дифракционная мультифокальная интраокулярная линза с модифицированной зоной центрального расстояния

Формула изобретения

1. Интраокулярная линза (ИОЛ), содержащая

оптику, имеющую переднюю поверхность и заднюю поверхность, причем указанная оптика имеет центральную область рефракции для обеспечения одной фокусирующей силы в дальней области области рефракции, и

дифракционную область, расположенную на одной из указанных поверхностей с тем, чтобы обеспечить фокусирующие силы в ближней области и дальней области дифракционной области, причем базовая кривизна дифракционной области соответствует фокусирующей силе в дальней области области рефракции, при этом дифракционная область содержит множество кольцевых дифракционных зон, окружающих центральную область рефракции и отделенных друг от друга множеством ступеней, и где первая ступень в центральной области рефракции является уменьшенной по высоте ступенью по сравнению со следующей, удаленной от центральной области рефракции ступенью так, чтобы изменить фазу центральной области рефракции для обеспечения усиленного света для фокусирующей силы в области рефракции, и при этом указанная следующая удаленная от центральной области рефракции ступень и последующие удаленные от центральной области рефракции ступени имеют однородную высоту, большую, чем уменьшенная по высоте ступень.

2. ИОЛ по п.1, где указанная центральная область рефракции любой из передней и задней поверхности имеет диаметр в диапазоне от 0,5 мм до примерно 2 мм.

3. ИОЛ по п.1, где указанная центральная область рефракции каждой из указанных передней и задней поверхности имеет сферический профиль.

4. ИОЛ по п.3, где указанная дифракционная область снаружи от указанной центральной области рефракции имеет асферический базовый профиль.

5. ИОЛ по п.1, где дифракционная область, по меньшей мере, частично окружает центральную область рефракции поверхности, на которой она расположена.

6. ИОЛ по п.1, где указанная фокусирующая сила в дальней области дифракционной области соответствует указанной фокусирующей силе области рефракции, обеспечиваемой центральной областью рефракции оптики.

7. ИОЛ по п.1, где указанная оптика содержит наружную область рефракции.

8. ИОЛ по п.7, где указанная область рефракции обеспечивает фокусирующую силу, равную фокусирующей силе области рефракции, обеспечиваемой центральной областью.

9. ИОЛ по п.1, где, по меньшей мере, одна из указанных поверхностей представляет асферический базовый профиль, адаптированный для регулирования аберраций линзы.

10. ИОЛ по п.1, где указанная центральная область рефракции имеет сферический профиль.

11. ИОЛ по п.10, где указанная дифракционная область снаружи от указанной центральной области рефракции имеет асферический базовый профиль.

12. Способ коррекции зрения, содержащий этапы, на которых:

обеспечивают оптику, имеющую переднюю поверхность и заднюю поверхность, причем указанная оптика имеет:

центральную область рефракции для обеспечения одной фокусирующей силы в дальней области области рефракции, и

дифракционную область, расположенную на одной из указанных поверхностей с тем, чтобы обеспечить фокусирующие силы в ближней и дальней областях дифракционной области, при этом базовая кривизна дифракционной области соответствует фокусирующей силе в дальней области области рефракции, причем дифракционная область содержит множество кольцевых дифракционных зон, окружающих центральную область рефракции, отделенных друг от друга множеством ступеней, и где первая ступень имеет уменьшенную высоту по сравнению со следующей, удаленной от центральной области рефракции ступенью так, чтобы изменить фазу центральной области рефракции для обеспечения усиленного света для фокусирующей силы области рефракции; и при этом указанная следующая удаленная от центральной области рефракции ступень и последующие удаленные от центральной области рефракции ступени имеют однородную высоту, большую, чем уменьшенная по высоте ступень; и

осуществляют имплантацию указанной оптики в глаз пациента.

13. Способ изготовления глазной линзы, содержащий этапы, на которых:

формируют оптику, имеющую переднюю поверхность и заднюю поверхность, имеющие базовые профили, адаптированные для формирования фокуса в дальней области; и

формируют дифракционную структуру, по меньшей мере, на одной из указанных поверхностей так, что указанная поверхность содержит центральную область рефракции и наружную область рефракции, причем базовая кривизна дифракционной структуры соответствует фокусу в дальней области, при этом указанная дифракционная структура вносит вклад в указанную фокусирующую оптическую силу в дальней области, в то же время также обеспечивая фокусирующую оптическую силу в ближней области, причем дифракционная структура содержит множество круговых дифракционных зон, окружающих центральную зону рефракции, отделенных друг от друга множеством ступеней, где высота первой ступени в центральной области рефракции имеет уменьшенную высоту по сравнению с высотой следующей, удаленной от центральной области рефракции ступени так, чтобы изменить фазу центральной области рефракции для обеспечения усиленного света для фокусирующей оптической силы в дальней области, и при этом указанная следующая удаленная от центральной области рефракции ступень и последующие удаленные от центральной области рефракции ступени имеют однородную высоту, большую, чем уменьшенная по высоте ступень.

Описание изобретения к патенту

Предпосылки изобретения

Настоящее изобретение относится в целом к мультифокальным глазным линзам, а конкретнее к мультифокальным интраокулярным линзам (ИОЛ), которые могут обеспечить силы рефракции и дифракции оптической фокусировки.

Интраокулярные линзы (ИОЛ) обычно имплантируются в глаза пациентов во время операций по поводу катаракты для замещения естественной кристаллической линзы. В некоторых ИОЛ используются дифракционные структуры для обеспечения пациента не только длиннофокусной, но и короткофокусной силой преломления. Другими словами, такие ИОЛ обеспечивают пациенту определенную степень аккомодации (иногда именуемой «псевдоаккомодацией»). Разделение энергии между длиннофокусной и короткофокусной силами преломления может регулироваться модификацией «высот ступеней дифракционной структуры и путем использования центральной рефракционной» зоны, которая направляет свет исключительно в один фокус. Увеличение энергии к одному фокусу в целом вызывает снижение энергии к другому фокусу, что снижает контрастность изображения для этого фокуса. Однако на контрастность изображения также воздействуют другие факторы, такие как аберрации визуализации и характеристики дифракционной структуры.

Соответственно, существует потребность в структурах дифракционных мультифокальных линз, которые усилят контрастность изображения и для длиннофокусного и для короткофокусного режима зрительного восприятия.

Краткое описание сущности изобретения

В одном аспекте настоящее изобретение относится к интраокулярной линзе (ИОЛ), содержащей

оптику, имеющую переднюю поверхность и заднюю поверхность, причем указанная оптика имеет центральную область рефракции для обеспечения одной фокусирующей силы в области рефракции, и

дифракционную область, расположенную на одной из указанных поверхностей с тем, чтобы обеспечить фокусирующие силы в ближней области и дальней области дифракционной области, причем базовая кривизна дифракционной области соответствует фокусирующей силе в дальней области области рефракции, при этом дифракционная область содержит множество кольцевых дифракционных зон, окружающих центральную область рефракции и отделенных друг от друга множеством ступеней, и где первая ступень в центральной области рефракции является уменьшенной по высоте ступенью по сравнению со следующей удаленной от центральной области рефракции ступенью так, чтобы изменить фазу центральной области рефракции для обеспечения усиленного света для фокусирующей силы в области рефракции, и при этом указанная следующая удаленная от центральной области рефракции ступень и последующие удаленные от центральной области рефракции ступени имеют однородную высоту, большую, чем уменьшенная по высоте ступень.

При этом указанная центральная область рефракции любой из передней и задней поверхности имеет диаметр в диапазоне от 0,5 мм до примерно 2 мм и указанная центральная область рефракции каждой из указанных передней и задней поверхности имеет сферический профиль, при этом указанная дифракционная область снаружи от указанной центральной области рефракции имеет асферический базовый профиль.

Кроме того, дифракционная область, по меньшей мере, частично окружает центральную область рефракции поверхности, на которой она расположена.

Согласно первому аспекту изобретения в ИОЛ указанная фокусирующая сила в дальней области дифракционной области соответствует указанной фокусирующей силе области рефракции, обеспечиваемой центральной областью рефракции оптики.

При этом указанная оптика содержит наружную область рефракции, при этом указанная область рефракции обеспечивает фокусирующую силу, равную фокусирующей силе области рефракции, обеспечиваемой центральной областью.

В ИОЛ согласно первому аспекту изобретения, по меньшей мере, одна из указанных поверхностей представляет асферический базовый профиль, адаптированный для регулирования аберраций линзы.

При этом указанная центральная область рефракции имеет сферический профиль, а указанная дифракционная область снаружи от указанной центральной области рефракции имеет асферический базовый профиль.

Согласно второму аспекту изобретения представлен способ коррекции зрения, содержащий этапы, на которых:

обеспечивают оптику, имеющую переднюю поверхность и заднюю поверхность, причем указанная оптика имеет:

центральную область рефракции для обеспечения одной фокусирующей силы в дальней области области рефракции, и

дифракционную область, расположенную на одной из указанных поверхностей с тем, чтобы обеспечить фокусирующие силы в ближней и дальней областях дифракционной области, при этом базовая кривизна дифракционной области соответствует фокусирующей силе в дальней области области рефракции, причем дифракционная область содержит множество кольцевых дифракционных зон, окружающих центральную область рефракции, отделенных друг от друга множеством ступеней, и где первая ступень имеет уменьшенную высоту по сравнению со следующей удаленной от центральной области рефракции ступенью так, чтобы изменить фазу центральной области рефракции для обеспечения усиленного света для фокусирующей силы области рефракции; и при этом указанная следующая удаленная от центральной области рефракции ступень и последующие удаленные от центральной области рефракции ступени имеют однородную высоту, большую, чем уменьшенная по высоте ступень; и

осуществляют имплантацию указанной оптики в глаз пациента.

Согласно другому аспекту изобретения предусмотрен способ изготовления глазной линзы, содержащий этапы на которых:

формируют оптику, имеющую переднюю поверхность и заднюю поверхность, имеющие базовые профили, адаптированные для формирования фокуса в дальней области; и

формируют дифракционную структуру, по меньшей мере, на одной из указанных поверхностей так, что указанная поверхность содержит центральную область рефракции и наружную область рефракции, причем базовая кривизна дифракционной структуры соответствует фокусу в дальней области, при этом указанная дифракционная структура вносит вклад в указанную фокусирующую оптическую силу в дальней области, в то же время также обеспечивая фокусирующую оптическую силу в ближней области, причем дифракционная структура содержит множество круговых дифракционных зон, окружающих центральную зону рефракции, отделенных друг от друга множеством ступеней, где высота первой ступени в центральной области рефракции имеет уменьшенную высоту по сравнению с высотой следующей удаленной от центральной области рефракции ступени так, чтобы изменить фазу центральной области рефракции для обеспечения усиленного света для фокусирующей оптической силы в дальней области, и при этом указанная следующая удаленная от центральной области рефракции ступень и последующие удаленные от центральной области рефракции ступени имеют однородную высоту, большую, чем уменьшенная по высоте ступень.

В другом аспекте дифракционная область включает множество дифракционных зон (например, от 2 до 20 зон), которые отделены друг от друга множеством ступеней. Высота центральной ступени и/или кривизна центральной зоны регулируются для оптимизации контраста изображения. Хотя в некоторых случаях другие ступени проявляют по существу однородные высоты, в других случаях их высоты могут быть неоднородными. Например, ступени могут быть подвергнуты аподизации с тем, чтобы их высоты уменьшались как функция увеличения радиального расстояния от центра оптики. Альтернативно, подвергнутые аподизации ступени могут проявлять увеличивающиеся высоты как функцию увеличивающего радиального расстояния от центра оптики, то есть ступени могут быть подвергнуты «обратной аподизации». В другом случае высоты ступеней могут увеличиваться от внутренней радиальной границы дифракционной области к промежуточному положению в этой области с последующим уменьшением к наружной радиальной границе области и наоборот.

В каждом из этих аспектов центральная область рефракции вариантов осуществления глазной линзы по настоящему изобретению включает зону центрального расстояния, а дифракционная область может иметь уменьшенные высоты ступеней, причем обе действуют совместно для увеличения количества энергии (усиленного света), направленной на зависимую от расстояния оптическую силу оптики ИОЛ, в то же время поддерживая приемлемый уровень фокусирующей силы в ближней области.

Разнообразные аспекты изобретения можно дополнительно понять путем ссылки на следующее детальное описание в сочетании с прилагаемыми чертежами, которые кратко обсуждаются ниже.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 представляет собой схематический вид сбоку аподизированной дифракционной мультифокальной ИОЛ предшествующего уровня техники;

Фиг.2A представляет собой схематический вид сверху мультифокальной ИОЛ в соответствии с одним вариантом осуществления изобретения;

Фиг.2B представляет собой схематический вид сбоку мультифокальной ИОЛ, показанной на фиг.2A, имеющей зону центрального расстояния с отрегулированной фазой центральной зоны и приблизительно такой же кривизной, как базовая кривая;

На фиг.2C показан радиальный профиль передней поверхности ИОЛ, показанной на фиг.2A и 2B, из которой был вычтен базовый профиль передней поверхности;

Фиг.3 представляет собой схематический вид сбоку мультифокальной ИОЛ в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения, имеющей зону центрального расстояния с отрегулированной фазой центральной зоны и наклоном центральной зоны;

Фиг.4 представляет собой серию графиков, иллюстрирующих оптические свойства как функцию квадрата расстояния от оси вариантов осуществления настоящего изобретения, имеющих различные комбинации фазы центральной зоны и кривизны центральной зоны;

Фиг.5 представляет собой серию графиков, иллюстрирующих изменения функции передачи модуляции для вариантов осуществления ИОЛ по настоящему изобретению, имеющих различные величины центральной фазы;

Фиг.6A представляет собой схематический вид сбоку мультифокальной ИОЛ в соответствии с одним вариантом осуществления, имеющей дифракционную область, подвергнутую обратной аподизации;

Фиг.6B представляет собой радиальный профиль передней поверхности (минус базовый профиль поверхности) ИОЛ, показанной на фиг.6A;

Фиг.6C представляет собой схематический вид сбоку мультифокальной ИОЛ в соответствии с одним вариантом осуществления;

Фиг.6D представляет собой радиальный профиль передней поверхности (минус базовый профиль поверхности) ИОЛ, показанной на фиг.6C, указывающий, что ступени, разделяющие различные дифракционные зоны дифракционной области, расположенной на поверхности, проявляют увеличение высот с последующим уменьшением как функцию увеличения радиального расстояния от центра линзы;

Фиг.6E представляет собой радиальный профиль передней поверхности (минус базовый профиль поверхности) ИОЛ в соответствии с вариантом осуществления, в котором ступени, разделяющие различные дифракционные зоны дифракционной области, расположенной на поверхности, проявляют увеличение высот с последующим уменьшением как функцию увеличения радиального расстояния от центра линзы;

Фиг.7 представляет собой радиальный профиль передней поверхности (минус базовый профиль поверхности) ИОЛ в соответствии с вариантом осуществления, в котором ступени, разделяющие различные дифракционные зоны дифракционной области, расположенной на поверхности, проявляют по существу однородные высоты;

Фиг.8 представляет собой схематический вид сбоку ИОЛ в соответствии с одним вариантом осуществления изобретения, в котором дифракционная область, расположенная на передней поверхности линзы, простирается на периферию линзы; и

Фиг.9 представляет собой схематический вид сбоку ИОЛ в соответствии с одним вариантом осуществления изобретения, имеющий центральную рефракционную область и наружную рефракционную область, которые обеспечивают различные фокусирующие силы рефракции.

Детальное описание

Настоящее изобретение в целом относится к мультифокальным глазным линзам, например мультифокальным интраокулярным линзам, в которых используется область рефракции для обеспечения фокусирующей силы в области рефракции и дифракционной области для обеспечения одной или более фокусирующих сил в дифракционной области. В некоторых случаях фокусирующая сила области рефракции, обеспечиваемая линзой, соответствует фокусирующей оптической силе в дальней области, которая по существу равна одной из фокусирующих сил дифракционной области, в то время как другая сила дифракционной области соответствует фокусирующей оптической силе в ближней области. В сущности, в некоторых случаях фокусирующие свойства линз демонстрируются их длиннофокусной способностью, особенно, для небольших размеров зрачка. В следующих вариантах осуществления основные признаки различных аспектов изобретения обсуждаются в связи с интраокулярными (внутриглазными) линзами (ИОЛ). Положения изобретения могут также применяться к другим глазным линзам, таким как контактные линзы. Термин «интраокулярная линза» и ее аббревиатура «ИОЛ используются в настоящем описании взаимозаменяемо для описания линз, которые имплантируются вовнутрь глаза или для замещения естественного хрусталика глаза, или для иного усиления зрения независимо от того, удаляется ли естественный хрусталик или нет. Внутрироговичные линзы и внутриглазные линзы представляют собой примеры линз, которые могут имплантироваться в глаз без удаления естественного хрусталика.

На фиг.1 схематически изображена поверхность аподизированной дифракционной мультифокальной ИОЛ предшествующего уровня техники, где кривизна центральной зоны в широком смысле аналогична кривизне прилегающей кольцевой зоне. На фиг.2A, 2B и 2C схематически изображена мультифокальная внутриглазная линза (ИОЛ) 10 в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения, который включает оптику 12, имеющую переднюю поверхность 14 и заднюю поверхность 16, которые расположены у оптической оси OA. Как более детально обсуждается ниже, ИОЛ 10 обеспечивает как фокусирующую силу в ближней области, так и фокусирующую силу в дальней области. Хотя в этом варианте осуществления ИОЛ имеет двояковыпуклый профиль (каждая из передней и задней поверхностей имеет выпуклый профиль), в других вариантах осуществления, ИОЛ может иметь любой другой подходящий профиль, например выпукло-вогнутый, плоско-выпуклый и т.д. В некоторых вариантах осуществления оптика 12 может иметь максимальный радиус (R) от оптической оси OA в диапазоне от примерно 2 мм до примерно 4 мм, тогда как в других вариантах осуществления оно может быть больше. Для направления большего количества света на длинный фокус, например, все высоты ступеней дифракционных ступеней уменьшены по сравнению с примером предшествующего уровня техники, показанным на фиг.1. Это оказывает эффект направления большего количества света на длинный фокус и меньшего количества света на близкий фокус.

В дополнение к изменениям высот дифракционных ступеней передняя поверхность 14 включает центральную рефракционную область 18, которая окружена кольцевой дифракционной областью 20 и наружной рефракционной областью 22. Если центральная область имеет фокус «рефракции», который соответствует длиннофокусной силе линзы, то дополнительный свет направляется на эту оптическую силу линзы. При многих осуществлениях центральная рефракционная область 18 может иметь радиус (R _c) относительно оптической оси OA в диапазоне от примерно 0,25 мм до примерно 1 мм, хотя могут также использоваться другие радиусы. В данном иллюстративном варианте осуществления задняя поверхность 16 не включает никаких дифракционных структур, хотя в других вариантах осуществления она может включать такие структуры. Как далее обсуждается ниже, центральная рефракционная область 18 передней поверхности вносит вклад в фокусирующую силу оптики, которая соответствует в настоящем варианте осуществления длиннофокусной оптической силе ИОЛ. В качестве примера в некоторых случаях оптическая сила расстояния оптики может находиться в диапазоне от примерно -5 до примерно +55 диоптрий, а типичнее в диапазоне от примерно 6 до примерно 34 диоптрий, или в диапазоне от примерно 18 до примерно 26 диоптрий.

В примере, показанном на фиг.2A-2C, базовые профили и передней поверхности 14, и задней поверхности 16 являются по существу сферическими со степенями кривизны, которые выбираются вместе с индексом рефракции (показателем преломления) материала, формирующего оптику, для обеспечения линзы только оптической силой расстояния в отсутствие дифракционной структуры. Однако осевая локализация области центральной зоны подбирается так, что она не соответствовала базовой кривой. На это также указывает разделение высоты между центральной и внешней областями на фиг.2C. Эта регулировка относительной оптической фазы центральной зоны по сравнению с остальной частью линзы может использоваться для настройки контраста изображения для обоих видов оптической силы линзы в некоторой степени независимо от разделения энергии на два фокуса. Аналогичным образом кривизна поверхности центральной зоны может также регулироваться отдельно или в сочетании с фазовой задержкой на дифракционном этапе для оптимизации контраста изображения.

В некоторых вариантах осуществления одна или обе поверхности линзы могут проявлять сферические базовые профили, адаптированные для контроля аберраций и увеличения контраста изображения. В качестве примера ИОЛ в соответствии с таким вариантом осуществления может содержать оптику, имеющую переднюю поверхность и заднюю поверхность. Передняя поверхность может включать рефракционную центральную область, которая совместно с задней поверхностью генерирует оптическую силу рефракции. Подобно предыдущему варианту осуществления дифракционная область может окружать рефракционную центральную область. Дифракционная область может в свою очередь быть окружена рефракционной наружной областью. В таком варианте осуществления передняя поверхность имеет асферический базовый профиль. Другими словами, базовый профиль передней поверхности отличается от предполагаемого сферического профиля. Например, асферический базовый профиль может характеризоваться отрицательной конической постоянной, которая может быть выбрана на основании силы рефракции линзы, которая регулирует эффекты аберрации. В качестве примера, коническая постоянная может быть в диапазоне от примерно -10 до примерно -1000 (например, -27). Хотя в данном варианте осуществления базовый профиль задней поверхности является по существу сферическим, в других вариантах осуществления базовый профиль задней поверхности может также проявлять выбранную степень асферичности с тем, чтобы комбинированные асферические профили двух поверхностей содействовали генерированию одного фокуса рефракции центральной частью линзы. В других вариантах осуществления центральная рефракционная зона может иметь сферический профиль для содействия генерирования одного фокуса рефракции, даже когда поверхность имеет в остальном асферический базовый профиль.

Снова обращаясь к фиг.2A, 2B и 2C, оптика 12 может быть сформирована из любого подходящего биологически совместимого материала. Некоторые примеры таких материалов включают без ограничения мягкий акриловый полимер, силикон, гидрогель или другие биологически совместимые полимерные материалы, имеющие требуемый индекс рефракции для определенного применения линзы. При многих вариантах осуществления индекс рефракции материала, формирующего оптику, может находиться в диапазоне от примерно 1,4 до примерно 1,6 (например, оптика может быть сформирована из материала линзы, общеизвестного как Acrysof (поперечно сшитого сополимера 2-фенилэтилакрилата и 2-фенилэтилметакрилата), имеющего индекс рефракции 1,55.

Иллюстративная ИОЛ 10 также включает множество фиксирующих элементов (например, гаптиков) 11, которые содействуют размещению ИОЛ в глазу пациента. Фиксирующие элементы 11 могут быть также сформированы из подходящих полимерных материалов, таких как полиметилметакрилат, полипропилен и тому подобные.

Как отмечено выше, оптика 12 также включает дифракционную область 20, которая расположена на его передней поверхности 14, хотя в других вариантах осуществления она может быть расположена на задней поверхности или на обеих поверхностях. Дифракционная область 20 образует кольцевую область, окружающую центральную рефракционную область 18 передней поверхности оптики. В данном иллюстративном варианте осуществления дифракционная область 20 обеспечивает длиннофокусную оптическую силу, а также короткофокусную силу. В данном примере длиннофокусная оптическая сила, обеспечиваемая дифракционной структурой, по существу аналогична фокусирующей силе рефракции, обеспечиваемой центральной рефракционной областью ИОЛ. Короткофокусная оптическая сила, обеспечиваемая дифракционной областью, может находиться, например, в диапазоне от примерно 1 D до примерно 4 D, хотя могут также использоваться другие величины. В некоторых вариантах осуществления дифракционная область 20 может иметь ширину (w) в диапазоне от примерно 0,5 мм до примерно 2 мм, хотя могут также использоваться другие величины. В других вариантах осуществления дифракционная область 20 может обеспечить длиннофокусную оптическую силу, а не короткофокусную силу.

Хотя в некоторых вариантах осуществления дифракционная область может распространяться до наружной границы оптики 12, в данном варианте осуществления дифракционная область имеет форму усеченного конуса. Конкретнее, дифракционная область расположена между центральной рефракционной областью 18 линзы и его наружной рефракционной областью 22. Аналогично рефракционной центральной области наружная рефракционная область обеспечивает одну фокусирующую силу рефракции, которая в данном случае по существу равна силе рефракции, обеспечиваемой центральной областью. Другими словами, центральная и наружная рефракционные области ИОЛ вносят вклад только в длиннофокусную силу линзы, тогда как дифракционная область (в данном описании также именуемая зональной дифракционной областью) направляет падающую на нее световую энергию и в длинный, и близкий фокусы линзы. Как будет описано в настоящей заявке, энергия, направленная на длиннофокусную силу, может быть увеличена уменьшением высот ступени дифракционной области и/или регулировкой кривизны центральной рефракционной зоны.

Как схематически показано на фиг.2C, которая представляет собой профиль поверхности передней поверхности без базового профиля поверхности, в данном иллюстративном варианте осуществления дифракционная область 20 образована из множества дифракционных зон 24, расположенных на нижележащей базовой кривой передней поверхности 14. Число дифракционных зон может составлять в диапазоне от примерно 2 до примерно 20, хотя могут также использоваться другие числа. Дифракционные зоны 24 отделены друг от друга множеством ступеней 26. В данном иллюстративном варианте осуществления высоты ступеней 26 являются неоднородными. Конкретнее, в данном примере высоты ступеней уменьшаются как функция увеличения расстояния от центра передней поверхности (пересечение оптической оси OA с передней поверхностью). Другими словами, ступени аподизированы для проявления уменьшающихся высот как функции увеличения радиального расстояния от оптической оси линзы. Как детальнее обсуждено ниже, в других вариантах осуществления высоты ступеней могут проявлять другие типы неравномерности или, альтернативно, они могут быть равномерными. Схематический радиальный профиль, изображенный на фиг.2C, также показывает, что величины кривизны центральной и наружной рефракционных областей ИОЛ соответствуют базовой кривизне передней поверхности (следовательно, эти области показаны на чертеже как плоские), хотя фазовый сдвиг представлен относительно центральной зоны. Другие конфигурации, как описано ниже, могут также использоваться для отведения большей энергии к длиннофокусной силе вариантов осуществления настоящего изобретения.

Ступени расположены на радиальных границах дифракционных зон. В данном иллюстративном варианте осуществления радиальное положение границы зоны может определяться в соответствии со следующим отношением:

,

где

i обозначает число зон,

r₀ обозначает радиус центральной рефракционной зоны,

обозначает проектируемая длина волны, и

f обозначает фокусное расстояние короткого фокуса.

В некоторых вариантах осуществления проектируемую длину волн выбирают равной 550 нм для зеленого света в центре визуального отклика. В некоторых случаях, радиус центральной зоны (r ₀) может быть задан .

С продолжающейся ссылкой на фиг.2C в некоторых случаях высота ступени между прилегающими зонами или вертикальная высота каждого рефракционного элемента на границе зоны может быть определена в соответствии со следующим отношением:

,

где

обозначает проектируемую длину волн (например, 550 нм),

n₂ обозначает рефрактивный индекс (показатель преломления) материала, из которого сформирована линза,

n₁ обозначает рефрактивный индекс среды, в которую помещена линза.

и f_apodize обозначает функцию масштабирования, величина которой уменьшается как функция увеличения радиального расстояния от пересечения оптической оси с передней поверхностью линзы. Например, функция масштабирования может быть определена следующим отношением:

,

где

r_i обозначает радиальное расстояние i^-ой зоны,

r _in обозначает внутреннюю границу дифракционной области, как схематически изображено на фиг.2C,

r_out обозначает внешнюю границу дифракционной области, как схематически изображено на фиг.2C, и

exp представляет собой величину, выбранную на основании относительного положения зоны аподизации и желательного уменьшения высоты ступени дифракционного элемента. Экспонента exp может быть выбрана на основании желательной степени изменения эффективности дифракции по поверхности линзы. Например, exp может принимать величины в диапазоне от примерно 2 до примерно 6.

В качестве другого примера функция масштабирования может быть определена следующим отношением:

,

где

r_i обозначает радиальное расстояние i^-ой зоны и

r _out обозначает радиус зоны аподизации.

В иллюстративном варианте осуществления, показанном на фиг.2C, каждая ступень на границе зоны, центрирована по базовому профилю с половиной ее высоты выше базового профиля, а другой половиной ниже указанного профиля, кроме центральной ступени. Другие детали, относящиеся к выбору высот ступеней, кроме высоты центральной ступени, можно найти в патенте США № 5699142, который полностью включен в настоящее описание путем ссылки.

При использовании центральная рефракционная область обеспечивает одну длиннофокусную силу рефракции, так что ИОЛ 10 эффективно функционирует в качестве монофокальной линзы рефракции для небольших размеров зрачка, то есть размеров зрачка, менее чем или равную радиальному размеру центральной рефракционной области. Для больших размеров зрачка, в то время как центральная область продолжает обеспечивать одну длиннофокусную оптическую силу, дифракционная область начинает содействовать фокусирующей силе ИОЛ путем обеспечения двух фокусирующих сил дифракции: одной, по существу равной рефракционной длиннофокусной силе центральной области, и другой, соответствующей короткофокусной силе. По мере дальнейшего увеличения размера зрачка наружная рефракционная область 22 может также вносить вклад в силу рефракции длиннофокусной силе линзы. Фракция световой энергии, распределенной в короткий фокус относительно длинного фокуса, можно регулировать, например, через размеры центральной и наружной рефракционной областей, а также параметров (например, высот ступеней), связанных с дифракционной областью. Кроме того, в случаях, в которых высоты ступеней аподизированы, эта фракция может изменяться как функция размера зрачка. Например, уменьшение высот ступеней дифракционной структуры приводит к увеличению фракции световой энергии, передаваемой к длинному фокусу дифракционной структурой по мере увеличения размера зрачка.

Таким образом, энергия, направленная на длиннофокусную силу вариантов осуществления настоящего изобретения, может быть увеличена уменьшением высот дифракционных ступеней в дифракционной области и/или регулировкой кривизны центральной зоны расстояния. Центральная зона может иметь такую же кривизну, как базовая кривизна ИОЛ, приводя к получению простой центральной зоны расстояния, или может быть увеличена для улучшенной длиннофокусной функции за счет наличия другой кривизны центральной зоны. Например, на фиг.2B схематически показан вид сбоку мультифокальной ИОЛ, показанной на фиг.2A, имеющей центральную зону расстояния с отрегулированной фазой центральной зоны и приблизительно такой же кривизной, как базовая кривизна. В данном варианте осуществления фаза центральной зоны подбирается регулировкой (уменьшением) высоты первой дифракционной ступени (ступени, самой близкой к центральной зоне) и посредством этого изменения фазовой задержки центральной зоны. В другом варианте осуществления, таком как показанный на фиг.3, изображена мультифокальная ИОЛ в соответствии с настоящим изобретением, имеющая центральную зону расстояния с подобранной фазой центральной зоны и кривизной центральной зоны, подобранной для отличия от базовой кривизны ИОЛ для регулировки качества изображения для обеих сил линзы.

Как видно из фиг.2B и 3 и других чертежей в настоящем описании, различные параметры линзы могут использоваться отдельно или в комбинации для увеличения энергии, распределяемой на длиннофокусную оптическую силу вариантов осуществления настоящего изобретения, и для регулировки контраста изображения. Таким образом, регулировка центральной дифракционной ступени может комбинироваться, например, с изменением кривизны центральной зоны. Форма центральной зоны также может регулироваться и может быть сферической или асферической и отличаться от формы базовой кривой. Кроме того, описанные в настоящей заявке регулировки фазы и кривизны центральной зоны могут аналогичным образом использоваться для увеличения энергии, распределенной в некоторых вариантах осуществления на короткофокусную силу, а не длиннофокусную силу. Таким образом, варианты осуществления настоящего изобретения могут достаточно эффективно использоваться для направления большего количества энергии на первую (длиннофокусную) силу линзы или на вторую (короткофокусную) силу линзы, в то же время регулируя качество изображения.

Фиг.4 представляет собой серию графиков, иллюстрирующих оптические свойства как функции квадрата расстояния от оси, вариантов осуществления настоящего изобретения, имеющих различные комбинации фазы центральной зоны и кривизны центральной зоны. Фиг.5 представляет собой серию графиков, иллюстрирующих изменения функции передачи модуляции (MTF) для вариантов осуществления ИОЛ по настоящему изобретению, имеющих различные величины центральной фазы. Эти графики иллюстрируют примеры регулировок центральной зоны при нанесении на график как функции квадрата радиуса ИОЛ. Они представляют оптическую фазовую задержку на поверхности центральной зоны, а также физический профиль поверхности оптики ИОЛ. Фиг.5 иллюстрирует улучшение длиннофокусной силы определенным примером конструкции линзы предшествующего уровня техники, имеющей центральную зону, в сравнении с вариантом осуществления ИОЛ по настоящему изобретению, имеющую фазовую задержку 0,5 в центральной дифракционной ступени. Кроме того, этот пример показывает увеличенную энергию к длиннофокусной силе по сравнению с линзой предшествующего уровня техники путем уменьшения высот всех ступеней дифракционной области. В данном примере контраст MTF увеличивается для короткофокусной оптической силы при введении фазовой задержки центральной зоны.

Аподизация дифракционной области вариантов осуществления настоящего изобретения не ограничивается той, которая обсуждена выше. Действительно, могут использоваться разнообразные типы аподизации высот ступеней. В качестве примера, как показано на фиг.6A и 6B, в некоторых вариантах осуществления ИОЛ 30 может включать переднюю поверхность 32 и заднюю поверхность 34, где передняя поверхность характеризуется центральной рефракционной областью 36, кольцевой дифракционной областью 38, которая окружает центральную рефракционную область 34, и наружной рефракционной областью 40. Кольцевая рефракционная область образована множеством дифракционных зон 38a, которые отделены друг от друга множеством ступеней 38b, где ступени имеют увеличивающиеся высоты от внутренней границы A дифракционной области к ее наружной границе B.

Такая аподизация высот ступеней именуется в настоящем описании «обратной аподизацией». Аналогично предыдущему варианту осуществления дифракционная область вносит вклад не только в длиннофокусную оптическую силу ИОЛ, но также в ее короткофокусную оптическую силу, например, короткофокусная оптическая сила может находиться в диапазоне от примерно 1 до примерно 4 D. Однако в отличие от предыдущего варианта осуществления процентная доля падающей световой энергии, передаваемой дифракционной областью к длинному фокусу, уменьшается по мере увеличения размера зрачка (вследствие увеличения высот ступеней как функции увеличения радиального расстояния от оптической оси).

В других вариантах осуществления высоты ступеней в дифракционной области могут увеличиваться от внутренней границы области для достижения максимальной величины в промежуточном местоположении в пределах области с последующим уменьшением к наружной границе области. В качестве примера на фиг.6C изображена такая ИОЛ 42, имеющая оптику 44, характеризуемую передней поверхностью 46 и задней поверхностью 48. Аналогично предшествующим вариантам осуществления передняя поверхность 46 включает центральную рефракционную область 50, кольцевую дифракционную область 52, которая окружает рефракционную область. И наружную рефракционную область 54, которая в свою очередь окружает дифракционную область. Относительно радиального профиля передней поверхности, представленной на фиг.6D, кольцевая дифракционная область включает множество дифракционных зон 56, отделенных друг от друга множеством ступеней 58, где высоты ступеней сначала увеличиваются, а затем уменьшаются по мере увеличения расстояния от центра линзы. Альтернативно, в другом варианте осуществления, схематически показанном на фиг.6E, высоты ступеней сначала уменьшаются, а затем увеличиваются по мере увеличения расстояния от центра линзы.

В других вариантах осуществления высоты ступеней, разделяющих различные зоны дифракционной области, могут быть по существу однородными (например, в пределах производственных допусков). В качестве иллюстрации на фиг.7 схематически изображен радиальный профиль поверхности такой линзы (например, передняя поверхность линзы), из которой был вычтен нижележащий базовый профиль. Радиальный профиль поверхности указывает, что поверхность включает центральную рефракционную область A (с кривизной, которая по существу равна базовой кривизне поверхности, но с дополнительной фазовой задержкой), дифракционную область B и наружную рефракционную область C. Дифракционная область B характеризуется множеством дифракционных зон 60, которые отделены друг от друга множеством ступеней 62. Высоты ступеней 62 по существу одинаковые.

В качестве примера в некоторых вариантах осуществления ИОЛ, имеющей по существу одинаковую высоту ступеней, которая обеспечивает выбранный фазовый сдвиг на границе каждой зоны, радиальное положение границы зоны можно определить в соответствии с уравнением 1. В некоторых случаях радиус центральной зоны (r₀) может быть установлен . Кроме того, высота ступени между прилегающими зонами может быть определена в соответствии со следующим отношением:

где

обозначает проектируемую длину волн (например, 550 нм),

n₂ обозначает рефрактивный индекс (показатель преломления) материала, из которого сформирована линза,

n₁ обозначает рефрактивный индекс среды, в которую помещена линза, и

b представляет собой фракцию, например 0,5 или 0,7.

В некоторых вариантах осуществления дифракционная область может простираться от наружной границы центральной рефракционной области до наружной границы оптики. В качестве примера на фиг.8 схематически изображена такая ИОЛ 64, которая включает переднюю поверхность 66 и заднюю поверхность 68. Передняя поверхность включает центральную рефракционную область 70, которая совместно с рефракционной задней поверхностью придает оптике длиннофокусную оптическую силу рефракции. Центральная зона имеет регулировку высоты ступени и/или кривизны. Дифракционная область 72, расположенная на передней поверхности, простирается от наружной границы центральной рефракционной области до наружной границы оптики и обеспечивает дифракционную короткофокусную и дифракционную длиннофокусную оптическую силу. В данном иллюстративном варианте осуществления дифракционная длиннофокусная оптическая сила по существу равна длиннофокусной силе рефракции, обеспечиваемой рефракционной центральной областью оптической системы. Хотя в данном примере дифракционная область образована множеством дифракционных зон, разделенных ступенями, имеющими по существу одинаковые высоты, в других вариантах осуществления высоты ступеней могут быть неравномерными (например, они могут быть аподизированы).

В некоторых других вариантах осуществления ИОЛ может включать центральную рефракционную область, кольцевую дифракционную область, расположенную на ее поверхности, и наружную рефракционную область, где центральная и наружная рефракционные области обеспечивают различные фокусирующие силы рефракции. Центральная зона имеет регулировку высоты ступеней и/или кривизны. В качестве примера, как показано схематически на фиг.9, центральная рефракционная область 90a такой ИОЛ 90 может вносить вклад в длиннофокусную оптическую силу ИОЛ (соответствующей длинному фокусу A), тогда как наружная рефракционная область 90b ИОЛ вносит вклад рефракции в короткофокусную оптическую силу ИОЛ (соответствующей короткому фокусу B). Дифракционная область 90c в свою очередь вносит вклад дифракции в коротко- и длиннофокусные силы ИОЛ. Такое различие рефракционных фокусирующих свойств центральной и наружной областей может достигаться, например, конфигурированием наружной области одной или обеих поверхностей линзы с кривизной поверхности (профилем поверхности), отличной от кривизны соответствующей центральной области.

В некоторых случаях базовый профиль, по меньшей мере, одной из поверхностей линзы может проявлять выбранную степень асферичности для контроля аберраций, например, для регулирования глубины фокуса. Например, передняя поверхность, на которой расположена дифракционная область, может проявлять сферический профиль, в то время как задняя поверхность проявляет определенную степень асферичности. В качестве примера другие положения относительно конфигурирования одной или более поверхностей ИОЛ, можно найти в рассматриваемой заявке на патент США, озаглавленной «Интраокулярная линза», имеющей серийный номер 11/397332, поданной 4 апреля 2006 г., которая включена в настоящее описание путем ссылки.

В других случаях по меньшей мере одна из поверхностей линзы может иметь торический базовый профиль (профиль, характеризуемый двумя различными степенями кривизны по двум ортогональным направлениям поверхности) для содействия коррекции астигматизма.

В некоторых вариантах осуществления биологически совместимый полимерный материал оптики может быть импрегнирован одним или более красителями с тем, чтобы линза могла обеспечить некоторую степень фильтрации синего света. Некоторые примеры таких красителей представлены в патентах США № № 5528322 (озаглавленном Полимеризируемые желтые красители и их применение во внутриглазных линзах), 5470932 (озаглавленный Полимеризируемые желтые красители и их применение во внутриглазных линзах), 5543504 (озаглавленный Полимеризируемые желтые красители и их применение во внутриглазных линзах) и 5662707 (озаглавленный Полимеризируемые желтые красители и их применение во внутриглазных линзах), которые все включены в настоящее описание путем ссылки.

Разнообразные известные методики изготовления могут использоваться для формирования интраокулярной линзы (например, ИОЛ) в соответствии с описанием изобретения. Например, такие методики могут использоваться для первоначального формирования рефракционной оптики и последующего генерирования кольцевой дифракционной области на одной из поверхностей оптики с тем, чтобы дифракционная область окружала центральную рефракционную область поверхности.

Специалистам в данной области будет понятно, что определенные модификации могут быть внесены в описанные выше варианты осуществления без отхода от объема изобретения.