CN111867517A - 植入到患者眼前房中的眼科组件及调节患者视力的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于植入到患者眼前房中以向该患者提供视力调节的眼科组件。眼科组件包括变焦式透镜(11)和用于改变变焦式透镜(11)的焦距的致动器(12)。眼科组件包括被配置为确定患者眼所注视的物体的距离参数的自动聚焦系统(13)；被设置为将距离参数转换为变焦式透镜(11)的焦距值的信号处理单元(14)；以及被配置为根据从信号处理单元(14)接收的焦距值来控制致动器(12)的致动器控制单元(15)。本发明还涉及一种通过植入到患者眼前房中的眼科组件来调节该患者的视力的方法，该眼科组件(10)包括变焦式透镜(11)、致动器(12)、自动聚焦系统(13)、信号处理单元(14)、致动器控制单元(15)和电源(16)。该方法包括以下步骤。自动聚焦系统(13)确定与患者眼注视的物体有关的距离参数；将距离参数的值发送到信号处理单元(14)；信号处理单元(14)将离参数转换为变焦式透镜(11)的焦距；将变焦式透镜(11)的焦距发送给致动器的控制单元(15)；以及致动器控制单元(15)控制致动器(12)使得变焦式透镜(11)的焦距对应于从信号处理单元(14)接收的焦距值。

Description

植入到患者眼前房中的眼科组件及调节患者视力的方法

技术领域

本发明涉及一种用于植入到患者眼前房中的眼科组件，用于向该患者提供视力调节。该眼科组件包括变焦式透镜和用于改变该变焦式透镜的焦距的致动器。

本发明还涉及一种用于通过植入到患者眼前房中的眼科组件来调节该患者的视力的方法，该眼科组件包括变焦式透镜、致动器、自动聚焦系统、信号处理单元、致动器控制单元以及电源。

背景技术

当前，许多人接受了白内障手术。在这种手术期间，因疾病而浑浊的晶状体被摘除并由人工透镜代替。

任何白内障外科手术固有的副作用是患者失去眼调节功能。晶状体通常由后房眼内透镜代替，这结果导致同时去除了对于不同距离下的良好视力而言至关重要的调节功能。其结果是经过白内障手术的患者必须佩戴眼镜来获得任何距离下的良好视力。

在有晶状体眼中，即，在没有摘除自然晶状体的眼中，对于使自然晶状体的调节能力下降的与年龄相关的老视也会产生由于失去调节功能而引起的问题。因此，患者也依赖于眼镜并且可能依赖于渐进式眼镜。

已经开发了几种人工透镜用于重新产生调节功能或伪调节功能并摆脱了对眼镜的依赖性。这种透镜例如是多焦点透镜、具有扩大的焦深的透镜或调节性透镜。这些光学或机械方法各自都具有其自身的目的和特性，但是它们可能存在一些缺点。特别地，基于透镜表面上的光学元件的任何方法最终都将利用一定量的光强度。这种光强度对于每种视距的分配都会具有或多或少的能量损失，并且具有或多或少的不利影响，例如光晕、眩光或重影。

为了克服上述缺点，已经开发了调节性透镜。当前，这些调节性透镜大多数基于机械运动。要放置于患者眼囊袋中的这些调节性透镜被设计为由睫状肌驱动，以使多透镜光学系统移动或改变光学元件的曲率半径。这种方法的关键问题是，睫状肌随着年龄的增长会由于先前的状况(白内障、老视等)而失去功能。这种睫状肌收缩减弱和与囊性纤维化有关的影响通常不允许提供足够的运动来补偿预期的调节水平。

其他一些调节性透镜不是基于机械运动而是基于液体的位移。这种透镜由含有跨过凹凸面彼此接触并且具有不同折射率的两种不可混溶的流体的圆柱形的流体腔形成。其中一种流体与两个电极接触。两个电极之间的电压变化会改变凹凸面的形状，从而改变该透镜的焦距。

这种透镜有一些缺点。特别地，它用于治疗患者的视力障碍。这意味着，根据障碍的程度，透镜的宽度必须非常大以覆盖较大的障碍范围。在障碍程度严重的情况下，可能会发生障碍无法通过这种透镜矫正的情况。

由于透镜的形状和尺寸，必须将其放置在患者眼后房中。这意味着根据虹膜的尺寸，透镜外周几乎接收不到光。这在透镜外周用于容纳外周设备的情况下是严重的缺陷。而且，这种技术需要大量能量，这不能匹配小可用尺寸所关联的约束条件。

发明内容

本发明的目的在于通过提供一种无需佩戴眼镜就可以调节患者视力的组件来克服现有技术的眼科组件的缺点。另外，对于特别是由于个人的年龄或疾病而引起睫状肌失去收缩能力的人群可以进行调节。该眼科组件与为矫正患者的视力而植入的现有人工透镜兼容。

根据第一方面，提供了一种用于植入到使用者眼前房中的眼科组件，该眼科组件包括支撑部，在该支撑部上设置有：

变焦式透镜，其具有可变的屈光度；

自动聚焦系统，其被配置为接收来自使用者所注视的目标物体的光并确定目标物体的距离参数；

处理器，其被配置为将距离参数转换为控制值；

致动器，其被配置为使变焦式透镜的屈光度根据控制值而变化；以及

至少一个电源，其用于为眼科组件的各个部件供电，

其特征在于：

自动聚焦系统包括：

自动聚焦透镜系统，其在支撑部上被定位为靠近变焦式透镜；以及

至少一个自动聚焦传感器，其被配置为对穿过自动聚焦透镜系统的光在自动聚焦传感器的至少一部分上所形成的至少一部分图像的对比度值进行测量，

自动聚焦透镜系统被配置为使来自使用者所注视的目标物体的、穿过自动聚焦透镜系统的至少一部分的光在自动聚焦传感器的一部分上形成产生要进行测量的最大对比度的图像，自动聚焦系统被配置为使用自动聚焦透镜系统在测得最大对比度时的参数来确定距离参数并将距离参数发送给处理器。

根据第二方面，还提供了一种用于植入到使用者的两只眼的两个前房中的眼科组件套件，该眼科组件套件包括两个根据前述方面所述的眼科组件，每只眼对应一个眼科组件，每个眼科组件还包括用于与另一个眼科组件通信的装置。

根据第三方面，公开了一种用于通过植入到使用者眼前房中的眼科组件来调节使用者的视力的方法，该眼科组件包括支撑部，在该支撑部上设置有：

变焦式透镜，其具有可变的屈光度；

自动聚焦系统，其被配置为接收来自使用者所注视的目标物体的光并确定目标物体的距离参数；

处理器，其被配置为将距离参数转换为控制值；

致动器，其被配置为使变焦式透镜的屈光度根据控制值而变化；以及

至少一个电源，其用于为眼科组件的各个部件供电，

其中自动聚焦系统包括：

自动聚焦透镜系统，其在支撑部上被定位为靠近变焦式透镜；以及

至少一个自动聚焦传感器，其被配置为对穿过自动聚焦透镜系统的光在自动聚焦传感器的至少一部分上所形成的至少一部分图像的对比度值进行测量，该方法包括：

使用自动聚焦系统确定目标物体的距离参数；

使用处理器将距离参数转换为控制值；以及

使用致动器调节变焦式透镜的屈光度，该调节基于控制值。

根据本发明，已植入有眼科组件的患者可以具有与正常的健康眼的调节功能类似的调节功能。该眼科组件可以应用于例如由于白内障而失去了调节功能的患者。该眼科组件还可以植入到例如由于年龄而失去了调节功能但保留有其晶状体的患者眼中。在这两种情况下，眼科组件都能够恢复使用者眼的调节功能。

在人工透镜的植入手术期间，特别是基于要对患者视力进行的矫正以及患者眼的几何特征来计算用于替代晶状体而被植入的透镜的光学和几何特征。然后，根据这些参数确定透镜的尺寸和位置。由于难以对眼的特征进行非常精确的测量、由于透镜会在眼内略微移动并且由于患者眼的特征会随时间而变化，因此植入的透镜并不总是完美地适用于患者。根据本发明的眼科组件可以校正最佳的理论透镜与实际植入到患者眼中的透镜之间的差异，以实现正常视觉。此外，由于眼科组件恢复了患者的调节功能，因此无论视距如何患者都可以不使用眼镜。

附图说明

参照附图和具体实施方式的详细说明将更好地理解本发明及其优点，其中：

-图1示出了根据本发明的眼科组件；

-图2示出了眼科组件植入到患者眼中；

-图3是处于第一构造的、在根据本发明的眼科组件中使用的透镜的第一实施方式的示意图；

-图4示出了图3的透镜处于第二构造；

-图5示出了图3和图4的透镜处于第三构造；

-图6是处于第一构造的、在根据本发明的眼科组件中使用的透镜的第二实施方式的示意图；

-图7示出了图6的透镜处于第二构造；

-图8示出了根据本发明的眼科组件的特定实施方式的一部分；并且

-图9示出了本发明的眼科组件的可能形状。

具体实施方式

参照附图，特别是参照图1，根据本发明的眼科组件10包括变焦式透镜11、致动器12、自动聚焦系统13、信号处理单元14、致动器控制单元15、电源16和支撑部17。在一些实施方式中，处理单元和致动器控制单元可以包括单一的模块。因此，词语处理器14、15可用于描述处理单元和致动器控制单元的组合。

变焦式透镜11原则上用于支持患者的视力调节，而不是矫正患者的视力。例如，在患者视力令人满意而仅调节功能不足的情况下，可能不需要矫正视力。也可以由传统的人工透镜18来支持矫正，这种人工透镜随后通常被植入到患者眼20的后房19中。也可以由隐形眼镜或眼镜来支持矫正。

在根据本发明的眼科组件10中使用的变焦式透镜11可以采取不同的形式。一般而言，变焦式透镜可以认为是具有可变的屈光度。变焦式透镜的不同实施方式具有用于引起透镜的屈光度变化的不同的特征。根据不同的实施方式，致动器可以采用几种不同形式中的一种。致动器被配置为使变焦式透镜的屈光度根据从处理器接收到的控制值而变化。处理器被设置为基于从自动聚焦系统接收到的距离参数来生成控制值，这将在后面描述。

根据图3至图5所示的第一实施方式，变焦式透镜11由可变形材料制成和/或具有可变形的形状，并且通常含有诸如液体的流体。这种透镜被称为“可变形透镜”。通常，这种变焦式透镜可包括由诸如有机硅的的弹性透明材料、柔性丙烯酸材料制成的膜片，或任何适当的不可渗透的弹性体膜片。眼科组件10的致动器12包括在支撑部17上设置在透镜外周的至少一个压缩元件21。在一些实施方式中，致动器包括设置在透镜两侧的两个压缩元件21，这两个压缩元件可相对于彼此移动。当一个压缩元件21相对于另一个压缩元件或相对于透镜位移时，至少一个所述压缩元件作用在可变形透镜上并改变其形状。这种形状变化如图3至图5所示。在图3中，透镜11具有两个平行的面。进入患者眼中的平行光束在它们离开透镜时仍保持平行。在图4中，透镜11具有凸面形状。图5所示的透镜具有凹面形状。可以认为该实施方式的变焦式透镜的膜片是具有可变形的形状的元件，因为当压缩元件对其起作用时其形状可以改变。

透镜形状的这种改变具有改变透镜的焦距的效果。因此，对压缩元件21的位移进行控制可以控制变焦式透镜11的焦距。

根据有利的实施方式，变焦式透镜11包括刚性的透明固定面22。压缩元件21相对于透镜的该刚性面22移动，并因此引起该变焦式透镜11的变形。

根据另一个实施方式，其中一个压缩元件包括与透镜11的一个面接触的透明活塞。该活塞能够作用在变焦式透镜的一个面上以使其变形。根据一个实施方式，透明活塞与其中一个压缩构件成一体。

在致动器包括两个压缩元件21的上述致动器12的各种实施方式中，这些压缩元件的位移是相对位移，即，一个元件相对于另一个元件移动。更具体而言，两个元件之间的距离可以增大或减小。这意味着一个压缩元件可以保持静止而另一个压缩元件移动，或者两个压缩元件可以在都移动的同时彼此靠近或远离。

根据另一个变型，致动器12包括在支撑部17上设置在透镜外周的至少一个电极，例如环形电极。该透镜包括由电活性聚合物制成的膜片。通过向电极施加电压，膜片变形，这具有改变透镜的焦距的作用。膜片是具有可变形的形状的元件。

也可以使用其他类型的具有可变焦距的透镜，特别是不可变形的透镜。

在这种不可变形的变焦式透镜中，可以提出含有不混溶的两种液体的变焦式透镜。这些液体中的一种是导电的，另一种液体是电绝缘的。这些液体也具有不同的折射率并通过界面分隔开。不混溶的两种液体之间的界面形成凹凸面，其形状对入射光的光路起作用。该凹凸面的形状可以通过在两种液体之间施加电势差而以受控的方式进行改变。凹凸面形状的改变具有改变变焦式透镜的焦距的效果。在该实施方式中，凹凸面可以认为是变焦式透镜的元件，该凹凸面具有可变形的形状。

通常，具有可变形形状的凹凸面的这种透镜形成在刚性容器内。然而，可以将这种透镜与先前的实施方式结合、即与可变形的透镜结合，使得容器的至少一部分的形状也可变形。例如，位于透镜一侧上的一种柔性膜片，来自物体的光从其中穿过。可选地，透镜的两个面都可以具有柔性膜片。

根据另一个变型，变焦式透镜可包括含有液晶的区域。这些液晶的折射率根据施加于它们的电场而变化。对施加于液晶的电场进行控制可以调节折射率，从而可以调节变焦式透镜的焦距。

根据图6和图7所示的又一个变型，透镜11是可变形透镜并且含有至少一种液体23，透镜的内部连接至储液器24和用作致动器12的泵25。泵25可以改变透镜中所含的液体23的量，从而使该透镜11变形。这具有改变变焦式透镜的焦距的效果。同样，在该实施方式中，透镜的柔性膜片可以认为是具有可变形的形状的元件。

致动器12基于变焦式透镜的类型以及诸如透镜的形状、制造透镜的材料、其内容物等的参数。

根据图3至图5所示的实施方式，致动器12包括在支撑部17上设置在透镜外周的两侧上的两个环形压缩元件21。这些压缩元件例如是电容型、静电型或压电型的。在没有电激励的情况下，压缩元件分开预定距离。根据有利的实施方式，该预定距离可以单独设置。该预定距离对应于变焦式透镜的焦距，称为默认焦距。

在含有不混溶的两种液体的变焦式透镜的例子中，致动器12由能够以受控的方式产生电势差的电源形成。

在通过改变可变形外壳中所含的液体量来改变变焦式透镜的形状的例子中，致动器12包括泵25和储液器24。

显然，致动器12及其操作模式取决于所使用的变焦式透镜的类型以及改变和控制焦距的方式。

根据本发明的眼科组件10的自动聚焦系统13具有具体确定用于实现使用者的最佳视力的可变聚焦透镜11的焦距的功能。显然，该焦距根据使用者注视的物体的距离而变化。为了实现该目标，自动聚焦系统确定距离参数，该距离参数的性质根据实现方式而变化。

自动聚焦系统13有利地在眼科组件从使用者所注视的物体接收足够的光的区域中在支撑部17上设置在变焦式透镜11附近。例如，图1和图8均示出了自动聚焦系统被定位为靠近它们对应的变焦式透镜。

在第一实施方式中，自动聚焦系统13包括自动聚焦传感器26和自动聚焦透镜系统27。在该实施方式中，自动聚焦透镜系统包括单一的自动聚焦透镜27，其中自动聚焦传感器和自动聚焦透镜之间的距离是可变的。当使用者注视物体时，改变自动聚焦透镜的位置、或更准确地说自动聚焦透镜27与自动聚焦传感器26之间的距离。在自动聚焦传感器26上形成物体的图像，并测量该图像的对比度。使自动聚焦透镜27移动，直到测得的对比度最大。然后确定自动聚焦透镜27与自动聚焦传感器26之间的距离，该距离形成自动聚焦系统的距离参数。

通过将自动聚焦系统放置在变焦式透镜附近，确保了自动聚焦透镜系统被放置在变焦式透镜附近，使得自动聚焦系统对与通过使用者所注视的目标物体在使用者眼中形成的图像基本相同的图像进行处理。在上述实施方式中，自动聚焦透镜可被描述为微透镜，其中其直径小于1毫米(1mm)，并且直径可小至10微米(10μm)。这使自动聚焦透镜与变焦式透镜之间的距离被最小化。

根据一个实施方式，可以将自动聚焦系统的位置选择为围绕变焦式透镜外周的任何位置，从而允许根据在眼中放置组件期间需要考虑的任何特定约束来选择不同的位置。例如，可能希望一旦放置在眼中组件的取向就具有特定取向。特定取向的例子包括下方取向、鼻侧取向或颞侧取向，并且取向的选择可以基于视野取向和/或眼睑要求来进行。根据其他实施方式，可以在一个组件上设置多个自动聚焦系统，使得一个或其他自动聚焦透镜系统可以根据其取向的有利性来选择。

在图8所示的另一个实施方式中，自动聚焦系统13包括具有多个透镜28a、28b、……、28n的自动聚焦透镜系统，每个透镜具有彼此不同的固定式焦距并且彼此靠近设置。每个透镜在自动聚焦传感器的至少一部分上生成图像。由于自动聚焦透镜系统被定位为邻近变焦式传感器，因此由多个自动聚焦透镜形成的多个图像基本上是使用者所注视的目标物体的相同图像。可以将独立的自动聚焦传感器用于每个独立的透镜，或者相反可以将单一的自动聚焦传感器用于所有透镜，该自动聚焦传感器的不同范围或区域专用于每个透镜。

根据各种实施方式，自动聚焦透镜系统的多个自动聚焦透镜可以被描述为微透镜，其中它们可以具有小于1毫米(1mm)的直径并且直径甚至可以小至10微米(10μm)。这使自动聚焦透镜与变焦式透镜之间的距离被最小化。

可以认为多个微透镜形成微透镜阵列。因此，本发明的实施方式可包括一种自动聚焦系统，其具有包括微透镜阵列的自动聚焦透镜系统以及在微透镜阵列后方以接收来自目标物体的、穿过微透镜阵列的光的一个或多个自动聚焦传感器。自动聚焦透镜系统可以认为是测距仪的一部分。

因此，可以认为图8示出了具有自动聚焦系统的眼科组件的实施方式，该自动聚焦系统包括具有微透镜阵列的自动聚焦透镜系统。可以认为它用作测距仪。微透镜各自具有不同的固定式焦距，并且阵列内的每个微透镜在自动聚焦传感器上生成使用者的视线对准的目标物体的对应图像。独立的自动聚焦传感器可以用于自动聚焦透镜系统的每个独立的微透镜。另外，单一的自动聚焦传感器可以用于所有的微透镜，该自动聚焦传感器的多个不同区域或范围与多个微透镜一一对应。可以测量由自动聚焦微透镜阵列形成的每个图像的对比度。可以使用产生具有最高对比度的图像的微透镜的焦距为自动聚焦系统提供距离参数。图8示出了如何在眼科组件的支撑部上靠近且优选紧邻变焦式透镜布置微透镜阵列的例子。只要遵循微透镜阵列紧邻变焦式透镜并且该阵列中的每个微透镜彼此紧邻，其他布置也是可行的。阵列中的微透镜的数量也可以根据设计需要来选择。

存在两种主要类型的微透镜，它们被称为梯度折射率微透镜(GRIN)和微菲涅尔透镜。在本公开的下文中对它们进行进一步讨论。GRIN微透镜可以涂覆有各种不同的涂层以提供期望的折射率。因此，特定微透镜阵列中的每个透镜可以被不同地涂覆。例如，阵列中的第一透镜可以具有第一材料的涂层，阵列中的第二透镜可以具有不同材料的涂层，并且阵列中的第三透镜可以具有包括第一材料和第二材料的层的涂层。也可以使用部分聚合技术(例如，使用紫外光)跨过微透镜阵列形成不同折射率的梯度。另外，可以采用制造微菲涅尔透镜的方法来制造各自具有不同的折射率的微透镜的完整的阵列。

也可以打印微透镜阵列。例如，可以使用按需滴液技术(DoD)，其类似于喷墨打印，其中使基板在经加热的打印头下方通过，该打印头具有用于随着基板通过在环境压力下将流体的液滴排出到基板上的喷嘴。打印头具有压电换能器，可以通过向打印头驱动器提供适当格式化的数据来对其进行控制，以将所需的流体液滴提供到基板上。因此，对于包括适当的聚合物的流体，并且在基板是本文所述的眼科组件的自动聚焦传感器的一部分的情况下，可在自动聚焦传感器的顶部沉积形成微透镜的一系列平凸聚合物液滴。通过选择不同的聚合物并通过改变打印参数(例如，用于打印头驱动器的数据或打印头的温度或打印头的喷嘴的尺寸和/或形状)，可以制作具有不同的固定式焦距的透镜。

还可以制造每个微透镜都是微流控光学透镜的微透镜阵列。这种透镜可以是定焦型或变焦型。已经提到用于本发明的实施方式的自动聚焦透镜系统可以包括可变形的透镜。

这些制造技术允许为本文所述的眼科组件生产合适的微透镜阵列，该眼科组件具有自动聚焦系统，该自动聚焦系统具有微透镜阵列，其中适当的小型透镜可以非常紧密地放置在一起并且邻近变焦式透镜，其中阵列中的每个微透镜的折射率可适当地进行控制以提供不同的折射率。

测量由自动聚焦透镜28形成的每个图像的对比度。产生具有最高对比度的图像的透镜的焦距形成自动聚焦系统13的距离参数。

替代地，可以从至少两个相邻图像并且优选从至少三个图像的对比度的测量结果中推断出产生最大对比度的焦距。

由于需要供能的移动部件较少，因此自动聚焦透镜系统包括微透镜阵列的本发明的实施方式提供了与减少能量消耗并因此延长电池寿命有关的优点。

根据另一个实施方式，自动聚焦系统13包括至少一个变焦式自动聚焦透镜。改变该透镜的焦距，并确定所获得的图像上的对比度。产生具有最高对比度的图像的焦距形成自动聚焦系统的距离参数。

根据一些实施方式，在自动聚焦系统内使用的变焦式透镜可以是可变形的类型，例如上文中针对对由自动聚焦系统提供的距离参数进行响应的变焦式透镜所描述的那些。

将自动聚焦系统13的距离参数的值发送给信号处理单元14。该信号处理单元14包括负责将自动聚焦系统的距离参数值转换为变焦式透镜11的焦距值的计算模块。可以全局地或相反分别为每个使用者对计算模块进行校准。

然后，将由信号处理单元14的计算模块确定的焦距值作为目标值发送给致动器控制单元15。然后，该致动器控制单元15作用于致动器12，使得变焦式透镜11根据所赋予的目标值来调节其焦距。

显然，进行焦距调节的方式取决于变焦式透镜11的类型和致动器12的类型。因此，如果变焦式透镜11可通过电容型、静电型或压电型压缩元件21变形，则致动器的控制单元15将对施加于压缩元件的电压起作用。如果变焦式透镜11具有可通过注入或抽吸液体而改变的形状，则控制单元将作用于泵25以改变变焦式透镜中所含有的液体23的量。

自动聚焦系统13以及信号处理单元14和致动器控制单元15需要至少一个能源或电源16。该电源可以采取不同的形式。还可以不仅提供一种能源，而是可以提供多种不同的能源。第一能源可以是电池，例如设置在支撑部17的外周。第二能源可以是超级电容或充电电池。还可以为支撑部17配备透明或不透明的光伏电池。使用者的身体也可以用作能量来源。例如，此能源可以从体热、肌肉运动、流体流等中回收能量。

应注意的是，即使能量例如源自于肌肉运动，这也不能与调节性透镜的变形由睫状肌产生的现有技术的系统相比较。实际上，在现有技术中，透镜的变形直接与睫状肌位移的幅度相关。如果幅度不足，则调节也将不足。在这里描述的眼科组件中，肌肉的收缩可以用来给电池充电。因此，在肌肉的运动幅度与变焦式透镜的焦距变化的幅度之间没有直接联系。一般来说，将本文所述的眼科组件植入到至少部分失去调节功能的患者眼中。因此，通常不使用睫状肌作为能源。

可以结合多种能源，例如光伏电池和充电电池。

能源连接至各种部件和/或单元(自动聚焦系统、信号处理单元……)，以便为它们提供执行其功能所需的能量。

在电源16可充电的情况下，例如在电池或超级电容的情况下，设置有充电装置。根据有利的实施方式，眼科组件10包括设置在支撑部17外周的天线29。该天线29可以用于通过电磁感应对电源16充电。

眼科组件10的支撑部17接收先前描述的不同部件，即变焦式透镜11、致动器12、自动聚焦系统13、信号处理单元14、致动器控制单元15、电源16以及可能的通信装置。该支撑部17还包括用于将眼科组件10保持在患者眼前房31中的适当位置的装置30。该保持装置30可以具有诸如襻(haptic)的不同形状。这些形状中的两种如图1和图9所示。

由于将眼科组件放置在患者眼前房31中并且由于可以将人工透镜18放置在患者同一只眼的后房19中，因此支撑部以及保持装置30的形状与前房31的尺寸和形状兼容是重要的。

根据本发明的一个方面，提供了一种眼科组件套件，其包括两个如上所述的眼科组件，使用者的每只眼对应一个眼科组件。在这种眼科组件套件的实施方式中，每个眼科组件包括用于在将两个眼科组件分别植入到使用者的单独的眼中时在它们之间进行通信的通信装置。这提供了双向操作，其中一个变焦式透镜的功能取决于另一个变焦式透镜的操作并且反过来也是一样，这例如可以有助于提供具有更高可靠性的自动聚焦，其中两个组件之间的通信允许它们各自确认使用者最有可能在注视哪个物体。

调节患者视力的方法如下所述进行操作。首先，自动聚焦系统13确定与患者眼所注视的物体有关的距离参数。该距离参数取决于所使用的自动聚焦系统的类型以及为眼科组件10选择的实现方式。距离参数可以是患者与物体之间的实际距离。该参数也可以是患者与物体之间的距离范围。例如，可以将距离范围定义为例如对于小于50cm的观看距离定义为“近视距”，对于50cm和1.50m之间的观看距离定义为“中视距”并且对于超出1.50m的观看距离定义为“远视距”。在这种情况下，距离参数只是确定的范围之一。显然可以定义三种以上的范围，并且这些范围的距离值可能与给定的例子不同。

在自动聚焦透镜27可移动的情况下，距离参数可以是自动聚焦透镜所形成的患者所注视的物体的图像的对比度最大的、自动聚焦透镜27与对应的自动聚焦传感器26之间的距离。

在自动聚焦透镜27是变焦式透镜的情况下，距离参数是自动聚焦透镜所形成的患者所注视的物体的图像的对比度最大的、该自动聚焦透镜的焦距。

总体上，距离参数是由自动聚焦系统13和信号处理单元14确定的值，其可以限定使具有可变焦距的透镜所形成的患者所注视的物体的图像变得清楚的情况下变焦式透镜11的焦距应具有的大小。

在改变自动聚焦透镜27的焦距的同时捕获几个图像，然后将这些图像发送给信号处理单元14。信号处理单元14确定哪个图像对比度最大以及该图像对应于自动聚焦透镜27的哪种焦距。然后，信号处理单元将自动聚焦透镜27的焦距值转换为变焦式透镜11的焦距值。将变焦式透镜的焦距值作为目标值发送给致动器的控制单元15。然后，致动器12起作用，使得变焦式透镜11的焦距达到该目标值。显然，控制致动器12的方式取决于所选择的实现方式。

患者正在注视的物体或者换言之用于确定距离参数的物体可以是使用者视野的区域。根据优选的实施方式，该区域位于使用者视野的中心周围，并且其范围足够小使得使用者正在注视的场景的不同的可行视图之间的距离不太大。

如上所述，眼科组件10被放置在患者眼20的前房31中。该眼科组件10可以被植入到已经由人工透镜代替了晶状体的眼中或者具有自然晶状体的眼中。

在第一实施方式中，在不考虑患者的实际视力的情况下植入眼科组件10。该眼科组件的功能是允许患者调节视力。在该实施方式中，一旦该眼科组件已经放置在患者眼中，就不能改变该眼科组件的默认焦距。

根据另一个变型，可以在将眼科组件植入到患者眼中之后改变默认焦距。这可以例如通过从变焦式透镜中注入或去除流体来进行。该变型能够在考虑患者的实际视力的情况下调节变焦式透镜的默认焦距。默认焦距通常对应于患者的远视力。它对应于在没有致动器12进行激励的情况下的变焦式透镜的焦距。因此，如果不再给致动器供电，则具有可变焦距的透镜11采取使使用者具有良好的远视力的构造。

至少在一些实施方式中，可以在将眼科组件10植入到患者眼中之前预设默认焦距，并且可以在植入之后对其进行改变或调节。可以通过与在使用眼科组件期间用于改变焦距的机构相同的机构来预设该默认焦距。在另一个实施方式中，可以通过第一机构进行预设，而通过另一个机构对用于即时调节的焦距进行改变。可能的实施方式的例子是使用含有液体23的透镜和用于预设默认焦距的泵25以及包括呈两个环形电极形式的压缩元件21的致动器12来执行调节功能。

在典型的实施方式中，变焦式透镜的焦距在-1至+4屈光度的范围内变化，并且优选在-0.5至+3.5屈光度或0至+3屈光度的范围内变化。

在优选的实施方式中，眼科组件包括通信装置32，其用于从外部接收信息和/或命令，并且可选地用于将数据发送到外部。该通信装置32特别是包括天线33。在通过感应对电池充电的情况下，通信装置32的天线33可以与用于电源16的天线29相同，或者可以是独立的天线或独立的感应回路。

在将眼科组件10放置在患者眼中之后，眼科医生可以确定变焦式透镜11的默认焦距应具有的大小。然后，可以例如通过专用应用对该默认焦距进行设置。该默认焦距的设置指令可以由通信装置32的天线33接收并由信号处理单元14处理。然后，该信号处理单元可以作用于致动器控制单元15以设置默认焦距。

可以在将眼科组件10植入到患者眼中后立即设置默认焦距。例如，也可以在几个月或几年之后在患者的视力发生变化时对其进行调节。

另外举例而言，使用者还可以具有允许其启用或停用自动聚焦系统13的应用。在该使用者执行不需要观看距离的恒定焦距的任务的情况下，例如在计算机屏幕前阅读或工作时，使用者可以选择禁用自动聚焦系统。这种停用可以通过发送由通信装置32的天线33接收并由信号处理单元14处理的信号来完成。然后，致动器控制单元15可以将变焦式透镜11的焦距设置为限定值(例如其可以与刚停用之前的透镜的焦距对应)、由使用者选择的值或视力范围或默认焦距值。然后，使用者可以通过向眼科组件10发送对应的信号来重新启用自动聚焦系统13。根据一个实施方式，可以通过抑制致动器12的供电来停用自动聚焦系统13。根据实现方式，这可以使得变焦式透镜11保持在其刚停用之前达到的状态。在另一种实现方式中，这还可以使得变焦式透镜采用默认焦距值。

通信装置32的天线33也可以用于向外部发送信号。这尤其可以在电源16需要充电时进行。在这种情况下，可以通过天线33将警报信号发送到适当的读取设备或交互设备，例如智能手机。这种读取设备或交互设备也可以用于询问眼科组件并且例如用于了解可用的能量、接收对电池续航时间的估算等。

根据本发明的眼科组件可以在不考虑视力矫正的情况下植入到患者体内。例如，它可以使失去调节功能但保留有自然眼晶状体的使用者恢复视力的调节功能。在这种情况下，该眼科组件例如可以被眼镜佩戴者用作渐进式眼镜的替代物。在这种情况下，视力的基本矫正是由一副非渐进式眼镜带来的。调节功能由眼科组件提供。这对于无法容忍渐进式眼镜的人来说可以是特别有益的。这对于佩戴隐形眼镜的人来说也可以是特别有益的。

根据本发明的眼科组件还可以在晶状体更换手术之后在一定程度上矫正患者的视力。术后的屈光不正例如在人工透镜的情况下可能是由于难以进行非常精确的生物测量而造成的，并且在任何情况下都是由于患者视力的变化而造成的。

由于眼科组件主要涉及调节而不是矫正，因此透镜运动的幅度非常小。这意味着眼科组件的尺寸可以保持较小并且要求的功率可以较低。这也有助于减小眼科组件的尺寸。

这种尺寸减小能够将眼科组件放置在眼前房中，这样在眼后房中留有人工透镜的空间。

本发明的实施方式可以采用如下所述的微透镜制造技术来生产本文所述的任何自动聚焦透镜系统。典型的微透镜可以具有平面表面和凸面表面以折射光。根据微透镜的类型，凸面表面可以是球形或非球形的。各种光学材料层也可以用于实现微透镜的期望的折射性质。

两种已知类型的微透镜是梯度折射率微透镜(GRIN)和微菲涅尔透镜。一些GRIN微透镜具有用于使光通过的两个平坦的平行表面，由于跨过多个透镜的折射率的变化，因此可以实现聚焦作用。在其他GRIN微透镜中，透镜的一个或另一个或两个表面可以具有凸面或凹面形状，从而借助于透镜的一个或多个表面的形状来实现聚焦能力。在其他GRIN微透镜中，聚焦作用既可以通过跨过多个透镜的折射率的变化来实现，也可以通过透镜的一个或多个表面的形状来实现。

微菲涅尔透镜可以总体上非常薄，因此非常轻便。这种类型的透镜具有一组同心曲面，有助于光的聚焦作用。它们具有可以认为是近似于理想透镜的形状的带阶梯状边缘或多级的凹槽。它们的优点在于可以使用标准的半导体处理技术来实现其制造和复制。

已知几种用于制造GRIN微透镜的不同技术。它们包括中子辐射辐照、化学气相沉积、部分聚合、离子交换、离子填料和激光直写。所有这些技术都是众所周知的，并且每种技术都可以具有其自身对所得的微透镜的影响。例如，在离子交换中，玻璃与锂离子一起浸入液态熔融物中。作为扩散的结果，玻璃中的钠离子与锂离子部分交换，其中在边缘处发生大量交换。

微菲涅尔透镜可以使用标准的微制作工艺制造，包括掩模或铸模、光致抗蚀剂和选择性紫外线曝光。例如可以在玻璃基板上沉积可紫外线固化的聚合物。使用压力将具有微菲涅尔透镜所需图案(例如，一系列具有倾斜边缘的同心凹槽)的模具施加到具有可紫外线固化的聚合物的基板上。该压力使不受模具保护的多余聚合物被排出。使剩余的聚合物暴露于玻璃下方的紫外光源，从而固化残留在模具中的聚合物。当移除模具时，保留有具有所需形状的具有由模具限定的倾斜边缘的同心凹槽的固化聚合物轮廓，从而提供微菲涅尔透镜。

根据自动聚焦系统包括具有可变形的透镜的自动聚焦透镜系统的实施方式，可以使用可主动变形的微流控光学透镜阵列来制造这种透镜。流控光学透镜是含有流体的透镜，例如前面提到的含有液体的透镜。流控光学透镜表现出如上所述的微透镜的特征。当以阵列放置时，使它们用于本发明的自动聚焦透镜系统的实施方式。可以通过将液体注射到透镜阵列中来形成微透镜阵列，其中各相邻透镜连接成使得流体可以流过所有透镜。如果仅在系统制造期间而不是在其部署期间通过微透镜阵列提供注射，则可以实现固定焦距的微透镜阵列。微流控光学透镜膜片的曲率是固定的，但也可以在注射步骤之后在逐个透镜的基础上重新填充或排出系统内部的液体来调节焦距，从而提供用于本发明实施方式的自动聚焦透镜系统的具有不同的固定式焦距的透镜的合适阵列。

Claims (15)

1.一种用于植入到使用者的眼前房中的眼科组件(10)，所述眼科组件包括支撑部(17)，在所述支撑部上设置有：

变焦式透镜(11)，其具有可变的屈光度；

自动聚焦系统(13)，其被配置为接收来自所述使用者所注视的目标物体的光并确定所述目标物体的距离参数；

处理器(14、15)，其被配置为将所述距离参数转换为控制值；

致动器(12)，其被配置为使所述变焦式透镜的所述屈光度根据所述控制值而变化；以及

至少一个电源，其用于为所述眼科组件的各个部件供电，

其特征在于：

所述自动聚焦系统(13)包括：

自动聚焦透镜系统(27，28a，28b，……，28n)，其在所述支撑部上被定位为靠近所述变焦式透镜；以及

至少一个自动聚焦传感器(26)，其被配置为对穿过所述自动聚焦透镜系统的光在所述自动聚焦传感器的至少一部分上所形成的至少一部分图像的对比度值进行测量，

所述自动聚焦透镜系统被配置为使来自所述使用者所注视的所述目标物体的、穿过所述自动聚焦透镜系统的至少一部分的光在所述自动聚焦传感器的一部分上形成产生要进行测量的最大对比度的图像，所述自动聚焦系统被配置为使用所述自动聚焦透镜系统在测得所述最大对比度时的参数来确定所述距离参数并将所述距离参数发送给所述处理器。

2.根据权利要求1所述的眼科组件，其中，所述自动聚焦透镜系统包括自动聚焦透镜，所述自动聚焦透镜与所述自动聚焦传感器的距离是可调的，所述自动聚焦系统被配置为对所述自动聚焦透镜与所述自动聚焦传感器之间的距离进行调节直到达到测得所述最大对比度的聚焦距离，并将所述聚焦距离用作所述距离参数。

3.根据权利要求1所述的眼科组件，其中，所述自动聚焦透镜系统包括焦距可调的变焦式自动聚焦透镜，所述自动聚焦系统被配置为对所述自动聚焦透镜的焦距进行改变直到达到测得所述最大对比度的聚焦焦距，并将所述聚焦焦距用作所述距离参数。

4.根据前述任一项权利要求所述的眼科组件，其包括多个所述自动聚焦透镜系统，它们各自设置在所述支撑部上靠近所述变焦式透镜的不同位置处。

5.根据权利要求1所述的眼科组件，其中，所述自动聚焦透镜系统包括多个微透镜，每个所述微透镜具有不同的固定式焦距，所述自动聚焦传感器具有与所述微透镜一一对应的多个区域，每个所述区域用于接收来自穿过所对应的所述微透镜的光的、所述目标物体的图像，所述自动聚焦系统被配置为将其中图像具有所述最大对比度的所述微透镜的所述焦距用作所述距离参数。

6.根据权利要求1所述的眼科组件，其中，所述自动聚焦透镜系统包括多个微透镜，每个所述微透镜具有不同的固定式焦距，所述自动聚焦系统还包括多个所述自动聚焦传感器，每个所述自动聚焦传感器被配置为接收来自穿过所对应的所述微透镜的光的、所述目标物体的图像，所述自动聚焦系统被配置为将其中图像具有所述最大对比度的所述微透镜的所述焦距用作所述距离参数。

7.根据权利要求5或6所述的眼科组件，其中，所述自动聚焦系统还被配置为通过其中图像接近于所述最大对比度的两个相邻的微透镜推断出外推焦距，并且将所述外推焦距用作所述距离参数。

8.根据前述任一项权利要求所述的眼科组件，其中，所述变焦式透镜是包括具有可变形的形状的至少一个元件的透镜，所述致动器被配置为根据所述控制值来改变所述元件的形状，从而改变所述变焦式透镜的所述屈光度。

9.根据权利要求8所述的眼科组件，其中，所述变焦式透镜含有折射率不同的两种不混溶的液体，一种所述液体是导电的，另一种所述液体是电绝缘的，两种所述液体被形成凹凸面的界面分隔开，所述凹凸面是具有可变形的形状的所述元件，所述致动器被配置为根据所述控制值改变两种所述液体之间的电势差，从而改变所述凹凸面的形状以改变所述变焦式透镜的焦距。

10.根据权利要求8所述的眼科组件，其中，所述变焦式透镜(11)包括不可渗透的弹性体的膜片，并且所述致动器包括在所述支撑部上设置在所述变焦式透镜外周的至少一个可移动的压缩元件(21)，所述致动器被配置为使所述压缩元件移动以引起所述膜片的形状变形，从而改变所述变焦式透镜的所述屈光度。

11.根据权利要求8所述的眼科组件，其中，所述变焦式透镜(11)包括不可渗透的弹性体的膜片并且含有源自储液器(24)的至少一种液体(23)，所述致动器包括泵(25)，所述泵被配置为根据所述控制值改变所述透镜中所含的所述液体的量从而使所述膜片可控地变形，由此改变所述变焦式透镜的所述屈光度。

12.根据权利要求1至7中任一项所述的眼科组件，其中，所述变焦式透镜包括含有液晶的区域，所述液晶的折射率根据施加于它们的电场而变化，所述致动器被配置为控制施加于所述液晶的电场。

13.一种用于植入到使用者的两只眼的两个前房中的眼科组件套件，所述眼科组件套件包括两个根据前述任一项权利要求所述的眼科组件，每只眼对应一个所述眼科组件，每个所述眼科组件还包括用于与另一个所述眼科组件通信的装置。

14.一种用于通过植入到使用者眼前房中的眼科组件来调节所述使用者的视力的方法，所述眼科组件(10)包括支撑部(17)，在所述支撑部上设置有：

变焦式透镜(11)，其具有可变的屈光度；

自动聚焦系统(13)，其被配置为接收来自所述使用者所注视的目标物体的光并确定所述目标物体的距离参数；

处理器(14、15)，其被配置为将所述距离参数转换为控制值；

致动器(12)，其被配置为使所述变焦式透镜的所述屈光度根据所述控制值而变化；以及

至少一个电源，其用于为所述眼科组件的各个部件供电，

其中所述自动聚焦系统(13)包括：

自动聚焦透镜系统(27，28a，28b，……，28n)，其在所述支撑部上被定位为靠近所述变焦式透镜；以及

至少一个自动聚焦传感器(26)，其被配置为对穿过所述自动聚焦透镜系统的光在所述自动聚焦传感器的至少一部分上所形成的至少一部分图像的对比度值进行测量，

所述方法包括：

使用所述自动聚焦系统确定所述目标物体的距离参数；

使用所述处理器将所述距离参数转换为控制值；以及

使用所述致动器调节所述变焦式透镜的所述屈光度，所述调节基于所述控制值。

15.根据权利要求14所述的方法，其中，确定所述距离参数包括：

使用所述自动聚焦传感器测量穿过所述自动聚焦透镜系统的光在所述自动聚焦传感器的至少一部分上所形成的图像的最大对比度值；

将所述自动聚焦透镜系统在测得所述最大对比度时的参数用作为所述距离参数；以及

将所述距离参数发送给所述处理器。

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