專利名稱：衍射型人工晶狀體的制作方法
技術領域：
本發明涉及衍射型人工晶狀體(IOL)，且更具體地涉及衍射多焦點IOL。
背景技術：
IOL是人造晶狀體，用于當天然晶狀體有疾病或其他損傷時，替代病人的天然晶狀體。在一些情況下，天然晶狀體可能仍在病人眼內與植入IOL一起。IOL可被植入在眼內前房或后房內。
通常IOL具有一定的光焦度。位于后房中的IOL通常具有足夠的光焦度以彌補天然晶狀體的摘除。位于前房中的晶狀體可以彌補天然晶狀體的光焦度或可以具有光焦度以補償天然晶狀體的摘除。IOL采用各種結構和材料。
一些IOL是多焦點的。多焦點IOL為具有至少兩個不同光焦度的IOL。通常，這種多焦點IOL，通過給佩帶者提供光焦度來改善遠視眼的影響進而實現近距視力和遠距視力。多焦點IOL中至少一個光焦度通過利用衍射表面至少部分地提供，與僅用于折射的IOL相比，多焦點IOL具有其在輪廓上相對小的優勢。因此，衍射IOL通常可通過更加小的切口更加容易被注入病人眼內。
附圖1為現有的多焦點IOL 10，其中曲面12具有位于其上的衍射組件14，衍射組件14被構造成使得入射在該衍射組件上的光線的第一部分折射并聚焦在第一聚焦距離(也就是，該光線的第一部分入射該衍射組件的第一級衍射)。該第一部分的第一聚焦距離由該衍射組件和該曲(即折射)面組合而成的光焦度決定。
該光線的第二部分穿過該衍射組件而沒有被衍射(即，該光線射入該衍射組件的第零級衍射)。該光線的第二部分穿過該晶狀體的衍射組件由于衍射而沒有偏離。盡管如此，位于第零級次的光線由于表面的曲度而被折射進而在第二焦距距離上聚焦。
附圖2顯示第二種現有的多焦點IOL 20，其中IOL一個表面的第一區域22具有衍射組件24。表面的第一區域被構造成使得光線的第一部分被投射進入該衍射組件的第一級次，其和該表面屈光度結合，提供足以用于近距視力的光焦度。穿過在衍射部分第零級次的第一區域的光僅僅被折射并與來自晶狀體外部26的光線結合用于遠距視力。因此，位于第一級衍射的光在第一距離聚焦而在該第零級衍射的光在第二距離聚焦。
發明內容
依賴第零級次折射的衍射多焦點IOL的缺點是，由于需要適度彎曲折射表面以在該第零級次上聚焦光線，晶狀體的厚度相對的更大。在第零級次聚焦的另一缺點是，與至少部分被衍射的光相比，僅被折射的光(即，在第零級次沒有被衍射的光)具有相對更大的正色差；所以，穿過在第零級次光線的IOL的正屈光的折射表面加重了由病人角膜和/或天然晶狀體引起的正色差。
本發明的各方面涉及一種IOL，該IOL具有至少兩個區域，該至少兩個區域具有彼此不同量級的衍射光焦度，每個區域僅具有基本上單一非零級衍射(即，基本上無第零級衍射)以對透鏡上的入射光線提供聚焦光焦度。所以，基本上穿過透鏡給定區域的全部光線衍射到相應單級衍射。通常，該第一和第二區域位于透鏡的相同表面；盡管如此，依據本發明的實施例并不這樣受限制。
此外，在一些實施例中，兩個或多個區域覆蓋整個或基本上整個透鏡表面。值得注意的是在這些實施例中，沒有或基本沒有光線穿過透鏡而未被衍射。在一些實施例中，衍射表面可能位于僅前表面的部分上或者僅位于后表面的部分上；盡管如此，該部分被設計成沒有光線穿透透鏡而未被衍射。
本發明的第一方面涉及一種IOL，該IOL包括第一衍射區域和第二衍射區域，該第二衍射區域具有與第一衍射區域不同量級的光焦度。該第一區域適于將從其投射的在第一選定波長的基本上全部光線衍射成單一非零級衍射，而該第二區域適于將從其投射的在第二選定波長的基本上全部光線衍射成單一非零級衍射。
在一些實施例中，該第一選定波長和該第二選定波長為可見光譜中基本上相同的波長(即在100nm內的一個)。在一些實施例中，該第一選定波長和該第二選定波長為可見光譜中的相同波長(即，大約555nm)。
在一些實施例中，該IOL進一步具有第三衍射區域，該第三衍射區域具有與第一和第二區域不同量級的光焦度。該第三區域適于將從其投射的基本上全部光線(在選定波長)衍射成相應的單一非零級衍射。
在一些實施例中，該第一區域和第二區域投射光線于各自第一級衍射。該第一和第二區域可被同心放置。該IOL可具有一個或多個觸覺件(襻)。在一些實施例中，該IOL由具有硅樹脂、PMMA、可折疊吸水丙烯酸和可折疊非吸水丙烯酸中至少之一的材料制成。在一些實施例中，該IOL進一步包括與所述第一和第二區域同心設置的第三區域，其中所述第一區域、第二區域、和第三區域形成近焦和遠焦的切換區域。
本發明的另一方面涉及一種方法，該方法包括以下步驟(1)將光線投射到IOL的第一衍射區域和第二衍射區域，該第一區域具有第一衍射光焦度，該第二區域域具有第二衍射光焦度，該第二衍射光焦度與該第一衍射光焦度具有不同量級；(2)將投射到第一區域的第一選定波長的基本上全部光線衍射形成單級衍射；和(3)將投射到第二區域的第二選定波長的基本上全部光線衍射形成單級衍射。
現將以舉例的方式結合附圖來說明本發明的用于解釋而非限制的實施例，其中，在不同的附圖中，相同的附圖標記用于表示相同或相似部件，和在附圖中 附圖1是現有的多焦點衍射IOL的橫截面示意圖； 附圖2示出了另一種現有的多焦點衍射IOL； 附圖3A依據本發明的各方面構成的IOL實施例的示例的橫截面視圖；和 附圖3B為附圖3A中透鏡的平面圖。
具體實施例方式 附圖3A是依據本發明的各方面構成的一個IOL 100實施例的示例的橫截面圖。
IOL 100具有包括具有直徑D的第一衍射區域110，和第二衍射區域120。第一和第二衍射區域具有彼此不同量級的光焦度并因此具有不同的焦點。該光焦度根據現有技術進行選擇以給病人在兩個不同的距離提供視力。例如，第一光焦度可給病人提供近距離視力以用于閱讀，而第二光焦度可被選擇用于遠距離視力。盡管所介紹的透鏡具有兩個具有不同量級的光焦度的區域，但是也可提供任何合適數量的區域(例如，三個、四個或多個區域)。通常，當具有三個或更多不同光焦度的區域時，第一區域提供近距離視力，第二區域提供遠距離視力，而剩下的區域在一種或多種距離上提供中間距離的視力。
依據本發明的各方面，該第一區域適于將從其投射的在第一選定波長的基本上全部光線衍射成單一非零級衍射，和該第二區域適于將從其投射的在第二選定波長的基本上全部光線衍射成單一非零級衍射。
值得注意的是這樣使用的透鏡可被構造為比用于將光線投射到第零級次的透鏡更薄，因為沒有必要在第零級次折射光線(即，可提供的任何光焦度由于衍射表面提供的屈光度而減少)。通常，由于制造的難易程度和/或衍射為第一級次所能夠達到的效率，非零級次會成為第一正級次或第一負級次。但是，根據本發明的各方面，任何正級次衍射或負級次衍射可用于在不同的區域提供不同的光焦度。衍射區域可以形成在IOL的前部和/或后部表面。
在一些實施例中，該第一選定波長和該第二選定波長在可見光譜中為相同的波長或在可見光譜中為基本上相同的波長(例如，彼此在20nm內)；但是該第一選定波長可以和第二選定波長不同。在一些實施例中該第一選定波長和第二選定波長相同，該波長位于高視覺敏感性波長(例如，大約555nm)。即使該第一和第二選定波長彼此不相同，在一些實施例中，兩波長均位于高視覺敏感性波長(例如，該第一選定波長為555nm而該第二選定波長為548nm)。
值得注意的是，依據本發明的各方面，由于利用IOL形成圖象的所有的光線至少部分是由衍射表面形成的，所以，和穿透過第零級衍射光線的衍射透鏡相比，該IOL貢獻減少的色差量。在一些實施例中，該透鏡傳播具有減少的正色差的光線，在一些實施例中，該透鏡傳播具有負色差的光線，這樣更能夠補償由病人角膜、天然晶狀體和/或其他眼內介質引起的正色差。
術語“適于將從其投射的在選定波長的基本上全部光線衍射成單級衍射”含義為入射在透鏡區域內給定位置的選定波長的光線中，至少光線的90％進入該區域的選定單級衍射。值得注意的是，通常在給定區域的衍射發生一些耦合而進入非選定級次的其他級次。由于一定量的這些光的損失可能在誤差范圍內，所以通常需要更高的傳播效率。例如，更高傳播效率將導致更好的低光視力和對對比度更強的敏感度。在一些實施例中，至少95％或更多的光線涉及指定級次。
方程1為提供給定波長的格柵間距離和衍射焦距長度之間關系的等式。
rq＝sqrt(2*q*λ*d)方程1 其中 q＝區域號 rq＝同心環區域直徑(即，間距) λ＝設計波長 d＝衍射元件的焦距長度 從等式中看出，區域之間間距r與焦距長度d成比例。由于光焦度與焦距長度成相反關系，減少區域間距就可以獲得更大衍射光焦度。
方程2提供對給定波長的給定衍射光級次的格柵深度和傳播效率之間關系的等式。
I＝sinc2(m-α)方程2 其中 m＝衍射級次 α＝(n’-n)*Δ/λ n’＝IOL材料的折射率 n＝周邊材料(即，水狀體)的折射率 Δ＝格柵的最大深度 在本發明的一些實施例中，衍射區域被設計為在使得眼球最敏感的波長的光(即，大約555nm)得到衍射效率的峰值，其結果是，具有更短或更長波長的光被更低效率地衍射。依據這些方面的IOL的優點是基本短于555nm波長的光波(例如，藍光，紫光和/或紫外線光)至少部分位于眼球焦距之外。藍光、紫光和UV光與與年齡相關的斑點惡化相關。人們認為散焦的藍光、紫光和UV光對人體的視網膜中樞(即視網膜)破壞更少，因為散焦時能量強度已經被減少。
值得注意的是，作為波長的函數散焦的量值在衍射區域所獲得的要比通常獲得的要多，這是由于在折射IOL中的縱向色差。例如，通常，衍射透鏡可在紫光(400nm)和綠光(555nm)之間提供1個屈光度的光焦度差異(正色差)，而衍射元件可以在紫光和綠光之間提供10個屈光度的的光焦度差異(負色差)。
更進一步說明，與通常加入IOL中以減少或消除發生在病人視網膜上的藍光的藍色阻礙發色團不同，采用依據本發明各方面的IOL，藍光仍然可到達病人視網膜。即使被散焦的藍光，其到達病人的視網膜仍然被認為能對季節性障礙提供一些益處。
附圖3B為附圖3A中透鏡100的平面圖。值得注意的是透鏡區域110和120為同心放置。但是，也可使用任何合適的區域分布方式。同時，盡管圖中顯示兩個同心區域，在一些實施例中也可使用三個、四個或更多同心放置區域。例如，這些區域可被設計為同心區域，其中切換區域提供近或遠聚焦。
依據本發明各方面的透鏡可被構造為放置于病人眼內任何內部區域(例如，前房或后房)。盡管顯示的透鏡100不具有觸覺件，一個或多個觸覺件可被加入以方便將IOL放置入眼內。該觸覺件可以為任何合適的形狀(例如，絲狀或片狀)。依據本發明各方面的透鏡可使用任何合適的制作技術制作。但是一種合適的用于形成所述良好衍射特性的技術是注模成型。
依據本發明各方面的透鏡可使用任何合適的材料制造。例如，可以使用硅樹脂、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、可折疊吸水丙烯酸和可折疊非吸水丙烯酸中至少之一的材料制成。
在介紹的實施例中，穿透透鏡的每個部分的光被衍射。值得注意的是雖然在介紹的實施例中穿透透鏡的每個部分的光被衍射，在任何給定的透鏡實施例中，當透鏡在眼內提供色差校正時，光線僅穿透部分透鏡。透鏡的其他部分(即透鏡的周邊)可以構造為或可以不構造為衍射光。
下面為依據本發明各方面由硅樹脂制成的20-屈光度“中心附加”雙焦點、衍射IOL的設計例子。由于使用衍射光焦度，盡管透鏡為20屈光度透鏡，該基礎透鏡設計有15屈光度的屈光度，因此，它比標準20-屈光度的透鏡更薄。盡管該透鏡的形狀被形成用于提供屈光度，在一些實施例中，全部的光焦度被衍射地提供。
下面的表格顯示該基礎透鏡的光學參數，以及位于示例透鏡前表面的衍射光柵。
區域1-7對應于中心附加區域并具有8.75屈光度的衍射光焦度和23.75屈光度的總和光焦度。區域8-40對應于外環區域并具有5屈光度的衍射光焦度和20屈光度的總和光焦度。因此該中心附加光焦度為3.75屈光度。該中心區域的直徑為1.9mm。
每個該第一區域(包括區域1-7)和第二區域(包括區域8-40)適于將從其投射的基本上全部光線衍射成相應的單級衍射。
區域號 半徑 上述描述了本發明的發明理念和多個典型的實施例，很明顯對于本領域技術人員該發明可以有不同的實施方式，以及對于本領域技術人員而言易于想到一些修改和改進。因此，該實施例目的并不是限制本發明而只作為本發明的舉例。本發明通過所附權利要求或其等同物進行限定。
權利要求
1.一種IOL，包括
第一衍射區域；和
具有與所述第一衍射區域不同量級的光焦度的第二衍射區域，所述第一區域適于將從其投射的在第一選定波長的基本上全部光線衍射成單一非零級衍射，和所述第二區域適于將從其投射的在第二選定波長的基本上全部光線衍射成單一非零級衍射。
2.根據權利要求1所述的IOL，其特征在于，還包括具有與所述第一和第二區域不同量級的光焦度的第三衍射區域，所述第三衍射區域適于將從其投射的在第三選定波長的基本上全部光線衍射成相應的單一非零級衍射。
3.根據權利要求1所述的IOL，其特征在于，所述第一區域和第二區域將光線投射成相應的一級衍射。
4.根據權利要求1所述的IOL，其特征在于，所述第一區域和第二區域同心放置。
5.根據權利要求1所述的IOL，其特征在于，所述IOL包括一個或多個觸覺件。
6.根據權利要求1所述的IOL，其特征在于，所述IOL由具有硅樹脂、PMMA、可折疊吸水丙烯酸和可折疊非吸水丙烯酸中至少之一的材料制成。
7.根據權利要求4所述的IOL，其特征在于，還包括第三區域，所述第三區域與第一和第二區域同心，其中所述第一區域、第二區域和第三區域形成近焦和遠焦的切換區域。
8.根據權利要求1所述的IOL，其特征在于，所述第一選定波長和所述第二選定波長為可見光譜中基本上相同的波長。
10.根據權利要求1所述的IOL，其特征在于，所述第一選定波長和所述第二選定波長為可見光譜中相同的波長。
11.根據權利要求1所述的IOL，其特征在于，所述相同的波長為大約555nm。
12.一種方法，包括
投射選定波長的光線于IOL的第一衍射區域和第二衍射區域，所述第一區域具有第一衍射光焦度，和所述第二區域具有與所述第一衍射光焦度不同量級的第二衍射光焦度；
將投射于所述第一區域上的在第一選定波長的基本上全部光線衍射形成單一非零級衍射；和
將投射于所述第二區域上的在第二選定波長的基本上全部光線衍射形成單一非零級衍射。
13.根據權利要求12所述的方法，其特征在于，所述第一選定波長和第二選定波長為可見光譜中基本上相同的波長。
14.根據權利要求12所述的方法，其特征在于，所述第一選定波長和所述第二選定波長為可見光譜中相同的波長。
15.根據權利要求14所述的方法，其特征在于，所述相同的波長為大約555nm。
全文摘要
一種IOL(100)，包括第一衍射區域(110)，和具有與該第一衍射區域(110)不同量級光焦度的第二衍射區域(120)，該第一區域適于將從其投射的在第一選定波長的基本上全部光線衍射成單一非零級衍射，和該第二區域適于將從其投射的在第二選定波長的基本上全部光線衍射成單一非零級衍射。
文檔編號A61F2/16GK101686856SQ200880018343
公開日2010年3月31日 申請日期2008年5月30日 優先權日2007年6月1日
發明者G·E.·阿爾特曼 申請人:博士倫公司