CN117043665A - 提供扩展焦深的人工晶状体 - Google Patents

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Abstract

一种提供扩展焦深的人工晶状体具有一种焦度轮廓，在第一区域中，焦度轮廓向外边缘增大以实现大于基础焦度的晶状体焦度，并且在第二区域中，焦度减小以实现小于基础焦度的最小晶状体焦度，并且然后增大以实现基础焦度，所述第二区域在与针对白昼视力条件的眼睛瞳孔相对应的径向距离的至少30％上维持基础焦度。一种IOL在光轴的1.4mm径向距离内使用折射特征以生成MTF，该MTF具有第一峰以及与第一峰连续的区域，该第一峰具有至少0.35的绝对最大MTF值，该区域维持至少0.15的MTF值以实现至少约1.25屈光度的焦深。

Description

提供扩展焦深的人工晶状体
技术领域
本申请要求提交于2021年3月9日、序列号为No.63/158,414的美国临时专利申请的优先权权益，由此通过引用方式将该美国临时专利申请的全文并入。
人工晶状体，并且特别是提供扩展焦深的人工晶状体。
背景技术
使用人工晶状体(IOL)替换已经由于白内障而变得不透明的天然晶状体已经非常成熟。IOL典型地包括光学部件和用于在眼睛内定位光学部件的支撑襻(haptics)。
单焦点IOL是最常见的植入类型的IOL。选择单焦点晶状体以仅提供远视视力，使得中近距离的物体在用户焦点之外，并且必须要使用眼镜。
多焦点IOL通过生成对应于每个视力区域的聚焦点而提供包括远视、中视和/或近视视力区域的视力范围。常规的多焦点晶状体通常适配到两类中的一类——折射型或衍射型。
折射型多焦点IOL具有的光学部件被分成多个屈光力区域，使用屈光力将来自特定区域的光引导到仅一个对应的晶状体焦点。典型地，折射型多焦点晶状体形成两个或更多焦点以提供远视、中视和/或近视视力。这样的晶状体具有提供基础焦度的区域(通常被选择以提供远视视力)，剩余的(多个)区域引入额外焦度以提供中视和/或近视视力。
像折射型多焦点晶状体那样，衍射型多焦点晶状体形成两个或更多焦点，以提供远视、中视和/或近视视力；不过，衍射型多焦点晶状体使用包括径向区带的衍射元件来将光引导到焦点。在衍射型多焦点晶状体中，选择分隔所述区带的径向边缘以实现与焦点相关联的特定光学焦度。典型地，衍射型晶状体具有提供基础焦度的底层屈光力，其被选择以提供远视视力，并且衍射元件引入额外焦度以提供中视和/或近视视力。衍射型多焦点和折射型多焦点晶状体技术都产生具有一定焦深的IOL，其具有使视力清晰的不同焦点，以及在焦点之间的具有较差视力的区域。
度量给定位置处的视力系统的性能的品质因数的公知示例被称为调制传递函数(通常称为“MTF”)。光学系统的MTF是在产生物体图像时光学系统能够维持的输入物体的对比度的比例的度量。MTF可以被测量为空间频率(例如，视网膜处每毫米(mm)的线对数)的函数。通常，给定光学系统的MTF值随着空间频率的增大而减小。对于给定的空间频率，可以将MTF曲线绘制为距晶状体的距离的函数。被测量为距晶状体的距离的函数的MTF被称为过焦MTF。
对于给定的空间频率，IOL的一个或多个焦点中的每个焦点在过焦MTF图中将其自己表现为MTF曲线中的峰。单焦点晶状体在MTF中具有单个峰，而多焦点晶状体在MTF中具有两个或更多个峰(例如，对应于近、中和/或远焦点)。在(多个)峰周围是更低MTF的区域。
一些晶状体被设计成将来自一个或多个峰的光能扩散到本来具有更低MTF值的区域，使得本来不支持视力的区域能够提供可接受的视力。这样的晶状体被称为扩展焦深(EDOF)晶状体。
提供EDOF能力的IOL设计技术包括：a)提供具有中央屈光附加区带的IOL；b)提供具有相对高幅度的正或负球面像差的IOL；以及c)提供具有相对低的焦度附加的衍射轮廓的底层屈光IOL。这些EDOF技术已经提供了具有个体间变化的视力质量和患者满意度，佩戴者在整个焦深中体验到了不同水平的视力质量，并且体验到各种程度的术后眩光(例如，光晕或重影)。
需要能够产生更少的个体间变化的EDOF IOL。
发明内容
发明人确定，EDOF IOL性能的个体间变化源自瞳孔大小和瞳孔响应特性的差异、角膜像差的差异(可能会辅助或减小焦深扩展)和/或对散射光的敏感性的差异。这样的变化往往会降低针对给定佩戴者群体测量的佩戴者满意度。
本发明的各方面涉及一种IOL，其中，生成扩展焦深(EDOF)的晶状体的特征位于IOL上的与针对选定照明条件的用户眼睛的瞳孔相对应的径向位置内。这样的设计降低了目标群体中的人将体验到术后眩光(例如，光晕或重影)的可能性。在这样的设计中，特征位于与白昼视力条件相对应的径向位置内，例如，使得在白昼视力条件下在用户眼睛的瞳孔的径向朝外部分的至少30％上存在基础焦度(提供远视视力)。这样的设计允许眼睛实现足够的远视分辨率，以及扩展的焦深性能。
通过将(多个)EDOF特征限制到白昼瞳孔的内部部分，限制了群体内的个体间变化，其部分是因为群体内每个患者存在的像差幅度往往朝向瞳孔的内部部分更小，导致群体中像差的变化更小。此外，将EDOF特征维持到白昼瞳孔的内部部分内，限制了瞳孔大小和瞳孔响应的影响。此外，这样的设计减小或消除了在低光照条件下瞳孔扩大暴露额外EDOF特征的可能性。此外，当佩戴者对术后眩光特别敏感时，通过避免在用于夜间视力(暗视视力)的瞳孔的相对较大区域中存在EDOF特征，避免了在夜间引入从EDOF特征散射的光的可能性。
应当理解，IOL通常不会针对给定用户的眼睛定制，并且可以基于群体的瞳孔测量结果以统计方式选择(多个)特征的径向位置(即，定位EDOF特征，使得对于选定群体的至少60％或选定群体的至少约70％，在白昼视力条件下，在眼睛瞳孔的径向朝外部分的至少30％上存在基础焦度)。例如，为了在给定群体中实现期望结果，该特征可以位于光轴周围0.7mm或1.2mm或1.4mm的半径内的区域内。
尽管在从佩戴者的瞳孔偏移的位置处(例如，在后腔中，例如，在囊袋中)手术植入晶状体，但本文假设径向瞳孔尺寸等于晶状体上的径向尺寸。
本发明的一方面涉及一种提供扩展焦深的人工晶状体，所述晶状体具有光轴和用于实现远视视力的基础焦度。晶状体包括光学部件，该光学部件具有表面，该表面具有部分由(多个)EDOF特征限定的矢状表面轮廓，其具有第一区域，第一区域的曲率不根据径向位置从光轴到第一区域的外边缘增大而减小，以在外边缘实现大于基础焦度的焦度。矢状表面轮廓具有从外边缘向外径向延伸的第二区域，该第二区域的曲率不根据径向位置从外边缘增大而增大，以实现小于基础焦度的焦度，由此限定不增大部分。然后第二区域中的曲率不根据径向位置而减小以实现基础焦度。然后在与针对白昼视力条件的用户眼睛的瞳孔相对应的径向距离的至少30％上(即，在EDOF特征的径向向外的晶状体的部分上)基本维持基础焦度。
在一些实施例中，第一区域的曲率根据径向位置从光轴到第一区域的外边缘增大而增大；并且第二区域的曲率根据径向位置从外边缘增大而减小，以实现小于基础焦度的焦度，并且然后曲率根据径向位置而增大，以实现基础焦度。
在一些实施例中，矢状表面轮廓可以由方程z(r)指定，其中
并且其中，R是表面曲率半径，c是表面二次曲线常数，并且m是4或更大(即，αm(r)rm由一个或多个项构成，其中m是4或更大的整数)。
在一些实施例中，m＝4(即，αm(r)rm由单个项构成，其中m＝4)。
在一些实施例中，在至少0.3mm的径向距离上在第二区域中基本维持基础焦度。在其他此类实施例中，在至少0.6mm的径向距离上在第二区域中基本维持基础焦度。
在一些实施例中，α(r)根据径向距离而呈指数变化。例如，
其中，r是距晶状体光轴的径向距离，α1、α2和A是定义四阶系数根据r的变化的常数，rlim是第一区域的外边缘的位置并且为四阶系数(α(r))定义径向过渡位置。
在一些实施例中，对于r>rlim，α(r)＝α1，由此，α(r)在rlim处达到值α1。
在其他实施例中，对于r>rlim，
其中，B是常数，由此α(r)对于大于rlim的r值逐渐达到值α1。
在一些实施例中，z(r)还包括项zshift，其中
在一些实施例中，矢状表面轮廓可以由方程z(r)指定，其中
特征矢状轮廓项
其中，EDOF特征矢状轮廓项使用多项式表达式来指定。
在一些实施例中，多项式表达式近似指数变化。例如，多项式表达式可以是如下形式
多项式表达式可以是24阶或更高阶，其中，m≥12(即，m小于12的项不存在)。
在一些实施例中，该表面为前表面或后表面，并且曲率不增大部分由位于外边缘处的不连续性表征，从而外边缘和最小晶状体焦度的位置基本上沿径向重合。
在一些实施例中，该表面为前表面或后表面，并且曲率不增大部分根据半径而平滑变化，使得从第一区域的外边缘到最小晶状体焦度的径向位置的距离小于0.4mm。
晶状体可以是单焦点。
在一些实施例中，矢状表面轮廓进一步由该表面上叠加的衍射轮廓限定。
该衍射轮廓可以被配置为产生具有MTF中的第一峰和MTF中的第二峰的焦深，并且EDOF特征在第一峰和第二峰之间增大MTF，其中，使用ISO1模型眼睛来指定MTF，并且其中，所述MTF是当所述晶状体被浸入在546nm处具有1.336的折射率的水性体液中时，针对3mm直径的瞳孔，在546nm光下，在视网膜处针对50lp/mm的空间频率而指定的。
EDOF特征可以仅在第一峰和第二峰之间增大MTF。在一些实施例中，衍射轮廓为双焦点衍射轮廓。在一些实施例中，最大MTF值等于或大于0.35。
在一些实施例中，MTF中的第一峰和第二峰分开约2.5屈光度，并且EDOF特征从第一峰开始在近视方向上提供了与第一峰连续的焦深，其在至少约1.25屈光度内维持0.15或更大的MTF。
本发明的另一方面涉及一种提供扩展焦深的人工晶状体，所述晶状体具有光轴和用于实现远视视力的基础焦度。晶状体包括由焦度轮廓表征的光学部件，该焦度轮廓在第一区域中不根据径向位置从光轴到第一区域的外边缘增大而减小，以在外边缘处实现大于基础焦度的晶状体焦度。在从外边缘向外径向延伸的第二区域中，焦度轮廓不根据径向位置从外边缘增大而增大，以实现小于基础焦度的最小晶状体焦度，由此限定不增大部分。然后第二区域不根据径向位置增大而减小以实现基础焦度。然后在与针对白昼视力条件的用户眼睛的瞳孔相对应的径向距离的至少30％上基本维持基础焦度。
在一些实施例中，第一区域的焦度根据径向位置从光轴到第一区域的外边缘增大而增大；并且第二区域的焦度根据径向位置从外边缘增大而减小，以实现最小晶状体焦度，并且然后曲率根据径向位置而增大，以实现基础焦度。
在一些实施例中，第一区域内的焦度的增大在0.5到5.0屈光度的范围中。在一些实施例中，晶状体实现了在1.0到1.5屈光度的范围中的感知焦深。
晶状体可以是单焦点。
在一些实施例中，焦度在外边缘处存在阶跃。
在一些实施例中，焦度在外边缘和最小晶状体焦度之间平滑变化，并且焦度在外边缘和最小晶状体焦度之间的减小发生于小于0.4mm的径向距离内。在其他实施例中，晶状体包括前表面和后表面，其中，通过改变前表面和后表面中的至少一个中的表面曲率来实现焦度轮廓，并且其中，前表面或后表面在第一区域的外边缘处具有焦度的阶跃。
在一些实施例中，晶状体包括前表面和后表面，其中，通过改变前表面和后表面中的至少一个中的表面曲率来实现焦度轮廓，并且其中，前表面或后表面在第一区域的外边缘处都没有焦度的阶跃。
在一些实施例中，晶状体包括前表面和后表面，其中，通过改变前表面和后表面中的至少一个中的表面曲率来实现焦度轮廓，并且其中，第二区域的不增大部分由基于半径平滑变化的焦度来表征，使得从第一区域的外边缘到最小晶状体焦度的径向位置的距离小于0.4mm。
在一些实施例中，晶状体是梯度折射率透镜，具有径向变化的折射率，以提供焦度轮廓。
在一些实施例中，在至少0.3mm的径向距离内在第二区域中基本上维持所述基础焦度。在一些实施例中，在至少0.6mm的径向距离内在第二区域中基本上维持所述基础焦度。
在一些实施例中，晶状体还包括具有叠加于其上的衍射轮廓的表面。
在一些实施例中，衍射轮廓可以被配置成产生具有MTF中的第一峰和MTF中的第二峰的焦深，并且其中，焦度轮廓在第一峰和第二峰之间增大MTF，其中，使用ISO1模型眼睛来指定MTF，并且其中，所述MTF是当所述晶状体被浸入在546nm处具有1.336的折射率的水性体液中时，针对3mm直径的瞳孔，在546nm光下，在视网膜处针对50lp/mm的空间频率而指定的。
焦度轮廓可以仅在第一峰和第二峰之间增大MTF。衍射轮廓可以是双焦点衍射轮廓。
在一些实施例中，最大MTF值等于或大于0.35。在一些实施例中，MTF中的第一峰和第二峰分开约2.5屈光度，并且焦度轮廓从第一峰开始在近视方向上提供了与第一峰连续的焦深，其在至少约1.25屈光度内维持0.15或更大的MTF。
本发明的又一方面涉及一种人工晶状体，该人工晶状体具有光轴，并且使用(多个)折射特征在光轴的1.4mm径向距离内提供扩展焦深，以生成过焦MTF，该过焦MTF由具有超过0.35(例如，在0.35到0.85之间或在0.5到0.85之间)的绝对最大MTF值的第一峰表征。晶状体具有与第一峰连续的区域，该区域维持大于0.15(例如，在0.15到0.6之间)的MTF值，以实现在近视方向上从第一峰延伸的至少约1.25屈光度的焦深。MTF是使用ISO1模型眼睛来指定的；并且所述MTF是当所述晶状体被浸入在546nm处具有1.336的折射率的水性体液中时，针对3mm直径的瞳孔，在546nm光下，在视网膜处针对50lp/mm的空间频率而指定的。
在一些实施例中，晶状体在过焦MTF中仅有单个峰，由此该晶状体为单焦点。
在一些实施例中，最大过焦MTF值等于或大于0.5。
在一些实施例中，折射特征在距光轴1.2mm的径向距离内。
在一些实施例中，晶状体是梯度折射率透镜，其具有径向变化的折射率，并且其中，折射特征是GRIN特征。
晶状体还可以包括具有叠加于其上的衍射轮廓的表面。衍射轮廓可以被配置成在过焦MTF中产生第二峰，并且其中，与第一峰连续的区域在第一峰和第二峰之间延伸。在一些实施例中，折射特征仅在第一峰和第二峰之间增大MTF。
如本文所用，术语“矢状表面轮廓”是指针对表面上的每个位置使用与垂直于光轴并且与光轴处的表面相交的平面相距的距离对晶状体表面的表面形状的规定，所述距离是平行于光轴测量的。矢状表面轮廓通常被称为表面SAG或简称SAG。如果晶状体是旋转对称的，则从光轴到晶状体的光学区带的边缘延伸的单个矢状表面轮廓足以完全指定表面的形状。尽管本发明不排除非旋转对称的晶状体，但在下面的论述中，除非另外指定，假设晶状体是旋转对称的。
如本文所用，术语“基础焦度”是指晶状体的标称焦度，并且除非另行指明，否则IOL表示对应于远视视力的焦度。如本文所用，术语“基础焦度矢状表面轮廓”是指与晶状体的相对表面结合提供基础焦度的表面的矢状表面轮廓。如本文所用，术语“对应于基础焦度矢状表面轮廓的曲率”是指与晶状体的相对表面结合提供基础焦度的表面形状。如本领域中所公知的，为了构造具有单一焦度(例如，基础焦度)的晶状体，晶状体的一个或两个表面可以根据径向位置改变曲率(即，非球面的)，例如，以减小或消除球面像差。
在仔细阅读以下具体实施方式和所附权利要求时，本发明的这些和其他方面将变得显而易见。
附图说明
图1A是根据本发明各方面的扩展焦深(EDOF)人工晶状体(IOL)的示例的示意性平面图；
图1B是沿线1B-1B截取的图1A的EDOF IOL的示意性截面侧视图；
图2A是根据本发明各方面的EDOF晶状体的表面的矢状表面轮廓的示例；
图2B是图2A所示的晶状体的EDOF晶状体的表面的EDOF特征的矢状表面轮廓(即，由常规二次曲线项确定的表面的各方面被省略)；
图3是包括图2A所示的晶状体表面的20屈光度晶状体的焦度轮廓的曲线图；
图4是参考图3所讨论的20屈光度晶状体的过焦MTF的曲线图；
图5是根据本发明各方面的EDOF晶状体的表面的矢状表面轮廓的第二示例；
图6A是其中使用图2B所示表面的EDOF特征的多项式近似来指定EDOF特征的EDOF晶状体的表面的EDOF特征的矢状表面轮廓(即，省略二次曲线项)；
图6B是包括使用图6A所示的EDOF特征的多项式定义的表面的20屈光度晶状体的过焦MTF的曲线图；
图7示出了根据本发明各方面的折射-衍射型EDOF晶状体的表面的矢状表面轮廓的示例；以及
图8是具有图7所示表面的20屈光度晶状体的过焦MTF的曲线图。
具体实施方式
将进一步参考以下具体示例论述本发明的各方面。要理解的是，这些示例是通过例示给出的，并非意在将所主张的发明限制到任何特定示例。
图1A和图1B分别是根据本发明各方面的具有用于实现远视视力的基础焦度和扩展焦深的EDOF人工晶状体100的示例的示意平面图和截面侧视图。如下所述，IOL 100具有特征，所述特征产生位于与针对白昼视力条件的用户眼睛的瞳孔相对应的径向周长内的扩展焦深(EDOF)。
IOL 100包括光学部件110，光学部件110具有光轴OA，以及均在光学区带OZ之上延伸的前表面112和后表面114。诸如IOL 100的IOL典型具有两个或更多个支撑襻(未示出)，以在眼睛内定位光学部件，但在一些实施例中可以存在单个支撑襻。典型地，晶状体100是旋转对称的，但一些实施例可以是旋转非对称的(例如，复曲面)。
图2A是根据本发明各方面的EDOF晶状体100(图1所示)的表面114的矢状表面轮廓的示例。在例示的实施例中，后表面114具有部分由EDOF特征限定的矢状表面轮廓200，其具有第一区域R1，第一区域的曲率根据径向位置从光轴AO到第一区域R1的外边缘OE的增大而增大。第一区域的曲率随着径向位置朝向外边缘OE增大而变得大于对应于基础焦度矢状表面轮廓的曲率(即，晶状体在第一区域的至少一部分中实现了大于基础焦度的焦度)。尽管在例示的实施例中，第一区域具有单调增大的曲率，但第一区域可以具有一个或多个曲率均匀并且以其他方式增大的区域；即，第一区域可以具有不降低的曲率。如前所述，可以进一步由常规二次曲线项和/或衍射元件限定矢状表面轮廓。
后表面114的矢状表面轮廓具有从外边缘OE径向向外延伸的第二区域R2，第二区域中的矢状表面轮廓的曲率(根据径向位置)从外边缘OE减小。曲率变得小于对应于基础焦度轮廓的曲率(即，晶状体在第二区域的一部分中实现了小于基础焦度的焦度)。第二区域中的曲率然后不会(根据径向位置)减小回到对应于基础焦度轮廓的曲率。尽管在例示的实施例中，第二区域的曲率减小并且然后曲率增大，但第二区域可以具有一个或多个曲率均匀的区域；即，第二区域可以具有不增大的曲率并且然后具有不降低的曲率以实现基础焦度。
跨外边缘OE(即，从第一区域内的位置延伸到第二区域内的位置)的曲率可以连续变化，首先在第一区域R1中增大，然后在第二区域R2中减小；替代地，在外边缘OE处曲率可以不连续。此外，矢状表面轮廓可以跨外边缘OE连续，或者可以具有高度阶跃。
对于向外到达实现基础焦度的径向位置(即，图3中所示的位置BP)，第二区域R2具有矢状表面轮廓，以基本上维持在与针对白昼视力条件的用户眼睛的瞳孔相对应的径向距离的至少30％上存在的基础焦度轮廓。应当理解，在白昼瞳孔的外部部分上提供基础焦度(即，将EDOF特征限制到白昼瞳孔的内部部分)将减小EDOF IOL性能中的个体间变化并且针对给定佩戴者群体改善佩戴者满意度。例如，通过将晶状体的产生扩展焦深的特征定位到与针对选定光照条件的用户眼睛的瞳孔相对应的径向周边内，也降低了目标群体中的个人经受到术后眩光(例如，光晕或重影)的可能性。应当理解，光学区带进一步从光轴延伸超过与针对白昼视力条件的用户眼睛的瞳孔相对应的距离，以适应与白昼条件不同的较低光照条件期间的视力。例如，光学区带可以从光轴延伸到大约2.0mm到2.5mm或大约3.0mm的径向距离。如上所述，根据本发明的各方面，希望EDOF特征不延伸到用于低光照条件的晶状体部分中(即，在用于白昼视力的部分之外)。
对于给定群体而言，在白昼视力条件下人眼瞳孔的半径将通常在1.0-2.0mm范围中。应当理解，如上所述，如果在与针对白昼视力条件的用户眼睛的瞳孔相对应的径向距离的至少30％上(例如，0.3-0.6mm)存在基础焦度轮廓，EDOF特征将被限于与针对白昼视力条件的用户眼睛的瞳孔相对应的径向距离的70％或更少。
应当认识到，尽管晶状体实现了基础焦度，但例如如果在晶状体处方中提供了对用户眼睛的球面像差的补偿，则焦度被维持在基础焦度或基本在基础焦度(即，在基础焦度的大约+/-10％之内)。
具有如上所述表面的晶状体还包括相对表面(即，如图1B所示)。相对表面可以是凸的或凹的。相对表面的曲率可以根据径向位置为恒定值。替代地，曲率可以从晶状体的光轴到边缘根据径向位置而单调增大或减小。例如，为了消除或减小由相对表面导致的球面像差或补偿用户眼睛的球面像差，如本领域中所公知的，(例如，凸表面可以具有根据径向位置而单调减小的曲率)。
对于本示例和本文中所有示例而言，晶状体材料为疏水性丙烯酸树脂，其在546nm处具有1.5332的折射率。尽管在该示例中使用了疏水性丙烯酸树脂晶状体，但可以使用其他材料来实现根据本发明各方面的设计，所述其他材料例如亲水性丙烯酸树脂、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)或硅氧烷。可以使用任何适当技术，例如模制或加工来制造具有如本文所述的EDOF特征的晶状体。
图2B是如图2A所示的EDOF晶状体的表面的EDOF特征的矢状表面轮廓的曲线图示，从中减去了基础晶状体的矢状表面轮廓贡献。具体地，省略了表面的常规部件(即，由以下方程1(a)的二次曲线项确定)；并且示出了由四阶项α(r)r4确定的表面的各方面。
图3是包括图2A所示晶状体表面112(图1A所示)的20屈光度晶状体的焦度轮廓300的曲线图示，其中，相对表面具有均匀的焦度或基本均匀的焦度(即，在大约+/-10％内)。在例示的示例性焦度轮廓中，第一区域R1对应于图2中的第一区域R1(即，晶状体曲率增大的地方)。在第一区域R1中，在整个第一区域中焦度轮廓根据径向距离增大而增大，从而实现大于基础焦度Ф基础的晶状体焦度。第一区域R1从光轴OA到第一区域的外边缘OE设置。尽管表面100被示为在整个第一区域R1中具有增大的焦度，但第一区域可以具有其中焦度根据径向距离为均匀的一个或多个区域。因此，第一区域R1可以具有不根据径向距离而减小的焦度轮廓。
尽管在例示的实施例中，晶状体具有的焦度对应于光轴处的基础焦度Ф基础，这样的配置不是必需的。第一区域R1的目的是沿光轴扩散光，并且当与来自晶状体其余部分的光组合时，提供了从远视视力朝向中视视力延伸的沿焦深的焦点扩展。焦度从光轴到外边缘OE的增量ΔD1通常在0.5屈光度到5屈光度的范围中，其中，0.5屈光度提供较小的焦深，并且5屈光度提供较大的焦深。
第一区域内发生的焦度的增量被选择为足够大，以提供光沿光轴的充分扩散(即，以实现至少大约1屈光度到大约1.5屈光度的DOF)，但不大到不合理地增大术后眩光的可能性。根据本发明一些方面的晶状体的性能目标是感知分辨率下的单个峰(即，晶状体是单焦点的)，且峰周围的焦深朝向近视方向。
应当认识到，第一区域R1中焦度的变化ΔD1并不等价于晶状体的附加焦度。由于每种焦度(包括峰值焦度)仅可以发生于极小的径向范围中，所以佩戴者感知到的附加焦度小于焦度变化ΔD1。
如图3中所示，焦度轮廓具有从外边缘OE向外径向延伸的第二区域R2(对应于图1中的第二区域R2)。在第二区域R2中，焦度轮廓从外边缘OE减小到低于基础焦度Ф基础的最小晶状体焦度MP，然后增大以在位置BP处实现基础焦度Ф基础。如上所述，第二区域R2基本上在与针对白昼视力条件的用户眼睛的瞳孔相对应的径向距离的至少30％上具有基础焦度。
(第二区域中的)焦度减小到小于基础焦度Ф基础的焦度可以作为外边缘OE处的焦度的阶跃(即，曲率的突变)而发生。应当认识到，焦度的阶跃将导致外边缘的位置和最小晶状体焦度的位置在径向上重合或在径向上基本重合(即，由制造和测量容限确定)。替代地，可以使用平滑变化函数实现焦度的减小。典型地，外边缘和最小晶状体焦度MP之间的焦度的减小根据径向位置(即，在小于0.4mm或小于0.3mm的距离上)相对较快发生；例如，如果该减小不作为焦度的阶跃而发生，则可以使用曲率根据径向位置快速(并且连续)变化的连续函数。例如，可以使用高阶多项式(例如，24阶或更高)或如下所述的另一种连续函数。
在例示的实施例中，利用具有EDOF特征(如上所述)的后表面和在整个表面上具有基本均匀的焦度分布的前表面实现焦度轮廓；不过，前表面或后表面都可以具有EDOF特征。在一些实施例中，前表面和后表面中的至少一个的曲率发生变化，以实现如上所述的焦度轮廓；不过，在一些实施例中，IOL 100的折射率发生变化，以实现焦度轮廓(即，晶状体为GRIN透镜)。折射率的变化可以提供晶状体的整个焦度(即，晶状体的表面是平的)；替代地，晶状体的一个或两个表面可以弯曲以提供一些焦度。
方程1(a)和1(b)给出了方程组的一个示例，其适于生成如上文参考图2A所阐述的能够提供扩展焦深的晶状体的矢状表面轮廓，并且适于提供如上所讨论的被限于白昼瞳孔的内部部分的EDOF特征。这些方程也适于基本上在与针对白昼视力条件的用户眼睛的瞳孔相对应的径向距离的至少30％上提供基础焦度。
其中，r是距晶状体光轴的径向距离，R是表面曲率半径，c是表面二次曲线常数，α1、α2和A是定义四阶系数根据r的变化的常数，rlim是第一区域的外边缘的位置并且为四阶系数(α(r))定义径向过渡位置。
根据方程1(a)和1(b)，表面由使用四阶SAG项定义曲率的SAG表征，所述曲率从光轴OA到第一区带的外边缘(rlim)增大，所述四阶SAG项从光轴处的值α1(通常对应于基础焦度)增大到第一区带的外边缘处的值α2。对于大于rlim的r值，四阶系数项等于固定值α1，从而对于晶状体上的外部径向位置(即，在与针对白昼视力条件的用户眼睛的瞳孔相对应的径向距离的至少30％上)实现基础焦度。尽管仅示出了单个项α(r)*r4，但也可以包括附加的高阶项(例如，α6(r)*r6和/或α8(r)*r8等)。
下文是另一方程组1(c)-1(d)，其能够提供如上所阐述的扩展焦深以及被限于白昼瞳孔的内部部分的EDOF特征。
其中，B是为了适当平滑化而选择的常数。
根据方程1(c)和1(d)，表面由使用四阶SAG项定义曲率的SAG表征，所述曲率从光轴OA到第一区带的外边缘(rlim)增大，所述四阶SAG项具有从光轴处的值α1(对应于基础焦度)增大到第一区带的外边缘处的值α2的系数。对于大于rlim的r值，四阶SAG项的系数开始于值α2并返回值α1，从而为晶状体上的外部径向位置(即，在与针对白昼视力条件的用户眼睛的瞳孔相对应的径向距离的至少30％上)基本实现基础焦度。
根据方程1(c)-1(d)，表面具有的曲率半径从光轴OA到第一区带的边缘rlim增大，以实现对应于大于基础焦度的焦度的曲率。对于大于rlim的r值，表面的曲率半径开始于对应于大于基础焦度值的焦度的曲率，然后曲率减小到对应于小于基础焦度的曲率，然后对于晶状体上的外部径向位置返回到基本对应于基础焦度的曲率。如上文结合方程1(a)所述，尽管方程1(c)被示为仅具有单个项α(r)*r4，但也可以包括附加的高阶项(例如，α6(r)*r6和/或α8(r)*r8)。
在一些情况下，在径向位置rlim处进一步平滑化表面z(r)，以消除可能在由方程1(c)-1(d)定义的表面的rlim处发生的SAG轮廓中的阶跃。方程1(e)-1(g)能够生成具有上文参考图2A论述的特性的矢状表面轮廓。
如上文结合方程1(a)所述，尽管方程1(c)和1(e)被示为仅具有单个项α(r)*r4，但也可以包括附加的高阶项(例如，α6(r)*r6和/或α8(r)*r8等)。
像方程1(c)和1(d)那样，方程1(e)-1(f)定义了由使用四阶SAG系数项定义曲率的SAG表征，所述曲率从光轴OA到第一区带的外边缘(rlim)增大，所述四阶SAG系数项从光轴处的值α1(对应于基础焦度)增大到第一区带的外边缘处的值α2。对于大于rlim的r值，四阶SAG系数项开始于值α2并返回值α1，从而为晶状体上的外部径向位置(即，在与针对白昼视力条件的用户眼睛的瞳孔相对应的径向距离的至少30％上)提供基本对应于基础焦度的曲率。此外，方程1(g)提供了SAG中的偏移(zshift)以消除rlim处的任何阶跃。
应当理解，如上所述的不连续曲率变化和矢状高度的阶跃不会影响晶状体提供扩展焦深的能力；不过，在手术植入之前或之后检查晶状体期间，在利用光源照明时阶跃可能非常明显。因此，在一些实施例中，有利的是使用方程1(c)-1(d)或方程1(e)-1(g)来对表面进行平滑化。
图2A所示的晶状体100的矢状表面轮廓是使用以下值从方程1(e)-1(g)生成的：
R＝21.722mm
c＝-1.2257
α1＝-1.0×10-4
α2＝24.0×10-4，以及
rlim＝0.75mm
A＝-9.0
B＝-9.0
尽管在以上方程Z(r)中仅示出了单个项α(r)*r4，但也可以包括附加的高阶项(例如，α6(r)*r6和/或α8(r)*r8)。
图3是焦度轮廓，并且图4是过焦MTF的曲线图示，两者都使用以上值来计算，以产生球形并且曲率半径为21.722mm的后表面和前表面，从而形成20屈光度的晶状体。具体地，对于本示例而言，并且对于本文指定的所有MTF，使用ISO1模型眼睛来计算MTF，并且针对546nm的光和3mm瞳孔，在视网膜处针对50lp/mm的图像来计算MTF。对于本文做出的所有计算，假设晶状体被浸入水性体液(在546nm处折射率为1.336)中。
如现有技术中将理解的，例如，可以使用表面曲率来计算，或者可以使用适当的计量仪器(例如波前测量系统)来测量焦度轮廓。
EDOF特征存在于点BP的径向向内的位置处(即，在最小焦度MP之后达到基础焦度的位置)。例如，EDOF特征可以位于光轴周围1.4mm或1.2mm或0.7mm的半径内。应当理解，EDOF特征的径向范围由以上方程中的常数α1、α2、A和rlim确定。
在图4中，水平轴上的0屈光度(D)位置对应于远视视力，正屈光值对应于近视散焦的量。在一些实施例中，EDOF IOL被设计成在远视视力处具有最佳焦点(即，绝对MTF最大值)，并且焦深朝向近视力扩展。显然，远视视力处的敏锐度是较高的MTF(0.5或更大)，并且实现了大约1.25屈光度的焦深(即，与0屈光度位置连续并且MTF大于或等于0.15的位置)。晶状体在MTF曲线中仅有单个峰，因此是单焦点的。
如现有技术中将理解的，可以通过直接简单的数值方式，使用射线跟踪程序来计算MTF，射线跟踪程序例如是来自Pittsford NY的Sinclair Optics的或来自Kirkland,WA的Zemax,LLC的Zemax，或者可以通过另一种现有模拟工具、或自己编写的代码来计算MTF，所有方式都提供等效的结果。
图5示出了根据本发明各方面的EDOF晶状体的表面的矢状表面轮廓的第二示例的一部分。矢状表面轮廓的图示部分示出了轮廓近似曲线rlim的一部分。该表面对应于较低焦度的晶状体(例如，6屈光度)。该表面是使用方程1(a)-1(b)生成的。图示部分包括曲率的不连续变化，并且包括rlim处的矢状表面轮廓的阶跃(在距光轴约1.0mm处)。选择较低焦度晶状体的表面，因为由方程1(a)和1(b)指定的曲率变化导致的矢状高度近似曲线rlim的变化最明显。尽管在图5中容易看出曲率变化的效果，但与跨图示部分的z(r)的总体高度变化相比，阶跃相对小，从而在图5中不容易看出。
图5的表面的表面矢状轮廓是使用以下值生成的：
R＝45mm
C＝-1.2257
α1＝-1.0×10-4
α2＝7.0×10-4
A＝-4，以及
B＝-20
以上SAG方程(1(a)-1(b)、1(c)-1(d)以及1(e)-1(g))示出，具有二次曲线项和具有指数系数(即，SAG呈指数形式变化)的四阶项的非球面SAG轮廓是实现焦度轮廓中较快增大的一种技术，以允许如上所述在晶状体的半径的内部部分中维持EDOF特征，不过，可以使用其他数学方程来实现焦度轮廓中的期望的快速增大(以及焦度轮廓中可能的快速减小)。例如，可以通过样条、Bezier曲线或方程1(a)中所示的SAG曲线来描述表面，其中，包括六阶或更高阶的非球面项(可以是除了四阶项之外或没有四阶项；并且不存在低于四阶的项)、高阶多项式(例如，24阶或更大)或根据r提供表面曲率变化的经验推导的SAG函数。
方程2给出了另一类型方程的一个示例，该类型的方程能够生成晶状体的SAG轮廓，其能够将EDOF特征限制到白昼瞳孔的内部部分，并且基本上在与针对白昼视力条件的用户眼睛的瞳孔相对应的径向距离的至少30％上提供基础焦度轮廓。应当理解，方程2是适于使用高阶多项式方程(例如，24阶或更高阶(m≥12))来指定SAG的方程的示例。
图6A是EDOF晶状体的表面的EDOF特征的示例的矢状表面轮廓(即，省略二次曲线项)，其中，使用如方程2所示的多项式表达式来指定EDOF特征。具体地，图6示出了EDOF特征的SAG，其中，
C2＝2.2312345×10-04
C4＝-8.6023283×10-04
C6＝-1.9063097×10-02
C8＝5.1027672×10-02
C10＝-5.8342430×10-02
C12＝3.8059413×10-02
C14＝-1.5613206×10-02
C16＝4.1760810×10-03
C18＝-7.2856545×10-04
C20＝8.0014765×10-05
C22＝-5.0251952×10-06
C24＝1.3766880×10-07。
图6A还示出了图2A的矢状表面轮廓用于比较。应当理解，例如，可以选择24阶多项式表达式的系数，以提供从光轴到晶状体的边缘密切近似使用方程1(e)-1(g)生成的SAG的SAG。尽管为了例示对使用方程1(e)-1(g)生成的表面进行了近似，但可以使用高阶多项式表达式来类似地近似使用方程1(a)-1(b)或1(c)-1(d)生成的表面。
例如，可以使用EDOF特征来形成表面，其中，在方程2的二次曲线项中使用R＝21.722mm和c＝-1.2257以形成后表面。这样的后表面可以与具有21.722mm的曲率半径的球形前表面结合以形成20屈光度的晶状体。
图6B是曲线图示，其示出，使用由参考图6A阐述的24阶多项式定义的EDOF特征的20屈光度晶状体的过焦MTF非常类似于使用方程1(e)-1(g)生成的表面的过焦MTF。因此，假设具有使用多项式指定的SAG的晶状体和使用方程1(e)-1(g)指定的晶状体具有类似的SAG和MTF，可以预期，使用多项式指定的晶状体的焦度轮廓将提供与图2B所示类似的焦度轮廓。
例如，从第一区带的外边缘向外延伸的焦度减小到小于基础焦度的值根据径向位置(例如，在小于0.4mm或小于0.3mm的距离上)而相对迅速地发生。
在一些实施例中，向如上所述的被配置成提供EDOF能力的晶状体表面增加衍射轮廓以形成折射-衍射型晶状体。例如，可以在如上所述包含折射型EDOF设计的表面上叠加衍射轮廓(例如，衍射轮廓向使用方程1(a)-1(b)或方程1(c)-1(d)或方程1(e)–1(g)指定的表面增加焦度)。图7示出了根据本发明各方面的折射-衍射型EDOF晶状体的表面800的矢状表面轮廓的示例。在例示的实施例中，衍射轮廓包括由区带边缘810a、810b、810c和810d限定的四个区带。衍射轮廓的图示实施例是双焦点配置(具有对应于晶状体的基础焦度的零阶峰和对应于由衍射轮廓提供的附加焦度的第二峰)，不过，衍射轮廓可以是多焦点配置(具有一个或多个附加的具有对应附加焦度的峰)。尽管衍射轮廓可以是多焦点设计，但由折射型EDOF特征提供的扩展焦深通常将在由衍射轮廓生成的第一峰(即，对应于远焦点)和由衍射轮廓生成的第二峰(即，相邻峰(在近视方向上的第一峰))之间的焦深区域中增大MTF值。在一些实施例中，MTF的增大仅出现于第一峰和第二峰之间；不过，在一些实施例中，MTF的增大主要发生于第一峰和第二峰之间的区域中，但扩展到这个区域之外。通常，希望MTF的整个增大都沿近视方向从第一峰发生，而不是沿远视方向发生。
图7中所示的示例性折射-衍射型矢状表面轮廓是由方程1(e)-1(g)指定的，其中使用了以下值：
R＝21.722mm
c＝-1.2257
α1＝-0.000197
α2＝0.0005
A＝-9,
B＝-9，并且
衍射轮廓被如下指定：衍射附加焦度为2.2D，设计波长为546nm，衍射阶跃高度为1.218μm，并且中央折射区带为0.4mm半径。衍射轮廓自身是IOL中使用的常规设计。
图8是包括图7所示示例性表面的晶状体的过焦MTF的曲线图示。用于生成MTF的晶状体是20屈光度晶状体，其中，与表面800相对的表面是曲率半径为18mm的球形表面。双焦点衍射轮廓将光引导到峰820和830，并且折射型EDOF特征将光引导到区域850中。
显然，远视视力处的敏锐度(0屈光度)是较高的(即，超过0.35的MTF)，并且实现了大约1.3屈光度的焦深(即，与0屈光度位置连续并且MTF大于0.1的位置)。晶状体在MTF曲线中具有两个峰(使用大于0.1的值)，因此是双焦点的。应当认识到，尽管焦深不在峰820和830之间的整个距离上延伸，但可以预期选定佩戴者的眼睛像差会导致光能从峰扩散到峰之间的焦深部分，从而允许佩戴者在大约3屈光度的焦深上具有连续视力。为了实现期望的感知焦深，在一些实施例中，MTF中的第一峰(对应于远视视力)和MTF中的相邻峰(在近视方向上)分开大约2.5屈光度，并且与第一峰连续的焦深至少约为1.25屈光度。
本文已经绘示并详细描述了各实施例，相关领域的技术人员将显而易见的是，可以做出各种修改、添加、替换等而不脱离本发明的精神，因此这些被视为在如下权利要求限定的发明范围之内。

Claims (61)

1.一种提供扩展焦深的人工晶状体，所述晶状体具有光轴和用于实现远视视力的基础焦度，所述晶状体包括：
具有表面的光学部件，所述表面具有部分由EDOF特征限定的矢状表面轮廓，所述EDOF特征具有第一区域，所述第一区域的曲率不根据径向位置从所述光轴到所述第一区域的外边缘增大而减小，以在所述外边缘处实现大于所述基础焦度的焦度，并且所述矢状表面轮廓具有从所述外边缘向外径向延伸的第二区域，所述第二区域的曲率不根据径向位置从所述外边缘增大而增大，以实现小于所述基础焦度的焦度，由此限定不增大部分，所述第二区域中的所述曲率然后不减小以实现所述基础焦度，并且然后在与针对白昼视力条件的用户眼睛的瞳孔相对应的径向距离的至少30％上基本维持所述基础焦度。
2.根据权利要求1所述的晶状体，其中，所述第一区域的曲率根据径向位置从所述光轴到所述第一区域的所述外边缘增大而增大，所述第二区域的曲率根据径向位置从所述外边缘增大而减小，以实现小于所述基础焦度的所述焦度，并且然后曲率根据径向位置而增大，以实现所述基础焦度。
3.根据权利要求1所述的晶状体，其中，所述矢状表面轮廓能够由方程z(r)指定，其中，并且
其中，m为4或更高。
4.根据权利要求3所述的晶状体，其中，m＝4。
5.根据权利要求1所述的晶状体，其中，在至少0.3mm的径向距离上基本在所述第二区域中维持所述基础焦度。
6.根据权利要求1所述的晶状体，其中，在至少0.6mm的径向距离上基本在所述第二区域中维持所述基础焦度。
7.根据权利要求3所述的晶状体，其中，α(r)根据径向距离而呈指数变化。
8.根据权利要求7所述的晶状体，其中
r是距所述晶状体光轴的所述径向距离，R是表面曲率半径，c是表面二次曲线常数，α1、α2和A是定义四阶系数根据r的变化的常数，rlim是所述第一区域的所述外边缘的位置并且为所述四阶系数(α(r))定义径向过渡位置。
9.根据权利要求8所述的晶状体，其中，在至少0.3mm的径向距离上基本在所述第二区域中维持所述基础焦度。
10.根据权利要求8所述的晶状体，其中，在至少0.6mm的径向距离上基本在所述第二区域中维持所述基础焦度。
11.根据权利要求8所述的晶状体，其中，对于r>rlim
α(r)＝α1，由此α(r)在rlim处达到值α1。
12.根据权利要求8所述的晶状体，其中，对于r>rlim
其中，B是常数，由此α(r)针对大于rlim的r值逐渐达到值α1。
13.根据权利要求8所述的晶状体，其中，z(r)还包括项zshift，其中
14.根据权利要求12所述的晶状体，其中，在至少0.3mm的径向距离上基本在所述第二区域中维持所述基础焦度。
15.根据权利要求12所述的晶状体，其中，在至少0.6mm的径向距离上基本在所述第二区域中维持所述基础焦度。
16.根据权利要求1所述的晶状体，其中，所述矢状表面轮廓能够由方程z(r)指定，其中
特征矢状轮廓项
并且其中，所述EDOF特征矢状轮廓项能够使用多项式表达式来指定。
17.根据权利要求16所述的晶状体，其中，所述多项式表达式近似指数变化。
18.根据权利要求16所述的晶状体，其中，所述多项式表达式的形式为
19.根据权利要求18所述的晶状体，其中，所述多项式表达式为24阶或更高，其中m≥12。
20.根据权利要求1所述的晶状体，其中，所述表面为前表面或后表面，并且其中，所述曲率不增大部分由位于所述外边缘处的不连续性表征，使得所述外边缘和最小晶状体焦度的位置基本径向重合。
21.根据权利要求1所述的晶状体，其中，所述表面为前表面或后表面，并且其中，所述曲率不增大部分根据半径而平滑变化，使得从所述第一区域的所述外边缘到最小晶状体焦度的径向位置的距离小于0.4mm。
22.根据权利要求1所述的晶状体，其中，在至少0.3mm的径向距离上基本在所述第二区域中维持所述基础焦度。
23.根据权利要求1所述的晶状体，其中，在至少0.6mm的径向距离上基本在所述第二区域中维持所述基础焦度。
24.根据权利要求1所述的晶状体，其中，所述晶状体是单焦点的。
25.根据权利要求1所述的晶状体，其中，所述矢状表面轮廓进一步由所述表面上叠加的衍射轮廓限定。
26.根据权利要求25所述的晶状体，其中，所述衍射轮廓被配置成产生具有MTF中的第一峰和MTF中的第二峰的焦深，并且其中，所述EDOF特征在所述第一峰和所述第二峰之间增大所述MTF，其中，使用ISO1模型眼睛来指定所述MTF，并且其中，所述MTF是当所述晶状体被浸入在546nm处具有1.336的折射率的水性体液中时，针对3mm直径的瞳孔，在546nm光下，在视网膜处针对50lp/mm的空间频率而指定的。
27.根据权利要求26所述的晶状体，其中，所述EDOF特征仅在所述第一峰和所述第二峰之间增大所述MTF。
28.根据权利要求26所述的晶状体，其中，所述衍射轮廓是双焦点衍射轮廓。
29.根据权利要求26所述的晶状体，其中，最大MTF值等于或大于0.35。
30.根据权利要求29所述的晶状体，其中，所述MTF中的所述第一峰和所述第二峰分开约2.5屈光度，并且所述EDOF特征从所述第一峰开始在近视方向上提供了与所述第一峰连续的焦深，所述与所述第一峰连续的焦深在至少约1.25屈光度内维持0.15或更大的MTF。
31.一种提供扩展焦深的人工晶状体，所述晶状体具有光轴和用于实现远视视力的基础焦度，所述晶状体包括：
由焦度轮廓表征的光学部件，所述焦度轮廓在第一区域中不根据径向位置从所述光轴到所述第一区域的外边缘增大而减小，以在所述外边缘处实现大于所述基础焦度的晶状体焦度，并且在从所述外边缘向外径向延伸的第二区域中，所述焦度轮廓不根据径向位置从所述外边缘增大而增大，以实现小于所述基础焦度的最小晶状体焦度，由此限定不增大部分，并且然后所述焦度轮廓不根据径向位置增大而减小，以实现所述基础焦度，然后所述第二区域在与针对白昼视力条件的用户眼睛的瞳孔相对应的径向距离的至少30％上基本维持所述基础焦度。
32.根据权利要求31所述的晶状体，其中，所述第一区域的焦度根据径向位置从所述光轴到所述第一区域的所述外边缘增大而增大，所述第二区域的焦度根据径向位置从所述外边缘增大而减小，以实现所述最小晶状体焦度，并且然后曲率根据径向位置而增大，以实现所述基础焦度。
33.根据权利要求31所述的晶状体，其中，所述第一区域的焦度的增大在0.5到5.0屈光度的范围中。
34.根据权利要求33所述的晶状体，其中，所述晶状体实现了处于1.0到1.5屈光度的范围中的感知焦深。
35.根据权利要求31所述的晶状体，其中，所述晶状体是单焦点的。
36.根据权利要求31所述的晶状体，其中，在所述外边缘处存在焦度的阶跃。
37.根据权利要求31所述的晶状体，其中，所述外边缘和所述最小晶状体焦度之间的焦度平滑变化，并且所述外边缘和所述最小晶状体焦度之间的焦度的减小发生于小于0.4mm的径向距离内。
38.根据权利要求31所述的晶状体，其中，所述晶状体包括前表面和后表面，其中，通过改变所述前表面和所述后表面中的至少一个中的表面曲率来实现所述焦度轮廓，并且其中，所述前表面或所述后表面在所述第一区域的所述外边缘处具有焦度的阶跃。
39.根据权利要求31所述的晶状体，其中，所述晶状体包括前表面和后表面，其中，通过改变所述前表面和所述后表面中的至少一个中的表面曲率来实现所述焦度轮廓，并且其中，所述前表面或所述后表面在所述第一区域的所述外边缘处都没有焦度的阶跃。
40.根据权利要求31所述的晶状体，其中，所述晶状体包括前表面和后表面，其中，通过改变所述前表面和所述后表面中的至少一个中的表面曲率来实现所述焦度轮廓，并且其中，所述第二区域的不增大部分由基于半径平滑变化的焦度来表征，使得从所述第一区域的所述外边缘到所述最小晶状体焦度的径向位置的距离小于0.4mm。
41.根据权利要求31所述的晶状体，其中，所述晶状体是梯度折射率透镜，其具有径向变化的折射率，以提供所述焦度轮廓。
42.根据权利要求31所述的晶状体，其中，在至少0.3mm的径向距离上基本在所述第二区域中维持所述基础焦度。
43.根据权利要求31所述的晶状体，其中，在至少0.6mm的径向距离上基本在所述第二区域中维持所述基础焦度。
44.根据权利要求31所述的晶状体，其中，所述晶状体还包括具有叠加于其上的衍射轮廓的表面。
45.根据权利要求44所述的晶状体，其中，所述衍射轮廓被配置成产生具有MTF中的第一峰和MTF中的第二峰的焦深，并且其中，所述焦度轮廓在所述第一峰和所述第二峰之间增大所述MTF，其中，使用ISO1模型眼睛来指定所述MTF，并且其中，所述MTF是当所述晶状体被浸入在546nm处具有1.336的折射率的水性体液中时，针对3mm直径的瞳孔，在546nm光下，在视网膜处针对50lp/mm的空间频率而指定的。
46.根据权利要求45所述的晶状体，其中，所述焦度轮廓仅在所述第一峰和所述第二峰之间增大所述MTF。
47.根据权利要求45所述的晶状体，其中，所述衍射轮廓是双焦点衍射轮廓。
48.根据权利要求45所述的晶状体，其中，所述最大MTF值等于或大于0.35。
49.根据权利要求45所述的晶状体，其中，所述MTF中的所述第一峰和所述第二峰分开约2.5屈光度，并且所述EDOF特征从所述第一峰开始在近视方向上提供了与所述第一峰连续的焦深，所述与所述第一峰连续的焦深在至少约1.25屈光度内维持0.15或更大的MTF。
50.一种人工晶状体，具有光轴，并且使用折射特征在所述光轴的1.4mm径向距离内提供扩展焦深，以生成过焦MTF，所述过焦MTF由第一峰和与所述第一峰连续的区域来表征，所述第一峰具有超过0.35的绝对最大MTF值，所述与所述第一峰连续的区域维持大于0.15的MTF值以实现在近视方向上从所述第一峰延伸的至少约1.25屈光度的焦深，其中，所述MTF是使用ISO1模型眼睛来指定的；并且其中，所述MTF是当所述晶状体被浸入在546nm处具有1.336的折射率的水性体液中时，针对3mm直径的瞳孔，在546nm光下，在视网膜处针对50lp/mm的空间频率而指定的。
51.根据权利要求50所述的晶状体，其中，所述晶状体在所述过焦MTF中仅有单个峰，由此所述晶状体为单焦点的。
52.根据权利要求51所述的晶状体，其中，所述最大过焦MTF值等于或大于0.5。
53.根据权利要求50所述的晶状体，其中，所述折射特征在距所述光轴1.2mm的径向距离内。
54.根据权利要求50所述的晶状体，其中，所述折射特征在距所述光轴0.7mm的径向距离内。
55.根据权利要求50所述的晶状体，其中，所述晶状体是梯度折射率透镜，其具有径向变化的折射率，并且其中，所述折射特征是GRIN特征。
56.根据权利要求50所述的晶状体，其中，所述晶状体还包括具有叠加于其上的衍射轮廓的表面。
57.根据权利要求56所述的晶状体，其中，所述衍射轮廓被配置成在所述过焦MTF中产生第二峰，并且其中，与所述第一峰连续的所述区域在所述第一峰和所述第二峰之间延伸。
58.根据权利要求57所述的晶状体，其中，所述衍射特征仅在所述第一峰和所述第二峰之间增大所述MTF。
59.根据权利要求57所述的晶状体，其中，所述衍射轮廓是双焦点衍射轮廓。
60.根据权利要求59所述的晶状体，其中，所述最大过焦MTF值等于或大于0.35。
61.根据权利要求57所述的晶状体，其中，所述MTF中的所述第一峰和所述第二峰分开约2.5屈光度。
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