CN104918580A - 用于提供具有改进的景深的眼内镜片的方法和系统 - Google Patents
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Abstract
一种方法和系统提供一种眼科装置。所述眼科装置包括眼科镜片，其具有前表面、后表面、光轴以及至少一个衍射光栅图案。所述衍射光栅图案安置在所述前表面和所述后表面中的至少一个上。所述衍射光栅图案包括对应于距所述光轴的距离的波带。所述波带中的每一个具有多个红外光栅，其具有对应于焦距的曲率半径。所述波带的至少一部分中的每一个的所述曲率半径不同于所述波带中的另一个的所述曲率半径。
Description
背景
将眼内镜片(IOL)植入患者的眼睛中来代替患者的晶状体，或在有晶体IOL中，用来补充患者的晶状体。例如，可在白内障手术期间，将IOL植入患者的晶状体的适当位置中。或者，可将有晶体IOL植入患者的眼睛中，来增大患者自己的晶状体的光焦度。
一些常规IOL为单焦距IOL。单焦距IOL具有单个焦距或单一焦度。焦距通常固定在相对较靠近患者的点处，例如距患者大约一米。位于距眼睛/IOL的焦距处的物体对焦，而比这近或远的物体失焦。尽管物体仅在焦距处完美对焦，但位于景深内(在焦距的特定距离内)的物体对于患者来说仍可接受地对焦，来视为对焦的物体。然而，患者可能仍需要对比所述景深近或远的物体的额外矫正。
一些常规IOL可利用衍射来提供多个焦距。此类常规衍射IOL通常具有两个焦距一近焦距和远焦距。衍射IOL利用形成于IOL的前表面上的衍射光栅。衍射光栅通常采取形成于镜片表面上的显微红外光栅或表面锯齿状小面的形式。所述红外光栅形成具有特定焦距的衍射光栅。例如，一些常规双焦点衍射IOL可基于距光轴的距离来将镜片分成若干波带片。每一波带包括单个红外光栅，其具有与波带数目的平方根成比例的曲率半径，其中奇数波带具有所述红外光栅的阶梯高度，且偶数波带具有所述红外光栅的阶梯高度的一半。此常规衍射IOL可具有两个焦距。然而，此衍射IOL可仍在每一焦距周围具有有限的景深。因此，患者可能仍然要求对例如阅读等活动的额外矫正，所述活动可涉及使在每一焦距的景深之外的物体聚焦。
因此，需要一种改进IOL中的景深的系统和方法。
发明简述
一种方法和系统提供一种眼科装置，并使用所述眼科装置来治疗患者。所述眼科装置包括眼科镜片，其具有前表面、后表面、光轴以及至少一个衍射光栅图案。所述衍射光栅图案安置于前表面和后表面中的至少一个上。所述衍射光栅图案包括对应于距所述光轴的距离范围的波带。所述波带中的每一个具有多个红外光栅，其具有对应于焦距的曲率半径。所述波带的至少一部分中的每一个的曲率半径不同于所述波带中的另一个的曲率半径。
附图简述
图1描绘眼科装置的示例性实施方案的平面图。
图2描绘眼科装置的镜片的示例性实施方案的侧视图。
图3描绘眼科装置的一部分的示例性实施方案的衍射光栅的示例性实施方案。
图4描绘用于眼科装置的一部分的示例性实施方案的镜片的示例性实施方案。
图5描绘用于眼科装置的一部分的示例性实施方案的衍射光栅的另一示例性实施方案。
图6描绘用于眼科装置的一部分的示例性实施方案的镜片的另一示例性实施方案。
图7描绘用于眼科装置的一部分的示例性实施方案的镜片的另一示例性实施方案。
图8是描绘用于利用眼科装置的方法的示例性实施方案的流程图。
优选实施方案详述
示例性实施方案涉及包括衍射光栅的IOL。呈现以下描述来使本领域的技术人员能够制作和使用本发明，且在专利申请及其要求的上下文中提供以下描述。对本文所描述的示例性实施方案以及一般原理和特征的各种修改将是显而易见的。主要依据特定实施方式中所提供的特定方法和系统来描述所述示例性实施方案。然而，所述方法和系统将在其它实施方式中有效地操作。例如“示例性实施方案”、“一个实施方案”和“另一实施方案”等短语可指代同一或不同实施方案，以及指代多个实施方案。将相对于具有某些组件的系统和/或装置来描述所述实施方案。然而，所述系统和/或装置可包括比所示的组件多或少的组件，且可在不脱离本发明的范围的情况下，进行所述组件的布置和类型的变化。也将在具有某些步骤的特定方法的上下文中描述所述示例性实施方案。然而，所述方法和系统对于具有不同和/或额外步骤以及呈与示例性实施方案不一致的不同次序的步骤的其它方法也有效地操作。因此，本发明无意限于所示的实施方案，而是被赋予与本文所述的原理和特征一致的最宽范围。
本文描述的方法和系统提供一种眼科装置，并使用所述眼科装置来治疗患者。所述眼科装置包括眼科镜片，其具有前表面、后表面、光轴以及至少一个衍射光栅图案。所述衍射光栅图案安置于前表面和后表面中的至少一个上。所述衍射光栅图案包括对应于距所述光轴的距离范围的波带。所述波带中的每一个具有多个红外光栅，其具有对应于焦距的曲率半径。所述波带的至少一部分中的每一个的曲率半径不同于所述波带中的另一个的曲率半径。
图1到图2描绘可用作IOL的眼科装置100的示例性实施方案。图1描绘眼科装置100的平面图，而图2描绘眼科镜片110的侧视图。为了清楚，图1和图2并未按比例绘制。眼科装置100包括眼科镜片110，其具有光轴106以及触觉件102和104。所述眼科镜片可由多种光学材料制成，包括但不限于硅酮、水凝胶、丙烯酸和中的一个或多个。触觉件102和104用来将眼科装置100固持在患者眼睛内的适当地方(未明确示出)。然而，在其它实施方案中，可使用其它机构来使眼科装置保持在眼睛中的适当位置中。为了清楚，下文论述的图2到图7中未描绘所述触觉件。尽管在图1的平面图中将眼科镜片119描述为具有圆形交叉部分，但在其它实施方案中，可使用其它形状。
基于距光轴106的距离来将眼科镜片110分成若干个波带。在所示的实施方案中，将眼科镜片110分成四个波带：波带1 112、波带2 114、波带3 116和波带4 118。波带1 112为对应于零半径(光轴)、至多达第一最小半径的圆。波带2 114为从第一半径到大于所述第一半径的第二半径的环形圈。波带3 116为从第二半径到大于所述第二半径的第三半径的环形圈。波带4 118为从第三半径到大于所述第三半径的第四半径的环形圈。在所示实施方案中，波带4 118延伸到镜片110的外边缘。然而，在其它实施方案中，所述波带无需延伸到镜片110的外边缘。
镜片110还在镜片110的前表面上包括衍射光栅120。然而，在其它实施方案中，衍射光栅120可位于后表面上，或衍射光栅可存在于镜片110的前表面和后表面两者上。另外，如果衍射光栅120驻留在镜片110的两个表面上，那么不要求所述衍射光栅为相同。相对于虚线来示出衍射光栅120，所述虚线对应于上面未提供衍射光栅的镜片。衍射光栅120包括红外光栅122。为了简单，仅标记两个红外光栅122。在所示实施方案中，衍射光栅120可具有衍射级+1，从而允许镜片110的折射部分更好地与衍射光栅120结合。
衍射光栅120的红外光栅122在波带112、114、116和118中不同。更具体地说，红外光栅122的表面的曲率半径取决于波带。因此，波带1 112中的红外光栅122具有第一曲率半径，波带2 114中的红外光栅122具有第二曲率半径，波带3 116中的红外光栅122具有第三曲率半径，且波带4 118中的红外光栅122具有第四曲率半径。第一、第二、第三和第四曲率半径中的至少一些不同于其它曲率半径。在所示实施方案中，波带1 112中的红外光栅122的第一曲率半径为最大，波带2 114中的红外光栅122的第二曲率半径为第二大，波带3 116中的红外光栅122的第三曲率半径为第三大，且波带4 118中的红外光栅122的第四曲率半径为最小。因此，在图2中，曲率半径从较低波带到较高波带单调地减小。然而，其它依赖性也是可能的。例如，曲率半径可随着距光轴的距离增加而增加。另外，波带112、114、116和/或118的曲率半径也可被配置来解决例如球面像差等问题。因此，在一些实施方案中，曲率半径并不是从较低半径到较高半径波带单调地增加或减小。在大多数实施方案中，然而，衍射光栅120被配置使得波带的焦距(与波带的曲率半径相对)单调地增加或单调地减小。在所示实施方案中，红外光栅122的阶梯高度并不变化。因此，对于波带112、114、116和118中的每一个，阶梯高度相同。特定波带中的红外光栅122的局部阶梯高度对应于所述波带的光学效率。在一些实施方案中，因此，局部阶梯高度是恒定的，以便提供特定光波长的光学效率的恒定值。然而，在其它实施方案中，阶梯高度可变化。
在所示实施方案中，衍射光栅120的局部周期由给出□＝f□/r给出，其中□为周期，f为衍射表面的焦距，r为距光轴的距离，且□为光的波长。焦距和周期□取决于红外光栅122的曲率半径。如上文所论述，波带112、114、116和118的曲率半径是不同的。因此，焦距和光栅周期在波带112、114、116和118的每一个中也不同。
归因于波带112、114、116和118中的红外光栅的不同曲率半径，镜片110可具有增强的景深。更具体地说，波带112、114、116和118的每一个中的红外光栅的不同曲率半径对应于波带112、114、116和118的不同焦距。衍射光栅120可因此被视为具有波带112、114、116和118的焦距的混合，而不是单个焦距。类似地，衍射光栅120的景深也可为波带112、114、116和118的景深的混合。镜片110的景深可由景深的此混合来扩展。例如，假设每一波带在其自己的焦距以及由所述波带中的红外光栅的曲率半径设定的特定焦距周围具有景深。镜片110的景深可包括波带112、114、116和118的焦距周围，所有波带112、114、116和118的景深。因此，镜片110的景深已延伸超过单个波带112、114、116和118的景深。在一些实施方案中，包括衍射光栅120的镜片110的景深可至少为衍射光栅的单个波带112、114、116或118的景深的两倍。在一些此类实施方案中，镜片110的景深至少为衍射光栅的单个波带112、114、116或118的景深的三倍。因此，可通过使用具有带不同曲率半径的红外光栅122的波带112、114、116和118来增加镜片110且因此眼科装置100的景深。
因此，镜片110的景深可增强。可在不改变阶梯高度或不以其它方式不利地影响眼科镜片110的光学效率的情况下，实现景深的此增加。可在不影响镜片110的焦度的情况下实现增强的景深。衍射光栅120可与镜片110内的折射组合，来为实现患者所要的镜片焦度。因此，眼科装置100和镜片110可能够更好地解决患者的视觉问题。
图3和4描绘镜片110’的另一示例性实施方案的侧视图和平面图。图3和4并未按比例绘制。镜片110’类似于镜片110，且因此可并入到眼科装置100中。镜片110’包括光轴106’；波带112’、114’和116’；以及包括红外光栅122’(图3中仅标记四个)的衍射光栅120’，分别类似于光轴106；波带112、114和116；以及具有红外光栅122的衍射光栅120。因此，组件106’、110’、112’、114’、116’、120’和122’的结构和功能分别类似于组件106、110、112、114、116、120和122。为了清楚，图3的侧视图将镜片110’描绘为衍射光栅120’驻留于其上的表面是平坦的。然而，衍射光栅120’驻留于其上的前表面和/或后表面通常是弯曲的。另外，红外光栅的未驻留于波带边界处的尖端在图4中示出为虚线。
波带112’、114’和116’中的红外光栅122’具有三个不同曲率半径。波带1 112’包括具有最大曲率半径的红外光栅122’。波带2 114’包括具有中等曲率半径的红外光栅122’。波带3 116’包括具有最小曲率半径的红外光栅122’。另外，曲率半径可以另一方式变化。尽管仅示出三个波带112’、114’和116’，但可使用另一数字。如图3中可见，红外光栅122’具有凹侧，其曲率半径对应于波带112’、114’和116’的焦距。在所示实施方案中，所有三个波带112’、114’和116’中的红外光栅122’具有不同的曲率半径。然而，在另一实施方案中，所述波带中的一些可具有相同曲率半径。例如，波带112’可具有与波带116’相同的曲率半径。另外，图3中的每一波带112’、114’和116’的宽度示出为不同。然而，在其它实施方案中，波带112’、114’和116’可具有相同宽度。另外，将红外光栅122’描绘为在波带边界处结束。然而，在另一实施方案中，红外光栅122’可不在波带112’、114’和116’之间的边界处结束。
眼科镜片110’共享镜片110和眼科装置100的益处。归因于波带112’、114’和116’中的红外光栅122’的不同曲率半径，镜片110’可具有增强的景深。可在不会不利地影响眼科镜片110’的光学效率和焦度的情况下，实现景深的此改进。衍射光栅120’可与镜片110内的折射组合，来实现患者所要的镜片焦度。因此，眼科装置100和镜片110’可能够更好地解决患者的视觉问题。
图5和6描绘镜片110”的另一示例性实施方案的侧视图和平面图。图5和6并未按比例绘制。镜片110”类似于镜片110和110’。镜片110”因此可并入到眼科装置100中。镜片110”包括光轴106”、波带112”、114”和116”，以及包括红外光栅122”(图5中仅标记其中四个)的衍射光栅120”，其分别类似于光轴106/106’、波带112/112’、114/114’和116/116’，以及具有红外光栅122/122’的衍射光栅120/120’。因此，组件106”、110”、112”、114”、116”、120”和122”的结构和功能分别类似于组件106/106’、110/110’、112/112’、114/114’、116/116’、120/120’和122/122’的结构和功能。为了清楚，图5的侧视图将镜片110”描绘为衍射光栅120’驻留于其上的表面是平坦的。然而，衍射光栅120”驻留于其上的前表面和/或后表面通常是弯曲的。另外，红外光栅的未驻留于波带边界处的尖端在图4中示出为虚线。
波带112”、114”和116”中的红外光栅122”具有三个不同曲率半径。波带1 112”包括具有最大曲率半径的红外光栅122”。波带2 114”包括具有中等曲率半径的红外光栅122”。波带3 116”包括具有最小曲率半径的红外光栅122”。尽管仅示出三个波带112”、114”和116”，但可使用另一数字。另外，曲率半径可以另一方式变化。如图5中可见，红外光栅122”具有凸侧，其曲率半径对应于波带112”、114”和116”的焦距。在所示实施方案中，所有三个波带112’、114’和116”中的红外光栅122”具有不同的曲率半径。然而，在另一实施方案中，所述波带中的一些可具有相同曲率半径。例如，波带112”可具有与波带116”’相同的曲率半径。另外，每一波带112”、114”和116”的宽度示出为不同的。然而，在其它实施方案中，波带112”、114”和116”可具有相同宽度。另外，将红外光栅122”描绘为在波带边界处结束。然而，在另一实施方案中，红外光栅122”可不在波带112”、114”和116”之间的边界处结束。
眼科镜片110”共享镜片110/110’和眼科装置100的益处。归因于波带112”、114”和116”中的红外光栅122”的不同曲率半径，镜片110”可具有增强的景深。可在不会不利地影响眼科镜片110”的光学效率和焦度的情况下，实现景深的此改进。衍射光栅120”可与镜片110”内的折射组合，来实现患者所要的镜片焦度。因此，眼科装置100和镜片110”可能够更好地解决患者的视觉问题。
图7描绘具有衍射光栅120”’的镜片110”’的另一示例性实施方案的侧视图。图7是并未按比例绘制。为了清楚，图7的侧视图将镜片110”’描绘为衍射光栅120”’驻留于其上的表面是平坦的。然而，衍射光栅120”’驻留于其上的前表面和/或后表面通常是弯曲的。镜片110”’类似于镜片110，110’和110”。镜片110”’因此可并入到眼科装置100中。镜片110”’包括光轴106”’；波带112”’、114”’、116”’和118”’，和包括红外光栅122”’的所述衍射光栅120”’，其分别类似于光轴106/106’/106”；波带112/112’/112”、114/114’/114”、116/116’/116”’和118；以及具有红外光栅122/122’/122”的衍射光栅120/120’/120”。因此，组件106”’、110”’、112”’、114”’、116”’、120”’和122”’的结构和功能分别类似于组件106/106’/106”、 110/110’/110”、112/112’/112”、114/114’/114”、116/116’/116”、118’、120/120’/120”和122/122’/122”的结构和功能。尽管示出四个波带112”’、114”’、116”’和118”，但可使用另一数字。
波带112”’、114”’、116”’和118”’中的红外光栅122”’具有四个不同曲率半径。波带1 112”’包括具有最大曲率半径的红外光栅122”’。波带2 114”’包括红外光栅122”’，其曲率半径小于波带1 112”’的曲率半径，且大于波带3 116”’的曲率半径。波带3 116”’包括具有最小曲率半径的红外光栅122”’。然而，波带4 118”’的红外光栅122”’的曲率半径介于波带1 112”’中的红外光栅的曲率半径与波带2 114”中的红外光栅的曲率半径之间。波带4中的红外光栅122’的较大曲率半径有助于解决例如球面像差等其它效应。另外，曲率半径可以另一方式变化。另外，红外光栅122”’的阶梯高度可针对所有波带112”’、114”’、116”’和118”’均相同。然而，红外光栅122”’可在波带之间的边界处或附近具有不同的小面和/或较小的阶梯高度。
眼科镜片110”’共享镜片110/110’/110”和眼科装置100的益处。归因于波带112”’、114”’、116”’和118”’中的红外光栅122”’的不同曲率半径，镜片110”’可具有增强的景深。可在不会不利地影响眼科镜片110”’的光学效率和焦度的情况下，实现景深的此改进。衍射光栅120”’可与镜片110”’内的折射组合，来实现患者所要的镜片焦度。另外，还可用红外光栅122”’的曲率半径的变化来解决其它像差。因此，眼科装置100和镜片110”’可能够更好地解决患者的视觉问题。
可在若干不同方法中将衍射光栅120/120’/120”/120”’应用于镜片110/110’/110”/110”’。例如，衍射光栅120/120’/120”/120”’可与镜片110/110/110”/110”’的前表面和/或后表面成一体式。在一些实施方案中，衍射光栅120/120’/120”/120”’可并入到用于形成镜片的模具的图案中。在另一实施方案中，可在已形成镜片之后，将衍射光栅120/120’/120”/120”’加工或蚀刻到镜片的前表面和/或后表面中。在这些实施方案中，用来形成主要镜片部分和衍射光栅两者的材料通常将是相同的。用于本文所描述的眼科镜片的材料包括但不限于硅酮、丙烯酸树脂(包括，例如，)，以及水凝胶。在其它实施方案中，可独立于镜片表面来制造衍射光栅120/120’/120”/120”’，且接着在制造之后，将其紧固或耦接到镜片的前表面和/或后表面。在此类实施方案中，衍射光栅可由与镜片的主要部分不同的材料制造。
图8是用于治疗患者的眼科疾病的方法200的示例性实施方案。为了简单，一些步骤可省略、交错和/或组合。也在使用眼科装置100和眼科镜片110的上下文中描述方法200。然而，方法200可结合眼科镜片110、110’、110”、110”’和/或类似的眼科装置中的一个或多个而使用。
经由步骤202来选择用于植入患者的眼睛中的眼科装置100。眼科装置100包括具有衍射光栅120的眼科镜片110。因此，可在步骤202中选择包括眼科镜片110、110’、110”或110”’的眼科装置100。
经由步骤204，将眼科装置100植入患者的眼睛中。步骤204可包括用眼科装置100来代替患者自己的镜片，或用所述眼科装置来增大患者的晶状体。接着可完成患者的治疗。在一些实施方案中，可进行将另一类似眼科装置植入患者的另一只眼睛中。
使用方法200，可使用眼科镜片110、110’、1110”、110”’和/或眼科镜片。因此，可实现眼科镜片110、110’、110”和/或110”’中的一个或多个的益处。
已描述了一种用于提供具有衍射光栅的眼科镜片的方法和系统、一种包括所述镜片的眼科装置，以及一种用于使用所述眼科装置的方法。已根据所示的示例性实施方案描述了所述方法和系统，且本领域的技术普通技术人员将容易认识到，可能存在实施方案的变化，且任何变化都将在所述方法和系统的精神和范围内。因此，在不脱离所附权利要求书的精神和范围的情况下，本领域的普通技术人员可进行诸多修改。
Claims (19)
1.一种眼科镜片，其包括：
前表面；
后表面；
光轴；以及
至少一个衍射光栅图案，其安置于所述前表面和所述后表面中的至少一个上，所述至少一个衍射光栅图案包括对应于距所述光轴的多个距离的多个波带，所述多个波带中的每一个具有多个红外光栅，其具有对应于焦距的曲率半径，所述多个波带的至少一部分中的每一个的所述曲率半径不同于所述多个波带的所述至少一部分中的另一个的所述曲率半径。
2.如权利要求1所述的眼科镜片，其中所述多个红外光栅中的每一个具有高度，所述多个波带中的每一个的高度等于所述多个波带中的另一个的所述高度。
3.如权利要求1所述的眼科镜片，其中与所述多个波带中的每一个的所述曲率半径相对应的所述焦距随距所述光轴的波带距离而单调地改变。
4.如权利要求1所述的眼科镜片，其中所述多个波带中的每一个的所述曲率半径随距所述光轴的波带距离而单调地改变。
5.如权利要求1所述的眼科镜片，其中所述多个波带中的每一个的所述曲率半径被进一步配置来解决所述眼科镜片的球面像差。
6.如权利要求1所述的眼科镜片，其中所述眼科镜片由硅酮、水凝胶、丙烯酸和中的至少一种制成。
7.如权利要求1所述的眼科镜片，其中所述多个波带中的波带具有第一景深，且其中眼科镜片具有对应于所述多个波带的第二景深，所述第二景深大于所述第一景深。
8.如权利要求7所述的眼科镜片，其中所述第二景深是所述第一景深的至少两倍。
9.如权利要求7所述的眼科镜片，其中所述第二景深是所述第一景深的至少三倍。
10.一种眼科装置，其包括：
眼科镜片，其具有前表面、后表面、光轴、以及安置在所述前表面和所述后表面中的至少一个上的至少一个衍射图案，所述至少一个衍射光栅图案包括对应于距所述光轴的多个距离的多个波带，所述多个波带中的每一个具有多个红外光栅，其具有对应于焦距的曲率半径，所述多个波带的至少一部分中的每一个的所述曲率半径不同于所述多个波带的所述至少一部分中的另一个的所述曲率半径；以及
多个触觉件，其与所述眼科镜片耦接。
11.如权利要求10所述的眼科装置，其中所述多个红外光栅中的每一个具有高度，所述多个波带中的每一个的所述高度等于所述多个波带中的另一个的所述高度。
12.如权利要求10所述的眼科装置，其中与所述多个波带中的每一个的所述曲率半径相对应的所述焦距随距所述光轴的波带距离而单调地改变。
13.如权利要求10所述的眼科装置，其中所述多个波带中的每一个的所述曲率半径随距所述光轴的波带距离而单调地改变。
14.如权利要求10所述的眼科装置，其中所述多个波带中的每一个的所述曲率半径被进一步配置来解决所述眼科镜片的球面像差。
15.如权利要求10所述的眼科装置，其中眼内镜片由硅酮、水凝胶、丙烯酸和中的至少一种制成。
16.如权利要求10所述的眼科装置，其中所述多个波带中的波带具有第一景深，且其中眼科镜片具有对应于所述多个波带的第二景深，所述第二景深大于所述第一景深。
17.如权利要求10所述的眼科装置，其中所述第二景深是所述第一景深的至少两倍。
18.如权利要求10所述的眼科装置，其中所述第二景深是所述第一景深的至少三倍。
19.一种治疗患者的眼科疾病的方法，其包括：
选择用于植入所述患者的眼睛中的眼科装置，所述眼科装置包括眼科镜片，其具有前表面、后表面、光轴、以及安置在所述前表面和所述后表面中的至少一个上的至少一个衍射图案，所述至少一个衍射光栅图案包括对应于距所述光轴的多个距离的多个波带，所述多个波带中的每一个具有多个红外光栅，其具有对应于焦距的曲率半径，所述多个波带的至少一部分中的每一个的所述曲率半径不同于所述多个波带的所述至少一部分中的另一个的所述曲率半径；以及
将所述眼科装置植入所述患者的所述眼睛中。
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