CN115919505A - 一种消色差型多焦点人工晶状体 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种消色差型多焦点人工晶状体，包括光学主体，所述光学主体由两个光学表面组成，其中一个光学表面为球面或非球面，另外一个光学表面也为球面或非球面，其中一个光学表面上具有用于分光聚焦提供多个焦点的衍射结构以及用于校正或减小色差的消色差结构，按照权重分区法划分消色差结构的面积。本发明基于权重分区法设计的消色差结构，将光学主体分区，使得多个子波段均可以正常成像，共同构成宽波段，在视网膜上压缩宽波段白光，本发明消色差结构提高患者在不同视觉环境下的白光视觉质量，光能利用率更高，减轻患者对眩光的主动感知，有效提高了患者在昏暗环境下的视力效果。
Description
技术领域
本发明涉及光学元件技术领域，特别是涉及一种消色差型多焦点人工晶状体。
背景技术
人工晶状体(IOL)被广泛应用于白内障手术中植入患者的眼睛内替换病变的天然人工晶状体。IOL按照焦点数量和成像结果可以分为单焦点IOL、单焦点散光IOL、多焦点IOL、焦深扩展IOL等，其中，多焦点IOL因为可以提供多个焦点，被越来越多的患者选择。
多焦点IOL的种类也十分丰富，可以分为衍射型和折射型两大类。其中，衍射型多焦点IOL的表面包括多个同心环形的小阶梯光栅将光衍射向几个方向，形成多个焦点；折射型多焦点IOL的表面可以包括多个同心环形的不同曲率的球面或者非球面，也可以包括多个扇形的不同曲率的球面或者非球面，或者是两者的组合。
IOL(包括多焦点IOL)可能会产生色差，一个多焦点IOL的光学表面通常由负责分光并提供多个焦点的衍射结构和负责提供基础光焦度的折射基底面组成。其中，折射基底面的色散系数取决于材料的阿贝数，表现为波长λ越大，材料的折射率越小；衍射结构的色散系数则完全取决于衍射环带的宽度和高度，表现为同一个结构下不同波长的光相位差无法都保持2pi，有不同的分光效果。
色差的产生降低了透镜的聚光能力，导致患者视网膜上的光能总效率降低，并且可能使患者产生的功能性视觉障碍。由于多焦点IOL的入射光会被分到多个焦点上，对于植入多焦点IOL的患者出现视觉障碍可能更加严重。
因此，设计一种消色差型多焦点人工晶状体，提高白光光谱下患者的视觉质量，成为当下所属技术领域人员要解决的技术问题。
发明内容
本发明提供一种消色差型多焦点人工晶状体，提高白光光谱下患者的视觉质量。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：
一种消色差型多焦点人工晶状体，包括光学主体，所述光学主体由两个光学表面组成，其中一个光学表面为球面或非球面，另外一个光学表面也为球面或非球面，其中一个光学表面上具有用于分光聚焦提供多个焦点的衍射结构以及用于校正或减小色差的消色差结构。
上述方案中，所述人工晶状体可以为三焦点。消色差结构叠加到衍射型多焦点IOL表面，提高多焦点IOL的白光性能，特别是明视觉条件下的视远白光性能。
进一步的，所述光学主体的上两个光学表面的确定方法为：
以光学表面的顶点为原点O，以光轴为Z轴，建立任意的空间直角坐标系，所述空间直角坐标系的坐标轴X轴以及坐标轴Y轴与所述光学表面相切，所述光学表面的面形在空间直角坐标系满足如下表征方程：
其中Z(y)为所述光学表面在二维坐标系平面Y-Z上的曲线表达式，c为所述光学表面的基础球面曲率半径的倒数，y为所述曲线上任何一点距坐标轴Z的垂直距离，A2i为光学表面高次项系数，m、n均为不小于1的整数且n>m，K为光学表面系数；当K和A2i为0时，Z(y)为球面方程；当K和A2i不全为0时，Z(y)为非球面方程。
进一步的，通过衍射结构分光聚焦提供多个焦点具体为：
确定焦点数量和位置，根据焦点数量和位置确定衍射结构的相位函数，相位函数为φ(r)：
其中，r为环带半径，r1为第一个环带半径的大小，单位mm；A为振幅调制常数；d为周期；k为相移常数。
进一步的，根据消色差结构消除色差具体为：
针对多焦点人工晶状体的使用环境，根据人眼在明视觉环境下的光谱光视效率函数，选定三个主波长λa、λb、λc和它们的权重ka、kb、kc，其中，0<λa<λb<λc；根据这三个主波长，计算出衍射结构的相对色散系数P衍射和等效阿贝数υ衍射：
此时，衍射结构的等效阿贝数始终为负；
所述光学主体(1)的光学表面由衍射结构和用于提供基础光焦度的折射基底面组成，折射基底面的色散系数和等效阿贝数为：
其中，na、nb、nc分别为a光、b光和c光的折射率；此时，折射基底面的等效阿贝数始终为正；
按照权重分区法划分消色差结构的面积，即根据权重ka、kb、kc划分消色差结构的面积，光学表面由内到外分别为a光区域、b光区域、c光区域，三者的面积分别为：
其中Sa、Sb、Sc、S分别为a光区域面积、b光区域面积、c光区域面积和消色差结构总面积。
此时，a光区域、b光区域、c光区域这三个分区对应不同的主波长，但设计相同的焦距，在该焦距处可以得到三个波段的光成像在同一个焦点的理想成像效果。
针对现有技术中多焦点IOL会产生色差，降低透镜的聚光能力，导致患者视网膜上的光能总效率降低，并且可能使患者产生的功能性视觉障碍不足的问题，本发明采用权重分区法进行分区消色差，即利用权重划分消色差结构的面积，根据人眼对不同波段光的光谱光视效率来划分消色差结构，并将消色差结构叠加到衍射型多焦点IOL表面，在有限的消色差面积内达到最好的减小色差的效果。
进一步的，所述光学主体的附加焦点为2个及以上，附加光焦度的范围为+1.5D～+5D，连续视程范围为+1.5D～+5D。
进一步的，其特征在于，还包括第一支撑襻和第二支撑襻，所述光学主体与第一支撑襻、第二支撑襻为一体式结构，采用同一材料，整体成型，光学主体位于第一支撑襻、第二支撑襻之间。
进一步的，所述第一支撑襻、第二支撑襻的厚度均为0.15～0.35mm。
进一步的，所述光学主体为有效光学区直径5.5～6.5mm、中心厚度0.4～1.25mm的双凸/凹凸透镜片。
进一步的，所述第一支撑襻、第二支撑襻表面均设有斜锯齿凹槽或凸起磨砂；所述斜锯齿凹槽或凸起磨砂的宽度为0.2～1.0mm，所述斜锯齿凹槽或凸起磨砂的高度大于40μm。
进一步的，所述斜锯齿的斜边缘与第一支撑襻、第二支撑襻所属平面的夹角α在-20°～+20°之间。
衍射结构和折射基底面设计步骤如下：
先确定附加焦点数量和相应的光焦度，在Zemax中构建初始模型，继而优化得到最佳的预期效果，确定衍射结构的相位函数φ(r)，同时可以确定人工晶状体的两个光学表面的表面轮廓ZA和ZB。根据设计要求，调整振幅调制常数A和相移常数k，得到预期的衍射效果；最后，算出每个径向位置x对应的衍射结构高度h衍，将衍射结构叠加在光学区某一个光学表面上，得到该衍射结构的实际面形Z合＝Z基+h衍，Z基为折射基底面。
消色差结构的设计：
确定消除色差的三个主波长λa、λb、λc和它们的权重ka、kb、kc，按照权重分区法划分区域；然后根据IOL的设计光焦度和基础光焦度，确定消色差结构的焦距f消，将三个分区分别对应三个主波长，设计相同的焦距f消；算出每个径向位置x对应的消色差结构高度h消，将消色差结构叠加在衍射结构上，得到光学主体上该表面的实际面形Z合′＝Z基+h衍+h消。
车加工折射基底面折射透镜：按照光学设计的前后光学表面的加工参数，编写车床程序；利用金刚石单点切削技术，车加工出光学主体；编写铣床程序，铣削出光学区的外形以及带有磨砂/锯齿状的襻脚。
抛光处理，得到光学表面合格的人工晶状体。
需要说明的是，所述人工晶状体可先用车床加工出含有连续视程衍射结构的人工晶状体圆片，经机械雕刻制成人工晶状体的光学主体，第一支撑襻、第二支撑襻经机械切割制成。
自然界的白光光谱是宽波段光谱，由多个子波段组成。
与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是：
本发明基于权重分区法设计的消色差结构，将光学主体分区，使得多个子波段均可以正常成像，共同构成宽波段，在视网膜上压缩宽波段白光，提高患者的白光视觉质量。
消色差结构叠加至衍射型多焦点人工晶状体表面时，可以压缩宽波段白光，校正或减小了色差，提高了患者在不同视觉环境下的白光视觉质量，并将普通多焦点人工晶状体一部分被浪费的波段利用起来，提高了光能利用率；减轻患者对眩光的主动感知，有效提高了患者在昏暗环境下的视力效果。
一件整体成型人工晶状体，相比复杂的机械可调节人工晶状体结构简单的多，使得人工晶状体适用于复杂的眼液环境，稳定性好，不易诱发二级白内障；支撑襻的磨砂/锯齿面的设计，增加了襻移动的阻力，避免人工晶状体在囊袋内旋转，进一步增加了术后的稳定性。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本公开。
附图说明
附图仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
图1为本发明实施例2中人工晶状体的正面结构示意图；
图2是本发明实施例3中人工晶状体的正面结构示意图；
图3是本发明实施例4中人工晶状体的正面结构示意图；
图4是本发明实施例2-4中人工晶状体的侧面结构示意图；
图5是本发明图4中人工晶状体的斜锯齿凹槽或凸起磨砂示意图；
图6是本发明图4中人工晶状体的斜锯齿凹槽或凸起磨砂示意图；
图7为本发明实施例中a～c光区域示意图；
图8为本发明实施例2中MTF图像示意图；
图9是本发明实施例3中MTF图像示意图；
图10是本发明实施例4中MTF图像示意图；
图11是本发明光学表面在Y-Z平面的建模示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都是本发明保护的范围。
实施例1
为了便于理解，请参阅图1-图11，本发明提供的一种消色差型多焦点人工晶状体的一个实施例，
一种消色差型多焦点人工晶状体，包括光学主体1，所述光学主体1由两个光学表面组成，其中一个光学表面为球面或非球面，另外一个光学表面也为球面或非球面，其中一个光学表面上具有用于分光聚焦提供多个焦点的衍射结构以及用于校正或减小色差的消色差结构。
可以理解的是，两个光学表面可以一样，也可以不一样，其中一个光学表面为球面或非球面，另外一个光学表面也为球面或非球面。
所述光学主体1的上两个光学表面的确定方法为：
如图11所示，以光学表面的顶点为原点O，以光轴为Z轴，建立任意的空间直角坐标系，X轴经过原点O，并垂直于Y轴和Z轴，所述空间直角坐标系的坐标轴X轴以及坐标轴Y轴与所述光学表面相切，所述光学表面的面形在空间直角坐标系满足如下表征方程：
其中Z(y)为所述光学表面在二维坐标系平面Y-Z上的曲线表达式，c为所述光学表面的基础球面曲率半径的倒数，y为所述曲线上任何一点距坐标轴Z的垂直距离，A2i为光学表面高次项系数，m、n均为不小于1的整数且n>m，K为光学表面系数；当K和A2i为0时，Z(y)为球面方程；当K和A2i不全为0时，Z(y)为非球面方程。
通过衍射结构分光聚焦提供多个焦点具体为：
确定焦点数量和位置，根据焦点数量和位置确定衍射结构的相位函数，相位函数为φ(r)：
其中，r为环带半径，r1为第一个环带半径的大小，，单位mm；A为振幅调制常数；d为周期；k为相移常数。
根据消色差结构消除色差具体为：
针对多焦点人工晶状体的使用环境，根据人眼在明视觉环境下的光谱光视效率函数，选定三个主波长λa、λb、λc和它们的权重ka、kb、kc，其中，0<λa<λb<λc；根据这三个主波长，计算出衍射结构的相对色散系数P衍射和等效阿贝数υ衍射：
此时，衍射结构的等效阿贝数始终为负；
所述光学主体(1)的光学表面由衍射结构和用于提供基础光焦度的折射基底面组成，折射基底面的色散系数和等效阿贝数为：
其中，na、nb、nc分别为a光、b光和c光的折射率；此时，折射基底面的等效阿贝数始终为正；
按照权重分区法划分消色差结构的面积，即根据权重ka、kb、kc划分消色差结构的面积，如图7所示，光学表面由内到外分别为a光区域、b光区域、c光区域，三者的面积分别为：
其中Sa、Sb、Sc、S分别为a光区域面积、b光区域面积、c光区域面积和消色差结构总面积。
本发明基于权重分区法设计的消色差结构，将光学主体分区，使得多个子波段均可以正常成像，共同构成宽波段，在视网膜上压缩宽波段白光，提高患者的白光视觉质量。
实施例2
具体地，在实施例1的基础上，结合具体的实施例子对方案进行说明，进一步体现本方案的技术效果。具体为：
如图1所示，人工晶状体包括光学主体1、第一支撑襻2和第二支撑襻3，光学主体1由光学表面A、光学表面B、衍射结构和消色差结构组成，衍射结构和消色差结构在光学表面A上。
光学主体1与第一支撑襻2、第二支撑襻3为一体式结构，采用同一种材料，整体成型，光学主体1位于第一支撑襻2、第二支撑襻3之间；
衍射结构和消色差结构通过车加工的方式，叠加于光学主体1的一个光学表面上，本实施例衍射结构和消色差结构叠加在光学表面A上；
光学主体1的有效光学区直径为6.0mm，中心厚度0.67mm的双凸透镜片；第一支撑襻2、第二支撑襻3的厚度均为0.15mm；
光学主体1由折射率为1.544、色散系数为45～55的疏水性聚丙烯酸酯制成。
第一支撑襻2、第二支撑襻3的表面设有若干斜锯齿凹槽，斜锯齿凹槽宽度为0.2mm，斜锯齿的高度大于40μm，斜锯齿的斜边缘和支撑襻所属平面的夹角角度α为20°。
本实施例人工晶状体的制备方法为：
(1)设计方案：设计三焦点人工晶状体，远焦点20D，中焦点1.5D，近焦点3D，消色差结构光焦度为3D，主波长和权重如表1所示；
表1实施例2人工晶状体主波长和权重
| 主波长(μm) | 权重 |
| <![CDATA[λ<sub>a</sub>＝0.510]]> | <![CDATA[k<sub>a</sub>＝0.503]]> |
| <![CDATA[λ<sub>b</sub>＝0.555]]> | <![CDATA[k<sub>b</sub>＝1]]> |
| <![CDATA[λ<sub>c</sub>＝0.610]]> | <![CDATA[k<sub>c</sub>＝0.503]]> |
(2)光学设计：通过拟定的多焦点的各个焦距，50mm(对应光焦度为20D)，46.51mm(对应光焦度为21.5D)，43.48mm(对应光焦度为23D)，消色差结构光焦度为3D，在Zemax中构建初始模型，优化得到光学主体1光学表面A和光学表面B的参数，其中折射基底面半径为25.64mm，非球面系数K＝-14.28。根据光能分布需求和消色差结构叠加考虑，确定振幅调制常数A＝1.752，相移常数k＝1.5pi，周期d＝30。所以，衍射结构的相位函数为：
确定消色差结构的总面积，在6mm光学区内均有消色差结构，，其面积为S＝9π2。根据消除色差的三个主波长λa、λb、λc和它们的权重ka、kb、kc，按照权重分区法划分区域：
消色差区域由内而外分别是：a光区域、b光区域、c光区域。转换为半径为：ra＝1.5mm，rb＝2.6mm，rc＝3mm。根据消色差结构光焦度为3D，确定这消色差结构的焦距f消＝333.33mm，将三个分区分别对应三个主波长，设计相同的焦距f消。最后，将消色差结构叠加在衍射结构上。
(3)车加工折射基底面折射透镜：按照设计的光学区的参数，编写车床程序；利用金刚石单点切削技术，车加工出圆片人工晶状体；编写铣床程序，铣削出光学区的外形以及带有磨砂状的襻脚。
(4)抛光处理，得到光学表面合格的人工晶状体。
(5)在白光眼模型中分析测试
结果分析：
使用同样的加工方法加工一片具有与本实施例相同衍射结构但没有消色差结构的20D多焦点人工晶状体D1。将本实施例中的IOL和D1导入ISO11979-2中要求的白光眼模型中，借助光学设备测试得到两者在白光下的MTF(调制传递函数，MTF值越大，说明人工晶状体的性能越优异)图像。如图8所示，对比两者在白光下的MTF图像可以看出本实施例中的IOL在白光下的成像质量明显优于D1。消色差结构提高了多焦点IOL的白光性能，特别是明视觉条件下的视远白光性能。
实施例3
具体地，在实施例1的基础上，结合具体的实施例子对方案进行说明，进一步体现本方案的技术效果。具体为：
如图2所示，人工晶状体包括光学主体1、第一支撑襻2和第二支撑襻3，光学主体1由光学表面A、光学表面B、衍射结构和消色差结构组成，衍射结构和消色差结构在光学表面A上。
光学主体1与第一支撑襻2、第二支撑襻3为一体式结构，采用同一种材料，整体成型，光学主体1位于第一支撑襻2、第二支撑襻3之间；
衍射结构和消色差结构通过车加工的方式，叠加于光学主体1的一个光学表面上，本实施例衍射结构和消色差结构叠加在光学表面A上；
光学主体1的有效光学区直径为5.0mm，中心厚度0.67mm的双凸透镜片；第一支撑襻2、第二支撑襻3的厚度均为0.15mm；
光学主体1由折射率为1.544、色散系数为45～55的疏水性聚丙烯酸酯制成。
第一支撑襻2、第二支撑襻3的表面设有若干斜锯齿凹槽，斜锯齿凹槽宽度为0.2mm，斜锯齿的高度大于40μm，斜锯齿的斜边缘和支撑襻所属平面的夹角角度α为20°。
本实施例人工晶状体的制备方法为：
(1)设计方案：设计三焦点人工晶状体，远焦点15D，中焦点1.75D，近焦点3.5D，消色差结构光焦度为1D，主波长和权重如表2所示；
表2实施例3人工晶状体的主波长和权重
| 主波长(μm) | 权重 |
| <![CDATA[λ<sub>a</sub>＝0.500]]> | <![CDATA[k<sub>a</sub>＝0.333]]> |
| <![CDATA[λ<sub>b</sub>＝0.555]]> | <![CDATA[k<sub>b</sub>＝1]]> |
| <![CDATA[λ<sub>c</sub>＝0.625]]> | <![CDATA[k<sub>c</sub>＝0.321]]> |
(2)光学设计：通过拟定的多焦点的各个焦距，66.67mm(对应光焦度为15D)，59.7mm(对应光焦度为16.75D)，54.054mm(对应光焦度为18.5D)，消色差结构光焦度为1D，在Zemax中构建初始模型，优化得到光学主体1光学表面A和光学表面B的参数，其中折射基底面半径为31.57mm，非球面系数K＝-19.72。根据光能分布需求和消色差结构叠加考虑，确定振幅调制常数A＝2.351，相移常数k＝1.75pi，周期d＝30。所以，衍射结构的相位函数为：
确定消色差结构的总面积，在5mm光学区内均有消色差结构，其面积为S＝6.25π2。根据消除色差的三个主波长λa、λb、λc和它们的权重ka、kb、kc，按照权重分区法划分区域：
消色差区域由内而外分别是：a光区域、b光区域、c光区域。转换为半径为：ra＝1.12mm，rb＝2.24mm，rc＝2.5mm。根据消色差结构光焦度为1D，确定这消色差结构的焦距f消＝1000mm，将三个分区分别对应三个主波长，设计相同的焦距f消。最后，将消色差结构叠加在衍射结构上。
(3)车加工折射基底面折射透镜：按照设计的光学区的参数，编写车床程序；利用金刚石单点切削技术，车加工出圆片人工晶状体；编写铣床程序，铣削出光学区的外形以及带有磨砂状的襻脚。
(4)抛光处理，得到光学表面合格的人工晶状体。
(5)在白光眼模型中分析测试
结果分析：
使用同样的加工方法加工一片具有与本实施例相同衍射结构但没有消色差结构的15D多焦点人工晶状体D2。将本实施例中的IOL和D2导入ISO11979-2中要求的白光眼模型中，借助光学设备测试得到两者在白光下的MTF图像，如图9所示。对比两者在白光下的MTF图像可以看出本实施例中的IOL在白光下的成像质量明显优于D2。
实施例4
具体地，在实施例1的基础上，结合具体的实施例子对方案进行说明，进一步体现本方案的技术效果。具体为：
如图3所示，人工晶状体包括光学主体1、第一支撑襻2和第二支撑襻3，光学主体1由光学表面A、光学表面B、衍射结构和消色差结构组成，衍射结构和消色差结构在光学表面A上。
光学主体1与第一支撑襻2、第二支撑襻3为一体式结构，采用同一种材料，整体成型，光学主体1位于第一支撑襻2、第二支撑襻3之间；
衍射结构和消色差结构通过车加工的方式，叠加于光学主体1的一个光学表面上，本实施例衍射结构和消色差结构叠加在光学表面A上；
光学主体1的有效光学区直径为5.5mm，中心厚度0.67mm的双凸透镜片；第一支撑襻2、第二支撑襻3的厚度均为0.15mm；
光学主体1由折射率为1.544、色散系数为45～55的疏水性聚丙烯酸酯制成。
第一支撑襻2、第二支撑襻3的表面设有若干斜锯齿凹槽，斜锯齿凹槽宽度为0.2mm，斜锯齿的高度大于40μm，斜锯齿的斜边缘和支撑襻所属平面的夹角角度α为20°。
本实施例人工晶状体的制备方法为：
(1)设计方案：设计三焦点人工晶状体，远焦点25D，中焦点1.6D，近焦点3.2D，消色差结构光焦度为2D，主波长和权重如表3所示；
表3实施例4人工晶状体的主波长和权重
| 主波长(μm) | 权重 |
| <![CDATA[λ<sub>a</sub>＝0.520]]> | <![CDATA[k<sub>a</sub>＝0.71]]> |
| <![CDATA[λ<sub>b</sub>＝0.555]]> | <![CDATA[k<sub>b</sub>＝1<!-- 9 -->]]> |
| <![CDATA[λ<sub>c</sub>＝0.600]]> | <![CDATA[k<sub>c</sub>＝0.631]]> |
(2)光学设计：通过拟定的多焦点的各个焦距，40mm(对应光焦度为25D)，37.59mm(对应光焦度为26.6D)，35.46mm(对应光焦度为28.2D)，消色差结构光焦度为1D，在Zemax中构建初始模型，优化得到光学主体1光学表面A和光学表面B的参数，其中折射基底面半径为18.63mm，非球面系数K＝-9.76。根据光能分布需求和消色差结构叠加考虑，确定振幅调制常数A＝1.528，相移常数k＝1.25pi，周期d＝30。所以，衍射结构的相位函数为：
确定消色差结构的总面积，在5.5mm光学区内均有消色差结构，其面积为S＝7.56π2。根据消除色差的三个主波长λa、λb、λc和它们的权重ka、kb、kc，按照权重分区法划分区域：
消色差区域由内而外分别是：a光区域、b光区域、c光区域。转换为半径为：ra＝1.51mm，rb＝2.35mm，rc＝2.75mm。根据消色差结构光焦度为2D，确定这消色差结构的焦距f消＝500mm，将三个分区分别对应三个主波长，设计相同的焦距f消。最后，将消色差结构叠加在衍射结构上。
(3)车加工折射基底面折射透镜：按照设计的光学区的参数，编写车床程序；利用金刚石单点切削技术，车加工出圆片人工晶状体；编写铣床程序，铣削出光学区的外形以及带有磨砂状的襻脚。
(4)抛光处理，得到光学表面合格的人工晶状体。
(5)在白光眼模型中分析测试
结果分析：
使用同样的加工方法加工一片具有与本实施例相同衍射结构但没有消色差结构的25D多焦点人工晶状体D3。将本实施例中的IOL和D3导入ISO11979-2中要求的白光眼模型中，借助光学设备测试得到两者在白光下的MTF图像，如图10所示。对比两者在白光下的MTF图像可以看出本实施例中的IOL在白光下的成像质量明显优于D3。
需要说明的是，图4为上述实施例人工晶状体的侧视图。本发明中消除色差指校正或减小人工晶状体的色差。阿贝数也称”色散系数”，用来衡量透明介质的光线色散程度。阿贝数就是用以表示透明介质色散能力的指数。一般来说，介质的折射率越大，色散越严重，阿贝数越小；反之，介质的折射率越小，色散越轻微，阿贝数越大。阿贝数常用于镜片行业，是镜片的选购参考因素之一。眼用的光学镜片材料阿贝数一般在30到60之间。供人佩戴的镜片阿贝数不应该低于30，否则明显的色散现象会让佩戴者视觉模糊，进而可能产生不适现象。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种消色差型多焦点人工晶状体，包括光学主体(1)，其特征在于，所述光学主体(1)由两个光学表面组成，其中一个光学表面为球面或非球面，另外一个光学表面也为球面或非球面，其中一个光学表面上具有用于分光聚焦提供多个焦点的衍射结构以及用于校正或减小色差的消色差结构。
2.根据权利要求1所述一种消色差型多焦点人工晶状体，其特征在于，所述光学主体(1)的上两个光学表面的确定方法为：
以光学表面的顶点为原点O，以光轴为Z轴，建立任意的空间直角坐标系，所述空间直角坐标系的坐标轴X轴以及坐标轴Y轴与所述光学表面相切，所述光学表面的面形在空间直角坐标系满足如下表征方程：
其中Z(y)为所述光学表面在二维坐标系平面Y-Z上的曲线表达式，c为所述光学表面的基础球面曲率半径的倒数，y为所述曲线上任何一点距坐标轴Z的垂直距离，A2i为光学表面高次项系数，m、n均为不小于1的整数且n>m，K为光学表面系数；当K和A2i为0时，Z(y)为球面方程；当K和A2i不全为0时，Z(y)为非球面方程。
3.根据权利要求1所述一种消色差型多焦点人工晶状体，其特征在于，通过衍射结构分光聚焦提供多个焦点具体为：
确定焦点数量和位置，根据焦点数量和位置确定衍射结构的相位函数，相位函数为φ(r)：
其中，r为环带半径，r1为第一个环带半径的大小，单位mm；A为振幅调制常数；d为周期；k为相移常数。
4.根据权利要求3所述一种消色差型多焦点人工晶状体，其特征在于，根据消色差结构消除色差具体为：
针对多焦点人工晶状体的使用环境，根据人眼在明视觉环境下的光谱光视效率函数，选定三个主波长λa、λb、λc和它们的权重ka、kb、kc，其中，0<λa<λb<λc；根据这三个主波长，计算出衍射结构的相对色散系数P衍射和等效阿贝数υ衍射：
此时，衍射结构的等效阿贝数始终为负；
所述光学主体(1)的光学表面由衍射结构和用于提供基础光焦度的折射基底面组成，折射基底面的色散系数和等效阿贝数为：
其中，na、nb、nc分别为a光、b光和c光的折射率；此时，折射基底面的等效阿贝数始终为正；
按照权重分区法划分消色差结构的面积，即根据权重ka、kb、kc划分消色差结构的面积，光学表面由内到外分别为a光区域、b光区域、c光区域，三者的面积分别为：
其中Sa、Sb、Sc、S分别为a光区域面积、b光区域面积、c光区域面积和消色差结构总面积。
5.根据权利要求4所述一种消色差型多焦点人工晶状体，其特征在于，所述光学主体(1)的附加焦点为2个及以上。
6.根据权利要求5所述一种消色差型多焦点人工晶状体，其特征在于，还包括第一支撑襻(2)和第二支撑襻，所述光学主体(1)与第一支撑襻(2)、第二支撑襻(3)为一体式结构，采用同一材料，整体成型，光学主体(1)位于第一支撑襻(2)、第二支撑襻(3)之间。
7.根据权利要求6所述一种消色差型多焦点人工晶状体，其特征在于，所述第一支撑襻(2)、第二支撑襻(3)的厚度均为0.15～0.35mm。
8.根据权利要求7所述一种消色差型多焦点人工晶状体，其特征在于，所述光学主体(1)为有效光学区直径5.5～6.5mm、中心厚度0.4～1.25mm的双凸/凹凸透镜片。
9.根据权利要求8所述一种消色差型多焦点人工晶状体，其特征在于，所述第一支撑襻(2)、第二支撑襻(3)表面均设有斜锯齿凹槽或凸起磨砂；所述斜锯齿凹槽或凸起磨砂的宽度为0.2～1.0mm，所述斜锯齿凹槽或凸起磨砂的高度大于40μm。
10.根据权利要求9所述一种消色差型多焦点人工晶状体，其特征在于，所述斜锯齿的斜边缘与第一支撑襻(2)、第二支撑襻(3)所属平面的夹角α在-20°～+20°之间。
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| JP2012529672A (ja) * | 2009-06-09 | 2012-11-22 | ノバルティス アーゲー | 中央単焦点回折領域を備えたゾーン回折多焦点眼内レンズ |
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| CN107212949A (zh) * | 2017-07-12 | 2017-09-29 | 无锡蕾明视康科技有限公司 | 一种多焦点人工晶状体 |
| CN113057763A (zh) * | 2017-04-27 | 2021-07-02 | 爱尔康公司 | 具有色差校正作用的多焦点眼科透镜 |
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