用于制造眼内眼科透镜的方法以及通过实现该方法获得的眼科透镜与流程

本发明涉及用于制造旨在用于患者的眼内眼科透镜的方法。本发明还涉及通过这种方法获得的眼科透镜。

眼内眼科透镜能够是植入患者眼中的任何眼内透镜，诸如用于前房或后房的伪晶状体(pseudo-phakic)眼内透镜(iol)或晶状体眼内透镜。

背景技术：

在现有技术中，当患者的视力由于视力障碍而需要光学校正时，尤其是当通过眼内透镜进行该校正时，测量患者眼睛的光学特点。特别地，确定校正的类型以及校正的程度。当确定了校正的类型和程度时，在一系列可用的眼内透镜当中选择其光学特点最适合患者要求的透镜。然后一般将该透镜植入患者的眼中，例如在白内障手术的情况下替换眼睛的晶状体(crystallinelens)。一般而言，在预定义的光焦度(power)范围内存在可用的透镜，例如每0.5屈光度，以适合患者眼睛的生物测定，并且常常用于校正近视、远视和散光。

这种透镜的问题在与它只考虑了患者眼睛的光学特点。具有相同光学特点的每个患者将接受相同的透镜。在实践中，这并不令人满意，因为不同患者的要求和期望可以有所不同。特别地，取决于每个患者的主要活动，应当调整植入患者的透镜。

考虑到患者眼睛的光学特点的一种类型的透镜在国际专利申请wo2012/074742中公开。特别地，这个文档描述用于制造多焦点(multifocal)透镜的方法。这种方法的目的是最小化由多焦点透镜生成的晕圈(halo)产生的麻烦。

根据这种方法，通过测量患者角膜的形状来确定晕圈的形状和延伸。确定多焦点透镜的参数，以便在透镜被植入患者眼睛时使晕圈最小化。

这种方法仅适用于多焦点透镜，既不适用于单焦点透镜，也不适用于具有扩展焦深的透镜。而且，这种方法不能实现适于患者期望或要求的透镜，而是实现能够成型以最小化晕圈的透镜。这意味着具有相同光学特点并且特别是具有相同角膜形状的所有患者将接收相同的透镜。

技术实现要素：

本发明的目的是通过提供为每位患者量身定制或按需制作的透镜来克服现有技术的眼内透镜的缺点。这意味着通过考虑患者在光强度分布和像差校正方面的期望来制造透镜。这也意味着具有眼睛的相同光学特点的患者可以具有不同的透镜，并且更一般地说，两个不同的患者可能具有两种不同的透镜。

本发明的目的是通过用于制造用于患者的眼内眼科透镜的方法获得的，这种方法包括以下步骤：

·测量特定于患者的生物测定数据；

·选择要在校正患者视力之后获得的光分布；

·选择要校正的像差类型和要应用的像差校正程度；

·确定透镜的固有参数；

·根据生物测定数据测量的结果，形成要校正的像差的类型和程度，根据所选择的光分布并根据所确定的透镜的参数，以这种方式计算透镜的几何参数，使得由眼科透镜和患者的眼睛形成的集合生成与所选择的光分布和所选择的像差校正对应的光分布规格。

本发明的另一个目的还通过一种眼科透镜获得，该眼科透镜包括基础校正光学元件和至少一个相位分布元件，其中所述透镜的几何参数取决于：

·特定于患者的生物测定数据；

·要在校正患者视力之后获得的期望光分布，所述透镜包括在接收光强度的最小光焦度值和最大光焦度值之间的扩展焦深；

·要校正的像差类型和这些像差的校正程度；

·透镜的固有参数。

根据本发明，首先以常规方式测量要对特定患者进行的视力校正，以确定校正患者视力问题所必需的校正的类型和程度。校正类型可以是例如近视、远视或更一般地屈光不正。校正程度确定透镜的光焦度。然后，患者可以在近视力、中间视力和远视力方面来定义他/她的需求。这个信息然后结合特定于该患者的生物测定信息使用，并且被变换以定义特定于该患者并且与患者的期望对应的透镜的几何参数。然后可以基于这些几何参数制造特定的透镜。

与仅选择光焦度的现有技术的透镜不同，本发明的透镜能够为患者提供真正与他/她的需求和期望对应的视力。

本发明的有利之处还在于它可以在具有扩展焦深的透镜上进行，同时允许对于每个患者以单独的方式分配光。

与工作原理是基于将光拆分成两个或更多个不同焦点的多焦点iol不同，具有扩展焦深的透镜为既定的扩展焦深(edof)提供连续视力。edof功能允许沿着光轴上的既定距离定制聚焦范围。

现有的多焦点iol是基于创建多个(常常是两个或三个)焦点的原理。这些种类的透镜会导致诸如晕圈、眩光(glare)或鬼影(dysphotopsia)之类的不利影响。这些副作用是其产生不同焦点的工作原理所固有的或由于衍射现象(对于衍射多焦点iol)，其中不同焦点会造成图像对另一个图像的干扰。

与现有的多焦点iol相比，edof透镜允许扩展沿着其为渐进视力形成图像的区。本发明中使用的edof透镜使用相位分布元件，相位分布元件沿着选定的距离产生具有足够强度和分辨率的光分布。可以使用伪非衍射波束(pndb)来实现这种edof特征。使用这种特征允许避免或最小化上述不利影响。

结合或超过对于近视力的标准“添加值”，edof定制确实允许选择焦深的长度，从而根据距离选择视力的分布。

edof特征特别适于定制透镜的光学输出，以提供与患者期望和生活方式对应的视觉敏锐度。这允许可以在既定距离处选择的渐进视力，以有利于从阅读距离到与直接环境交互(诸如与人交谈、使用计算机等)的中间距离的平滑过渡。它允许将调节或伪调节作为定制参数进行集成，以完全或部分地补偿晶状体的自然调节。

本发明一方面涉及一种眼科透镜，其能够植入患者的眼中以校正视力障碍或眼睛疾病。本发明还可以用于白内障手术的情况，以代替患者的晶状体。另一方面，本发明涉及根据患者的特点和期望按需制造所述眼科透镜的方法。

可以认为本发明的眼科透镜由至少两个元件组成。这些元件之一是基础校正光学元件，并且至少一个其它元件是相位分布元件。透镜能够可选地包括一个或多个衍射结构。

根据本发明的眼科透镜被视为这些元件的组件。基础校正光学元件基本上被确定，以便考虑患者所需的校正类型和校正程度。(一个或多个)相位分布元件基本上被确定，以考虑与患者希望一旦校正则具有的视力类型相关的参数。(一个或多个)衍射结构基本上被确定，以考虑期望的添加值。

在本发明的方法中，分开计算基础校正光学元件的形状和相位分布元件的形状。更具体而言，该方法包括第一步骤，其中处理患者的需求以及特定于那个患者的生物测定信息。处理产生光分布规格。生物测定数据用于定义基础校正光学元件的形状和其它特点。然后使用光分布规格来定义相位分布元件的几何参数，相位分布元件的形状通过计算确定，以生成与先前定义的光分布规格对应的光分布。可以通过确定一个或多个衍射结构的形状来选择添加值。

附图说明

参考附图和具体实施例的详细描述将更好地理解本发明及其优点，其中：

-图1是例示本发明的方法的框图；

-图2例示了与患者的期望对应的光分布；

-图3是根据本发明的透镜的第一实施例的示意性横截面图；

-图4例示了依据图3的透镜的光焦度变化的光强度；

-图5是根据本发明的透镜的第二实施例的示意性横截面图；

-图6例示了依据图5的透镜的光焦度变化的光强度；

-图7a例示了依据具有第一扩展焦深(e-dof)的透镜的光焦度变化的光强度；以及

-图7b类似于图7a，用于另一个扩展焦深。

具体实施方式

参考图1，本发明的方法旨在使得能够制造眼内眼科透镜。制造这种透镜是基于对定义透镜形状的几何参数的计算。

本发明的方法如下操作。在第一步骤(图1中称为100)中，确定患者眼睛的各种特征。这些特征尤其是生物测定信息，特别是所需的校正的类型以及校正的量或程度。校正的类型由本发明的眼科透镜必须校正的视觉障碍的类型定义。这种透镜能够校正的视觉障碍包括近视、远视和散光(二阶像差)。校正的程度与远视校正(distant-visioncorrection)对应。现在，在校正患者的视力的时候通常一般使用校正的程度和校正的类型。这种校正的程度用于定义基础校正光学元件的特点。

还可以测量其它生物测定参数，尤其是与眼睛的尺寸相关的参数。这些测量旨在确保在植入患者眼睛后透镜的尺寸和形状是最佳的。

可替代地，可以测量眼睛的其它特点。这些特点是例如像差，诸如球面像差、色差，或更一般地具有高于二的阶数的像差。这种像差可以例如在角膜的周边，并且当瞳孔扩张时导致视力失真。这些像差会造成的一些视觉困难包括夜视情况下的眩光和晕圈。高阶像差的轮廓对每只眼睛都是特定的。这些像差可以借助于本发明的透镜来进行单独测量和校正。

可以对患者的眼睛进行完整的生物测定，从而产生生物测定数据的集合，该集合对于每个患者的每只眼睛是独特且特定的。这个独特的生物测定数据的集合可以用于实现对于每个患者独特且特定的透镜。

图1的步骤101包括确定透镜的固有参数。这些参数被认为是固有的，因为它们可以从透镜本身测量或确定。

这些参数可以来自不同的源。第一个源是对于患者的生物测定数据测量。所关注的参数是例如透镜的触觉直径，其取决于患者眼睛的大小。另一个参数是透镜复曲面度(toricity)，其取决于患者眼睛的角膜的形貌。

第二个源是患者的期望。这个源所关注的典型参数是扩展焦深或添加值。

第三个源是由负责植入透镜的人员做出的选择。所关注的参数是例如触觉的类型或透镜的材料。

更一般地，透镜的参数至少在以下当中选择：

·透镜的类型(凸面，凹面......)

·焦深

·触觉直径

·复曲面度

·扩展焦深

·添加值

·透镜的材料

·触觉类型

取决于实现，也可以选择其它参数。

测量特定于患者的生物测定数据和确定透镜的固有参数的步骤的结果被用于计算基础校正光学元件的几何参数。

本发明的方法的下一步骤102包括确定校正后患者期望的视觉特点。这些视觉特点尤其取决于患者的需要和活动。例如，对于不驾驶并且阅读很多的人来说，将以牺牲中远视力为代价提升近视力。对于经常使用计算机的人来说，优先考虑中间距离的视力。例如，在人经常驾驶的情况下，远视力可能受到青睐。

根据本发明方法的实施例，可以定义若干个区，例如称为近视力区的第一个区，该区与距患者通常在20cm至50cm之间的范围对应。中间视力区被定义为覆盖在50cm和1.50m之间的范围，而被称为远视力区的第三个区例如与延伸超出1.50m的观看距离对应。应当注意的是，可以定义不同数量的区和/或可以选择不同的距离。还可以不以离散的区来分离观看距离，而是使用连续的距离范围。

在这个步骤102期间，用户在植入眼科透镜之后定义他/她与视力相关的需求或要求。这个步骤也由图2例示。在这个图中，示出了三个矩形。一个表示患者对近视力预期的光强度；中间矩形表示对中间视力的预期光强度，而右侧矩形例示对远视力预期的光强度。这些矩形的高度之和可以表示可用光强度的100％。如上面所提到的，矩形的数量不限于三个。可以仅使用两个区或多于三个区。也可以用连续区或曲线代替离散矩形。

在该方法的后续步骤103中，在步骤100之后获得的生物测定测量结果和在步骤101中获得的透镜的参数以及在步骤102期间由患者定义的要求被转换成光分布规格。这种光分布规格尤其定义了可用光的哪些部分被分配到不同的视距。

光分布规格至少部分地由图4、图6、图7a和图7b示意性地例示。更具体而言，图4、图6、图7a和图7b的曲线例示了依据透镜的光焦度变化的光强度，并且尤其通过处理图2所示的信息获得。

对于具有给定光焦度(例如22屈光度)的透镜，无限远处的图像聚焦在患者的视网膜上的。对于具有另一个光焦度(例如25屈光度)的透镜，靠近患者的图像聚焦在视网膜上。对于给定的光焦度，并且因此对于给定距离“物侧”，仅强度的一部分将聚焦在视网膜上，因此将是有用的“像侧”。图4、图6、图7a和图7b表示取决于透镜的光焦度的强度。

对于给定距离所要求的光焦度取决于患者，特别是患者是否是正视眼。这个信息尤其在本发明的方法的步骤100期间确定。

应当注意的是，透镜的光焦度与距离之间存在一对一的关系。因此，可以根据表示依据光焦度变化的强度的曲线绘制或计算表示依据距离变化的强度的曲线。但是，由于光焦度被计算为焦距的倒数，因此曲线的左右部分将被反转。这意味着图4、图6、图7a和图7b的曲线的左侧部分(低光焦度)与远视力对应，并因此与图2的右侧部分对应。图4、图6、图7a和图7b的曲线的右侧部分(高光焦度)与近视力对应并与图2的左侧部分对应。

在图4、图6、图7a和图7b中，垂直轴以百分比表示光强度。曲线的总面积表示100％。

在图4中，第一峰位于与远视距对应的第一光焦度pf处。在所示的示例中，这个第一光焦度处的强度与所有可用光强度的50％对应。另一个局部峰设置在与近视力对应的第二光焦度pn处。最后，剩余的可用强度尤其分布在中间视力中，以便分布100％的强度。示出了依据光焦度变化的强度的图4所示的曲线能够与图2的直方图对应。

图3例示了能够用于产生如图4所示的强度分布的透镜。这个透镜包括表示为凸透镜的基础光学元件。透镜还包括相位分布元件pde。这个相位分布元件位于透镜的中心并且在图3中与具有直径d1的区对应。这个相位分布元件的形状和大小影响焦深的扩展。根据光分布规格来计算相位分布元件的几何参数。

图3所示的透镜还包括衍射结构ds。这种衍射结构影响添加值。更具体而言，添加值由衍射结构的大小(直径和高度)和位置确定。在图3中，这个衍射结构被示为环形区。应当注意的是，这个衍射结构可以具有另一个形状或者可以使用若干衍射结构。

基础光学元件的形状和其它特点定义了对于远视力的光分布。

相位分布元件pde的特点影响扩展焦深，并且(一个或多个)衍射结构ds本质上影响对于近距离视力的光分布。

透镜的几何参数至少包括基础校正元件的几何参数和相位分布元件的几何参数。透镜的几何参数还可以包括(一个或多个)衍射结构的几何参数。

在图6中，光分布曲线在第一光焦度pf和第二光焦度pn处示出两个相等的峰，分别与远视力和近视力对应。这些峰通过接收较小强度并与中间视力对应的区连接。

图5类似于图3，并且例示了产生图6的强度分布的透镜。透镜的参数(诸如基础光学元件、相位分布元件和/或(一个或多个)衍射结构的直径形状或尺寸)的修改影响光强度分布。

如前面所提到的，使用若干参数来定义光分布规格。其中，两个详述如下。第一个是添加值。这个添加值指示对透镜添加多少光焦度以在透镜上创建近视力区。就如图4、图6、图7a和图7b所表示的强度曲线而言，修改添加值修改了曲线的右侧部分的位置。换句话说，通过修改添加值，可以将标号为pn的峰向左或向右移动。

另一个参数是扩展焦深(edof)。这个参数定义图像在其中聚焦的区域的扩展。

图7a示出了具有第一扩展焦深(e-dof＝1)的光强度曲线。图7b例示了具有第二扩展焦深(e-dof＝2)的光强度曲线，生成这些曲线的透镜的其它参数是等同的。如通过比较这些曲线可以看出的，与远视力和近视力对应的峰位于相同的位置，并且对于两条曲线具有相似的强度。对于中间视力，对于具有更大扩展焦深的透镜而言，强度更加恒定。

在本发明的上下文中，“光分布”-在示例中被描述和描绘为强度的分布-必须被理解为与由光学系统形成的图像的调制或对比度以及光学分辨率相关联。必须考虑的是，如本文由强度分布所描述的任何光分布或焦深的扩展被链接到依据散焦变化的对比度性能(直通焦点响应)，其能够以类似的方式被解释或使用。物距的图像质量函数是多个参数的组合，包括但不限于光强度分布和直通焦点响应。

在具有扩展焦深的透镜中，光分布不同于常规透镜中的光分布，“常规透镜”意味着没有edof的透镜。在这种常规透镜中，表示依据焦距或光焦度变化的光分布的曲线对于每个焦距包括围绕以相应焦距为中心的峰的相对窄且对称的分布。在多焦点透镜的情况下(例如双焦透镜)，其中(透镜的两个部分中的每个部分的)焦距彼此显著不同，对于物侧给定的距离范围，光分布可以达到零。

在具有扩展焦深的透镜的情况下，光分布不一定是围绕峰对称的。而且，光分布曲线的宽度大于在常规透镜的情况下的该宽度，这种宽度的增加至少在曲线的相对于(至少一个)峰的一侧发生。

这种焦深扩展可以在图6、图7a和图7b中看到。在图6中，例如，对于具有扩展焦深的透镜的光或强度分布曲线，其中在点pf和pn处能够看到两个强度峰。作为比较，其组成透镜在与图6的点pf和pn对应的点处具有峰值强度的常规双焦透镜，也将在点pf和pn处看到强度峰，但是强度将在双焦透镜的每个峰周围以基本对称的方式下降、不衰减，从而留下与有很少或根本没有强度的中间视力对应的区。与图6相比，可以看出，对于扩展焦深透镜，在与中间视力对应的整个区中维持光强度的显著水平。

在图7a和图7b所示的曲线中，与近视力对应的峰pn变形，以便将光带入与中间视力对应的区。因此，结果得到的光分布曲线相对于通过点pn的轴线不对称，并且相对于与没有edof的透镜对应的峰变宽。

对于与图2中的矩形对应的每个区，可以定义最小或残余光强度。换句话说，即使患者将与近视力、中间视力或远视力对应的一个或多个区处的光强度的值设置为零，残余强度仍然会重新出现。因此，患者将始终在任何距离处都接收光并因此看到图像。

如在这些曲线上可以看到的，在接收到某个光强度值的最小和最大光焦度值之间，不存在没有接收到光强度的区(光焦度范围)。这确保了对患者更舒适的视力并且避免他/她对于给定的视距是“瞎的”，而无需例如通过眼镜提供的附加视觉校正。这也至少在一定程度上避免了晕圈或眩光的形成，并且解决了多焦点透镜固有的问题。

根据可选但令人感兴趣的实施例，可以模拟患者将获得的视力，其具有如在步骤102中定义的光分布规格并且允许患者测试这个模拟。这个模拟允许患者检查是否已正确选择了光分布参数，以及它们是否生成与患者的期望对应的视力。如果不满足这种对应关系，那么可以再次修改和测试这些参数，直到期望视力与模拟视力匹配。这个测试在图1中用附图标记104示出。通过向患者呈现具有在不同平面中的对象的一个或多个图像来执行测试。(一个或多个)图像显示具有与校正后的视力清晰度对应的清晰度的不同平面。

一旦通过模拟建立了具有校正或不具有校正的光分布，这个分布就用于以使得由眼科透镜和患者眼睛形成的组件导致如前一步骤102中定义的光分布规格的方式计算透镜的几何参数。

定义基础折射光学元件以获得眼科透镜的期望标称屈光度。此外，可以使用一个或多个衍射结构来分布其它光焦度所需的光。相位分布元件用于生成伪非衍射波束(pndb)以扩展焦深，从而参与光分布。伪非衍射波束的使用使得能够达到患者眼睛的伪适应。可以利用相位掩模或相位分布元件来创建伪非衍射波束(pndb)，该相位掩模或相位分布元件将入射波前变换为具有恒定强度的波束，同时沿着光轴上的既定距离维持令人满意的分辨率。

所产生的波束沿着有限传播距离不发散。pndb沿着光轴的定位允许沿着扩展焦深(e-dof)分布光强度以获得预期的视敏度。与眼科透镜的其它光学元件组合，这种类型的波束可以用于扩展例如从近视力到远视力的视敏度，或者甚至在远视力和近视力之间产生连接。可以沿着光轴计算和移动波束，以在不同视距之间提供或多或少的过渡，并且在这些视力之间或多或少地重叠。波束长度(e-dof)也可以变化。

可以例如通过径向谐波函数的参数化来定义pndb以扩展焦深。径向谐波函数被选择为仅相位滤波器。基于预期的焦深，波束在光轴上具有接近恒定强度的间隔被定义并与瞳孔孔径组合。这设置了谐波函数的参数。这个间隔也可以沿着光轴移动，以在所需距离处分布强度。通过这样做，可以定位沿着有限距离的接近恒定强度，以根据期望的模型分配这个强度。例如，对于远视力具有标称光焦度p的伪晶状体眼内透镜(iol)可以与对于近视力的+3d的添加值组合，该添加值或者通过衍射同心圆结构或者利用生成pndb的相位分布元件或者两者的组合来提供。生成pndb的相位分布元件可以用于以一些屈光度(例如，1、1.5、2、2.5......)的扩展焦深覆盖中间视力范围。

在图3和图5的示例中，光学器件上的表面的中心区s(例如，1mm²)可以用于通过扩展焦深来为近视力和中间视力分配强度。具有10*s量级的第二区可以用于通过拆分强度来为近视力和远视力分配强度。具有20*s量级的第三区可以用于仅为远视力分配强度。于是，由这些表面得到的强度分布取决于瞳孔孔径。必须考虑光学系统的直通焦点响应，以便为每个视力提供足够的分辨率。任何其它组合对于达到预期目标以及对于任何眼内透镜类型是可行的(关于区的数量、表面积以及透镜的前光学表面或后光学表面的使用没有限制)。

通过由以下关系考虑波长和透镜材料的折射率，将相位数据转换成几何数据：

其中λ是波长；φ是相位，n是透镜材料的折射率，t是相位分布元件的高度，并且r是到透镜光轴的距离。

每个光学元件的表面有助于在光分布或视敏度方面所需的比率。

当将光聚焦到既定的焦距以在这些距离处达到期望的强度时，不同的区域也可以组合它们的效果，从而导致一些重叠。

眼科透镜包括前表面和后表面。这两个表面都能够用于借助于若干区或表面中的多个光学元件来校正视觉像差或沿着光轴分布光。

基础折射光学元件有助于根据其表面曲率与透镜材料的折射率相结合来设置标称光焦度。前表面和/或后表面的几何轮廓可以是凸的、凹的或平的。

能够在透镜的既定区上使用附加的光学元件，以通过在有用区域上沿着光轴分布光强度来有助于伪调节，以获得自然视力(具有调节、正视情况的健康眼睛的视敏度)。由透镜针对每个距离发送的能量的量(远-中间-近视力)是每个暴露的光学元件的表面及其固有特性的函数。因此，期望的光分布规格到光学表面的转换取决于这两个方面。而且，透镜的暴露表面作为瞳孔半径的平方函数而增加，根据给定模型的强度分布可以针对标准平均瞳孔(例如，3mm)设置，但是也可以通过对于快速直径改变降低任何强烈的视敏度变化而作为瞳孔直径的函数来设置和优化。

根据既定的光分布规格(例如，强度的50％用于远视力，25％用于中间视力以及25％用于近视力)，按比例计算与其光学特性相结合的每个光学元件区域的表面。为折射元件分配的表面可以例如实现对于远视力分布的100％强度比率。为衍射光学元件(诸如衍射光栅(kinoform，同心环图案))分配的表面可以与阳极氧化模型结合使用，以通过拆分强度来微调远视力和另一个选定的聚焦距离之间的眼睛瞳孔孔径的光分布函数(或者更多地，取决于衍射级)。然后，光能量能够以作为瞳孔孔径的函数的比率分布，以适合初始期望模型。分光比主要由衍射结构的高度驱动，而增加的光焦度由它们的宽度驱动。这些不同光学元件中的每一个还具有或多或少的固有能量损失，这被考虑在内，以达到期望的比率。

为了获得具有预期强度比的期望光分布，光学器件包括任何(但至少一个)光学元件，该光学元件将取决于其暴露的表面和光学特点将在这个区域上收集的光聚焦在光轴上既定距离处。

可以包括任何其它光学像差校正元件，作为定制选项。

本发明的方法和透镜使得能够提供不仅校正患者的视力疾病而且还适应患者的要求的眼科透镜。而且，由于透镜是定制的，因此它满足患者在像差校正的类型和程度方面的需要。这在选择现有透镜的方法中是不可能的。