有限光柵鏡片、系統和方法

2023-12-08 08:18:51

專利名稱：有限光柵鏡片、系統和方法
技術領域：
本發明的實施方式涉及視力治療技術，特別地，涉及眼鏡片(鏡片，ophthalmiclens)，諸如例如隱形眼鏡、角膜嵌入物或覆蓋物、或人工晶狀體(I0L)，其包括，例如有晶狀體眼IOL和雙聯IOL (B卩，在已經具有IOL的眼睛中植入的I0L)。
背景技術：
老花眼是一種影響眼睛的適應性的疾病。當物體移動得更靠近年輕的、適當起作用的眼睛時，睫狀肌收縮和小帶鬆弛的作用允許眼睛的晶狀體改變形狀，並由此增加其屈光力和在近距離聚焦的能力。此適應性可允許眼睛在近物和遠物之間聚焦和重新聚焦。老花眼通常隨著人變老而出現，並與適應性的自然逐漸損耗相關。老花眼通常失去快速且容易地在變化距離處的物體上重新聚焦的能力。老花眼的影響通常在45歲的年齡之後變得明顯。到65歲的年齡，晶狀體通常失去幾乎全部彈性，並僅具有有限的改變形狀的能力。與眼睛的適應性減小一起，年齡還可能由於形成白內障而導致晶狀體混濁。白內障可能在晶狀體的硬中央核中形成，在晶狀體的更軟的外皮層部分中形成，或在晶狀體的背面處形成。可通過用人工晶狀體替換混濁的自然晶狀體來治療白內障。人工晶狀體替換眼睛中的自然晶狀體，人工晶狀體通常稱作眼內透鏡或「I0L」。單焦點IOL旨在僅在一個距離處提供視力矯正，通常是遠焦距。對植入預測最適當的IOL屈光度(強度，power)具有有限的精度，並且，不適當的IOL屈光度會在手術後給患者留下殘餘的折光差。因此，已接受IOL植入的患者可能必須還佩戴眼鏡以實現良好的遠視力。最低限度地，由於單焦點IOL僅在一個距離處提供視力治療，並且，由於典型的矯正用於遠距離，所以，對於良好的近視力和有時中視力通常都需要眼鏡。術語「近視力」通常相當於當物體位於離對象眼睛基本上在眼睛的視網膜上的焦點中的約I至2英尺之間的距離時所提供的視力。術語「遠視力」通常相當於當物體位於至少基本上在眼睛的視網膜上的焦點中的約6英尺或更大的距離時所提供的視力。術語「中視力」相當於當物體位於離對象眼睛基本上在眼睛的視網膜上的焦點中的約2英尺至約5英尺的距離時所提供的視力。已用各種方式嘗試來解決與單焦點IOL相關的限制。例如，已經提出了多焦點I0L，其原則上提供兩個焦點，一個近焦點和一個遠焦點，可選地具有一定程度的中間焦點。這種多焦點IOL或雙焦點I0L，旨在於兩個距離處提供良好的視力，並包括折射和衍射多焦點I0L。在一些情況中，旨在矯正兩個距離處的視力的多焦點IOL可能提供約3. O或4. O屈光度的近增加屈光力(near add power)。例如，多焦點IOL可以依賴於衍射光學表面，以朝著不同的焦距引導光能的部分，從而允許患者清楚地看到近物和遠物。還已經提出了不用去除自然晶狀體來治療老花眼的多焦點眼鏡片(包括隱形眼鏡等)。還可以將單焦點或多焦點的衍射光學表面構造為提供減小的色像差。 衍射型單焦點和多焦點鏡片可利用具有提供屈光力的給定折射率和表面曲率的材料。衍射型鏡片具有使鏡片具有有助於鏡片的整體屈光力的衍射屈光力(衍射強度，diffractive power)的衍射型分布(衍射曲線,衍射輪廓,diffractive profile)。典型地，衍射型分布的特徵在於許多衍射區域。當用於眼鏡片時，這些區域典型地是在鏡片的光軸周圍隔開的環形鏡片區域、或光柵。每個光柵可由光學區域、該光學區域和相鄰光柵的光學區域之間的過渡區域、以及光柵幾何形狀來限定。光柵幾何形狀包括光學區域的內徑和外徑以及形狀或斜率、過渡區域的高度或階梯高度(step height)以及形狀。光柵的表面積或直徑主要決定鏡片的一種或多種衍射屈光力，光柵之間的過渡的階梯高度主要決定不同增加屈光力之間的光分布。這些光柵一起形成衍射型分布。鏡片的多焦點衍射型分布可用來通過提供兩個或多個屈光力來緩解老花眼；例如，一個用於近視力，一個用於遠視力。鏡片還可採用放在眼睛的囊袋內的人工晶狀體的形式，代替原有晶狀體，或放在自然晶狀體的前面。鏡片還可以是隱形眼鏡的形式，最常見的是雙焦點隱形眼鏡，或是這裡提到的任何其他形式。雖然多焦點眼鏡片使許多患者提高了視力質量，但是其他改進也將是有好處的。例如，一些人工晶狀體眼患者會經歷不希望有的視覺效果(閃光感異常(dysphotopsia)),例如眩光或光暈。當來自未使用的焦點圖像的光產生在所使用的焦點圖像上重疊的焦點之外的圖像時，可能出現光暈。例如，如果使來自遠點光源的光通過雙焦點IOL的遠焦點在視網膜上成像，那麼IOL的近焦點將同時將散焦的圖像重疊在由遠焦點形成的圖像上。此散焦的圖像可以將其自身表現為焦點之內的圖像周圍的光環的形式，並叫做光暈。另一個改進區域在多焦點鏡片的典型雙聚焦周圍旋轉。由於多焦點眼鏡片典型地提供近視力和遠視力，所以可能犧牲中視力。具有擴展焦距深度(焦深)的鏡片可能對一些患者提供在一定範圍的距離處具有良好視力的好處，同時減小閃光感異常或沒有閃光感異常。已經提出了各種擴展IOL的焦距深度的技術。例如，一些方法基於準心折射原理，並包括具有稍微增加的屈光力的中心區域。其他技術包括非球面或包括具有不同折射區域屈光力的折射區域。
雖然一些所提出的治療可能對需要其的患者提供一些好處，但是仍將希望進一步提高。例如，將希望提供沒有閃光感異常地在較寬且擴展的焦距範圍內具有增強的圖像質量的改進的IOL系統和方法。本發明的實施方式提供了解決上述問題的方案，並由此對這些突出需求中的至少一部分提供了答案。

發明內容
本發明的實施方式通常提供改進的鏡片和成像技術。示例性實施方式提供改進的眼鏡片(諸如，例如，隱形眼鏡、角膜嵌入物或覆蓋物(corneal inlays or onlays)、或人工晶狀體(眼內透鏡，眼內晶狀體，intraocular lens) (I0L),其包括,例如有晶狀體眼IOL和雙聯I0L)，並提供相關的用於其設計和使用的方法。本發明的實施方式包含具有圓形表面結構的IOL光學裝置，該圓形表面結構具有一個至四個包圍表面結構的光柵(紅外光柵，echelette)。這樣設計分布,使得其增加人工 晶狀體眼的焦距深度，其中，用人造鏡片代替眼睛的自然晶狀體。這種有限環IOL技術抑制了與傳統的具有許多衍射環的多焦點IOL相關的不同的雙聚焦。因此，通過根據本發明的實施方式的鏡片，可減輕與傳統的多焦點IOL相關的閃光感異常(例如光暈作用)。不例性有限環IOL包括前面(anterior face)和後面(posterior face)。可在前表面或後表面(或前面或後面)上設置分布(外廓，曲線，輪廓，profle)。該分布可具有內部和外部。內部典型地具有拋物線彎曲形狀。內部還可稱作微結構、或中心或內部光柵。在內部和外部之間，可能存在連接內部和外部的過渡區域(transition zone)。外部可能由四個或更少的光柵組成。除了拋物線形狀以外，中心/內部光柵可具有任何各種形狀，包括雙曲線、球面、非球面和正弦形。中心/內部光柵的內部和外部之間的過渡(過渡部分，transition)可以是急劇過渡，或者，其可以是平滑過渡。微結構的外側處的外部的表面可具有任何球面或非球面形狀，並由有限數量的光柵組成，優選地小於四個。可優化外部的形狀，以具有一定範圍的瞳孔大小所需的光學性能。所需光學性能可以基於以下要素，諸如，焦距深度、遠焦點中的光學質量、以及最佳焦點(或遠焦點)位置作為瞳孔大小的函數的變化。可以應用這樣的優化規則，好像形狀是折射單焦點I0L，或是具有擴展焦距深度的折射I0L，或是矯正或改變視覺球面像差的折射設計。可進行這樣的特殊設計，其中在中心光柵和外部區域之間的相互作用包含在該設計或優化中。這裡描述的技術也非常適合於用任何各種眼鏡片實現，包括I0L、角膜嵌入物或覆蓋物、和/或隱形眼鏡。在一個方面中，本發明的實施方式包含用於治療患者的眼睛的眼鏡片系統和方法。示例性鏡片可包括具有前折射型分布(前折射曲線，前折射輪廓，anterior refractiveprofile)的前面和具有後折射型分布(後折射曲線,後折射輪廓，posterior refractiveprof ile)的後面。可將這些面設置在光軸周圍。鏡片還可包括施加在前折射型分布或後折射型分布上的衍射型分布。在一些情況中，衍射型分布可以包括不超過5個光柵。可選地，可在鏡片的中心區域內設置中心光柵。相關地，可將中心光柵設置在包圍鏡片的中心折射區域的圈環內。在一些情況中，鏡片包括具有有限數量的包圍中心光柵或圈環的光柵的外圍區域。該有限數量的光柵的特徵可能在於恆定的相移。
根據一些實施方式，眼鏡片可包括有限數量的其特徵在於拋物曲線的光柵。中心光柵可具有在從約Imm到約4mm範圍內的直徑。例如，中心光柵可具有約I. 5mm的直徑。在一些情況中，中心光柵可具有在從約I. Omm到約5. Omm範圍內的直徑。鏡片實施方式可包括由有限數量的光柵和折射部分組成的外圍部分。中心和外圍光柵(peripheral echelette)可具有I至7mm2之間的表面積。例如，光柵可具有2. 3_2的表面積。在一些情況中，鏡片可以包括包圍光柵的外圍部分。鏡片可以包括具有在從約4mm到約6mm範圍內的外徑的外圍部分。在一些情況中，外圍部分將具有在從約Imm到約7mm範圍內的外徑。例如，鏡片可以包括具有約5_的外徑的外圍部分。光柵的特徵可以在於具有在從約O. 5μπι到約4 μ m範圍內的值的階梯高度。根據一些實施方式，過渡的特徵可以在於具有在從約I. 5 μ m到2. 5 μ m範圍內的值的階梯高度。根據一些實施方式，過渡的特徵可以在於具有約I. 7 μ m的值的階梯高度。在其他實施方式中，階梯高度可具有約2. Ομ 的值。
可選地，衍射型分布的特徵可以在於設計波長，並且，鏡片可包括這樣的過渡，其特徵在於產生設計波長的約O. 25倍至約I倍之間的相移的階梯高度。在一些情況中，衍射型分布的特徵可以在於設計波長，並且，鏡片可包括這樣的過渡，其特徵在於產生設計波長的約O. 15倍至約2倍之間的相移的階梯高度。在一些方面中，本發明的實施方式包含這樣的系統和方法，其包含包括前面、後面和衍射型分布的眼鏡片，該前面具有前折射型分布，該後面具有後折射型分布，使得將這些面設置在光軸周圍，並且衍射型分布施加在前折射型分布或後折射型分布上，使得衍射型分布包括內部光柵和四個或更少的外部光柵。根據一些實施方式，可將內部光柵設置在鏡片的中心區域內。在一些情況中，可將內部光柵設置在包圍鏡片的中心區域的圈環內。可選地，內部光柵和外部光柵的特徵可以在於拋物線。在一些情況中，內部光柵和外部光柵的特徵可以在於恆定的相移。根據一些實施方式，眼鏡片可包括適應性鏡片和/或多焦點鏡片。為了更充分地理解本發明的本質和優點，應當結合附圖參考以下詳細描述。


圖IA是具有多焦點折射人工晶狀體的眼睛的橫截面圖。圖IB是具有植入的多焦點衍射人工晶狀體的眼睛的橫截面圖。圖2Α是衍射多焦點眼鏡片的正視圖。圖2Β是圖2Α的鏡片的橫截面圖。圖3Α-3Β是傳統的衍射多焦點鏡片的衍射型分布的一部分的圖示。圖4示出了根據本發明的實施方式的鏡片的中心光柵的方面。圖4Α-4Ε示出了根據本發明的實施方式的鏡片分布的方面。圖5示出了根據中心光柵實施方式的所計算的散焦曲線的方面。圖6示出了根據本發明的實施方式的所計算的散焦曲線的方面。為了說明的目的，並不精確地成比例地繪製一些上述附圖中所示的分布幾何形狀。圖中所示的分布的高度通常是約O. I μ m至約8. O μ m的等級，儘管高度可能根據以下因素而變化，例如患者所需矯正的量、鏡片材料和周圍介質的折射率、以及期望衍射級之間的光的所需分布。
具體實施例方式應理解，已經簡化了本發明的附圖和描述，以說明與清楚地理解本發明相關的元件(要素)，同時，為了清楚和簡短的目的，消除了在典型眼鏡片、可植入光學設備、系統和方法中找到的許多其他元件(要素)。因此，本領域普通技術人員可認識到，在執行本發明時希望和/或需要其他元件和/或步驟。然而，因為這種元件和步驟在本領域中是眾所周知的，並且因為其並不便於更好地理解本發明，所以這裡不提供這種元件和步驟的討論。這裡的公開內容涉及對本領域技術人員已知的所公開的元件和方法的所有這種變化和改進。本發明的實施方式包含在擴展範圍的焦點或焦距上提供改善的圖像質量的系統和方法。這裡公開的系統和方法可包含各種眼鏡片，諸如例如隱形眼鏡、人工晶狀體、鏡片(眼鏡片，spectacle lenses)、以及角膜嵌入物或覆蓋物。示例性實施方式包括這樣的眼鏡片，與傳統的單焦點鏡片相比，該眼鏡片具有擴展的焦距深度，並且，與傳統的多焦點眼鏡片相比，該眼鏡片的閃光感異常(dysphotopsia)減小。在一些情況中，這種技術包括IOL方 法，該方法包括有限數量的環或光柵，並典型地包括擴展的焦距深度。有利地，這種方法可對患者提供良好的遠距視力、以及在中間距離處提供良好的沒有閃光感異常的視力。本發明的實施方式通常提供改進的鏡片和成像系統，並可包含在任何這樣的系統中，在該系統中，具有擴展焦距深度的鏡片可能是有利的，例如照相機/錄像機鏡片，包括那些用於監視或用於手術步驟的、以及用於行動電話或其他相關裝置中的照相機的鏡片。本發明的實施方式可能以改進的眼科裝置、系統和方法的形式找到其最直接的應用。本發明的示例性實施方式提供改進的眼鏡片(包括，例如隱形眼鏡、人工晶狀體(I0L)、角膜植入物等)和相關的用於其設計和使用的方法。本發明的實施方式可以與單焦點衍射或折射鏡片、雙焦點衍射或折射鏡片、以及多焦點衍射或折射鏡片一起使用，例如，本發明的實施方式可添加至多焦點I0L，例如TECNIS多焦點或REZOOM或RESTOR IOL的相對表面。換句話說，例如，可對衍射或折射多焦點實施方式的相對表面添加擴展焦距深度特徵。另外，可對例如復曲面IOL、改變視覺球面和/或色差的I0L、和/或適應的IOL添加擴展焦距深度特徵。通常，可對改變視覺像差的IOL添加擴展焦距深度特徵。通常在瞳孔較小的亮光條件中進行閱讀。相反，在瞳孔較大的低光度條件中進行夜間駕駛。本發明的實施方式包含對小瞳孔大小相對強調中視力或近視力，同時對大瞳孔大小也相對強調遠視力的鏡片。在一些這種眼鏡片中，可將更大比例的光能從鏡片的外圍部分傳遞至遠焦點，以適應低光度的遠視條件，例如夜間駕駛，近視力或中視力接收比衍射型分布的中心部分相對更多的光能-例如，以進行閱讀或計算機工作，和/或在低光度閱讀條件下提供焦距深度和中距離或近距離觀察，例如在閱讀餐館菜單時。圖IA是裝配有多焦點IOL 11的眼睛E的橫截面圖。如所示出的，例如，多焦點IOL11可包括雙焦點I0L。多焦點IOL 11在眼睛E的前部從角膜12的至少一部分接收光，並通常在眼睛E的光軸周圍集中。為了便於參考和清楚的原因，圖IA和圖IB並未公開眼睛的其他部分的折射特性，例如角膜表面。僅示出了多焦點IOL 11的折射和/或衍射特性。鏡片11的每個主面，包括前表面和後表面，通常具有折射型分布(折射型外廓，折射曲線，refractive profile)，例如雙凸的、平凸的、平凹的、凹凸的等等。相對於周圍房水、角膜、以及整個光學系統的其他光學元件的特性，這兩個表面一起限定鏡片11通過眼睛E在成像性能上的效果。傳統的單焦點IOL具有這樣的屈光力，其基於製造鏡片的材料的折射率並且還基於鏡片的前表面和後表面或前面和後面的曲率或形狀。在年輕的健康眼睛中，囊袋14周圍的睫狀肌17的收縮和鬆弛有助於眼睛適應當其移動更近時眼睛增加屈光力以保持聚焦在物體上的過程。當人變老時，適應程度降低，並通常導致老花眼、在近物上聚焦的能力變差。因此，傳統地，患者可以使用具有兩個屈光力的矯正光學裝置，一個用於近視力，一個用於遠視力，如多焦點IOL 11所提供的。多焦點鏡片還可以可選地專門利用鏡片的折射特性。這種鏡片在鏡片的不同區域中通常包括不同的屈光力(power)，以減輕老花眼的影響。例如，如圖IA所示，折射多焦點鏡片11的周邊區域可能具有適於在遠視距離觀察的屈光力。相同的折射多焦點鏡片11還可包括具有適於在近距離觀察的更高的表面曲率和通常更高的整體屈光力(有時稱作正增加屈光力)的內部區域。
與完全依賴鏡片的折射特性相反，多焦點衍射IOL或隱形眼鏡還可具有衍射屈光力，如圖IB所示的IOL 18所示出的。例如，衍射屈光力可包括正或負增加屈光力，並且，該增加屈光力可能是鏡片的整體屈光力的重要的(或甚至是主要的)貢獻者。由多個形成衍射型分布的同心衍射區域賦予衍射屈光力。可在前面或後面或兩者上施加衍射型分布。衍射多焦點鏡片的衍射型分布將進入的光引導成許多衍射級。當光13從眼睛前部進入時，多焦點鏡片18引導光13，以在視網膜16上形成遠場焦點15a以觀察遠物，並形成近場焦點15b以觀察眼睛附近的物體。根據離光13的來源的距離，相反，視網膜16上的焦點可以是近場焦點15b。典型地，遠場焦點15a與第O個衍射級相關，近場焦點15b與第I個衍射級相關，儘管也可使用其他級。多焦點眼鏡片18典型地在兩個觀察級中分布大部分光能，目的通常是使成像光能約均勻地分離(50%: 50%)，一個觀察級與遠視力相應，一個觀察級與近視力相應，儘管典型地，一些部分轉向非觀察級。在一些實施方式中，有晶狀體眼IOL可以提供矯正光學裝置，該有晶狀體眼IOL可用來在使自然晶狀體留在原處的同時治療患者。有晶狀體眼IOL可以是角度支持的、虹膜支持的、或溝槽支持的。可將有晶狀體眼IOL放在自然晶狀體上或在另一 IOL上雙聯。還想像到，本發明可應用於嵌入物、覆蓋物、適應性I0L、眼鏡、甚至是雷射視力矯正。圖2A和圖2B示出了標準衍射多焦點鏡片20的方面。多焦點鏡片20可具有某些通常與上述多焦點IOL 11，18的光學特性相似的光學特性。多焦點鏡片20具有設置在光軸24周圍的前鏡片面21和後鏡片面22。鏡片20的面21，22典型地限定通光孔徑25。如這裡使用的，術語「通光孔徑」表示限制一束來自遠處光源的可由鏡片或光學裝置成像或聚焦的光線的程度的鏡片或光學裝置的開口。通光孔徑通常是圓形的並由其直徑確定，有時等於光學裝置的整個直徑。當裝配在對象或患者的眼睛上時，鏡片20的光軸通常與眼睛E的光軸對準。鏡片20的曲率使鏡片20具有前折射型分布和後折射型分布。雖然也可在前面21和後面22或兩者上施加衍射型分布，但是，圖2B示出了具有衍射型分布的後面22。衍射型分布的特徵在於多個在光軸24周圍間隔的環形光學區域或光柵23。雖然分析光學理論通常假設無限數量的光柵，但是，標準的多焦點衍射IOL典型地具有至少9個光柵，並可具有超過30個光柵。為了清楚起見，圖2B僅示出了 4個光柵。典型地，IOL是雙凸的，或可能是平凸的，或是凸凹的，儘管IOL可以是平平的或其他折射表面組合。圖3A和圖3B是多焦點鏡片的典型衍射型分布的一部分的圖示。雖然該圖僅示出了 3個完整的光柵，但是，典型的衍射型鏡片擴展到至少9個光柵至超過32個光柵。在圖3A中，相對於離鏡片的光軸的徑向距離的平方(r2或P )，繪製了光柵表面上的每個點的表面起伏分布(surface relief prof ile)的高度(從垂直於光線的平面開始)。在多焦點鏡片中，每個光柵23可具有一定的直徑或離光軸的距離，其通常與V η成比例，η是從光軸24開始數的光柵23的數目。每個光柵具有特徵光學區域30和過渡區域31。光學區域30具有如圖3Α所示當相對於P繪製時可能是線性的形狀或向下的斜率。當相對於半徑r繪製時，光學區域30具有如圖3B所示的拋物線的形狀或向下的斜率。至於典型的衍射多焦點鏡片，如這裡示出的，所有光柵具有相同的表面積。光柵23的面積決定鏡片20的增加屈光力，並且，當使面積和半徑相關時，該增加屈光力也與光柵的半徑相關。如圖3A和圖3B所示，相鄰光柵之間的過渡區域31是急劇(尖銳)且不連續的。鏡面的高度從穩定向下傾斜急劇地過渡至垂直向上漸進，並且，該過渡突然回到再次穩定向·下傾斜。這樣做時，光柵23也具有由光柵的最低點和最高點之間的距離限定的特徵階梯高度32。因此，衍射表面的斜率(或第一導數)和/或曲率(第二導數)在該過渡附近是不連續的。中心光柵的結構圖4提供了示出中心光柵結構的示例性鏡片的一部分的橫截面的圖示。鏡片分布(鏡片曲線，lens profile) 200具有I. 21mm的環徑，並在220處具有2. 05 μ m的階梯高度，與0.5λ (見表2)的相位延遲相應。在此實例中，通過比例因數V 2，將環徑從1.5mm(其是2. O屈光度的傳統IOL衍射型鏡片的內環徑)減小至I. 21mm，如在專利US 5，121，980(Cohen)中描述的。僅示出了鏡片的一半的內部和外部的部分，儘管由於鏡片是旋轉對稱的，所以另一半是鏡像。下面詳細描述了外部(未示出)中的一個或多個相鄰的光柵。分布200包括內部210或單環、階梯或過渡220、以及外部230。外部230超過圖4F中公開的延伸至2. 5mm,並可由有限的額外光柵組成。內部210在分布200的中心位置210和過渡220之間延伸。外部230在過渡220和外圍位置(未示出)之間延伸。在一些情況中，可將過渡220設置在離光軸一定距離處，該距離在從約O. 5mm到約2. Omm的範圍內，並且，可將外圍位置設置在離光軸一定距離處，該距離在從約2. Omm到約3. 5mm的範圍內，或更大(例如，對於隱形眼鏡，該範圍由於隱形眼鏡與IOL相比光學上屈光力更大的位置而將約大15%;本領域的技術人員將根據應用情況而適當地依比例決定某些尺寸)。內部或光柵210包括中心210a和外邊緣210b。在徑向距離是零的內部210的中心或中心部分210a處，內部的垂度(sag) (d)在衍射基線240的垂度(d)和離外圍曲線2601. 03 μ m處的外圍曲線260的垂度(d)之間，相當於O. 25 λ的相位延遲(見表2)。在外邊緣210b處，內部210的垂度(d)基本上等於13. 8 μ m處的衍射基線240的垂度(d)。徑向距離零和O. 61mm處的外邊緣210b處的徑向距離之間的垂度(d)的值，從1.03μπι (在r=0處)逐漸且平穩地變化至基線240 (在r=0. 61mm處)的值，其是13. 8 μ m。此變化以拋物線的方式出現。如這裡示出的，內部可呈現拋物線形狀,例如在科恩(Cohen)的等式4a中描述的，Applied Optics (應用光學)，31:19，pp. 3750-3754 (1992)，將其結合於此以供參考。在徑向距離(r)是O. 61mm的外邊緣210b處，垂度(d)的值從衍射基線240的值逐漸變化或改變至外圍曲線260的值。在徑向距離(r)與過渡220相應的地方，內部的垂度(d)與衍射基線240的值相等。相關地，當徑向距離從零的值增加至約O. 61mm的值時,分布的位移接近衍射基線的位移。階梯高度是2. 05 μ m,導致O. 5的相位延遲。外部230包括內邊緣或中心邊緣230a和外邊緣(未示出)。在內邊緣230a處，夕卜部的垂度(d)與外圍曲線260的垂度(d)基本上相等。在外邊緣處，外部的垂度(d)保持與外圍曲線260的垂度(d)基本上相等。如下所述，有限數量的光柵可能位於內邊緣230a和外邊緣之間。圖4A提供了根據本發明的實施方式的具有中心光柵和一個外圍相鄰的光柵的鏡片衍射型分布的一部分的圖示。在圖4A中，相對於離鏡片的光軸的距離繪製光柵表面上的每個點的表面起伏分布的高度(離垂直於光線的平面)。光柵可具有特徵光學區域930和過渡區域931。光學區域930可具有如圖4A所示當相對於P繪製時可能是線性的形狀或向·下的斜率。當相對於半徑r繪製時，光學區域930可具有拋物線的形狀或向下的斜率。中心和外圍光柵可具有I至7mm2之間的表面積。例如,光柵可具有2. 3mm2的表面積。外部(折射)區域可遵循具有固定偏移的基圓半徑。如圖4A所示，光學區域930和相鄰的光學區域之間的過渡區域931可以是急劇的且不連續的。類似地，相鄰的光柵和還有外圍部分或折射區域之間的垂直過渡可以是急劇的且不連續的。鏡面的高度從穩定向下傾斜(例如越過光學區域930)急劇地過渡至垂直向上漸進(例如在過渡區域931處)，並且，該過渡突然回到穩定向下傾斜或在外折射區域處基本上水平。這樣做時，光柵930也具有由光柵的最低點和最高點之間的距離限定的特徵階梯高度932。因此，衍射表面的斜率(或第一導數)和/或曲率(第二導數)在該過渡區域附近是不連續的。第一導數可用直線的方向表示，第二導數可用直線的彎曲表示。根據一些實施方式,光來自下方,在由箭頭A表不的方向上，並僅到達(hit)分布的光柵930。根據一些實施方式，在理論條件中，光不會到達光學區域的垂直連接處，因此，該分布可以說沒有過渡區域。根據一些實施方式，實際上，當嘗試產生這種分布時，例如通過車床切割，可能難以複製銳角轉角(sharp corner)(例如,在光學區域與相鄰光學區域連接的地方)，因此，由於有限的切鑿半徑而可能使該轉角在一定程度上形成圓角。這種倒圓對光學性能可能具有可以忽略的作用。根據相關實施方式，可以特殊的方式使過渡區域931(可稱作從光柵到相鄰區域或多個區域的過渡)成形，以優化光學性能，例如，以使從急劇過渡產生的散射減到最小。分布參數分布設計可以根據一組參數特徵。例如，可將有限的光柵分布描述為具有具有一定直徑和表面積的中心光柵、具有相同表面積的一個或多個相鄰的光柵、以及在每個產生相位延遲的過渡處的相關的階梯高度。中心光柵可具有從約Imm到約5mm的範圍內的直徑。例如，中心光柵可具有約I. 5mm的直徑。中心光柵可具有I至7mm2之間的表面積。例如，中心光柵可具有2. 3mm2的表面積。一個或多個外圍光柵可具有與中心光柵相等的表面積。特別地，表I公開了中心光柵的半徑和直徑的尺寸、以及中心和外圍光柵的表面積。
權利要求
1.一種眼鏡片，包括 前面和後面，所述兩面設置在光軸周圍；以及 施加在所述前面或所述後面上的至少一個衍射型分布，所述至少一個衍射型分布由內部光柵和I至4個外圍光柵組成。
2.根據權利要求I所述的眼鏡片，其中，至少2個光柵並不彼此相鄰。
3.根據權利要求2所述的眼鏡片，其中，並不彼此相鄰的所述至少2個光柵由折射區域分開。
4.根據權利要求2所述的眼鏡片，其中，所述至少2個光柵並不由折射區域分開。
5.根據權利要求I所述的眼鏡片，其中，所述內部光柵和一個或多個所述外圍光柵並不由折射區域分開。
6.根據權利要求I所述的眼鏡片，其中，所述光柵的特徵在於I至7平方毫米之間的表面積。
7.根據權利要求I所述的眼鏡片，其中，所述光柵具有相同的表面積。
8.根據權利要求5所述的眼鏡片，其中，所述內部光柵具有在從約Imm到約5mm範圍內的直徑。
9.根據權利要求I所述的眼鏡片，其中，所述鏡片進一步包括由球面曲線或非球面曲線表徵的外圍部分。
10.根據權利要求I所述的眼鏡片，其中，所述光柵進一步由過渡組成，所述過渡的特徵在於具有在從約O. 5μπι到約4μπι範圍內的值的階梯高度。
11.根據權利要求9所述的眼鏡片，其中，所述階梯高度提供設計波長的約O.25倍至約3倍之間的相移。
12.根據權利要求10所述的眼鏡片，其中，至少2個光柵的階梯高度不同。
13.根據權利要求10所述的眼鏡片，其中，至少2個光柵的表面積不同。
14.一種設計眼鏡片的方法，由下述組成利用瞳孔大小測量以及基於所述測量確定施加在鏡片表面上的內部光柵和I至4個外圍光柵的大小。
15.根據權利要求14所述的鏡片/方法，其中，所述測量基於一組患者的瞳孔大小。
全文摘要
用於在較寬且擴展的焦距範圍內提供增強的圖像質量的系統和方法涵蓋視力治療技術和諸如隱形眼鏡和人工晶狀體(IOL)的眼鏡片。示例性IOL光學裝置可包括具有有限相鄰光柵(230)的圓形表面結構(210)，所述有限相鄰光柵(230)用作衍射或相移分布。
文檔編號A61F2/16GK102892381SQ201080064347
公開日2013年1月23日 申請日期2010年12月17日 優先權日2009年12月18日
發明者亨德裡克·A·韋貝爾 申請人:Amo格羅寧根私人有限公司