Аподизированная дифракционная интраокулярная линза с областью нарушенной дифракции

Изобретение относится к области офтальмологии и направлено на создание дифракционных офтальмологических линз, которые обеспечивают повышенное качество промежуточного изображения без ухудшения ближнего и дальнего зрения. Этот технический результат обеспечивается за счет того, что в одном из вариантов выполнения изобретение предусматривает дифракционную офтальмическую линзу, которая может быть, например, интраокулярной, которая включает в себя оптический элемент, имеющий переднюю поверхность и заднюю поверхность, где оптический элемент обеспечивает дальний фокус. Нарушенная дифракционная структура, содержащая совокупность дифракционных зон, расположена на по меньшей мере одной из этих поверхностей для обеспечения ближнего фокуса. Каждая зона отделена от соседней зоны границей зоны, которая вносит оптическую задержку в падающий свет. Кроме того, по меньшей мере, две последовательные границы зоны имеют такую конфигурацию, при которой разность между их соответствующими фазовыми задержками для, по меньшей мере, одной длины волны падающего света превышает около 1/4 длины волны для направления части падающего света в положение между ближним и дальним фокусами. 6 н. и 30 з.п. ф-лы, 8 ил.

 

Уровень техники

Настоящее изобретение относится в целом к офтальмическим линзам и, в частности, к интраокулярным линзам (ИОЛ), которые обеспечивают улучшенное промежуточное зрение.

Интраокулярные линзы обычно имплантируют в глаза пациента при хирургическом лечении катаракты для замены естественного хрусталика. В некоторых ИОЛ используются дифракционные структуры для обеспечения пациента не только силой дальнего фокуса, но и силой ближнего фокуса. Такие ИОЛ также могут обеспечивать ограниченную степень промежуточного зрения благодаря свойствам дефокусировки двух основных сил линз (т.е. дальней и ближней сил).

Однако по-прежнему существует необходимость в дифракционных ИОЛ, которые могут обеспечивать улучшенное промежуточное зрение, и, в частности, существует необходимость в таких ИОЛ, которые обеспечивают повышенное качество промежуточного изображения без какого-либо существенного ухудшения дальнего и ближнего зрения.

Сущность изобретения

Настоящее изобретение в целом относится к дифракционным офтальмическим линзам (например, дифракционным ИОЛ), которые обеспечивают ближний и дальний фокусы, в то же время направляя часть падающего света в промежуточное положение между дальним и ближним фокусами. В частности, такая дифракционная линза может включать в себя дифракционную структуру, которая выполнена с возможностью направления части падающего света в промежуточное положение. Во многих вариантах осуществления изобретения отвод части падающего света в промежуточное положение достигается обеспечением достаточной разности между фазовыми задержками, создаваемыми двумя или более границами зон дифракционной структуры.

Согласно одному аспекту изобретение предусматривает дифракционную офтальмическую линзу (например, дифракционную ИОЛ), которая включает в себя оптический элемент, имеющий переднюю поверхность и заднюю поверхность, где оптический элемент обеспечивает дальний фокус. Дифракционная структура, содержащая совокупность дифракционных зон, располагается на, по меньшей мере, одной из этих поверхностей для обеспечения ближнего фокуса. Каждая зона отделена от соседней зоны границей зоны, которая привносит оптическую фазовую задержку в падающий свет. Кроме того, по меньшей мере, две последовательные границы зоны (две границы зоны, отделяющие одну общую дифракционную зону от двух других зон) имеют такую конфигурацию, что разность между их соответствующими фазовыми задержками для, по меньшей мере, одной длины волны падающего света превышает около 1/20 длины волны () и предпочтительно превышает около ¼ длины волны (), например составляет в пределах от около 1/20 длины волны () до около 1 длины волны (1λ) для направления части падающего света в положение между ближним и дальним фокусами.

Согласно родственному аспекту границы зон содержат совокупность ступенек, где, по меньшей мере, две последовательные ступеньки демонстрируют разность высот, приспособленную для обеспечения разности свыше около 1/20 длины волны и предпочтительно свыше около ¼ длины волны, например в пределах от около 1/20 длины волны до около 1 длины волны в их соответствующих фазовых задержках.

Согласно еще одному аспекту в вышеописанной ИОЛ, имеющей совокупность ступенек в качестве границ зон своей дифракционной структуры, часть ступенек демонстрирует уменьшение высот как функцию увеличения расстояния от центра поверхности, на которой располагается дифракционная структура, т.е. часть высот ступенек аподизирована.

Согласно еще одному аспекту дифракционная структура офтальмической линзы содержит усеченную дифракционную структуру, которая покрывает часть, а не всю поверхность линзы, на которой располагается структура.

Согласно еще одному аспекту в вышеописанной ИОЛ две последовательные границы зон демонстрируют вышеупомянутую разность фазовых задержек для, по меньшей мере, одной длины волны в пределах от около 400 нм до около 700 нм (например, 550 нм).

Согласно еще одному аспекту оптический элемент обеспечивает оптическую силу дальнего фокуса в пределах от около 6 диоптрий (дптр) до около 34 дптр. Кроме того, дифракционная структура обеспечивает добавочную силу ближнего фокуса в пределах от около 2 дптр до около 4 дптр, например в пределах от около 2,5 дптр до около 4 дптр или в пределах от около 3 дптр до около 4 дптр. Эффективная добавочная сила ИОЛ, имплантированной в глаз, может отличаться от ее номинальной (фактической) добавочной силы.

Например, комбинация силы роговицы и разделения между роговицей и ИОЛ может ослаблять эффективную добавочную силу ИОЛ, например, номинальная добавочная сила в 4 дптр может обеспечивать эффективную добавочную силу в 3 дптр для глаза в целом. В нижеследующих разделах, если не указано обратное, приведенные значения добавочной силы относятся к номинальной (фактической) добавочной силе линзы, которая может отличаться от эффективной добавочной силы, когда ИОЛ имплантирована в глаз.

Согласно родственному аспекту оптический элемент сформирован из биосовместимого материала. Некоторые примеры таких материалов включают в себя, без ограничения, мягкий акрил, силикон, гидрогель или другие биосовместимые полимерные материалы, имеющие показатель преломления, необходимый для конкретного применения. Например, в некоторых вариантах осуществления оптический элемент сформирован из сшитого сополимера 2-фенилэтил-акрилата и 2-фенилэтил-метакрилата под общим названием Acrysof.

Согласно еще одному аспекту в вышеописанной офтальмической линзе, по меньшей мере, одна из передней или задней поверхностей включает в себя базовый профиль, который демонстрирует выбранную степень асферичности (например, характеризуется конической постоянной в пределах от около -10 до около -1000, например в пределах от около -10 до около -100) или торичности для обеспечения повышенного качества изображения.

Согласно еще одному аспекту раскрыта дифракционная офтальмическая линза, которая включает в себя оптический элемент, имеющий переднюю поверхность, заднюю поверхность и дифракционную структуру, содержащую совокупность дифракционных зон, расположенную на, по меньшей мере, одной из этих поверхностей, где каждая зона отделена от соседней зоны границей зоны. Оптический элемент обеспечивает дальний фокус, соответствующий нулевому порядку дифракции дифракционной структуры, и ближний фокус, соответствующий первому порядку дифракции дифракционной структуры. Кроме того, границы зон характеризуются совокупностью неоднородных высот ступенек, которые обеспечивают неоднородные фазовые задержки, выполненные с возможностью направления части падающего света в положение между ближним и дальним фокусами для улучшения промежуточного зрения.

Согласно родственному аспекту неоднородные высоты ступенек содержат высоты, по меньшей мере, двух последовательных ступенек, каждая из которых вносит фазовую задержку в падающий свет, в результате чего разность между этими фазовыми задержками для, по меньшей мере, одной длины волны падающего света составляет более около 1/20 длины волны () (например, составляет в пределах от около 1/20 длины волны до около 1 длины волны).

Согласно родственному аспекту в вышеописанной дифракционной линзе оптический элемент обеспечивает оптическую силу дальнего фокуса в пределах от около 6 дптр до около 34 дптр (например, в пределах от около 16 дптр до около 28 дптр) и добавочную силу ближнего фокуса в пределах от около 2 дптр до около 4 дптр.

Согласно еще одному аспекту дифракционные зоны окружены частью соответствующей поверхности, где дифракционные элементы отсутствуют.

Согласно другим аспектам раскрыта дифракционная офтальмическая линза (например, ИОЛ), которая содержит оптический элемент, имеющий переднюю поверхность и заднюю поверхность, каждая из которых характеризуется базовым профилем. Оптический элемент обеспечивает оптическую силу дальнего фокуса (например, в пределах от около 6 дптр до около 34 дптр) и включает в себя дифракционную структуру, расположенную на одной из его поверхностей, которая обеспечивает оптическую силу ближнего фокуса (например, в пределах от около 2 дптр до около 4 дптр). Дифракционная структура содержит совокупность дифракционных зон, по меньшей мере, две из которых демонстрируют достаточное различие в кривизне поверхности (например, разность составляет в пределах от около 10% до около 50%) для направления части света, падающего на оптический элемент, в промежуточное положение между ближним и дальним фокусами, для улучшения промежуточного зрения. Например, в некоторых вариантах осуществления кривизна поверхности, по меньшей мере, двух соседних зон в достаточной степени различна для направления части падающего света в промежуточное положение.

Согласно родственному аспекту в вышеописанной офтальмической линзе кривизна поверхности, по меньшей мере, одной из зон отличается более чем на около 20% (например, в пределах от около 10% до около 50%) от кривизны поверхности одной или нескольких соседних зон.

Согласно еще одному аспекту изобретение предусматривает дифракционную офтальмическую линзу (например, ИОЛ), которая обеспечивает оптический элемент, имеющий переднюю поверхность и заднюю поверхность, где оптический элемент обеспечивает дальний фокус (например, в пределах от около 6 дптр до около 34 дптр). Дифракционная структура, которая содержит совокупность дифракционных зон, расположена на, по меньшей мере, одной из этих поверхностей для обеспечения ближнего фокуса (например, связанного с добавочной силой в пределах от около 2 дптр до около 4 дптр). Поверхность, по меньшей мере, одной из дифракционных зон демонстрирует асферичность, благодаря чему дифракционная структура направляет, по меньшей мере, часть падающего света в промежуточное положение между ближним и дальним фокусами. Асферичность может характеризоваться, например, конической постоянной в пределах от около -10 до около -1000, например в пределах от около -10 до около -100.

Согласно еще одному аспекту положения одной или нескольких границ зон (например, радиусы зон относительно оптической оси) можно регулировать для направления части падающего света в положение между ближним и дальним фокусами. Например, офтальмическая линза (например, ИОЛ) может включать в себя оптический элемент, имеющий переднюю и заднюю оптические поверхности, где оптический элемент обеспечивает дальний фокус. Совокупность кольцевых дифракционных зон располагается на одной из этих поверхностей около оптической оси оптического элемента для обеспечения ближнего фокуса, в которой каждая зона отделена от соседней зоны границей зоны. По меньшей мере, одна из зон (i) имеет границу, радиальное положение которой относительно оптической оси задано следующим соотношением:

где i обозначает номер зоны (i=0 обозначает центральную зону); λ обозначает расчетную длину волны (например, в пределах от около 400 нм до около 700 нм); f обозначает фокусное расстояние ближнего фокуса и r₀ обозначает радиус центральной зоны. Кроме того, по меньшей мере, еще одна дифракционная зона имеет границу, радиальное положение которой отличается в достаточной степени от заданного вышеприведенным соотношением для воображаемой соответствующей зоны, для направления, по меньшей мере, части падающего света в промежуточное положение между ближним и дальним фокусами. В порядке примера, радиальное положение этой еще одной зоны может отличаться от заданного вышеприведенным соотношением в пределах от около 20% до около 50%.

Согласно еще одному аспекту раскрыта дифракционная офтальмическая линза, которая включает в себя оптический элемент, имеющий переднюю оптическую поверхность и заднюю оптическую поверхность, где оптический элемент обеспечивает дальний фокус. Совокупность дифракционных зон расположена на, по меньшей мере, одной из этих поверхностей для обеспечения ближнего фокуса. Дифракционные зоны содержат центральную зону, имеющую радиус, который в достаточной степени отличается от , где λ обозначает расчетную длину волны и f обозначает фокусное расстояние ближнего фокуса, благодаря чему, по меньшей мере, часть падающего света направляется в промежуточное положение между ближним и дальним фокусами.

Согласно еще одному аспекту в вышеописанных офтальмических линзах одна или несколько оптических поверхностей могут включать в себя базовый профиль, демонстрирующий выбранную степень асферичности или торичности для обеспечения повышенного качества зрения.

Чтобы лучше понять изобретение, следует обратиться к нижеследующему подробному описанию, приведенному совместно с чертежами, которые кратко описаны ниже.

Краткое описание чертежей

Фиг.1A - схематический вид в разрезе ИОЛ согласно иллюстративному варианту осуществления изобретения.

Фиг.1B - другой вид в разрезе ИОЛ согласно варианту осуществления изобретения, иллюстрирующий дифракционную структуру, характеризующуюся неоднородными высотами ступенек для направления части падающего света в промежуточный фокус.

Фиг.2 - схематический вид спереди ИОЛ, показанный на фиг.1B, иллюстрирующий совокупность кольцевых дифракционных зон, образующую дифракционную структуру.

Фиг.3A - схематический вид сбоку дифракционной ИОЛ согласно другому варианту осуществления изобретения, имеющей аподизированную дифракционную структуру.

Фиг.3B - схематический вид спереди ИОЛ, показанной на фиг.3A.

Фиг.4A - теоретическая функция рассеяния линии (ФРЛ), вычисленная в промежуточном фокусе для традиционной дифракционной линзы, имеющей аподизированную дифракционную структуру.

Фиг.4B - теоретическая функция рассеяния линии (ФРЛ), вычисленная в промежуточном фокусе для иллюстративной линзы, согласно принципам изобретения, имеющей аподизированную дифракционную структуру.

Фиг.5A - теоретическая оптическая фаза в зрачке аподизированной дифракционной ИОЛ без нарушенной дифракционной структуры согласно принципам изобретения, где абсцисса представляет квадрат расстояния от центра линзы и ордината представляет оптическую фазу.

Фиг.5B - теоретическая оптическая фаза в зрачке аподизированной дифракционной ИОЛ согласно одному варианту осуществления изобретения, где абсцисса представляет квадрат расстояния от центра линзы и ордината представляет оптическую фазу.

Фиг.6 - схематический вид сбоку дифракционной ИОЛ согласно одному варианту осуществления изобретения, содержащей дифракционную структуру, имеющую центральную дифракционную область, кривизна поверхности которой отличается от кривизны поверхности соседней зоны, благодаря чему дифракционная структура направляет часть падающего света в промежуточный фокус.

Фиг.7 - схематический вид сбоку дифракционной ИОЛ согласно другому варианту осуществления изобретения, содержащей дифракционную структуру, имеющую центральную зону, которая демонстрирует асферический профиль поверхности.

фиг.8 - схематический вид сбоку дифракционной ИОЛ согласно другому варианту осуществления изобретения, имеющей переднюю поверхность, на которой расположена дифракционная структура, согласно принципам изобретения, и заднюю поверхность, которая может демонстрировать асферический или в ряде случаев торический базовый профиль.

Подробное описание предпочтительных вариантов осуществления

Согласно фиг.1A и 1B ИОЛ 10 согласно одному варианту осуществления изобретения включает в себя оптический элемент 12, имеющий переднюю оптическую поверхность 14 и заднюю оптическую поверхность 16, расположенные около оптической оси 18. Хотя в этом варианте осуществления оптические поверхности 14 и 16 являются, в целом, выпуклыми для придания ИОЛ двояковыпуклой формы, в других вариантах осуществления изобретения ИОЛ может иметь другие формы, например плоско-выпуклую, плоско-вогнутую или выпукло-вогнутую. Значения кривизны передней и задней поверхностей совместно с показателем преломления материала, образующего линзу, выбирают так, чтобы оптический элемент 10 обеспечивал оптическую силу дальнего фокуса, например, в пределах от около 6 диоптрий (дптр) до около 34 дптр (например, в пределах от около 16 дптр до около 28 дптр). В ряде случаев оптическая сила дальнего фокуса линзы может составлять в пределах от около -5 дптр до около 5,5 дптр.

Дифракционная структура 20, расположенная на части передней поверхности 14, обеспечивает ближний фокус с добавочной силой, например, в пределах от около 2 дптр до около 4 дптр (например, в пределах от около 2,5 дптр до около 4 дптр или в пределах от около 3 дптр до около 4D). Эффективная добавочная сила ИОЛ, имплантированной в глаз, может отличаться от ее номинальной (фактической) добавочной силы. Например, комбинация силы роговицы и разделения между роговицей и ИОЛ может ослаблять эффективную добавочную силу ИОЛ, например, номинальная добавочная сила в 4 дптр может обеспечивать эффективную добавочную силу в 3 дптр для глаза в целом. В нижеследующих разделах, если не указано обратное, приведенные значения добавочной силы относятся к номинальной (фактической) добавочной силе линзы, которая может отличаться от эффективной добавочной силы, когда ИОЛ имплантирована в глаз.

ИОЛ 10 может дополнительно включать в себя совокупность элементов фиксации или хаптических элементов 22, которые облегчают ее размещение в глазу пациента. Оптический элемент предпочтительно выполнен из биосовместимого материала, например мягкого акрила, силикона, гидрогеля или других биосовместимых полимерных материалов, имеющих показатель преломления, необходимый для конкретного применения. Хаптические элементы 22 также могут быть выполнены из подходящих полимерных материалов, например полиметакрилата, полипропилена и т.п. В некоторых вариантах осуществления изобретения хаптические элементы 22 могут быть выполнены как единое целое с оптическим элементом 12, тогда как в других вариантах осуществления они могут быть сформированы отдельно и затем присоединены к оптическому элементу. В одном варианте осуществления изобретения оптический элемент 12 сформирован из сшитого сополимера 2-фенилэтил-акрилата и 2-фенилэтил-метакрилата под общим названием Acrysof.

Согласно фиг.1A, 1B и 2 дифракционная структура 20 выполнена в виде совокупности дифракционных зон 24, отделенных друг от друга совокупностью ступенек 26 (высоты ступенек для ясности представлены в увеличенном виде). В частности, каждая зона отделена от соседней зоны ступенькой (например, ступенька 26a отделяет первую зону 24a от второй зоны 24b), которая вносит фазовую задержку в падающий свет. Как будет рассмотрено ниже, в этом иллюстративном варианте осуществления фазовая задержка, создаваемая ступенькой 26a, отделяющей центральную зону (первую зону) от второй зоны, отличается от фазовой задержки, создаваемой другими ступеньками, вследствие чего часть света, падающего на линзу, направляется в промежуточное положение между ближним и дальним фокусами.

В этом иллюстративном варианте осуществления дифракционные зоны содержат совокупность кольцевых зон, границы которых имеют радиальное положение относительно оптической оси 18, согласно следующему соотношению:

(1)

где

i обозначает номер зоны (i=0 обозначает центральную зону),

λ обозначает расчетную длину волны,

f обозначает фокусное расстояние ближнего фокуса и

r₀ обозначает радиус центральной зоны.

В некоторых вариантах осуществления расчетная длина волны λ выбрана равной 550 нм, что соответствует зеленому свету, в центре зрительной реакции. Кроме того, в ряде случаев радиус центральной зоны (r₀) можно задать равным .

Как рассмотрено более подробно ниже, в некоторых других вариантах осуществления положение границы одной или нескольких зон может отличаться от заданного вышеприведенным соотношением для дополнительного облегчения направления части падающего излучения в промежуточное положение между ближним и дальним фокусами.

Как указано выше, в этом иллюстративном варианте осуществления изобретения высота ступеньки, разделяющей первую и вторую дифракционные зоны, отличается от высот других ступенек (которые в этом варианте осуществления, по существу, однородны), благодаря чему дифракционная структура направляет часть падающего света в промежуточное положение между ближним и дальним фокусами. Например, разность между фазовой задержкой, создаваемой ступенькой 26a и создаваемой каждой из других ступенек (т.е. ступенек 26b-26d), может превышать около 1/20 длины волны () и предпочтительно превышать около 1/4 длины волны () для, по меньшей мере, одной длины волны падающего света, например для, по меньшей мере, одной длины волны в пределах от около 400 нм до около 700 нм. В порядке примера, в одном варианте осуществления высоты ступенек можно задать согласно следующему соотношению:

(2)

где

b обозначает фазовую высоту,

λ обозначает расчетную длину волны, например 550 нм,

n₂ обозначает показатель преломления оптического элемента и

n₁ обозначает показатель преломления среды, окружающей оптический элемент,

где

для ступеньки 26a b составляет в пределах от около -0,2 до около 0,2 и

для других ступенек b составляет в пределах от около 0,45 до около 0,55 и предпочтительно около 0,5.

Вышеприведенное уравнение (2) указывает, что высота ступеньки, отделяющей центральную зону от соседней с ней зоны, отличается от высот остальных ступенек. В частности, высоты ступенек, отличных от отделяющей центральную зону от соседней с ней зоны, по существу, однородны и создают оптическую фазовую задержку, в результате которой дифракционная структура делит падающий свет примерно поровну между ближним фокусом, который соответствует первому порядку дифракции дифракционной структуры, и дальним фокусом, который соответствует нулевому порядку дифракции. Напротив, высота ступеньки, отделяющей центральную зону от соседней с ней зоны, создает другую фазовую задержку, благодаря чему часть падающего света направляется в промежуточное положение между ближним и дальним фокусами. Другими словами, другая фазовая задержка, создаваемая высотой ступеньки между центральной зоной и соседней с ней зоной, изменяет вклад центральной зоны в свет, дифрагируемый дифракционной структурой, вследствие чего, хотя центральная зона продолжает направлять свет в ближний и дальний фокусы, она направляет часть света в промежуточное положение между этими фокусами, т.е. центральная зона не является идеальной частью правильной дифракционной структуры. Такую дифракционную структуру также будем называть здесь "нарушенной дифракционной структурой", и дифракцию, которую она производит, также будем называть здесь "нарушенной дифракцией", чтобы подчеркнуть, что она изменяет правильную дифракционную картину, отводя часть падающего света в промежуточное положение между ближним и дальним фокусами. Кроме того, промежуточное положение также будем называть здесь промежуточным фокусом, хотя во многих вариантах осуществления сходимость света в промежуточном положении не дает резкой фокусировки, которая имеет место в ближнем и дальнем фокусах.

В некоторых вариантах осуществления ступенька, отделяющая центральную зону от соседней с ней зоны, удалена (т.е. высота ступеньки между первой и второй дифракционными зонами задана равной нулю) для направления части падающего света в промежуточное положение. Другими словами, первая и вторая дифракционные зоны выполнены в виде единой центральной зоны для создания промежуточного фокуса.

В некоторых вариантах осуществления, помимо наличия, по меньшей мере, двух последовательных высот ступенек, создающих фазовые задержки, которые отличаются друг от друга на величину, превышающую порог (например, около 1/20 длины волны), совокупность высот ступенек, разделяющих дифракционные зоны дифракционной структуры ИОЛ, аподизированы для смещения распределения световой энергии между ближним и дальним фокусами по мере изменения размера зрачка, например, для снижения сияния. В порядке примера, на фиг.3A и 3B схематически изображена иллюстративная ИОЛ 28 согласно такому варианту осуществления изобретения, которая включает в себя оптический элемент 30, имеющий переднюю оптическую поверхность 32 и заднюю оптическую поверхность 34, расположенные около оптической оси OA, и дифракционную структуру 36, расположенную на передней оптической поверхности. Аналогично предыдущему варианту осуществления оптический элемент 30 обеспечивает оптическую силу дальнего фокуса, например, в пределах от около 6 дптр до около 34 дптр (например, в пределах от около 16 дптр до около 28 дптр). Кроме того, оптический элемент 30 включает в себя хаптические элементы 38, облегчающие его имплантацию в глаз пациента.

Дифракционная структура 36 образована совокупностью дифракционных зон 40, отделенных друг от друга совокупностью ступенек 42a-42e. Аналогично предыдущему варианту осуществления дифракционная структура создает ближний фокус, соответствующий своему первому порядку дифракции, и дальний фокус, соответствующий нулевому порядку дифракции дифракционной структуры. Кроме того, разность между фазовыми задержками, создаваемыми последовательными ступеньками 42a и 42b, отрегулирована, например, вышеописанным образом в соответствии с предыдущим вариантом осуществления, благодаря чему дифракционная структура направляет часть падающего света в промежуточное положение между ближним и дальним фокусами. Кроме того, в этом варианте осуществления высоты ступенек 42b, 42c, 42d и 42e аподизированы, т.е. они изменяются как функция их радиального расстояния от оптической оси OA. Например, в этом иллюстративном варианте осуществления высоты этих ступенек уменьшаются по мере увеличения их расстояний от оптической оси. Эта аподизация приводит к смещению распределения световой энергии между ближним и дальним фокусами по мере изменения размера зрачка, т.е. по мере изменения количества зон, участвующих в дифракции света.

Согласно фиг.3A и 3B в этом иллюстративном варианте осуществления высоты ступенек на границах зон дифракционной структуры 36 можно задать согласно следующим соотношениям:

(4а)

где

b - фазовая высота, значение которой находится в пределах от около -0,2 до около 0,2 и другие параметры определены ниже, и

для других ступенек:

(4b)

где

b обозначает фазовую высоту со значением от около 0,45 до около 0,55 (предпочтительно около 0,5),

λ обозначает расчетную длину волны, например 550 нм,

n₂ обозначает показатель преломления оптического элемента,

n₁ обозначает показатель преломления среды, окружающей оптический элемент, и

f_apodize обозначает функцию аподизации.

Можно использовать различные функции аподизации. Например, в некоторых вариантах осуществления изобретения функцию аподизации (f_apodize) можно задать согласно следующему соотношению:

где

r_i обозначает расстояние каждой радиальной границы зоны от точки пересечения оптической оси с поверхностью,

r_in обозначает внутреннюю границу зоны аподизации, которая согласно вышеописанному иллюстративному варианту осуществления соответствует внутренней границе второй дифракционной зоны,

r_out обозначает внешнюю границу зоны аподизации и

exp обозначает показатель степени для получения заданного уменьшения высоты ступеньки.

Дополнительные детали, касающиеся аподизации высот ступенек, можно найти, например, в патенте США № 5600142, включенном сюда посредством ссылки. Можно использовать и другие функции аподизации. В порядке примера, можно использовать альтернативные функции аподизации, раскрытые в совместно рассматриваемой патентной заявке под названием "Truncated Diffractive Intraocular Lenses", которая принадлежит патентообладателю данной заявки.

В порядке примера, на фиг.4A изображен вычисленный профиль функции рассеяния линии (ФРЛ), который соответствует распределению интенсивности в изображении линейного объекта, для аподизированной дифракционной линзы, имеющей традиционную аподизированную дифракционную структуру, в которой все высоты ступенек заданы согласно вышеприведенному уравнению (4b) с единым значением b (без значительной разности между фазовыми задержками, обусловленными первыми двумя ступеньками). На фиг.5A показана теоретически вычисленная фаза для такой линзы по зрачку линзы как функция квадрата расстояния от центра линзы. В порядке сравнения, на фиг.4B изображен профиль ФРЛ для аподизированной дифракционной линзы согласно варианту осуществления изобретения, имеющей дифракционную структуру, высоты ступенек которой заданы, согласно уравнениям (4a) и (4b) (т.е. линзы, демонстрирующей "нарушенную дифракцию"), имеющей увеличенный диаметр центральной зоны и уменьшенную фазовую задержку на первой ступеньке по сравнению с традиционной линзой. На фиг.5B показана теоретически вычисленная оптическая фаза для такой линзы по зрачку линзы как функция квадрата расстояния от центра линзы. Согласно фиг.4A и 4B оба профиля ФРЛ вычислены для зрачка диаметром 3 мм. Профиль ФРЛ, соответствующий линзе с нарушенной дифракцией, демонстрирует другой фокус центральной линии, который отсутствует в ФРЛ, соответствующей традиционной аподизированной дифракционной линзе, указывающий, что линза с нарушенной дифракцией направляет часть световой энергии в промежуточное положение между ближним и дальним фокусами и, таким образом, улучшает промежуточное зрение.

В некоторых вариантах осуществления положения одной или нескольких границ зон изменены относительно заданных вышеприведенным уравнением (1) для обеспечения нарушенной дифракции, а значит, для направления части падающего света в промежуточное положение между ближним и дальним фокусами. Например, положение одной или нескольких границ зон может отличаться от предписанных вышеприведенным уравнением (1) в пределах от около 20% до около 50%. В некоторых вариантах осуществления изобретения для обеспечения нарушенной дифракции вместо того, чтобы регулировать фазовые задержки, обусловленные границами зон, реализуют такую настройку положений границ зон, хотя в других вариантах осуществления для получения нарушенной дифракции можно настраивать положения границ зон, а также их соответствующие фазовые задержки. В порядке примера, диаметр центральной зоны может отличаться, например, в большую сторону от заданного вышеприведенным уравнением (1), благодаря чему дифракционная структура будет направлять часть падающего света в положение между ближним и дальним фокусами. Например, радиус центральной зоны может превышать , например, в пределах от около 20 до около 50 процентов.

В некоторых вариантах осуществления высоты ступенек, связанных с более чем одной границей зоны, можно регулировать, например, вышеописанным образом, чтобы дифракционная структура направляла часть падающего света в промежуточное положение между ближним и дальним фокусами.

Кроме того, в некоторых других вариантах осуществления вместо регулировки высоты ступеньки, отделяющей центральную зону от соседней с ней зоны, регулируют высоты одной или нескольких ступенек, связанных с другими границами зоны, например, вышеописанным образом, чтобы дифракционная структура направляла часть падающего света в промежуточное положение между ближним и дальним фокусами. Например, дифракция может "нарушаться" в одной или нескольких периферийных зонах.

В некоторых других вариантах осуществления кривизна поверхности, по меньшей мере, одной дифракционной зоны отличается от, по меньшей мере, одной соседней дифракционной зоны, что позволяет дифракционной структуре направлять часть падающего света в промежуточное положение между ближним и дальним фокусами. В порядке примера, на фиг.6 схематически изображена иллюстративная ИОЛ 44 согласно такому варианту осуществления изобретения, которая включает в себя оптический элемент 46, имеющий переднюю оптическую поверхность 48 и заднюю оптическую поверхность 50. ИОЛ дополнительно включает в себя дифракционную структуру 52, расположенную на части передней поверхности. Оптический элемент 46 обеспечивает оптическую силу дальнего фокуса, например, в пределах от около 6 дптр до около 34 дптр, и добавочную оптическую силу ближнего фокуса, например, в пределах от около 2 дптр до около 4 дптр. Дифракционная структура 52 включает в себя совокупность дифракционных зон 54, отделенных друг от друга совокупностью ступенек, которые могут быть однородными, аподизированными (либо традиционным образом, либо согласно принципам изобретения). В этом иллюстративном варианте осуществления изобретения дифракционная структура характеризуется совокупностью ступенек, по существу, одинаковой высоты.

В этом варианте осуществления кривизна поверхности центральной дифракционной зоны (т.е. зоны 54a) отличается (в данном случае круче) от соседней с ней зоны (т.е. зоны 54b), благодаря чему дифракционная структура направляет часть падающего излучения в промежуточное положение между ближним и дальним фокусами. В порядке примера, различие в кривизне поверхности двух дифракционных зон может, например, составлять в пределах от около 10% до около 50%, например около 10%. Хотя в этом варианте осуществления изобретения для направления части энергии падающего света в промежуточное положение настраивают значения кривизны поверхности центральной дифракционной зоны и соседней с ней зоны, в альтернативных вариантах осуществления изобретения для обеспечения промежуточного фокуса можно настраивать подобным образом другие дифракционные зоны. Кроме того, в некоторых вариантах осуществления для направления света в промежуточное положение можно, например, вышеописанным образом адаптировать значения кривизны поверхности более чем двух дифракционных зон.

В некоторых вариантах осуществления изобретения поверхность, по меньшей мере, одной дифракционной зоны демонстрирует асферичность, необходимую для того, чтобы дифракционная структура направляла часть энергии падающего света в промежуточное положение. В порядке примера, на фиг.7 схематически изображена ИОЛ 56, содержащая оптический элемент 58, имеющий заднюю оптическую поверхность 60 и переднюю оптическую поверхность 62, на которой расположена дифракционная структура 64. Аналогично предыдущим вариантам осуществления изобретения дифракционная структура 64 образована совокупностью дифракционных зон, отделенных друг от друга совокупностью ступенек. Хотя в ряде случаев (например, в этом иллюстративном варианте осуществления) ступеньки имеют конфигурацию, обуславливающую нарушенную дифракцию, в других вариантах осуществления изобретения ступеньки могут быть, по существу, однородными или аподизированными традиционным образом. Передняя поверхность 62 характеризуется, по существу, сферическим базовым профилем. Профиль поверхности центральной дифракционной зоны (зоны A), однако, демонстрирует асферичность, характеризуемую, например, конической постоянной в пределах от около -10 до около -1000 (например, в пределах от около -10 до около -100), в результате чего дифракционная структура отводит часть энергии падающего света в промежуточное положение.

В некоторых вариантах осуществления изобретения профили поверхностей совокупности дифракционных зон (профили поверхностей между границами зон) демонстрируют выбранные асферичности, например, аналогично рассмотренному выше для направления света в промежуточное положение. Это соответствует созданию отклонений от прямых линий для пилообразных профилей, показанных на фиг. 5B.

В некоторых вариантах осуществления изобретения базовый профиль, по меньшей мере, одной из оптических поверхностей ИОЛ демонстрирует выбранную степень асферичности или торичности для обеспечения повышенного качества зрения. Например, на фиг.8 схематически изображена ИОЛ 66, согласно другому варианту осуществления изобретения, которая включает в себя оптический элемент 68, имеющий переднюю оптическую поверхность 70 и заднюю оптическую поверхность 72, расположенные около оптической оси 74. Нарушенная дифракционная структура 76 согласно принципам изобретения расположена на передней поверхности. Кроме того, задняя поверхность включает в себя профиль, который, по существу, совпадает со сферическим профилем (показанным пунктиром) на малых расстояниях от оптической оси и демонстрирует возрастающее отклонение от сферического профиля как функцию увеличения радиального расстояния от оптической оси. В некоторых вариантах осуществления изобретения это отклонение может придавать выбранную степень асферичности задней поверхности, например, характеризуемую конической постоянной в пределах от около -10 до около -1000 (например, в пределах от около -10 до около -100), для обеспечения повышенного качества зрения. В некоторых других вариантах осуществления изобретения базовый профиль поверхности, на которой расположена нарушенная дифракционная структура (например, в данном случае передней оптической поверхности 20), может демонстрировать выбранную степень асферичности для повышения качества зрения. Кроме того, в других вариантах осуществления одна или несколько поверхностей ИОЛ, имеющей нарушенную дифракционную структуру, например вышеописанной ИОЛ 66, могут демонстрировать выбранную степень торичности для повышения качества зрения. Например, передняя и/или задняя поверхности 70, 72 ИОЛ 66 могут иметь торический базовый профиль.

В некоторых вариантах осуществления изобретения ИОЛ с нарушенной дифракционной структурой может быть выполнена из материала, который может обеспечивать некоторую фильтрацию синего света. В порядке примера, ИОЛ может быть выполнена из материала Acrysof Natural. В порядке еще одного примера, в патенте США № 5470932, включенном сюда посредством ссылки, раскрыты полимеризуемые желтые красители, которые можно использовать для блокировки синего света, проходящего через ИОЛ, или снижения его интенсивности.

В вышеописанных вариантах осуществления изобретения были рассмотрены различные способы обеспечения линзы с нарушенной дифракцией. Очевидно, что каждую из структурных особенностей, используемых в вышеописанных вариантах осуществления для создания промежуточного фокуса, можно использовать по отдельности или совместно с одной или несколькими другими особенностями. Например, в некоторых вариантах осуществления изобретения помимо регулировки высоты ступеньки, отделяющей центральную зону от соседней с ней зоны, для создания промежуточного фокуса кривизну центральной зоны также можно регулировать вышеописанным образом для направления части падающего света в промежуточный фокус.

Различные рассмотренные выше линзы можно изготавливать с использованием методов производства, известных из уровня техники.

Специалисты в данной области техники могут предложить различные модификации вышеописанных вариантов осуществления изобретения, не выходящие за рамки объема изобретения.

1. Офтальмическая линза, содержащая оптический элемент, имеющий переднюю поверхность и заднюю поверхность, причем указанный оптический элемент обеспечивает дальний фокус, дифракционную структуру, содержащую совокупность дифракционных зон, расположенную на, по меньшей мере, одной из поверхностей таким образом, чтобы обеспечить ближний фокус, при этом каждая зона отделена от соседней зоны границей зоны, вносящей оптическую фазовую задержку в падающий свет, в которой, по меньшей мере, две последовательные границы зоны имеют такую конфигурацию, что разность между их соответствующими фазовыми задержками для, по меньшей мере, одной длины волны превышает около 1/20 длины волны для направления части падающего света в положение между ближним и дальним фокусами.

2. Линза по п.1, в которой разность между фазовыми задержками, обеспеченная двумя последовательными границами зон, составляет в пределах от около 1/4 длины волны до около 1 длины волны.

3. Линза по п.1, в которой границы зон содержат совокупность ступенек.

4. Линза по п.3, в которой, по меньшей мере, две последовательные ступеньки демонстрируют разность высот, приспособленную для обеспечения разности в их соответствующих фазовых задержках.

5. Линза по п.4, в которой часть ступенек демонстрирует уменьшение высоты ступенек как функцию увеличения расстояния от центра поверхности, на которой располагается дифракционная структура.

6. Линза по п.1, в которой дифракционная структура содержит усеченную дифракционную структуру, которая покрывает часть поверхности, на которой она располагается.

7. Линза по п.1, в которой, по меньшей мере, одна длина волны составляет в пределах от около 400 до около 700 нм.

8. Линза по п.7, в которой, по меньшей мере, одна длина волны равна около 550 нм.

9. Линза по п.1, в которой оптический элемент обеспечивает оптическую силу дальнего фокуса в пределах от около 6 до около 34 дптр.

10. Линза по п.1, в которой дифракционная структура обеспечивает добавочную силу в пределах от около 2 до около 4 дптр.

11. Линза по п.1, в которой оптический элемент сформирован из биосовместимого материала.

12. Линза по п.11, в которой биосовместимый материал содержит любой из мягкого акрила, силикона и гидрогеля.

13. Линза по п.1, в которой линза содержит ИОЛ.

14. Офтальмическая линза, содержащая оптический элемент, имеющий переднюю поверхность и заднюю поверхность, дифракционную структуру, содержащую совокупность дифракционных зон, расположенную на, по меньшей мере, одной из поверхностей, причем каждая зона отделена от соседней зоны границей зоны, причем оптический элемент обеспечивает дальний фокус, соответствующий нулевому порядку дифракции дифракционных зон, и ближний фокус, соответствующий 1-му порядку дифракции дифракционных зон, в которой границы зон характеризуются совокупностью неоднородных высот ступенек, создающей неоднородные фазовые задержки, приспособленные для направления части падающего света в положение между ближним и дальним фокусами, для улучшения промежуточного зрения.

15. Линза по п.14, в которой неоднородные высоты ступенек содержат, по меньшей мере, две последовательные ступеньки, каждая из которых вносит фазовую задержку в падающий свет, причем разность между фазовыми задержками, связанными с последовательными ступеньками, для, по меньшей мере, одной длины волны падающего света, превышает около 1/20 длины волны.

16. Линза по п.15, в которой оптический элемент обеспечивает оптическую силу дальнего фокуса в пределах от около 6 до около 34 дптр.

17. Линза по п.15, в которой оптический элемент обеспечивает оптическую силу ближнего фокуса, соответствующую добавочной силе, в пределах от около 2 до около 4 дптр.

18. Линза по п.14, в которой дифракционные зоны окружены частью соответствующей поверхности, где дифракционные элементы отсутствуют.

19. Офтальмическая линза, содержащая оптический элемент, имеющий переднюю поверхность и заднюю поверхность, причем оптический элемент обеспечивает оптическую силу дальнего фокуса, дифракционную структуру, содержащую совокупность дифракционных зон, расположенную на, по меньшей мере, одной из поверхностей, для обеспечения оптической силы ближнего фокуса, в которой, по меньшей мере, две дифракционные зоны демонстрируют достаточное различие в кривизне поверхности для направления части света, падающего на оптический элемент, в промежуточное положение между ближним и дальним фокусами, для улучшения промежуточного зрения.

20. Линза по п.19, в которой различие в кривизне, по меньшей мере, двух зон составляет в пределах от около 10 до около 50%.

21. Линза по п.20, в которой две дифракционные зоны содержат две соседние зоны.

22. Линза по п.19, в которой офтальмическая линза содержит ИОЛ.

23. Линза по п.19, в которой оптическая сила дальнего фокуса составляет в пределах от около 6 до около 34 дптр.

24. Линза по п.19, в которой оптическая сила ближнего фокуса соответствует добавочной силе в пределах от около 2 до около 4 дптр.

25. Офтальмическая линза, содержащая оптический элемент, имеющий переднюю поверхность и заднюю поверхность, причем оптический элемент обеспечивает дальний фокус, дифракционную структуру, содержащую совокупность дифракционных зон, расположенную на, по меньшей мере, одной из поверхностей, для обеспечения ближнего фокуса, в которой поверхность, по меньшей мере, одной из дифракционных зон демонстрирует асферичность, благодаря чему дифракционная структура направляет, по меньшей мере, часть падающего света в промежуточное положение между ближним и дальним фокусами.

26. Линза по п.25, в которой асферичность характеризуется конической постоянной в пределах от около -10 до около -1000.

27. Линза по п.25, в которой дальний фокус характеризуется оптической силой в пределах от около 6 до около 34 дптр.

28. Линза по п.25, в которой офтальмическая линза содержит интраокулярную линзу (ИОЛ).

29. Линза по п.25, в которой ближний фокус характеризуется добавочной силой в пределах от около 2 до около 4 дптр.

30. Офтальмическая линза, содержащая оптический элемент, имеющий переднюю оптическую поверхность и заднюю оптическую поверхность, причем оптический элемент обеспечивает дальний фокус, совокупность кольцевых дифракционных зон, расположенную на одной из поверхностей около оптической оси оптического элемента, для обеспечения ближнего фокуса, в которой, по меньшей мере, одна из зон (i) имеет границу, радиальное положение которой задано соотношением

где i обозначает номер зоны (i=0 обозначает центральную зону),
λ обозначает расчетную длину волны,
f обозначает фокусное расстояние ближнего фокуса, и
r₀ обозначает радиус центральной зоны, и
в которой, по меньшей мере, еще одна зона имеет границу, радиальное положение которой отличается в достаточной степени от заданного вышеприведенным соотношением для воображаемой соответствующей зоны, для направления части падающего света в промежуточное положение между дальним и ближним фокусами.

31. Линза по п.30, в которой радиальное положение, по меньшей мере, еще одной зоны отличается от заданного соотношением в пределах от около 20 до около 50%.

32. Линза по п.30, в которой λ, составляет в пределах от около 400 до около 700 нм.

33. Линза по п.30, в которой ближний фокус соответствует добавочной силе в пределах от около 2 до около 4 дптр.

34. Офтальмическая линза, содержащая оптический элемент, имеющий переднюю оптическую поверхность и заднюю оптическую поверхность, причем оптический элемент обеспечивает дальний фокус, совокупность дифракционных зон, расположенную на, по меньшей мере, одной из поверхностей, для обеспечения ближнего фокуса, в которой зоны содержат центральную зону, радиус которой в достаточной степени отличается от , где λ обозначает расчетную длину волны и f обозначает фокусное расстояние ближнего фокуса, благодаря чему, по меньшей мере, часть падающего света направляется в промежуточное положение между ближним и дальним фокусами.

35. Линза по п.34, в которой λ составляет в пределах от около 400 до около 700 нм.

36. Линза по п.34, в которой ближний фокус соответствует добавочной силе в пределах от около 2 до около 4 дптр.