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CN112955095B - 具有可变像差的组合以进行景深扩展的可调节眼内晶状体 - Google Patents

具有可变像差的组合以进行景深扩展的可调节眼内晶状体 Download PDF

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CN112955095B
CN112955095B CN201980066153.7A CN201980066153A CN112955095B CN 112955095 B CN112955095 B CN 112955095B CN 201980066153 A CN201980066153 A CN 201980066153A CN 112955095 B CN112955095 B CN 112955095B
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Abstract

本发明涉及一种具有光轴(3)的可调节眼内晶状体，其中所述晶状体包括至少两个光学元件(1,2)，以及用于允许所述元件(1,2)在基本垂直于所述光轴(3)的方向上相互平移的触觉件，其中所述元件(1,2)中的至少两个均包括自由光学曲面。本发明还涉及这种晶状体以及被适配用于测量眼睛的光焦度的设备的组合。

Description

具有可变像差的组合以进行景深扩展的可调节眼内晶状体
技术领域
一种可调节晶状体提供可变散焦和期望的可变景深的组合，或者可替代地，一种晶状体提供可变散焦和不期望的可变光学像差的可变校正的组合。能够在术前、在制造期间或者可替代地在术后通过对已植入的晶状体进行激光处理来提供用于改变光焦度的自由光学曲面。
背景技术
此文件即本文件公开一种要植入在人眼中的可调节眼内晶状体(此后还称为“晶状体”)的变型。在例如来自NL2012133、NL201242、EP1871299、EP1932492和相关的许多文件中公开了此类晶状体及其变型的详细描述，以得到此类AIOL的设计，并且已得到临床结果，Alió在Am J Ophthamol 2016Apr,164:37-48中描述，但是不限于此，本文列出的所有文件和参考文献都应被认为是本文件的一部分。本文件公开了可变焦晶状体，此后称为“晶状体”。该晶状体具有光轴和至少两个光学元件，其中每一个光学元件中包括至少一个自由光学曲面，优选地，每个光学元件具有至少一个阿尔瓦雷斯(Alvarez)三次光学曲面。这种晶状体提供变化的光焦度、变化的“散焦”，其中散焦的程度取决于光学元件在基本上垂直于光轴的方向上的相互移动的程度。另外，可变焦晶状体还包括波前编码相位掩膜“掩膜(mask)”。该掩膜逐渐地改变自由光学曲面的陡度，改变三次项的幂，从而提供扩展景深“EDOF”。根据常数三次项的三次相位掩膜，或可替代地，根据逐渐地改变例如增加三次项的修改后的三次相位掩膜是用于掩膜的优选实施方式。还能够根据其他泽尼克(Zernike)阶次的其他曲面的组合的光学曲面通过替代掩膜设计来实现可变EDOF。
例如，能够将提供可变平整度、提供球面像差的用于可变非球面像差的至少两个自由光学曲面添加到例如提供可变散焦的三次曲面。为得到球面像差对景深的影响，参考例如Mouroulis,“Depth of field extension with spherical optics”,OpticsExpress,2008年8月,第16卷,第17期。
如在例如EP2110702中和在US6547139的技术应用中所阐述的那样，众所周知，EDOF的三次波前编码相位掩膜可用于扩展景深。在E.R.Dowski,Jr.和W.T.Cathey,“Extended depth of field through wavefront coding,”Appl.Opt.34(11),1859–1866(1995)中，并且在许多随附专利文件中，例如在US5748371和WO9957599中报告了三次相位编码的主要发明。掩膜优选地修改光的相位而不是光的振幅。掩膜可以是修改三次项的三次掩膜，或者可替代地，可以是修改非球面项的非球面掩膜，但是不限于此，只要光学掩膜使光学传递函数保持扩展即可。这种扩展可以是固定扩展，或者可替代地，如本文件中所阐述的，可以是可变扩展，其中扩展范围取决于基本上垂直于光轴的掩膜的移位。
注意，EDOF扩展焦深，但是根据定义，EDOF还增加模糊，从而尤其对于较高的空间频率增加对比度的损失。EDOF加宽“聚焦隧道”，即沿着光轴的可接受聚焦的范围，该隧道从“短到窄”(即在短DOF之上清晰聚焦)改变为“更长且更宽”，即在更长DOF之上模糊聚焦。EDOF的程度的优势是否大于对比度的损失的劣势，主要取决于晶状体的具体应用要求，可以计算出该程度并且将其纳入在掩膜的设计中。例如：人类需要清晰的视力，用于远距离的高视敏度的视力，例如，>0.8的视力；而近距离阅读视力可降至，例如：0.4的视力。能够通过如本文件中所公开的方法来设计提供这种“不对称EDOF”的可调节眼内晶状体。
用于例如：可调节眼内晶状体的目的而进行的光学元件的移动，能够通过但不局限于如US2009062912和WO2005084587中所公开的原理以及与例如：US2014074233、WO2014058316、EP2765952、NL2012257278、US2010131955、US2010106245和NL1029548中的各种适配相同的构思来实现。这些原理已被示出对于相机应用，以及对于人眼、对于眼镜以及对于可调节眼内晶状体都起到了积极的作用。
此类可调节眼内晶状体可应用在眼科中，例如：用于眼镜和植入人眼中的眼内晶状体。此类可调节、平移的眼内晶状体构造和用于此类构造的设计是可以从例如：NL2012133、NL201242、EP1871299和EP1932492等文件中得到的；并且可以从例如：Alió等人在Am J Ophthamol 2016Apr,164:37-48的描述中得到相应的临床试验结果。
发明内容
此文件公开一种晶状体，该晶状体提供可变散焦和期望的可变景深的组合，或者，该晶状体提供可变散焦和不期望的可变光学像差的可变校正的组合。
该晶状体具有光轴并且包括至少两个光学元件，其中，至少一个元件在基本上垂直于光轴的至少一个方向上平移。每个光学元件包括至少一个自由光学曲面，其中这些曲面的组合提供晶状体的至少一个光学像差的变化，其中变化的程度取决于光学元件中的至少一个的移位的程度。此类平移晶状体是从所述参考文献获知的，其中这些晶状体通常但非必须如此，其包括三次光学曲面以提供可变散焦焦度。此类三次曲面、附加光学曲面和曲面的组合能够通过泽尼克(Zernike)多项式来定义，其中前十五种模式被认为与人眼相关，这些多项式在本文件中被提及来说明各种光学曲面形状的自由形状。注意，此类光学形状、此类自由旋转不对称的光学曲面还能够从例如：样条或笛卡尔或NURBS算法或者任何其他算法导出。从任何公式或算法导出的自由曲面都被认为包括在本文件中。这样的三次曲面的一个实施例是根据如下公式定义的曲面：
t1＝A(xy2+1/3x3)+E。
首先，这种晶状体的光学系统通过提供可变聚焦以对眼睛进行调节，即提供可变散焦以校正眼睛从远处到近处，假定到阅读距离的清晰视力散焦像差。至少一个光学元件的的平移是该元件在垂直于光轴的方向上的移位，即滑动，或者可替代地，在垂直于光轴的平面中的旋转，或者可替代地，光学元件的楔入，或者可替代地，在基本垂直于光轴的平面中的任何移动的任意组合。
该晶状体能够包括至少一个锚定触觉件，即用于提供光学元件在眼睛的前房或后房中的定位和锚定的机械部件。该晶状体能够包括至少一个平移触觉件，即一种机械部件，其通过将眼睛中的至少一个部件的移动传递给至少一个光学元件来提供至少一个光学元件的平移。该晶状体能够包括至少一个用于提供定位和平移的组合的触觉件。该晶状体能够包括至少一个能够与眼睛的自然部分相耦合的触觉件，该自然部分可以是眼睛的睫块，或可替代地，眼睛的小带网，或可替代地，眼睛的囊袋，或可替代地，眼睛的虹膜，或可替代地，眼睛的任何自然部分。另外，该晶状体能够由在眼睛的后房中产生的液体压力驱动，或者可替代地，该晶状体能够由MEMS驱动，MEMS即微机电系统，该MEMS用于提供至少一个光学元件的平移。此外，该晶状体还可以包括至少一个光学曲面，用于校正眼睛的任何固定光学病症，例如：固定光学病症老花眼，也称为阅读远视。另外，该晶状体能够提供对眼睛的至少一种不期望的可变光学病症的校正，例如：可变像散或可替代地可变球面像差的校正，这些不期望的像差可以由眼睛的任何光学曲面产生，或者可替代地，由晶状体的任何光学曲面产生。
该晶状体能够提供可变散焦的组合，从而增加在近视力下的景深。可替代地，该晶状体能够提供可变散焦和可变球面像差或可变像散的组合，以校正眼睛的可变和不期望的此类像差。例如，已知人眼在自然调节期间产生可变球面像差。眼睛的角膜已被示出为提供正非球面像差，该正非球面像差能够在调节期间改变为负球面像差。根据本文件中描述的晶状体设计的晶状体可能提供增加的正非球面像差、泽尼克模式其中非球面度取决于光学元件的相互平移的程度。到目前为止，视力几乎不受影响，并且支持近视力阅读。通过晶状体的附加自由光学曲面的可变校正能够在任何期望的方向上，并且按所期望的光学非球面光焦度来修改眼睛的总非球面像差。这种可变校正可以是旋转对称的，或者可替代地，可以是更复杂的旋转不对称的设计。
可变慧差、泽尼克模式能够例如：由晶状体对眼睛中的光轴的倾斜产生，其主要影响是由于晶状体的光轴相对角膜的光轴的倾斜而导致的。可调节眼内晶状体的倾斜可以是例如：由于在可调节过程期间晶状体的倾斜变化而导致的慧差光焦度变化。这种可变慧差能够例如由OCT设备通过例如：测量倾斜度、然后计算出预期慧差度用于在术后评价，并且随后通过附加光学自由曲面来校正所述可变慧差，这些附加光学自由曲面通过由激光处理对眼内材料进行术后修改来对例如：在晶状体上或在晶状体中最大记录的彗差提供可变程度的校正。可变像散、泽尼克模式能够例如：由OCT设备通过测量倾斜度、然后计算出预期慧差度来在术后评价，并且随后通过附加光学自由曲面来校正所述可变彗差，这些附加光学自由曲面通过由激光处理对眼内材料进行术后修改来对例如：在晶状体上或在晶状体中最大记录的彗差提供可变程度的校正。
注意，当然，还能够在术前评价所有可变像差，并且在定制制造期间将校正添加到晶状体中。
能够在植入之前、在晶状体的制造期间将用于提供附加可变光焦度的光学曲面添加到晶状体中，其中可变光焦度的程度基于其中植入有晶状体的眼睛的术前测量结果而定。或者，能够在植入之后将用于提供附加可变光焦度的光学曲面添加到晶状体中，其中可变光焦度的程度基于其中植入有晶状体的眼睛的术后测量结果而定，并且同时通过例如：激光处理对眼内材料进行术后修改，例如：WO2018152407中公开的通过在术后对可调节眼内晶状体进行定制波前引导折射激光处理。这种处理能够修改本文件中公开的用于可变像差的任何至少一个光学曲面。此类处理还能够修改提供可变散焦的光学曲面，例如，增加这些曲面的陡度以增加光学曲面的每单位相互平移的屈光度变化。
优选地，附加自由曲面被适配为取决于元件的相互平移的速率而提供附加光焦度的可变增加。
在一个有吸引力的实施方式中，附加自由曲面被适配为取决于元件的相互平移的速率而提供附加光焦度的可变减小。
优选地，附加自由曲面被适配为提供附加光焦度的可变变化以提供晶状体的景深的扩展。
另一有吸引力的实施方式提供如下特征：附加自由曲面被适配为提供附加光焦度的可变变化，以减小晶状体的景深。
还可能的是，附加自由曲面被适配为能够提供像散的可变光焦度。
优选的，当附加自由曲面被适配为能够提供非球面可变光焦度。
根据另一可能性，附加自由曲面被适配为能够提供任何泽尼克模式的任何可变焦度。
还可能的是，附加自由曲面被适配为提供任何多个泽尼克模式的多个可变光焦度的组合。
本发明还提供一种根据权利要求1至9中任一项的晶状体，以及被适配用于测量将由人工晶状体提供的眼睛的光焦度，并且被适配用于将所测量的光焦度转换成人工晶状体的光焦度的设备的组合。
优选地，该设备被适配为：对将要植入有晶状体的眼睛进行测量，包括提供至少一个可变像差的光焦度变化的范围的测量结果；并且将根据晶状体的至少两个自由光学曲面提供的相同像差，将所述光焦度变化转换为屈光度变化。
还可能的是，该设备被适配为：对植入有晶状体的眼睛进行测量，包括提供至少一个附加可变像差的屈光度变化的范围的测量结果；并且将根据晶状体的至少两个自由光学曲面提供的相同像差，将所述光焦度变化转换为屈光度变化；并且通过任何术后自由改变程序来执行对自由曲面的所述屈光度变化的适配。
根据一个实施方式，该设备被适配为在植入发生之前制造晶状体。
然而还可能的是，该设备被适配为执行术后自由改变程序。
更具体地，该设备被适配为通过原位对晶状体进行激光处理来执行术后自由改变程序。
附图说明
图1-3示出了包括用于可变非球面像差的附加自由曲面的可调节晶状体的景深的可变扩展的示例。图1-2图示了用于说明图3中所示的本发明的现有技术。
图1.在所期望的范围中，具有清晰聚焦的非像差、假定完美的光学系统，其中可调节晶状体包括：在基本上垂直于光轴3的方向上平移的两个光学元件1、2、入射光束4、光轴5、出射聚焦光束6，提供近视力的焦点7，并且，在至少一个的光学元件平移之后，出射聚焦光束8为晶状体提供的远处的焦点9和焦距10。
图2.具有固定模糊焦点的像差固定光学系统，其具有模糊焦点11，在其可能期望的近处13a增加扩展景深，但还向远处13b添加模糊，这通常是不期望的，因为相对于近处的视力，远处的视力对图像降级更敏感。此图示出了，例如：在所期望的范围内，对固定聚焦晶状体添加定焦非球面镜的效果，通过加宽的焦点、聚焦隧道12来说明模糊情况。
图3.此图显示了本发明的一个实施例。具有可变模糊聚焦的可变像差光学系统，例如：通过将可变非球面添加到可变焦晶状体中来实现，首先产生模糊16，从而扩展在近视力下所期望的范围13a，并且其次，通过对模糊的可变校正，逐渐地减小聚焦隧道至远视力的清晰焦点15，同时保持如在图2中17所示的扩展的焦点范围。
具体实施方式
所以，总而言之，本文件公开一种具有光轴的可调节眼内晶状体，其中该晶状体包括至少两个光学元件，其中至少一个元件被适配为在基本垂直于光轴的至少一个方向上平移，同时这些元件中的至少两个各自包括至少一个自由光学曲面，该自由光学曲面被适配为提供可变散焦光焦度，其中，光焦度的改变程度取决于元件的相互移位的程度，其中每一个元件还包括至少一个附加自由光学曲面，该附加自由光学曲面被适配为提供除散焦以外的至少一个附加像差的可变光焦度，其中可变附加像差光焦度的程度取决于元件的相互移位的程度。
附加自由曲面提供附加可变光焦度的可变增加，取决于元件的相互移位的程度，或者，可替代地，附加自由曲面提供附加可变光焦度的可变减小，取决于元件的相互移位的程度。
例如，附加自由曲面能够提供附加可变光焦度的可变变化，以提供晶状体的景深的扩展，或者，可替代地，附加自由曲面能够提供附加可变光焦度的可变变化，以提供晶状体的景深的减小。
附加自由曲面能够提供像散可变光焦度，或者，可替代地，能够提供非球面可变光焦度，或者，可替代地，能够提供任何泽尼克模式的任何可变焦度，或者，可替代地，能够提供任何多个泽尼克模式的多个可变光焦度的组合。
用于提供这样的晶状体的方法可以是术前方法，该术前方法包括：首先，测量要植入有晶状体的眼睛，包括：提供至少一个可变像差的屈光度变化的范围的测量结果；其次，并且将根据晶状体的至少两个自由光学曲面提供的相同像差，将所述光焦度变化转换为屈光度变化；并且第三，提供晶状体的制造和植入。或者，用于提供这样的晶状体的方法可以是术后方法，该术后方法包括：首先，测量植入有晶状体的眼睛，包括提供至少一个附加可变像差的屈光度变化的范围的测量结果；其次，并且将根据晶状体的至少两个自由光学曲面提供的相同像差，将所述光焦度变化转换为屈光度变化；并且第三，通过任何术后自由改变程序来提供对自由曲面的所述屈光度变化的适配。术后自由改变程序可以是任何程序，例如，通过激光处理，例如：飞秒激光处理对眼内材料进行术后修改。
用于提供这样的晶状体的方法能够增加光学元件的每单位平移的任何像差的屈光度变化，例如，但不局限于增加非球面像差以提供如图1-3中所示的被期望的景深扩展。
可替代地，用于提供这样的晶状体的方法能够减小光学元件的每单位平移的任何像差的屈光度变化，例如，不被期望的，使眼睛的视敏度降级可变慧差或任何其他变量的减小。
本发明还涉及一种根据本发明的晶状体被适配用于测量由人工晶状体提供的眼睛的光焦度，并且被适配用于将所测量的光焦度转换成人工晶状体的光焦度的设备的组合。
在一个实施方式中，该设备被适配为：能够用于测量植入有晶状体的眼睛，包括提供至少一个可变像差的光焦度变化的范围的测量结果；并且将根据晶状体的至少两个自由光学曲面提供的相同像差，将所述光焦度变化转换为屈光度变化。
在一个实施方式(可与本发明的其他实施方式组合)中，该设备被适配为：对植入有晶状体的眼睛进行测量，包括提供至少一个附加可变像差的屈光度变化的范围的测量；并且将根据晶状体的至少两个自由光学曲面提供的相同像差，将所述光焦度变化转换为屈光度变化；并且通过任何术后自由改变程序来执行对自由曲面的所述屈光度变化的适配。
在一个实施方式(可与本发明的其他实施方式组合)中，该设备被适配为制造晶状体。
在一个实施方式(可与本发明的其他实施方式组合)中，该设备被适配为执行术后自由改变程序。
在一个实施方式(可与本发明的其他实施方式组合)中，该设备被适配为通过原位对晶状体进行激光处理来执行术后自由改变程序。

Claims (7)

1.一种具有光轴的可调节眼内晶状体，其中，所述晶状体包括至少两个光学元件，以及用于允许所述至少两个光学元件在基本垂直于所述光轴的方向上相互平移的触觉件，
其中，所述至少两个光学元件的每一个均包括至少一个第一自由光学曲面，所述自由光学曲面被适配为提供散焦光焦度的可变增加或减少，所述散焦光焦度的可变增加或减少取决于所述元件相互平移的程度，以校正眼睛的散焦相差，以及
其特征在于，所述至少两个光学元件的每一个均包括至少一个第二自由光学曲面，所述第二自由光学曲面能够提供除散焦以外的至少一个附加像差的光焦度的可变增加或减少，所述附加像差光焦度的可变增加或减少取决于所述至少两个元件相互平移的程度；其中所述至少一个第二自由曲面被适配为通过提供附加光焦度的可变变化来提供所述晶状体的景深的可变扩展。
2.根据权利要求1所述的晶状体，其特征在于，所述至少一个第二自由曲面被适配为通过提供附加光焦度的可变变化来增加所述晶状体的景深。
3.根据权利要求1所述的晶状体，其特征在于，所述至少一个第二自由曲面被适配为通过提供附加光焦度的可变变化来减小所述晶状体的景深。
4.根据权利要求1所述的晶状体，其特征在于，所述至少一个第二自由曲面被适配为用于提供可变像散可变光焦度。
5.根据权利要求1所述的晶状体，其特征在于，所述至少一个第二自由曲面被适配为用于提供可变非球面可变光焦度。
6.根据权利要求1所述的晶状体，其特征在于，所述至少一个第二自由曲面被适配为用于提供任何泽尼克模式的任何可变焦度。
7.根据权利要求1所述的晶状体，其特征在于，所述至少一个第二自由曲面被适配为用于提供任何多个泽尼克模式的多个可变光焦度的组合。
CN201980066153.7A 2018-10-08 2019-10-08 具有可变像差的组合以进行景深扩展的可调节眼内晶状体 Active CN112955095B (zh)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
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