CN107077009A - 用于修改光可调晶状体的屈光力的方法 - Google Patents

用于修改光可调晶状体的屈光力的方法 Download PDF

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Abstract

一种用于调节光学系统中的光可调晶状体的方法，包括：在光学系统中提供光可调晶状体；提供紫外光源来生成紫外光；以及利用光传递系统，将所生成的紫外光以一定中心波长并以一定空间辐照度分布照射到光可调晶状体上，以通过改变光可调晶状体在折光改变区中的折光来改变光可调晶状体的屈光力，由此使得被定义为屈光力改变和折光改变区的半径的平方的乘积的一半的波前凹陷在其紫外光谱上最大值的10％以内。

Description

用于修改光可调晶状体的屈光力的方法
相关申请的交叉引用
本专利申请要求2015年5月20日提交的美国临时申请62/164,413的权益，该临时申请以其整体并入本文。
技术领域
本发明总体上涉及光学装置的性质的制造后改动，以及更具体地，涉及修改光可调晶状体的折光力(refractive power)。
背景技术
光可调晶状体是其折光性质可在其加工和嵌入人眼中之后被改变的光学装置。在例如美国专利No.6,450,642、No.6,851,804、No.7,074,840和No.7,281,795中描述了这种晶状体，所有这些专利的公开内容通过引用被并入本文。光可调晶状体(LAL)具有分散在聚合物基质中的折光调整组分。在已经将晶状体植入眼睛并且已经发生折光稳定之后，可测量与计划的折光力的偏差和预先存在的光学像差或临床过程引起的那些光学像差(例如，球面屈光力、散光、球面像差)。为了校正光焦度(optical power)或屈光力(dioptricpower)以及这些光学像差，通常利用UV光照射LAL。该照射通过改变其形状、其折光率或二者来改动晶状体的光学性质。在曝光了晶状体的部分以有选择性地且空间地修改折光力的一次或若干次照射之后，整个晶状体被照射，以“锁定”经修改的晶状体。
已经在320-400nm的紫外波长范围中讨论了使用UV照射以术后调节LAL的光焦度。例如，在325nm处工作的氦镉(HeCd)激光器和对在334nm和365nm处的发射线进行光谱滤波的汞(Hg)弧光灯已经被用来修改LAL的折光力。另外，参考文献还提到，在355nm处工作的三倍频率激光二极管泵浦固态YAG激光器、在350-360nm范围内工作的氩离子激光器、氘放电灯以及与任何窄带光谱滤波器一起工作的宽带氙：汞灯都是用于在光可调材料和晶状体上进行UV照射的有用的光源。
然而，仍然存在与这些源相关的改进空间。当使用诸如激光器的相干源时，有可能源被聚焦到视网膜上的点，从而创建可造成损伤的高辐照度。超广谱、非相干源(诸如弧光灯)从它们无法被聚焦到缩小点(tight spot)的立场来看是有吸引力的。但要注意，这些源通常具有高的输出辐照度，因此它们的输出必须以多达1/1000的系数衰减，以用于照射光可调晶状体。因此，这种非相干灯的不正确地使用或衰减系统的机械或电气故障会导致无意中对眼结构施加高辐照度，从而同样导致意外损伤。然而，可以利用令人放心的强的安全裕度来防止这些可能性。因此，非相干的汞弧光灯为紫外光源被用于照射植入人眼内的LAL提供了有价值的工程解决方案。它们的实用性被它们相对低的成本以及来自汞弧光灯的滤出的365nm线对于光聚合过程是有效的事实进一步强调。
仍然，鉴于在眼科中实现最优临床结果的高价值和需求以及减少眼曝光的重要性，驱动了对可实现更精确且更可预测的临床结果并且甚至进一步减少眼曝光的新一代的晶状体调节系统的搜寻。
发明内容
本发明的实施例涉及通过晶状体调节系统来修改光可调晶状体的折光性质的系统和方法，这些系统和方法在实现的光焦度改变和在其他光学特性上提供了改进，并且减少了用于锁定和眼曝光所需的用量。
因此，实施例包括一种用于调节光学系统中的光可调晶状体的方法，该方法包括：在光学系统中提供光可调晶状体；提供紫外光源来生成紫外光；以及利用光传递系统将所生成的紫外光以一定的中心波长并以一定的空间辐照度分布照射到光可调晶状体上，以通过改变光可调晶状体在折光改变区中的折光来改变光可调晶状体的屈光力，由此使得被定义为屈光力的改变和折光改变区的半径的平方的乘积的一半的波前凹陷(sag)在其紫外光谱上最大值的10％以内。
另外，实施例包括一种晶状体调节系统，包括：紫外光源，用于生成紫外光；以及光传递系统，用于将所生成的紫外光以一定的中心波长并以一定的空间辐照度分布照射到光学系统中的光可调晶状体上，以通过改变光可调晶状体在折光改变区中的折光来改变光可调晶状体的屈光力，以使得波前凹陷(被定义为屈光力的改变和折光改变区的半径的平方的乘积的一半)在其紫外光谱上最大值的10％内。
另外，实施例包括一种光可调晶状体，包括：第一聚合物基质；折光调整组分，折光调整组分包括分散在第一聚合物基质中的具有可光聚合端基的大分子单体，以及光引发剂；分散在第一聚合物基质中的第一紫外吸收剂，第一紫外吸收剂具有在第一浓度中的第一吸收系数；以及具有背层厚度的背层，背层结合光可调晶状体的背表面形成，包括具有在第二浓度中的第二吸收系数的第二紫外吸收剂；其中，选择第一吸收系数、第一浓度、第二吸收系数、第二浓度和背层厚度，使得由光可调晶状体透射通过背层的紫外光的辐照度与入射在光可调晶状体的前表面上的紫外光的辐照度的比率小于0.1％。
附图说明
图1例示晶状体调节系统100的实施例。
图2例示用于调节光学系统140中的光可调晶状体130的方法200。
图3是主要的光可调晶状体化学成分的示意性表示。
图4A至图4B示出了现有类别的光可调晶状体的实施例。图4A是俯视图/正视图，以及图4B是具有后UV吸收背层的晶状体的截面图。
图5A至图5D是远视屈光力调节机制的过程和阶段的示意性表示。
图6示出用于分析现有光可调晶状体的实施例的、具有不同中心波长的紫外光源的归一化光谱。
图7A至图7B示出用于调节远视和近视光学系统的空间辐照度分布。
图8A至图8B例示通过照射步骤230形成的干涉条纹图案，这些图案指示折光改变区160的空间范围。
图9示出用于表征光可调晶状体130的实施例的、具有不同中心波长的六个不同光源的归一化光谱。
图10A至图10B示出利用具有不同中心波长的四个光源进行的透射率测量，该测量利用现有光可调晶状体的实施例执行。图10A示出入射在晶状体的前表面上的光谱辐照度，在每条曲线下方的积分辐照度是大致相同的。图10B示出针对四个中心波长中的每一个的对应透射光谱辐照度。
图11示出针对现有的LAL晶状体和针对最优的LAL’晶状体的实施例的入射和透射的光谱辐照度。将从右边的垂直轴读取透射的辐照度。
具体实施例
如背景部分所描述的，现有的光可调晶状体系统给予了优良的光学性能并且是安全的。然而，鉴于临床结果的质量对于患者至关重要，进一步提高晶状体调节系统的光学性能以及进一步减少所涉及的眼曝光是高度有价值的。
在该上下文中，本文献描述了改进了光可调晶状体的最终光学性能以及有益地减少了与调节过程关联的眼曝光的新晶状体调节系统和方法。为了在上下文中体现出晶状体调节系统和方法的优点，图1例示了晶状体调节系统100的实施例。晶状体调节系统100可包括紫外光源110，用于生成紫外光；光传递系统120，用于将从紫外光源110生成的紫外光传递并且以一定的中心波长并以一定的空间辐照度分布150照射到光学系统140中的光可调晶状体130上，以通过改变光可调晶状体130在折光改变区160中的折光来改变光可调晶状体130的屈光力。在图7A中以更高的分辨率示出图1中的辐照度分布150。
在晶状体调节系统100的眼科实施例中，光学系统140可以是人眼，并且光可调晶状体130可以是植入人眼中的光可调眼内晶状体(IOL)。在一些典型系统中，紫外光源110和光传递系统120可照射植入的光可调晶状体130以改变其屈光力或折光力，从而调节或校正人眼在折光改变区160中的近视屈光力、远视屈光力、散光、球面像差、或更高阶的像差。该区160可以沿着眼睛的光轴部分地延伸，如所示出的，或者在一些实施例中，它可沿着光轴延伸穿过整个深度。
这里描述的晶状体调节系统100的实施例的一些优点包括以下。(a)通过使用与现有系统相同的辐照度，实施例将光可调晶状体的可实现最大屈光改变舒适地增大了2个屈光度(或2D)以上。换句话讲，用新系统实现与用现有系统实现的相同的屈光改变，所需的紫外(UV)光的辐照度大幅减少。由于在多于95％的白内障手术中，最终的临床结果是在目标屈光力的2D以内，因此这里描述的改进系统将光可调晶状体的状态统一为能够在基本上所有白内障手术中实现目标光学结果的临床解决方案。
(b)另外，这里描述的系统增大了光可调晶状体130的折光改变区160的面积，以大裕量防止源自与晶状体的外围折光不改变区的边界的不想要的光学干扰溜进视轴。这是光学性能的另一个实质进步，因为光可调晶状体130的折光改变区160和折光不改变区之间的边界会引入明显的失真。因此，确保该边界区域保持很好地远离眼睛的光学孔径以固化LAL130的高质量光学性能是非常有价值的。所以，进一步扩大折光改变区160的半径的改进名副其实地增强了光可调晶状体130的光学性能。将关于以下的实施例描述几个类别的附加的对抗光学性能因子。
已发现，如何实现和改进晶状体调节系统100的以上列出的光学性能因子(a)-(b)是完全不显而易见的。至少，以下的分析和开发步骤必须在设计过程中执行。
(1)首先，存在一定程度上影响晶状体调节系统100和光可调晶状体130的光学性能的大量光学性能因子。哪些是高价值的光学性能因子以及哪些在整体光学性能上影响较小还远不是清楚的先验知识。因此，将晶状体屈光改变和折光改变区160的半径识别为使光可调晶状体130的整体光学性能最大化的关键光学性能因子是实质性的一步。
(2)接下来，必须弄清哪些系统因子可以最有效地影响所识别的光学性能因子(a)-(b)。已经确定，在大量的候选系统因子中，特别地，紫外光的波长是可以高效影响这两个光学性能因子的系统因子之一。
(3)接下来发现，这两个光学性能因子(a)和(b)具有关于波长的相反趋势，一个随着波长增大而增长，另一个随着波长减小而增长。因此，必须发现如何同时改进这两个因子(a)和(b)。已经明确，正确选择品质因数是同时改进这两个光学性能因子的最佳方式。此外，由于波长是连续可变的，因此借助于品质因数来同时改进性能因子的过程，是从无限数量的可能波长值中选择最合适的波长值。
(4)已经明确，晶状体的折光改变区的平方和屈光改变的乘积(经常被称为“波前凹陷”或简言之“凹陷”)是大量可能的品质因数中的用于使光学性能最大化的合适的品质因数。
(5)需要进行详细的实验来从非常大量的可能波长值(原理上无限数量的可能值，如之前所讨论的)中确定使所选择的品质因数最大化的波长。
(6)需要开发能够传递具有使性能最大化的波长的UV光的紫外光源110。
(7)光传递系统120需要被形成为使得它应该能够对从UV光源110接收的所生成的UV光赋予合适的空间辐照度分布150，以控制折光改变区160的半径。
(8)光可调晶状体130需要被形成为与所选择的系统因子一致(例如，通过包括在使性能最大化的波长处充分吸收的UV光吸收剂)。
开发步骤(1)-(8)的组合和最终效果通过以下描述来很好地捕获：在实施例中，紫外光源110和光传递系统120被配置成将紫外光照射到光可调晶状体130上，以使得光学系统的波前凹陷(定义为光学系统的屈光力改变和光可调晶状体的折光改变区的半径的平方的乘积的一半)在其紫外光谱上最大值的10％以内。稍后详细地给出关于为什么选择波前凹陷作为平衡对抗的光学性能因子和系统因子的令人信服的品质因数的说明。
在一些实施例中，凹陷可在其的被应用紫外光谱上最大值的5％以内。这里，紫外光谱可包括UV-A范围，它可包括320nm-400nm的范围，或者它可包括整个UV区域中的另一个范围，诸如，350nm-400nm的范围或365nm-382nm的范围。
表现出接近最大波前凹陷的具有以上识别的配置的晶状体调节系统100的实施例能够实现在整个临床高价值范围(-2D，+2D)中的折光力改变，以及舒适地确保折光改变区160的边缘在诸如人眼的光学系统140的操作孔径的外面。以所描述的实质的方式改进这两个光学性能因子的晶状体调节系统100的实施例在其整体光学性能和实用性方面提供了与现有系统的关键性的区别特性。
另外，晶状体调节系统100的实施例还减少了在光学系统140是人眼的情况下的视网膜的曝光。如以下所论证的，开发还包括众多步骤，诸如(9)从大量的可能的性能因子中识别出关键曝光因子，随后(10)识别什么系统因子能够以最高效的方式改进曝光因子，然后(11)从连续并因此无限数量的可能的系统因子中确定改进曝光因子最多的系统因子，(12)随后开发光可调晶状体130的化学和材料科学，以表现出这些最优的系统因子。这些开发步骤(9)-(12)的组合可再次关键性地改进整体曝光参数。如稍后所论证的，整体效果可以是到达视网膜的辐照度减少高达10-20倍。由于眼曝光的任何实质性改进都意味有价值的进展，从而经由开发过程(9)-(12)发现将眼曝光减少10-20倍的系统和方法无论从哪方面说都是关键性改进。这里，以包括方式使用术语“眼曝光”：它可包括视网膜曝光、角膜曝光或任何眼组织的曝光。
最后，在一些实施例中，可使用开发步骤(1)-(8)和(9)-(12)的某个组合来驱动系统改进。例如，在经选择的波长处的光源110和光传递系统120可以比现有系统更高效地引起光可调晶状体130的屈光度改变的事实不仅改进光学性能，而且允许用于达到与利用先前方法达到的相同的屈光度改变的眼曝光减少。因此，通过基于开发步骤(1)-(8)和(9)-(12)发现系统因子的最高效组合来改进系统可被视为改进光学性能和眼曝光二者。
最后，为了完备，要注意，即使省略一个或多个步骤，或者部分地执行步骤(例如，通过增强但没有最优化性能或曝光因子)，仍已经能够实现实质性改进。
在本申请的剩余部分中，描述了对性能因子和曝光因子以及关键性地改进它们的对应系统因子的详细描述。
图2例示了方法200的实施例，方法200用于通过使用已经通过开发步骤(1)-(8)的某个组合(可能还与步骤(9)-(12)组合)发现的晶状体调节系统100来调节光学系统140中的光可调晶状体130。
该方法200可以包括：
-在光学系统140中提供210光可调晶状体130；
-提供220紫外光源110来生成紫外光；以及
-利用光传递系统120将生成的紫外光以一定的中心波长并以一定的空间辐照度分布150照射230到光可调晶状体130上，以通过改变光可调晶状体130在折光改变区160中的折光来改变光学系统140的屈光力，由此
-使得波前凹陷(定义为光学系统140的屈光力的改变与光可调晶状体的折光改变区的半径的平方的乘积的一半)在其紫外光谱上最大值的10％以内。在一些实施例中，波前凹陷可在其紫外光谱上最大值的5％以内。在一些实施例中，照射步骤230被称为折光调节步骤230。
图3例示了光可调晶状体(LAL)的材料和光学设计是基于光化学和扩散的原理，从而并入交联硅树脂晶状体或第一聚合物基质中的光反应性成分在曝光于具有选择的空间辐照度分布的UV光时被光聚合。一般来说，LAL包括第一聚合物基质和分散在其中的折光调整组分。第一聚合物基质形成光学元件框架并且一般负责其材料性质中的许多材料性质。折光调整组分可以是能够进行刺激引起的聚合(优选地，光聚合)的单个化合物或化合物的组合。如本文中使用的，术语“聚合”是指折光调整组分的成分中的至少一种与类似成分或与不同成分发生反应，以形成至少一个共价键或物理键的反应。第一聚合物基质和折光调整组分的身份(identity)将依赖于光学元件的最终用途。然而，作为一般规则，选择第一聚合物基质和折光调整组分使得包括折光调整组分的成分能够在第一聚合物基质内扩散。换句话讲，可将疏松的第一聚合物基质与较大折光调整组分成分配对，以及可将紧致的第一聚合物基质与较小的折光调整组分成分配对。
在一些具体实施例中，LAL可基于在硅树脂聚合物基质内包括光反应性硅树脂大分子单体和光引发剂。通过使用目标用量的UV光在术后原位照射被植入的LAL，产生晶状体曲率的修改，从而导致在屈光力或折光力以及各种像差(包括球面、圆柱形和非球面类型)上的可预测的改变。
图3是LAL及其主要构成的示意性表示。注释的第一个成分被示为长连接线股(strand)并对应于聚合物基质，该聚合物基质用于给予LAN其基本的光学和机械性质。一般来说，聚合物基质由还拥有共价键合UV阻断剂(未示出)的高分子量(>200k)聚硅氧烷组成。由于其交联密度和固有的低玻璃转变温度(～-125℃)，所以LAL的聚合物基质允许贯穿其聚合物网络的相对快速扩散。第二主要构成是具有圆形端基的较小线股，注释为大分子单体。相对于基质聚合物，大分子单体是低分子量的聚硅氧烷。从化学的立场，大分子单体链的大部分可以与聚合物基质的大部分相同，从而允许聚合物基质内的大分子单体的基本上无限的混溶。大分子单体和聚合物基质一般彼此混溶，从而避免有可能的相位分离和后续的光散射。大分子单体分子的一个独特方面是在每个大分子单体链的末端处存在对称的可光聚合甲基丙烯酸酯端基。在图3中，这些可光可聚合端基由在每个大分子单体链的末端处的圆圈表示。注释的最后化学部分被列为光引发剂，用于催化大分子单体端基的光聚合反应。
一般来说，LAL的实施例还可包括在晶状体的体块中浓度在0.0wt％(重量百分比)－0.05wt％范围内的UV吸收剂。可通过对应的开发步骤来选择该UV吸收剂的浓度。
在例如美国专利No.6,450,642、No.6,851,804、No.7,074,840和No.7,281,795中描述了现有LAL的示例，所有这些专利的内容通过引用以其整体并入本文。LAL的若干不同版本已经由申请人开发并且在本领域中是已知的。
图4A至图4B例示LAL 130的现有实施例的类别。在这些实施例中的一些中，LAL可以是可折叠、后腔室、UV吸收、三件式光反应性硅树脂晶状体。LAL的实施例可包括蓝色PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)改性-C触觉剂、直径在5mm-7mm范围中(诸如，6mm)的双凸光学器件。一些实施例可具有正方形后边缘和10-13mm的整体长度。UV吸收剂在LAL的体块中的重量百分比可以是0.04wt％或更高。LAL光学设计可将硅树脂后表面层或背层310并入。该背层310的厚度可以在整个光可调晶状体130的背表面或后表面上是100μm。在其他实施例中，厚度可以在光可调晶状体130的中心是50μm至100μm之间，并且可以逐渐增大到在光可调晶状体130的边缘处是100μm。该背层310可比光反应性体块晶状体材料包括更高浓度的UV吸收剂，以进一步增强LAL的UV吸收性质并且提供附加的衰减，以减少在晶状体屈光力调节和锁定过程期间的眼曝光。
图5A至图5D例示了LAL 130所位于的光学系统140可以是人眼并且LAL 130可以是光可调IOL。如之前所提及的，在大部分(根据某些报告，95％)白内障手术中，眼睛屈光力的临床结果偏离目标屈光力(-2D,+2D)范围中的量。这里描述的晶状体调节系统100使得可以在植入之后去照射LAL 130以校正患者视力的该偏差，使得患者不必须在手术之后配戴眼镜。按照本发明的实施例，在进行植入和等待用于发生折光稳定的必要时间(常常，1-4周)之后，可测量与目标屈光结果的偏差和眼睛中的像差。然后，可精确地计划照射的强度、空间辐照图案150和持续时间，以减少或消除屈光结果中的偏差并针对一个或多个像差。最后，可启动光源110和光传递系统120，以用所计划的强度、分布和持续时间来照射光可调晶状体130。
提及到，还存在方法200的其他用途。例如，方法200的实施例可被用作像差共轭体以校正其他类型的光学系统，包括显微镜、望远镜、相机镜头、ex-vivo、定制的眼内晶状体(IOL)(在植入之前)和定制的隐形镜片。
在曝光于适宜的能量源(例如，UV光源110)时，折光调整组分，更精确地，折光调整组分的光敏可光聚合(硅)大分子单体，通常在LAL 130的曝光区域中形成由UV光进行的光聚合引起的第二聚合物基质、互穿网络，如过程(a)中所示出的。
图5B例示该过程在曝光区域中生成密度增强的被聚合的从而低移动性的大分子单体，从而减少在曝光区域中的更移动的、未聚合的大分子单体的浓度。这利用移动的大分子单体的化学势能的对应空间变化创建了移动的大分子单体的浓度梯度。
在过程(b)中，更移动的、未聚合的大分子单体被其浓度梯度驱动向曝光区域扩散或迁移，并使得光可调晶状体130的曲率半径改变。图5A和图5C例示LAL 130的中心区域被曝光的远视治疗的情况。在其他实施例(近视实施例)中，曝光区域是外围区域，这依赖于是眼睛的远视还是近视正在被校正。图5C例示大分子单体扩散改变光可调晶状体表面的曲率半径，从而改变其折光力和屈光力。
迁移到曝光区域中的折光调整组分的量是依赖时间的，并且可在照射步骤230期间被精确地控制。在足够长的时间之后，折光调整组分的未聚合的大分子单体重新达到平衡，并且扩散停止。一般来说，在照射后的24-48个小时内重建平衡。可以重复刚刚描述的照射步骤230的过程(随后是一个适宜的时间间隔以允许大分子单体扩散)，直到光学元件的曝光区域已经达到所期望的光学性质，例如，光焦度、屈光力、像差、折光率或形状的目标改变。
另外，图5C例示当移动的大分子单体的扩散使得达到目标的增强的中心曲率时，方法200可包括后续的“锁定照射”250，以通过使照射步骤230之后保持移动的所有大分子单体不移动来固化成功达到的目标光焦度改变。该锁定照射250可不仅被应用于LAL 130的所选择区域，还应用到广泛区域或LAL 130的大部分，以光聚合未被先前的空间选择性的且较低强度的照射步骤230聚合的所有剩余并且仍然移动的大分子单体。没有250中的该锁定的情况下，移动的大分子单体将保持在LAL 130中，并且它们可四处移动，从而当曝光于进一步的外部刺激(诸如，患者即使偶然地看向太阳)时造成进一步的未计划的屈光力改变。
图5D例示方法200的典型终点，其中，大部分或基本上所有大分子单体或者在过程(a)或者在过程(c)中被聚合，其中过程(a)使LAL 130的屈光力增大目标量，过程(c)通过聚合所剩余的移动的大分子单体而“锁定”LAL 130的突起区域的所实现的增强的曲率以及因此增大的屈光力。
举例来说，如果晶状体的中心部分被照射而外围部分被留下未被照射，则未反应的大分子单体扩散到中心部分中，造成晶状体屈光力的增大(图5B)。相反地，通过照射晶状体的外周，大分子单体向外迁移，造成晶状体屈光力的减小。可以按类似方式通过在一个子午线中去除屈光力而在垂直的子午线中增大屈光力，实现圆柱形屈光力调节。通过使用数字生成的光束分布(换句话讲，光谱辐照度分布150)，圆柱形校正的轴线可通过数字旋转空间辐照度分布来精确对准。通过控制辐射曝光(即，光束辐照度和持续时间)、空间辐照度分布150和目标区域，实现了晶状体表面的曲率半径的物理改变，从而修改了植入的光可调晶状体的折光力，以加或减球面屈光力、去除散光(toricity)或调节非球面的量。一旦实现了恰当的屈光力调节和/或视觉结果，就在锁定步骤250中照射整个晶状体以聚合剩余的未反应的大分子单体，以防止晶状体屈光力的任何附加的改变。通过照射整个晶状体，防止进一步的大分子单体扩散，从而在晶状体屈光力结果中没有附加的改变。
在回顾了改变光可调晶状体130的光焦度和屈光力的光化学之后，以下的开发问题浮现：(1)哪些光学性能因子是对于光可调晶状体的整体性能而言最为关键性的，(2)哪些系统因子以最高效且关键性的方式来影响这些性能因子。在以下的部分中讨论对这些问题的若干答案。
光学性能改进1
如以上讨论的，针对用于白内障手术的晶状体调节系统100的临床实用性的最高价值的光学性能因子之一是跨整个(-2D,+2D)范围可靠地实现屈光改变，因为现今有多于95％的白内障手术以不同于所计划的或目标的光焦度高达2个屈光度的临床结果结束。这是首先调查的光学性能因子。这里，要注意，屈光力改变可以是光可调晶状体130的屈光力改变或包括LAL 130的整个光学系统140的屈光力改变。在光学系统140是人眼的情况下，它还包括诸如角膜的光学元件，该光学元件影响如何将LAL 130的光焦度改变转变成眼睛140的整个光学系统的光焦度改变。
进行一系列实验，以确定什么系统因子最为关键性地影响屈光改变的性能因子。首先，检验光学性能因子对所应用的UV光源110的波长的依赖性。虽然早期晶状体调节系统限于以365nm发射的汞弧光灯作为光源，但近年来已经目睹了在高功率输出、接近UV LED光源的发展上的急剧高涨，这些LED光源被生产成具有从365nm至405nm的分立光谱输出。图6显示具有379nm的中心波长的UV LED的归一化光谱输出(实心黑曲线(c))。该光谱显然非常宽，具有大于10nm的大的半高全宽(FWHM)。为了更精确地确定波长依赖性，将市售的带通干涉滤波器插入该UV LED源的光束路径中。这些分立的光谱带通滤波器以不同的中心波长为中心，具有通常在6-8nm的范围中的窄得多的FWHM。为此目的，将具有370nm、375nm和380nm的中心通过波长的不同带通滤波器插入379nm LED的光束路径中并且产生图6中绘制的光谱曲线。为了进行比较，还示出了来自汞弧光灯的365nm的光谱输出(虚线黑线(a))。表1总结了5条曲线的光谱特性。
表1.经365nm滤波的汞弧光灯、市售的UV LED光源和在其光束路径插入有370nm带通滤波器、375nm带通滤波器和380nm带通滤波器的UV LED源的光谱特性的总结。
图7A至图7B例示了为了研究由于调谐所应用的波长而得到的在屈光力改变上的有可能的改进，用相同的空间辐照度分布150、相同的平均辐照度和相同的治疗持续时间来照射一系列光可调晶状体，但是改变照射光束的光谱带。四个不同的光谱带通被应用并且对应汞弧光灯+365nm BP滤波器、379nm UV LED+370nm BP滤波器、379nm UV LED+375nm BP滤波器以及379nm UV LED+380nm BP滤波器。图7A例示用于目标屈光力改变为+1.25D的远视调节的空间辐照度分布。图7B例示用于目标屈光力改变为-0.75D的近视调节的空间辐照度分布。以相同的治疗条件和光谱带通来照射四个个体光可调晶状体。
表2总结了参照光学系统的眼镜(spectacle)平面的折光力改变。在实施例中，折光力改变可仅表征光可调晶状体130，在其他实施例中，可仅表征整个光学系统140。当光学系统140是人眼时，角膜确实影响晶状体130的光焦度的改变如何转变成整个眼睛的光焦度的改变。表2中的第二行列出针对利用来自汞弧光源的经滤波的365nm发射线照射的一系列现有LAL实施例的远视和近视折光改变。接下来的三行对应于使用拥有更长波长的光谱带通的调节数据。针对这三个带通的屈光力改变数据以及它们相对于汞弧光源的屈光力改变比率的检查结果指示，通过将照射波长调谐到其中光引发剂和UV吸收剂之间的相对吸收比率更大的光谱区域，可以针对相同的标称曝光条件实现更大的屈光力改变。
表2.随不同光谱带变化的、远视和近视调节之后的LAL的屈光力改变。每个报告的屈光力改变值是以相同的列线图治疗条件调节的4个个体的LAL的平均。
类似地，表3总结了用四个光谱带中的三个执行的一系列附加的屈光调节。对于这些调节，应用具有单个空间辐照度分布的单个列线图治疗方案，该单个空间辐照度分布校正远视和散光折光误差二者并且还引起用于校正老花眼(presbyopia)的负的第四阶球面像差。表中的第二行显示了使用经滤波的汞弧光源的调节结果。第三行和第四行总结了在应用具有更长波长的光谱带之后的折光改变数据。这最后两个情况的比较指示，即使所应用的光谱带通仅仅向略微更长的波长偏移，屈光力改变和第四阶球面像差的引起可急剧增大。折光改变对于即使光源波长的小调节的这种不相称的强的响应是作为开发过程的关键部分的分析和探索光学性能因子及其对各种系统因子的依赖性的非平凡性的深刻论证。
表3.随不同光谱带变化的LAL屈光力改变。所应用的治疗方案对于远视和散光折光误差二者进行校正并引起用于治疗老花眼的负的非球面性。每个报告的屈光力改变值是以相同的列线图治疗条件调节的4个单独的LAL的平均。
这些实验揭示了若干关键经验。(a)变化光源110的波长具有对光学性能的极强的影响：365nm波长的15nm改变(仅仅4％的相对改变)可以使折光结果的改变翻倍。这使波长成为关键性的系统因子。(b)波长越长，屈光改变越大：屈光改变随着增大波长而增大。从这些结果，将令人信服地总结出：UV光源110和光传递系统120应该被配置成传递最长可能波长UV光，以引起LAL 130中的最大屈光改变。
然而，为了全面研究晶状体调节系统100的光学性能，也检验其他的光学性能因子。图8A至图8B例示利用标准Zygo干涉仪进行照射之后的光可调晶状体的干涉条纹的研究。干涉条纹的空间范围揭示了其曲率半径已经受照射步骤230影响的折光改变区160的半径。显著地，已经观察到，在所有其他系统因子(诸如，辐照度分布和辐照度)是相等的情况下，用更长波长的照射导致折光改变区160的半径更小。如之前提到的，使折光改变区160的半径最大是另一个高价值光学性能因子，因为观察到折光改变区160的边缘是相当明确的，因此如果它是在光学系统140的操作孔径内，则可能引入明显的光学失真。在光学系统140是人眼的实施例中，该光学性能要求近似地转变成折光改变区160的半径需要在4.5mm-6mm的范围内。在一些实施例中，半径需要大于5mm，在其他实施例中，大于5.3mm。
基于以上考虑，进行如何全面地改进光可调晶状体的光学性能的研究。已经想出“品质因数”来平衡以下的对抗的设计力：(a)需要增大波长以增大屈光改变相对于(b)需要减小波长以增大折光改变区的半径。
图9示出通过将不同带通滤波器插入汞弧光灯源的光束路径中以产生中心波长在367nm至382nm范围内的一系列光谱而创建的一系列归一化光谱带通。然后，使用这六个光谱带通来照射一系列LAL。作为品质因数，选择了所引起的“波前凹陷”。波前凹陷或简言之“凹陷”是晶状体的折光改变区的半径的平方和屈光力改变的乘积的一半：
Sag＝Δ(Dioptric Power)*y2/2
其中，y是晶状体的折光改变区的半径，Δ(Dioptric Power)是以1/长度为单位(诸如，1/微米)测量的从照射前到照射后的屈光力上的改变。该值可描述光可调晶状体130的屈光力改变、或包括光可调晶状体130的整个光学系统140的屈光力改变。
表4A中的第二行提供了对于经365nm滤波的汞弧光灯的折光改变数据。每个连续行显示了对于光谱带通以及因此偏移到更长波长的中心波长的对应数据。以作为在所调查的UV光谱上其最大值的百分比的相对项来提供凹陷数据。显著地，要注意凹陷数据表现出随波长变化的最大值。这指示所选择的品质因数(波前凹陷)对于确定平衡了增大屈光力改变相对于增大折光改变区的半径的对抗力的折衷波长是有用的。由于凹陷的绝对值依赖于光可调晶状体的次要细节，因此以相对项给出结果，其中，100％指示最大凹陷，而将其他凹陷值作为该最大值的百分比给出。
表4A.波前凹陷随中心波长变化的相对变化
中心波长(nm) FWHM(nm) 相对平均波前凹陷(％)
367 9 82％(n＝4)
367 7 87％(n＝4)
370 6 100％(n＝4)
375 14 100％(n＝3)
379 10 97％(n＝4)
382 5 93％(n＝4)
其中典型的误差条是百分之几。
表4B例示在光可调晶状体130的另一个实施例上的模拟实验，其中，略微修改了诸如UV吸收剂浓度的某些系统因子。
表4B.波前凹陷随中心波长变化的相对变化
中心波长(nm) FWHM(nm) 相对波前凹陷(％)
366.7 7.6 72％
372 1.9 86％
374 5.7 96％
375.5 7.2 94％
375.6 3.7 94％
377 8.0 100％
381.4 8.7 95％
基于这些观察，得到的结论是，波前凹陷是用于确定关键性系统因子的哪些值使最佳光学性能最大化从而平衡对抗的各个设计因子的有用的品质因数。因此，在晶状体调节系统的一些实施例中，选择各种系统因子，使得波前凹陷在其紫外光谱上最大值的10％以内。在其他实施例中，选择这些系统因子，使得波前凹陷在相同的其紫外光谱上最大值的5％内。这些选择标识了具有有利的整体光学性能的晶状体调节系统。
在一些实施例中，这些考虑转变成紫外光源110和光传递系统120用中心波长在370nm至390nm范围内的紫外光来照射光可调晶状体130。在其他实施例中，它们用中心波长在374nm至382nm范围内的紫外光来照射光可调晶状体130。最后，在一些实施例中，可使用在375-377nm范围(regime)的中心波长。
另外，由于波前凹陷和其他光学性能因子对于UV光的FWHM值也相当敏感并且对于较窄FWHM值而言变得更靠近其最优选的表现，因此在一些实施例中，紫外光源和光传递系统可被配置成利用半高全宽(FWHM)光谱带宽小于10nm的紫外光来照射光可调晶状体。在其他实施例中，利用半高全宽光谱带宽在2nm至8nm范围内的紫外光。
结果不仅对光源的中心波长而且对光源的FWHM值敏感。观察到，汞弧光灯的光谱事实上包含大量红移拖尾，其光谱的一部分一直延伸到390nm。虽然该辐照度在370-380nm区域中的部分会是有帮助的，但在380-385nm以上的更高波长处的辐照度不是最优的。因此，在一些实施例中，方法200的照射步骤230可包括用通过光传递系统120中或光源110本身中的带通滤波器滤波后的紫外光来照射光可调晶状体130，带通滤波器抑制光谱的不期望底部的至少一部分。在一些实施例中，该带通滤波器可使得紫外光源的光谱的在例如光谱的最大值的20％处以及在长于中心波长的波长处的范围小于紫外光源的光谱在光谱的最大值的20％处、在短于中心波长的波长处的范围的两倍。简言之，光传递系统120的一些实施例可被配置成去除光谱的长波长、红移拖尾的至少一部分。
光学性能改进2
上述的实施例实现了通过分析明智选择出的品质因数(波前凹陷)而确定的高光学性能。在其他实施例中，也可改进其他光学性能因子。例如，可靠地利用晶状体调节系统来实现+/-2屈光度的折光力改变的重要性也是高价值光学性能因子。上述的光可调晶状体中的一些表现出较小的屈光改变。因此，对系统因子执行进一步的研究，以确定用于实现所期望的+/-2D屈光改变的方式。
在进行之前，提及到，可对其中植入或嵌入光可调晶状体130的整个光学系统140测量屈光改变。光学系统的其他光学元件可影响该总屈光改变。例如，在光学系统是人眼的情况下，它另外包括确实影响光焦度及其改变的角膜。在人眼的这个情况下，可在眼睛的眼镜平面中或参考该平面测量+/-2屈光度的屈光改变。在一些实施例中，屈光改变可以是指晶状体130独自的屈光改变。在一些实施例中，+/-3屈光度的屈光改变可能是为应对异常情况所期望的。
研究从分析UV吸收剂材料的吸收性质对波长、化学组分和浓度的依赖性开始。如早前所描述的，通过光引发剂来催化光可调晶状体的光聚合过程。在吸收了光子后，光引发剂分解，以形成与大分子单体的甲基丙烯酸酯端基化学反应的活性自由基，以开始聚合过程。晶状体的体块中的另一个UV吸收物质(species)是UV吸收剂。该分子还吸收UV中的光，但并不参与光聚合反应。替代地，该分子吸收UV光并且将所吸收的能量以热或通过荧光来耗散。在一些现有晶状体中，光可调晶状体的光聚合是通过使用来自汞弧光灯的经滤波的365nm(FWHM≤10nm)线来实现的。同样通过使用其中心波长扫过UV光谱的光源来研究光引发剂和UV吸收剂的吸收对波长的依赖性。
表5显示随355nm和390nm之间的波长变化的光引发剂(PI)、BL4B和体块UV吸收剂的吸收系数。表5的最后一行显示了从355nm至390nm，光引发剂的吸收系数相对于UV吸收剂的吸收系数的比率。在360nm和370nm之间(即，跨365nm发射线的FWHM光谱带)的比率的检查结果，指示了仅0.17的值。从吸收概率的立场来看，这意味着对于照射晶状体的每100个光子，83个被UV吸收剂吸收而17个被光引发剂吸收：光子中只有17个参与光聚合反应。然而，该比率的从375nm至390nm的检查结果指示该比率剧烈地增大，使其成为另一个关键性系统因子。因此，通过将所应用的波长调谐成更长的值，光聚合过程应该变得更高效。
然而，就像部分“光学性能改进1”中那样，再一次识别到对抗的系统因子。观察到，光引发剂和UV吸收剂二者的绝对吸收在接近和超过385nm时显著下降。因此，中心波长在385nm周围以及385nm以上的紫外光被低效地吸收，从而在这些波长以上，光引发剂和UV吸收剂二者都迅速地变得无效。
因此，平衡吸收系数的比率优选较长波长但吸收的绝对值不喜欢380nm以上的波长，可将380nm周围的波长区域识别为供应最高效的光聚合过程并且从吸收效率的方面实现最佳光学性能。
表5.对于光可调晶状体的体块UV吸收剂和光引发剂(BL4B)的从355nm至390nm的吸收系数
表6示出对抗的光学吸收性能因子的该分析和优化显著地实现了所期望的改进光学性能：在大约380nm的期望波长处的基本上超过2个屈光度的屈光改变。
表6：在各种波长下的远视屈光力改变，其中光束直径大致5.3mm
中心波长(nm) 屈光力改变(D)
365 +1.22±0.03
372 +1.56±0.05
374 +1.76±0.03
375.5 +1.80±0.07
375.6(窄FWHM) +1.69±0.03
377 +1.87±0.03
381.4 +2.17±0.05
该分析揭示了，可以选择具有这种吸收系数并以这种浓度的光引发剂和UV吸收剂，使得它们可在一个波长区域实现+/-2屈光度折光改变，该波长区域是基于使光引发剂的吸收系数与UV吸收剂的吸收系数的比率最大化伴随这些吸收系数的绝对值保持足够高以使光聚合高效的附加考虑的品质因数而识别的。
这个“光学性能改进2”部分描述了除了开始的段落中讨论的因子(a)和(b)之外的光学性能因子的另外示例中的一些。正如这些段落中说明的，从许多可能的因子之中识别出这些另外的光学性能因子，创建多维度的设计和开发空间，随后是开发一个类型的品质因数以引导最大化过程。最后，以最为关键性的方式影响这些光学性能因子的系统因子被识别并被调谐到它的提供晶状体调节系统100的光学性能的最大改进的值，所有都与开始的段落中描述的步骤(1)-(2)类似。
光学性能改进3
部分“光学性能改进1”和“光学性能改进2”描述了各种实施例，其中复杂的多维度探索通过仔细设计最为关键性的系统因子来发现具有关于视力改进和折光结果的关键性改进光学性能的晶状体调节系统100。本部分聚焦于评价相同系统的光学性能，但是从控制并且优选地减少入射光的透射部分的角度出发。改进光学性能的这个方面可以是有用的，并且事实上是关键性的，以确保在光学系统140是人眼的情况下，由光可调晶状体130所透射的光的辐照度维持在视网膜的曝光极限以下。
如本申请中其它处所描述的，一些现有的光可调晶状体130在光可调晶状体的体块中包括UV吸收剂，并且除此之外，它们还包括图4B中示出的高度吸收UV背层或阻挡层310，其用于保护视网膜免受具有UV辐射的环境源影响，以及在锁定治疗期间保护视网膜。
在执行照射步骤230来调节光学系统140的折光性质以实现对于患者的最优视力之后，在植入的光可调晶状体130中作为照射步骤230的结果而从其初始位置扩散到新位置的大分子单体应当被锁定，换句话讲，在步骤250中被光聚合，以防止光可调晶状体130经历进一步的折光改变。锁定辐射曝光可以大约比用在折光调节步骤230中的典型曝光大10－20倍。重要的是，通过晶状体的体块中的UV吸收剂并且通过晶状体的背部处的UV吸收背层310来减少并充分衰减入射UV光的辐照度，以在锁定步骤250期间最小化眼曝光，特别是视网膜曝光。
为了确定整体透射率衰减，如之前那样，通过使用一系列光谱带通和中心峰值波长在光可调晶状体上执行光谱透射率测量。通过将湿电池固定到与经校准的(NIST可追踪)的双光栅光谱照射计(OL-756，Gooch&Housego，Orlando，FL)光纤光学耦合(OL-730-7，Gooch&Housego，Orlando，FL)的6”积分球(OL-IS-670，Gooch&Housego，Orlando，FL)的入口孔径来执行全光谱透射率测量。
在图10A至图10B中示出了对于一组光可调晶状体的使用四个不同的光谱带通和中心波长的结果。图10A显示了对于入射在晶状体的前表面上的四个中心波长中的每一个的光谱照射度。对于四个光谱带通中的每一个，这四条曲线下方的面积(即，入射的积分光谱辐照度和功率)大致相等。图10B示出针对每个中心波长和带通的通过这些晶状体的光谱透射率或透射之后的光谱辐照度。透射光的光谱的积分除以入射在晶状体前表面上的光的积分光谱是用于表征晶状体的透射率的度量之一。
表7提供了透射率测量结果的总结。为了便于进行比较，相对于经365nm滤波的汞弧光源的透射率显示了每个光谱带通的透射率。比率的检查结果指示中心波长是374nm(FHWM＝6nm)和377nm(FHWM＝6nm)的光谱带通产生比365nm光源少得多的透射光：分别观察到70％和37％的透射减小。相比之下，中心波长为380.5nm的光谱带通(FWHM＝8nm)相比于波长为365nm的汞灯透射多269％的光。
表7.具有不同光谱带通的LAL光谱透射率数据
该透射率数据的分析示出，光可调晶状体的实施例对于中心波长在374nm-377nm的区域内的UV光表现出特别高效的光衰减。这是在明智选择了相关品质因数的情况下如何改进另一个关键性的光学性能因子(在该情况下，透射率，与衰减直接相关)的又一种探索，随后仔细分析了如何改进该品质因数的系统因子的空间。
显著地，这里回想到表4A和表4B指示另一个品质因数－表示两个其他光学性能因子的同时优化的波前凹陷，也在375-377nm范围内(其中FWHM＝6nm)趋于最优。因此，本分析揭示了该375-377nm中心波长范围同时使波前凹陷最大化，以及同样针对这组光可调晶状体，也将光衰减最大化。将这两个光学性能因子的改进建立联系是复杂多维度系统设计项目的示例。
如早前强调的，除了识别和开发其中的中心波长和其他系统因子同时优化若干品质因数(表示甚至更大量的对抗的光学性能因子)的具体实施例之外，确定这些最优系统因子的复杂的多维度方法本身也是具有创造性的，如早前的步骤(1)至(12)中所描述的。
光学性能改进4
除了在先前的三个“光学性能改进”部分中描述的屈光力改变和光谱透射率实验之外，其他的光学性能因子与先前三个部分中描述的、本发明的照射步骤230所创建的光学性能因子改进是否甚至在方法200的锁定步骤250之后还保留的问题相关。对于该问题的回答并不是显而易见的，因为锁定步骤250通过将大分子单体光聚合来“消耗”残余的大分子单体，并消耗所有剩余的光引发剂，从而中和它们。另外，发现即使对系统因子的最适度改变的响应中的许多响应也是光学性能的非常非线性且非常放大的变化，最后的示例是当光波长仅跨380nm改变极小量时透射率的非单调、快速且呈指数的强上升，如表7中所示。
为了评价且改进光学性能因子的调节的持久性，也在两组光可调晶状体上执行一系列锁定照射。第一群组包括现有的LAL，其中，照射UV光具有365nm的典型中心波长。另一群组由根据先前三个部分优化的LAL构成，并且用所确定的对应最优光谱带通或377nm的中心波长(FWHM＝6nm)来照射。这些将被表示为LAL’晶状体。
这些LAL’晶状体的实施例涉及晶状体的体块中的UV吸收剂的浓度的减少。一般来说，UV吸收剂通常具有0wt％至0.05wt％范围内的浓度。现有LAL中的一些的实施例具有浓度为0.04wt％或更高的UV吸收剂。LAL’的实施例具有0.04wt％以下(诸如，在0.03wt％至0.04wt％范围内)的减少浓度的UV吸收剂。在一些实施例中，UV吸收剂浓度可以是0.03wt％，在一些实施例中，甚至更小。用这些选择，因为在光可调晶状体的体块中的减少的UV吸收剂，对于所应用的光，在LAL’中的UV吸收剂和光引发剂之间的对抗性将更小。
另外，将具有改进的吸收系数的新的UV吸收分子UV 12并入LAL’晶状体的背层310中。在共同拥有的美国专利No.9,119,710中描述了一些在LAL’晶状体的背层中使用的、高效的UV吸收剂的实施例，诸如UV 12分子，该美国专利通过引用以其整体并入本文中。
待优化的下一个系统因子是背层310的厚度和对应的光学密度。增大背层310的厚度和光学密度可减少并最小化视网膜曝光和眼曝光(高价值光学性能因子)。在一些实施例中，选择紫外吸收的背层310，使其具有足够高的光学密度以将锁定辐射的由光可调晶状体透射的透射部分的辐照度减少至人视网膜的曝光极限以下。在其他实施例中，背层具有足够高的光学密度以将锁定辐射的透射部分的辐照度减少至人视网膜的曝光极限的十分之一以下。
如之前提到的，锁定辐照度比用于光聚合大分子单体的仅一部分的照射步骤230中使用的辐照度高10-30倍，在某些情况下，高大约20倍。
对这两个群组的锁定晶状体的化学提取分析－随后是它们的残余大分子单体和光引发剂浓度的比较指示，对于LAL’晶状体的最优光谱带通分别显示出在光引发剂和大分子单体聚合效率上的34％和20％的改进。
图11例示通过比较LAL晶状体和LAL’晶状体的光学性能而得到的一些研究的结果。将从左边垂直轴读取入射光谱辐照度，并且从右边垂直轴读取透射的辐照度。整体上，如通过透射的辐照度大致比入射辐照度小三个数量级所示出的，两种晶状体都使辐照度大幅衰减。除此之外，LAL’晶状体给予了进一步减少的透射率，如(对于相当的入射辐照度)表示LAL’晶状体的(c)曲线的幅值远小于表示LAL晶状体的(d)曲线的幅值所示出的。(以上和以下进一步描述的)在LAL’晶状体中的以下的累加效果：(1)将体块中的UV吸收剂的浓度从0.04wt％以上减少至0.03wt％至0.04wt％的范围，在某些情况下，减至0.03wt％，(2)通过采用不同的吸收分子来增大背层中的UV吸收剂的吸收系数，以及(3)使用在合适选择范围中的背层厚度和对应的光学密度，得到了相比于LAL晶状体的透射辐照度的10-20倍的减少。鉴于该透射辐照度直接控制视网膜曝光(关键光学性能因子)，使衰减更强如此大的倍数是非常有用的益处。
可通过在整个UV光谱上对光谱辐照度求积分的另一种方式来表示由LAL’晶状体相比于LAL晶状体对UV阻挡效率的改进。在一些实施例中，在LAL’晶状体中，紫外光的晶状体透射部分的该光谱积分辐照度与入射晶状体的紫外光的辐照度的比率小于0.1％。在一些实施例中，该比率小于0.02％。这些非常低的透射辐照度值示出了LAL’晶状体正在极其高效地衰减照射(包括锁定照射)，从而确保极小的、有利的视网膜曝光。
可得到结论，进一步增大LAL’晶状体的背层厚度将会带来更好的衰减。然而，显著地，通过观察到UV背层如此高效地阻挡锁定光使得在该背层里面的大分子单体的一部分即使在锁定步骤250期间也不聚合并因此保持移动，再次发现光学性能因子的对抗性。因此，即使在整个方法200结束之后，这些大分子单体也仍然能够扩散到光可调晶状体130的体块中，并可能以未计划且有可能非期望的方式改变其光学性能。该后续的、有可能非期望的光焦度改变可通过使背层310更薄而最小化。然而，这样做降低了其衰减入射UV光的能力。同样，开发品质因数以同时优化这些对抗因子(一个喜欢更厚的背层，另一个喜欢更薄的背层)。因此，在一些实施例中，紫外吸收背层310被选择成足够薄，使得紫外吸收背层中没有通过锁定被聚合的大分子单体不能够造成光可调晶状体的屈光力的超过0.2D的后续改变。
将以上光学密度和这些对抗性能因子转变成背层310的厚度，在一些实施例中，紫外吸收背层具有小于100微米的厚度。在其他实施例中，厚度在30-70微米的范围内(诸如，50微米)。
光源和光传递系统
在这个最终部分中，详细描述光源110和光传递系统120。在各种实施例中，可生成中心波长在365nm至381nm范围内的UV光的UV光源110被用于修改光可调晶状体的屈光力。在一些实施例中，UV光具有在370nm至379nm范围内的中心波长。在一些实施例中，UV光具有在370nm至377nm范围内的中心波长。当提及中心波长时，术语“大约”可意味+/-0.5nm。
另外，具有窄的半高全宽光谱带宽(FWHM)的UV光可以也是有益的。因此，在实施例中使用具有窄的光谱带宽的UV光。例如，具有+/-10nm的光谱带宽的UV光。在一些实施例中，光谱带宽可在5nm至10nm的范围内，例如，光谱宽度可以是5nm、6nm、7nm、8nm、9nm或10nm。在另外的一些实施例中，光谱带宽可在2nm至8nm的范围内，在一些实施例中，在6nm至8nm的范围内。已知可用于实现所期望的窄光谱带宽的若干方法。例如，可在UV光源的光束中插入市售的带通干涉滤波器。
一般来说，本发明的实施例可以采用任何UV光源。例如，UV光源可以是激光、发光二极管、或拥有UV光谱的各种类型的灯。该源还可以是连续(CW)或脉冲的。具体实施例提供了用于照射光可调人工晶状体的UV光源。有用的源包括(但不限于)连续波(CW)UV源(诸如CW LED、CW激光器或电弧放电灯)、脉冲UV激光和弧光灯。在一个实施例中，可使用扩展的紫外光(UV)源(例如，UV发光二极管(LED))来照射晶状体。这些示例性UV光源可与期望的光谱带通滤波器一起使用，以在光可调晶状体上进行UV照射。在一些实施例中，UV光源可以是连续波发光二极管。
在一些实施例中，方法200可进一步包括测量包含晶状体的光学系统(例如，眼睛)的像差(包括预先存在的像差和由临床过程和伤口愈合引起的像差)，以及使修改UV光的源对准，以将UV光以空间上限定的辐照度图案150照到晶状体130上，辐照度图案150将有效地使像差无效。控制UV光的辐照度和持续时间控制照射辐射的幅度。可在照射晶状体时，控制和监测该图案。
存在许多可用于测量眼睛中的像差的仪器。例如，可使用用于确定患者的眼镜处方的相同仪器。存在若干用于测量眼睛的球面和散光折光误差以及更高阶像差的仪器。现今所使用的最常见的波前传感器之一是基于Shack-Hartmann波前传感器。用于测量像差的仪器可以是独立式仪器或者它可被内置于照射系统中。当诊断功能被内置在照射系统中时，可以在照射期间更容易地执行诊断功能。
在一些实施例中，使用Shack Hartmann波前传感器来测量眼睛中的像差；然后，参阅光可调晶状体对照射的响应的列线图以确定用来校正所测量的像差所需要的空间辐照度分布。这随后可以是所需要的辐照度分布被放置在可编程的掩模生成器(诸如，数字镜器件(digital mirror device))上。接下来，可在闭环操作中使用校准相机来校正数字镜器件，以补偿投影光学器件中的像差和光源中的非均匀性。最后，光可调晶状体可被幅射达预定时间段；在此之后，可重新测量眼睛中的像差，以确保进行了正确校正。如有必要，可重复该过程，直到校正在可接受或所计划的屈光范围内。在美国专利No.6,905,641的图6中描述了Shack-Hartmann波前传感器的用于测量像差的示例性使用。
在特定示例中，将LAL植入患者的眼睛中，并且允许眼睛的折光在术后稳定。通过使用标准的折光技术(在某些情况下利用波前传感器)对患者眼睛进行像差分析。使用眼睛的测量像差的知识结合先前导出的列线图，准许计算通过使用本文公开的方法200的变型来校正LAL以校正患者的视力所期望的照射分布和用量。
一旦像差或屈光力与其计划值的偏差被校正，则在步骤250中应用锁定照射。锁定照射可以但不一定与相同的照射系统110-120一起使用。
在各种实施例中，修改UV光被生成并且以补偿像差的图案或分布150(例如，在相位上与所测得像差相反的图案或分布150)投影到光可调晶状体130上。可使用光束强度成型器来生成LAL中的定制折光改变。例如，可使用光学透镜和/或变迹滤波器来形成照射的定制图案，以生成LAL中的定制折光改变。
在一些实施例中，通过使用具有预定的空间辐照度分布的变迹滤波器来获得修改光的图案。变迹图案可通过使用若干方法来生成并且采取不同形式。例如，所期望的透射图案可以是被成像在拍摄胶片上的静态掩模图案，静态掩模图案被通过使用图案生成机而光化学蚀刻在基板上，或通过使用化学气相沉积(CVD)而被铬施加于适宜基板上。该类型的静态图案可以是连续或半色调结构。另外，所期望图案可以是动态的，诸如通过适宜的空间光调制器(SLM)(诸如液晶显示器(LCD)或数字镜器件(DMD))旋转或平移图案或动态地变化曝光辐射的辐照度分布或积分时间的任何其他方法而产生的。一些激光器自然变迹并且可以不需要进一步的强度调制来校正光可调晶状体中的屈光力或散光。例如，还可使用拍摄胶片掩模。在这种实施例中，可在两个玻璃片之间放置拍摄胶片，以在与常规幻灯片投影仪类似的UV投影系统中产生3D强度分布。主要的组件是UV光源、聚光光学器件、场镜、变迹滤波器和投影光学器件。
在其他实施例中，可使用空间光调制器(SLM)或数字镜器件(DMD)。在这些实施例中的任一个中，可通过使用波前传感器反馈(例如来自Shack-Hartmann传感器)来获得或修改为校正所测量的光学像差而生成的光的计划的图案或分布。结合可变形镜(DM)使用的这种传感器已经被广泛用于校正天文望远镜的像差。
用于产生在空间上限定的、可变辐照度图案的另一个可能的源是UV垂直腔表面发射激光(VCSEL)。与使用静态掩模或动态光调制器(诸如LCD或DMD)相比，VCSEL阵列将只需要激光阵列、晶状体基质阵列和投影光学器件。因此，优点可以是更低的成本和复杂度。激光的受控VCSEL 2-D阵列可取代掩模或SLM。VCSEL可以是单元件激光器、1-D阵列或2-D阵列。每个激光元件能够以窄光锥中从顶表面发射几乎成直角(square)的激光束。对这些器件的大部分研究是在用于电信应用的近IR中。已经开发了用于扫描和检测图像的一些可视阵列。因为引线所需的空间，所以对于2-D阵列的填充因子通常小。然而，晶状体阵列可被放置在VCSEL阵列的顶部上，以获得大于90％的填充因子。这些激光具有非常高的调制频率。如果太难以控制激光的强度，则可利用脉宽调制或其他调制方法来控制曝光中的能量。通过在空间上控制强度或每个激光中的平均能量，可以产生有效的光束强度分布。然后，可将该图案或分布150成像到LAL或胶片上，以产生所期望的折光图案。优点是直接且瞬时或几乎瞬时地控制照射图案和增大图案的组合。
由于可利用各种类型的空间光调制器和标准的显示或投影光学器件来实现相同的光束分布变型，因此该实施例的UV-VCSEL的结果(ramifications)是封装的简单性和大小。当照射系统与波前传感器和某种类型的观看和视频能力结合时，这些问题更加重要。例如，在通过引用以其整体并入本文中的美国专利No.6,905,641中已经描述了使用UV-VCSEL来照射光可调晶状体或胶片。
因此，在一些实施例中，可使用UV垂直腔表面发射激光(VCSEL)阵列来生成UV强度图案并且将它投影到LAL的表面上。这种布置提供了进一步的优点，在于光学系统比其他UV图案化系统更小、更轻、在生成不同的辐照度图案方面更通用以及更不复杂。光学效率也比其他系统的光学效率更高。这种系统还产生更少的热，最后，这些UV光源的工作寿命趋于更长。
依赖于光可调晶状体配方，曝光于具有适宜波长的光将使得折光调整组分扩散到被照射体积中，并且产生晶状体的折光力的伴随性改变。光可调晶状体的屈光力的改变中的大部分是由于LAL的曲率半径的改变造成的。尽管如此，也有可能会因为封闭热力学系统(诸如光可调晶状体)的折光率与每体积的颗粒数量成正比而出现折光率的某个局部改变。例如，如果利用图7A中所示的空间辐照度分布150来照射晶状体，则被照射区域中的大分子单体将聚合，从而产生被照射区域和未被照射区域之间的化学势能差异，从而有效建立被照射区域和未被照射区域之间的扩散梯度。为了重新建立热力学平衡，未曝光区域中的折光调整组分中的大分子单体将向着中心扩散，从而减小曲率半径，并由此增大晶状体的屈光力。
如果，在另一方面，利用如图7B中示出的图案照射晶状体130，则大分子单体将从晶状体的中心部分扩散出，从而产生晶状体屈光力的有效减小。
因为晶状体边缘处的边界条件、整个晶状体上的不均匀厚度以及可能的晶状体材料对照射的非线性响应，所以曲率半径的这两个改变都不一定是照射的线性函数。必须针对每个患者定制照射分布、幅值和曝光时间，以产生LAL的正确改变量。这包括球面屈光力改变、散光、球面像差和其他像差。这被称为定制照射。
根据实施例，可使用空间光调制器来针对组分生成定制的空间辐照度分布，该组分包括分散在形成晶状体(例如，IOL)的聚合物基质中的折光调整组分。空间光调制器可以是液晶显示器(LCD)或数字镜器件(DMD)，如上所述。
例如，通过使用与商业视频/计算机投影系统中使用的投影系统类似的投影系统，容易将光谱的UV、可见或近红外部分中的电磁照射投影到晶状体上。不过，这些投影仪使用LCD或DMD来取代投影仪中使用的胶片。LCD可在透射或反射模式下工作。由于它们旋转光的偏振平面，因此偏振光和分析仪被并入这些光学系统中。
DMD是单片形成在硅基板上的像素化的微机械空间光调制器。DMD芯片具有～14平方微米的个体的微反射镜(micro mirror)并且被涂覆反射铝涂层。
微反射镜以xy阵列布置，并且芯片包含行驱动器、列驱动器和定时电路。每个镜像像素下方的寻址电路是利用互补电压驱动反射镜下的两个电极的存储器单元。依赖于存储器单元的状态(“1”或“0”)，每个反射镜被偏置电压和寻址电压的组合静电吸附到其他寻址电极中的一个。物理上，反射镜可旋转±12度。存储器中的“1”使得反射镜旋转+12度，而存储器中的“0”使得反射镜旋转-12度。旋转+12度的反射镜将进入光反射到投影透镜系统中和LAL上。当反射镜被旋转-12度时，反射光错过了投影透镜，替代地，它通常被指引至束流收集器。
DMD在数字模式下工作，即，开和关。然而，可通过控制个体的反射镜或反射镜群组处于“开”(将光偏转到投影透镜中)或“关”(将光偏转出投影透镜的可接受角度)状态多长时间来利用DMD产生显见的模拟或灰度级图像。有时被称为抖动率的DMD的工作频率可以是大约60kHz。因此，具体的空间辐照度分布可用高分辨率来限定，被编程到DMD中，并且然后用于照射LAL。因为其数字本性，DMD使得能够实现精确、复杂的图案，以提供在LAL折光调节上的更大范围和控制。
在另一个实施例中，可在传统胶片投影类型的系统中使用拍摄板或胶片，以将照射图案投影到LAL上。在这种实施例中，每个不同的辐照度分布由会被布置在投影系统的光束路径中的分离的专用的个体的掩模生成。
通过使用LCD或DMD来生成定制辐照度分布，制作定制的拍摄掩模的时间和费用可以被消除。每个定制的辐照度分布可在计算机屏幕上生成，并且然后被编程到LCD或DMD投影仪中。可用表示空间辐照度图案的3-D图像的式子来产生计算机屏幕上的可变图案。可由用户或内科医生通过使用患者的折光和列线图来变化式子的参数。内科医生还可基于他/她自己的经验对图案及其表示式做出调节。在一个实施例中，可使用患者的折光加上波前分析系统来针对定制的LAL照射来计算空间辐照度分布的形状。
作为示例，这个实施例中的过程一般涉及在晶状体前囊中制造切口，以去除白内障晶状体并且将LAL植入其位置。在伤口愈合和后续的折光稳定之后，或通过传统的折光技术(散焦和散光)，通过波前分析(散焦、散光、彗差、球面和其他更高阶像差)或通过角膜地形图(corneal topographical map)(对于更高阶像差)来测量眼睛的像差。在术后愈合之后的像差及其在眼睛中的空间分布的知识允许患者的视力通过列线图被校正，列线图表示光可调晶状体对具有特定波长、空间辐照度分布和持续时间的光的响应。
在确定了眼睛中像差的类型、幅度和空间分布之后，该信息被馈给到计算机程序，计算机程序结合输出正确的空间辐照度分布、输出功率以及曝光的持续时间的列线图来工作。然后，将所需的空间辐照度分布的信息馈给至DMD，以控制最终确定DMD或投影系统的输出的个体反射镜，并且图案被投影到光可调晶状体上。一旦LAL被照射并且已经出现折光调整组分扩散到曝光区域，则可再次分析眼睛。如果该折光或波前分析指示LAL需要进一步修改，则可重复以上的使用列线图和DMD图案发生器的序列。一旦如期望的那样校正了像差，则在步骤250中照射晶状体，以锁定所实现的晶状体的折光调节，从而有效地抑制LAL中的进一步的扩散和后续的折光改变。
在另一个实施例中，可以出于生成针对LAL的UV照射的辐照度分布150的目的而使用DMD。可购买(诸如由Infocus公司销售的)商用数字光处理器投影仪，可去除光学器件和光源，并用UV光源和透镜系统来代替。可用适于照射测试IOL的单元代替光学器件和光源。可生成针对Matlab(用于解决数学问题并且生成图形图像的商用计算机程序)或其他图形程序的脚本文件，以查看这些分布的3-D强度分布和2-D强度投影。然后，可将计算机连接到修改后的商用投影仪，并且可用计算出的分布来照射测试LAL。平坦的盘和晶状体可由光可调晶状体材料制成并且被以各种图案、辐照度水平和曝光时间来照射，以生成一个或多个照射列线图。通常，平均辐照度水平在1至50mW/cm2范围内，在某些情况下，6至18mW/cm2。通常，曝光时间在10秒至150秒范围内。患者的折光数据可与列线图一起使用以校正LAL中的光焦度和散光。为了诸如球面像差和彗差的更高阶像差，可利用波前传感器。虽然消耗更多时间，但可使用标准的折光技术来测量球面像差。
最简单形式的列线图是绘制的屈光力改变相对于所应用的照射曝光的x-y绘图或响应表。对于球面屈光力校正，列线图可仅仅是x-y绘图上的曲线。
在各种实施例中，照射系统可包括以下组件(1)照射源110、(2)光束辐照度成形器、(3)光束传递系统120、(4)对准系统、(5)校准元件、(6)诊断元件和(7)锁定元件。在美国专利No.6,905,641中描述了适用于实施例的示例性照射系统，该专利的内容通过引用并入本文。
前述已经相当广泛地概述了本发明的特征和技术优点，以使得随后对本发明的详细描述可被更好地理解。下文中将描述本发明的前述和另外的特征和优点，形成本发明的权利要求书的主题。本领域的技术人员应该理解，所公开的概念和具体实施例可容易地被利用作为修改或设计用于执行本发明的相同目的的其他结构的基础。本领域的技术人员还应该认识到，这种等同构造没有脱离如随附的权利要求书中所阐述的本发明的精神和范围。当结合附图考虑时，从以下描述将更好地理解被认为是本发明特性的新颖特征(关于其组织和操作方法二者)连同进一步的目的和优点。然而，应当明确地理解，图中的每一个只是出于例示和描述目的而提供的，不意在成为本发明的极限的定义。
虽然已经详细描述了本发明的实施例及其优点，但应该理解，可在不脱离由随附权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，在这里可以做出各种改变、置换和改动。此外，本申请的范围不意在限于说明书中描述的过程、机器、制造、物质组分、设备、方法和/或步骤的具体实施例。如本领域的普通技术人员将从本发明的公开中容易地领会的，根据本发明，可利用执行基本上相同的功能或者实现与本文描述的对应实施例基本上相同结果的目前现有的或稍后待开发的过程、机器、制造、物质组成、设备、方法或步骤。因此，随附权利要求书意在将这种过程、机器、制造、物质组成、设备、方法或步骤包括在其范围内。

Claims (30)

1.一种用于调节光学系统中的光可调晶状体的方法，该方法包括：
在光学系统中提供光可调晶状体；
提供紫外光源以生成紫外光；以及
用光传递系统将所生成的紫外光以一定中心波长并以一定空间辐照度分布照射到所述光可调晶状体上，以通过改变所述光可调晶状体在折光改变区上的折光来改变所述光学系统的屈光力，由此
使得被定义为所述光学系统的所述屈光力的改变与所述光可调晶状体的所述折光改变区的半径平方的乘积的一半的波前凹陷在其紫外光谱上最大值的10％以内。
2.根据权利要求1所述的方法，其中:
所述光学系统是人眼；
所述光可调晶状体是被植入所述人眼中的人工晶状体；以及
所述照射包括照射所述光可调晶状体以改变其屈光力，从而调节所述人眼的近视屈光力、远视屈光力、散光和球面像差以及更高阶像差中的至少一个。
3.根据权利要求1所述的方法，其中：
所述紫外光源和所述光传递系统被配置为利用具有在370nm至390nm的范围中的中心波长的紫外光来照射所述光可调晶状体。
4.根据权利要求1所述的方法，其中：
所述紫外光源和所述光传递系统被配置为利用具有在374nm至382nm的范围中的中心波长的紫外光来照射所述光可调晶状体。
5.根据权利要求1所述的方法，其中：
所述紫外光源和所述光传递系统被配置为利用具有非10nm的半高全宽光谱带宽的紫外光来照射所述光可调晶状体。
6.根据权利要求5所述的方法，其中：
所述紫外光源和所述光传递系统被配置为利用具有在2nm至8nm的范围中的半高全宽光谱带宽的紫外光来照射所述光可调晶状体。
7.根据权利要求1所述的方法，所述照射包括：
由经所述光传递系统中的带通滤波器滤波的紫外光来照射所述光可调晶状体，以使得所述紫外光源的光谱在所述光谱的最大值的20％处并且在比所述中心波长更长的波长处的范围小于所述紫外光源的所述光谱在所述光谱的最大值的20％处并且在比所述中心波长更短的波长处的范围的2倍。
8.根据权利要求1所述的方法，所述照射包括：
利用所述光传递系统将所述紫外光源的紫外光以所述中心波长并以所述空间辐照度分布来照射到所述光可调晶状体上，由此，
使得所述波前凹陷在其紫外光谱上最大值的5％以内。
9.根据权利要求1所述的方法，所述照射包括：
照射所述光可调晶状体，以使得所述光可调晶状体的所述折光改变区的半径大于所述光学系统的操作孔径的半径。
10.根据权利要求1所述的方法，其中：
所述光可调晶状体包括在所述光可调晶状体的体块中的浓度在0wt％至0.05wt％范围中的紫外光吸收剂。
11.根据权利要求10所述的方法，其中：
所述光可调晶状体包括在所述光可调晶状体的所述体块中的浓度在0.03wt％至0.04wt％范围中的所述紫外光吸收剂。
12.根据权利要求1所述的方法，该方法还包括：
通过应用锁定辐射以将没有通过所述照射被聚合的大分子单体光聚合来锁定所述光可调晶状体；其中，
所述光可调晶状体包括在第一聚合物基质中的可光聚合大分子单体；以及
所述照射将所述可光聚合大分子单体的一部分光聚合，以造成所述光可调晶状体的屈光力的改变。
13.根据权利要求12所述的方法，所述提供所述光可调晶状体包括：
提供具有紫外吸收背层的所述光可调晶状体，所述紫外吸收背层具有高到足以将由所述光可调晶状体透射的、所述锁定辐射的透射部分的辐照度减少至人视网膜的曝光极限以下的光学密度。
14.根据权利要求13所述的方法，所述提供所述光可调晶状体包括：
提供具有所述紫外吸收背层的所述光可调晶状体，所述紫外吸收背层具有高到足以将所述锁定辐射的所述透射部分的辐照度减少至人视网膜的曝光极限的十分之一以下的光学密度。
15.根据权利要求13所述的方法，所述提供所述光可调晶状体包括：
提供具有紫外吸收背层的所述光可调晶状体，所述紫外吸收背层足够薄，使得所述紫外吸收背层中的没有通过所述锁定被聚合的大分子单体不能够造成所述光可调晶状体的所述屈光力的超过0.2D的后续改变。
16.根据权利要求1所述的方法，所述提供所述光可调晶状体包括：
提供具有厚度小于100微米的紫外吸收背层的所述光可调晶状体。
17.根据权利要求1所述的方法，所述提供所述光可调晶状体包括：
提供具有厚度在30-70微米范围中的紫外吸收背层的所述光可调晶状体。
18.根据权利要求1所述的方法，所述提供所述光可调晶状体包括：
提供具有紫外吸收背层的所述光可调晶状体，所述紫外吸收背层具有足够高的光学密度，使得所述紫外光的晶状体透射部分的辐照度与入射晶状体的紫外光的辐照度的比率小于0.1％。
19.根据权利要求18所述的方法，所述提供所述光可调晶状体包括：
提供具有紫外吸收背层的所述光可调晶状体，所述紫外吸收背层足够厚，使得所述紫外光的晶状体透射部分的辐照度与入射晶状体的紫外光的辐照度的比率小于0.02％。
20.根据权利要求1所述的方法，所述照射包括：
用平均辐照度在1mW/cm2至50mW/cm2范围中的紫外光来照射所述光可调晶状体。
21.根据权利要求20所述的方法，其中：
用平均辐照度在6mW/cm2至18mW/cm2范围中的紫外光来照射所述光可调晶状体。
22.根据权利要求1所述的方法，所述照射包括：
用来自所述紫外光源的紫外光以一定的中心波长并以一定的空间辐照度分布照射所述光可调晶状体，以在(-2D,+2D)范围中改变所述光学系统的所述屈光力。
23.根据权利要求1所述的方法，所述照射包括：
用来自所述紫外光源的紫外光以一定的中心波长并以一定的空间辐照度分布照射所述光可调晶状体，以通过改变所述光可调晶状体的半径在4.5mm至6mm范围中的折光改变区中的折光来改变所述光可调晶状体的屈光力。
24.根据权利要求1所述的方法，所述提供所述光可调晶状体包括：
提供连续波发光二极管和脉冲发光二极管中的一个。
25.根据权利要求1所述的方法，所述照射包括：
通过从数字镜器件反射所述紫外光来生成所述紫外光的所述空间辐照度分布。
26.根据权利要求1所述的方法，所述照射包括：
通过将紫外光投影通过液晶空间光调制器来生成所述紫外光的所述空间辐照度分布。
27.根据权利要求1所述的方法，所述照射包括：
以所述空间辐照度分布照射所述光可调晶状体，其中，
通过使用通过光反馈获得的信息来确定所述空间辐照度分布。
28.根据权利要求1所述的方法，所述方法包括：
在照射所述光可调晶状体之前，测量所述光学系统的光焦度和像差中的至少一个。
29.一种晶状体调节系统，包括：
紫外光源，用于生成紫外光；以及
光传递系统，用于将所生成的紫外光以一定的中心波长并以一定的空间辐照度分布照射到光学系统中的光可调晶状体上，以通过改变所述光可调晶状体在折光改变区中的折光来改变所述光可调晶状体的屈光力，
以使得被定义为所述屈光力的所述改变与所述折光改变区的半径的平方的乘积的一半的波前凹陷在其紫外光谱上最大值的10％以内。
30.一种光可调晶状体，所述光可调晶状体包括：
第一聚合物基质；
折光调整组分，包括
分散在所述第一聚合物基质中的具有可光聚合端基的大分子单体；以及
光引发剂；
第一紫外吸收剂，分散在所述第一聚合物基质中，所述第一紫外吸收剂具有在第一浓度中的第一吸收系数；以及
背层，具有背层厚度，所述背层结合所述光可调晶状体的背表面形成，所述背层包括
第二紫外吸收剂，具有在第二浓度中的第二吸收系数；其中，
选择所述第一吸收系数、所述第一浓度、所述第二吸收系数、所述第二浓度以及所述背层厚度，使得由所述光可调晶状体透射通过所述背层的紫外光的辐照度与入射在所述光可调晶状体的前表面上的所述紫外光的辐照度的比率小于0.1％。
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