CN106491244A - 大焦深非球面衍射型人工晶体 - Google Patents

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Abstract

大焦深非球面衍射型人工晶体，是一种替代老视人眼自然晶状并用于矫正老视眼的人工晶体。该人工晶体采用聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)材料做成。该人工晶体前后表面为轴向对称的双凸非球面，屈光度为22D，光学部直径为4.6mm，后表面上存在提供附加光焦度的衍射环。该人工晶体具有大景深性能，植入该人工晶体眼模型，可以对400mm到5000mm连续物距范围清晰成像。

Description

大焦深非球面衍射型人工晶体
技术领域
本发明属于折衍混合型眼科透镜领域，具体涉及一种具有大景深性能的人工晶体，即能为人眼提供连续的清晰视物范围。
技术背景
健康年轻的人眼通过调节可以看清明视距离到无穷远范围内的物体。但40岁后人眼的调节逐渐丧失，近点逐渐远移，最终只能够看清某一特定距离的物体，出现所谓的老视眼。目前，随着我国步入老龄社会，视力深受老视困扰的人群相当庞大。因此，老视眼的矫正极为重要，同时极具广阔的市场前景。
使用人工晶体矫正老视眼已被人们普遍接受。人工晶体矫正老视，多采用多焦点人工晶体。由于多焦点人工晶体可以将不同距离的物体重叠成像到视网膜上，基于同时知觉同原理，大脑会感受视网膜上的清晰像，抑制离焦的模糊像。因此基于折射设计以及基于衍射设计的多焦点人工晶体被相继提出并应用于市场，但是基于折射设计的人工晶体多为双焦点人工晶体(部分可以人工晶体为三焦点设计)，难以矫正连续物距范围内的视力，而基于衍射设计的人工晶体对中间距离物的成像质量较差。因此，各类大焦深元件也应用于人工晶体，通过扩展焦深使得视力矫正延展到了中间距离物体成像，如光剑人工晶体和非球面人工晶体。但是光剑人工晶体在扩大焦深的同时，牺牲了单个位置上的清晰度，此外专利(CN104849782A)“基于人眼剩余调节力的大焦深人工晶体”中，该非球面人工晶体需要利用人眼的剩余调节力(人工晶体有一定的移动)。
基于上述问题，人工晶体需要为老视患者提供远距离、近距离以及中间距离的清晰视力。此外，由于老视患者个体存在的剩余调节力存在差异，甚至有些患者存在较小剩余调节力，那么人工晶体的设计最好不依靠剩余调节力，即植入人眼后位置不变也可提供远距离、近距离以及中间距离的清晰视力。因此本发明提供了一种多焦点人工晶体，该人工晶体植入人眼后位置固定并可对远距离、近距离以及中间距离多个物距甚至是连续物距成像清晰。
发明内容
本发明的目的在于克服现有人工晶体的上述不足，提供一种用于矫正老视人眼的大焦深非球面衍射型人工晶体，提高植入人工晶体眼的光学性能。
本发明提供的用于矫正老视人眼的大焦深非球面衍射型人工晶体，光学部件包括前表面和后表面，所述光学部件具有大景深性能，能够矫正具老视人眼的中程距离到远程距离即600mm～5000mm的视力；所述光学部件后表面上存在衍射环，能够矫正具有一定调节力的近视并发老视人眼的近程距离即400mm的视力。所述后表面衍射环半径分别为：0.743mm、1.050mm、1.311mm、1.599mm、2.035mm、2.216mm和2.299mm。
本发明所述光学部件具有大景深性能，所述大景深性能由光学部件的前表面和后表面提供，前表面和后表面的面型设为偶次非球面，该面型可描述为
其中，a1～a4依次为从4阶到10阶的偶次非球面系数，c为非球面顶点处的曲率，r为非球面上任一点到光轴的距离，k为二次圆锥系数。所述前表面的偶次非球面系数为：a1＝0.028、a2＝-2.738E-003、a3＝-2.315E-004、a4＝-1.566E-004。所述后表面的非球面系数为：a1＝0.032、a2＝-3.674E-003、a3＝-8.982E-004、a4＝6.879E-006。所述的非球面衍射型人工晶体的基本参数为：前表面的曲率半径为13.440mm，后表面的曲率半径为-15.342mm，人工晶体的中心厚度在0.4mm～0.7mm之间，前表面二次圆锥系数为33.297，后表面二次圆锥系数为-118.204。
本发明的优点和有益效果
本发明优化了人工晶体的面型，获得非球面衍射型人工晶体。该发明具有以下功能及优点：
第一，非球面衍射型人工晶体是指人工晶体表面做了非球面的处理，提供了大景深性能，获得了连续的中程到远程视力。
第二，在非球面上增加了衍射环，提供了附加光焦度，获得了近程阅读视力。
第三，植入人工晶体眼模型在物距400mm～5000mm上100c/mm处的MTF值都好于0.045。
第五，人工晶体光学部直径为4.6mm，基本符合实际人眼的需要。
附图说明
图1是非球面衍射型人工晶体的侧视图。
图2是植入人工晶体眼模型在不同物距下的MTF曲线。
图3是附加衍射环的后表面示意图。
图4模拟了植入人工晶体眼模型的20/20Sellen E视网膜像，它是人眼观察视力表的情况。
图中，1前表面，2后表面。
具体的实施方式
下面结合附图和实施例对本发明提供的矫正老视的非球面衍射型人工晶体的具体内容做进一步说明。
实施例1
如图1所示，大焦深非球面衍射型人工晶体的侧视图。非球面衍射型人工晶体包括光学部前表面1和后表面2。人工晶体整体是轴向对称的，所述光学部前表面和后表面为凸非球面，后表面附有衍射环。
通过优化，最终设计了一款实现大景深(600mm～5000mm物距)并且有附加光焦度(400mm)的非球面衍射型人工晶体，人工晶体前表面和后表面设为偶次非球面，选用的材料是PMMA，折射率指数为1.494，阿贝数为51.27，前表面和后表面的面型可描述为
其中，a1～a4依次为从4阶到10阶的偶次非球面系数，c为非球面顶点处的曲率，r为非球面上任一点到光轴的距离，k为二次圆锥系数。前表面的非球面系数为：a1＝0.028、a2＝-2.738E-003、a3＝-2.315E-004、a4＝-1.566E-004。后表面的非球面系数为：a1＝0.032、a2＝-3.674E-003、a3＝-8.982E-004、a4＝6.879E-006。非球面衍射型人工晶体的基本参数为：前表面的曲率半径为13.440mm，后表面的曲率半径为-15.342mm，人工晶体的中心厚度为0.668mm，前表面二次圆锥系数为33.297，后表面二次圆锥系数为-118.204。后表面衍射环半径分别为：0.743mm、1.050mm、1.311mm、1.599mm、2.035mm、2.216mm和2.299mm。
此外，图2分析了植入该人工晶体的眼模型在不同位置(400mm～5000mm)物距范围内的调制传递函数(MTF)，并且图4对其20/20Sellen E视网膜像进行了评估。获得了此款非球面衍射型人工晶体的性能，如下：
1.如图2所示，人工晶体在6个不同物距位置上，MTF曲线都很均衡，并且在50c/mm处的MTF值都介于0.2～0.5，在100c/mm处的MTF值都介于0.045～0.3。
2.如图4所示，人工晶体在6个不同物距位置上的20/20Sellen E视网膜像也较为清晰。
综上，在整个物距位置400mm～5000mm范围内人工晶体眼均获得了良好的光学性能，达到了大焦景的效果。

Claims (7)

1.一种用于矫正老视眼的大焦深非球面衍射型人工晶体，人工晶体的光学部件包括前表面和后表面，其特征在于所述光学部件的前表面和后表面为非球面，非球面能够实现大景深性能，能够矫正老视人眼的中程距离到远程距离即600mm～5000mm的视力。
2.如权利要求1所述的人工晶体，其特征在于所述光学部件的后表面上存在衍射环，衍射环能够矫正老视人眼的近程距离即400mm的视力。
3.如权利要求2所述的人工晶体，其特征在于所述后表面衍射环半径分别为：0.743mm、1.050mm、1.311mm、1.599mm、2.035mm、2.216mm和2.299mm。
4.如权利要求1所述的人工晶体，其特征在于所述光学部件具有大景深性能，所述大景深性能由光学部件的前表面和后表面提供，前表面和后表面的面型设为偶次非球面，该面型描述为
Z = cr 2 1 + 1 - ( 1 - k ) c 2 r 2 + a 1 r 4 + a 2 r 6 + a 3 r 8 + a 4 r 10
其中，a1～a4依次为从4阶到10阶的偶次非球面系数，c为非球面顶点处的曲率，r为非球面上任一点到光轴的距离，k为二次圆锥系数。
5.如权利要求4所述的人工晶体，其特征在于所述前表面的非球面系数为：a1＝0.028、a2＝-2.738E-003、a3＝-2.315E-004、a4＝-1.566E-004。
6.如权利要求4所述的人工晶体，其特征在于所述后表面的非球面系数为：a1＝0.032、a2＝-3.674E-003、a3＝-8.982E-004、a4＝6.879E-006。
7.如权利要求1～6任一项所述的人工晶体，其特征在于所述的非球面衍射型人工晶体的基本参数为：前表面的曲率半径为13.440mm，后表面的曲率半径为-15.342mm，人工晶体的中心厚度在0.4mm～0.7mm之间，前表面二次圆锥系数为33.297，后表面二次圆锥系数为-118.204。
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