TWI338166B - Multifocal ophthalmic lens - Google Patents

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13 38166^........................---.- . --f Ug---- \ 木if曰修(更)正替換1 I-------------------.--. I... ........ I11」 玖、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於多焦點之眼用透鏡，更具體而言關於具 有降低像差之多焦點之眼內透鏡（人工晶體）。 【先前技術】 一般而言，需要多焦點透鏡以供某程度上對於遠距視 覺及不同視覺之能力，通常爲更大的（或更強的）中距視覺 及近距視覺的能力，有時候將該外加之中距視覺和近距視 覺的能力稱之爲「外加中距視覺」.及「外加近距視覺」， 通常以屈光度的方式表示。具有二焦點的多焦點透鏡稱之 爲雙焦點透鏡。 與單焦點眼用透鏡相比，多焦點眼用透鏡能提供降低 眼鏡依存性的優點，然而用單焦點眼用透鏡的病患一般都 需要閱讀用的眼鏡。在理想的狀況下，病患在遠距離和近 距離都有良好的視力，同時該焦點深度也可達到中距視覺 。在此情況下，無論任何情況病患都不需要眼鏡》然而， 因爲多焦點眼用透鏡將可得光線切分成二或多個焦點，有 時候會降低各焦點的目視品質。當遠方目標聚焦在視網膜 上時，由於有額外的焦點，模糊不清的影像會重疊在一起 ，反之亦然，所以會顯著地降低影像品質。降低的視力品 質可分成對比敏感度降低，以及散射光和光環等光學現象 出現。此外在植入之後病患必需進行學習的過程，因爲剛 開始顯現在該視網膜上之二（或多個）同時出現的影像可能 1338166

會發生混淆。大部分的情況中，模糊不清的影像會被人類 視覺感受及視網膜處理系統捨棄不用。 多焦點透鏡通常根據以下一或多個光學原理設計而成 1. 繞射型：習知結合繞射光學的折射鏡片，該鏡片 會將光切分成二或多個焦點。 2. 具有不同曲率半徑之環狀帶/環的折射光學。 US 4,642,1 1 2和US 5,08 9,024中揭示有雙焦點及多焦 點人工晶體的實施例。市面上可購得的多焦點透鏡的實施 例爲：CeeOn® 型 811E 型，得自，Pharmacia, Kalamazoo, MI及SA 40，得自AMO，Irvine,CA。前者以繞射光學爲基 礎，藉以將光分爲兩個焦點，一個供遠距視覺之用，一個 供近距視覺之用。後者爲具有3.5-屈光度外加近距視覺能 力之遠距視覺爲主的帶狀漸進式、多焦點式光學。 在IOL植入之後，任何殘餘的散焦（球體）和散光（圓 柱體）皆可經由眼鏡或隱形眼鏡加以矯正。除了眼睛的一 級散焦和散光，還可能有其他視力缺陷。例如波前通過折 射面時所發生的不同階像差。當波前通過有瑕疵的光學面 時波前本身會變成非球面狀，當非球面狀波前落在視網膜 上時就會發生視力缺陷。若囊袋中的角膜和透鏡並非完美 或無法完整地補償光學元件時，角膜和鏡片二者皆會造成 此類視力缺陷。本文中的術語「非球面」包括非球面性和 非對稱性。非球面可爲旋轉對稱或旋轉非對稱面及/或不 規則表面，亦即所有的面都不是球面。 -6- 1338166' 牟启’日‘修(更)正替换 -----—---' 最近，在硏究舊題目時，發現經植入具有球面透鏡表 面單焦點IOL(後文中稱爲習知人工晶體（CIOL))之眼睛 ，其視力品質可與相同年齡層人口的正常眼睛相比。因此 ，預期70歲的白內障患者經過外科植入人工晶體之後僅 能獲得相同年齡之無白內障人士的視力品質，雖然客觀而 言一般皆認爲該透鏡在視覺上優於天然的晶狀體。由以下 的事實可對這個結果加以解釋，CIOL並不適用於補償人 類眼睛的光學系統缺陷，亦即像差。 爲了改善經植入的人工晶體之性能，因此致力於提供 至少能部分地補償此等像差之植入用的人工晶體（降低像 差IOL，或 RAIOL)。申請人本身擁有的申請案 WO 0 1 /89424揭示能提供具有降低像差的眼用透鏡，以及製得 此眼用透鏡的方法。該方法包含將至少一角膜表面特徵化 爲數學模式，使用該數學模式計算該角膜表面產生的像差 。由此資訊，建立眼用透鏡的模型使由包含該透鏡和角膜 模型之光學系統所抵達的波前獲得眼睛所需的降低像差。 對於現今的多焦點透鏡，光學性質比現今的單焦點透 鏡更低。追顯不得到與擬晶體眼的（p s e U d 0 p h a k i c)病患大 不相同的靈敏度測量結果。因爲多焦點透鏡的目視品質較 低’所以即使是少許的光學品質改善也足以視爲明顯可見 的改善。 WO 00/76426和US 6,457,826二者提到可製造非球面 的BIOL。WO 00/76426並未揭示透鏡中使用任何特定的 非球面特徵’但僅提到可結合非球面與繞射圖案。然而， 1338166 • .

正替換買I US 6,457,826陳述可使IOL表面非球面化而達到光學矯正 的目的，但該案完全未說明到如何進行。 有鑑於前述說明，因此顯然可見需要較適用於補償個 別眼睛表面，如角膜表面，所引起的像差之多焦點眼用透 鏡，以及可使散焦及散光以外的像差獲得如同習知多焦點 人工晶體所能提供之較好的矯正之多焦點眼用透鏡。 【發明內容】 本發明的目的在於提供多焦點人工晶體及設計該人工 晶體的設計方法，其能克服先前技藝裝置及方法的缺點。 此目的可藉由申請專利範圍第1、40和81項中定義的方 法，並藉由申請專利範圍第1 02、103和146項中定義的 多焦點之眼用透鏡達成。 利用根據本發明之多焦點人工晶體的優點之一爲可獲 得改良的視覺品質。 本發明之實施例係由各獨立項加以定義。 【實施方式】 本發明一般係關於多焦點之眼用透鏡及獲得該多焦點 人工晶體的方法’該人工晶體可降低眼睛之至少一焦點的 像差。本文中的「像差」表示波前像差。基於瞭解收歛波 前必須是完美球面以形成點的影像，亦即若要在眼睛的視 網膜上形成完美的影像，已通過眼睛光學表面，如角膜及 天然的水晶體或人工的水晶體，之波前必須爲完美地球面

I -8 - 1338166 :爷月日修(更)正替诞頁 。若波前並非球面就會形成偏離影像。本文中的術語r非 球面」表示呈轉動對稱、非對稱及/或不規則表面，亦即 ，所有表面皆與球面不同。波前像差可依據參考資料，如 1990年，M.R. Freeman所著的Optics，第十版，所解釋 之不同逼近模式的數學項表示。 第一實施例中，本發明針對設計含一基本焦點和至少 一額外焦點之多焦點眼用透鏡的方法，在植入該眼用透鏡 之後可降低眼睛對於至少一焦點的像差。該基本焦點也可 稱爲遠程焦點，而該至少一額外焦點稱爲近程焦點和中程 焦點。該方法包含將至少一角膜表面特徵化爲數學模式之 第一步驟，使用該數學模式計算該角膜表面產生的像差 之第二步驟。藉以獲得角膜像差的表示式，亦即通過該角 膜表面的球面波前之波前像差。端視所選用的數學模式， 可採取各種不同的規則以計算角膜像差。該角膜較佳特徵 化爲數學模式，並使用該數學模式及射線追蹤技術計算產 生的角膜表面像差。藉以獲得角膜波前像差的表示式，亦 即通過該角膜表面的波前像差。端視所選用的數學模式， 可採取各種不同的規則以計算角膜像差。較佳爲將該角膜 表面的特徵以旋轉圓錐曲面的方式或以多項式的方式或其 組合化成數學模式。更佳爲該角膜表面以多項式之線性組 合的方式加以特徵化。 由以上各步驟之資料建立眼用透鏡的模型，使含該透 鏡和角膜模型的光學系統之波前獲得降低的像差。建立透 鏡的模型時慮及的光學系統通常包括角膜和該透鏡，但特 1338166 一

定的情況中也包括眼鏡的鏡片或人工矯正透鏡，如隱形 鏡、植入式角膜嵌體或可植入式矯正透鏡，之其他視覺 件，端視個別情形而定。 再者，對於眼用透鏡之遠距視覺基本能力、至少二 點之間的光線分配及額外焦點的光學能力必須加以選用 選用的方式根據習知符合眼睛之視覺矯正的特定需求的 法，例如美國專利案5,968，095號中說明的方法。 要建立多焦點透鏡時涉及決定特定的、預先選用的 射能力之透鏡形狀的系統之一或多個透鏡參數。這通常 及選用習知的前方半徑和表面形狀、後方半徑和表面形 、透鏡厚度和透鏡的折射率以及專屬於多焦點透鏡的參 等之透鏡參數，如上述有許多不同的方法可設計出多焦 .鏡。因而多焦指定參數取決於所用的多焦點設計。 一般皆瞭解根據本發明之多焦點眼用透鏡爲多焦點 形眼鏡、缺晶狀體的病患之多焦點角i嵌體等等，但是 多焦點人工晶體的形式詳加說明。再者，所討論的多焦 定參數限於可應用於繞射型雙焦點透鏡，但是要瞭解根 本發明建立模型的多焦點透鏡可爲任何多焦點類型或其 合。雙焦點繞射透鏡爲習知折射透鏡與繞射透鏡之組合 前者聚焦於無限遠，而後者用於近距視覺。繞射透鏡包 一系列寬度漸減的輻射狀環或「帶」。一般而言，將雙 點繞射透鏡的光線分配設在5 0 : 5 0%左右，由此使近距 遠距焦點相互配合。繞射透鏡可在習知透鏡的前方表面 後方表面上，或中間位置處形成。繞射雙焦點透鏡的光 R修(更)正替換頁 眼 元 焦 方 折 涉 狀 數 . 透 J 隱 以 指 據 組 > 含 焦 和 或 線 -10- 丁- -------.... — . ................— -. ... ---- -___ i —qq 7一列 1 | ? >Γ !3修(更幻正替換頁 分配取決於繞射帶的步階高度。對於近程焦點的能力外加 取決於繞射帶的直徑。理論上這與透鏡和周邊介質的折射 率並不相干。 以實際的術語而言，可利用習知雙焦點透鏡爲主的資 料建立該透鏡的模型，如Pharmacia公司製造的 CeeOn® 8 1 1 E透鏡。維持該透鏡的中心半徑値、厚度和折射率， 同時選用不同類型的前方及/或後方表面，由此提供此表 面當中之一或二者以擁有非球面外形。 根據本發明之一實施例，藉由選用非球面組件而建立 雙焦點人工晶體的前方及/或後方表面之模型。較佳爲透 鏡具有至少一如所說明的非球面或其他旋轉圓錐體的表面 。設計透鏡之非球面表面係眾所周知的技術並可根據不同 的原理執行，對於該等表面的說明在申請人的PCT專利 申請案WO 0 1 /62 1 8 8中更詳細地加以說明，在此僅供參 考之用。 本發明的方法可進一步比較含該透鏡之光學系統的像 差與含平均角膜波前像差之平均角膜的模型，並評估是否 至少有一焦點之平均角膜的波前像差已獲得充分降低而硏 發。在上述透鏡的物理參數中發現可改變適合的變數而找 到透鏡模型’充分地跳脫球面透鏡的形式以補償角膜像差 〇 較佳爲根據可與本發明的方法倂用之眾所周知的形貌 測量方法以直接角膜表面測量進行，將至少一角膜表面特 徵化爲數學模型以建立表示角膜像差的角膜摸型，該形貌 -11 - 1338166 ------- TOO------------------1 年月K修(更)正静换I| -----1 測量方法乃以可計數的模型表示角膜表面的不規則。爲此 目的之角膜測量可藉由ORBSC AN®影像角膜圖形進行， 該圖形可由Orbtech或由角膜形貌學方法，如Premier Laser Systems公司的EyeSys®獲得。較佳爲至少測量前 角膜表面’更佳爲測量前角膜表面和後角膜表面並加以特 徵化且一倂以最後得到的波前像差項表示，如表示總角膜 波.前像差之多項式線性組合。根據本發明其中之—重要態 樣，以表示角膜波前像差平均値並由該平均像差設計透鏡 爲目的對選擇性的族群進行角膜特徵化。然後可計算該族 群之平均角膜波前像差，例如以多項式的平均線性組合表 示，並用於透鏡設計方法。此態樣包括選用不同的相關族 群，例如年齡族群，以產生適合的平均角膜表面。有利的 是，可藉以提供適用於與決定要進行白內障手術或屈光矯 正手術’包括IOL或角膜嵌體或有晶體眼i〇l之植入， 的個體有關之族群的平均角膜的透鏡。藉以使該病患獲得 雙焦點透鏡，與習知球面透鏡相比時得給予眼睛以實質上 較小的像差。 上述角膜測量較佳也包括角膜屈光力的測量。本發明 的設計方法在選用透鏡能力時，一般都會將角膜的能力和 眼睛軸向長度考慮在內。 本文中的波前像差較佳也以多項式的線性組合表示， 而含角膜模型和建立模型的人工晶體之光學系統較佳也能 對至少一焦點，較佳能對各焦點，提供獲得實質上降低像 差的波前，該波前以此多項式之一或多項表示。在此視覺 -12- 133.8166-..….…— ______ 「9ΤΤΓ2^------1 •1年月日修(更)正替換 技藝中’熟於此藝之士可用數類型多項式說明像差。該多 項式宜爲Seidei或Zernike多項式。根據本發明以使用 Zernike多項式爲宜。 使用Zernike多項式說明波前像差的技術由完美球面 以外的光學表面開始，陳述視覺技術並可與例如丨9 9 4年 ,j. Opt· Soc. Am.，第 11 卷第 7 冊，第 1 949 至 1 957 頁 中槪述的Hartmann-Shack感應器一倂使用。眼科醫師也 已經建立好不同的Zernike多項式以表示包括散焦、散光 、慧差（coma)和已達更高像差的球面像差之不同像差現象 。本發明方法之貫施例中’角膜表面測量得到以Zernike 多項式前1 5項之組性組合表示的角膜表面。藉由射線追 蹤法’可將Zernike說明轉成最後得到的波前（如方式程 (1)說明的）’其中Zi爲第i個Zernike項，而ai爲此項的 加權係數。Zernike多項式係一組以單位圓定義的完全正 交型多項式。以下，表1顯示Zernike多項式前15項和 各項表示的像差。 Ζ{Ρ,Θ) = ^ιαιΖι Ο) 式（1)中，P和Θ分別地表示標準化半徑和方位角。 -13- 1338166

ITTi...........'年月Β射更)¾、換I . Ζί(ρ,θ) 1 1 活塞 2 2pcos θ 傾斜 3 2psin0 傾斜 4 V3(2p2-1) 散焦 5 -s/6(p2 sin 20) 散光1級(45) 6 V6(/?2 cos 2^) 散光1級(0°) 7 SQp1 -2p)sm0 慧差y 8 V8(3p3 -2p)cos^ 慧差X 9 V8(p3sin30) 三葉30。 10 V8(p3 cos30) 三葉0。 11 V5(6p4-6/9J+l) 球面像差 12 Vi0(V-3p2)cos20 散光2級(0) 13 VlO(4p4-3/32)sin20 散光2級(45°) 14 Vl〇(/?4 cos40) 四葉0° 15 Vl〇(p4 sin4^) 四葉22.5° 習知以人工晶體進行的光學矯正只符合含植入透鏡之 眼睛的光學系統之第四項。供散光矯正的眼鏡、隱形眼鏡 和特定的人工晶體可進一步符合第五項和第六項並實質上 減少表示散光的Zernike多項式。 本發明方法進一步包括計算由含該建立模型的雙焦點 人工晶體和慧差的光學系統所獲得的波前像差並以多項式 之線性組合表示，以及決定該雙焦點人工晶體是否已提供 滿足該一或多個焦點所需的波前像差降低程度。若發現波 -14- 1338166 丨聲’角〜制幻正替換英 前像差的降低程度尙不足’將再重新建立透鏡的模型直到 充分地降低該多項式各項之—或多項爲止。重新建立透鏡 的模型表示改變至少一會影響一或多個焦點的透鏡設計參 數。這些包括前方表面形狀和中心半徑 '後方表面形狀和 中心半徑、透鏡的厚度、其折射率及繞射帶的直徑和步階 高度。一般而言，此重新建立模型的方法包括改變透鏡表 面的形狀使其不再呈球面。透鏡設計時有數個手段可用以 與設計方法倂用，如OSLO和Code-V等光學設計軟體組 。與本申請案有關的Zernike多項式格式列舉在表1中》 根據一實施例，本發明的方法包含將至少一角膜表面 表示爲Zernike多項式的線性組合，藉以決定最後得到的 角膜波前Zernike係數，亦即經考慮之後選用之各個單獨 的Zernike多項式之係數。然後建立雙焦點透鏡的模型使 得包含該雙焦點透鏡模型的光學系統能供給至少一焦點以 充分降低所選Zernike係數之波前》該方法可視情況需要 以下列之其他步驟加以更新，該步驟包含計算Zernike多 項式的Zernike係數，•該Zernike多項式表示由含建立模 型之雙焦點人工晶體和角膜之光學系統所得到的波前，以 及決定該透鏡已提供滿足該角膜和透鏡之光學系統之一或 多個焦點所需的波前Zernike係數降低程度；以及視情況 需要再重新建立該雙焦點透鏡的模型直到該至少一焦點之 該係數充分降低爲止。在本態樣中，本方法考慮至 Zernike多項式的第4階並以能充分降低表示球面像差及/ 或散光項之Zernike係數爲目標。特佳爲能充分降低由含 -15- 1338166 f ·为Η修(更)」:巧 角膜和該建立模型的多焦點人工晶體之光學系統得到的波 前的第11項Zernike係數，以便獲得實質上不含至少一 焦點之球面像差的眼睛。或者，設計方法也可包括降低更 高階像差而朝向降低第 4階以外的更高階像差項之 Zernike 係數。 爲了達到所需要的像差降低，雙焦點人工晶體係相對 於眼睛之光學系統的無像差光學行爲進行最佳化。關於此 ，該光學行爲可使任一焦點最佳化或同時使該二焦點最佳 化。若使該透鏡的基本焦點最佳化，那麼該透鏡將獲得遠 距視覺之最佳光學結果。因此當透鏡的近距焦點最佳化時 ，近距視覺將達到最佳的性能。若該透鏡同時使二焦點最 佳化，將達到最佳的所有性能。可形成雙焦點透鏡的繞射 圖案而與建立模型以降低光學系統的像差之透鏡表面毫不 相干，但亦可將該繞射圖案在同一透鏡表面上形成。 根據選用族群進行角膜特徵化而設計透鏡時，較佳以 說明表面形貌學的Zernike多項式表示每一個體的角膜表 面，並由彼決定波前像差的Zernike係數。由此結果計算 平均Zernike波前像差係數並用於設計方法中，目的在於 充分降低所選用的係數。根據本發明之替代方法中，改換 以說明表面形貌的Zernike多項式平均値計算並用於設計 方法中。要瞭解以一大族群的平均値爲主的設計方法所得 到的透鏡乃以實質上改善所有使用者的視覺品質爲其目的 。可能因此較不需要根據平均値完全消去波前像差項的透 鏡而留下某些比習知透鏡視力更差的個體。因此，僅適於 -16- 1-338166

*90^ { —3 修(更)正 將所選的Zernike係數降至某程度或平均値的預定比例。 根據本發明設計方法之另一逼近方法，選用族群的角膜特 徵和最後得到表示每一個別角膜像差的多項式，例如 Zernike多項式，之線性結合皆可以係數値的方式比較。 由此結果，選用適當的係數値並用於本發明的設計方法以 獲得適當的透鏡。經選用含相同記號像差之族群中，一般 該係數値可爲所選用族群當中的最低値，而與習知透鏡相 比，由此値設計而成的透鏡將能供給族群中所有個體以經 改善的視覺品質。 本發明之一實施例包含選用代表性的病患族群並收集 該族群中每一個體的角膜形貌資料。此方法進一步包含針 對表示瞳孔直徑的預設孔徑大小，將該資料轉換成表示每 一個體的角膜表面形狀的項。之後計算該族群中至少一角 膜形狀項的平均値以獲得至少一平均角膜表面形狀項。可 算出替代或補償骸角膜所對應的至少一角膜波前像差項之 平均値。利用射線追蹤步驟轉換所對應的角膜表面形狀項 而獲得角膜波前像差項。由該至少一平均角膜表面形狀項 或由該至少一平均角膜波前像差項設計而得到可使至少一 焦點降低含角膜和透鏡的光學系統之該至少一平均波前像 差項的雙焦點人工晶體。 在本發明之較佳實施例中該方法進一步包含由計算所 得之至少一平均角膜表面形狀項或由該至少一平均角膜波 前像差項設計該群人所需的平均角膜模型。該方法也包含 檢查所設計的眼用透鏡是否正確地補償至少一平均像差項 -17- 1338166 本月2¾修(更)二賴Μ 。藉由測量行經該模型平均角膜和透鏡之波前的特定像差 項而進行。若對至少一焦點所測量的波前中該至少一像差 項並未充分地降低，則重新設計透鏡《 較佳由平均角膜表面形狀項或由預定半徑之平均角膜 波前像差項計算設計雙焦點透鏡所需的一或多個表面說明 性（非球面說明性）常數。由該透鏡的折射能力決定球面半 徑。 較佳將角膜表面特徵化爲數學模型並使用該數學模型 及射線追蹤技術計算最後得到的角膜表面之像差。從而獲 得該角膜波前像差的表示式，亦即通過該角膜表面之波前 的波前像差。視所選的數學模型而定，可採取不同的方式 計算角膜波前像差。較佳以旋轉圓錐項或以多項式或其組 合的項將該角膜表面特徵化爲數學模型。更佳將該角膜表 面特徵化爲多項式線性組合項。 在本發明之一實施例中，設計該雙焦點透鏡之至少一 非球面使得就眼睛方面來說至少一焦點的透鏡能供給通過 的波前以具有實質上數値相同，但符號與選用人群之角膜 測量得到的同一像差項平均値相反之至少一波前像差項。 藉此在通過該雙焦點透鏡之後由該角膜提供之該至少一像 差項中，經由病患眼睛的角膜達到的波前將獲得降低。在 此所用的措辭「就眼睛方面來說」表示就真實的眼睛而言 以及就眼睛的模型而言。 在本發明之特定實施例中，該波前獲得以高達第四階 之旋轉對稱的Zernike項表示之經降低的像差項。爲達此 -18- 1338166 gg™7TT^---—

1年‘月日修(£)正替換I 目的，設計雙焦點人工晶體以降低至少一焦點之通過波前 的正球面像差項。在本文中，定義正球面像差使具有正能 力的球面產生正球面像差。較佳使該雙焦點透鏡適用於補 償至少一焦點的球面像差，更佳使該雙焦點透鏡適用於補 償表示波前像差之Zernike多項式之至少一項，較佳爲至 少第1 1項Zernike項，見表1。 選用的人群可爲例如屬於特定年齡層的人、將進行白 內障手術的人群或已進行包括但不限於LASIK(準分子雷 射層狀角膜重塑術）、RK(放射狀角膜切開術）或PRK(光學 角膜切開術）之角膜手術的人群。該族群也可爲具有特定 眼疾的人群或特定眼睛有光學缺陷的人。 該透鏡也可適合地提供光學能力。這可根據習知眼睛 對於光學矯正有特定需求的方法而進行。較佳爲該透鏡之 基本焦點的折射能力係低於或等於34屈光度，而額外焦 點的折射能力係介於2與6屈光度之間。建立透鏡的模型 以補償像差時會考慮到的光學系統一般包括平均角膜和該 透鏡，但在特定情況中該光學系統也可包括其他含眼鏡鏡 片在內的光學元件，或人工矯正透鏡，如隱形眼鏡、角膜 嵌體或可植入式矯正鏡片，端視個別情況而定。 在特佳的實施例中雙焦點人工晶體係針對將進行白內 障手術的人而設計。在此情況下顯示出由此族群獲得的平 均角膜係由符合下式之扁長表面加以表示： • + adr4 + aer6 1 + (cc + l)r2 *19- 1338166 斑一77? 9---------—— 年为9修(更)正赞丨:請 式中， 圓錐常數CC的値係介於-1和〇之間 R爲中心透鏡半徑，而 ad和ae爲圓錐常數以外的多項式係數。 在此硏究中該扁長表面的圓錐常數係介於4 mm孔徑 大小（瞳孔直徑）之約-〇. 〇 5，至7 m m孔徑大小之約-〇. 1 8 之間。根據此結果要設計的雙焦點人工晶體應具有符合該 式之扁長表面。因此適於根據平均角膜値降低白內障病患 之至少一焦點的球面像差而改善視覺品質之雙焦點人工晶 體將具有符合上述方程式的扁長表面。因爲該角膜通常會 對眼睛內的波前產生正的球面像差，所以要植入眼睛的雙 焦點透鏡將具有負的球面像差同時符合上述的扁長輪廓。 · 已發現可矯正1 00%平均球面像差之人工晶體具有數値小 於0的圓錐係數（表示經改良的圓錐表面），此在說明書的 實施部分將詳加討論。舉例，6 mm孔徑將可提供圓錐常 數値約-1.02之20屈光度透鏡。 在此實施例中，設計雙焦點人工晶體以平衡角膜的球 面像差’其具有代表球面像差之波前像差的Zernike多項 式係數，在使用表1所示的多項式時，該波前像差的 Zernike多項式係數在3 mm開孔半徑時該波前像差的 Zernike 多項式係數的値在 0.000069 8 mm 至 0.00087 1 mm 的區間內，在2 mm開孔半徑時的値在0.0000161 mm至 0-00020 mm的區間內，在2.5 mm開孔半徑時的値在 0.0000465 mm 至 0.000419 mm 的區間內，在 3.5 mm 開孔 -20- 1338166 • —y ~ 年月日修(更)正替換頁 半徑時的値在0.0000868 mm至0.00163 mm的區間內。爲 具有兩個角膜折射率爲1.3 3 75之表面的角膜模型計算此 數値。可以使用角膜的光學等效模型格式而不會悖離本發 明的範圍。例如一或更多表面的角膜或具有不同折射率的 角膜皆可使用。在此各區間的下限値等於特定開孔半徑減 去一個標準偏差的測量平均値。上限値等於各特定開孔半 徑加上三個標準偏差的測量平均値。選用僅減去一個SD( =標準偏差），同時選用加上三個SD的理由係在本實施 例便利的是僅補償正的角膜球面像差，而平均値中減去一 個以上的SD時將得到負的角膜球面像差。 根據本發明其中之一實施例，該方法進一步包含以下 的步驟：測量一特定病患的角膜之至少一波前像差項，以 及決定所選用對應於此病患的族群對此特定病患是否具有 代表性。若真爲此情況，植入所選用的透鏡，若並非此情 況，植入另一族群的透鏡，或使用此病患的角膜類型充當 設計角膜以設計單獨針對此病患之透鏡。此方法步驟爲較 佳者，因爲果真如此角膜有極大像差値的病患將可獲得特 別的處理。 根據另一實施例，本發明係關於雙焦點人工晶體之選 用，該雙焦點人工晶體的折射能力由許多具有相同能力但 不同像差的透鏡獲得，適用於病患所需的光學矯正。選用 方法同樣地進行至已說明的設計方法，並涉及至少一角膜 表面利用該角膜表面的像差計算時所用的數學模型特徵化 。接著評估所選用的透鏡和角膜模型之光學系統，藉由計 -21 - 1338166 犟32¾修⑵ 算由此系統抵達的波前像差以檢討至少一焦點是否已達到 充分的像差降低。若發現有充分的矯正就選用新透鏡，該 透鏡具有相同的能力，但不同的像差。本文中使用的數學 模型與上述者相似，並可使用該角膜表面之同一特徵化方 法。 由此選用決定的像差較佳表示爲Zernike多項式的線 性組合，並計算含模型角膜和所選透鏡的最後光學系統之 Zernike係數。由該系統的係數値可以該光學系統之 Zernike係數說明，判定該雙焦點透鏡是否已充分地平衡 至少一焦點的角膜像差項。若發現所需的個別係數並未充 分降低，可藉由選用新的具有相同能力但不同像差的透鏡 而迭代地重複進行此步驟，直到發現可充分降低至少一焦 點的像差之透鏡爲止。較佳爲判定至少15個高達4階的 Zernike多項式。若認爲已足以矯正球面像，僅矯正用於 角膜和雙焦點人工晶體的光學系統之Zernike多項式的球 面像差項。要瞭解必須選用雙焦點人工晶體使得就含透鏡 和角膜的光學系統之至少一焦點而言，此等項次之選擇足 夠小。根據本發明，可實質上刪除或使該至少一焦點的第 11項Zernike係數，an，趨近於零。這是要獲得雙焦點 人工晶體的先決條件，該雙焦點透鏡可降低眼睛對於至少 一焦點的球面像差。本發明的方法可以同樣的方法考慮其 他Zernike係數，以矯正球面像差以外之類型的像差，例 如散光 '慧差和更高階的像差。更高階的像差也可仰賴將 許多Zernike多項式選爲模型的—部分而得矯正，該例中 -22- I— — -. _ .... ..- ......... — I—wnrrtt--------------1 年月曰修(更)正替換頁 可選用可矯正比第4階更高階像差的透鏡。 根據一重要態樣，選用方法涉及從具有某範圍能力的 透鏡，和許多具有不同像差而遠距焦點和近距焦點皆介於 各能力組合範圍內的透鏡之透鏡套組當中選擇透鏡。有一 實施例中介於各能力組合範圍內的透鏡含有具不同非球面 組件的前方表面。若以適合的Zernike係數表示，第一個 透鏡對於至少一焦點不具充分降低的像差，則選用新的具 有相同能力組合但不同表面（非球面像差）的透鏡。必要時 選用方法可迭代地重複進行直到發現最佳的透鏡或對於至 少一焦點而言，所硏究的像差項降至顯著的邊界値以下爲 止。事實上，由角膜檢查獲得的Zernike項將由眼部外科 醫師以該套組的透鏡與習知的Zernike式相比的算法直接 獲得。由此比較，將可發現並植入套組中最適合的透鏡。 或者，該方法可在白內障手術之前進行並將角膜評估的資 料傳送至透鏡製造廠以製造個別量身訂做的透鏡。 本發明進•一步關於具有至少一非球面之雙焦點人工晶 體’其至少一焦點可將通過眼睛角膜的波前轉換爲實質上 呈球面的波前，而其中心位在眼睛的視網膜上。相對於高 達第4階之旋轉對稱的Zernike項所表示的像差，該波前 較佳爲實質上呈球面。 根據特佳的實施例，本發明係關於雙焦點人工晶體’ 用標準化格式表示成Zernike多項式的線性組合，其具有 Zernike係數ail可平衡角膜之正的相對應項之負的第4 階第Π項時，在植入之後，該雙焦點人工晶體之至少一 -23- 1338166 f]

'W 年 表面必需能使眼睛之至少一焦點獲得充分降低的球面像差 。在本實施例之一態樣中，決定該雙焦點透鏡的Zernike 係數au以補償數個角膜的Zernike係數ail經適當次數評 估之後所得到的平均値。另一態樣中，決定Zernike係數 an以補償一病患之個別角膜的係數。因此雙焦點透鏡可 針對個體量身訂做而具有高精確度。 本發明進一步關於供給病患雙焦點人工晶體之另一方 法，至少部分地補償至少一焦點的眼睛像差。本方法包含 自眼睛移除本來的透鏡。以手術移除受損的透鏡可利用習 知晶體乳化術來進行。該方法進一步包含利用波前感應器 測量不含此透鏡之無晶狀體眼的像差。波前測量之適合方 法可見於Liang等人在J.Opt.Soc.Am·，1994年，第11卷第 7冊，第19 49至195 7頁。再者，該方法包含由至少能部 分地補償至少一焦點所測得像差之透鏡套組選用，以及將 該眼睛植入眼內。該透鏡套組包含不同能力及不同像差的 透鏡，且可以早先說明的方法尋找最適合的透鏡。或者， 可根據無晶狀體眼的波前分析而設計出針對病患個別設計 的透鏡，以便進行後續植入。此方法係有利的，因爲不需 要進行角膜的形貌測量而‘能自動地將整個角膜，包括前表 面與後表面，列入考慮。 根據本發明之特定實施例，如前述部分之說明，經設 計以降低來自透鏡和角膜系統的焦點之波前的像差之非球 面多焦點透鏡可提供以分配各焦點的光線之方法，以達到 使透鏡之穿戴者得到較好的視覺機能之目的。例如，所欲 -24- 1338166' —'997""29 ί

年·月曰修(更)正替換I 爲瞳孔在最大直徑時能供應更大的光強度給非球面雙焦點 像差降低的IOL之遠距焦點。在實傺狀況中，這將能供給 個體在黑暗中對於遠距離的物體以較佳的視覺品質，使得 夜間開車更加簡單容易。有數個已知的技術能藉由降低繞 射圖案往透鏡周圍方向的步階高度以改善多焦點透鏡之光 線分配。美國專利案第4,8 81，805號建議各種利用不同階 梯深度以改變多焦點透鏡中各不同焦點的光線強度之方式‘ 。美國專利案第5,699，142號揭示包含具衰減帶之繞射圖 案的多焦點人工晶體，該衰減帶會使能量平衡由近距焦點 逐漸地移至遠距焦點。分析該衰減帶得知繞射圖案的階梯 具有往透鏡周圍方向逐漸地減小的深度。藉著使步階高度 (階梯深度）獲得適當的調整，將可獲得該雙焦點透鏡二焦 點間50-5 0%分配之所需偏差。 根據另一特定實施例，如本說明書前述部分槪述的， 本發明之非球面透鏡可提供降低至少一焦點之色像差 (chromatic aberration)的方法。國際專利申請案公開第 WO 02/08428 1號已說明能矯正色像差和其他由眼睛與扭 曲視覺的光學部分引發之像差的非球面單焦點透鏡，在此 倂入本文以供參考。內文中「色像差」表示眼睛的光學表 面還有透鏡本身所引進的單色像差（monochromatic aberration)和色像差二者。 一般多焦點人工晶體可爲折射型或繞射型，而繞射型 已經另外詳加說明。對於兩種多焦點IOL之選擇方案，色 像差較佳由建構爲具繞射表面圖案的繞射部分之表面提供 -25- 1338166 la 7.2 9 f

年月田修(£}土替齡Π _二.，,.._I 並有折射能力加至總透鏡能力。雨種選擇方案中，設計降 低色像差的表面以補償任何由透鏡的折射部分所引進的色 像差，並補償由該繞射表面圖案所引進的單色像差" 如W0 02/084281中所討論的，可設計透鏡以降低由 個別眼睛表面（亦即角膜）決定的色像差，或降低由相關個 體族群收焦到的平均色像差値（例如由選擇去進行白內障 手術的病患的角膜得到的平均値）。 在可矯正色像差和其他像差，如球面像差，之非球面 多焦點IOL設計方法中，可能也需要補償其他的像差，如 繞射圖案所引進的球面像差，同時進行繞射圖案能力分配 之選擇性調整。 對於非球面補償像差項，如已設定有能提供使透鏡具 有多焦點之特徵的球面像差，的實施例，設計方法宜包括 以下的步驟： (i) 選擇眼睛模型，宜爲NaVarr〇( 1 98 5年）眼睛模型 ，其具有預定折射能力之多焦點眼用透鏡以及預定量的至 少一單色像差； (ii) 評估該眼睛模型在各種波長時的能力，以決定眼 睛模型的色像差； (iii) 評估能力如何隨著該眼睛模型之色像的理想補償 波長而變的矯正函數； (iv) 尋找能力如何隨波長而變的線性函數，宜逼近該 矯正函數； (v) 計算與此線性函數相對應的繞射輪廓之臨時帶寬 -26- 99 7 9 9 \ ¥月―曰修(更)正替換頁 ’又計算此繞射輪廓的繞射能力； (vi) 將透鏡的折射能力減去經計算該繞射輪廓所需能 力的量； (vii) 評估步驟iii)的新矯正函數，尋找步驟iv)的新 線性函數並計算與此新線性函數相對應之新繞射輪廓的新 臨時帶寬及新繞射能力； (viii) 調整該透鏡的折射能力使總能力等於預定 的能力； 重複進行步驟Vi)至viii)直到發現混合眼用透鏡的折 射和繞射部分之適當結合爲止，該二者能供給眼睛模型以 預定的能力及色像差之適當降低。 該設計方法中最好使繞射雙焦點透鏡以下列的方法平 衡近距焦點和遠距焦點之間的色像差，使Navarro眼睛模 型所成透鏡得到50周期/毫米時的多色調變轉換函數，其 由一組接近相同値的眼睛模型（亦可見以下實施例4)得到 。對於利用繞射非球面多焦點IOL的實施例，矯正色像差 的繞射表面圖案將係由許多環所組成的第二繞射圖案。例 如，總共20D能力中有2D能力來自第二繞射圖案的透鏡 ，第一個區帶有1.5 mm的半徑寬。本例子中，將第二繞 射表面圖案係位於疊在球形表面上的透鏡之前側。然後第 —繞射圖案較佳爲設置於透鏡之後側。又對於折射雙焦點 透鏡而言，近距焦點和遠距焦點的色像差（稍微）不同，表 示近距焦點和遠距焦.點的性能可使用優化函數（merit function)加以平衡，該優化函數在50周期/毫米時的調變 -27- 1338166 y9 799------------------------；

年’ f S修(更):½¾頁I i -— 丨|| ^ 轉換函數爲一例子。 另一特定實施例中，建立多焦點透鏡的模型以降低含 透鏡和模型角膜之光學系統之至少一焦點的像差而不需考 慮波前通過該系統時角膜會提供像差。此類透鏡將適於含 有會產生少許像差的角膜之個體或沒有任何角膜像差資料 的輔助的時候。此等透鏡將設計而具有非球面，分析表面 設計以降低通過該透鏡而由該透鏡本身產生的波前中的像 差。通常該像差涉及球面像差。此類焦點透鏡的適當實施 例爲可產生多重焦點的透鏡表面上有繞射圖案的繞射型， 更佳爲能使分配至其遠距焦點的光線比分配至其近距焦點 的光線更多的雙焦點透鏡。可視情況需要以上述的方法提 ’ 供以產生所需的光線分布，並以第二繞射圖案提供以補償 · 眼睛的色像差。 根據本發明的透鏡可利用習知方法製造而成。有一實 施例中該透鏡係由軟質的、有彈性的材料，如聚矽氧烷或 水凝膠，製成。美國專利案第5,444,1 06號或美國專利案 第5,236,970號中有發現此類適於摺疊人工晶體的實施例 。製造非球面聚矽氧烷透鏡或其他可摺疊的透鏡可根據美 國專利案第6,007,747號進行。或者，根據本發明的透鏡 可由更硬的材料，如聚甲基丙烯酸（甲）酯，製造。熟於此 藝之士可輕易地分辨替換材料及製造方法，適合用以製造 本發明的降低像差之透鏡。 如以下實施例所示，在調變轉換函數特性方面，根據 本發明之雙焦點人工晶體（BRAIOL)比習知BIOL更加優越 -28- - ......... ..... — — _ 「qq--------------———-—】 年月β修(更.)正替換頁 ...... 。更明確地說已發現設計使該二焦點之間的光線分布爲 50 : 50%時，BRAIOL在每毫米50周期的空間頻率時對二 焦點有至少0.2的調變。測量利用5 mm孔徑在平均眼睛 模型中進行。令人驚評的是進一步發現以上述指定的模型 進行測量時，該二或更多焦點在50周期/毫米時之總調變 大於0.40，有時候甚至大於0.50，與光線分配無關。在 50周期/毫米時的總調變與光線分配無關的事實用於說明 光線分配有1 00 : 0%之極限値的情形，也就相當於單焦點 透鏡。設計、製造並'測量習知透鏡和矯正球面像差的透鏡 。在此情況中，習知透鏡在50周期/毫米時有0.21之調 變，同時球面像差的最佳化設計顯示調變爲0.6，相當於 所設計的雙焦點透鏡之總調變。 再者，評估實驗發現雙焦點透鏡之2焦點的波前與某 些Zernike項無關，但有些Zernike項合在一起或對2焦 點而言相等。此差異絕大部分都在於「散焦」項，該項表 示焦點之間有4屈光度的差異。在設計方法中發現該波前 的球面像差部分該2波前並無極大不同。這對於其他像差 '遠離散焦、傾斜及活塞項而言也是一樣。因此本發明可 提供基本上對於所有焦點而言相同程度之降低像差的透鏡 實施例 槪要： 矯正角膜球面像差（BRAIOL)的雙焦點人工晶體可根 -29- 1338166

—|Γ㉟ 據習知雙焦點透鏡（BIOL)而建立模型，在本例子中 Pharmacia公司，雙焦點811E型係由聚（甲基丙烯酸甲酯） 材料製造的繞射透鏡設計。此透鏡對閱讀的外加能力爲+4 屈光度，對應閱讀眼鏡3屈光度。此實施例中，該設計適 用於聚矽氧烷材料。結果，繞射表面輪廓的步階高度會隨 著此2材料之降低的折射率的比率而增加。 該透鏡光學裝置爲雙凸透鏡和繞射透鏡的組合。繞射 表面輪廓疊在該光學裝置的球形後表面上。繞射表面輪廓 可利用習知弛度方程式（sag equation)加以說明。文獻中有 說明該表面輪廓方程式的實施例。例如，Cohen( 1 993, ’Diffractive bifocal lens design’，Optom Vis Sci 70(6): 46 1:8)利用此方程式說明繞射輪廓：

Sd(r) = h*{N-r2/w2} 式中 r係與光軸的距離 h係最大輪廓高度（步階高度） N係區帶數目 w係第一區帶的寬度 其他的方程式也有可能。繞射輪廓的類型與加工原理 並無相關。將繞射輪廓叠在正常的球形表面上，使總弛度 方程式變成 -30- 1338166 一 U2!修(更)正替顔 S(r) = Ss(r) + Sd(r) 式中爲球形雙凸透鏡的弛度方程式：

Ss(& cv^r l + yl — cv cv = 1/R透鏡光學裝置的曲率 R爲該透鏡光學裝置的曲率半徑 繞射雙焦點透鏡的曲率半徑等於具有相同能力之單焦 點透鏡的曲率半徑。 整個實施例中將該二焦點之間的光線分配選定爲50% :5 0%，近距視力的外加能力目標爲+4D。其他的光線分 配也可選定而不需改變該方法的作業的原理。事實上，市 面上光線分配介於7 0 % : 3 0 %至3 0 % : 7 0 %之間，而外加 近距視力介於3與4屈光度之間。但是在此範圍之外，本 方法應該也可應用。 整個實施例中，以選定的族群進行角膜特徵化所得的 資料用於計算最後的角膜像差。利用角膜形貌學測量71 個白內障病患族群的前方角膜表面形狀。波前像差也同樣 以Zernike多項式加以說明。 專利申請案第WO 01/89424號A1中的實施例4有說 明此方法。 利用參考波長 5 50奈米（λ = 5 5 0ηιη)以波長（λ)表示

Zernike多項式各項 -31 - Ι35δ1"6ύ

本實施例的目標在於以雙焦點IOL矯正角膜球面像差 。爲了評估設計，開發出理論的設計角膜，相似於專利申 請案W0 01/89424的實施例4中說明的。在建立單焦點 IOL的例子中設計角膜可爲1-表面模型，其中該角膜的折 射率爲角膜散光率1.3 3 75。繞射透鏡必須使用透鏡後（繞 射）表面周圍實際的活體折射率。因此，開發出2-表面模 型，具有如1-表面模型之相同的軸上像差。 以對稱的Zernike係數來評估基本能力（遠距視覺）爲 20屈光度之IOL的原型設計的理論性能。具有此能力的 IOL接近適合大部分白內障病患者。一般而言’ IOL能力 介於4至34屈光度，有時候擴及-10至+40屈光度’偶而 也會製造超出此範圍。 實施例1 於一實施例中，透鏡爲雙凸透鏡，前方表面和後方表 面的曲率半徑皆爲12_15 mm且中心厚度爲1.1 mm。前方 表面係經非球面化。在迭代過程中’使設計角膜和雙焦點 IOL的光學系統之像差最佳化以降低遠距聚焦位置的波前 像差，在本實施例中Zernike項Ζιι表示球面像差。在此 過程中，以前方透鏡表面的非球面性作爲設計參數。以圓 錐常數說明前方表面的非球面性。前方表面的弛度方程式 爲： n,、 cv*r2 S(r) =-, - ~ ~ ~ \+-yJl~cv2(cc + Y)r2 -32- 1338 6— ............................... ...... ) 年启日修(更)正替換κ 式中CC爲圓錐常數 使用市面上可購得的光學設計軟體，可使變數CC最 佳化俾將遠距焦點的Zernike項Z! i降至最低。決定孔徑 大小爲5. 1 mm的變數cc。以系統（角膜+透鏡）的球面像差 接近於〇的方式改善BRAIOL的前方表面。最終圓錐常數 的値爲-29.32。表示習知眼睛模型中的i〇L的球面像差之 Zn係數爲3·8λ，而含經設計的BRAIOL的眼睛模型之同 一係數爲〇·〇1λ，表示球面像差減少3 80倍。其他透鏡能 力同樣可依上述之相同方法進行。 實施例2 另一實施例中，透鏡爲雙凸透鏡，前方表面和後方表 面的曲率半徑皆爲12.15 mm且中心厚度爲1.1 mm。繞射 的前方表面係經非球面化。在迭代過程中，使設計角膜和 雙焦點IOL的光學系統之像差最佳化以降低波前像差，在 本實施例中Zernike項表示球面像差’對稱的更高階 項Z22和Z37也一樣。在此過程中’以後方透鏡表面的非 球面性作爲設計參數。以圓錐常數和2更筒階項說明後方 表面的非球面性。總弛度方程式爲： S(r) =- cv r -丄+ae*r6 +Sd(r) l + ^jl-cv2(cc + l)r2 式中cc爲圓錐常數 -33- 1338166

可使變數cc、 Z22和Z37降至 以系統（角膜+透 〇的方式改善 2所示的後方表 ad爲第4階非球面係數 ae爲第6階非球面係數 使用市面上可購得的光學設計軟體， a d和a、最佳化俾同時將z e r n i k e項Z 11、 最低。決定孔徑大小爲5 .1 mm的變數。 鏡）的球面像差和該2更高階項接近於 BRAIOL的後方表面。由此最佳化得到表 面非球面^係數。： 表2 非球面係數 値 Cc -2.53 Ad 9.4e-4 Ae -5 · 1 e - 6 c=ad=ae=0)與新 ，並表示於表3 該光學結果可表示爲習知BIOL(用 設計的BRAIOL之間的Zernike係數降 中： 表3

Zernike 係數 習知B I 〇 L BRAIOL z 1 1 3_8λ 0.0 1 λ Z22 0. Π λ -0·003λ Z3 7 -0.07λ -0·07λ -34- 1338166 —^ ,^29 年月曰修(更)正替换頁 表3顯示係數ZM和Z22表現出最大的像差降低 Z37係數並無明顯降低。任何其他透鏡同樣可依上述 同方法進行。 實施例3 :二者 另一實施例中，透鏡爲雙凸透鏡，前方表面和後 面的曲率半徑皆爲12.15 mm且中心厚度爲1.1 mm。 射輪廓位於後方表面上並使前方表面非球面化。在迭 程中，使設計角膜和雙焦點IOL的光學系統之像差最 以降低波前像差，在本實施例中Zernike項Zu表示 像差，對稱的更高階項Z22和Z37也一樣。在此過程 以前方透鏡表面的非球面性作爲設計參數。以圓錐常 2更高階項說明前方表面的非球面性。前方表面的弛 程式爲： S(r) =-. +ad*rA +ae*r6 \ + y]l - cv2 (cc + l)r2 式中： cc爲圓錐常數 ad爲第4階非球面係數 ae爲第6階非球面係數 使用市面上可購得的光學設計軟體，可使變數 ad和a最佳化俾同時將Zernike項Z! 1、 Z22和Z37 最低。再者’在本實施例中，在最佳化時已將遠距和 ，而 之相 方表 使繞 代過 佳化 球面 中， 數和 度方 CC ' 降至 近距 -35- 1338166 —99ΓΤ"Τ9—*----一 牟·月曰修(更)正替換買 焦點的Zernike項列入考慮。以此方式使遠距和近距焦點 同時最佳化。再加入額外的標準權重因子，以確使最低階 項降得最多。Zh、 Z22和Z37的權重因子分別地爲1、 0.1和0.01。決定孔徑大小爲5.1 mm的變數。以系統（角 膜+透鏡）的球面像差和該2更高階項接近於〇的方式改善 BRAIOL的後方表面。由此最佳化得到表4所示的後方表 面非球面係數。 表4 非球面係數 値 CC -1.02 ad -4.9 e -4 ae -4.9 e - 5 該光學結果可表示爲習知BIOL(用cc = ad = ae = 0)與新 設計的BRAIOL之間的Zernike係數降低。因爲距近和近 距都已列入考慮，所以將遠距和近距Zernike係數的向量 總和表示於表5中： -36- 1338166

表5

Zernike 係數 習知BIOL BRAIOL Z,, 5.3λ 0.08λ Z22 0.1 5λ 0.43λ Z3 7 0.08λ 0.08λ 表5顯示係數ZM表現出大的像差降低，而：Z22和z37 係數並無明顯降低，這表示Z! !降至最低時會犧牲Z22， 而Z37已達可能的低値。 使用5 mm孔徑（第1圖），藉由計算眼睛模型的調變 轉換函數進一步將光學性質特徵化。 此計算結果顯示，與習知BIOL相比時，BRAIOL的 調變轉換函數增加至少2倍。製造此設計的原型透鏡並同 樣以眼睛模型測量調變轉換函數。建構肉眼模型使具有與 7 1個白內障病患爲基礎的設計模型相同之波前像差。以 每毫米25、50、100周期的空間頻率聚焦而決定焦點。第 2圖顯示結果。結果爲8個BRIOL透鏡和10個習知BIOL 透鏡，每個透鏡有3次量測之平均。由第2圖確認利用 BRAIOL可達到的光學品質收益。 本實施例清楚地顯示BAIOL設計原理可成功地運用 於雙焦點（或單焦點）透鏡。有三個方法可使用：一設計爲 前方透鏡形狀配合遠距焦點Zernike係數Zu而最佳化， 結合繞射的後方表面。或者使Zernike係數Zn、Z22和 -37- 1338166 z37的波前像差最佳化而產生新的後方透鏡形狀。最後， 配合遠距焦點以及近距焦點之Zernike係數ZM、Z22和 Z37而最佳化以產生新的前方透鏡形狀。由MTF來看，此 3類透鏡的性能顯示基本上爲相當。也證明藉由原型透鏡 之量測可確認由理論計算的光學性能改善。 與BIOL(模型81 1E)相比時，BRAIOL的改善係顯著 的。然而，瞳孔（大於3 mm)越大，改善越多。 爲新的BRAIOL設計而選用的光學形式爲折射率 1.458之聚矽氧烷製成的等凸透鏡。¥均角膜的球面像差 以能產生無球面像差的系統之BRAIOL透鏡加以平衡。改 良透鏡的前表面使設計孔徑內所有的軸上射線的光徑長度 都相同而產生焦點。此特徵可利用許多透鏡形式達到。因 此BRAIOL透鏡可以凸-平透鏡、平-凸透鏡、非等凸透鏡 或其他會產生正透鏡之設計加以設計而成。BRAI0L槪念 也可延伸以包含用以矯正眼睛有屈光偏差的負透鏡。也可 改良前表面或後表面以產生中和球面像差所需的光學距徑 差異變化。因此有許多可能的設計能達到BRAIOL透鏡設 計的目標。 實施例4 多焦點非球面人工晶體的色矯正 以繞射透鏡進行色像差矯正。繞射多焦點透鏡的表面 有繞射輪廓。對雙焦點繞射透鏡而言’此繞射輪廓僅對其 中之一焦點有作用’通常爲近距焦點。這表示對近距焦點 -38- 1338166 7. 2 9 年月日修(更)正替換頁 而言，儘管這不是原先想要的，但色像差已達某程度的降 低。以繞射透鏡進行色矯正對二焦點的影響（幾乎）達等量 。因爲對於雙焦點繞射透鏡而言，二焦點的色像差量不相 同，所以必需平衡二焦點之間的色像差量。 透鏡之說明： 透鏡實例係由聚矽氧烷材料製成。其形狀爲等凸透鏡 。透鏡的前方表面包含非球面折射透鏡，繞射輪廓就疊在 上面。繞射輪廓具有2.0屈光度之透鏡能力，而非球面折 射透鏡具有18.0D的透鏡能力。總共產生的透鏡能力爲 20屈光度。繞射輪廓的第一區帶寬度（直徑）爲1.5 mm， 要塡滿整個6.0 mm的IOL光學辱置需要16個環。在該 透鏡的周圍，繞射環彼此之間分開94微米。後方表面包 括會使近距焦點產生4屈光度外加能力的正常繞射輪廓。 所使用的眼睛尺寸、折射率和視覺媒介的分散如 Navarro( 1 9 85年）所述者。此眼睛模型包括非球面角膜。 該眼睛模型和透鏡的表面資料列於表6中。該設計而成的 透鏡端視所選用的眼睛模型而定。必須要注意可使用其他 由病患之實際生理數據製成的眼睛模型。 1338166 表面 半徑 厚度 孔徑半徑 媒介 註釋 OBJ 1 .00E + 20 1.00E+14 空氣 1 7.72 0.55 2.55 角膜 非球形 2 6.5 3.05 2.50 水樣液 AST 2.25 水樣液 4 0.9 2.2 5 水樣液 5 13.511 1 2.18 聚矽氧院 繞射非球形 6 -13.511 18.30 2.0 8 玻璃狀液 繞射 IMS -12 0 1 -- 視網膜

H21修(更)正替换買I 圓錐和多項式非球面數據 表面 圓錐常數 AD AE 1 -0.260000 5 -1.01 8066 -0.000509 -4.0423e-06 繞射表面數據（對稱繞射表面） 表面 繞射 設計λ Ki η o fo rm Kinoform DFO DF1 等級 建構等級 區帶深度 5 1 0.5 5 0 μ m 1 0.004561 •- -0.001 -40- 1338166 牛月曰修使)正替換頁丨 表6 透鏡的表現 使用涵蓋390至760 nm (10 nm步階）可見光光譜的 3 8種個別的波長以評估包括折射/繞射IOL的眼睛模型。 在此焦點定義爲多色MTF(調變轉換函數）在50周期/毫米 時有最大値的點。以所用之所有波長的MTF結果之加權 平均決定多色MTF。由明視光線條件下的眼睛之標準照 度決定波長的權重，表示不視網膜對於不同波長的相對靈 敏度。不同波長的實際後焦距（ABFL)値表示在對焦時出 現色像差並以縱軸色像差的量定量。計算以3.0 mm孔徑（ 瞳孔）進行。第3圖顯示焦點變化與波長的關係。對遠距 視覺和近距視覺而言，該2圖形係由.4屈光度外加繞射能 力所結合。特別是波長高於5 5 0 n m，本設計實施例顯示 遠距焦點和近距焦點的像差之間有良好的平衡。 表7和第4A及4B圖顯示球面透鏡繞射雙焦點透鏡 、具有非球面後方表面之繞射雙焦點透鏡以及具有非球面 前方表面，又在前方表面上以2.0D單焦點繞射圖案矯正 色像差之繞射雙焦點透鏡以每毫米50周期時的調變。該 色矯正主要會影響遠距焦點，因爲近距焦點已經（部分）爲 繞射雙焦點表面所矯正。 -41 - 1338166 qq 7 9 Q 4 V日修(更)正髓: 單色 多色 5 0 c/m m時的 MTF 5 0c/mm時的 MTF 遠距 近距 極限 遠距 近距 極限 球面 0.33 0.30 0.8 3 0.23 0.28 0.83 非球面 0.34 0.34 0.83 0.2 3 0.3 1 0.83 非球面， 經色矯正 0.33 0.34 0.8 3 0.29 0.3 1 0.8 3 表7 以上已說明許多實施例。然而，顯然可見設計可加以 變化而不會偏離本發明提供矯正眼睛系統之多焦點之眼用 透鏡之構想。 因此本發明不應視爲受限於以上所揭示的實施例，而 可在後續申請專利範圍之內加以變化。例如，可設計 BI0L以補償非對稱Zernike項。這必需使表面成爲旋轉 非對稱性，屬於此技藝製造技術現況的範圍內，由現在市 面上的圓柱體透鏡可加以證實。 【圖式簡單說明】 第1圖顯示根據本發明之雙焦點人工晶體及習知的雙 焦透鏡。 第2圖顯示由根據本發明之雙焦點人工晶體及習知的 -42- 1338166

TO~7~7TJ --— ‘月曰修(更)正替換1 雙焦透鏡測量得到的調變轉換函 第3圖顯示以近焦點和遠焦 像差。 第4A和4B圖顯示根據本 工晶體及根據習知雙焦點人工晶 之波長函數表示縱向色 明二實施例之雙焦點人 的調變轉換函數。 -43-

Claims (1)

1. I338166 附件3A :第092133613號申請專利範圍修正本 民國9 9年12月15-0··修ΪΓ 手月日修(更)正替.

   拾、申請專利範圍 1 . 一種繞射型多焦點眼用透鏡之設計方法，該繞射型 多焦點眼用透鏡含有一基本焦點和至少一額外焦點且在植 入之後可對至少一個該焦點降低眼睛的像差，該方法包含 以下的步驟： (i) 將至少一角膜表面予以特徵化爲數學模式： (ii) 使用該數學模計算該角膜表面產生的像差； (iii) 建立具有非球面之該繞射型多焦點眼用透鏡的 模型使由包含該透鏡和該至少—角膜表面之光學系統抵達 的波前獲得至少一焦點的降低色像差與降低單色像差。 2. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該眼用透鏡爲 多焦點之人工晶體（intraocular lens )。 3. 如申請專利範圍第1項之方法，其包含以通過該角 膜的波前決定該角膜表面最後得到的像差。 4. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之方法，其中 該角膜表面以旋轉的圓錐體予以特徵化。 5 .如申請專利範圍第1至3項中任一項之方法，其中 該角膜表面以多項式予以特徵化。 6. 如申請專利範圍第5項之方法’其中該角膜表面以 多項式的線性組合予以特徵化。 7. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之方法，其中 該光學系統進一步包含光學矯正所需的補充裝置’如眼鏡 Γ338166 絍12.10

   或眼用矯正透鏡。 8 .如申請專利範圍第1至3 由角膜折射能力和眼睛軸向長度 點人工晶體所需的光學能力。 9.如申請專利範圔第1至3 該繞射型多焦點人工晶體係藉由 非球面組件而建立模型。 I 〇 .如申請專利範圍第1至 包括藉由形貌測量使個體的前角 膜像差表示爲多項式之組合。 II .如申請專利範圍第1至 包括藉由形貌測量使個體前及後 角膜像差表示爲多項式之組合。 12.如申請專利範圍第1至 包括將選用族群的角膜表面特徵 膜像差表示爲多項式之組合。 1 3 .如申請專利範圍第1至 進一步包含以下的步驟： (vii)計算由含該建立模型 系統產生的像差； (iix)決定該建立模型的人 低的像差；並視情況需要重新建 到充分降低爲止。 1 4 ·如申請專利範圍第1 3項 項中任一項之方法，其中 的評估可擇定繞射型多焦 項中任一項之方法，其中 選擇前方表面所需的適當 3項中任一項之方法，其 膜表面特徵化，並將該角 3項中任一項之方法，其 角膜表面特徵化，並將總 3項中任一項之方法，其 化，並將該族群之平均角 3項中任一項之方法，其 的人工晶體和角膜之光學 工晶體是否已提供充分降 立人工晶體的模型直到得 之方法，其中該像差係表 1338166

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   示爲多項式之線性組合。 15.如申請專利範圍第13項之方法，其中重新建立模 型包括改善前方表面形狀和中心半徑、後方表面形狀和中 心半徑、透鏡的厚度，以及透鏡的折射率其中之一或多項 16. 如申請專利範圍第14項之方法，其中重新建立模 型包括改善透鏡之前方表面。 17. 如申請專利範圍第14項之方法，其中該多項式爲 Seidel 或 Zernike 多項式。 18. 如申請專利範圍第17項之方法，其包含建立透鏡 的模型，以致含該人工晶體及角膜的模型之系統能使已通 過該系統之波前中以Seidel或Zernike多項式表示之球面 項降低。 1 9 .如申請專利範圍第1 7項之方法，其包含以下的步 驟： 將角膜像差表示爲Zernike多項式之線性組合； 決定角膜的波前Zernike係數； 建立多焦點人工晶體的模型’使含該模型透鏡和角膜 的光學系統能在至少—焦點處提供具有充分降低之 Zernike係數的波前。 20.如申請專利範圍第19項之方法’其進一步包含以 下的步驟： 計算由含建立模型之多焦點人工晶體和角膜的光學系 統產生之波前的Zernike係數； -3- 1338166 「'99. ΈΓΠΓ ·*!:

   決定該人工晶體是否已提供充分降低的Zernike係數 :並視情況需要重新建立該人工晶體的模型直到該係數得 到充分降低爲止。 21. 如申請專利範圍第20項之方法，其包含充分地降 低球面像差的Zernike係數。 22. 如申請專利範圍第19項之方法，其包含充分地降 低第4階以上的像差之Zernike係數。 23. 如申請專利範圍第19項之方法，其包含充分地降 低來自含角膜和該建立模型的人工晶體之光學系統的波前 之第1 1 Zernike係數，以得到充分地沒有球面像差的眼睛 24.如申請專利範圍第1至3項中任一項之方法，其 中使焦點之一者像差降低達到最佳化。 2 5.如申請專利範圍第24項之方法，其中使該基本焦 點之像差降低達到最佳化。 26. 如申請專利範圍第24項之方法，其中使該至少一 額外焦點之一的像差降低達到最佳化。 27. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之方法，其 中同時使基本焦點和至少一額外焦點之像差降低達到最佳 化。 28. 如申請專利範圍第第1至3項中任一項之方法， 其中在該透鏡的前方及/或後方表面上形成繞射圖案。 29. 如申請專利範圍第28項之方法，其中在建立模型 以降低光學系統之像差的透鏡表面上形成繞射圖案。 -4- 1338166 -

   30.如申請專利範圍第28項之方法，其中 表面上形成繞射圖案，並在透鏡之另一表面建 低光學系統之像差。 3 1 ·如申請專利範圍第1至3項中任一項 中建立該繞射型多焦點透鏡的模型包含建立眼 鏡的模型。 3 2 .如申請專利範圍第1至3項中任一項 中建立該多焦點透鏡的模型以提供對所有焦點 經降低的像差之人工晶體》 3 3 .如申請專利範圍第1至3項中任一項 中在使用5 mm孔徑之平均/個別眼睛模型中進 在每毫米50周期的空間頻率時該二或更多焦 大於0.40 。 3 4.如申請專利範圍第33項之方法，其中 焦點之總調變大於0.50。 35.如申請專利範圍第33項之方法，其中 點人工晶體的模型包含建立該二焦點之間的 5 0- 5 0%，且每個焦點的調變爲至少0.2之眼內 〇 3 6 . —種繞射型多焦點人工晶體的選擇方 該繞射型多焦點人工晶體之後可降低眼睛至少 差，該方法包含以下的步驟： (i)將至少一角膜表面予以特徵化爲數學彳 (Π)使用該數學模式計算該角膜表面產生 在透鏡之一 立模型以降 之方法，其 內雙焦點透 之方法，其 實質上相同 之方法，其 行量測時| 點之總調變 該二或更多 建立該多焦 光線分配爲 雙焦點透鏡 法，在植入 一焦點的像 莫式； 的像差； -5- 1338166

   (iii) 由多數具有相同能力組態但不 中選用具有非球面及適當光學能力組態的 工晶體； (iv) 測定含該選用的透鏡和角膜模 否能充分地降低眼睛的色像差與單色像差 37.如申請專利範圍第36項之方法， 膜表面在已通過該角膜的波前所產生之像 3 8 ·如申請專利範圍第3 6項之方法， 下的步驟： (v) 計算由含該選用透鏡和角膜模型 之波前的像差； (iv)測定該選用的繞射型多焦點人 對至少一焦點供給由該光學系統抵達的波 像差；並視情況需要選用至少一具有相同 鏡以重複進行步驟（iii)和（iv)，直到發現 差與單色像差的透鏡爲止。 3 9 .如申請專利範圍第3 6至3 8項中 其中該角膜表面以旋轉的圓錐體予以特徵 40.如申請專利範圍第36至38項中 其中該角膜表面以多項式予以特徵化。 4 1 .如申請專利範圍第3 6至3 8項中 其中該角膜表面以多項式的線性組合予以 42.如申請專利範圍第36至38項中 其中該光學系統進一步包含光學橋正所需 同像差之透鏡當 繞射型多焦點人 型之光學系統是 〇 其包含測定該角 差。 其進一步包含以 之光學系統抵達 工晶體是否已針 前以充分降低的 光學能力的新透 可充分降低色像 任一項之方法’ 化。 任一項之方法， 任一項之方法， 特徵化。 任一項之方法， 的補充裝置，如 -6 -

   R修(更)正替沒貝 眼鏡或眼用矯正透鏡。 4 3 .如申請專利範圍第36 其中由角膜折射能力和眼睛軸 焦點人工晶體所需的透鏡光學 44.如申請專利範圍第41 選用的繞射型多焦點人工晶體 點的波前之實質降低之像差， 示。 4 5 .如申請專利範圍第36 其包括藉由形貌測量使個體的 角膜像差表示爲多項式之組合 46.如申請專利範圍第36 其包括藉由形貌測量使個體前 總角膜像差表示爲多項式之組 4 7 ·如申請專利範圍第3 6 其包括將選用族群的角膜表面 角膜像差表示爲多項式之組合 4 8 .如申請專利範圍第41 Seidel 或 Zernike 多項式。 4 9 .如申請專利範圍第4 8 驟： 至38項中任一項之方法， 向長度評估可選定繞射型多 能力。 項之方法，含該角膜模型和 之光學系統能供給至少一焦 其以該多項式之至少一者表 至3 8項中任一項之方法， 前角膜表面特徵化，並將該 〇 至3 8項中任一項之方法， 及後角膜表面特徵化，並將 合。 至3 8項中任一項之方法， 特徵化，並將該族群之平均 〇 項之方法，其中該多項式爲 項之方法，其包含以下的步 (i) 將角膜像差表示爲Z e r n i k e多項式之線性組合； (ii) 決定角膜的Zernike係數； (iii) 選用多焦點人工晶體’使含該晶體和角膜的光 1338166 - Γ ·—、防ΓΤΖΤΤΓ·

   學系統能提供至少一焦點處具有充分降低之Zernike係數 之波前。 50.如申請專利範圍第49項之方法，其進一步包含以 下的步驟： (iv) 計算由含建立模型之多焦點人工晶體和角膜的 光學系統產生之Zernike係數； (v) 決定該人工晶體是否已提供充分降低的Zernike 係數；並視情況需要選用新的透鏡直到該係數得到充分降 低爲止。 5 1 .如申請專利範圍第49項之方法，其包含決定 Zernike多項式達第4階。 52.如申請專利範圍第49項之方法，其包含充分地降 低球面像差的Zernike係數。 5 3.如申請專利範圍第49項之方法，其包含充分地降 低第4階以上之Zernike係數。 5 4.如申請專利範圍第49項之方法，其包含充分地降 低來自含模型角膜和該選用的人工晶體之光學系統的波前 之第11 Zernike係數，以獲致眼睛至少一焦點充分地免於 球面像差。 55. 如申請專利範圍第49項之方法，其包含選用人工 晶體的模型’以致含該人工晶體及角膜之光學系統能使已 通過該系統之波前中以Seidel或Zernike多項式表示之球 面項降低。 56. 如申請專利範圍第49項之方法，其中能達成更高 -8 - 133^166 *.............. ....... ..... ...... 一.·，Γία'ΤΤ'^Π Ί ‘月r修(更)正替換^ 像差項之降低。 5 7 .如申請專利範圍第3 6至3 8項中任一項之方法， 其中由含有具適當光學能力組態的透鏡（在各光學能力範 圍之內有多種不同像差的透鏡）之套組選用繞射型多焦點 人工晶體。 5 8.如申請專利範圍第57項之方法，其中該像差爲球 面像差。 5 9.如申請專利範圍第58項之方法，其中在各光學能 力範圍之內之該透鏡具有不同非球面組件之表面。 60.如申請專利範圍第59項之方法，其中該表面爲前 方表面。 6 1 ·如申請專利範圍第3 6至3 8項中任一項之方法， 其中使至少一焦點之像差降低達到最佳化。 62.如申請專利範圍第61項之方法，其中使基本焦點 之像差降低達到最佳化。 6 3.如申請專利範圍第61項之方法，其中使至少一額 外焦點之像差降低達到最佳化。 64.如申請專利範圍第36至38項中任一項之方法， 其中同時使基本焦點和至少一額外焦點之像差降低達到 佳化。 6 5.如申請專利範圍第36至38項中任一項之方法， 其中在該透鏡的前方及/或後方表面上形成繞射圖案。 6 6.如申請專利範圍第65項之方法，其中在建立模型 以降低光學系統之像差的透鏡表面上形成繞射圖案。 -9-

   67. 如申請專利範圍第65項之方法，其 表面上形成繞射圖案，並在透鏡之另一表面 低光學系統之像差。 68. 如申請專利範圍第36至38項中任 其中該繞射型多焦點人工晶體係雙焦點透鏡 69. 如申請專利範圍第36至38項中任 其中該多焦點人工晶體具有對所有焦點實質 的像差。 70. 如申請專利範圍第36至38項中任 其中在使用5 mm孔徑之平均/個別眼睛模型 ，在每毫米50周期的空間頻率時該二或更 變大於〇 . 4 0。 7 1 .如申請專利範圍第7 0項之方法，其 焦點之總調變大於0.50。 7 2.如申請專利範圍第70項之方法，其 二焦點之間的光線分配爲5 0-5 0°/。，且每個 至少0.2之雙焦點透鏡。 73 . —種適於植入眼睛的繞射型多焦點 計方法，其特徵爲以下的步驟： 選用代表性的病患族群； 收集該族群中每一個體的角膜形貌資料 針對預設孔徑大小將該資料轉換成表示 膜表面形狀的項； 計算該族群中至少一角膜形狀項的平均 中在透鏡之一 建立模型以降 一項之方法， 〇 一項之方法， 上相同經降低 一項之方法， 中進行量測時 多焦點之總調 中該二或更多 中該透鏡係該 焦點的調變爲 眼用透鏡之設 每一個體的角 値，以獲得至 -10- 1338166

   少一平均角膜表面形狀項，及； 由該至少一平均角膜表面形狀項設計可使至少一焦點 降低含角膜和透鏡的光學系統之該至少一平均波前像差項 之具有非球面的繞射型多焦點眼用透鏡，使得該透鏡可對 至少一焦點降低色像差與單色像差。 74.如申請專利範圍第73項之方法，其中進一步包含 以下的步驟： 由計算所得之至少一平均角膜表面形狀項設計該群人 所需的·平均角膜模型； 藉由測量行經該模型平均角膜和透鏡之波前的特定像 差項而檢查所設計的多焦點眼用透鏡是否正確地補償至少 一焦點之色像差與單色像差，若在測量的波前中該色像差 與單色像差並未充分地降低，則重新設計該多焦點透鏡。 7 5.如申請專利範圍第73項之方法，其中由預定半徑 之平均角膜表面形狀項計算要設計之透鏡所需的非球面說 明性常數。 76. 如申請專利範圍第73至75項中任一項之方法， 其中選用特定年齡層的人以構成該人群。 77. 如申請專利範圍第73至75項中任一項之方法， 其中選用將進行白內障手術的人以構成該人群。 78. 如申請專利範圍第73至75項中任一項之方法， 其中設計專爲已進行角膜手術的病患所需的透鏡，因此選 用已進行手術的人以構成該人群。 79. 如申請專利範圍第73至75項中任一項之方法， -11 - B38 士 66·_____________ ___________________ __________- —-................. 1 ^ιητ~~------ί 手月曰修(更)正f i’_ 1瞧·" . i_ ! ，，^«，·<·，_ ,»«aJ 其中選用有特定眼疾的人以構成該人群。 8 0.如申請專利範圍第73至75項中任一項之方法， 其中選用有特定眼睛光學缺陷的人以構成該人群。 8 1.如申請專利範圍第73至75項中任一項之方法， 其中進一步包含以下的步驟： 測量一特定病患的角膜之色像差與單色像差； 決定所選用對應於此病患的族群對此特定病患是否具 有代表性，若爲此情況1植入由此平均値設計而成的多焦 點透鏡，若並非此情'況，植入由另一族群之平均値設計而 成的透鏡，或爲此病患設計個別之透鏡。 82. 如申請專利範圍第73至75項中任一項之方法， 其中供給該多焦點透鏡至少一非球面，該至少一非球面會 降低至少一焦點之入射非球面波前之至少一正像差項。 83. 如申請專利範圍第82項之方法，其中該正像差項 係正球面像差項。 84. 如申請專利範圍第73至75項中任一項之方法， 其中提供該多焦點透鏡至少一非球面，該至少一非球面會 降低表示至少一焦點之入射非球面波長的像差之Zernike 多項式之至少一項。 8 5.如申請專利範圍第84項之方法，其中提供該透鏡 至少一非球面，該至少一非球面會降低表示入射非球面波 前的球面像差之第Η標準化的Zernike項。 86.如申請專利範圍第73至75項中任一項之方法， 其中設計多焦點透鏡以針對至少一焦點降低來自符合以下 -12- 1338166 月峨更)正替换: 方程式之平均角膜表面的波前之球面像差 + adr4 + aer6 (y〆 1+ 小 _ (i)2 (cc+ 式中，圓錐常數c c的値係介於-1和〇之間，R爲中心角 膜半徑，且ad和ae爲非球面常數。 8 7.如申請專利範圍第86項之方法，其中該圓錐常數 係於4 m m扎徑大小（瞳孔直徑）之約-〇 · 〇 5，至7 m m孔徑 大小之約-〇 . 1 8之間。 88. 如申請專利範圍第73至75項中任一項之方法， 其中供給該多焦點透鏡以圓錐係數（cc)小於0之經改良旋 轉之圓錐體的圓錐體所說明的表面。 89. 如申請專利範圍第73至75項中任一項之方法， 其中針對病患供給多焦點透鏡適合的能力組態。 90. 如申請專利範圍第73至75項中任一項之方法， 其中設計多焦點透鏡以針對至少一焦點平衡角膜的球面像 差，其具有代表球面像差之波前像差的Zernike多項式係 數’在3 mm開孔半徑時該波前像差的Zernike多項式係 數的値在0.0000698 mm至0.000871 mm的區間內。 9 1·如申請專利範圍第73至75項中任一項之方法， 其中設計多焦點透鏡以針對至少一焦點平衡角膜的球面像 差，其具有代表球面像差之波前像差的Zernike多項式係 數’在2 mm開孔半徑時該波前像差的Zernike多項式係 -13- 1338166 !年月r修(更)正勢.:涵'! i j 數的値在0.0000161 mm至〇·〇〇〇200 mm的區間內。 92. 如申請專利範圍第73至75項中任一項之方法， 其中設計多焦點透鏡以針對至少一焦點平衡角膜的球面像 差’其具有代表球面像差之波前像差的Zernike多項式係 數，在· 2.5 mm開孔半徑時該波前像差的zernike多項式 係數的値在0.0000465 mm至0.000419 mm的區間內。 93. 如申請專利範圍第73至75項中任一項之方法， 其中設計多焦點透鏡以針對至少一焦點平衡角膜的球面像 差’其具有代表球面像差之波前像差的Zernike多項式係 數’在3.5 mm開孔半徑時該波前像差的zernike多項式 係數的値在0.0000868 mm至0.00163 mm的區間內。 9 4.—種繞射型多焦點之眼用透鏡，係根據申請專利 範圍第1或36或73項之方法所製得，該透鏡針對其至少 一焦點可將通過眼睛角膜的波前轉變爲實質上呈球面的波 前，該波前的中心在眼睛視網膜內。 9 5.—種適於與角膜植入眼睛之繞射型多焦點眼用透 鏡，此透鏡可以產生一基本焦點和至少一額外焦點，其特 徵爲該透鏡形狀爲非球形且經建構使含該多焦點透鏡和該 角膜的光學系統中至少一焦點的眼睛色像差與單色像差降 低。 96. 如申請專利範圍第95項之透鏡，其中該角膜爲模 型角膜。 97. 如申請專利範圍第96項之透鏡，其中該模型角膜 包括將適用族群的個別角膜特徵化，並以數學項表示而獲 -14- 1338166 Γ‘. I 年月b修(更)正替换ι| - 得個別像差項’計算而得的平均像差項。 9 8 .如申請專利範圍第9 7項之透鏡，其中該像差項係 Zernike多項式之線性組合。 99. 如申請專利範圍第98項之透鏡，其可降低該角膜 模型之Zernike多項式所表示的像差項’使來自含該模型 角膜和該透鏡之光學系統的波前能獲得實質上經降低的球 面像差。 100. 如申請專利範圍第99項之透鏡’其可降低第4 階第 11 Zernike 項。 1 〇 1 .如申請專利範圍第9 5至1 〇 〇項中任一項之透鏡 ，其係適於取代病患眼睛內的天然人晶體，該透鏡有至少 一非球面，就眼睛而言，設計此至少一非球面使至少一焦 點能供給通過的波前以具有實質上數値相同但符號與選用 人群之角膜測量得到的同一像差項平均値相反之至少一波 前像差項。 1 0 2 .如申請專利範圍第1 01項之透鏡，其中設計該透 鏡的至少一非球面以降低通過波前之至少一正像差項。 103. 如申請專利範圍第101項之透鏡，其中由透鏡供 予通過波前之至少一波前像差項爲球面像差項，使來自病 患眼睛的角膜之波前能獲得通過該透鏡之後由角膜提供之 該球面像差項的降低。 104. 如申請專利範圍第101項之透鏡，其中由透鏡供 予通過波前之至少一波前像差項爲表示該角膜波前像差之 Zernike多項式的至少—項。 -15- 1338166 HR1 2 §(更)正觀::.31 105.如申請專利範圍第104項 予通過波前之至少一波前像差項 11經標準化的Zernike項。 1〇6·如申請專利範圍第97至 ’其中該選用的人群爲屬於特定年 1 0 7 .如申請專利範圍第9 7至 ’其中該透鏡係適合爲已進行角膜 中該選用的人群爲已進行角膜手術 1 0 8 ·如申請專利範圍第9 7至 ’其中該選用的人群爲將進行白內 109.如申請專利範圍第ι〇1項 爲圓錐常數（c c)小於〇之經改良的 110.如申請專利範圍第109項 焦點可消除或實質上降低眼睛中或 下方程式之扁長表面的波前之球面 之透鏡，其中由透鏡供 i該角膜波前像差之第 100項中任一項之透鏡 齡層的人群。 1 〇 0項中任一項之透鏡 手術的病患所使用，其 的人群》 100項中任一項之透鏡 障手術的人群。 之透鏡，其中該非球面 B錐表面。 之透鏡，其針對至少一 眼睛模型中來自符合以 像差： + ad/ + aer6 和〇之間，R爲中心角 之透鏡，其中該透鏡之 之透鏡，其中該透鏡之 -16- 1 1+V -(l)2(CC + 1)r: 式中，圓錐常數cc的値係介於-1 膜半徑’且ad和ae爲非球面常數 1 1 1.如申請專利範圍第101 jp 至少一非球面爲前方表面。 2 12.如申請專利範圍第101 1| 1338166

   至少一非球面爲後方表面。 1 1 3 ·如申請專利範圍第9 6至1 〇 1項中任一項之透鏡 ，其中使焦點之一的像差降低達到最佳化。 1 1 4 ·如申請專利範圍第1 1 3項之透鏡，其中使基本焦 點之像差降低達到最佳化。 1 1 5 .如申請專利範圍第1 1 3項之透鏡，其中使至少一 額外焦點之像差降低達到最佳化。 1 16.如申請專利範圍第96至101項中任一項之透鏡 ，其中同時使基本焦點和至少另一焦點之像差降低達到最 佳化。 1 17.如申請專利範圍第96至101項中任一項之透鏡 ’其中在該透鏡的前方及/或後方表面上形成繞射圖案。 1 1 8 ·如申請專利範圍第1 1 7項之透鏡，其中在建立模 型以降低光學系統之像差的透鏡表面上形成繞射圖案。 119.如申請專利範圍第117項之透鏡，其中在透鏡之 一表面上形成繞射圖案，並在透鏡之另一表面建立模型以 降低光學系統之像差。 1 2 0 .如申請專利範圍第9 6至1 0 1項中任一項之透鏡 ，其爲雙焦點透鏡。 12 1.如申請專利範圍第96至101項中任一項之透鏡 ’其係由軟質生物可相容性材料製成。 122. 如申請專利範圍第96至101項中任一項之透鏡 ，其係由聚矽氧烷材料製成。 123. 如申請專利範圍第122項之透鏡，其中該聚矽氧 -17- 133816各 院材料的特徵爲於546 nm波長時的折射率大於或等於 1·43 ’伸長率爲至少3 50% ’抗張強度爲至少3〇〇 psi以及 利用Shore A型硬度測定器測得的Shore硬度約3(^ 1 2 4 .如申請專利範圍第9 6至1 0 1項中任一項之透鏡 ’其中該透鏡係由水凝膠製成。 125. 如申請專利範圍第96至101項中任一項之透鏡 ，其中該透鏡係由硬質生物可相容性材料製成。 126. 如申請專利範圍第96至101項中任一項之透鏡 ’其經設計以平衡角膜的球面像差，其具有代表球面像差 之波前像差的Zernike多項式係數，在3 mm開孔半徑時 該波前像差的Zernike多項式係數的値在〇 〇〇〇0698 mm 至0.000871 mm的區間內。 127·如申請專利範圍第96至ιοί項中任一項之透鏡 ’其經設計以平衡角膜的球面像差，其具有代表球面像差 之波前像差的Zernike多項式係數，在2 mm開孔半徑時 該波前像差的Zernike多項式係數的値在〇.0〇〇0161 mm 至0.000200 mm的區間內。 1 2 8 ·如申請專利範圍第9 6至1 0 1項中任一項之透鏡 ，其經設計以平衡角膜的球面像差，其具有代表球面像差 之波前像差的Zernike多項式係數，在2.5 mm開孔半徑 時該波則像差的Zernike多項式係數的値在0.0000465 mm 至0.000419 mm的區間內。 1 2 9 ·如申請專利範圍第9 6至1 0 1項中任一項之透鏡 ’其經設計以平衡角膜的球面像差，其具有代表球面像差 -18- 1338166-------------- Γίπητ--------一, .丨-V..片田f (更)正替漠页I ^ r — I Ilf- _ _ I 之波前像差的Zern ike多項式係數，在3.5 mm開孔半徑 時該波前像差的Zernike多項式係數的値在0.0000868 mm 至0.00163 mm的區間內。 130.如申請專利範圍第96至101項中任一項之透鏡 ，其經設計以提供對所有焦點實質上相同經降低的像差。 13 1 .如申請專利範圍第96至101項中任一項之透鏡 ，其中在使用5 mm孔徑之平均/個別眼睛模型中進行量測 時，在每毫米5 0周期的空間頻率時該二或更多焦點之總 調變大於0.40。 1 3 2 .如申請專利範圍第1 3 1項之透鏡，其中該二或更 多焦點之總調變大於0.5 0。 1 3 3 .如申請專利範圍第1 3 1項之透鏡，其中該透鏡係 二焦點之間的光線分配爲5 0-5 0%且每個焦點的調變爲至 少0.2之雙焦點透鏡。 1 3 4 ·如申請專利範圍第1 1 7項之透鏡，其係光線分配 並非5 0-5 0%之雙焦點透鏡，藉由降低朝著透鏡周圍的方 向之繞射圖案的步階高度，使移至遠距焦點的光線強度比 移至近距焦點的光線強度更高而獲得該雙焦點透鏡。 1 3 5 .如申請專利範圍第〗3 4項之透鏡，其在朝著透鏡 周圍的方向有逐漸降低的步階高度。 136. 如申請專利範圍第丨35項之透鏡，其有一區帶在 朝著透鏡周圍的方向有逐漸降低的步階高度。 137. 如申請專利範圍第136項之透鏡，其中該區帶係 位於該透鏡周圍。 -19- 1338166

   138.如申請專利範圍第94或95至loo項中任一項之 透鏡’其中該透鏡包含至少一表面，該表面經建構由眼睛 的光學表面和透鏡本身所引進的色像差補償通過的波前。 139·如申請專利範圍第138項之透鏡，其中該至少一 表面係成形爲含繞射表面圖案之繞射部分，並具有外加至 總透鏡能力之折射能力。 140 ·如申請專利範圍第138項之透鏡，其具有可產生 多個焦點的第一繞射圖案，其中該表面係成形爲含第二繞 射表面圖案的繞射部分，並具有外加至總透鏡能力之折射 能力。 1 4 1 .如申請專利範圍第1 4 0項之透鏡，其爲雙焦點透 鏡，其中該第二繞射表面圖案由許多環帶組成，該環帶的 第一個區帶有1.5 mm的半徑寬，總透鏡能力爲20D。 M2.如申請專利範圍第140項之透鏡，其中該第二繞 射表面圖案係位於透鏡之前側。 143. 如申請專利範圍第138項之透鏡，其爲雙焦點透 鏡且能矯正色像差，該二焦點之間以5 0周期/毫米由一組 眼睛模型獲得之多色像差調變轉換函數逼近得相同値的方 式達到色像差平衡。 144. 如申請專利範圍第95項之透鏡’其中該透鏡具 有至少一非球面，經分析該至少一非球面能降低通過該透 鏡而由該透鏡本身產生之波前中的像差。 1 45 .如申請專利範圍第1 44項之透鏡，其降低球面像 差。 -20- Ί-3.3^8士6"6~.- 曰;;釘吏H. rmirro • ·. —' I -r· ^ 146.如申ΪΓΪ>11範圍第95或145項之透鏡，其中該 透鏡係能使分配至其遠距焦點的光線比分配至其近距焦點 的光線更多之雙焦點透鏡。 14 7.—種具至少一非球面之繞射型多焦點眼用透鏡， 當表示爲代表其像差之多項式項的線性組合時，該透鏡可 降低通過角膜的波前所得到的該角膜至少一表面的色像差 與單色像差。 148. 如申請專利範圍第147項之透鏡，其中該非球面 係該透鏡之前方表面。 149. 如申請專利範圍第148項之透鏡，其中該非球面 係該透鏡的後方表面。 1 5 〇 .如申請專利範圍第1 4 7至1 4 9項中任一項之透鏡 ’其係繞射型多焦點人工晶體。 15 1.如申請專利範圍第147至149項中任一項之透鏡 ，其中該多項式項係Zernike多項式。 1 5 2 ·如申請專利範圍第i 5 1項之透鏡，其可降低代表 球面像差和散光的多項式項。 1 5 3 ·如申請專利範圍第1 5 2項之透鏡，其可降低第4 階的第11 Zernike多項式項。 1 5 4 ·如申請專利範圍第丨4 7至丨4 9項中任一項之透鏡 ’其係由軟質生物可相容性材料製成。 155·如申請專利範圍第154項之透鏡，其係由聚矽氧 烷製成。 156.如申請專利範圍第154項之透鏡，其係由水凝膠 -21 - 1338166 - Hiir

   製成。 157. 如申請專利範圍第147至 ，其係由硬質生物可相容性材料製 158. 如申請專利範圍第96或 透鏡具有非球形前方表面，而後方 159. 如申請專利範圍第158項 二焦點之間的光線分配爲50-50%。 160. 如申請專利範圍第158項 二焦點之間的光線分配爲6 0 - 4 0 %。 1 6 1 .如申請專利範圍第1 5 8項 二焦點之間的光線分配爲4 0 - 6 0 %。 162. 如申請專利範圍第144項 鏡，且其中該透鏡的至少一非球形 163. 如申請專利範圍第144項 鏡，且其中該透鏡的至少一非球形 149項中任一項之透鏡 成。 147項之透鏡，其中該 表面上形成有繞射圖案 之透鏡，其中該透鏡之 之透鏡，其中該透鏡之 之透鏡，其中該透鏡之 之透鏡，其爲雙焦點透 表面爲前方表面。 之透鏡，其爲雙焦點透 表面爲後方表面。 -22- 1338166 附件5 :第 92133613 號專利申請案 中文圖式替換頁 民國99年7月29日修正 yy. 7.2 9 | 年月日修(更)正替換頁 【，】聃醒

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   第4A圖 【，】聃醒

   第4B圖 1338166 S9 ' 2 (、 单· >1 R修(更)正替換頁 柒、（一）、本案指定代表圖為：第2圖 (二）、本代表圖之元件代表符號簡單說明：_ 捌、本案若有化學式時，請揭示最能顯示發明特徵的化學 式：鑛 -4-