可以提供0.0个波的相变。

18、在方法的一些实施例中，第一光学结构的子体积的折射率中的每一个折射率提供大于-1.0个波的负相变。例如，第一光学结构的第一边界折射率可以在400nm至700nm的可见光谱中提供大于-1.0个波且小于-0.10个波的相变。第一光学结构的第二边界折射率可以提供0.0个波的相变。

19、在方法的许多实施例中，第一光学结构的第三部分的子体积具有在空间上变化的折射率。例如，在方法的许多实施例中，透镜主体具有光轴，并且第一光学结构的第三部分的子体积具有与第一光学结构的第三部分的子体积相对于光轴的坐标相关地变化的折射率。在方法的许多实施例中，第一光学结构的第一部分设置在第一光学结构的第二部分和第一光学结构的第三部分之间并将第一光学结构的第二部分和第一光学结构的第三部分分开，并且第一光学结构的第三部分的子体积的折射率从第一光学结构的第一边界折射率变化到第一光学结构的第二边界折射率。

20、在许多实施例中，方法包括在透镜主体的第二体积内形成第二光学结构。第二光学结构包括第二体积的子体积。第二光学结构的子体积中的每一个子体积具有各自的折射率空间相关性。第二体积的子体积的折射率在第二光学结构的第一边界折射率和第二光学结构的第二边界折射率之间空间地变化。第二光学结构的子体积的折射率在第二体积的第一部分上等于第二光学结构的第一边界折射率。第二体积的第一部分在第二体积的第一部分的内边界和第二体积的第一部分的外边界之间跨越至少0.021mm的长度。第二体积的子体积的折射率在第二体积的第二部分上等于第二光学结构的第二边界折射率。第二体积的第二部分在第二体积的第二部分的内边界和第二体积的第二部分的外边界之间跨越至少0.021mm的长度。

21、在方法的一些实施例中，第二体积的子体积的折射率中的每一个折射率提供小于1.0个波的正相变。例如，第二光学结构的第一边界折射率可以在400nm至700nm的可见光谱中提供小于1.0个波且大于0.10个波的相变。第二光学结构的第二边界折射率可以提供0.0个波的相变。

22、在方法的一些实施例中，第二体积的子体积的折射率中的每一个折射率提供大于-1.0个波的负相变。例如，第二光学结构的第一边界折射率可以在400nm至700nm的可见光谱中提供大于-1.0个波且小于-0.10个波的相变。第二光学结构的第二边界折射率可以提供0.0个波的相变。

23、在方法的许多实施例中，第二光学结构的部分的子体积的折射率在空间上变化。例如，在方法的一些实施例中，第二体积的第三部分的子体积具有与着第二体积的第三部分的子体积相对于透镜主体的光轴的坐标相关地变化的折射率。在方法的一些实施例中，第二体积的第一部分设置在第二体积的第二部分和第二体积的第三部分之间并将第二体积的第二部分和第二体积的第三部分分开，并且第二体积的第三部分的子体积的折射率从第二光学结构的第一边界折射率变化到第二光学结构的第二边界折射率。

24、在许多实施例中，方法包括在透镜主体的第三体积内形成第三光学结构。第三光学结构包括第三体积的子体积。第三光学结构的子体积中的每一个子体积具有各自的折射率空间相关性。第三光学结构的子体积的折射率在第三光学结构的第一边界折射率和第三光学结构的第二边界折射率之间空间地变化。第三光学结构的子体积的折射率在第三光学结构的第一部分上等于第三光学结构的第一边界折射率。第三光学结构的第一部分在第三光学结构的第一部分的内边界和第三光学结构的第一部分的外边界之间跨越至少0.016mm的长度。第三光学结构的子体积的折射率在第三光学结构的第二部分上等于第三光学结构的第二边界折射率。第三光学结构的第二部分在第三光学结构的第三部分的内边界和第三光学结构的第二部分的外边界之间跨越至少0.016mm的长度。

25、在方法的一些实施例中，第三光学结构的子体积的折射率中的每一个折射率提供小于1.0个波的正相变。例如，第三光学结构的第一边界折射率可以在400nm至700nm的可见光谱中提供小于1.0个波且大于0.10个波的相变。第三光学结构的第二边界折射率可以提供0.0个波的相变。

26、在方法的一些实施例中，第三光学结构的子体积的折射率中的每一个折射率提供大于-1.0个波的负相变。例如，第三光学结构的第一边界折射率可以在400nm至700nm的可见光谱中提供大于-1.0个波且小于-0.10个波的相变。第三光学结构的第二边界折射率可以提供0.0个波的相变。

27、在方法的许多实施例中，第三光学结构的部分的子体积的折射率在空间上变化。例如，在方法的一些实施例中，第三光学结构的第三部分的子体积具有与第三光学结构的第三部分的子体积相对于透镜主体的光轴的坐标相关地变化的折射率。在方法的一些实施例中，第三光学结构的第一部分设置在第三光学结构的第二部分和第三光学结构的第三部分之间并将第三光学结构的第二部分和第三光学结构的第三部分分开，并且第三光学结构的第三部分的子体积的折射率从第三光学结构的第一边界折射率变化到第三光学结构的第二边界折射率。

28、眼科透镜可以是任何合适类型的眼科透镜。例如，在方法的一些实施例中，透镜主体包括隐形眼镜。在方法的一些实施例中，透镜主体包括人工晶状体。在方法的一些实施例中，第一光学结构形成在人工晶状体内，其中人工晶状体在患者的眼睛内处于植入状态。在方法的一些实施例中，透镜主体包括人眼的角膜。在方法的一些实施例中，第一光学结构在患者的角膜的组织内体内地形成。

29、为了更完全地理解本发明的本质和优点，应当参考后续具体实施方式和附图。