[发明专利]五焦点衍射人工晶状体

说明书

一种衍射五焦点人工晶状体，包括基础光学器件和衍射元件。基础光学器件具有与基础焦度相对应的基础曲率。衍射元件在至少五个连续衍射级中提供相长干涉，以产生一组从近到远的五个视觉焦点。相长干涉在五个连续衍射级中的最高衍射级提供近焦点、在最低衍射级提供远焦点、以及在最高衍射级与最低衍射级之间提供三个中间衍射级以从近到远提供具有扩展中间焦点、中间焦点、以及扩展近焦点的视觉连续性。多焦点人工晶状体(i)提供约100%的衍射效率，(ii)几乎不产生正的光学干扰，(iii)还可以减小纵向色差。

技术领域

本发明总体上涉及多焦点衍射透镜，更具体地涉及五焦点衍射人工晶状体（IOL）。五焦点衍射IOL具有五个不同的焦点，为已植入五焦点人工晶状体（IOL）的患者提供远视觉、扩展中间视觉、中间视觉、扩展近视觉、以及近视觉。因此，为患者提供了从远到近的全深度视觉。

背景技术

人类晶状体是眼睛中的透明双凸结构，其连同角膜一起帮助折射光，以使光聚焦在视网膜上。晶状体是柔性的，并且其曲率由改变晶状体曲率的睫状肌控制。此过程被称为适应。在较短的焦距下，睫状肌操作以使晶状体变厚，从而形成更圆滑的形状，并因此获得更高的屈光力。在较长的焦距下，睫状肌操作以允许晶状体放松来降低屈光力。IOL是一种人工晶状体，其在去除因比如白内障等疾病而已经失效的天然晶状体的手术后植入人眼中的。通常，IOL一旦被植入就不能改变其形状，并且患者必须接受IOL本身的聚焦能力，或者用另一种透镜（比如眼镜或隐形眼镜）来增强IOL。

早期的IOL在设计上是单焦点的，并且仅能够提供单一距离（通常是远距离）的视觉聚焦。结果，患者需要用眼镜或隐形眼镜来增强IOL来看中间距离或近距离。随着IOL技术的进步，双焦点IOL变得可用，其为患者提供了两个焦点，以便改善患者的近视觉和远视觉。材料、制造和计算机设计软件的进一步改进允许了衍射IOL的构建。这些IOL（利用衍射相长干涉原理）允许产生附加焦点。衍射双焦点通常产生两个焦点，其能量效率为约82%。衍射三焦点IOL将具有三个焦点，如同双焦点透镜的远焦点和近焦点、以及用于中间视觉的第三焦点。中间焦点将增大患者的视觉范围。衍射三焦点产生三个焦点，其能量效率为约89%。然而，三焦点衍射IOL具有某些缺点。首先，它们可能无法提供患者舒适距离的中间焦点。其次，从远到近的全视觉范围中的“洞（hole）”或“间隙（gap）”仍然存在。

另外，有晶状体眼和假晶状体眼两者都存在色差（CA）。CA表示晶状体未能将所有颜色聚焦到特定焦点。其原因是角膜和晶状体（天然晶状体和IOL两者）的折射率随着颜色的波长而变化，并且由于焦点的位置取决于折射率，不同的颜色将具有不同的焦点。结果，无论是天然有晶状体眼还是植入有IOL的假晶状体眼，在视网膜处形成的白光图像都将是模糊的。

詹姆斯·施韦格尔林（James Schwiegerling）授权的名称为“DiffractiveTrifocal Lens [衍射三焦点透镜]”的美国专利9,320,594披露了一种衍射三焦点IOL，包括具有至少一个衍射表面的光学元件，该至少一个衍射表面具有由多个环形同心区构成的轮廓，其中相邻区的接合处光学厚度的不同梯度限定了阶梯高度。优化阶梯高度以在三个不同焦点（远焦点、中间焦点、以及近焦点）处产生相长干涉的相位关系。然而，施韦格尔林（Schwiegerling）透镜针对约40 cm的近距离提供约80 cm的中间视觉，这比OSHA推荐的计算机使用的约60 cm的舒适中间范围要长。此外，施韦格尔林透镜仅覆盖了整个中间视觉范围（从约50 cm到180 cm）的一部分，从而在中间视觉中留下物体未聚焦的间隙。

Myong-Taek Choi等人授权的名称为“Multifocal lens having reducedchromatic aberrations [具有减小色差的多焦点透镜]”的美国专利10,426,599披露了一种IOL，其具有前表面、后表面、以及提供四个焦点（远焦点、近焦点、以及两个中间焦点）的衍射结构。该透镜在减小CA的同时增大了中间范围的视野，但是远近之间的整个中间范围无法只用两个焦点就能覆盖的。