CN101636683A - 可变光学系统：使双眼视觉益处最大化的混合和匹配光学装置 - Google Patents

可变光学系统：使双眼视觉益处最大化的混合和匹配光学装置 Download PDF

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Abstract

在一方面，本发明提供了一种用于矫正视力的方法，其采用用于在患者的两只眼睛中使用的具有不同聚焦特性的两个透镜，其中的至少一个是多焦点透镜。依照预定义关系来选择每个透镜的视觉表现(例如视觉对比度和敏锐度)以便使由透镜的组合提供的双眼视觉表现最佳化。

Description

可变光学系统：使双眼视觉益处最大化的混合和匹配光学装置
技术领域
[001]本发明总体上涉及用于矫正视力的方法和验眼透镜，更特别地涉及提供加强的双眼视力的这样一种方法。
背景技术
[002]通常利用诸如眼内透镜(IOL)的验眼透镜来矫正视力。例如，可以将IOL植入患者的眼睛中以替换或者在某些情况下增强患者的自然晶状体。通常，在不考虑患者另一只眼睛的视觉表现的情况下选择此类IOL，这可能保持其晶状体或具有另一IOL。由于许多患者喜欢双眼视力，选择IOL时的此类忽视可能导致患者的较不理想的双眼视力。
[003]因此，需要有用于矫正患者视力的加强方法，尤其是需要这样一种方法和相关的验眼透镜，其将为患者提供改善的双眼视力，因为大多数患者的确是双眼并用的。
发明内容
[004]本发明总体上涉及用于经由双眼总和来加强患者的功能(functional)图像的验眼透镜和方法。在一方面，该方法确定两个验眼透镜的视觉表现，所述两个验眼透镜中的至少一个是多焦点透镜，使得组合透镜将提供所期望的双眼视觉表现。在许多实施例中，可以由图像对比度、视觉对比敏感度和/或视敏度来表征视觉表现-虽然还可以采用视觉表现的其它适当度量。
[005]在一方面，公开了一种矫正视力的方法，包括提供用于加强患者的一只眼睛的视力的透镜，和提供用于加强患者的另一只眼睛的视力的另一透镜，其中，透镜表现出不同的聚焦特性，并且其中，将透镜中的至少一个选择为多焦点透镜。此外，双眼视觉表现依照以下关系而与透镜的视觉表现相关：
B = ( L kl + R kr ) 1 kb
其中，
B表示双眼视觉表现，
L表示一个透镜的视觉表现，
R表示另一个透镜的视觉表现，以及
kl是具有不小于1.0、优选地在约1.4至约4的范围内的值的参数。
kr是具有不小于1.0、优选地在约1.4至约4的范围内的值的参数。
kb是具有不小于1.0、优选地在约1.4至约4的范围内的值的参数。
[006]在相关方面，可以由例如图像对比度和/或视敏度来表征每个透镜的视觉表现。例如，双眼图像对比度在约15周期/度的空间频率可以在约10％至约80％的范围内，或者在约30周期/度的空间频率其可以在约5％至约60％的范围内。当利用视敏度作为视觉表现的度量时，双眼视敏度可以大于约20/40，例如，在约20/40至约20/10的范围内。
[007]在本实施例中，可以将kl、kr和kb参数选择为在约2.6至约4.5的范围内，并且对于高对比度双眼视敏度表现，优选地将其选择为约为4，其中，要观察的对象或刺激物(stimuli)具有高于约75％的对比度。此外，可以将这些kl、kr和kb参数选择为在约1至约1.6的范围内，并且对于低对比度双眼视敏度表现，优选地将其选择为约为1.4，其中，要观察的对象或刺激物具有低于25％的对比度。此外，可以将这些参数选择为在约1.7至约2.5的范围内，并且对于双眼对比度灵敏度表现，优选地将其选择为约为2。
[008]在某些情况下，可以由立体视敏度来表征双眼视觉表现，例如比约120角秒更好的立体视敏度。
[009]当利用视觉对比度作为视觉表现的度量时，可以采用调制传递函数(MTF)来表征视觉对比度。例如，可以采用对应于透镜的至少一个焦点的一个选择的空间频率的MTF值作为该透镜的视觉表现的度量。作为另一示例，可以通过对例如与多焦点透镜的近焦点与远焦点之间的多焦点透镜相关的离焦MTF曲线求积分来获得MTF值。
[010]在另一方面，两个透镜包括具有不同近和/或远聚焦焦度(focusing power)的多焦点透镜。例如，两个透镜的近和/或远聚焦焦度的差可以在约0.25屈光度至约3屈光度的范围内。在某些情况下，透镜之一包括多焦点透镜，且另一个包括单焦点透镜，例如具有多焦点透镜的近焦点和远焦点的中间的聚焦焦度的单焦点透镜。
[011]在另一方面，多焦点透镜可以提供在约-20D至约50D的范围内的远聚焦焦度和在约1D至约8D的范围内、例如在约1D至约4D的范围内的增加焦度(add power)。
[012]在相关方面，在上述方法中，将透镜选择为向患者提供用于远视和/或近视的比约120角秒更好的立体视敏度。
[013]在另一方面，公开了一种矫正视力的方法，包括在患者的一只眼睛中植入具有高增加焦度(例如等于或大于3.5D、例如在约3.5D至约8D的范围内的增加焦度)的多焦点IOL，以及在该患者的另一只眼睛中植入具有低增加焦度(例如等于或小于约3.5D、例如在约0.25D至约3.5D的范围内的增加焦度)，以便提供增大的近焦点深度。
[014]在另一方面，在用于矫正视力的方法中，可以在患者的一只眼睛中植入远视主导(distance dominant)多焦点IOL并可以在该患者的另一只眼睛中植入正常或近视主导(near dominant)多焦点IOL以便提供改善的远视以及近视对比度。
[015]在另一方面，本发明提供了一种用于矫正视力的方法，包括在患者的一只眼睛中植入远视主导IOL并在该患者的另一只眼睛中植入略微近视(例如在约-0.5D至约-2D的范围内)的另一远视主导IOL，即另一远视主导IOL具有远焦点光焦度，所述远焦点光焦度大于在视网膜上形成远距离对象的图像所需的焦度。IOL的此类组合可以为患者提供用于远视的改善的焦点深度。
[016]在另一方面，公开了一种用于矫正视力的方法，包括在患者的一只眼睛中植入单焦点IOL并在该患者的另一只眼睛中植入多焦点IOL。单焦点IOL可以提供用于远视的光焦度，例如在约-20D至约50D的范围内的焦度，而多焦点IOL可以提供远视光焦度，例如在约-20D至约50D的范围内的焦度，以及近视光焦度，该近视光焦度以在约0.25D至约8D的范围内的增加焦度为特征。植入患者的两只眼睛中的不同IOL的此类组合可以提供用于远视的改善的对比度。
[017]在另一方面，在用于矫正视力的方法中，可以在患者的一只眼睛中植入略微近视的单焦点IOL，亦即，提供比最佳折射焦度小例如在-0.5D至约-2D的范围内的值的折射光焦度，并可以在该患者的另一只眼睛中植入正常多焦点IOL。举例来说，多焦点IOL可以提供在约-20D至约50D的范围内的远视光焦度和以在约0.25D至约8D范围内的增加焦度为特征的近视光焦度。植入患者的眼睛中的两个IOL的此类组合可以提供用于远视的改善的焦点深度。
[018]在另一方面，在用于矫正视力的方法中，可以在患者的一只眼睛中植入具有低增加焦度(例如在约0.25D至约3.5D的范围内的增加焦度)的远视主导IOL，并可以在该患者的另一只眼睛中植入正常多焦点IOL。IOL的此类组合可以提供用于远视的改善的对比度和焦点深度。
[019]在另一方面，公开了一种用于矫正视力的方法，包括在患者的一只眼睛中植入略微近视(例如比最佳折射焦度小在约-0.5D至约-2D的范围内的值)的单焦点IOL并在该患者的另一只眼睛中植入远视主导多焦点IOL。IOL的此类组合可以得到用于远视的改善的对比度和焦点深度。
[020]在另一方面，本发明提供了一种用于矫正患者的视力的透镜套装，其包括用于在患者的一只眼睛中使用的透镜(例如IOL)和用于在该患者的另一只眼睛中使用的另一透镜(另一IOL)，其中，透镜表现出不同的聚焦特性以便为患者提供一个选择的范围内的双眼视觉表现。透镜中的至少一个是多焦点透镜。此外，所述双眼视觉表现依照以下关系而与透镜的视觉表现相关：
B = ( L kl + R kr ) 1 kb
其中，
B表示双眼视觉表现，
L表示一个透镜的视觉表现，
R表示另一个透镜的视觉表现，以及
kl是具有不小于1.0、优选地在约1.4至约4的范围内的值的参数。
kr是具有不小于1.0、优选地在约1.4至约4的范围内的值的参数。
kb是具有不小于1.0、优选地在约1.4至约4的范围内的值的参数。
[021]在相关方面，在上述透镜套装中，由图像对比度或视敏度来表征所述视觉表现。举例来说，在某些实施例中，选择两个透镜的图像对比度，使得双眼图像对比度在约15周期/度的空间频率在约10％至约80％的范围内。在其它实施例中，选择两个透镜，使得双眼视敏度在约20/40值约20/10的范围内。
[022]在其它方法，在上述透镜套装中，所述多焦点透镜表现出在约-15D至约50D的范围内的远焦点光焦度和在约1D至约4D的范围内的增加焦度。在某些情况下，另一透镜也是具有不同远焦点和/或增加焦度的多焦点透镜。例如，透镜的远焦点和/或增加焦度之间的差可以在约0.25D至约2D的范围内。替换地，另一透镜可以是单焦点透镜，例如具有在约-15D至约50D的范围内的聚焦焦度的单焦点透镜。在许多实施例中，将单焦点透镜的聚焦焦度选择为在多焦点透镜的近焦点与远焦点之间。
[023]在另一方面，上述透镜套装中的透镜可以包括眼内透镜。
[024]在又一方面，透镜可以为患者提供用于近视和/或远视的比约120角秒更好的立体视敏度。
[025]在其它方面，公开了一种用于矫正视力的方法，包括选择患者的双眼视觉表现(B)，并选择用于在患者的一只眼睛中使用的透镜(例如IOL)的视觉表现(L)，其依照以下关系而与患者另一只眼睛中的另一透镜(例如另一IOL)的视觉表现(R)相关：
B = ( L kl + R kr ) 1 kb
其中，
B表示双眼视觉表现，
L表示一个透镜的视觉表现，
R表示另一个透镜的视觉表现，以及
kl是具有不小于1.0、优选地在约1.4至约4的范围内的值的参数。
kr是具有不小于1.0、优选地在约1.4至约4的范围内的值的参数。
kb是具有不小于1.0、优选地在约1.4至约4的范围内的值的参数。
并且其中，第一透镜和第二透镜中的至少一个是多焦点透镜。
[026]在相关方面，可以由图像对比度来表征双眼视觉表现，所述图像对比度例如在约15周期/度的空间频率在约10％至约80％的范围内或者在约30周期/度的空间频率在约5％至约60％的范围内。在某些情况下，可以由例如在约20/40至约20/10的范围内的视敏度来表征双眼视觉表现。
[027]通过连同下文将简单讨论的相关附图一起参考以下详细说明，可以获得本发明的各种方面的进一步理解。
附图说明
[028]图1是描绘根据本发明的用于矫正视力的方法的示例性实施例中的各种步骤的流程图，
[029]图2是与多焦点验眼透镜相关的假设调制传递函数(MTF)，
[030]图3示意地描绘适用于本发明的某些实施例中的示例性多焦点验眼透镜，
[031]图4示意地示出适用于本发明的某些实施例中的示例性单焦点验眼透镜，
[032]图5示意地描绘根据本发明一个实施例的提供用于在患者的两只眼睛中使用的具有不同聚焦特性的两个透镜的透镜套装，
[033]图6示出立体视敏度与屈光参差之间的假设示例性关系，
[034]图7A描绘多焦点透镜、单焦点透镜的假设视敏度曲线和通过利用患者两只眼睛中的两个透镜而实现的合成双眼视敏度曲线，以及
[035]图7B描绘具有不同聚焦特性的两个多焦点透镜的假设视敏度曲线和通过利用患者两只眼睛中的那些透镜而实现的合成视敏度曲线。
具体实施方式
[036]本发明总体上提供了用于通过利用双眼视力来加强患者在很宽的距离范围内的功能视力的方法和验眼透镜。在一方面，本发明提供了通过利用具有不同聚焦特性的两个透镜来校正患者的视力的方法，所述两个透镜之一用于患者的一只眼睛，另一个用于另一只眼睛。可以选择透镜，使其在所选聚焦范围内共同为患者提供双眼视觉表现(例如由对比度或视敏度来表征)。在随后的实施例中，主要结合眼内透镜(IOL)来讨论本发明的显著特征。术语“眼内透镜”与其所写“IOL”在本文中可互换地用来描述被植入眼睛内部以便替换眼睛的自然晶状体或者无论是否去除自然晶状体都增加视力的透镜。眼内透镜和有晶状体眼人工晶状体(phakic lenses)是可以在没有去除自然晶状体的情况下植入眼睛中的透镜的示例。还应理解的是本发明的讲授内容还可适用于诸如接触透镜的其它验眼透镜。
[037]参考图1所示的流程图10，一种根据本发明的一个实施例的矫正视力的方法，提供一验眼透镜以便加强患者的一只眼睛的视力(步骤1)，并提供具有至少一种不同聚焦特性的另一验眼透镜以便加强患者另一只眼睛的视力(步骤2)，其中，透镜中的至少一个是多焦点透镜，例如以近焦点和远焦点为特征的透镜。本文所使用的术语“聚焦特性”可以指示透镜的任何可取的折射和/或衍射参数。举例来说，对于单焦点透镜，聚焦特性可以指示透镜的聚焦焦度。对于多焦点透镜，聚焦特性可以指示该透镜的远聚焦焦度和/或增加焦度。
[038]由于两只眼睛可以以不同的光学质量看图像，所以在许多实施例中，通常考虑一种或多种以下因素以通过使用双眼视力来使患者的函数图像(function image)最佳化：双眼总和和竞争、双眼视觉质量和立体视敏度。如果只有右眼或左眼看到目标或者如果两只眼睛同时看到它，目标则可以被看到。这样，用两只眼睛看时目标被看到的概率为(1-p)，其中p是两只眼睛都看不到目标的概率。例如，如果右眼或左眼可以单独看得见目标的概率是0.6，则两只眼睛都看不到该目标的概率是(0.4)(0.4)＝1.6。因此，用两只眼睛看时将看到目标的概率是(1-0.16＝0.84)。因此，即使在不考虑神经总和的情况下，利用两只眼睛也可以提供视觉增强。
[039]继续参考图1的流程图10，在许多实施例中，在期望聚焦范围内，对于给定的期望双眼视觉表现(例如由图像对比度、对比敏感度或视敏度来表征)，依照以下关系来选择两个透镜的相应视觉表现：
B = ( L kl + R kr ) 1 kb 公式(1)
其中，
B表示双眼视觉表现，
L表示一个透镜的视觉表现，
R表示另一个透镜的视觉表现，以及
kl是具有不小于1.0、优选地在约1.4至约4的范围内的值的参数。
kr是具有不小于1.0、优选地在约1.4至约4的范围内的值的参数。
kb是具有不小于1.0、优选地在约1.4至约4的范围内的值的参数。
[040]在某些实施例中，可以由图像对比度来表征视觉表现。如本领域的技术人员所已知的那样，可以通过计算和/或测量与透镜相关的调制传递函数(MTF)来获得该透镜所提供的图像对比度的数量度量。通常，可以依照以下关系来定义与光学信号相关的对比度或调制，例如由将被成像的对象发出或反射、或与此类对象的图像相关的光强分布的二维图案：
I max - I min I max + I min 公式(2)
其中，Imax和Imin分别指示与信号相关的最大和最小强度。可以对光学信号中存在的每个空间频率计算或测量此类对比度。然后可以将诸如组合IOL和角膜等成像光学系统的MTF定义为与由光学系统形成的对象的图像相关的对比度相对于与该对象相关的对比度的比。如已知的那样，与光学系统相关的MTF不仅取决于对系统进行照明的光的强度分布的空间频率，而且其还可能受到其它因素的影响，诸如照明孔的尺寸以及照明光的波长。
[041]在许多实施例中，可以在约3mm的孔径尺寸情况下对具有约550nm的波长的光测量和/或计算MTF-虽然还可以再用其它波长或波长组合。举例来说，可以经由模型眼中的测量或经由例如通过采用诸如由美国马萨诸塞州李特尔顿的Lambda ResearchCorporation销售的OSLO Premium射线追踪程序等射线追踪软件进行射线追踪而实现的计算来获得MTF值。
[042]在由MTF来表征视觉表现的某些实施例中，可以在对应于焦点平面(例如近、中间或远焦点)的给定空间频率(例如在15或30周期/度)的对焦(in-focus)MTF值方面描述双眼视觉表现。给定双眼MTF值，确定对应于该焦点平面的两个透镜的各自MTF值以便满足以上公式(1)。在某些情况下，可以在空间频率范围内(例如从15至30周期/度)对MTF求积分作为焦点平面处的图像对比度的度量。在其它情况下，在例如从近焦点至远焦点的所选散焦范围内绘制离焦(through-focus)MTF(给定空间频率或如上述积分空间频率范围的离焦MTF)曲线，以获得视觉对比度的度量。
[043]举例来说，图2示意地示出与提供近焦点和远焦点的多焦点透镜相关的给定空间频率(例如15周期/度)情况下的假设离焦MTF曲线(例如对于约550nm的光波长)。在某些情况下，可以通过在所选散焦范围内(例如，如断面线区域所示的从近焦点至远焦点)计算曲线下面的面积(即通过对作为空间频率的函数的MTF求积分)来获得此类假设透镜的视觉表现的度量。替换地，可以利用对应于近焦点和远焦点的MTF值的平均值。进一步举例来说，在单焦点透镜的情况下，透镜焦点处的MTF值可以提供其视觉表现的度量。替换地，可以利用透镜焦点周围的MTF峰值下的区域。
[044]举例来说，在某些实施例中，选择两个验眼透镜的图像对比度，使得双眼视觉对比度在约15周期/度的空间频率下将在约10％至约80％的范围内，或者在约30周期/度的空间频率下在约5％至约60％的范围内。
[045]还可以采用视觉表现的其它度量来获得用于在患者的两只眼睛中使用的两个透镜的最佳组合。一个此类度量包括可以用多种方法来确定的视敏度。例如，在某些情况下，可以为此而采用字母锐度视力表。在其它情况下，可以在模型眼中确定(测量或计算)透镜的光学分辨率(optical resolving power)作为由该透镜提供的视敏度的度量。在某些实施例中，选择与两个透镜相关的视敏度，以便获得例如约20/40至约20/10的范围内的双眼视敏度。
[046]在某些实施例中，当由高对比度视敏度表现来表征双眼视觉表现时(例如以便对于高对比度的刺激物(即高于约75％的对比度)将双眼视敏度提高约10％或以上)，将kl、kr和kb值选择为在约2.6至约4.5的范围内，且优选地约为4，并且当由双眼低对比度视敏度表现来表征双眼视觉表现时(例如以便对于低对比度的刺激物(即低于约25％的对比度)将双眼视敏度提高至约60％)，将这些kl、kr和kb值选择为在1至约1.6的范围内，且优选地约为1.4。此外，在某些情况下，当由双眼对比敏感度表现来表征双眼视觉表现时(例如以便将双眼视觉对比敏感度提高至约40％)，可以将这些值选择为在约1.7至约2.5的范围内。
[047]在某些实施例中，两个透镜是表现出不同的远焦点和/或增加焦度(add power)的多焦点透镜。举例来说，在某些情形下，两个多焦点透镜表现出在约0.25D至约3D范围内、例如在约0.25D至约2D范围内的其远焦点和/或增加焦度的差。图3示意地示出了具有镜片14的此类多焦点IOL 12的示例，其包括前表面16和后表面18，提供例如在约-20D至约50D的范围内(并且优选地在约-5D至约34D的范围内)的远焦点焦度。设置在前表面20上的衍射结构24提供具有例如在约1D至约4D的范围内(优选地在约2D至约3D的范围内)的增加焦度的IOL。在本实施例中，衍射结构被截平，亦即，其被没有衍射结构的前表面的一部分26围绕。在某些实施例中，衍射结构的特征在于相互隔开有多个阶跃的多个衍射区，所述阶跃表现出随着与光轴的距离的增大而减小的高度。透镜12还包括促进其在眼睛中的放置的多个固定构件(触觉装置)28。关于适合于在本发明的实践中使用的多焦点验眼透镜的某些示例的更多细节可以在美国专利No.5,699,142和题为“Apodized Aspheric Diffractive Lenses”的待决美国专利申请No.11/000,770中找到，通过引用而将这两者并入本文。
[048]多焦点透镜可以表现出对远、近和/或中间对象的静态光学修正。然而，对应于每次修正的焦点深度只能扩展至某一特定值(例如约0.75D)以得到合理的视觉功能。因此，由透镜提供的静态假性调节可以在光学离焦视觉表现中留下视觉缺损凹口。此类缺损凹口的位置通常由透镜的参数来确定，诸如增加焦度、目标折射度、远/近能量平衡、以及像差(aberration)。在本发明的许多实施例中，选择每个预期用于患者的一只眼睛的两个不同透镜的增加焦度和/或目标折射度，使得其缺损凹口在两只眼睛中出现在不同位置处，因此当在进行双眼加和时基本上消失。换言之，两个透镜相配合地为患者提供加强的双眼视力。
[049]在某些实施例中，可以调整多焦点透镜的一个或多个参数，以便获得该透镜的期望视觉表现。例如，参照图3，可以将一定程度的非球面性(例如以约-11.1(负11.1)至约-1030(负1030)的范围内的锥形常数为特征的非球面性)赋予前光学表面或后光学表面中的至少一个，以便使球面像差最小化并因此而改善MTF，尤其是对于大孔径尺寸。而且，可以调节设置在透镜表面中的至少一个上的衍射结构的衍射阶跃的阶跃高度，以实现到相关焦点的期望光能量分布。举例来说，可以依照以下关系来定义每个区域边界处的阶跃高度：
Figure A20088000537600231
公式(3)
其中
λ表示设计波长(例如550nm)，
a表示可以进行调节以控制与各种级(orders)相关的衍射效率，例如，可以将a选择为2.5；
n2表示镜片的折射率，
n1表示其中放置透镜的介质的折射率，以及
fapodize表示定标函数，该定标函数的值随着距光轴与透镜前表面的交点的径向距离的增加而减小。举例来说，可以由以下关系来定义定标函数fapodize：
f apodize = 1 - ( r i r out ) 3 公式(4)
其中
ri表示第i个区域的径向距离，
rout表示最后一个双焦点衍射区的外半径。可以采用其它切趾定标函数，诸如题为“Apodized Aspheric Diffractive Lenses”的前述专利申请中所公开的那些。
[050]另外，可以调节衍射区的直径(区域边界的位置)以实现期望的焦距或增加焦度。在某些此类实施例中，依照以下关系来选择区域边界的径向位置(ri)：
r i 2 = ( 2 i + 1 ) λf 公式(5)
其中
i表示区域数(i＝0表示中央区域)，
ri表示第i个区域的径向位置，
λ表示设计波长，以及
f表示增加焦度的焦距。
此外，可以通过选择性地改变多个环形衍射区的面积来调整近焦点和/或远焦点处的焦点深度。举例来说，可以依照以下关系来确定区域边界的径向位置：
r i 2 = ( 2 i + 1 ) λf + g ( i ) 公式(6)
其中
i表示区域数(i＝0表示中央区域)，
λ表示设计波长，以及
f表示近焦点的焦距，以及
g(i)表示不恒定函数。
在某些情况下，依照以下关系来定义函数g(i)：
g(i)＝(ai2+bi)f    公式(7)，
其中
i表示区域数，
a和b是两个可调参数，以及
f表示近焦点的焦距。举例来说，a可以在约0.1λ至约0.3λ的范围内，且b可以在约1.5λ至约2.5λ的范围内，其中，λ表示设计波长。通过调节函数g(i)，可以改变与近焦点和/或远焦点相关的焦点深度。例如，可以加宽与那些焦点相关的离焦视觉对比度曲线，这可以导致使一些入射光转向中间焦点区域。
[051]关于适合于在本发明的实践中使用的多焦点透镜的更多细节可以在于2006年2月9日提交的具有序列号11/350,437的题为“Pseudo-Accommodative IOL Having Diffractive Zones WithVarying Areas”的共同待决美国专利申请中；以及在具有序列号11/350,497且于2006年2月9日提交的题为“Pseudo-AccommodativeIOL Having Multiple Diffractive Patterns”的共同待决美国专利申请中找到。通过引用而将这两个申请并入本文。
[052]在某些其它实施例中，透镜之一是多焦点透镜，另一个是单焦点透镜。举例来说，多焦点透镜可以提供远焦点和近焦点焦度。此外，在许多实施例中，单焦点透镜可以提供多焦点透镜的远焦点与近焦点之间的中间焦点。可以采用多种单焦点验眼透镜(例如单焦点IOL)。举例来说，图4示意地描绘了具有镜片32的单焦点验眼透镜30，所述镜片32包括设置在光轴38周围的前光学表面34和后光学表面36。在某些情况下，光学表面中的至少一个可以表现出一定程度的非球面性，例如以便缓解球面像差。在某些实施例中，可以调整表面的非球面性，以便获得透镜的期望视觉表现。通过引用而并入本文的题为“Intraocular Lens”的美国专利申请No.11/397,332中公开了适合于在本发明的实践中使用的一些示例性单焦点透镜。
[053]在某些实施例中，可以利用上述公式(1)来基于患者一只眼睛中的透镜的测量(计算)视觉表现而对于期望的双眼视觉表现确定用于在患者的另一只眼睛中使用的另一验眼透镜的视觉表现。例如，在许多情况下，只在患者的一只眼睛中植入IOL，而另一只眼睛保持其自然晶状体。在这种情况下，可以测量自然晶状体的视觉表现(例如在视敏度方面)且可以采用上述公式(1)来确定用于植入另一只眼睛中的IOL的必需视觉表现，以便为患者提供期望的双眼视觉表现。
[054]在某些方面，本发明提供了具有依照以上讲授内容来选择的两个验眼透镜(例如IOL)的透镜套装，所述两个验眼透镜中的每一个预期用于在患者的一只眼睛中使用，其中，透镜中的至少一个是多焦点透镜。例如，图5示意地示出了由眼内透镜42和44(例如两个多焦点透镜，或一个多焦点和一个单焦点透镜)组成的透镜套装40。每个透镜为其预期的眼睛提供必需的折射矫正。另外，可以依照例如上述公式(1)来选择透镜的视觉表现(例如由视觉对比度和敏锐度表征的视觉表现)，使得由透镜的组合提供的双眼视觉表现处于期望值。
[055]在许多实施例中，选择用于在患者的两只眼睛中使用的透镜(例如用于植入两只眼睛中的两个IOL)，使得近视和/或远视的双眼立体视敏度优选地比约120角秒更好。近视可以对应于例如与眼睛相距小于约45cm的视距且远视可以对应于例如与眼睛相距大于约80cm的视距。如本领域中所已知的，立体观测指的是来自双眼视力的深度感。举例来说，可以借助于诸如图6所示的假设关系等测量的立体视敏度-屈光参差关系来计算立体视敏度。患者的不同眼睛中的不同多焦点镜片可以提供远视、近视或中间视力的不同屈光参差(眼睛的折射焦度之间的差)的量。可以根据已知的屈光参差快速地估计立体视敏度。
[056]可以通过用于植入患者的眼睛中以便实现例如由图像对比度、立体视敏度、或视觉表现的任何其它度量所表征的期望双眼视觉表现的不同IOL组合而以多种方式来实现本发明的上述讲授内容。在上述实施例中，主要在IOL的视觉表面方面描述了此类IOL。下面，将在透镜的验光参数方面讨论用于植入患者的两只眼睛中的某些示例性IOL组合。
[057]举例来说，在某些情况下，可以在患者的一只眼睛中嵌入具有高增加焦度(例如等于或大于约3.5D、例如在约3.5D至约8D的范围内的增加焦度)的多焦点IOL，且可以在该患者的另一只眼睛中植入具有较低增加焦度(例如等于或小于约3.5D、例如在约0.25D至约3.5D的范围内的增加焦度)的另一多焦点IOL，以便提供用于近视的增大的焦点深度。
[058]在另一种情况下，可以在患者的一只眼睛中植入远视主导多焦点IOL或者可以在患者的另一只眼睛中植入正常或近视主导多焦点IOL，以便提供改善的远视以及近视对比度。本文所使用的远视主导多焦点IOL指的是将大部分的光能分布到其远焦点而不是其近焦点的多焦点IOL，例如，其例如在约3.5mm的孔(瞳孔)尺寸情况下促使从远距离对象(例如与眼睛相距大于约2m的对象)入射在其上面的光能的约50％以上、且在某些情况下在约60％以上、或者在约70％以上、或者在约80％以上到达其远焦点。相反，本文所使用的正常IOL指的是例如在约3.5mm的孔径尺寸(瞳孔尺寸)情况下将从远距离对象接收到的光大致相同地分布在其近焦点与远焦点之间(例如40％的光将被传送到远焦点且40％将被传送到近焦点)。此外，本文所使用的近焦点主导IOL指的是例如在约3.5mm的孔径尺寸(瞳孔尺寸)情况下将从远距离对象接收到的大部分光能传送到其近焦点(例如约50％以上的光能，或约60％以上、或约70％以上、或约80％以上)。
[059]作为另一示例，在某些情况下，可以在患者的一只眼睛中植入远视主导多焦点IOL，并在该患者的另一只眼睛中植入在其远焦点处略微近视(例如在约-0.5至约-2D的范围内)的另一远视主导IOL。略微近视的多焦点IOL提供比在患者的视网膜上形成远距离目标的图像最佳地需要的远视光焦度大(例如约0.5至约2D)的远视光焦度。IOL的此类组合可以为患者提供用于远视的改善的焦点深度。
[060]在另一种情况下，可以在患者的一只眼睛中植入单焦点IOL，并在该患者的另一只眼睛中植入多焦点IOL。单焦点IOL可以提供用于远视的光焦度，例如在约-20D至约50D的范围内的焦度，而多焦点IOL可以提供远视光焦度，例如在约-20D至约50D的范围内的焦度，以及近视光焦度，例如以在约0.25D至约8D的范围内的增加焦度为特征的焦度。植入患者两只眼睛中的不同IOL的此类组合可以提供用于远视的改善的对比度。
[061]作为另一示例，在另一种情况下，可以在患者的一只眼睛中植入略微近视(例如以在约-0.5D至约-2D的范围内的值)的单焦点IOL-亦即，提供比在视网膜上形成远距离对象的图像最佳地需要的光焦度大的光焦度的单焦点IOL，并可以在患者的另一只眼睛中植入正常多焦点IOL。举例来说，多焦点IOL可以提供在约-20D至约50D的范围内的远视光焦度和以在约0.25D至约8D范围内的增加焦度为特征的近视光焦度。植入患者的眼睛中的两个IOL的此类组合可以提供用于远视的改善的焦点深度。
[062]在另一实施例中，可以在患者的一只眼睛中嵌入具有低增加焦度(例如等于或小于约3.5D、例如在约0.25D至约3.5D的范围内的增加焦度)的远视主导IOL，并在患者的另一只眼睛中植入正常多焦点IOL。IOL的此类组合可以提供用于远视的改善的对比度和焦点深度。
[063]在另一实施例中，可以在患者的一只眼睛中植入略微近视(例如以在约-0.5D至约-2D的范围内的值)的单焦点IOL，并可以在患者的另一只眼睛中植入远视主导多焦点IOL。IOL的此类组合可以得到用于远视的改善的对比度和焦点深度。
[064]下表1总结了以上几个段落中讨论的IOL的各种组合及其某些相关优点：
表1
  第一只眼睛   第二只眼睛   示例性双眼视力表现属性
  高焦度多焦点IOL   低增加焦度多焦点IOL   用于近视的增大的焦点深度
  远视主导多焦点IOL   正常或近视主导多焦点IOL   用于远视和近视的改善的对比度
  远视主导多焦点IOL   略微近视(例如以在约-0.5至约-2D的范围内的值)的远视主导多焦点IOL   用于远视的改善的焦点深度
  单焦点IOL   正常多焦点IOL   用于远视的改善的对比度
  略微近视(例如以在约-0.5至约-2D的范围内的值)的单焦点IOL   正常多焦点IOL   用于远视的改善的焦点深度
  低增加焦度和远视主导多焦点IOL   正常多焦点IOL   用于远视的改善的对比度和焦点深度
  略微近视(例如以在约-0.5至约-2D的范围内的值)的单焦点IOL   远视主导多焦点IOL   用于远视的改善的对比度和焦点深度
[065]为了进一步说明本发明的一些显著特征，提供了以下假设实施例。应理解的是这些实施例仅仅是出于说明的目的而提供的，且并不意图一定指示通过实施本发明的讲授内容可得到的最佳双眼视觉表现。
设计实施例1
[066]提供了以0D的目标折射度和+3.0D的增加焦度为特征的多焦点透镜以供在患者的一只眼睛中使用。图7A示出了所计算的与此透镜相关的离焦视敏度曲线A(作为散焦的函数的视敏度)。将视敏度表示为最小分辨角的对数(以armin为单位的MAR)。提供了具有-1.5D的目标折射度的单焦点透镜以供在患者的另一只眼睛中使用。假设此透镜在其表面之一中表现出一定程度的非球面性(即-42的锥形常数)以降低球面像差效果。图7A还呈现了所计算的与此单焦点透镜相关的离焦视敏度作为曲线B。通过利用上述公式(1)并将参数kl、kr和kb设置为4来计算由双眼离焦视敏度曲线表征的预测双眼视觉表现。此双眼视敏度曲线(由虚线示为曲线C)显示透镜的组合提供从无限远到约30cm的距离的比约20/25更好的视敏度。
设计实施例2
[067]提供了以0D的目标折射度和+3.0D的增加焦度为特征的多焦点透镜以供在患者的一只眼睛中使用。图7B示出了所计算的与此透镜相关的离焦视敏度曲线A(作为散焦的函数的视敏度)。提供了具有1D的目标折射度和2.5D的增加焦度的另一多焦点透镜以供在患者的另一只眼睛中使用。图7B还呈现了所计算的与此另一多焦点透镜相关的离焦视敏度(曲线B)。通过利用上述公式(1)并将参数kl、kr和kb设置为4来计算由双眼离焦视敏度曲线表征的预测双眼视觉表现。此双眼视敏度曲线(由虚线示出的曲线C)说明组合的透镜提供从无限远到约30cm的距离的比约20/30更好的视敏度。
[068]本领域的技术人员应认识到在不脱离本发明的范围的情况下可以对上述实施例进行各种修改。

Claims (64)

1.一种用于矫正视力的方法，包括步骤：
a)在患者的一只眼睛中提供用于加强视力的第一透镜，以及
b)在患者的另一只眼睛中提供第二透镜，其中，第一或第二透镜中的至少一个是多焦点透镜，且第一和第二透镜表现出不同的聚焦特性，以便为患者提供所选范围内的双眼视觉表现，该双眼视觉表现依照以下关系而与第一透镜和第二透镜的视觉表现相关：
B = ( K kl + R kr ) 1 kb
其中，
B表示双眼视觉表现，
L表示一个透镜的视觉表现，
R表示另一个透镜的视觉表现，以及
kl是具有不小于1.0、优选地在约1.4至约4的范围内的值的参数，
kr是具有不小于1.0、优选地在约1.4至约4的范围内的值的参数，
kb是具有不小于1.0、优选地在约1.4至约4的范围内的值的参数。
2.如权利要求1的方法，其中，kl、kr和kb相互相等。
3.如权利要求1的方法，其中，由图像对比度来表征第一透镜和第二透镜的每个视觉表现。
4.如权利要求1的方法，还包括将kr选择为在约2.6至约4.5的范围内以提供高对比度双眼视敏度表现。
5.如权利要求4的方法，还包括将参数kl选择为在约2.6至约4.5的范围内，并将参数kb选择为在约2.6至约4.5的范围内。
6.如权利要求3的方法，还包括将kr选择为约为4。
7.如权利要求6的方法，还包括将参数kl选择为约为4并将参数kb选择为约为4。
8.如权利要求1的方法，还包括将kr选择为在约1至约1.6的范围内以提供低对比度双眼视敏度表现。
9.如权利要求8的方法，还包括将参数kl选择为在约1至约1.6的范围内，并将参数kb选择为在约1至约1.6的范围内。
10.如权利要求1的方法，还包括将kr选择为在约1.7至约2.5的范围内以提供双眼视觉对比敏感度表现。
11.如权利要求10的方法，还包括将参数kl选择为在约1.7至约2.5的范围内，并将参数kb选择为在约1.7至约2.5的范围内。
12.如权利要求3的方法，其中，由调制传递函数(MTF)来表征所述图像对比度。
13.如权利要求12的方法，其中，与第一透镜和第二透镜中的每一个相关的MTF表征分别包括对应于第一或第二透镜的至少一个焦点的在一个选择的空间频率的MTF值。
14.如权利要求12的方法，其中，与第一透镜和第二透镜中的每一个相关的MTF分别包括对应于第一或第二透镜的至少一个焦点的空间频率范围内的积分MTF值。
15.如权利要求12的方法，其中，与多焦点透镜相关的MTF表征包括在从多焦点透镜的近焦点延伸至远焦点的散焦范围内绘制的离焦MTF。
16.如权利要求1的方法，其中，第一透镜和第二透镜的每个视觉表现由视敏度来表征。
17.如权利要求16的方法，其中，将所述视敏度选择为大于约20/40。
18.如权利要求1的方法，还包括将第一和第二透镜都选择为多焦点透镜。
19.如权利要求18的方法，还包括将所述多焦点透镜选择为具有不同的增加焦度。
20.如权利要求18的方法，还包括将第一和第二透镜的增加焦度之间的差选择为在约0.25屈光度至约3屈光度的范围内。
21.如权利要求18的方法，还包括将第一和第二透镜选择为具有不同的远聚焦焦度。
22.如权利要求21的方法，还包括将第一和第二透镜的远聚焦焦度之间的差选择为在约0.25屈光度至约3屈光度的范围内。
23.如权利要求1的方法，其中，所述第一和第二透镜包括眼内透镜(IOL)。
24.如权利要求1的方法，还包括选择第一和第二透镜，以便为患者提供用于近视和远视中的任何一个的比约120角秒更好的立体视敏度。
25.如权利要求1的方法，其中，所述双眼视觉表现由立体视敏度来表征。
26.如权利要求25的方法，其中，所述立体视敏度比约120角秒更好。
27.一种用于矫正患者视力的透镜套装，包括
a)用于在患者的一只眼睛中使用的第一透镜，以及
b)用于在患者的另一只眼睛中使用的第二透镜，
第一和第二透镜表现出不同的聚焦特性，以便为患者提供在一个选择的范围内的双眼视觉表现，
其中，第一和第二透镜中的至少一个是多焦点透镜，并且其中所述双眼视觉表现依照以下关系而与第一和第二透镜的视觉表现相关：
B = ( K kl + R kr ) 1 kb
其中，
B表示双眼视觉表现，
L表示一个透镜的视觉表现，
R表示另一个透镜的视觉表现，以及
kl是具有不小于1.0、优选地在约1.4至约4的范围内的值的参数，
kr是具有不小于1.0、优选地在约1.4至约4的范围内的值的参数，
kb是具有不小于1.0、优选地在约1.4至约4的范围内的值的参数。
28.如权利要求27的套装，其中，kl、kr和kb基本上相互相等。
29.如权利要求27的套装，其中，所述双眼视觉表现由图像对比度来表征。
30.如权利要求27的套装，其中，所述双眼视觉表现由视敏度来表征。
31.如权利要求29的套装，其中，所述双眼图像对比度在约15周期/度的空间频率在约10％至约80％的范围内。
32.如权利要求29的套装，其中，所述双眼图像对比度在约30周期/度的空间频率在约5％至约60％的范围内。
33.如权利要求30的套装，其中，所述双眼视敏度在约20/40至约20/10的范围内。
34.如权利要求27的套装，其中，所述多焦点透镜表现出在约-15D至约40D的范围内的远焦点焦度和在约1D至约4D的范围内的增加焦度。
35.如权利要求27的套装，其中，所述第一和第二透镜包括两个多焦点透镜。
36.如权利要求35的套装，其中，所述第一和第二透镜表现出不同的增加焦度。
37.如权利要求36的套装，其中，所述第一和第二透镜的增加焦度之间的差在约0.25D至约3D的范围内。
38.如权利要求36的套装，其中，所述第一和第二透镜的远聚焦焦度之间的差在约0.25D至约3D的范围内。
39.如权利要求27的套装，其中，所述多焦点透镜包括至少一个表面，在该表面上设置相隔有多个阶跃的多个衍射区，其中，所述阶跃表现出随着与多焦点透镜光轴的距离的增大而减小高度。
40.如权利要求34的套装，其中，依照以下关系来定义与衍射区相关的阶跃高度：
Figure A2008800053760007C1
其中
λ表示设计波长，
a表示用于控制与各个级相关的衍射效率；
n2表示镜片的折射率，
n1表示其中放置透镜的介质的折射率，以及
fapodize表示定标函数，该定标函数的值随着距光轴与透镜的表面的交点的径向距离的增大而减小。
41.如权利要求40的套装，其中，依照以下关系来定义所述定标函数fapodize：
f apodize = 1 - ( r i r out ) 3
其中
ri表示第i个区域的径向距离，
rout表示最后一个衍射区的外半径。
42.如权利要求的34套装，其中，所述多焦点透镜包括设置在其表面上的多个衍射区，其中，依照以下关系来定义区域边界(ri)的径向位置：
r i 2 = ( 2 i + 1 ) λf
其中
i表示区域数(i＝0表示中央区域)，
ri表示第i个区域的径向位置，
λ表示设计波长，以及
f表示增加焦度的焦距。
43.如权利要求的27套装，其中，所述多焦点透镜包括设置在其表面上的多个衍射区，其中，依照以下关系来定义区域边界(ri)的径向位置：
r i 2 = ( 2 i + 1 ) λf + g ( i )
其中
i表示区域数(i＝0表示中央区域)，
λ表示设计波长，以及
f表示近焦点的焦距，以及
g(i)表示不恒定函数。
44.如权利要求43的套装，其中，依照以下关系来定义所述函数g(i)：
g(i)＝(ai2+bi)f
其中，
i表示区域数，
a和b是两个可调参数，其中，a在约0.1λ至约0.3λ的范围内，且b在约1.5λ至约2.5λ的范围内，其中，λ表示设计波长。
45.如权利要求的27套装，其中，所述第一和第二透镜之一是多焦点透镜，且另一个是单焦点透镜。
46.如权利要求45的套装，其中，所述单焦点透镜表现出在约-15D至约50D的范围内的聚焦焦度。
47.如权利要求45的套装，其中，所述单焦点透镜提供多焦点透镜的近焦点和远焦点中间的焦点。
48.如权利要求27的套装，其中，所述第一和第二透镜包括眼内透镜。
49.一种用于矫正视力的方法，包括步骤：
a)选择患者的双眼视觉表现(B)，以及
b)选择用于在患者的第一只眼睛中使用的透镜的视觉表现(L)，其依照以下关系而与患者第二只眼睛中的第二透镜的视觉表现(R)相关：
B = ( K kl + R kr ) 1 kb
其中，
B表示双眼视觉表现，
L表示一个透镜的视觉表现，
R表示另一个透镜的视觉表现，以及
kl是具有不小于1.0、优选地在约1.4至约4的范围内的值的参数，
kr是具有不小于1.0、优选地在约1.4至约4的范围内的值的参数，
kb是具有不小于1.0、优选地在约1.4至约4的范围内的值的参数，
并且其中，第一透镜和第二透镜中的至少一个是多焦点透镜。
50.如权利要求49的方法，其中，所述双眼视觉表现由在约15周期/度的空间频率在约10％至约80％的范围内的图像对比度来表征。
51.如权利要求49的方法，其中，所述双眼视觉表现由在约30周期/度的空间频率在约5％至约60％的范围内的图像对比度来表征。
52.如权利要求49的方法，其中，所述视觉表现由在约20/40至约20/10的范围内的视敏度来表征。
53.如权利要求49的方法，其中，所述第一和第二透镜都包括多焦点眼内透镜。
54.如权利要求49的方法，其中，所述第一透镜包括提供远焦点焦度和近焦点焦度的多焦点透镜，且所述第二透镜包括提供远焦点光焦度和近焦点光焦度的中间的聚焦焦度的单焦点透镜。
55.如权利要求49的方法，其中，所述第一和第二透镜包括眼内透镜。
56.如权利要求49的方法，其中，所述第一透镜包括提供近焦点和远焦点的多焦点透镜，且所述第二透镜包括患者的自然晶状体。
57.如权利要求1的方法，其中，所述透镜之一包括具有等于或大于约3.5D的增加焦度的多焦点IOL，且另一透镜包括具有等于或小于约3.5D的较低增加焦度的多焦点IOL。
58.如权利要求1的方法，其中，所述透镜之一包括远视主导多焦点IOL，且另一透镜包括近视主导多焦点IOL。
59.如权利要求1的方法，其中，所述透镜之一包括远视主导多焦点IOL，且另一透镜包括正常多焦点IOL。
60.如权利要求1的方法，其中，所述透镜之一包括远视主导IOL，且另一透镜包括以在约-0.5至约-2D的范围内的值近视的远视主导IOL。
61.如权利要求1的方法，其中，所述透镜之一包括用于提供远视的单焦点IOL，且另一透镜包括用于提供远视以及近视的多焦点IOL。
62.如权利要求1的方法，其中，所述透镜之一包括以在约-0.5D至约-2D的范围内的值近视的单焦点IOL，且另一透镜包括多焦点IOL。
63.如权利要求1的方法，其中，所述透镜之一包括具有等于或小于约3.5D的远视主导IOL，且另一透镜包括正常多焦点IOL。
64.如权利要求1的方法，其中，所述透镜之一包括以在约-0.5D至约-2D的范围内的值近视的单焦点IOL，且另一透镜包括远视主导多焦点IOL。
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