CN102117353A

CN102117353A - 基于眼模型的双焦点人工晶体设计

Info

Publication number: CN102117353A
Application number: CN2010100313046A
Authority: CN
Inventors: 王肇圻; 饶丰
Original assignee: Nankai University
Current assignee: Nankai University
Priority date: 2010-01-05
Filing date: 2010-01-05
Publication date: 2011-07-06

Abstract

本发明属于医疗器械技术领域。本发明包括设计折射型多焦点人工晶体和衍射型多焦点人工晶体两部分。运用眼模型设计折射型多焦点人工晶体时，首先设计一个双球面人工晶体，再将该人工晶体的一个表面沿径向分成若干光学区，然后运用Zemax光学设计软件，直接优化人工晶体表面各光学区的曲率半径，使得物距为无穷远时，通过视远用的光学区的光聚焦在视网膜上，物距为阅读距离(33cm)时，通过视近用的光学区的光聚焦在视网膜上。运用眼模型设计衍射型多焦点人工晶体时，先设计一双球面人工晶体，使得人眼近视1.5D，然后在该人工晶体的一个表面上引入二元面，最后，直接优化二元面的相位系数，使得物距为无穷远时，-1阶衍射焦点在视网膜上，或物距为阅读距离时，+1阶衍射焦点在视网膜上。

Description

基于眼模型的双焦点人工晶体设计

技术领域

本发明属于医疗器械技术领域。

背景技术

白内障眼植入人工晶体后，失去了正常的调节能力。为了补偿调节，人们设计了折射型和衍射型双焦点人工晶体，设计方法如下：

(1)对于折射型双焦点人工晶体，先设计一个视远用的双球面人工晶体，然后将它的一个表面沿径向分成若干环带，在视近用的环带上加上屈光度3.5D，视远用的环带则不需要加屈光度。

(2)对于衍射型双焦点人工晶体，是在双球面人工晶体的一个表面上加一菲涅尔波带片，用菲涅尔波带片的-1阶衍射光视远，+1阶衍射光视近，±1阶衍射焦点间屈光度相差4D。因此衍射透镜的+1阶衍射焦距f为0.5米，衍射透镜第i个环带半径：

r_{i} = \sqrt{(2 i + 1) λf}

式中：λ是设计光波长。台阶的刻蚀深度为半波长光程。

可见，目前使用的设计方法是在人工晶体表面直接引入折射多区结构或衍射结构，既没有考虑人眼角膜，眼轴长等因素，也没使用物距，因而不够完善。

发明内容

本专利包括设计折射型双焦点人工晶体和衍射型双焦点人工晶体两部分。

(1)设计折射型双焦点人工晶体。以眼模型为基础，在囊袋内加入人工晶体，并将人工晶体的一个表面按径向分成若干区域，然后通过光学设计软件Zemax的多重结构功能，根据每一区域是用来视远还是视近，逐个优化曲率半径。

(2)设计衍射型双焦点人工晶体。运用眼模型，先设计一个双球面人工晶体，优化其曲率半径，使得人眼近视1.5D。然后在该人工晶体的一个表面上引入二元面，运用Zemax的优化功能，优化二元面的相位系数，使得人眼视近(物距为33厘米)时，+1阶衍射焦点在视网膜上，或视远(物距为无穷远)时，-1阶衍射焦点在视网膜上。

该发明具有以下的功能及优点：

功能一，设计时使用了眼模型，可以是标准眼模型，也可以是含个体眼角膜数据和眼轴数据的个性化眼模型，考虑了全眼的结构特性。

功能二，设计折射型双焦点人工晶体时，直接设定物距，然后逐个优化各光学区的曲率半径。

功能三，设计衍射型双焦点人工晶体时，直接设定物距，然后优化二元面的相位系数。

功能四，可以直接由含人工晶体的眼模型给出点列图等光学量，并可以给出人工晶体位置异常时人眼的光学量。位置异常包括沿眼轴旋转、移位和倾斜。

具体的技术方案

该发明的技术方案包括以下几个主要方面：

其一，构建眼模型。可以是Gullstrand Le-Grand、Liou-Brennan等标准眼模型，也可以是根据测量的角膜面型和眼轴长度构建个性化眼模型。

其二，设计折射型双焦点人工晶体。在眼模型中，植入双球面人工晶体，矫正人眼离焦，然后将人工晶体的一个表面沿径向分成若干光学区，运用Zemax的多重结构，根据每一光学区的设计目标，优化各区曲率半径。

其三，设计衍射型双焦点人工晶体。在眼模型中，先设计双球面人工晶体，优化其曲率半径，使人眼近视1.5D，然后在人工晶体的一个表面上引入二元面，优化二元面的相位系数，使得物距为无穷远时，-1阶衍射光聚焦在视网膜上，或物距为阅读距离(33cm)时，+1阶衍射光聚焦在视网膜上。

附图说明

附图1是本发明中折射型双焦点人工晶体的设计流程图，图2是折射型双焦点人工晶体的分区结构示意图，图3是本发明中衍射型双焦点人工晶体的设计流程图。

下面结合附图1、图2和图3具体说明本发明的实施方式。

具体的实施方式

(1)设计折射型双焦点人工晶状体。如图1所示，在Zemax中，构建眼模型[1]，可以是标准眼模型，如Gullstand Le-Grand，Liou-Brennan眼模型等，也可以是根据实际人眼的角膜数据和眼轴长度构建的个性化眼模型。

在眼模型中植入双球面人工晶体[2]，优化曲率半径，矫正全眼离焦。并将该双球面人工晶体作为基底。运用Zemax中的多重结构功能，将基底的一个表面分成若干个光学区，然后逐区优化曲率半径。例如，分成5个光学区，如图2所示，以物距为无穷远为优化目标，优化视近区的曲率半径，如第一[3]，第三[5]，第五光区[7]；采用物距为阅读距离为优化目标，优化视远区的曲率半径，如第二[4]，第四[6]光学区。

优化后，折射型双焦点人工晶体[8]设计完成。

(2)设计衍射型双焦点人工晶体。如图3，构建眼模型[9]，可以是标准眼模型，如GullstandLe-Grand，Liou-Brennan眼模型等，也可以是根据实际人眼的角膜数据和眼轴长度构建的个性化眼模型。

植入双球面人工晶体[10]，优化其曲率半径，使得人眼在物距为66cm时离焦为0，然后在人工晶体的一个表面上引入二元面[11]，在ZEMAX光学设计软件中，二元面的相位表达式为：

其中，A_i(i＝1，2，…)为第i阶相位系数，本设计选择A₁，ρ是归一化半径。优化二元面的相位系数，使得物距为无穷远时，-1阶衍射光聚焦在视网膜上，或物距为阅读距离时，+1阶衍射光聚焦在视网膜上。

优化完成后，衍射型双焦点人工晶体[12]设计完成。

加工时，第n阶的波带的半径为：

r_{n} = r \sqrt{\frac{- 2 πn}{A_{1}}}

式中，r为二元面的几何半径。该二元面每波带刻蚀2台阶。

Claims

1.运用眼模型设计双焦点人工晶体，包括角膜、双焦点人工晶体和视网膜，其特征是：设计双焦点人工晶体时考虑角膜曲率半径，眼轴长度，视网膜曲率半径和物距。

2.根据权利1要求所述，运用眼模型设计折射型双焦点人工晶体。其特征是：在眼模型中优化人工晶体表面各光学区的曲率半径，优化目标是：物距为无穷远时，通过视远用光学区的光线聚焦在视网膜上，物距为阅读距离时，通过视近用光学区的光线聚焦在视网膜上。

3.根据权利1要求所述，运用眼模型设计衍射型双焦点人工晶体。其特征是：在眼模型中设计一个双球面人工晶体，使得全眼近视1.5D，再在该人工晶体上引入二元面，优化二元面的相位系数，优化目标是：在阅读距离时，+1阶衍射焦点在视网膜上，或在物距为无穷远时，-1阶衍射焦点在视网膜上。