Трифокальная интраокулярная линза с расширенным диапазоном зрения и коррекцией продольной хроматической аберрации - RU2745666C2
Код документа: RU2745666C2
Чертежи
Описание
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение относится к интраокулярной линзе, а в частности к интраокулярной линзе с тремя фокальными точками и дифракционным профилем на передней или задней поверхности. Этой линзой обеспечивается расширенный диапазон зрения (РДЗ) от дальнего до близкого расстояния и снижение линейной хроматической аберрации (ЛХА).
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Интраокулярная линза (ИОЛ) представляет собой линзу, которая может быть имплантирована в глаз, чаще всего для замены хрусталика после операции по удалению катаракты. Обычно она включает в себя боковые гибкие опоры, так называемые «гаптические элементы», используемые для поддержания линзы в капсульном мешке. Интраокулярная линза может быть рефракционной линзой, дифракционной линзой или рефракционно-дифракционной линзой. Рефракционная линза сводит свет к фокальной точке оптической оси путем преломления, и эта рефракционная фокальная точка также может называться дифракционной фокальной точкой нулевого порядка. Дифракционная линза создает дифракционную картину, образуя на оптической оси одну фокальную точку для каждого дифракционного порядка, отличающегося от нулевого порядка. Проще говоря, фокальная точка n-го порядка характеризуется конструктивной интерференцией световых волн, имеющих разность фаз, кратную n длинам волн. В рефракционно-дифракционной линзе сочетаются признаки обеих линз.
Хрусталик глаза имеет некоторую эластичность, позволяющую благодаря действию капсульных мышц осуществлять аккомодацию глаза для дальнего или ближнего зрения. Вытягивая края хрусталика капсульные мышцы делают его плоским и тем самым перемещают его фокальную точку. Однако, вследствие ослабления капсульных мышц с возрастом или вследствие замены хрусталика интраокулярной линзой пациент может, по меньшей мере частично, утратить эту способность к аккомодации. Для решения этой проблемы были предложены бифокальные или мультифокальные интраокулярные линзы различных видов.
Монофокальные интраокулярные линзы предназначены для коррекции зрения только на одном расстоянии, обычно в дальнем фокусе. Поскольку монофокальная интраокулярная линза помогает зрению только на одном расстоянии и поскольку типичная коррекция происходит на дальнем расстоянии, для хорошего ближнего зрения и иногда для промежуточного зрения необходимы очки.
Термин «ближнее зрение», используемый в этой заявке, может соответствовать, например, зрению в случае, когда объекты на расстоянии от около 30 см до 60 см от глаза человека находятся по существу в фокусе на сетчатке глаза.
Термин «дальнее зрение» может соответствовать зрению в случае, когда объекты на расстоянии по меньшей мере около 180 см или большем находятся по существу в фокусе на сетчатке глаза.
Термин «промежуточное зрение» может соответствовать зрению в случае, когда объекты на расстоянии от около 60 см до около 150 см от глаза человека находятся по существу в фокусе на сетчатке глаза. Следует также отметить, что при имплантации прогнозирование наиболее подходящей рефракции интраокулярной линзы имеет ограниченную точность, и при неподходящей рефракции интраокулярной линзы пациент после операции может оставаться с тем, что в данной области техники называется «остаточной рефракцией». Соответственно, иногда пациенту, который имеет считающийся правильным имплантат интраокулярной линзы, для достижения хорошего дальнего зрения может быть необходимо также носить очки.
Из предшествующего уровня техники известны бифокальные или мультифокальные рефракционные интраокулярные линзы, имеющие переменную рефракционную силу, обычно уменьшающуюся от центра линзы к внешнему краю. Например, такие интраокулярные линзы продаются под марками lolab® NuVue®, Storz® Tru Vista®, Alcon® AcuraSee®, loptex®, Occulentis M Plus и AMO® ReZoom®. Эти конструкции обладают преимуществом, заключающемся в том, что в ситуациях, когда требуется ближнее зрение, такое как, например, при чтении, обычно имеется высокая освещенность, которая является причиной прикрытия радужной оболочки глаза, скрытия внешней части линзы и возможности прохождения света только через более центральный участок, имеющий наибольшую рефракционную силу. В некоторых случаях рефракционная интраокулярная линза может иметь асферический профиль для частичной или полной коррекции асферической аберрации роговицы и тем самым для повышения контрастной чувствительности псевдофакического глаза, то есть глаза с имплантированной интраокулярной линзой.
Однако эти совершенно рефракционные бифокальные или мультифокальные линзы имеют некоторые недостатки. Одна проблема заключается в том, что их свойства сильно зависят от размера зрачка. Кроме того, поскольку они имеют несколько фокальных точек, они обеспечивают только пониженный контраст и могут образовывать ореолы, особенно при дальнем зрении, при пониженной освещенности.
Кроме того, в данной области техники известны так называемые «рефракционно-дифракционные» интраокулярные линзы. Обычно эти линзы имеют рефракционную оптическую фокальную точку (которая в соответствии с терминологией, используемой в этой заявке, соответствует фокусу «нулевого порядка дифракции») для дальнего зрения и по меньшей мере одну дифракционную фокальную точку для ближнего зрения. В некоторых рефракционно-дифракционных интраокулярных линзах, таких как, например, линзы, разработанные 3М®, и линзы, разработанные АМО®, и продаваемые под маркой Tecnis®, свет совместно используется в этих двух фокальных точках по существу в равных долях. С другой стороны в интраокулярных линзах Acri.Tec® Acri.LISA® 366D имеется асимметричное распределение света, при этом большее количество света направляется к фокальной точке для дальнего зрения, чем к фокальной точке для ближнего зрения, в результате чего повышается контраст и уменьшается образование ореолов при дальнем зрении.
В статье ʺHistory and development of the apodized diffractive intraocular lensʺ, J.A. Davison and M.J. Simpson, J. Cataract Refract. Surg., vol. 32, 2006, pp. 849-858, описана рефракционно-дифракционная линза, в которой дифракционный профиль аподизирован, при этом высота профиля уменьшается с увеличением расстояния от оптической оси. В этой линзе, продаваемой Alcon® под маркой ReSTOR®, имеется возможность изменения в соответствии с апертурой зрачка распределения света между фокальными точками для дальнего зрения и ближнего зрения.
Однако эти рефракционно-дифракционные линзы из предшествующего уровня техники также имеют некоторые недостатки. В значительной мере они являются почти истинно бифокальными, с таким расстоянием между фокальной точкой для дальнего зрения и фокальной точкой для ближнего зрения, что они могут доставлять неприятные ощущения при промежуточном зрении.
Кроме того, были предложены мультифокальные рефракционно-дифракционные линзы, имеющие по меньшей мере одну промежуточную фокальную точку. В международной патентной заявке WO94/11765 предложена рефракционно-дифракционная линза с фокальной точкой нулевого порядка для промежуточного зрения, фокальной точкой порядка +1 для ближнего зрения и фокальной точкой порядка -1 для дальнего зрения. Однако эта линза позволяет осуществлять по существу только равное распределение света между тремя фокальными точками и, в частности, независимо от апертуры зрачка позволяет осуществлять только равное распределение света между ближним фокусом и дальним фокусом.
В международной патентной заявке WO2007/092249 предложена интраокулярная линза, включающая множество дифракционных профилей, каждый из которых имеет отдельную фокальную точку порядка +1. Различные профили расположены по отдельным концентрическим зонам оптической части интраокулярной линзы и поэтому распределение света между фокальными точками сильно зависит от размера зрачка точно таким же образом, как в известных рефракционных мультифокальных интраокулярных линзах, упомянутых выше. Например, количество фокальных точек изменяется в зависимости от апертуры зрачка, то есть линза является бифокальной при небольших размерах зрачка, при этом третья фокальная точка является эффективной только при расширении зрачка.
Кроме того, почти все дифракционные и рефракционно-дифракционные интраокулярные линзы из предшествующего уровня техники имеют недостаток, заключающийся в растрачивании значительной части света в результате прохождения света к неиспользуемым фокальным точкам порядка выше чем +1.
В заявке WO2011/092169 (ниже именуемой как WO'169) описана интраокулярная линза, имеющая три используемые фокальные точки с распределением света между тремя фокальными точками, которое не обязательно зависит от размера зрачка. На линзе виртуально отображается суперпозиция двух частичных дифракционных профилей с получением двух различных фокальных точек порядка +1, приписанных, например, к ближнему зрению и промежуточному зрению, соответственно, при этом нулевой порядок объединенного профиля (то есть, суперпозиции первого и второго частичных профилей) предназначен для дальнего зрения. Таким образом, эта линза имеет две используемые дифракционные фокальные точки и одну используемую рефракционную фокальную точку. Существенное преимущество интраокулярной линзы из WO'169 заключается в том, что в ней ограничено растрачивание света вследствие дифракции порядка выше чем +1. Кроме того, для этого дифракционная фокальная точка порядка +1 первого частичного профиля может по существу совпадать на оптической оси с фокальной точкой порядка выше чем +1, например +2, связанной с вторым частичным дифракционным профилем. Таким образом, свет, направляемый к фокальной точке этого более высокого порядка первого частичного профиля, не теряется, а используется для подкрепления фокальной точки порядка +1 первого частичного профиля, обычно фокальной точки для ближнего зрения.
Хотя описанные выше трифокальные линзы повышают качество зрения многих пациентов, особенно зрения на промежуточном расстоянии, дополнительные усовершенствования являются полезными. В частности, для качества зрения может быть полезно снижение продольной хроматической аберрации (ПХА). В частном случае мультифокальной линзы и в случае, когда снижение продольной хроматической аберрации касается множества фокусов, это может принести пользу пациенту, заключающуюся в повышении качества зрения в расширенном диапазоне расстояний.
Бифокальная линза стандартной конструкции разделяет свет между дифракционным нулевым порядком и порядком +1, обеспечивая рефракцию для дальнего расстояния и дополнительную рефракцию для более близкого расстояния, соответственно. Такие бифокальные линзы могут недостаточно корректировать или исправлять хроматическую аберрацию, особенно в дальнем фокусе. В заявке WO2014/033543 описана дифракционная бифокальная интраокулярная линза, пригодная для направления света к порядку +1 и порядку +2, при этом порядок 0 является деактивизированным или по меньшей мере недостаточным для получения полезной фокальной точки. Такая линза имеется в продаже под маркой Tecnis Symfony® и представлена как снижающая или корректирующая хроматическую аберрацию факичного глаза для двух фокусов, то есть фокуса для дальнего зрения в соответствии с порядком +1 и фокуса для ближнего зрения в соответствии с порядком +2.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Задача изобретения заключается в создании интраокулярной линзы, которая обеспечивает расширенный диапазон зрения, но в то же самое время исключает нарушение зрительного восприятия, обусловленное продольной хроматической аберрацией.
Эта задача решается интраокулярной линзой (ИОЛ) согласно пункту 1 формулы изобретения. Предпочтительные дальнейшие усовершенствования определены в зависимых пунктах формулы изобретения.
Интраокулярная линза согласно изобретению включает в себя переднюю поверхность, заднюю поверхность и оптическую ось. На по меньшей мере одной из передней и задней поверхностей образован дифракционный профиль, при этом дифракционный профиль обеспечивает дифракционную фокальную точку для дальнего зрения, дифракционную фокальную точку для промежуточного зрения, и дифракционную фокальную точку для ближнего зрения.
Дифракционный профиль соответствует суперпозиции первого частичного дифракционного профиля и второго частичного дифракционного профиля, при этом первый частичный дифракционный профиль имеет фокальную точку порядка +n, которая совпадает с дифракционной фокальной точкой для промежуточного зрения или с дифракционной фокальной точкой для ближнего зрения, второй частичный дифракционный профиль имеет фокальную точку порядка +n, которая совпадает с дифракционной фокальной точкой для дальнего зрения, и фокальная точка более высокого порядка чем +n второго частичного дифракционного профиля совпадает с дифракционной фокальной точкой для ближнего зрения.
В данном случае каждый из первого и второго частичных дифракционных профилей имеет множество скачков (ступеней) с соответствующими высотами скачков (ступеней), при этом высоты скачков удовлетворяют нижеследующему условию в по меньшей мере части дифракционного профиля: n
λ=550 нм,
n2 - показатель преломления материала линзы,
n1=1,3345 и
n=1 или 2.
В данном случае n1 мало чем отличается от показателя преломления среды имплантации, которая предполагается составляющей 1,3345.
Кроме того, характерная особенность, заключающаяся в том, что определенные условия относительно высоты скачков должны применяться «в по меньшей мере части дифракционного профиля», означает, что условия могут применяться во всем дифракционном профиле, или только в части его. Кроме того, тот факт, что дифракционный профиль согласно изобретению образован на по меньшей мере одной из передней и задней поверхностей, конечно, не исключает образования других профилей в других областях интраокулярной линзы. Однако в варианте осуществления, показанном ниже, дифракционный профиль согласно изобретению продолжается по существу на протяжении всей эффективной площади интраокулярной линзы даже при больших апертурах зрачка, например 4,5 мм.
Соответственно, интраокулярная линза согласно изобретению имеет три дифракционные фокальные точки, тогда как интраокулярная линза из WO'169 имеет только две дифракционные фокальные точки, а именно, дифракционные фокальные точки для ближнего и промежуточного зрения, в то время как фокальная точка для дальнего зрения является рефракционной фокальной точкой. Преимущество интраокулярной линзы с только дифракционными фокальными точками заключается в том, что продольная хроматическая аберрация (ПХА) может быть снижена. Продольная хроматическая аберрация представляет собой явление, в соответствии с которым свет различных длин волн фокусируется на разные места вдоль оптической оси. В рефракционной линзе продольная хроматическая аберрация обусловлена зависимостью показателя преломления от длины волны. Для большей части материалов показатель преломления повышается с уменьшением длины волны, и это означает, что рефракционная фокусная сила рефракционной линзы становится выше при более коротких длинах волн.
С другой стороны, дифракционные оптические элементы также имеют продольную хроматическую аберрацию, но эффект является противоположным: чем больше длина волны, тем выше оптическая сила (или, иначе говоря, короче фокусное расстояние). Это означает, что в линзе, которая имеет как рефракционную, так и дифракционную оптическую силу, два противоположных эффекта могут, по меньшей частично, взаимно компенсироваться, так что в итоге хроматическая аберрация может быть значительно снижена. Хотя интраокулярная линза согласно изобретению не имеет значащей рефракционной фокальной точки, тем не менее, имеет рефракционную силу и следовательно, вносит соответствующий вклад в продольную хроматическую аберрацию. В таком случае, если интраокулярная линза имеет дифракционную фокальную точку для дальнего зрения, как в случае настоящего изобретения, продольная хроматическая аберрация, на которую влияет рефракционная сила интраокулярной линзы, уже может быть частично компенсированной в фокальной точке для дальнего зрения. Это особенно важно, поскольку дальнее зрение часто необходимо в условиях слабой освещенности, вследствие которой продольная хроматическая аберрация становится особенно мешающей.
Как ни удивительно, путем надлежащего выбора параметров a1 и a2, определенных выше, как будет показано более подробно ниже, можно получать очень полезную трифокальную интраокулярную линзу с совершенно дифракционными фокальными точками, которая обеспечивает значительное снижение неблагоприятных эффектов продольной хроматической аберрации. Поскольку интраокулярная линза имеет три фокальные точки, то в то же самое время она имеет благоприятный расширенный диапазон зрения, что также будет показано ниже. Дальнейшее преимущество интраокулярной линзы согласно изобретению заключается в том, что свет, соответствующий фокальной точке порядка выше чем +1 (если n=1) второго частичного профиля не тратится даром, а вносит вклад в фокальную точку для ближнего зрения.
В предпочтительном варианте осуществления n=1 и второй частичный дифракционный профиль интраокулярной линзы имеет фокальную точку порядка +2, которая совпадает с дифракционной фокальной точкой для промежуточного зрения, и фокальную точку порядка +3, которая совпадает с дифракционной фокальной точкой для ближнего зрения.
Согласно предпочтительному варианту осуществления высоты скачков первого и второго частичных дифракционных профилей удовлетворяют нижеследующему условию в по меньшей мере части дифракционного профиля: a2>a1.
В предпочтительном варианте осуществления n=1 и высоты скачков первого и второго частичных дифракционных профилей 26, 28 удовлетворяют нижеследующим условиям в по меньшей мере части дифракционного профиля 24: 0,5
В еще одном предпочтительном варианте осуществления высоты a1 скачков первого профиля меньше 1, тогда как высоты a2 второго профиля больше 1. В особенно предпочтительном варианте осуществления высоты скачков первого и второго частичных дифракционных профилей удовлетворяют нижеследующим условиям в по меньшей мере части дифракционного профиля: 0,25
При таком выборе параметров интенсивность в дифракционной фокальной точке для промежуточного зрения может быть повышена за счет интенсивности в дифракционной фокальной точке для ближнего зрения, что, как было обнаружено, предпочтительно для некоторых пациентов.
Предпочтительно, чтобы дифракционные фокальные точки для промежуточного зрения и для дальнего зрения были расположены на оптической оси на расстоянии друг от друга, соответствующем интервалу от +0,5 до +1,5 дптр. В дополнение к этому или альтернативно дифракционные фокальные точки для ближнего зрения и для дальнего зрения расположены на оптической оси на расстоянии друг от друга, соответствующем интервалу от +1,5 до +2,5 дптр.
Особенно в вариантах осуществления, в которых a1<1 и a2>1, дифракционные фокальные точки для промежуточного зрения и для дальнего зрения в некоторых вариантах осуществления расположены на оптической оси на расстоянии друг от друга, соответствующем интервалу от +1,5 до +2,0 дптр, а в частности, на расстоянии, соответствующем +1,75 дптр. В дополнение или альтернативно дифракционные фокальные точки для ближнего зрения и для дальнего зрения расположены на оптической оси на расстоянии друг от друга, соответствующем интервалу от +3,0 до +4,0 дптр, а в частности, на расстоянии, соответствующем +3,5 дптр.
При размере зрачка 4,5 мм и при зеленом свете с длиной волны 543 нм функция передачи модуляции (ФПМ) для интраокулярной линзы согласно предпочтительному варианту осуществления при 50 циклах на миллиметр в качестве функции положения на оптической оси отображает различимые пики, соответствующие дифракционным фокальным точкам для дальнего, промежуточного и ближнего зрения. Иначе говоря, в соответствии с этим вариантом осуществления «трифокальная природа» интраокулярной линзы проявляется в различимых пиках функции передачи модуляции на оптической оси при условии, что апертура зрачка является достаточно большой. Как будет видно при обращении к конкретным вариантам осуществления, описанным ниже, в случае небольших апертур зрачка пики на диаграмме функции передачи модуляции могут сливаться так, что они становятся более неразличимыми на диаграмме функции передачи модуляции. В соответствии с предпочтительными вариантами осуществления фокальная точка характеризуется функцией передачи информации при 50 периодах на миллиметр как 0,1 или больше, предпочтительно 0,15 или больше.
Предпочтительно, чтобы при размере зрачка 4,5 мм, 50 циклах на миллиметр и при зеленом свете с длиной волны 543 нм значение функции передачи модуляции, соответствующее фокальной точке для ближнего зрения, было больше, чем значение функции передачи модуляции, соответствующее фокальной точке для промежуточного зрения, и/или значение функции передачи модуляции, соответствующее фокальной точке для дальнего зрения, было больше, чем значение функции передачи модуляции, соответствующее фокальной точке для ближнего зрения.
В соответствии с этим вариантом осуществления дальнему зрению отдается приоритет при больших размерах зрачка, которые наблюдаются в условиях слабой освещенности. В дополнение или альтернативно при размере зрачка 2,0 мм, 50 циклах на миллиметр и при зеленом свете с длиной волны 543 нм значение функции передачи модуляции, соответствующее фокальной точке для ближнего зрения, больше, чем значение функции передачи модуляции, соответствующее фокальной точке для дальнего зрения. В соответствии с этим вариантом осуществления при небольших апертурах зрачка, например 2,0 мм, фокальной точке для ближнего зрения отдается приоритет. Это предпочтительно, поскольку ближнее зрение необходимо в условиях хорошей освещенности, например, при чтении книги. Следует отметить, что в обычной интраокулярной линзе, в том числе в интраокулярной линзе из WO'169, распределение света между фокальными точками сильно зависит от апертуры зрачка. Как станет понятно из описания конкретных вариантов осуществления, приведенных ниже, при использовании интраокулярной линзы согласно изобретению можно получать сильную зависимость распределений света от апертуры, позволяющую большую часть света фокусировать в фокальную точку для дальнего зрения при больших размерах зрачка (соответствующих условиям низкой освещенности) и значительно меньшую долю света фокусировать в фокальную точку для дальнего зрения при небольших размерах зрачка (соответствующих условиям хорошей освещенности) с выгодой для интенсивности в фокальных точках для промежуточного и ближнего зрения.
В альтернативных вариантах осуществления при размере зрачка 4,5 мм, 50 циклах на миллиметр и при зеленом свете с длиной волны 543 нм значение функции передачи модуляции, соответствующее фокальной точке для ближнего зрения, меньше, чем значение функции передачи модуляции, соответствующее фокальной точке для промежуточного зрения.
Обнаружено, что это особенно полезно в случаях, когда a1<1 и a2>1.
При размере зрачка 2,0 мм, 50 циклах на миллиметр и при зеленом свете с длиной волны 543 нм функция передачи модуляции как функция положения на оптической оси остается постоянно выше 0,13, предпочтительно постоянно выше 0,2, в диапазоне, продолжающемся от дифракционной фокальной точки для ближнего зрения до дифракционной фокальной точки для дальнего зрения. Это позволяет иметь хорошее зрение на протяжении расширенного диапазона видимости. Как должно быть понятно специалисту в данной области техники, функцию передачи модуляции можно измерять в соответствии с дополнением С руководства ISO 11979-2: «Ophtalmic implants - Intraocular lenses, part 2: optical properties and test methods in version valid at the priority dateʺ (ISO - международная организация по стандартизации).
В предпочтительном варианте осуществления первая расширенная глубина фокуса определяется как разность между оптическими силами дифракционных фокальных точек для ближнего зрения и дальнего зрения, и вторая расширенная глубина фокуса определяется как разность между оптическими силами дифракционных фокальных точек для промежуточного зрения и дальнего зрения, и при этом первая расширенная глубина фокуса является целым кратным второй расширенной глубины фокуса и, в частности, множителем 2 или 3.
В предпочтительном варианте осуществления дифракционный профиль имеет невертикальные скачки, имеющие ширину от 4 мкм до 100 мкм, в частности от 10 мкм до 50 мкм. В дополнение или альтернативно дифракционный профиль имеет закругленные края с минимальным радиусом кривизны 0,1 мкм или более на вершине скачка. Соответственно, в предпочтительных вариантах осуществления дифракционный профиль не соответствует обычной пилообразной структуре с вертикальными скачками и острыми краями, а является сглаженным для получения лучшей оптической характеристики. Такое сглаживание математически может быть описано сверткой острой пилообразной структуры с соответствующей сглаживающей функцией, которая в данной области техники также называется «сглаживающим оператором».
В предпочтительном варианте осуществления первый частичный дифракционный профиль имеет положения скачков, центрированные на радиальных местах rn относительно оптической оси, расположенные на
n - количество скачков, отсчитываемых от центра профиля,
F1 - фокусное расстояние дифракционной фокальной точки порядка +1 первого частичного дифракционного профиля,
F2 - фокусное расстояние дифракционной фокальной точки порядка +1 второго частичного дифракционного профиля,
и где F2 - целое кратное F1, при этом, в частности, F2=2F1 или F2=3F1.
В предпочтительном варианте осуществления интраокулярная линза имеет тело линзы, а оптическая ось децентрирована относительно геометрического центра тела интраокулярной линзы.
Предпочтительно, чтобы интраокулярная линза согласно изобретению к тому же была выполнена с возможностью компенсации, по меньшей мере частично, сферической аберрации глаза, хроматической аберрации глаза и/или получения расширенного диапазона зрения.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
На чертежах:
фиг. 1 - схематичный вид сверху интраокулярной линзы согласно варианту осуществления изобретения;
фиг. 2 - схематичный разрез интраокулярной линзы согласно фиг. 1, на котором показаны дифракционные фокальные точки для ближнего, промежуточного и дальнего зрения, а также соответствующая виртуальная фокальная точка;
фиг. 3 - схематичный вид дифракционного профиля интраокулярной линзы согласно изобретению, который может быть образован суперпозицией первого и второго частичных профилей, показанных на фиг. 4а и 4b;
фиг. 4а - схематичный вид первого частичного профиля, используемого при создании дифракционного профиля из фиг. 3;
фиг. 4b - схематичный вид второго частичного профиля, используемого при создании дифракционного профиля из фиг. 3;
фиг. 4с - вид в крупном масштабе первых двух скачков профиля из фиг. 3, на котором показано сглаживание с использованием свертки при наличии сглаживающего оператора, при этом показаны два примера изменений вида;
фиг. 5а - вид функции передачи модуляции при 50 циклах на миллиметр в зависимости от дифракционной силы и для различных апертур зрачка применительно к трифокальной интраокулярной линзе согласно изобретению;
фиг. 5b - вид функции передачи модуляции при 50 циклах на миллиметр в зависимости от дифракционной силы и для различных апертур зрачка применительно к трифокальной интраокулярной линзе согласно предшествующему уровню техники;
фиг. 6а - иллюстрация распределения энергии света между фокальными точками для дальнего, промежуточного и ближнего зрения в зависимости от апертуры зрачка применительно к трифокальной интраокулярной линзе согласно варианту осуществления изобретения;
фиг. 6b - иллюстрация распределения энергии света между фокальными точками для дальнего, промежуточного и ближнего зрения в зависимости от апертуры зрачка применительно к трифокальной интраокулярной линзе согласно предшествующему уровню техники;
фиг. 7 - иллюстрация продольной хроматической аберрации (ПХА) в фокальных точках для дальнего, промежуточного и ближнего зрения для двух трифокальных интраокулярных линз согласно предшествующему уровню техники и двух трифокальных интраокулярных линз согласно изобретению, при этом в каждом случае одна из интраокулярных линз выполнена из полиметилметакрилата и одна интраокулярная линза выполнена из заказного патентованного гидрофобного акрилового материала GF, описанного в WO2006/063994 A1; и
фиг. 8 - вид сверху интраокулярной линзы асимметричной конструкции согласно изобретению, имеющей оптический участок, который смещен на 0,3 мм относительно геометрического центра интраокулярной линзы.
ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНОГО ВАРИАНТА ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
Для содействия пониманию принципов изобретения теперь будет сделано обращение к предпочтительному варианту осуществления, показанному на чертежах, и для его описания будет использоваться специфический язык. Тем не менее, должно быть понятно, что в связи с этим объем изобретения не предполагается ограниченным, некоторые изменения и дальнейшие модификации показанной интраокулярной линзы и некоторые дальнейшие применения принципов изобретения, показанных в этой заявке, должны рассматриваться специалистом в данной области техники, к которому относится изобретение, как естественные сейчас и в будущем.
Общая конфигурация интраокулярной линзы 10 согласно варианту осуществления изобретения показана на фиг. 1 и 2. Как можно видеть на этих чертежах, линза включает в себя центральное оптическое тело 12 и в этой приведенной для примера конфигурации две гибкие опоры 14, так называемые «гаптические элементы» (не показанные на фиг. 2), на внешнем краю линзы 10 для поддержания ее в капсульном мешке, когда ее имплантируют в глаз пациента. Однако специалисту в данной области техники известны другие альтернативные конфигурации, применимые в интраокулярной линзе согласно изобретению, такие как большее количество гаптических элементов, петлевидные гаптические элементы и т.д.
Интраокулярная линза 10 согласно показанному варианту осуществления изобретения представляет собой линзу дифракционного типа. Центральное оптическое тело 12 включает в себя переднюю поверхность 16 и заднюю поверхность 18 и имеет по существу переднезаднюю ось 20. Передняя и/или задняя поверхности 16, 18 имеют такую кривизну, что линза 10 направляет часть падающего света в рефракционную фокальную точку 22, или «точку нулевого дифракционного порядка», на оптической оси. Иначе говоря, совсем без дифракционного профиля на передней или задней поверхности 16, 18 падающий световой пучок, который распространяется параллельно оптической оси 20, слева на фиг. 2, будет фокусироваться в рефракционной фокальной точке 22. Однако, как будет пояснено более подробно ниже, при определенном выборе дифракционных профилей согласно изобретению фактически только очень небольшая часть света будет направляться в рефракционную фокальную точку. Образно говоря, в предпочтительных вариантах осуществления настоящего изобретения рефракционная фокальная точка 22 является «деактивизированной» или «виртуальной фокальной точкой», что обозначено штриховыми линиями на фиг. 2.
В показанном варианте осуществления линза 10 имеет асферичность со асферической аберрацией -0,11 мкм при апертуре или размере зрачка 5,0 мм. При такой асферичности гарантируется естественный баланс между чувствительностью к контрасту и глубиной поля при умеренной положительной сферической аберрации афакического глаза, при этом средняя сферическая аберрация роговицы глаза человека составляет около +0,28 мкм. В альтернативном варианте осуществления асферичность может быть больше, что позволит в большей степени компенсировать аберрацию роговицы. Этим будет обеспечиваться лучшее качество изображения, пусть даже и ценой придания оптическим характеристикам линзы большей чувствительности к смещению центра и наклону линзы в глазу.
На передней поверхности 16 линза 10 имеет рельеф 24 наподобие дифракционного профиля, который только схематично показан на фиг. 1. Дифракционный профиль 24 показан на фиг. 3 и образован суперпозицией первого дифракционного профиля 26, показанного на фиг. 4а, и второго дифракционного профиля 28, показанного на фиг. 4b. На фиг. 3, 4а и 4b все единицы по обеим осям представлены в микрометрах. Соответственно, видно, что на этих фигурах высота профилей значительно преувеличена относительно радиального расстояния r от оптической оси 20.
Первый дифракционный профиль 26 представляет собой профиль киноформного типа, приблизительно удовлетворяющий функции:
Термин «киноформный профиль» поясняется, например, в ʺDiffractive Optics-Design, Fabrication and Testʺ, Donald O'Shea и соавторы, учебное пособие SPIE, TT62(2004), и относится к дифракционным оптическим элементам, фазоуправляемые поверхности которых являются плавно изменяющимися. Они отличаются от так называемых «бинарных оптических элементов» с дискретным количеством фазоуправляемых поверхностей, например поверхностей, вносящих разность фаз 0 и π в падающий волновой фронт. В этом уравнении H1(r) является высотой первого частичного дифракционного профиля 26, зависящей от радиального расстояния r относительно оптической оси, R является радиальным расстоянием от внешнего края линзы до оптической оси, λ является длиной волны, при которой глаз имеет наибольшую чувствительность (обычно 550 нм), n2 и n1 являются показателями преломления материала линзы и среды имплантации ее, a1 является амплитудным параметром (0,57 в показанном варианте осуществления) и F1 является фокусным расстоянием фокальной точки порядка +1 этого первого частничого дифракционного профиля 26 (555 мм для +1,8 дптр в этом варианте осуществления).
Второй частичный дифракционный профиль 28 также представляет собой профиль киноформного типа, приблизительно удовлетворяющий функции:
В этом уравнении H2(r) является высотой второго дифракционного профиля 28, зависящей от радиального расстояния r относительно оптической оси, a2 является амплитудным параметром (0,74 в показанном варианте осуществления) и F2 является фокусным расстоянием фокальной точки порядка +1 этого частичного дифракционного профиля 28 (1110 мм для +0,9 дптр в этом варианте осуществления).
Хотя уравнениями 1 и 2 определены первый и второй частичные профили 26, 28, имеющие вертикальные скачки и острые края, определяемые модульной функцией, края реальных профилей будут закругленными, а скачки будут скорее наклонными, чем вертикальными. Подходящую форму первого и второго частичных профилей 26, 28 можно получить сверткой приведенных выше функций H1(r) и H2(r) профилей с соответствующей сглаживающей функцией, которую в данной области техники называют «сглаживающим оператором». Имеются различные сглаживающие операторы, использование которых приводит к желаемому сглаживанию или закруглению острых краев и желаемым наклонам скачков. В сущности, специалисту в данной области техники должно быть понятно, что любая свертка будет приводить к закруглению острых краев и наклону вертикальных скачков скачкообразной функции.
В предпочтительном варианте осуществления сглаживающий оператор M(r) может быть представлен функцией Гаусса в следующем виде:
Свертка функции H(r) профиля и сглаживающего оператора M(r) определяется обычным способом как:
H*M=∫H(x)M(r-x)dx.
На фиг. 4с показаны результаты свертки объединенного профиля H(r) (см. уравнение 3 ниже) со сглаживающим оператором M(r), где дисперсия σ2 выражается в зависимости от параметра ʺconvʺ свертки, единицей измерения которого является микрометр, в следующем виде:
На фиг. 4с показаны примеры результата свертки для трех значений conv, а именно conv=0 мкм, 25 мкм и 50 мкм. В случае conv=0 сглаживающий оператор M(r) соответствует дельта-функции Дирака, что оставляет исходный профиль H(r) неизменным. При возрастании значений conv края скачков все больше закругляются, а наклон исходно вертикальных скачков повышается.
Следует отметить, что закругление острых скачков профиля посредством свертки уже описано в упомянутой выше предшествующей заявке WO'169, в которой наклонные скачки и закругленные края также можно видеть на фиг. 3, 4а и 4b.
Следовательно, рельеф или «профиль» 24, получающийся в результате суперпозиции обоих этих частичных профилей 26, 28, приблизительно соответствует формуле:
H(r)=H1(r)+H2(r),
что показано на фиг. 3. В этом варианте осуществления F2=2F1, и это означает, что положение каждого второго скачка первого частичного профиля 26 совпадает со скачком второго частичного профиля 28, или, иначе говоря, что второй дифракционный профиль имеет вдвое меньшую среднюю пространственную частоту по сравнению со средней пространственной частотой первого дифракционного профиля. Поэтому в объединенном профиле 24 имеются большие скачки, являющиеся результатом сложения скачков первого частичного профиля 26 со скачками второго частичного профиля 28, чередующиеся с небольшими скачками, соответствующими одному скачку из числа двух скачков первого частичного профиля 26.
Следует отметить, что в случае, когда профили не аподизированы, множитель (1-r3/R3) в уравнениях 1 и 2 просто равен 1, как и в случае варианта осуществления, показанного в этой заявке.
Кроме того, благодаря этому фокальная точка порядка +2 второго частичного профиля 28 совпадает на оптической оси 20 с фокальной точкой +1 первого частичного профиля 26.
В варианте осуществления, показанном на фиг. 3, 4а и 4b, a1 составляет 0,57 и a2 составляет 0,74. Этим он очень отличается от варианта осуществления, показанного, например, в WO'169, в котором a1=0,44 и a2=0,27. Этот иной выбор амплитуд приводит к совершенно другим оптическим свойствам. На самом деле видно, что интраокулярная линза 10 имеет фокальную точку 30 для дальнего зрения (см. фиг. 2), которая совпадает с фокальной точкой порядка +1 второго частичного дифракционного профиля 28, фокальную точку 32 для промежуточного зрения, которая совпадает с фокальной точкой порядка +2 второго частичного дифракционного профиля 28 и также с фокальной точкой порядка +1 первого частичного дифракционного профиля 26, и фокальную точку 34 для ближнего зрения, которая совпадает с фокальной точкой порядка +3 второго частичного дифракционного профиля 28.
В альтернативном варианте осуществления скачки второго частичного профиля 28 могут совпадать с каждым третьим скачком первого частичного профиля 26, и в этом случае дифракционная фокальная точка порядка +1 первого частичного профиля 26 будет совпадать с фокальной точкой 34 для ближнего зрения и вносить вклад в нее.
В показанном варианте осуществления только пренебрежимо малое количество света фокусируется на место на оптической оси 20, которое соответствует рефракционной фокальной точке 22, или, иначе говоря, дифракционной фокальной точке порядка 0.
Следует понимать, что первый и второй частичные профили 26, 28 в известном смысле являются только виртуальными или «вспомогательными» профилями, которые в основном служат для построения «общего профиля» 24. В частности, само по себе непонятно, что данная фокальная точка частичного профиля также будет иметься в дифракционной картине общего комбинированного профиля. Однако видно, что при соответствующем выборе коэффициентов a1 и a2 в общем профиле 24 обнаруживаются дифракционные фокальные точки, которые на самом деле могут быть отнесены к дифракционным фокальным точкам отдельных частичных профилей 26, 28. Кроме того, как будет показано ниже, при надлежащем выборе множителей a1 и a2 распределение энергии между различными фокальными точками общего профиля 24 может быть сделано очень удобным способом.
Изобретатели обнаружили, что в вариантах осуществления настоящего изобретения выраженное в процентах количество света, направляемого к фокальной точке 34 для ближнего зрения, зависит в достаточно хорошем приближении от суммы a1 и a2, тогда как отношение выраженного в процентах количества света, направляемого к фокальной точке 32 для промежуточного зрения, к выраженному в процентах количеству света, направляемого к фокальной точке 30 для дальнего зрения, по существу определяется отношением a1/a2. Кроме того, изобретатели смогли получить эмпирические уравнения для оценивания разделения света между тремя фокальными точками для ближнего, промежуточного и дальнего зрения в следующем виде:
%Near=20*[(a1+a2)EXP(2*(a1+a2/1,5],
%Inter/%Far=1*[a1/a2)EXP(2*(a1/a2))],
%Far=[100-уравнение 4]/[1+уравнение 5],
%Inter=100-уравнение 6-уравнение 4.
В данном случае «%Near», «%Inter» и «%Far» означают выраженное в процентах количество энергии света, направляемой к соответствующим фокальным точкам 34, 32, 30 для ближнего, промежуточного и дальнего зрения, при этом три выраженные в процентах количества выбираются так, чтобы они составляли в сумме 100%. Иначе говоря, эти уравнения отражают только распределение света между соответствующими фокальными точками, но не распределение света вокруг соответствующих фокальных точек.
Установлено, что приведенными выше уравнениями 4-7 даются довольно хорошие прогнозы фактического распределения света при условии, что 1
Способ оценивания оптического приоритета интраокулярной линзы содержит экспериментальное определение ее функции передачи модуляции (ФПМ). Функция передачи модуляции оптической системы может быть измерена, например, в соответствии с приложением С к стандарту ISO 11979-2 (ISO - международная организация по стандартизации) и отражает часть контраста, который передается через оптическую систему, при определенной пространственной частоте миры, и эта частота характеризуется циклами на миллиметр или парами линий на миллиметр. Обычно контраст снижается с повышением пространственной частоты. В качестве первого приближения выраженное в процентах количество света (%Ef), направляемого к заданной фокальной точке, получают на основании максимальных значений функции передачи модуляции (MTF peak) при 50 циклах на миллиметр в соответствии со следующим уравнением:
%Ef=MTF peak/(MTF far+MTF inter+MTF near)*100,
где f обозначает одну из фокальных точек для дальнего, промежуточного или ближнего зрения.
На фиг. 5а показаны кривые функции передачи модуляции (ФПМ) для трифокальной линзы 10 согласно варианту осуществления изобретения в зависимости от оптической силы в диоптриях при различных апертурах зрачка в модели глаза согласно стандарту ISO 1, при 50 циклах на миллиметр и при монофокальном зеленом свете (543 нм). Пунктирная кривая соответствует зрачку размером 4,5 мм и показаны три пика, соответствующие фокальной точке для дальнего зрения при 18,25 дптр, фокальной точке для промежуточного зрения при 19,15 дптр и фокальной точке для ближнего зрения при 20,05 дптр, соответственно. Интервал в диоптриях (дптр) между двумя последовательными пиками функции передачи модуляции составляет 0,9 дптр, что соответствует добавлениям двух рефракций +0,9 дптр и +1,8 дптр относительно дальнего фокуса, соответственно. Для этой линзы при апертуре 4,5 мм распределение света между тремя фокальными точками составляет 46,67% для дальнего зрения, 33,33% для ближнего зрения и 20% для промежуточного зрения.
Это находится в хорошем согласии с распределением света в соответствии с уравнениями 4, 6 и 7, приведенными выше, и это дает распределение 45,06% для дальнего зрения, 22,89% для промежуточного зрения и 32,05% для ближнего зрения. Соответственно, видно, что эмпирические уравнения с 4 по 7 достаточно хорошо отражают распределение света между фокальными точками.
Кроме того, на фиг. 5а видно, что при апертуре зрачка, составляющей 4,5 мм, довольно мало света направляется на какое-либо другое место, чем в эти три фокальные точки, и в частности, что мало света направляется на место со значением 17,35 дптр, соответствующее рефракционной или «нулевого порядка» фокальной точке, которая показана на фиг. 5а только для иллюстрации. Поэтому видно, что фокальная точка нулевого порядка является только «виртуальной фокальной точкой» или «деактивизированной».
Кроме того, на фиг. 5а штрихпунктирной линией показана кривая функции передачи модуляции при 50 циклах на миллиметр для апертуры зрачка 3,75 мм, сплошной линией для апертуры зрачка 3,0 мм и пунктирной линией для апертуры зрачка 2,0 мм. Как можно видеть из фиг. 5а, при уменьшении апертуры зрачка с 4,5 мм до 3,0 мм пики функции передачи модуляции для ближнего и промежуточного зрения сливаются в один более широкий пик, так что при таких небольших апертурах зрачка интраокулярная линза становится по существу бифокальной. При дальнейшем ограничении апертуры зрачка до 2,0 мм вместо двух оставшихся пиков функции передачи модуляции возникает один очень широкий и очень высокий пик. По меньшей мере частично это можно приписать дифракции на небольшом отверстии, которая становится более значимой при небольших апертурах, и в таком случае на волновой фронт света в большей степени влияют края отверстия.
Стоит заметить, что дифракция на небольшом отверстии вносит вклад в расширенную глубину фокуса, то есть при меньших апертурах зрачка функция передачи модуляции падает значительно меньше между фокальными точками. Уже при апертуре зрачка 2,0 мм влияние небольшого отверстия максимально возрастает, а функция передачи модуляции остается выше 0,2 во всем диапазоне от 18 дптр до 20,5 дптр, то есть во всем диапазоне от ближнего зрения до дальнего зрения. Кроме того, видно, что при небольших размерах зрачка, таких как 2,0 мм, функция передачи модуляции при 18,25 дптр (дальнее зрение) падает значительно, тогда как функция передачи модуляции при ближнем и промежуточном зрении (20,05 дптр и 19,15 дптр) значительно возрастает. Это также видно из фиг. 6, на которой выраженное в процентах количество света, направляемого в любую заданную фокальную точку интраокулярной линзы согласно варианту осуществления изобретения, показано в зависимости от апертуры зрачка, при этом выраженное в процентах количество света связано с функцией передачи модуляции способом, определенным в уравнении 8, приведенном выше.
Как видно на фиг. 6а, при больших (4,5 мм) апертурах зрачка доля света, направляемого в фокальную точку для дальнего зрения, превышает доли для ближнего и промежуточного зрения, тогда как при уменьшении апертуры доля света, направляемого в фокальные точки для ближнего и промежуточного зрения, повышается в то время, как доля света, направляемого в фокальную точку для дальнего зрения, уменьшается и фактически падает ниже доли света в другие две фокальные точки. Эти зависимости являются необычными для трифокальной интраокулярной линзы, но на самом деле являются очень полезными, поскольку дальнее зрение часто необходимо в условиях плохой освещенности, когда существует тенденция увеличения размера зрачка вследствие естественного рефлекса аккомодации, тогда как ближнее и промежуточное зрение обычно необходимо в условиях хорошей освещенности, например, при чтении книги или работе на компьютере. Следовательно, интраокулярная линза согласно предпочтительным вариантам осуществления очень хорошо соответствует обоим требованиям. В частности, при обеспечении большего количества света в фокальной точке для дальнего зрения, чем для ближнего и промежуточного зрения в условиях плохой освещенности, должно повышаться качество изображения благодаря ограничению такого светового явления, как ореолы, при больших апертурах зрачка и мезопических условиях, при этом изображения вне фокуса и более близкие будут менее интенсивными.
Свойства интраокулярной линзы согласно изобретению будут сравниваться со свойствами трифокальной интраокулярной линзы из WO'169, функция передачи модуляции которой показана для сравнения на фиг. 5b, а на фиг. 6b показано распределение энергии света между соответствующими фокальными точками. Следует отметить, что в варианте осуществления согласно WO'169 использовалась аподизация. Как можно видеть из фиг. 5b, подобно интраокулярной линзе согласно изобретению, пики, соответствующие фокальным точкам для ближнего и промежуточного зрения, сливаются, когда размер зрачка уменьшается от 4,5 мм до 3,0 мм, а глубина фокуса возрастает. Однако в отличие от интраокулярной линзы согласно изобретению в трифокальной линзе без аподизации из предшествующего уровня техники, из WO'169, относительное распределение света между тремя фокальными точками приблизительно не зависит от размера зрачка (см. фиг. 6b). Соответственно, в этой интраокулярной линзе из предшествующего уровня техники без аподизации дальнее зрение не может быть доминирующим в условиях низкой освещенности (больших апертур зрачка) и в такой линзе ближнее зрение является доминирующим в условиях хорошей освещенности (небольших апертур зрачка).
Дальнейшее преимущество трифокальной интраокулярной линзы 10 согласно изобретению заключается в том, что она позволяет уменьшать или корректировать продольную хроматическую аберрацию (ПХА). На фиг. 7 показана продольная хроматическая аберрация (ПХА) в фокальных точках для дальнего, промежуточного и ближнего зрения для двух интраокулярных линз согласно изобретению и двух интраокулярных линз согласно WO'169. В данном случае «ПХАф» означает продольную хроматическую аберрацию в заданной фокальной точке (ф), где «ф» обозначает соответствующую одну из фокальных точек (то есть для дальнего, промежуточного или ближнего зрения). Каждая из трех фокальных точек соответствует дополнительной оптической силе в диоптриях в сравнении с фокальной точкой для дальнего зрения, которая показана по горизонтальной оси на фиг. 7. Соответственно, в примере варианта осуществления фокальные точки для дальнего зрения соответствуют 0 дптр, фокальные точки для промежуточного зрения соответствуют 0,9 дптр и фокальные точки для ближнего зрения соответствуют 1,8 дптр по горизонтальной оси на фиг. 7.
Численное значение продольной хроматической аберрации в заданной фокальной точке, выраженное в диоптриях, получают по сдвигу пика функции передачи модуляции, измеряемой на оптической скамье при 50 циклах на миллиметр и апертуре зрачка, составляющей 4,5 мм, когда свет изменяется от монохроматического красного (650 нм) до монохроматического голубого (480 нм). Этот сдвиг может быть измерен для каждого из трех пиков функции передачи модуляции, соответствующих трем фокальным точкам, и результаты показаны на фиг. 7.
На фиг. 7 сплошными линиями показаны значения продольной хроматической аберрации в заданной фокальной точке (ПХАф) для двух интраокулярных линз согласно WO'169, изготовленных из различных материалов, а именно, из полиметилметакрилата (ПММА) (кривые с крестиками) и материала GF (кривые с точками), где материал GF представляет собой патентованный гидрофобный акриловый материал заявителя настоящей заявки, раскрытый в заявке WO2006/063994 A1. Числа Аббе полиметилметакрилата и материала GF составляют 53,23 и 42,99, соответственно. Число Аббе представляет собой показатель дисперсии материала, то есть изменения показателя преломления в зависимости от длины волны, где высокие значения означают низкую дисперсию. В трифокальных линзах из заявки WO'169 фокальная точка для дальнего зрения (0 дптр на фиг. 7) является исключительно рефракционной фокальной точкой. При 0 дптр обе трифокальные линзы из предшествующего уровня техники имеют положительное значение продольной хроматической аберрации в заданной фокальной точке, составляющее 0,3 дптр в случае полиметилметакрилата и 0,65 дптр в случае материала GF. Можно ожидать положительного значения продольной хроматической аберрации в заданной фокальной точке, поскольку для этих материалов показатель преломления повышается с уменьшением длины волны, так что рефракционная оптическая сила для голубого света больше, чем рефракционная оптическая сила для красного света. Кроме того, вследствие меньшего числа Аббе более высокое значение продольной хроматической аберрации в заданной фокальной точке обнаруживается для линз из материала GF по сравнению с линзами из полиметилметакрилата.
В интраокулярных линзах из предшествующего уровня техники согласно WO'169 фокальная точка для ближнего зрения (при 1,8 дптр) соответствует дифракционной фокальной точке порядка +1 первого частичного дифракционного профиля, к которой добавляется вклад фокальной точки порядка +2 второго частичного дифракционного профиля. Фокальная точка для промежуточного зрения (при 0,9 дптр) соответствует дифракционной фокальной точке порядка +1 второго частичного дифракционного профиля. Как пояснялось в разделе «Сущность изобретения», продольная хроматическая аберрация для дифракционных фокальных точек является «отрицательной» в том смысле, что дифракционная оптическая сила повышается с увеличением длины волны. Соответственно, отрицательная продольная хроматическая аберрация в дифракционных фокальных точках понижает общую продольную хроматическую аберрацию в фокальных точках для промежуточного зрения до 0,05 (полиметилметакрилат) и 0,40 (материал GF) и даже еще больше понижает общую продольную хроматическую аберрацию в фокальных точках для ближнего зрения до 0,08 (полиметилметакрилат) и 0,15 (материал GF).
Кроме того, на фиг. 7 пунктирными линиями показаны значения продольной хроматической аберрации в заданной фокальной точке для двух интраокулярных линз согласно изобретению, где и в этом случае кривыми с крестиками представлен вариант осуществления на основе полиметилметакрилата и кривыми с точками представлен вариант осуществления на основе материала GF. Как можно видеть на фиг. 7, для интраокулярной линзы согласно изобретению кривые продольной хроматической аберрации в заданной фокальной точке сдвинуты по вертикали к меньшим значением по сравнению с соответствующей интраокулярной линзой из предшествующего уровня техники, изготовленной из того же самого материала. В частности, в случае фокальных точек для дальнего зрения (0 дптр) значение продольной хроматической аберрации в заданной фокальной точке для линзы из материала GF снижается до 0,4 дптр и значение продольной хроматической аберрации в заданной фокальной точке для линзы из полиметилметакрилата снижается до -0,03 дптр, и это означает, что практически отсутствует продольная хроматическая аберрация в фокальной точке для дальнего зрения в этом основанном на полиметилметакрилате варианте осуществления изобретения.
Причина, по которой продольная хроматическая аберрация в фокальной точке для дальнего зрения уменьшается по сравнению с продольной хроматической аберрацией в трифокальной линзе из предшествующего уровня техники согласно WO'169, заключается в том, что в соответствии с изобретением фокальная точка для дальнего зрения является дифракционной фокальной точкой, а именно, фокальной точкой порядка +1 второго частичного профиля, и поэтому создается отрицательная продольная хроматическая аберрация, которая компенсирует, по меньшей мере частично, положительную продольную хроматическую аберрацию, обусловленную рефракционной силой линзы. Следовательно, видно, что, особенно при использовании материала GF, трифокальная линза согласно изобретению является несомненно предпочтительной в части продольной хроматической аберрации по сравнению с трифокальной линзой из предшествующего уровня техники согласно WO'169.
Что касается интраокулярной линзы из полиметилметакрилата согласно предшествующему уровню техники, то среднее значение продольной хроматической аберрации в заданной фокальной точке является очень низким уже при умеренных положительных значениях в фокальной точке для дальнего зрения, умеренных отрицательных значениях в фокальной точке для ближнего зрения и почти исчезающей продольной хроматической аберрации в фокальной точке для промежуточного зрения. Фактически, продольная хроматическая аберрация трифокальной линзы из полиметилметакрилата согласно предшествующему уровню техники аналогична продольной хроматической аберрации трифокальной линзы из материала GF согласно изобретению. Версия трифокальной интраокулярной линзы из полиметилметакрилата согласно изобретению обладает преимуществом, заключающемся в исчезающее малой продольной хроматической аберрации для дальнего зрения, хотя ценой более отрицательной продольной хроматической аберрации, в фокальной точке для ближнего зрения составляющей -0,7 дптр. Отрицательные значения продольной хроматической аберрации в заданной фокальной точке даже могут быть предпочтительными для коррекции продольной хроматической аберрации афакического глаза, то есть продольной хроматической аберрации роговицы.
В трифокальных интраокулярных линзах предполагается расширенный диапазон зрения (РДЗ) от дальнего зрения (например, +0 дптр) до ближнего зрения (например, +1,8 дптр) без нарушения непрерывности или значительного пропуска зрительного восприятия на промежуточном расстоянии. Из диаграмм функции передачи модуляции на фиг. 5а и 5b видно, что такой расширенный диапазон зрения действительно можно получать при использовании трифокальных линз согласно изобретению, а также интраокулярных линз из WO'169. Характеристику расширенного диапазона линзы можно оценивать в естественных условиях более прямым способом путем захвата тест-объектов из таблицы ВВС США для оценки разрешения оптических приборов при «расфокусировке» объекта, например путем смещения тест-объекта таблицы вдоль оптической оси интраокулярной линзы при регистрации изображения объекта. Заявитель систематически захватывал изображения из таблицы ВВС США для интраокулярной линзы согласно изобретению, а также интраокулярной линзы из WO'169 при различных длинах волн (зеленого, красного и синего света) и различных апертурах зрачка (2,0; 3,0; 3,75 и 4,5 мм). Было подтверждено, что при монохроматическом зеленом свете как интраокулярная линза согласно изобретению, так и интраокулярная линза из WO'169 имеют расширенный диапазон зрения от 0 дптр до +2 дптр при постоянном качестве изображения. В частности, обе трифокальные линзы превосходили имеющуюся в продаже бифокальную интраокулярную линзу, которая показала ухудшение качества изображения между 0,75 дптр и 1,25 дптр, особенно при апертурах зрачка больше чем 2,0 мм.
При изменении света источника света от зеленого света до красного или голубого света оказалось, что имеющиеся в продаже дифракционные бифокальные линзы с двумя дифракционными фокальными точками становятся по существу монофокальными для дальнего и промежуточного расстояния при красном и голубом свете, соответственно, при этом соответствующее качество изображения ухудшалось на близких и дальних расстояниях, соответственно. В противоположность этому, две трифокальные интраокулярные линзы согласно WO'169 и согласно изобретению оставались трифокальными как при голубом, так и при красном свете с полным расширенным диапазоном зрения от 0 дптр до 2,25 дптр, хотя качество изображения несколько ухудшалось на дальних расстояниях при голубом свете и близких расстояниях при красном свете по сравнению с качеством при зеленом свете.
Кроме того, при сравнении изображений из таблицы ВВС США, образованных интраокулярной линзой согласно изобретению, с изображениями, образованными интраокулярной линзой согласно WO'169, было видно, что качество изображения при интраокулярной линзе согласно изобретению является более качественным для дальнего зрения при больших апертурах зрачка (таких как 4,5 мм) и для ближнего зрения при небольших апертурах зрачка, как это и ожидалось из сравнения фиг. 5а и 5b и из сравнения фиг. 6а и 6b. А именно, как показано в этой заявке, интраокулярная линза согласно изобретению способствует ближнему зрению при небольших апертурах зрачка и дальнему зрению при больших апертурах зрачка в противоположность интраокулярной линзе из WO'169, в которой распределение света между фокальными точками в большей степени зависит от размера зрачка.
Хотя продольную хроматическую аберрацию глаза можно корректировать оптическим элементом с продольной хроматической аберрацией, равной и противоположной продольной хроматической аберрации глаза, юстировка таких элементов является крайне важной, поскольку в противном случае создается дополнительная поперечная хроматическая аберрация, которая пропорциональна смещению от центра (см. Zhang X., Bradley A., Thibos L.N., ʺAchromatizing the human eye: the problem of chromatic parallaxʺ, J. Opt. Soc. Am., 1991; 8:686-91). Однако центр зрачка глаза человека не расположен концентрически относительно центра капсульного мешка и не является коаксиальным относительно оптической и зрительной осей. В окрестности зрительной оси, которая соединяет точку фиксации глаза с центральной ямкой сетчатки глаза посредством узловых точек глаза, коррекция продольной хроматической аберрации не приводит к созданию поперечной хроматической аберрации. В варианте осуществления предпочтительно, чтобы гаптические элементы оптики интраокулярной линзы (ИОЛ) были спроектированы асимметричными для обеспечения совпадения оптического центра интраокулярной линзы с предполагаемым местом нахождения зрительной оси или центром входного зрачка. На фиг. 8 представлен схематичный вид сверху интраокулярной линзы 10 согласно варианту осуществления изобретения, в которой оптическая часть, то есть дифракционный профиль 24, смещена от центра на 0,3 мм относительно внешнего диаметра интраокулярной линзы.
Хотя настоящее изобретение было описано с обращением к конкретным примерам вариантов осуществления, очевидно, что в этих примерах модификации и изменения могут быть осуществлены без изменения общего объема изобретения, определенного формулой изобретения.
Например, в альтернативных вариантах осуществления интраокулярная линза согласно изобретению может иметь другие дифракционные профили, а не киноформного типа, или иметь другие соотношения между периодичностью и расстояниями скачков в профиле, полученном суперпозицией двух частичных дифракционных профилей. Кроме того, суперпозиция частичных дифракционных профилей может осуществляться только на участке передней или задней поверхности линзы. Кроме того, линза может иметь разную кривизну передней и/или задней поверхностей или не иметь кривизну, и, в зависимости от необходимости, эта кривизна может быть, а может и не быть, асферической. Кроме того, другие сочетания дифракционных порядков могут приниматься во внимание для получения трех фокальных точек, особенно порядков, превосходящих порядки для линз согласно изобретению, описанных в этой заявке выше. В этом особом случае высота скачков должна удовлетворять условию 2
Хотя пример предпочтительного варианта осуществления показан в деталях на чертежах и подробно описан в предшествующем описании, этот вариант следует рассматривать как только пример, а не как ограничивающий изобретение. В этой связи следует отметить, что показан и подробно описан только пример предпочтительного варианта осуществления, но подлежат защите все варианты и модификации, которые в настоящее время находятся или в будущем будут находиться в объеме защиты изобретения, определенном в формуле изобретения.
Реферат
Изобретение относится к медицине. Раскрыта интраокулярная линза (ИОЛ) (10), включающая переднюю поверхность (16), заднюю поверхность (18) и оптическую ось (20), в которой на по меньшей мере одной из передней и задней поверхностей (16, 18) образован дифракционный профиль (24), при этом дифракционный профиль (24) обеспечивает дифракционную фокальную точку (30) для дальнего зрения, дифракционную фокальную точку (32) для промежуточного зрения и дифракционную фокальную точку (34) для ближнего зрения. Дифракционный профиль (24) соответствует суперпозиции первого частного дифракционного профиля (26) и второго частного дифракционного профиля (28), при этом первый частный дифракционный профиль (26) имеет фокальную точку порядка +n, которая совпадает с дифракционной фокальной точкой (32) для промежуточного зрения или с дифракционной фокальной точкой (30) для ближнего зрения, второй частный дифракционный профиль (28) имеет фокальную точку порядка +n, которая совпадает с дифракционной фокальной точкой (30) для дальнего зрения, и фокальная точка более высокого порядка чем +n второго частного дифракционного профиля (28) совпадает с дифракционной фокальной точкой (34) для ближнего зрения. Применение изобретения позволит расширить диапазон зрения от дальнего до близкого расстояния и снизить линейную хроматическую аберрацию. 17 з.п. ф-лы, 8 ил.
Формула
Документы, цитированные в отчёте о поиске
Улучшение зрения на промежуточное расстояние с помощью факичной мультифокальной оптики, использующей остаточную аккомодацию
