具有减小的色差的多焦点透镜的制作方法

本公开总体上涉及眼科透镜，更具体地涉及一种具有减小的色差的多焦点眼科透镜。

背景技术：

将眼内透镜(iol)植入患者的眼睛中以替换患者的晶状体或者补充患者的晶状体。在白内障手术过程中可以植入iol来代替患者的晶状体。替代性地，可以将iol植入患者的眼睛中以增大患者自身晶状体的光焦度。

一些常规的iol是单焦距iol，而其他是多焦点iol。单焦距iol具有单焦距或单焦度。在眼睛/iol的焦距处的物体是清晰的，而离得更近或更远的物体可能模糊。虽然物体只在焦距处时才完全焦点对准，但是在焦深范围内(在焦距的特定距离内)的物体仍然是可接受地焦点对准，以便患者考虑焦点对准的物体。另一方面，多焦点iol具有至少两个焦距。例如，双焦点iol具有两个焦距，以用于改善两个范围内的聚焦：对应于较大焦距的远焦点和对应于较小焦距的近焦点。因此，可以改善患者的视远和视近。常规的衍射双焦点iol通常使用第0衍射级用于远焦点/视远并且使用第1衍射级用于近焦点/视近。三焦点iol具有三个焦点：用于视远的远焦点、用于视近的近焦点、以及用于视中的中间焦点，所述中间焦点具有在近焦点与远焦点的焦距之间的中间焦距。常规的衍射三焦点iol通常使用第0衍射级用于视远，使用第1衍射级用于视中，并且使用第2衍射级用于视近。多焦点iol可以改善患者对远处和附近物体的聚焦能力。换句话说，可以增强患者的焦深。

虽然多焦点透镜可以用于解决比如老花眼等病症，但也存在缺点。多焦点iol也可能存在纵向色差。不同颜色的光具有不同的波长，并且因此具有不同的焦点。因此，多焦点iol将不同颜色的光聚焦在距晶状体不同距离处。多焦点iol可能无法将不同颜色的光聚焦在患者的视网膜上。多焦点iol的多色图像对比度特别是对于视远可能受到不利影响。

因此，需要一种用于解决多焦点iol中的色差的系统和方法。

技术实现要素：

公开了一种方法和系统，所述方法和系统提供了多焦点眼科装置。所述眼科透镜具有前表面、后表面、以及包括多个小阶梯光栅的至少一个衍射结构。所述小阶梯光栅具有在光程长度上至少一个波长且不超过两个波长的至少一个阶梯高度。(多个)衍射结构位于所述前表面和所述后表面中的至少一个上。(多个)衍射结构为所述眼科透镜提供多个焦距。

可以具有上述(多个)衍射结构的所述多焦点透镜可以具有减小的色差。因此，可以改善图像质量。

附图说明

为了更彻底地理解本公开及其优点，现在参考结合附图进行的以下说明，在这些附图中相同的附图标记指示相同的特征，并且在附图中：

图1a和图1b描绘了可以具有减小的色差的多焦点眼科装置的示例性实施例的平面图和侧视图；

图2描绘了用于可以具有减小的色差的眼科装置的双焦点透镜的衍射结构的示例性实施例的侧视图；

图3a和图3b描绘了针对可以具有减小的色差的双焦点透镜以及针对在不考虑色差减小的情况下制成的透镜的强度vs距离的示例性实施例；

图4描绘了用于可以具有减小的色差的眼科装置的三焦点透镜的衍射结构的示例性实施例的侧视图；

图5a和图5b描绘了针对可以具有减小的色差的三焦点透镜以及针对在不考虑色差减小的情况下制成的透镜的强度vs距离的示例性实施例；

图6描绘了用于可以具有减小的色差的眼科装置的四焦点透镜的衍射结构的示例性实施例的侧视图；

图7a和图7b描绘了针对可以具有减小的色差的四焦点透镜以及针对在不考虑色差减小的情况下制成的透镜的强度vs距离的示例性实施例；

图8描绘了可以具有减小的色差的眼科装置的多焦点衍射透镜的另一个示例性实施例的侧视图；

图9是描绘了用于制造可以具有减小的色差的眼科装置的方法的示例性实施例的流程图；并且

图10是描绘了用于利用眼科装置的方法的示例性实施例的流程图，所述眼科装置包括可以具有减小的色差的多焦点透镜。

具体实施方式

示例性实施例涉及比如iol和接触透镜等眼科装置。提供了以下说明来使本领域的普通技术人员能够制作和使用本发明，并且在专利申请及其要求的背景下提供了以下说明。对本文所描述的示例性实施例以及一般原理和特征的各种修改将是显而易见的。主要在具体实施方式中提供的具体方法和系统方面描述了这些示例性实施例。然而，这些方法和系统将在其他实施方式中有效地操作。例如，主要关于iol来描述方法和系统。然而，方法和系统可以与接触透镜和眼镜透镜一起使用。比如“示例性实施例”、“一个实施例”和“另一个实施例”等短语可以指代相同或不同的实施例，以及指代多个实施例。将关于具有某些部件的系统和/或装置来描述这些实施例。然而，这些系统和/或装置可以包括比所示的部件更多或更少的部件，并且可以在不脱离本发明的范围的情况下，对这些部件的安排和类型做出变化。也将在具有某些步骤的具体方法的背景下描述这些示例性实施例。然而，对于具有不同和/或附加步骤以及以与示例性实施例不一致的不同顺序的步骤的其他方法，所述方法和系统仍有效操作。因此，本发明不旨在受限于所示出的实施例，而是被赋予与本文所描述的原理和特征一致的最广泛范围。

公开了一种方法和系统，所述方法和系统提供了多焦点眼科装置。所述眼科装置包括被配置用于基于波长使用的眼科透镜。所述眼科透镜具有前表面、后表面、以及包括多个小阶梯光栅的至少一个衍射结构。所述小阶梯光栅具有在光程长度上至少一个波长且不超过两个波长的至少一个阶梯高度。(多个)衍射结构位于所述前表面和所述后表面中的至少一个上。(多个)衍射结构为所述眼科透镜提供多个焦距。

图1a和图1b描绘了可以用作iol的眼科装置100的示例性实施例。图1a描绘了眼科装置100的平面图，而图1b描绘了眼科透镜110的侧视图。为清楚起见，图1a和图1b不是按比例的，并且仅示出一些特征。眼科装置100包括眼科透镜110(下文为“透镜”)以及袢102和104。透镜110可以由各种光学材料制成，包括但不限于硅酮、水凝胶、丙烯酸和中的一种或多种。袢102和104用于将眼科装置100保持在患者眼睛中的适当位置(未明确示出)。然而，在其他实施例中，可以使用(多个)其他机构来将眼科装置固位在眼睛中的适当位置。因此，可以省略袢102和104。为清楚起见，在其余附图中未描绘袢。虽然透镜110在图1的平面图中被描绘为具有圆形截面，但是在其他实施例中，可以使用其他形状。另外，虽然以iol的背景进行描述，但是透镜110可以是接触透镜。在这种情况下，袢102将被省略，并且透镜110的大小被确定并且以其他方式被配置成位于眼睛的表面上。

透镜110是多焦点透镜。透镜110具有前表面112、后表面114、以及光轴116。所述透镜的特征还在于衍射结构120和基础弯曲124。透镜110可以确定提供基底焦度、散光矫正和/或(多种)其他视力矫正。透镜110可以是非球面的、环曲面的和/或双锥的，在表面112和114上具有相同或不同的基础弯曲和/或为简单起见未详细示出或讨论的其他特性。尽管在前表面112上示出了一个衍射结构120，但是衍射结构120可以位于后表面114上。在另外其他实施例中，衍射结构可以位于前表面112和后表面114上。这种衍射结构可以相同或不同。衍射结构120可以但不需要是部分孔径衍射结构。在这种实施例中，屈光力补偿器可以结合到衍射区中的基础弯曲124中以便中和基底衍射焦度。

透镜110可以具有区111，所述区对应于垂直于光轴116的不同距离范围(即，不同的半径)。区111是沿着表面从距光轴116的最小半径到最大半径的圆或圆环形环。衍射结构120和/或基础弯曲124在不同的区中可以不同。例如，在一些实施例中，衍射结构120的区的环直径可以通过菲涅耳衍射透镜标准来设置。替代性地，可以使用其他标准。在其他实施例中，这些特征中的一个或两个可以在区之间不改变。例如，基础弯曲可以在整个前表面112上是一致的，而衍射结构120对于不同的区111改变。如下所述，衍射结构120可以使用不同的衍射级来形成多个焦点。

衍射结构120提供了多个焦距。在一些实施例中，例如，衍射结构120用于提供双焦点(用于视近和视远的两个焦距)透镜110。在其他实施例中，衍射结构120可以提供三焦点(用于视近、视中和视远的三个焦距)透镜110。还可以提供四焦点或其他多焦点透镜。衍射结构120被配置用于(多个)特定波长。例如，衍射结构120的不同区111可以被配置用于不同波长的光。替代性地，衍射结构120可以被设计用于单一波长的光。不需多说，这种结构将存在色差。

衍射结构120包括被称为小阶梯光栅122的阶梯并且由其形成。如在图1b中可以看到的，小阶梯光栅122的物理高度可以变化。在其他实施例中，小阶梯光栅122的物理高度可以是恒定的。小阶梯光栅122之间的间距以及小阶梯光栅122的其他特性也可以在整个透镜110上保持相同或者变化。小阶梯光栅122的光学阶梯高度是物理高度(图1b中所示)乘以透镜110的折射率与待在其中使用透镜110的周围介质的折射率之间的差值。

小阶梯光栅122的(多个)光学阶梯高度可以不小于光的波长并且不大于光的波长的两倍。换句话说，λ≤δn·h≤2λ，其中h是小阶梯光栅122的物理高度，λ是衍射结构120的适当区域被配置用于的光的波长，并且δn是如上所述的折射率的差值。在一些实施例中，λ<δn·h<2λ。小阶梯光栅122也可以是切趾的(具有减小的阶梯高度)。然而，这种切趾小阶梯光栅122的最小阶梯高度仍为λ。利用此范围内的阶梯高度排除了第零(第0)衍射级用于透镜110中。

在一些实施例中，例如，衍射结构120用于提供双焦点(用于视近和视远的两个焦距)透镜110。双焦点透镜110可以利用第一(第1)衍射级和第二(第2)衍射级。在一些实施例中，第1衍射级用于视远，而第2衍射级用于视近。在其他实施例中，衍射结构120可以提供三焦点(用于视近、视中和视远的三个焦距)透镜110。三焦点透镜110可以利用第1衍射级、第2衍射级和第三(第3)衍射级。在一些实施例中，第1衍射级用于视远，第2衍射级用于视中，并且第3衍射级用于视近。在其他实施例中，衍射结构120被配置用于四焦点透镜110。这种四焦点透镜110可以利用第1衍射级、第2衍射级、第3衍射级和第四(第4)衍射级。在一些实施例中，第1衍射级用于视远，第2衍射级可以为空，第3衍射级用于视中，并且第4衍射级用于视近。在其他实施例中，第1衍射级用于视远，第2衍射级可以用于视中，第3衍射级可以为空，并且第4衍射级用于视近。在其他实施例中，不同的衍射级可以用于不同的焦点范围。然而，排除第0级。

透镜110在保持多焦点透镜的益处的同时可以具有改善的性能。由于透镜110是多焦点透镜，因此眼科装置100可以用于治疗比如老花眼等病症。可以治疗其他病症，并且可以通过使用基础弯曲124、透镜110的非球面、透镜110的环曲面、小阶梯光栅122的切趾以及透镜的其他特性来改善透镜110的性能。另外，透镜110可以具有减小的色差。小阶梯光栅122的排除第0衍射级的配置(例如，具有至少等于波长并且不超过光的波长的两倍的阶梯高度)可以减小纵向色差。在一些实施例中，可以显著减小色差。因此，可以针对视远、视近和/或视中来改善多焦点透镜110的多色光或白光图像对比度。因此可以增强透镜110和眼科装置100的性能。

关于特定的双焦点、三焦点和四焦点实施例，可以更好地理解眼科透镜110的益处。图2描绘了可以在双焦点衍射透镜110中使用的衍射结构130的另一个示例性实施例的侧视图。图3a和图3b分别是曲线图140和150，描绘了针对制成有衍射结构130的减小色差的双焦点透镜110以及针对在不考虑色差减小的情况下制成的双焦点衍射透镜的强度vs距离的示例性实施例。参考图2至图3b，衍射结构130可以代替衍射结构120。示出了衍射结构130，其中基础弯曲被移除。图2至图3b不是按比例的并且仅用于说明目的。

衍射结构130具有带有单一物理高度h的小阶梯光栅132。此物理高度对应于透镜110的单一阶梯高度。如图2中所示，阶梯高度不小于衍射结构130被配置用于的波长，并且不超过衍射结构130被配置用于的波长的两倍(λ≤δn·h≤2λ)。在一些实施例中，λ<δn·h<2λ。衍射结构130因此省略了第0级。

图3a是描绘了针对使用衍射结构130的双焦点透镜的两个波长的强度vs距离的曲线图140。针对绿色光的强度vs距离由虚曲线142示出，而针对多色光的强度vs距离由曲线144示出。图3b是描绘了针对不考虑色差减小的双焦点透镜的两个波长的强度vs距离的曲线图150。针对绿色光的强度vs距离由虚曲线152示出，而针对多色光的强度vs距离由曲线154示出。如通过曲线图140与150之间的比较可以看出，曲线142和144的峰比曲线152和154的峰明显更紧密地匹配。衍射结构130将具有不同波长的光聚焦在更接近于相等的距离处。因此，衍射结构130减小了色差。

图4描绘了可以在三焦点衍射透镜110中使用的衍射结构130'的另一个示例性实施例的侧视图。图5a和图5b分别是曲线图140'和150'，描绘了针对制成有衍射结构130'的减小色差三焦点透镜110以及针对在不考虑色差减小的情况下制成的三焦点衍射透镜的强度vs距离的示例性实施例。衍射结构130'因此省略了第0级。参考图4至图5b，衍射结构130'可以代替衍射结构120。示出了衍射结构130'，其中基础弯曲被移除。图4至图5b不是按比例的并且仅用于说明目的。

衍射结构130'具有带有两个不同物理高度h1和h2的小阶梯光栅132'。这些物理高度对应于透镜110的两个阶梯高度(h1≠h2)。如图4中所示，阶梯高度不小于衍射结构130'被配置用于的波长，并且不超过衍射结构130被配置用于的波长的两倍(λ≤δn·h1≤2λ并且λ≤δn·h2≤2λ)。在一些实施例中，λ<δn·h1<2λ并且λ<δn·h2<2λ。衍射结构130'因此省略了第0级。

图5a是针对使用衍射结构130'的三焦点透镜的曲线图140'，用虚曲线142'描绘了针对绿光的强度vs距离并且用曲线144'描绘了针对多色光的强度vs距离。图3b是针对不考虑色差减小的三焦点透镜的曲线图150'，用虚线152'描绘了针对绿光的强度vs距离并且用曲线154'描绘了针对多色光的强度vs距离。如通过曲线图140'与150'之间的比较可以看出，曲线142'和144'的峰比曲线152'和154'的峰明显更好地匹配。具有不同波长的光因此聚焦在更接近于相等的距离处。因此，衍射结构130'减小了色差。

图6描绘了可以在四焦点衍射透镜110中使用的衍射结构130”的另一个示例性实施例的侧视图。图7a和图7b分别是曲线图140”和150”，描绘了针对制成有衍射结构130”的减小色差的四焦点透镜110以及针对在不考虑色差减小的情况下制成的四焦点衍射透镜的强度vs距离的示例性实施例。参考图6至图7b，衍射结构130”可以代替衍射结构120。示出了衍射结构130”，其中基础弯曲被移除。图6至图7b不是按比例的并且仅用于说明目的。

衍射结构130”具有带有三个不同物理高度h1'、h2'和h3的小阶梯光栅132”。这些物理高度对应于透镜110的三个不同的阶梯高度(h1'≠h2'，h1'≠h3，h2'≠h3)。如图6中所示，阶梯高度不小于衍射结构130”被配置用于的波长，并且不超过衍射结构130被配置用于的波长的两倍(λ≤δn·h1'≤2λ，λ≤δn·h2'≤2λ并且λ≤δn·h3≤2λ)。在一些实施例中，λ<δn·h1'<2λ，λ<δn·h2'<2λ并且λ<δn·h3<2λ。衍射结构130”因此省略了第0级。

图7a是针对使用衍射结构130”的四焦点透镜的曲线图140”，用虚线142”描绘了针对绿光的强度vs距离并且用曲线144”描绘了针对多色光的强度vs距离。图7b是针对不考虑色差减小的四焦点透镜的曲线图150”，用虚曲线152”描绘了针对绿光的强度vs距离并且用曲线154”描绘了针对多色光的强度vs距离。如通过曲线图140”与150”之间的比较可以看出，曲线142”和144”的峰比曲线152”和154”的峰更紧密地匹配。衍射结构130”因此将具有不同波长的光聚焦在更接近于相等的距离处。因此，衍射结构130”减小了色差。

使用衍射结构130、130'和/或130”的双焦点、三焦点和/或四焦点透镜可以具有改善的性能。这种透镜可以具有多个焦距以及可以改善对患者视力的治疗并且减少视觉伪影的其他特性。另外，小阶梯光栅132、132'和/或132”的排除第0衍射级的配置(例如，具有至少等于波长并且不超过光的波长的两倍的阶梯高度)可以减小纵向色差。在一些实施例中，可以显著减小色差。因此，可以针对视远、视近和/或视中来改善衍射结构130、130'和/或130”的多色光或白光图像对比度。因此可以增强制成有衍射结构130、130'和/或130”的透镜和眼科装置的性能。

图8描绘了可以具有减小的色差的透镜170的另一个示例性实施例的一部分的侧视图。图8不是按比例的并且仅用于说明目的。透镜170具有衍射结构172，所述衍射结构是部分孔径衍射结构。在这种实施例中，屈光力补偿器可以结合到衍射区中的基础弯曲中以便中和基底衍射焦度。衍射结构172具有带有单一不同物理高度的小阶梯光栅。在其他实施例中，可以使用多个物理高度。(多个)物理高度对应于透镜的(多个)阶梯高度。阶梯高度不小于衍射结构170被配置用于的波长，并且不超过衍射结构170被配置用于的波长的两倍。部分孔径衍射结构170因此省略了第0级。因此，透镜170可以具有如上所述的改善的性能。

图9是用于提供具有减小的色差的多焦点衍射透镜的方法200的示例性实施例。为简单起见，一些步骤可以省略、交错和/或组合。也在眼科装置100和透镜110以及衍射结构120的背景下描述了方法200。然而，方法200可以与一个或多个其他衍射结构130'和/或130”和/或类似的眼科装置一起使用。

经由步骤202，设计透镜110的衍射结构并且不考虑色差减小。步骤202可以包括限定区的大小和特性、小阶梯光栅的(多个)初始阶梯高度、以及衍射结构的其他特征。这通常使衍射结构具有小于波长的阶梯高度。

经由步骤204，将特定量添加到每个小阶梯光栅的阶梯高度。步骤204通常包括将波长添加到每个阶梯高度。无论添加量如何，所得的最终阶梯高度为至少一个波长且不超过两个波长。替代性地，步骤204可以包括用于从衍射结构去除第零衍射级的另一机构。因此，确定了衍射结构120的阶梯高度。

经由步骤206，制造(多个)透镜110。因此，可以提供具有至少与波长一样大且不超过两倍波长的阶梯高度的期望的衍射结构120。可以提供(多个)衍射结构130、130'、130”和/或类似的衍射结构并且实现其益处。

图10是用于治疗患者的眼科病症的方法210的示例性实施例。为简单起见，一些步骤可以省略、交错和/或组合。也在使用眼科装置100和眼科透镜110的背景下进行描述了方法210。然而，方法210可以与衍射结构130、130'、130”中的一个或多个和/或类似的衍射结构一起使用。

经由步骤212，选择用于植入患者眼睛中的眼科装置100。眼科装置100包括具有衍射结构120的眼科透镜110，所述衍射结构具有减小的色差。因此可以选择具有衍射结构120、130、130'、130”和/或类似衍射结构的透镜来使用。

经由步骤204，将眼科装置100植入患者的眼睛中。步骤204可以包括用眼科装置100替换患者自己的晶状体、或者用眼科装置增强患者的晶状体。然后可以完成对患者的治疗。在一些实施例中，可以执行另一个类似的眼科装置在患者另一只眼睛中的植入。

通过使用方法200，可以使用衍射结构120、130、130'、130”和/或类似的衍射结构。因此，可以实现眼科透镜110、110'、110”和/或110”'中的一个或多个的益处。

已经描述了一种用于提供眼科装置的方法和系统。已经根据所示示例性实施例描述了所述方法和系统，并且本领域普通技术人员将容易认识到，实施例可以变化，并且任何变化都将在所述方法和系统的精神和范围内。因此，在不脱离所附权利要求的精神和范围的情况下，本领域普通技术人员可以进行许多修改。