ГЛАЗНАЯ ЛИНЗА С ОПТИЧЕСКИМИ СЕКТОРАМИ
EYE LENS WITH OPTICAL SECTORS

Уровень техники
Настоящее изобретение относится к глазной линзе, содержащей основную часть линзы и углубленную часть.
Одним из конкретных типов глазных (офтальмологических) линз этого типа является мультифокальная интраокулярная линза (MIOL). Она обычно содержит линзовую часть с центром, где линзовая часть снабжена на периферии поддерживающими частями (гаптическими элементами). Линзы этого типа общеизвестны на существующем уровне техники. Они используются для замены хрусталика глаза после операций при катаракте, например, были предприняты многочисленные попытки, чтобы снабдить MIOL концентрическими кольцевыми оптическими зонами для четкого зрения на расстоянии для чтения или четкого зрения на промежуточном расстоянии. При "одновременном мультифокальном зрении" зависимость между зоной для четкого зрения на дальнем расстоянии и зоной для четкого зрения на ближнем расстоянии весьма критична. Чтобы этот тип линзы функционировал должным образом, линза должна пропускать в глаз приблизительно равное количество света как через зону для четкого зрения на дальнем расстоянии, так и через зону для четкого зрения на ближнем расстоянии. Это требуется для того, чтобы зрение не смещалось в каком-либо направлении при коррекции зрения. Очевидно, что из-за большого изменения уровней освещенности в повседневной жизни, из-за которого соответственно изменяется диаметр зрачка, компромисс должен достигаться при выборе размера каждой зоны. Эта проблема, также упоминаемая как "зрачковая зависимость", дополнительно осложняется, поскольку разница в размере зрачка существенно изменяется от пациента к пациенту. Примеры этих типов линз можно видеть в патентах США №№ 4636049; 4418991; 4210391; 4162172; и 3726587 и в патентной заявке США 2006/0212117, EP0590025B1, US6126286. Другой проблемой этих кольцевых концентрических разработанных линз MIOL являются паразитные изображения и размытость благодаря свету, направленному к макуле на переходах кольцевых зон. Другим большим недостатком существующих MIOL является потеря контрастной чувствительности. Контрастная чувствительность определяет самый низкий уровень контрастности, который может быть обнаружен пациентом для данного размера целевого объекта. Обычно размеры целевых объектов изменяются в некотором диапазоне. В этом случае контрастная чувствительность отличается от остроты зрения. Контрастная чувствительность определяется двумя переменными, размером и контрастом, тогда как острота зрения измеряется только размером. Контрастная чувствительность очень похожа на проверку слуха, которая определяет способность пациента обнаруживать самый низкий уровень громкости на различных звуковых частотах. Пациента просят нажимать кнопку, когда звук еле слышим, и отпускать кнопку, когда звук больше не слышим. Эта процедура используется для проверки чувствительности слуха в диапазоне звуковых частот. Если бы проверка слуха оценивалась способом, подобным проверке остроты зрения, то все звуковые частоты должны были бы проверяться при одном высоком уровне громкости.
Проблема зрачковой зависимости мультифокальных характеристик для одновременного зрения, как утверждают, должна уменьшаться с помощью дополнительного варианта осуществления мультифокальной оптики одновременного зрения, работающей на принципах дифракции. Примеры этих типов линз представлены в патентах США №№ 4641934 и 4642112. Благодаря природе дифракционной оптики, по меньшей мере, 20% поступающего света будут теряться, и пациенты будут страдать от ореолов и бликов.
Чтобы разрешить эту проблему зрачковой зависимости, были предприняты несколько попыток, таких как те, которые раскрыты в патенте США 4923296, который описывает линзу, разделенную на ряд, по существу, дискретных зон для четкого зрения на близком и дальнем расстояниях. Из этого раскрытия неясно, как эти зоны зрения могут изготавливаться и/или объединяться вместе. Публикация WO 92/06400 описывает асферическую глазную линзу. Поверхностные зоны определяются, формируя в трехмерном пространстве без стыков непрерывную и гладкую поверхность, сочетаясь друг с другом. Специалисту в данной области техники должно быть понятно, что такая линза будет страдать значительным снижением оптического качества. Патент США 4921496 описывает радиально сегментированную IOL симметричного вращения. Такая IOL не имеет стыков на поверхности, поэтому материалы для каждого сегмента должны иметь различные показатели преломления, чтобы обладать различными оптическими силами.
Другая линза с частью для зрения на дальнем расстоянии и частью для зрения на близком расстоянии описана в патентах EPO858613 (B1) и US6409339 (В1) компании Procornea Holding B.V. от изобретателя настоящего изобретения, которые включены сюда посредством ссылки, как если бы они были изложены здесь полностью. Эти документы раскрывают контактные линзы, но также относятся к IOL. Линза этого типа отличается от других линз тем, что часть для зрения для чтения располагается внутри (воображаемой) границы части для зрения на дальнем расстоянии. То есть, можно сказать, что часть для чтения находится на или внутри воображаемого радиуса (Rv) внешней границы части для зрения на дальнем расстоянии. Если используется часть для чтения, она предпочтительно изготавливается как сектор, который проходит от центра линзы. Эта линза доказала, что имеет много возможностей. Существует, однако, перспектива для дальнейшего усовершенствования.
После обширных клинических испытаний было обнаружено, что для MIOL, как она раскрыта в патенте US6409339 (В1), профиль перехода, используемый для соединения ступеней между границами секторов по высоте, не оптимален. Это приводит в результате к снижению полезной оптической площади и значительной потере энергии света и контрастной чувствительности. Оптическая конфигурация, как она раскрыта здесь, обеспечивает отдельное бифокальное изображение, тогда как мультифокальное изображение необходимо, чтобы уменьшить ореол при большом размере зрачка и в то же самое время иметь зрение с высоким контрастом на близком и промежуточном расстояниях. Патенты EPO858613 (B1) и US6409339 (В1), в частности, раскрывают, что переходы должны быть плавными и иметь сигмовидную форму или форму синусоиды, чтобы соединить обе оптические части, имеющие некоторый перепад по высоте. Патент US6871953, автор Mandell, опубликованный в сентябре 2003 г., неожиданно раскрывает то же самое использование кривых сигмовидного типа, чтобы устранить перепад по высоте, приводя в результате к точно такой же конфигурации линзы, как описано в патенте EP0858613 (В1). Цель сигмовидных кривых в обеих заявках, когда это касается контактных линз, состоит в том, чтобы сделать переходы между оптическими частями как можно более гладкими для уменьшения трения с веком. Недостаток широких переходов, описанных в них, состоит в том, что они также создают большую потерю энергии света и, как было обнаружено, уменьшает контрастную чувствительность. Патент US6871953 раскрывает, как сделать переходы шире, чтобы создать еще более плавные переходы. Благодаря альтернативному принципу контактной линзы контактная линза в настоящее время поднимается вверх по глазу, когда линия взгляда устанавливается вниз. Потеря света на переходах при этих попеременных условиях для контактных линз не определяется. Обратное, однако, справедливо для MIOL. Такая линза фиксируется в глазу. Полезная оптическая область полумеридианных секторов будет уменьшаться, что приводит к меньшей энергии света, направляемой к макуле. В результате это приводит к плохим оптическим характеристикам зрения как на дальнем, так и на близком расстояниях. Дополнительно, было обнаружено, что вследствие того, что размер зрачка изменяется при различных условиях освещенности, при большом размере зрачка могут возникать нежелательные явления ореола. Поэтому было бы предпочтительно иметь профиль аподизированной силы в части для чтения, чтобы уменьшить это явление, и в тот же самый момент ввести мультифокальность.
Патент США 7004585 раскрывает мультифокальную контактную линзу, имеющую конструкцию с плавным переходом для сегментированной оптической зоны. Контактная линза должна перемещаться по глазу легко, чтобы сделать доступной нижнюю зону для чтения. Дополнительно, переход или зона плавного перехода должны быть разработаны так, чтобы избежать размытых и паразитных изображений. С этой целью зона плавного перехода должна иметь гладкий переход, чтобы улучшить комфорт для носителя линзы. Дополнительно, зона плавного перехода должна обладать величиной кривизны, позволяющей преломлять свет в сторону от макулярной области глаза. Различные оптические зоны должны влиять друг на друга как можно меньше. В этом документе патентовладелец, как кажется, идентифицировал эту проблему. Решение создания зоны плавного перехода как можно более гладкой и обеспечение зоны для чтения конкретным способом, однако, представляется сложным. Конструкция глазной линзы, однако, может быть дополнительно улучшена. В частности, для устройств IOL существует перспектива дальнейшего усовершенствования.
В патенте США US-7237894 глазная линза была разработана с радиальным центром, расположенным ниже центра оптической зоны. Таким образом, однако, трудно избежать смещения изображения.
Сущность изобретения
По меньшей мере, некоторые из недостатков предшествующего уровня техники, показанных выше, преодолевает настоящее изобретение.
С этой целью изобретение обеспечивает глазную линзу, содержащую основную часть линзы, имеющую поверхность, углубленную часть, имеющую поверхность, которая углублена относительно упомянутой поверхности упомянутой основной части линзы, оптический центр и оптическую ось, проходящую через упомянутый оптический центр, причем упомянутая основная часть линзы имеет, по меньшей мере, одну границу с упомянутой углубленной частью, упомянутая основная часть линзы имеет оптическую силу между приблизительно -20 диоптриями до приблизительно +35 диоптриями, упомянутая углубленная часть расположена на расстоянии меньше 2 мм от упомянутого оптического центра и содержит часть для зрения на близком расстоянии с относительной оптической силой от приблизительно +1,0 диоптрии до приблизительно +5,0 диоптрий относительно оптической силы упомянутой основной части линзы, причем упомянутая граница или границы упомянутой углубленной части линзы с упомянутой основной частью линзы образуют часть плавного перехода или части плавных переходов и формируются так, чтобы преломлять свет в сторону от упомянутой оптической оси и обладать кривизной, приводящей в результате к потере света в пределах круга диаметром 4 мм вокруг упомянутого оптического центра меньше чем приблизительно на 15%, причем упомянутая потеря света определяется как доля сфокусированного света от IOL по сравнению с количеством сфокусированного света от идентичной IOL без упомянутой углубленной части.
Эта глазная линза позволяет различным оптическим частям объединяться в единой линзе таким способом, что они как можно меньше влияют друг на друга. Например, это позволяет глазной линзе с частью для чтения использовать такой способ, при котором зрение на дальнем расстоянии, на промежуточном расстоянии и на близком расстоянии совсем немного влияют друг на друга или не влияют совсем. На деле обнаружено, что авторы изобретения смогли значительно увеличить контрастную чувствительность глазных линз. В прошлом должна была быть разработана линза, создающая как можно меньшее нарушение. В настоящем изобретении было обнаружено, что могут допускаться резкие переходы, пока они заставляют свет преломляться в сторону от оптической оси. Фактически, пока эти резкие переходы заставляют линзу преломлять путь прохождения света меньше чем на 15% от оптической оси, это может привести в результате, например, к IOL, которая обеспечивает улучшенную контрастную чувствительность и зрение. Эта потеря света реально определена для зрачка диаметром 4 мм.
В этом отношении свет определяется как свет в видимом диапазоне длин волн. Обычно это диапазон приблизительно между 400-700 нм.
Количество сфокусированного света является суммой сфокусированного света во всех главных фокальных плоскостях IOL. Таким образом, если, например, центральная часть имеет относительную диоптрию (оптическую силу), равную 0, и углубленная часть имеет относительную диоптрию относительно основной части линзы, то линза обычно будет иметь две фокальные плоскости, одну для основной части линзы и одну для углубленной части. Если оптическая площадь углубленной части составляет 30% от всей площади линзы и площадь основной части линзы составляет 70% и не существует дополнительных потерь, то 30% сфокусированного света будут доступны в фокальной плоскости углубленной части и 70% сфокусированного света будут доступны в фокальной плоскости основной части линзы.
В варианте осуществления линза содержит, по меньшей мере, один углубленный, полумеридиональный оптический сектор, который по радиусу и/или по углу подразделяется на подзоны. Таким образом, он может содержать внутренний сектор, промежуточный сектор и внешний сектор, расположенные в пределах (воображаемой) границы части линзы. Внутренний сектор имеет первую оптическую силу, промежуточный сектор, который является смежным с внутренним сектором, имеет вторую оптическую силу. Внешний сектор, смежный с промежуточным сектором, имеет третью оптическую силу. Границы полумеридиональных секторов, различающиеся на перепад по высоте, объединяются посредством оптимизированного профиля перехода, чтобы максимизировать энергию света, направленную к макуле, и снизить размывание и ореол при больших размерах зрачка. Полумеридиональные сектора глазной линзы могут иметь непрерывный профиль оптической силы. Альтернативно, оптические субкруговые сектора плавно переходят друг в друга. Возможны также комбинации этого. Подразделенный сектор(-а) будет обеспечивать четкое зрение на расстоянии для чтения и на промежуточном расстоянии, тогда как зрение на дальнем расстоянии и контрастная чувствительность остаются сопоставимыми с монофокальной глазной линзой.
Настоящее изобретение может также быть выполнено с возможностью обеспечения линзы, которая хорошо функционирует в глазах с изменением роговичных аберраций (например, различные асферичности), в том числе при сферической аберрации в диапазоне децентрализации, то есть при отклонении между оптической осью или центром линзы и оптической осью глаза. Это означает, что расположение IOL становится менее критичным.
В варианте осуществления глазные линзы, соответствующие изобретению, могут содержать более трех подразделенных полумеридиональных или полумеридиональных секторных зон.
В дополнительном варианте осуществления изобретения противоположная поверхность линзы может содержать сферическую поверхность, так что остаточная сферическая аберрация будет уменьшена приблизительно до нуля. Например, это описано, в частности, в EP1850793, 1857077 или US2006279697, введенных сюда посредством ссылки.
В дополнительном варианте осуществления изобретения полумеридиональная углубленная преломляющая часть для чтения может содержать границы на всех сторонах и может даже содержать дополнительную структуру дифракционного оптического элемента (DOE), например, как описано, в частности, в EP0888564B1 или EP1 194797B1, введенных сюда посредством ссылки.
Другая задача изобретения состоит в том, чтобы обеспечить способ и оптимизированные кривые, чтобы оптимизировать и улучшить крутизну профиля перехода для соединения различных по высоте частей линзы. Эти части плавного перехода улучшают переход между различными частями. Использование этих частей плавного перехода значительно уменьшает потерю энергии света и максимизирует полезную оптическую площадь(и). Различные по высоте, например, полумеридиональные границы могут соединяться способами, использующими траекторию косинуса или сигмовидную функцию. В варианте осуществления, однако, предложена оптимизированная функция перехода. Эти производные функции перехода, совместимые с результатом функции оптимизированного профиля, совместимы с вариантами осуществления изобретения.
Отношение между размерами и/или оптической силой для различных частей, например, подразделенной на субмеридианы части для зрения для чтения и части для зрения на дальнем расстоянии, может взаимно изменяться. Если используются две линзы для обоих глаз пациента, то одна линза может быть выполнена для доминирующего глаза, а другая линза - для недоминирующего глаза. То есть можно сказать, что линза для одного глаза имеет конфигурацию части для зрения для чтения или части для зрения на дальнем расстоянии, отличную от линзы для другого глаза.
Также известно, что существует функциональная зависимость между размером зрачка и освещенностью. Например, такие данные сообщаются в Glen Myers, Shirin Berez, William Krenz and Lawrence Stark, Am. J. Physiol. Regul. Integr. Comp. Physiol, 258: 813-819 (1990). Размер зрачка является функцией взвешенного среднего значения освещенностей (обычно называемого "яркость") в пределах поля зрения. На размер зрачка намного больше влияет часть сетчатки, связанная с центральным или фовеальным зрением, чем внешние области сетчатки.
Приведенная ниже таблица представляет некоторые уровни яркости поля адаптации и связанные с ними "типичные" условия.
Яркость поля адаптации (кд/м<sup>2</sup>)
Состояние
30
Приглушенное освещение в помещении
60
Меньше, чем обычная освещенность в офисе; иногда рекомендуется на рабочих местах только для дисплеев
120
Типичный офис
240
Яркость внутри офиса
480
Высокая яркость; задачи точности в помещении
960
Обычная яркость на открытом воздухе
1920
Яркость в полдень
Заказная углубленная полумеридианная линза может быть разработана, используя определенные условия яркости поля адаптации, чтобы вычислить оптимальную центральную часть и/или часть для чтения относительно конкретного диаметра зрачка.
Кроме корректирующего сектора для зрения на дальнем расстоянии и полумеридианного сектора для зрения на близком расстоянии, описанных выше, в секторах линзы могут быть сделаны дополнительные коррекции, чтобы оптимизировать или скорректировать частные оптические нарушения. Следует понимать, что дополнительная структура, которая позволяет исправить все виды оптических нарушений, такие как, в частности, астигматизм и сферическая аберрация, может быть установлена в передней или задней стороне существующей линзы.
Углубленная часть, сформированная, например, как полумеридианный сектор для чтения, устанавливается в глаз в варианте осуществления в нижней части или на дне (внизу) линзы, потому что это соответствует естественному наклону людей, чтобы смотреть вниз при чтении.
Однако расположение полумеридианного сектора для чтения в глазу некритично и расположение может быть верхним, нижним, носовым или височным. Сектора для зрения на дальнем расстоянии и для зрения на близком расстоянии могут располагаться даже в противоположных местах для двух глаз одного человека.
Глазная линза или форма для линзы, описанные здесь, могут изготавливаться любым способом, известным в технике. Для интраокулярных линз, например, дополнительно можно изготавливать часть линзы и гаптические элементы отдельно и позже соединять их вместе. Однако также возможно изготавливать их как единое целое. В соответствии с вариантом осуществления эти части изготавливаются как единое целое литьем (инжекционным). Последующей обработкой для изготовления соответствующих частей линзы может быть точение. Как описано в US6409339B1, во время такой операции точения вставной резец может перемещаться с каждым оборотом к линзе или от нее в направлении, параллельном оси вращения. Это дает возможность изготавливать часть линзы точением. В соответствии с вариантом осуществления также возможно выполнять точение настолько точно, что последующая операция полировки может быть исключена. Материалом линзы может быть любой желаемый материал.
Новая оптическая конфигурация глазной линзы может, например, также использоваться для контактных линз и для пациентов с псевдофакичными интраокулярными линзами, так называемыми "добавленными линзами", т.е. линзами с добавленной оптической силой. Это добавочная или дополнительная линза, которая может быть помещена перед существующим естественным хрусталиком или перед искусственной интраокулярной линзой, чтобы скорректировать погрешности рефракции и/или восстановить способность к чтению. Добавленная линза может быть помещена в сумку, борозду как вкладка роговицы или как линза передней камеры глаза.
Имея современную аппаратуру для отображения оптической силы линзы, такую как система Hartmann Shack "SHSInspect Ophthalmic", коммерчески доступная от компании Optocraft, Германия, возможно определить локальные силы рефракции и широкий диапазон соответствующих вариаций поверхности. Такие измерения поэтому могут очень легко идентифицировать линзу, изготовленную в соответствии с настоящим изобретением.
В варианте осуществления кривизна приводит в результате к потере света в пределах круга диаметром 4 мм вокруг упомянутого оптического центра приблизительно между 2% и 15%. В действительности, обычно углубленная часть проходит дальше 4 мм в радиальном направлении. При вычислениях потери света ссылка делается на части с плавным переходом, которые обрамляются или которые расположены в пределах двух меридианов или, чтобы быть более точными, полумеридианов, проходящих от оптического центра к периферии (краю) линзы.
Фактическая потеря света или, лучше сказать, потеря интенсивности может измеряться системой PMTF, которая коммерчески доступна от Lambda-X SA Rue de l'industrie 37 1400 Nivelles Belgium. Этот прибор способен измерять потерю интенсивности. Процедура этого измерения будет обсуждаться ниже при описании вариантов осуществления.
В варианте осуществления основная часть линзы имеет оптическую силу между приблизительно -10 диоптриями и приблизительно +30 диоптриями.
В варианте осуществления углубленная часть располагается на расстоянии меньше 1,5 мм от упомянутого оптического центра. В этом отношении расстояние определяется как самое короткое радиальное расстояние от оптического центра.
В варианте осуществления часть для зрения на близком расстоянии имеет относительную диоптрию (оптическую силу) от приблизительно +1,50 диоптрий до приблизительно +4,00 диоптрий относительно упомянутой основной части линзы. Таким образом, это позволяет использовать ее, например, в качестве части для чтения. Оптика центральной части, а также основной части линзы и углубленной части может дополнительно быть разработана так, чтобы быть тороидальной, цилиндрической или быть такой, чтобы компенсировать аберрации более высокого порядка. Эти типы конструкции линзы хорошо известны специалистам в данной области техники и могут дополнительно быть применены к различным частям линзы настоящего изобретения.
В варианте осуществления полумеридианная граница или границы упомянутой углубленной части линзы с упомянутой основной частью линзы имеют кривизну, приводящую в результате к потере света внутри круга с диаметром 4 мм вокруг упомянутого оптического центра приблизительно на 10%. Эта очень низкая потеря света, в особенности в комбинации с преломлением от оптической оси, уже приводит в результате к более высокой контрастной чувствительности и хорошей способности для чтения.
В варианте осуществления основная часть линзы имеет кривизну, по существу, с радиусом Rv кривизны и внешняя граница углубления, то есть ее поверхность лежит на или внутри радиуса Rv кривизны.
В варианте осуществления глазная линза дополнительно содержит центральную часть, которая имеет относительную оптическую силу от -2,0 до +2,0 диоптрий относительно упомянутой основной части линзы. Таким образом, может быть возможным потребовать, чтобы углубленная часть была менее глубокой и, таким образом, части с плавным переходом должны иметь меньшее влияние.
В варианте осуществления размер упомянутой центральной части таков, что она попадает в пределы описанной окружности диаметром приблизительно 0,2-3,0 мм. То есть было определено, что углубленная часть будет минимально влиять на зрение на дальнем расстоянии. В варианте осуществления размер упомянутой центральной части таков, что он попадает в пределы описанной окружности диаметром приблизительно 0,2-2,0 мм. В варианте осуществления упомянутая центральная часть является, по существу, круговой.
В варианте осуществления линзы с центральной частью указанная линза содержит дополнительную часть с плавным переходом между центральной частью и углубленной частью. Эта часть с плавным переходом обычно является концентрической или почти концентрической относительно оптической оси. В варианте осуществления дополнительная часть с плавным переходом имеет плавный переход. Альтернативно, наклон имеет перегиб. В этом варианте осуществления первая производная крутизны является прерывистой. Таким образом, радиус кривизны поверхности имеет перегиб. Преимущество этого варианта осуществления состоит в том, что углубленная часть будет менее глубокой относительно основной части линзы. Альтернативно, дополнительная часть с плавным переходом близка, подходит или является ступенчатой функцией. Поскольку эта дополнительная часть с плавным переходом является концентрической, вызванное ею нарушение зрения является небольшим.
В варианте осуществления углубленная часть ограничивается полумеридианами, проходящими через упомянутый оптический центр, причем углубленная часть, таким образом, имеет форму меридианной зоны. В действительности, части с плавным переходом, которые плавно соединяют основную часть линзы и углубленную часть, таким образом, в максимально возможной степени следуют меридианам. Фактически, такая часть с плавным переходом будет устанавливаться между двумя полумеридианами, проходящими через оптический центр.
В варианте осуществления, содержащем упомянутую центральную часть, упомянутая углубленная часть находится, по меньшей мере, на одной границе, ограниченной упомянутой центральной частью.
В варианте осуществления, содержащем упомянутую центральную часть, упомянутая центральная часть имеет поперечное сечение порядка 0,60-1,20 мм. Это позволяет углубленной части, которая влияет, например, на контрастную чувствительность, быть как можно меньше.
В варианте осуществления, содержащем упомянутую углубленную часть, сформированную как меридианная зона, упомянутая углубленная часть имеет внутренний угол приблизительно 160-200 градусов. В таком варианте осуществления, по меньшей мере, две границы с основной частью линзы, по существу, следуют меридианам. Практически эти границы формируются частями с плавным переходом. Как уже указывалось ранее, обычно такие части с плавным переходом “зажимаются” между двумя полумеридианами. На практике, используя оптимизированную кривую, объясняемую ниже, часть с плавным переходом не будет точно следовать меридиану, а будет немного искривлена. В варианте осуществления упомянутая углубленная часть имеет внутренний угол приблизительно 175-195 градусов.
В варианте осуществления глазная линза имеет поперечное сечение приблизительно 5,5-7 мм. В частности, в случае интраокулярной линзы или линзы на основе другой оптики, такой как контактная линза, оно будет находиться в таком диапазоне диаметра.
В варианте осуществления основная часть линзы имеет форму линзы для зрения на дальнем расстоянии.
В варианте осуществления углубленная часть формирует часть линзы для зрения для чтения.
В варианте осуществления, содержащем упомянутую центральную часть, упомянутая углубленная часть ограничивается двумя полумеридианами и линией широты, концентрической и находящейся на некотором расстоянии от упомянутой центральной части.
В варианте осуществления упомянутая углубленная часть содержит, по меньшей мере, две подзоны, имеющие оптические силы, различающиеся одна от другой.
В варианте осуществления эти подзоны являются концентрическими.
В варианте осуществления оптические силы упомянутых подзон увеличиваются в радиальном направлении. В варианте осуществления оптические силы упомянутых подзон уменьшаются в радиальном направлении.
В варианте осуществления оптическая сила углубленной части увеличивается в радиальном направлении. То есть возможно обеспечить промежуточную часть для зрения между основной частью линзы и, если присутствует, центральной частью, и частью для зрения на близком расстоянии или частью для чтения, обеспечиваемой в углубленной части. Плавный переход между этими областями с увеличивающимися оптическими силами или зонами должен проектироваться очень тщательно. Это может требовать компенсации меньшей высоты перепада в частях с плавным переходом.
В варианте осуществления упомянутая углубленная часть содержит часть дифракционной оптики. Дифракционная оптика может накладываться на поверхность углубленной части. В целом, дифракционная оптическая наложенная часть на поверхности линзы известна. В случае углубленной части, однако, можно позволить, чтобы углубленная часть была менее глубокой.
В варианте осуществления углубленная часть содержит первую, центральную подзону и две дополнительные подзоны по окружности, прилегающие к обеим сторонам упомянутой первой подзоны. В этом варианте осуществления упомянутая первая подзона имеет оптическую силу, большую, чем оптическая сила дополнительных подзон. В варианте осуществления две дополнительные подзоны имеют оптическую силу, большую, чем оптическая сила упомянутой остающейся части линзы.
В варианте осуществления меридианы связаны с упомянутой углубленной частью. Фактически два полумеридиана связаны с упомянутой углубленной частью, определяя, таким образом, углубленную часть как секторную часть или клиновая часть (подобная треугольному куску пирога). Если глазная линза имеет центральную часть, как определено выше, эта секторная часть имеет часть, сформированную из секторной части, у которой убрана часть острого конца.
В варианте осуществления части с плавным переходом находятся внутри меридиана, который заключает угол меньше 17°, в частном варианте осуществления меньше 15°. В варианте осуществления части с плавным переходом могут быть разработаны даже так, чтобы они находились внутри меридиана, который заключает угол меньше 5°. Это, однако, требует очень осторожного проектирования кривых и наклонов или производных кривых.
В варианте осуществления упомянутый наклон частей с плавным переходом имеет форму S-образной кривой и имеет крутизну с наклоном или первую производную в центральной области части с плавным переходом на расстоянии 1,6 мм от упомянутого оптического центра больше чем 0,1, в варианте осуществления больше чем 0,4 в ее крутой части. В варианте осуществления упомянутые части с плавным переходом имеют крутизну с наклоном или производную в центральной области части с плавным переходом на расстоянии 2,8 мм от упомянутого оптического центра больше чем 0,2, в варианте осуществления больше чем 0,7 в его самой крутой части.
В варианте осуществления, по меньшей мере, одна из упомянутых частей с плавным переходом, в частности, по меньшей мере, одна полумеридианная часть с плавным переходом имеет кривую S-образной формы, которая следует за первой параболической кривой, идущей из поверхности основной части линзы в направлении поверхности углубленной части, имеющей промежуточную часть кривой, соединяющуюся с упомянутой первой параболической кривой и продолжающуюся со следующей второй параболической кривой, заканчивающейся в углубленной поверхности.
В варианте осуществления, упомянутая промежуточная часть кривой имеет первую производную, по меньшей мере, 0,05 на расстоянии 0,4 мм от упомянутого оптического центра, в варианте осуществления, по меньшей мере, 0,1 на расстоянии 0,8 мм, в варианте осуществления, по меньшей мере, 0,15 на расстоянии 1,2 мм, в варианте осуществления, по меньшей мере, 0,2 на расстоянии 1,6 мм, в варианте осуществления, по меньшей мере, 0,3 на расстоянии 2,0 мм, в варианте осуществления, по меньшей мере, 0,4 на расстоянии 2, 4 мм, в варианте осуществления, по меньшей мере, 0,5 на расстоянии 2,8 мм.
Изобретение дополнительно относится к добавленной интраокулярной линзе, которая будет вводиться в сумку, борозду как вкладка роговицы или линза передней камеры глаза, содержащей глазную линзу, соответствующую любому из предшествующих пунктов формулы изобретения, в которой упомянутая основная часть линзы имеет оптическую силу приблизительно от -10 до +5 диоптрий.
Изобретение дополнительно относится к глазной линзе, содержащей основную часть линзы, имеющую, по существу, радиус Rv кривизны, по существу, круговую центральную часть, имеющую первое оптическое свойство и имеющую поперечное сечение приблизительно 0,2-2,0 мм, и меридианную часть, содержащую выемку, которая ограничивается упомянутой, по существу, круговой центральной частью, двумя меридианами, проходящими через центр упомянутой круговой части, и нижней границей, которая является, по существу, концентрической относительно упомянутой круговой части, упомянутой меридианной частью, формированной как углубление в упомянутой линзе, внешней границей углубления, лежащей на или внутри радиуса Rv кривизны, причем упомянутая меридианная часть содержит часть для зрения для чтения.
Изобретение дополнительно относится к способу изготовления одной из глазных линз, описанных выше, содержащему этап точения, на котором заготовка линзы помещается во вращающийся держатель для механической обработки и подвергается воздействию одного или более устройств для удаления материала, отличающийся тем, что во время этапа точения вращающаяся линза и упомянутое устройство для удаления материала перемещаются взад-вперед относительно друг друга в направлении оси вращения, чтобы сформировать, по меньшей мере, одну углубленную часть в упомянутой глазной линзе. Этот производственный способ позволяет изготавливать линзы, имеющие требуемые свойства.
Изобретение дополнительно относится к поддерживаемой глазом мультифокальной корректирующей линзе, снабженной, по существу, круговой центральной частью линзы, нижним участком линзы в нижней части линзы, граничащей с упомянутой центральной частью линзы, и дополнительной частью линзы, причем нижний участок линзы содержит углубление, содержащее две стороны, проходящие от упомянутой центральной части линзы в направлении периферии линзы, внешняя граница нижнего участка линзы лежит на или внутри воображаемой сферы, имеющей центр и радиус кривизны, совпадающие с радиусом Rv упомянутого дополнительного участка линзы, в котором упомянутые две стороны обеспечивают наклон от поверхности дополнительного участка линзы к углубленной поверхности нижнего участка линзы, причем упомянутый наклон следует первой параболической кривой, проходящей от поверхности дополнительного участка линзы в направлении поверхности нижнего участка линзы, и продолжается, следуя второй параболической кривой, заканчивающейся на углубленной поверхности.
2
Изобретение дополнительно относится к глазной линзе, содержащей основную часть линзы, углубленную часть, оптический центр и оптическую ось, по существу, проходящую через упомянутый оптический центр, причем основная часть линзы имеет, по меньшей мере, одну границу с упомянутой углубленной частью, упомянутая углубленная часть расположена на некотором расстоянии от упомянутого оптического центра, границы упомянутой углубленной части с упомянутой основной частью линзы сформированы как части с плавным переходом, обладающие такой формой, чтобы преломлять свет в сторону от упомянутой оптической оси, упомянутая основная часть линзы, центральная часть, углубленная часть и части с плавным переходом взаимно располагаются и имеют форму для обеспечения характеристики LogCS в условиях дневного света, обычно приблизительно при 85 кд/м в пределах 6 месяцев после операции на пространственной частоте (cpd) между 3-18, которая находится, по меньшей мере, между нормой для населения в возрасте 11-19 лет и 50-75 лет.
2
В варианте осуществления этой линзы на пространственной частоте (cpd) между приблизительно 6 и 18 ее характеристика LogCS при условиях дневного света, в пределах 6 месяцев после операции, обычно приблизительно при 85 кд/м, находится в диапазоне выше нормы для взрослого населения в возрасте 20-55 лет со здоровыми глазами.
Изобретение дополнительно относится к интраокулярной линзе, содержащей основную часть линзы, углубленную часть, расположенную на некотором расстояние от оптического центра, и центральную часть в упомянутом оптическом центре, которая является, по существу, круговой, имеет диаметр приблизительно 0,8-2,8 мм и на одной стороне граничит с упомянутой углубленной частью, у которой диаметр упомянутой центральной части адаптирован к диаметру зрачка носителя.
В варианте осуществления диаметр упомянутой центральной части равен приблизительно 20-40% от диаметра зрачка носителя в офисных условиях освещения, то есть при 200-400 люксах. Таким образом, IOL может изготавливаться на заказ.
Различные варианты и/или признаки, описанные в этом раскрытии, могут объединяться. Признаки и варианты могут также формировать часть одной или более выделенных заявок, связанных, например, с вариантами производства, приводящими в результате к способам, конкретным определенным типам глазных линз, подобным упомянутым в этом раскрытии, или к конкретным признакам, таким как зоны плавного перехода или переходные зоны, углубленная часть и ее признаки или центральная часть.
Описание вариантов осуществления со ссылкой на чертежи
Изобретение будет дополнительно объясняться со ссылкой на варианты осуществления мультифокальной секторной глазной линзы (MSOL), показанные на прилагаемых чертежах, на которых:
Фиг. 1 - человеческий глаз в поперечном разрезе;
Фиг. 2 - человеческий глаз с IOL в поперечном разрезе;
Фиг. 3 - вид спереди варианта осуществления MSIOL с оптической центральной частью и углубленной частью;
Фиг. 4 - вид сбоку MSIOL, соответствующей фиг. 3;
Фиг. 5 - вид в поперечном разрезе по линии IV MSIOL, соответствующей фиг. 3;
Фиг. 6 - деталь поперечного разреза, соответствующего фиг. 5;
Фиг. 7 - вид спереди в перспективе MSIOL, соответствующей фиг. 3;
Фиг. 8 - вид сзади в перспективе MSIOL, соответствующей фиг. 3;
Фиг. 9 вид спереди другого варианта осуществления MSIOL с углубленной частью, подразделенной на три меридионально поделенных оптических сектора и один центральный оптический сектор;
Фиг. 10 - вид сбоку MSIOL, соответствующей фиг. 9;
Фиг. 11 - вид спереди в перспективе MSIOL, соответствующей фиг. 9;
Фиг. 12 - вид спереди дополнительного варианта MSIOL с углубленным дифракционным полумеридиональным секторным элементом;
Фиг. 13 - вид сбоку MSIOL, соответствующей фиг. 12;
Фиг. 14 - вид в поперечном сечении по линии XIV MSIOL, соответствующей фиг. 12;
Фиг. 15 - деталь поперечного разреза, соответствующего фиг. 14;
Фиг. 16 - вид спереди в перспективе MSIOL, соответствующей фиг. 12;
Фиг. 17 - сравнение между оптимизированной траекторией перехода и косинусной траекторией перехода или зоны плавного перехода или части, поясняющий, что в то же самое время с оптимизированным профилем возможно большее перемещение;
Фиг. 18 - сигмовидная функция без какого-либо масштабирования и преобразования на интервале [-10,10];
Фиг. 19 - экспериментальное или эффективное ускорение (вторая производная) во время сигмовидного перехода;
Фиг. 20 - уменьшение ширины зоны перехода посредством вычисления необходимого времени перехода и расстояния в соответствии со способом, описанным в этом документе локально, ширина зоны перехода равна нулю около центра;
Фиг. 21-26 - графики распределения энергии в различных частях нескольких вариантов осуществления глазных линз;
Фиг. 27-29 - результаты измерений для глазных линз;
Фиг. 30-32 - графики крутизны плавного перехода или зон или части перехода;
Фиг. 33-34 - результаты испытаний, показывающие LogCS в зависимости от пространственной частоты;
Фиг. 35 - поверхностная модель одного из вариантов осуществления;
Фиг. 36 - схематическая установка измерительного прибора PMTF.
Подробное описание вариантов осуществления
Предпочтительный вариант осуществления изобретения теперь описывается подробно. При ссылке на чертежи схожие номера указывают схожие части на всех чертежах. Нижеследующие термины, как они используются здесь в описании и повсеместно в формуле изобретения, явно связаны с указанным здесь, если контекст ясно не диктует иное: значение в единственном числе содержит в себе ссылку на множественное число, значение "в" содержит в себе "в" и "на". Если не определено иначе, все технические и научные термины, используемые здесь, имеют тот же самый смысл, как они обычно понимаются любым из специалистов в области техники, к которой относится настоящее изобретение. В целом, терминология, используемая здесь, и лабораторные процедуры хорошо известны и широко используются в технике. Традиционные способы используются для процедур, таких как те, которые обеспечиваются в технике и различных общих ссылках.
Следует понимать, что передние оптические сектора предпочтительно являются концентрическими с геометрическим центром задней поверхности.
"Вертикальный меридиан" означает воображаемую линию, проходящую вертикально от вершины через центр к низу передней поверхности MSIOL, когда упомянутая MSIOL поддерживается с предварительно заданной ориентацией в глазе.
"Горизонтальный меридиан" означает воображаемую линию, проходящую горизонтально с левой стороны через центр к правой стороне передней поверхности MSIOL, когда упомянутая MSIOL поддерживается в предварительно заданной ориентацией в глазе. Горизонтальные и вертикальные меридианы перпендикулярны друг другу.
"Участки поверхности" означают комбинации кривизны и линий, которые непрерывны в первой производной, предпочтительно, во второй производной, друг другу.
"Внешняя граница", со ссылкой на зону, отличную от центральной оптической зоны на поверхности MSIOL, относится к одной из двух периферических границ той зоны, которая находится дальше от геометрического центра передней поверхности.
"Внутренняя граница", со ссылкой на зону, отличную от центральной оптической зоны на поверхности MSIOL, относится к одной из двух периферических границ той зоны, которая находится ближе к геометрическому центру передней поверхности.
"Полумеридиан" относится к воображаемой линии, проходящей радиально от геометрического центра передней поверхности MSIOL к краю линзы.
"Верхний участок вертикального меридиана" относится к одной половине вертикального меридиана, которая находится над геометрическим центром передней поверхности MSIOL, когда упомянутая линза поддерживается в предварительно заданной ориентации внутри глаза.
"Нижний участок вертикального меридиана" относится к одной половине вертикального меридиана, которая находится под геометрическим центром передней поверхности MSIOL, когда упомянутая линза поддерживается в предварительно заданной ориентации внутри глаза.
"Непрерывный переход", в отношении двух или более секторов, означает, что наклон этих секторов является непрерывным, по меньшей мере, в первой производной, предпочтительно, во второй производной.
"Плоскость вертикального меридиана" относится к плоскости, проходящей через оптическую ось MSIOL и вертикальный меридиан по передней поверхности MSIOL.
Как они используются здесь со ссылкой на сектора или части MSIOL, термины "начальная сила", "оптическая сила", "добавленная оптическая сила" и "сила диоптрии" относятся к эффективной оптической силе или силе диоптрии сектора, когда линза является частью системы глазной линзы, такой как, например, роговица, MSIOL, сетчатка и материал, окружающий эти компоненты. Это определение может содержать эффекты дивергенции или угол световых лучей, пересекающих поверхность MSIOL, вызванный силой роговицы. В определенных случаях алгоритм вычисления силы диоптрии может начаться с модели прослеживания лучей человеческого глаза, содержащей подразделенную секторную MSIOL. В частном радиальном положении на поверхности MSIOL закон Снеллиуса может применяться для вычисления угла светового луча после преломления. Длина оптического пути расстояния между точкой на поверхности и оптической осью (осью симметрии) может использоваться для определения локального радиуса кривизны локального фронта волны. Используя такой подход, сила диоптрии равна разности показателей преломления, поделенной на этот локальный радиус кривизны.
Настоящее изобретение направлено на улучшение глазных линз и в одном варианте относится к новой мультифокальной секторной интраокулярной линзе (MSIOL), по меньшей мере с двумя полумеридианными оптическими секторами, где, по меньшей мере, один из полумеридианных оптических секторов является подразделенным радиальным или угловым и может содержать внутренний сектор, промежуточный сектор и внешний сектор, расположенные внутри (воображаемой) границы части для четкого зрения на дальнем расстоянии. Внутренний сектор имеет первую оптическую силу, промежуточный сектор, соседствующий с сектором с первой оптической силой, имеет вторую оптическую силу. Внешний сектор, соседствующий с сектором со второй оптической силой, имеет третью оптическую силу, тогда как высота перепада между границами полумеридианных секторов соединяется посредством оптимизированного профиля перехода, чтобы максимизировать энергию света, направленную к макуле, и уменьшить размывание и ореол при большом размере зрачка. Полумеридианные сектора глазной линзы могут иметь непрерывный профиль или дискретные оптические субкруговые сектора, соединенные вместе плавным переходом или их комбинации. Подразделенный сектор(-а) будет обеспечивать четкое зрение на расстоянии чтения и на промежуточном расстоянии. Принимая во внимание, что зрение на дальнем расстоянии и контрастная чувствительность остаются сравнимыми с монофокальными глазными линзами с уменьшенным размыванием и ореолом при большом размере зрачка. Настоящее изобретение может также быть выполнено с хорошими характеристиками для глаз с различными роговичными аберрациями (например, с различной асферичностью), в том числе, сферической аберрацией, во всем диапазоне отклонений от центра.
Глазная линза может быть разработана так, чтобы иметь номинальную оптическую силу для четкого зрения на дальнем расстоянии, определенную как "начальная сила", обычно для основной части линзы, "добавленная сила", добавленная сверх номинальной оптической силы или начальной силы и предназначенная для четкого зрения при чтении. Часто также определяется промежуточная оптическая сила, пригодная для конкретной среды, в которой она должна использоваться. В случае MSIOL ожидается, что номинальная оптическая сила или начальная сила MSIOL будет обычно находиться в пределах диапазона от приблизительно -20 диоптрий до, по меньшей мере, приблизительно +35 диоптрий. "Добавленная сила" будет обычно находиться в диапазоне от приблизительно +1 диоптрии до, по меньшей мере, приблизительно +5 диоптрий. По желанию, номинальная оптическая сила MSIOL находится между приблизительно 10 диоптриями и, по меньшей мере, приблизительно 30 диоптриями, "добавочная сила" будет находиться между приблизительно +1,50 и +4,00 диоптриями. В определенных применениях номинальная оптическая сила MSIOL составляет приблизительно +20 диоптрий и добавленная сила составляет приблизительно +3,00 диоптрии, что является типичной оптической силой, необходимой для замены естественного хрусталика человеческого глаза.
На фиг. 1 представлено схематическое изображение человеческого глаза 100 с его естественным хрусталиком 106. Глаз имеет стекловидное тело 101 и роговицу 102. Глаз имеет переднюю камеру 103 глаза, радужную оболочку 104 и цилиарную мышцу 105, которая удерживает хрусталик. Глаз имеет заднюю камеру 107. На фиг. 2 глаз 100 показан с интраокулярной линзой 1, заменяющей естественный хрусталик 106.
На фиг. 3 представлен вариант осуществления интраокулярной линзы (IOL) 1, которая имеет гаптические элементы 2 и зону линзы или часть 3 линзы. Часть 3 линзы является фактически оптически активной частью IOL 1. Гаптические элементы (гаптики) 2 могут иметь различную форму. В этом варианте осуществления часть 3 линзы имеет центральная часть 6, которая обычно является, по существу, круговой. Она может немного отклоняться от абсолютного круга, но в большинстве вариантов осуществления она является круглой или круговой, насколько это возможно в конкретной дополнительной конструкции линзы. Часть 3 линзы дополнительно имеет меридианную часть в углубленной области. Это углубление расположено ниже искривленной поверхности остальной части 4 линзы части 3 линзы. Другими словами, искривленная поверхность остальной части 4 линзы имеет радиус Rv кривизны и углубление меридианной части лежит на или внутри радиуса Rv кривизны (смотрите фиг. 4). Должно быть понятно, что искривленная поверхность части линзы может быть несферической или асферической. Фактически, искривленная поверхность может быть такой, как описано, например, в патенте США 7004585 в колонках 6, 7 и 8. В частности, полиномы Цернике могут использоваться, чтобы описать любую искривленную поверхность глазной линзы.
В этом варианте осуществления меридианная часть 1 делится на две концентрических подзоны 7 и 8.
Различные части, то есть центральная часть 6, внутренняя меридианная часть 7 и внешняя меридианная часть 8, каждая имеет угол преломления или силу, которая отличается от остальной части 4 линзы. Когда часть 3 линзы рассматривается как часть сферы, имеющей ось, проходящую через пересечение линий R и S, то тогда центральная часть 6 может также быть определена как граничащая с первой линией широты. В этом определении подзона 7 может быть определена как ограниченная двумя меридианами, первой линией широты и второй линией широты. Вслед за этим такое же определение может быть дано подзоне 8, как ограниченной двумя меридианами, второй линией широты и третьей линией широты. В большинстве вариантов осуществления меридианная часть (в картографии область такой формы, также упоминаемая как ("продольная зона"), упоминается как "часть для чтения".
MSIOL содержит часть для зрения на близком расстоянии или часть для чтения, которая граничит или находится внутри зоны (части) 3 линзы, тогда как переход между этими частями выполняется с помощью косинусной функции или сигмовидной функции, но по желанию соединение осуществляется с помощью оптимизированной функции перехода, обсуждаемой ниже. В обобщенных терминах, эти общие кривые переходов упоминаются как S-образные кривые. Эти переходы имеют ширину и упоминаются как зона плавного перехода или зона перехода.
Часть для зрения на близком расстоянии или часть для чтения в варианте осуществления имеет внутренний угол α между приблизительно 160 и 200 градусами. В дополнительном варианте осуществления внутренний угол имеет значение между приблизительно 175 и 195 градусами. Часть для чтения может оптически подразделяться, по меньшей мере, на два воображаемых круговых сектора 7 и 8, формируя непрерывную поверхность перехода, радиальную относительно оптической оси или геометрической оси. Требуемая форма (и кривизна углубленной поверхности) этих круговых секторов 7, 8 может быть вычислена, используя трассировку луча, чтобы контролировать, по меньшей мере, величину сферической аберрации и дополнительно, чтобы избежать скачков изображения. Опорные линии в части 3 линзы являются воображаемыми и служат для ссылки при определении размеров. Они, однако, не видны в реальном изделии.
Часть 3 линзы в этом варианте осуществления имеет внешний диаметр между приблизительно 5,5 мм и приблизительно 7 мм. В предпочтительном варианте осуществления диаметр равен приблизительно 5,8-6,2 мм. Центральная часть или внутренний сектор 6 имеет оптическую силу, по меньшей мере, равную начальной силе. По желанию, оптическая сила внутреннего кругового сектора или центральной части 6 находится в пределах между 0% и 100% добавленной оптической силы.
Центральная часть 6 в варианте осуществления имеет диаметр приблизительно между 0,2 мм и 2,0 мм. В варианте осуществления диаметр центральной части 6 находится между приблизительно 0,60 и 1,20 мм. В случае, если центральная часть 6 не абсолютно круглая, она является описанной окружностью, имеющей упомянутый здесь диапазон диаметра.
Круговой сектор или центральная часть 6 имеет оптическую силу, по меньшей мере, равную начальной силе. В этом варианте осуществления углубленная часть имеет две указанных подзоны, причем первая подзона 7 находится вблизи центральной части 6. Эта внутренняя подзона имеет радиус широты между приблизительно 1,5 и 2,3 мм. В варианте осуществления он находится между приблизительно 1,8 и 2,1 мм. Внешняя подзона 8 имеет оптическую силу, равную или большую, чем начальная сила. В варианте осуществления оптическая сила находится в пределах между 0 и 100% добавленной силы. Таким образом, она формирует промежуточное звено между основной частью линзы или центральной частью и ближайшей зоной четкого зрения во внешней подзоне 8. Радиус широты внешней подзоны 8 имеет размер приблизительно между 2,2 и 2,7 мм. В варианте осуществления этот размер может быть приблизительно между 2,3 и 2,6 мм. В этом варианте осуществления основная часть линзы почти продолжается в части 9. Внешний ограничивающий радиус, где линза, у которой основная часть 4 продолжается, может быть радиусом широты в диапазоне между приблизительно 2,6 и 2,8 мм. В альтернативном варианте осуществления могут обеспечиваться несколько концентрических подзон, чтобы углубленная часть как можно меньше нарушала или влияла на центральную часть в отношении четкого зрения на дальнем расстоянии.
IOL 1 имеет две полумеридианных зоны плавного перехода или части 10 плавного перехода, граничащие с углубленной частью 7, 8. Эти полумеридианы, граничащие с частями 10 плавного перехода, имеют угол γ. В варианте осуществления угол будет меньше 35°. В варианте осуществления он будет меньше 17°. В частности, угол γ будет меньше 5°. Обычно он будет больше приблизительно 1°.
Углубленная части в этом дополнительном варианте осуществления имеет зону 11 плавного перехода, которая является концентрической относительно оптической оси R. Основная часть 4 линзы продолжается в концентрической области, указанной ссылочной позицией 9.
На фиг. 9-11 представлены несколько видов для другого примера глазной линзы, такой как интраокулярная линза. В этом варианте осуществления снова углубленная часть 1 делится на подзоны. Здесь, две внешние подзоны 7 расположены под углом на обеих сторонах центральной подзоны 8'. MSIOL содержит основную часть 4 линзы с углубленной частью с суммарным внутренним углом α между 160 и 200 градусов, по выбору, между 175 и 195 градусами. Внутренний угол внешних подзон 7 находится в пределах между приблизительно 10 и 30 градусами. В варианте осуществления он находится в пределах между приблизительно 15 и 25 градусами. Внутренний угол β центральной подзоны 8' находится в пределах между приблизительно 80 и 120 градусами. В варианте осуществления центральная подзона 8' находится в пределах между 85 и 100 градусами.
Суммарный внутренний угол подзон 7, 8' для ближнего и промежуточного зрения ограничивается основной частью 4 линзы. Переходы или зоны плавного перехода между различными частями следуют функции косинуса или сигмовидной функции. В варианте осуществления они следуют функции оптимизированного перехода, описанной ниже. Благодаря этому профилю оптимизированного перехода, по меньшей мере, одна из этих воображаемых линий перехода будет искривлена.
Подзоны 7 и 8' являются радиально расположенными вокруг геометрической оси. Оптической формой этих круговых частей является луч, прослеживаемый для управления величиной сферической аберрации и, дополнительно, чтобы избежать скачков изображения. Опорные линии в частях линзы являются воображаемыми, служат только для цели отсчета при определении размеров справочной цели и не видны в реальном изделии. Часть линзы имеет внешний размер диаметра между 5,5 и 7 мм. В варианте осуществления диаметр составляет приблизительно 6 мм. Центральная часть 6 имеет оптическую силу, по меньшей мере, равную начальной силе основной части линзы. Центральная часть имеет диаметр приблизительно между 0,2 мм и 2,0 мм. В варианте осуществления диаметр лежит между приблизительно 0,40 и 1,20 мм. Углубленная часть может иметь радиальную ширину приблизительно между 1,5 и 2,3 мм. В варианте осуществления ширина лежит между приблизительно 1,8 и 2,1 мм. В варианте осуществления внешние подзоны 7 имеют оптическую силу приблизительно 30-60% от добавленной силы, то есть приблизительно 30-60% относительной диоптрии центральной части 8'.
MSIOL, показанная на фиг. 3-8, может также использоваться в сочетании с другим оптическим устройством, таким как дифракционный оптический элемент (DOE) 20. В варианте осуществления, показанном на фиг. 12-16, представлен такой вариант осуществления. Эта MSIOL содержит углубленную часть 7 линзы, сформированную как преломляющая полумеридианная часть, имеющая первую оптическую силу. Суммарный внутренний угол γ углубленной части может лежать между приблизительно 160-200 градусами. В варианте осуществления внутренний угол может лежать между приблизительно 175-195 градусами. Дифракционный оптический элемент 20 накладывается на поверхность углубленной части 7. Это показано посредством увеличения с увеличенными в масштабе признаками. На практике признаки дифракционного оптического элемента 20 могут иметь размер приблизительно 0,5-2 микрон. В варианте осуществления дифракционный оптический элемент 20 может обеспечиваться во внешней радиальной части углубленной части 7. Таким образом, центральная часть 6 может иметь ту же самую оптическую силу или отличаться только лишь приблизительно до 1 диоптрии от основной части 4 линзы. Первая подзона углубленной части 7 может отличаться на 0,5-2 диоптрии относительно центральной части 6.
Преломляющая часть для чтения, как она описана на фиг. 3-8, может иметь дополнительный элемент DOE, чтобы корректировать хроматическую аберрацию или дополнительно улучшать характеристики MSIOL для чтения и зрения на дальнем расстоянии. Это показано на фиг. 12-16. Часть 20 DOE может быть лучом, прослеживаемым для управления величиной сферической аберрации и для дополнительного уменьшения ореола и размытости. Зона 3 линзы также имеет внешний диаметр между приблизительно 5,5 и 7 мм. В варианте осуществления диаметр составляет приблизительно 5,8-6,2 мм. Центральная часть 6 имеет оптическую силу, по меньшей мере, равную начальной оптической силе остальной части 4 линзы. По желанию, оптическая сила внутреннего кругового сектора 7 находится в пределах между 0% и 100% добавленной силы. Вложенный полумеридианный круговой сектор, используемый в качестве преломляющей основы для DOE 20, имеет оптическую силу между 10% и 100% добавленной силы. Углубленная часть имеет ширину (от конца центральной зоны до части 11 плавного перехода) между 1,5 и 2,3 мм. В варианте осуществления она составляет между 1,8 и 2,1 мм. DOE 20 может формироваться для начальной силы и промежуточной добавленной силы.
В варианте осуществления зоны перехода или зоны 10 плавного перехода, граничащие с углубленной частью в вариантах осуществления, представленных на фиг. 3-16, могут следовать функции косинуса или сигмовидной функции. В варианте осуществления зоны 10 перехода следуют функции оптимизированного перехода, описанной ниже. Зоны 13 и 13' перехода и плавного перехода также могут следовать такой функции.
Примеры
2
Ниже, со ссылкой на фиг. 3-8 представлены несколько конфигураций линз для IOL. Для нескольких диаметров зрачка показаны площади в мм, покрытые различными секторами (зонами или областями). На нескольких графиках показана теоретически определенная относительная энергия света, основанная на площади, покрытой различными секторами. (Sector Radius Central относится к радиусу центральной части.) Эти примеры теоретического вычисления были сделаны, как если бы линза не имела радиуса кривизны, то есть была плоской поверхностью. Этот способ был выбран, чтобы упростить вычисление, поскольку кривизна поверхности линзы будет изменяться в зависимости от оптической силы. Уравнения для вычисления площади поверхности области перехода, используемой в вариантах осуществления, приведены ниже.
<mrow><msub><mi>A</mi><mrow><mi>P</mi><mi>u</mi><mi>p</mi><mi>i</mi><mi>l</mi></mrow></msub><mo>=</mo><mfrac><mi>π</mi><mn>4</mn></mfrac><msubsup><mi>D</mi><mrow><mi>p</mi><mi>u</mi><mi>p</mi><mi>i</mi><mi>l</mi></mrow><mn>2</mn></msubsup></mrow>
<mrow><msub><mi>A</mi><mrow><mi>N</mi><mi>e</mi><mi>a</mi><mi>r</mi></mrow></msub><mo>=</mo><mfrac><mrow><msub><mi>α</mi><mrow><mi>n</mi><mi>e</mi><mi>a</mi><mi>r</mi></mrow></msub><mi>π</mi></mrow><mrow><mn>360</mn><mtext> </mtext><mo>⋅</mo><mn>4</mn></mrow></mfrac><mo stretchy="false">(</mo><msubsup><mi>D</mi><mrow><mi>p</mi><mi>u</mi><mi>p</mi><mi>i</mi><mi>l</mi></mrow><mn>2</mn></msubsup><mo>−</mo><msubsup><mi>D</mi><mrow><mi>d</mi><mi>i</mi><mi>s</mi><mi>t</mi></mrow><mn>2</mn></msubsup><mo stretchy="false">)</mo></mrow>
<mrow><msub><mi>A</mi><mrow><mi>D</mi><mi>i</mi><mi>s</mi><mi>t</mi></mrow></msub><mo>=</mo><mfrac><mrow><msub><mi>α</mi><mrow><mi>f</mi><mi>a</mi><mi>r</mi></mrow></msub></mrow><mrow><mn>360</mn></mrow></mfrac><mfrac><mi>π</mi><mn>4</mn></mfrac><mo stretchy="false">(</mo><msubsup><mi>D</mi><mrow><mi>p</mi><mi>u</mi><mi>p</mi><mi>i</mi><mi>l</mi></mrow><mn>2</mn></msubsup><mo>−</mo><msubsup><mi>D</mi><mrow><mi>d</mi><mi>i</mi><mi>s</mi><mi>t</mi></mrow><mn>2</mn></msubsup><mo stretchy="false">)</mo><mo>+</mo><mfrac><mi>π</mi><mn>4</mn></mfrac><msubsup><mi>D</mi><mrow><mi>d</mi><mi>i</mi><mi>s</mi><mi>t</mi></mrow><mn>2</mn></msubsup></mrow>
<mrow><msub><mi>A</mi><mrow><mi>T</mi><mi>r</mi><mi>a</mi><mi>n</mi><mi>s</mi><mi>i</mi><mi>t</mi><mi>i</mi><mi>o</mi><mi>n</mi></mrow></msub><mo>=</mo><mfrac><mrow><msub><mi>α</mi><mrow><mi>t</mi><mi>r</mi><mi>a</mi><mi>n</mi><mi>s</mi></mrow></msub></mrow><mrow><mn>360</mn></mrow></mfrac><mfrac><mi>π</mi><mn>4</mn></mfrac><mo stretchy="false">(</mo><msubsup><mi>D</mi><mrow><mi>p</mi><mi>u</mi><mi>p</mi><mi>i</mi><mi>l</mi></mrow><mn>2</mn></msubsup><mo>−</mo><msubsup><mi>D</mi><mrow><mi>d</mi><mi>i</mi><mi>s</mi><mi>t</mi></mrow><mn>2</mn></msubsup><mo stretchy="false">)</mo></mrow>
Было найдено, что эти значения могут также быть определены, используя результаты измерений. С этой целью может использоваться прибор под названием PMTF. Этот прибор можно получить от компании Lambda-X SA, Rue de l'industrie 37, 1400 Nivelles, Бельгия. В процедуре измерения IOL помещается в модель глаза по ISO. Схематический чертеж принципа PMFT представлен на фиг. 36, где показаны источник света 380, проверяемый объект 381 для обеспечения пространственно определенной световой области, коллиматорная линза 382, апертура 383, набор линз L1 и L2, модель 384 глаза по ISO, поддерживающая IOL в кюветке, микроскоп 385 на переводной таблице 386 и CCD камера 387 (на приборах с зарядовой связью), установленная на упомянутом микроскопе 385. При измерениях, используемых ниже, модель глаза имеет апертуру диаметром 4 мм для моделирования зрачка.
Процедура измерения и обработка данных были следующими. Порядок измерений IOL может быть полностью изменен. При измерениях измерялась IOL только с одной оптической зоной, и та же самая IOL, но с оптической зоной, соответствующей изобретению, измерялась, используя ту же самую процедуру.
Измерения выполнялись в соответствии с обычным порядком эксплуатации PMFT. В этом случае сначала измерялась эталонная IOL без углубленной части. В фокальной плоскости свет внутри изображения апертуры измерялся, интегрируя калиброванную интенсивность на CCD-датчике. Затем измерялась IOL с углубленной частью. С этой целью определялось местоположение различных фокальных плоскостей IOL и опорной фокальной плоскости IOL. Интенсивность измерялась в фокальных плоскостях IOL. Таким образом, в случае IOL с областью для зрения на далеком расстоянии (основная часть линзы) и с областью для зрения на близком расстоянии в углубленной части свет измерялся в двух фокальных плоскостях. Из результатов измерения света на CCD-камере свет в фокальных плоскостях складывался и сравнивался со светом в фокальной плоскости опорной IOL. Измеренные значения потери света очень хорошо совпадали с теоретически вычисленной потерей света.
Вариант осуществления 1, фиг. 24
Угол сектора для зрения вдаль
182
Угол сектора для зрения вблизи
170
Угол сектора для переходов
8 каждое углублениепереход 4 градуса
Радиус сектора центральной части
0,57
Диаметр зрачка
4,00
4,00
3,50
3,50
3,00
3,00
2,50
2,50
2,00
2,00
1,50
1,50
1,14
1,14
Площадь зрачка
12,57
9,62
7,07
4,91
3,14
1,77
1,02
Площадь сектора для зрения вблизи
5,45
43%
4,06
42%
2,86
40%
1,84
37%
1,00
32%
0,35
20%
0,00
0%
Площадь сектора для зрения вдаль
6,86
55%
5,37
56%
4,08
58%
2,99
61%
2,09
67%
1,40
79%
1,02
100%
Площадь перехода
0,26
2,0%
0,19
2,0%
0,13
1,9%
0,09
1,8%
0,05
1,5%
0,02
0,9%
0,00
0%
Вариант осуществления 2, фиг. 25
Угол сектора для зрения вдаль
170
Угол сектора для зрения вблизи
160
Угол сектора для переходов
30 каждое углублениепереход 15 градуса
Радиус сектора центральной части
0,57
Диаметр зрачка
4,00
4,00
3,50
3,50
3,00
3,00
2,50
2,50
2,00
2,00
1,50
1,50
1,14
1,14
Площадь зрачка
12,57
9,62
7,07
4,91
3,14
1,77
1,02
Площадь сектора для зрения вблизи
5,13
41%
3,82
40%
2,69
38%
1,73
35%
0,94
30%
0,33
19%
0,00
0%
Площадь сектора для зрения вдаль
6,47
52%
5,08
53%
3,88
55%
2,86
58%
2,02
64%
1,37
78%
1,02
100%
Площадь перехода
0,96
7,7%
0,72
7,4%
0,50
7,1%
0,32
6,6%
0,18
5,6%
0,06
3,5%
0,00
0%
Была также доступна IOL без углубленной части. Эта IOL использовалась в качестве эталонной линзы. Она имела диоптрию (оптическую силу) +20 для основной части линзы. Линза, соответствующая изобретению, была идентичной за исключением того, что имела углубленную часть с относительной диоптрией +3 относительно основной части линзы. Была использована описанная выше процедура измерения с применением PMTF. В таблице показаны результаты, полученные, используя пространственно "большой" круговой источник диаметром 600 мкн и "малый" источник диаметром 200 мкн.
Источник
Малый
Большой
Малый
Большой
Малый
Большой
Диаметр зрачка
4,5
4,5
3,75
3,75
3,00
3,00
Свет в дальнем фокусе
54%
58%
54%
54%
54%
54%
Свет в ближнем фокусе
40%
34%
38%
38%
38%
41%
Зона перехода
6%
7%
8%
8%
8%
6%
Измеренные результаты и вычисленные результаты, таким образом, сопоставимы.
Вариант осуществления 3, фиг. 26
Угол сектора для зрения вдаль
182
Угол сектора для зрения вблизи
170
Угол сектора для переходов
8 каждое углублениепереход 4 градуса
Радиус сектора центральной части
0,25
Диаметр зрачка
4,00
4,00
3,50
3,50
3,00
3,00
2,50
2,50
2,00
2,00
1,50
1,50
0,50
0,50
Площадь зрачка
12,57
9,62
7,07
4,91
3,14
1,77
0,20
Площадь сектора для зрения вблизи
5,84
46%
4,45
46%
3,25
46%
2,23
45%
1,39
44%
0,74
42%
0,00
0%
Площадь сектора для зрения вдаль
6,45
51%
4,96
52%
3,67
52%
2,58
53%
1,69
54%
0,99
56%
0,20
100%
Площадь перехода
0,27
2,2%
0,21
2,2%
0,15
2,2%
0,10
2,1%
0,07
2,1%
0,03
2,0%
0,00
0%
Вариант осуществления 4, фиг. 23
Угол сектора для зрения вдаль
145
Угол сектора для зрения вблизи
145
Угол сектора для переходов
70 каждое углублениепереход 35 градуса
Радиус сектора центральной части
1
Диаметр зрачка
4,00
4,00
3,50
3,50
3,00
3,00
2,50
2,50
2,00
2,00
Площадь зрачка
12,57
9,62
7,07
4,91
3,14
Площадь сектора для зрения вблизи
3,80
30%
2,61
27%
1,58
22%
0,71
15%
0,00
0%
Площадь сектора для зрения вдаль
6,94
55%
5,75
60%
4,72
67%
3,85
79%
3,14
100%
Площадь перехода
1,83
14,6%
1,26
13,1%
0,76
10,8%
0,34
7,0%
0,00
0,0%
Вариант осуществления 5, фиг. 22
Угол сектора для зрения вдаль
145
Угол сектора для зрения вблизи
145
Угол сектора для переходов
70 каждое углублениепереход 35 градуса
Радиус сектора центральной части
0,00
Диаметр зрачка
4,00
4,00
3,50
3,50
3,00
3,00
2,50
2,50
2,00
2,00
1,50
1,50
0,00
0,00
Площадь зрачка
12,57
9,62
7,07
4,91
3,14
1,77
0,00
Площадь сектора для зрения вблизи
5,06
40%
3,88
40%
2,85
40%
1,98
40%
1,27
40%
0,71
40%
0,00
0%
Площадь сектора для зрения вдаль
5,06
40%
3,88
40%
2,85
40%
1,98
40%
1,27
40%
0,71
40%
0,00
100%
Площадь перехода
2,44
19,4%
1,87
19,4%
1,37
19,4%
0,95
19,4%
0,61
19,4%
0,34
19,4%
0,00
0%
Для варианта 2 осуществления измерения были сделаны в оптическом филиале компании Optocraft согласно ISO 11979-2. На фиг. 27-29 показаны результаты измерений устройств, имеющих основную часть линзы с оптической силой +22 (фиг. 27), +29 (фиг. 28) и +15 (фиг. 29). Углубленная часть имеет часть для четкого зрения на близком расстоянии с относительной оптической силой (относительно основной части) +3,0. Все примеры относятся только к IOL с изменяющейся оптической силой основной части. На фиг. 27 правая половина внизу углублена. На фиг. 28 углубленной является верхняя левая сторона, на фиг. 29 углублена левая сторона. Шкала представляет собой фронт волны/λ=0,54 микрон. На фиг. 27 полная шкала составляет от -10,6 до 4,6, на фиг. 28 шкала составляет приблизительно от -6,8 до 8,8, на фиг. 29 шкала составляет от -12,4 до 6,3. Обычная колориметрическая шкала преобразована в шкалу серого.
При изготовлении MSIOL типа, описанного в настоящем документе, с помощью точения, инструмент для удаления материала обычно движется параллельно оси вращения в направлении от обрабатываемой заготовки и к ней синхронизированным способом с углом вращения. Таким способом может быть создан полумеридианный сектор 7, 8', 20 для чтения, погруженный или углубленный в основную части 4 линзы. Когда делается переход 10 из основной части 4 линзы в углубленную часть 7, 8, инструмент и обрабатываемая деталь или линза должны двигаться в направлении друг друга. Когда делается переход 10 из углубленной части 7, 8 в основную часть 4 линзы, инструмент и линза должны двигаться друг от друга. При изготовлении таким способом зона перехода 10, 13, 13' отделяет углубленную часть(-и) от основной части 4 линзы. Должно быть понятно, что размеры этой зоны перехода должны быть как можно меньшими. Было обнаружено, что наилучшие результаты обеспечиваются, если зоны перехода как можно меньшие или узкие и, таким образом, насколько возможно, крутые.
Чтобы изготовить как можно меньшую зону перехода, режущий инструмент и линза должны двигаться друг к другу и друг от друга как можно быстрее. Часто, инструмент будет двигаться относительно линзы. Быстрое перемещение подразумевает, что инструмент будет перемещаться с самым быстрым ускорением, допускаемым изготовителем режущего инструмента или на которое способен режущий инструмент. При способе, соответствующем настоящему изобретению, вычисляется профиль оптимального перехода, чтобы перемещать режущий инструмент из положения 1 в состоянии покоя в положение 2 в состоянии покоя. Положение 1 соответствует положению z режущего инструмента, когда обрабатывается часть для четкого зрения на дальнем расстоянии, и положение 2 соответствует положению режущего инструмента, когда обрабатывается часть для чтения или наоборот.
max
1
Если движение режущего инструмента ограничивается указанным максимальным ускорением, то самый быстрый переход между двумя положениями осуществляется, выполняя перемещение быстро движущегося инструмента с этим максимальным ускорением во время всего перехода. Из простой механики следует, что перемещение s после приложения максимального ускорения a за время t равно:
<mrow><mi>S</mi><mo>=</mo><mfrac><mn>1</mn><mn>2</mn></mfrac><msub><mi>a</mi><mrow><mi>max</mi></mrow></msub><msubsup><mi>t</mi><mn>1</mn><mn>2</mn></msubsup></mrow>
.
Режущий инструмент теперь будет иметь скорость:
max
1.
v=at
2
2
Чтобы привести быстро движущийся инструмент обратно в состояние, где v=0, авторами изобретения снова прикладывалось максимальное ускорение к системе быстро движущегося инструмента, но теперь в противоположном направлении. Из простой механики следует, что время tдля остановки быстро движущегося инструмента t равно времени, которое было необходимо, чтобы ускорить быстро движущийся инструмент.
2
1.
t=t
Когда время перехода равно Δt, половина времени перехода необходима, чтобы ускорить быстро движущийся инструмент, и половина времени перехода необходима, чтобы снова привести быстро движущийся инструмент в состояние покоя. Из этого оптимизированный профиль, который использует максимально допустимое ускорение для инструмента, описывается уравнениями:
<mrow><mi>s</mi><mo stretchy="false">(</mo><mi>t</mi><mo stretchy="false">)</mo><mo>=</mo><mfrac><mn>1</mn><mn>2</mn></mfrac><msub><mi>a</mi><mrow><mi>max</mi></mrow></msub><msup><mi>t</mi><mn>2</mn></msup></mrow>
<mrow />
<mrow><mn>0</mn><mo>≤</mo><mi>t</mi><mo><</mo><mfrac><mrow><mi>Δ</mi><mi>t</mi></mrow><mn>2</mn></mfrac></mrow>
для
<mrow><mi>s</mi><mo stretchy="false">(</mo><mi>t</mi><mo stretchy="false">)</mo><mo>=</mo><mfrac><mn>1</mn><mn>2</mn></mfrac><msub><mi>a</mi><mrow><mi>max</mi></mrow></msub><msup><mrow><mo stretchy="false">(</mo><mfrac><mrow><mi>Δ</mi><mi>t</mi></mrow><mn>2</mn></mfrac><mo stretchy="false">)</mo></mrow><mn>2</mn></msup><mo>+</mo><msub><mi>a</mi><mrow><mi>max</mi></mrow></msub><mfrac><mrow><mi>Δ</mi><mi>t</mi></mrow><mn>2</mn></mfrac><mo stretchy="false">(</mo><mi>t</mi><mo>−</mo><mfrac><mrow><mi>Δ</mi><mi>t</mi></mrow><mn>2</mn></mfrac><mo stretchy="false">)</mo><mo>−</mo><mfrac><mn>1</mn><mn>2</mn></mfrac><msub><mi>a</mi><mrow><mi>max</mi></mrow></msub><msup><mrow><mo stretchy="false">(</mo><mi>t</mi><mo>−</mo><mfrac><mrow><mi>Δ</mi><mi>t</mi></mrow><mn>2</mn></mfrac><mo stretchy="false">)</mo></mrow><mn>2</mn></msup></mrow>
<mrow />
<mrow><mfrac><mrow><mi>Δ</mi><mi>t</mi></mrow><mn>2</mn></mfrac><mo>≤</mo><mi>t</mi><mo>≤</mo><mi>Δ</mi><mi>t</mi></mrow>
для
,
где Δt является временем перехода.
max
Полное и максимальное перемещение Δs при ограничении максимальным ускорением a быстро движущегося инструмента:
<mrow><mi>Δ</mi><mi>s</mi><mo>=</mo><msub><mi>a</mi><mrow><mi>max</mi></mrow></msub><msup><mrow><mo stretchy="false">(</mo><mfrac><mrow><mi>Δ</mi><mi>t</mi></mrow><mn>2</mn></mfrac><mo stretchy="false">)</mo></mrow><mn>2</mn></msup></mrow>
.
Минимальное время для перемещения на Δs равно:
<mrow><mi>Δ</mi><mi>t</mi><mo>=</mo><mn>2</mn><msqrt><mrow><mfrac><mrow><mi>Δ</mi><mi>s</mi></mrow><mrow><msub><mi>a</mi><mrow><mi>max</mi></mrow></msub></mrow></mfrac></mrow></msqrt></mrow>
.
Это время является теоретическим минимальным временем для перемещения на Δs с помощью режущего инструментам, который ограничивается максимальным ускорением. Все другие профили перехода, подчиненные тому же самому ограничению относительно максимального ускорения, требуют большего времени, чтобы выполнить такое же перемещение на Δs.
Важным фактом является то, что для достижения на практике поверхности хорошего качества, изготавливаемой точением, число оборотов ограничивается до минимального числа оборотов в минуту. Если скорость шпинделя будет ограничена до минимума, то меньшее время перехода приведет в результате к меньшей зоне перехода. Угловой размер ϕ в градусах для зоны перехода в этом случае может быть вычислен следующим образом:
ϕ=N·360·Δt
<mrow><msqrt><mrow><mfrac><mrow><mi>Δ</mi><mi>s</mi></mrow><mrow><msub><mi>a</mi><mrow><mi>max</mi></mrow></msub></mrow></mfrac></mrow></msqrt></mrow>
ϕ=N·360·2
,
где N - скорость шпинделя в оборотах в секунду.
В целом разность высот между частью для чтения и частью для зрения на дальнем расстоянии уменьшается при движении от периферии в направлении центра оптической зоны. Это подразумевает, что угловой размер зоны перехода может делаться меньше при приближении к центру. Таким образом, эффективная площадь оптических зон максимизируется. Другое важное преимущество состоит в том, что в этом случае переход делается как можно более крутым. Крутой переход может быть выгоден, поскольку отражения в зоне перехода таковы, что они меньше воспринимаются или совсем не воспринимаются пациентом как нарушение. Из этого можно сделать вывод, что с помощью оптимизированного профиля перехода при том же самом профиле перехода может быть достигнуто большее перемещение. Или наоборот, когда необходима определенная величина перемещения, чтобы перейти от части для зрения на дальнем расстоянии к части для чтения при оптимизированном профиле перехода, это может быть достигнуто более быстрым способом, приводя в результате к меньшей зоне перехода.
Дополнительным применением описанного оптимизированного профиля перехода является следующее. Чтобы произвести перемещение на Δs за время Δt наиболее контролируемым или точным способом, может быть предпочтительно сделать переход с минимальным ускорением. Минимальное ускорение, необходимое для перемещения на Δs за время Δt, может быть вычислено следующим образом:
<mrow><msub><mi>a</mi><mrow><mi>min</mi></mrow></msub><mo>=</mo><mfrac><mrow><mn>4</mn><mi>Δ</mi><mi>s</mi></mrow><mrow><mi>Δ</mi><msup><mi>t</mi><mn>2</mn></msup></mrow></mfrac></mrow>
.
Профиль перехода снова определяется следующим образом:
<mrow><mi>s</mi><mo stretchy="false">(</mo><mi>t</mi><mo stretchy="false">)</mo><mo>=</mo><mfrac><mn>1</mn><mn>2</mn></mfrac><msub><mi>a</mi><mrow /></msub><msup><mi>t</mi><mn>2</mn></msup></mrow>
<mrow />
<mrow><mn>0</mn><mo>≤</mo><mi>t</mi><mo><</mo><mfrac><mrow><mi>Δ</mi><mi>t</mi></mrow><mn>2</mn></mfrac></mrow>
для
<mrow><mi>s</mi><mo stretchy="false">(</mo><mi>t</mi><mo stretchy="false">)</mo><mo>=</mo><mfrac><mn>1</mn><mn>2</mn></mfrac><msub><mi>a</mi><mrow /></msub><msup><mrow><mo stretchy="false">(</mo><mfrac><mrow><mi>Δ</mi><mi>t</mi></mrow><mn>2</mn></mfrac><mo stretchy="false">)</mo></mrow><mn>2</mn></msup><mo>+</mo><msub><mi>a</mi><mrow /></msub><mfrac><mrow><mi>Δ</mi><mi>t</mi></mrow><mn>2</mn></mfrac><mo stretchy="false">(</mo><mi>t</mi><mo>−</mo><mfrac><mrow><mi>Δ</mi><mi>t</mi></mrow><mn>2</mn></mfrac><mo stretchy="false">)</mo><mo>−</mo><mfrac><mn>1</mn><mn>2</mn></mfrac><mi>a</mi><msup><mrow><mo stretchy="false">(</mo><mi>t</mi><mo>−</mo><mfrac><mrow><mi>Δ</mi><mi>t</mi></mrow><mn>2</mn></mfrac><mo stretchy="false">)</mo></mrow><mn>2</mn></msup></mrow>
<mrow />
<mrow><mfrac><mrow><mi>Δ</mi><mi>t</mi></mrow><mn>2</mn></mfrac><mo>≤</mo><mi>t</mi><mo>≤</mo><mi>Δ</mi><mi>t</mi></mrow>
для
,
где Δt является временем перехода и а - максимальное ускорение или заданное ускорение для наиболее управляемого перехода. Описанный выше переход начинается с горизонтального наклона и заканчивается горизонтальным наклоном. Для случая, когда обе зоны, для четкого зрения на ближнем расстоянии и для чтения, являются вращательными симметричными поверхностями, обе зоны имеют горизонтальные наклоны в тангенциальном направлении или в направлении движения инструмента. В этом случае зоны могут быть связаны профилем перехода плавно без разрыва в первой производной. В случае, когда одна или обе зоны имеют, например, нерациональные симметричные поверхности, такие как тороидная поверхность или сферическая поверхность со смещенным центром, наклон обычно не будет горизонтальным в направлении движения инструмента. Чтобы сделать плавный переход в случае, когда одна из зон не имеет горизонтального или нулевого наклона в тангенциальном направлении, переход может быть сделан, удаляя некоторую часть в начале или в конце профиля перехода таким образом, чтобы обе зоны и зона перехода становились тангенциальными в точке их соединения. Смотрите фиг. 17. Также нетрудно сделать такой же анализ, как выше, более обобщенным способом. То есть предполагается, что инструмент неподвижен в положении 1 и в положении 2 опущен. Вместо этого инструменту дается возможность начать двигаться с указанной скорости v1 перед переходом и оставаться на скорости v2 после перехода. Последнее приводит к профилю перехода, который делает оптимальным не начало или конец с горизонтальным наклоном. Конечно, по выбору, также возможно начать переход без тангенциальности с одной или обеими оптическими зонами.
Пример 1
Максимальное ускорение режущего инструмента:
max
2
a= 10 м/с
Скорость шпинделя 1200 оборотов/мин (20 оборотов/с) при угле перехода 20 градусов.
<mrow><mi>Δ</mi><mi>t</mi><mo>=</mo><mfrac><mn>1</mn><mrow><mn>20</mn></mrow></mfrac><mfrac><mrow><mn>20</mn></mrow><mrow><mn>360</mn></mrow></mfrac><mo>=</mo></mrow>
<mrow />
-3
-3
2,78·10 с
Δt/2=1,39·10 с
-3
2
<mrow />
Для 0≤t<1,39·10:
s(t)=5t
-3
-3
Для 1,39·10≤t<2,78·10:
-6
-3
-3
-3
2
s(t)=9,66·10+1,39·10(t-1,39·10)-5(t-1,39·10)
Пример 2
max
2
Скорость шпинделя N=15 об/мин, Δs=0,005 мм, a=10 м/с.
<mrow><mi>Δ</mi><mi>t</mi><mo>=</mo><mn>2</mn><msqrt><mrow><mfrac><mrow><mi>Δ</mi><mi>s</mi></mrow><mrow><msub><mi>a</mi><mrow><mi>max</mi></mrow></msub></mrow></mfrac></mrow></msqrt></mrow>
=0,0045 с.
<mrow><msqrt><mrow><mfrac><mrow><mi>Δ</mi><mi>s</mi></mrow><mrow><msub><mi>a</mi><mrow><mi>max</mi></mrow></msub></mrow></mfrac></mrow></msqrt></mrow>
ϕ=N·360·2
=15*360*0,0045=24 градуса.
косинуса
Также возможно сделать переход, используя другие, менее оптимальные профили. Например, может использоваться профиль перехода, описанный функцией .
s(t
A
cos(ωt),
)= ·
А
ω
ω
ω
где  - амплитуда и  - угловая частота. Переход начинается при =0 и заканчивается при =π. Ускорение, испытываемое при следовании этому косинусному профилю:
А
ω
cos(ωt)
2
а=-·
ω
ω
Максимальное ускорение при косинусном профиле будет происходить при =0 и =π в противоположном направлении. Абсолютная величина ускорения поэтому равна:
a
А
ω
cos_max
2
=·
Поскольку максимальное ускорение, доступное или разрешенное для токарного станка, используется только во время очень малой траектории в профиле перехода, достигнутое перемещение для быстро движущегося инструмента существенно меньше, чем описанный в этом документе оптимальный профиль перехода.
Для целей сравнения косинусный переход вычисляется с тем же самым временем перехода и максимальным ускорением, которые использовались в приведенном выше примере с оптимизированным профилем перехода (фиг. 17).
ω
Угловая частота  может быть вычислена из времени перехода:
<mrow><mi>ω</mi><mo>=</mo><mfrac><mi>π</mi><mrow><mi>Δ</mi><mi>t</mi></mrow></mfrac></mrow>
max
2
Максимальная амплитуда, возможная при максимальном ускорении a=10 м/с, равна:
<mrow><mi>A</mi><mo>=</mo><mfrac><mrow><msub><mi>a</mi><mrow><mi>max</mi></mrow></msub></mrow><mrow><msup><mrow><mo stretchy="false">(</mo><mfrac><mi>π</mi><mrow><mi>Δ</mi><mi>t</mi></mrow></mfrac><mo stretchy="false">)</mo></mrow><mn>2</mn></msup></mrow></mfrac></mrow>
s(t)=A·(
<mrow><mfrac><mi>π</mi><mrow><mi>Δ</mi><mi>t</mi></mrow></mfrac><mo stretchy="false">)</mo><mo stretchy="false">)</mo></mrow>
1-cos(
d
d
Часть для четкого зрения на дальнем расстоянии с радиусом R: R=10,0
<mrow><msqrt><mrow><msubsup><mi>R</mi><mi>d</mi><mn>2</mn></msubsup><mo>−</mo><msup><mi>r</mi><mn>2</mn></msup></mrow></msqrt></mrow>
zd(r)=Rd-
Другой функцией, которая используется для определения такого перехода, является сигмовидная функция, описанная в WO9716760 и US6871953. Сигмовидная функция определяется следующим образом (фиг. 18):
<mrow><mi>y</mi><mo stretchy="false">(</mo><mi>t</mi><mo stretchy="false">)</mo><mo>=</mo><mfrac><mn>1</mn><mrow><mn>1</mn><mo>+</mo><msup><mi>e</mi><mrow><mo>−</mo><mi>t</mi></mrow></msup></mrow></mfrac></mrow>
Если y (t) является перемещением как функцией времени t, то ускорение в сигмовидном профиле (фиг. 19) имеет вид:
<mrow><mi>a</mi><mo>=</mo><mfrac><mrow><msup><mi>d</mi><mn>2</mn></msup><mi>y</mi><mo stretchy="false">(</mo><mi>t</mi><mo stretchy="false">)</mo></mrow><mrow><mi>d</mi><msup><mi>t</mi><mn>2</mn></msup></mrow></mfrac></mrow>
<mrow><mi>a</mi><mo>=</mo><mfrac><mrow><mn>2</mn><msup><mi>e</mi><mrow><mo>−</mo><mn>2</mn><mi>t</mi></mrow></msup></mrow><mrow><msup><mrow><mo stretchy="false">(</mo><msup><mi>e</mi><mrow><mo>−</mo><mi>t</mi></mrow></msup><mo>+</mo><mn>1</mn><mo stretchy="false">)</mo></mrow><mn>3</mn></msup></mrow></mfrac><mo>−</mo><mfrac><mrow><msup><mi>e</mi><mrow><mo>−</mo><mi>t</mi></mrow></msup></mrow><mrow><msup><mrow><mo stretchy="false">(</mo><msup><mi>e</mi><mrow><mo>−</mo><mi>t</mi></mrow></msup><mo>+</mo><mn>1</mn><mo stretchy="false">)</mo></mrow><mn>2</mn></msup></mrow></mfrac></mrow>
Это показывает, что ускорение в профиле не однородно. Максимально возможное ускорение не используется во время всего перехода. Скорость перехода ограничивается экстремумами в профиле ускорения, смотрите фиг. 19.
Сигмовидная функция может быть масштабирована и преобразована для моделирования требуемого перехода. Тем же самым способом, как было показано для косинусного перехода, легко можно показать, что переход, который описывается сигмовидной функцией, менее оптимален. То есть, когда ограничивается максимальным ускорением во время перехода:
• Максимальное смещение в фиксированном временном интервале меньше.
Время, необходимое для требуемого перемещения инструмента, больше, приводя в результате к более широкой зоне перехода.
r
Часть для зрения на близком расстоянии с радиусом R
r
R=8,5
<mrow><msqrt><mrow><msubsup><mi>R</mi><mi>r</mi><mn>2</mn></msubsup><mo>−</mo><msup><mi>r</mi><mn>2</mn></msup></mrow></msqrt></mrow>
zr(r)=Rr-
Разность сагитт или перепад высот при движении от части для чтения к части для зрения на дальнем расстоянии, смотрите фиг. 30:
saggdiff(r):=zr(r)-zd(r)
Радиальное расстояние s доступно, чтобы сделать перепад по высоте, когда переход выполняется между двумя меридианами, которые образуют угол α на расстоянии r от оптического центра:
<mrow><mtext> </mtext><munder accentunder="true"><mrow><mi>s</mi><mtext> </mtext><mo stretchy="false">(</mo><mi>r</mi><mo stretchy="false">)</mo></mrow><mo stretchy="true">_</mo></munder><mo>=</mo><mn>2</mn><mo>⋅</mo><mi>π</mi><mo>⋅</mo><mi>r</mi><mo>⋅</mo><mfrac><mi>α</mi><mrow><mn>360</mn></mrow></mfrac></mrow>
Профиль перехода в первой половине части
<mrow><mi>z</mi><mo>=</mo><mfrac><mn>1</mn><mn>2</mn></mfrac><mi>a</mi><msup><mi>x</mi><mn>2</mn></msup></mrow>
должен равняться половине перепада по высоте
<mrow><mfrac><mrow><mi>s</mi><mi>a</mi><mi>g</mi><mi>g</mi><mi>d</mi><mi>i</mi><mi>f</mi><mi>f</mi><mo stretchy="false">(</mo><mi>r</mi><mo stretchy="false">)</mo></mrow><mn>2</mn></mfrac><mo>=</mo><mfrac><mn>1</mn><mn>2</mn></mfrac><mi>a</mi><msup><mrow><mo stretchy="false">(</mo><mfrac><mrow><mi>s</mi><mo stretchy="false">(</mo><mi>x</mi><mo stretchy="false">)</mo></mrow><mn>2</mn></mfrac><mo stretchy="false">)</mo></mrow><mn>2</mn></msup></mrow>
<mrow><mi>a</mi><mo>=</mo><mfrac><mrow><mi>s</mi><mi>a</mi><mi>g</mi><mi>g</mi><mi>d</mi><mi>i</mi><mi>f</mi><mi>f</mi><mo stretchy="false">(</mo><mi>r</mi><mo stretchy="false">)</mo></mrow><mrow><msup><mrow><mo stretchy="false">(</mo><mfrac><mrow><mi>s</mi><mo stretchy="false">(</mo><mi>x</mi><mo stretchy="false">)</mo></mrow><mn>2</mn></mfrac><mo stretchy="false">)</mo></mrow><mn>2</mn></msup></mrow></mfrac></mrow>
<mrow />
<mrow><mi>a</mi><mo>=</mo><mfrac><mrow><mn>4</mn><mi>s</mi><mi>a</mi><mi>g</mi><mi>g</mi><mi>d</mi><mi>i</mi><mi>f</mi><mi>f</mi><mo stretchy="false">(</mo><mi>r</mi><mo stretchy="false">)</mo></mrow><mrow><mi>s</mi><msup><mrow><mo stretchy="false">(</mo><mi>x</mi><mo stretchy="false">)</mo></mrow><mn>2</mn></msup></mrow></mfrac></mrow>
<mrow><mi>a</mi><mo>=</mo><mn>4</mn><mfrac><mrow><mrow><mo>[</mo><mrow><mi>R</mi><mi>r</mi><mo>−</mo><msqrt><mrow><msubsup><mi>R</mi><mi>r</mi><mn>2</mn></msubsup><mo>−</mo><msup><mi>r</mi><mn>2</mn></msup></mrow></msqrt><mo>−</mo><mo stretchy="false">(</mo><mi>R</mi><mi>d</mi><mo>−</mo><msqrt><mrow><msubsup><mi>R</mi><mi>d</mi><mn>2</mn></msubsup><mo>−</mo><msup><mi>r</mi><mn>2</mn></msup></mrow></msqrt><mo stretchy="false">)</mo></mrow><mo>]</mo></mrow></mrow><mrow><msup><mrow><mo stretchy="false">(</mo><mn>2</mn><mi>π</mi><mi>r</mi><mfrac><mi>α</mi><mrow><mn>360</mn></mrow></mfrac><mo stretchy="false">)</mo></mrow><mn>2</mn></msup></mrow></mfrac></mrow>
Способ полунаклона профиля перехода:
<mrow><mrow><mo>[</mo><mrow><mfrac><mi>d</mi><mrow><mi>d</mi><mi>x</mi></mrow></mfrac><mo stretchy="false">(</mo><mfrac><mn>1</mn><mn>2</mn></mfrac><mi>a</mi><msup><mi>x</mi><mn>2</mn></msup><mo stretchy="false">)</mo></mrow><mo>]</mo></mrow></mrow>
наклон=
наклон=ах
<mrow><mfrac><mrow><mo stretchy="false">(</mo><mn>2</mn><mi>π</mi><mi>r</mi><mfrac><mi>α</mi><mrow><mn>360</mn></mrow></mfrac><mo stretchy="false">)</mo></mrow><mn>2</mn></mfrac></mrow>
наклон=а
наклон(r)
<mrow><mn>4</mn><mfrac><mrow><mrow><mo>[</mo><mrow><mi>R</mi><mi>r</mi><mo>−</mo><msqrt><mrow><msubsup><mi>R</mi><mi>r</mi><mn>2</mn></msubsup><mo>−</mo><msup><mi>r</mi><mn>2</mn></msup></mrow></msqrt><mo>−</mo><mo stretchy="false">(</mo><mi>R</mi><mi>d</mi><mo>−</mo><msqrt><mrow><msubsup><mi>R</mi><mi>d</mi><mn>2</mn></msubsup><mo>−</mo><msup><mi>r</mi><mn>2</mn></msup></mrow></msqrt><mo stretchy="false">)</mo></mrow><mo>]</mo></mrow></mrow><mrow><msup><mrow><mo stretchy="false">(</mo><mn>2</mn><mi>π</mi><mi>r</mi><mfrac><mi>α</mi><mrow><mn>360</mn></mrow></mfrac><mo stretchy="false">)</mo></mrow><mn>2</mn></msup></mrow></mfrac><mfrac><mrow><mo stretchy="false">(</mo><mn>2</mn><mi>π</mi><mi>r</mi><mfrac><mi>α</mi><mrow><mn>360</mn></mrow></mfrac><mo stretchy="false">)</mo></mrow><mn>2</mn></mfrac></mrow>
=
наклон(r)
<mrow><mfrac><mrow><mrow><mo>[</mo><mrow><mi>R</mi><mi>r</mi><mo>−</mo><msqrt><mrow><msubsup><mi>R</mi><mi>r</mi><mn>2</mn></msubsup><mo>−</mo><msup><mi>r</mi><mn>2</mn></msup></mrow></msqrt><mo>−</mo><mo stretchy="false">(</mo><mi>R</mi><mi>d</mi><mo>−</mo><msqrt><mrow><msubsup><mi>R</mi><mi>d</mi><mn>2</mn></msubsup><mo>−</mo><msup><mi>r</mi><mn>2</mn></msup></mrow></msqrt><mo stretchy="false">)</mo></mrow><mo>]</mo></mrow></mrow><mrow><msup><mrow><mo stretchy="false">(</mo><mi>π</mi><mi>r</mi><mfrac><mi>α</mi><mrow><mn>360</mn></mrow></mfrac><mo stretchy="false">)</mo></mrow><mn>2</mn></msup></mrow></mfrac></mrow>
=
На фиг. 31 показан график наклона или первой производной самой крутой части плавного перехода как функции радиального расстояния от оптического центра глазной линзы для зоны плавного перехода между двумя полумеридианными линиями, составляющими угол 15 градусов, и на фиг. 32 показана часть плавного перехода, ограниченная двумя полумеридианами, составляющими угол 4 градуса. Ниже несколько значений приведены в таблице.
Расстояние
Наклон 15 градусов
Наклон 4 градуса
0,4
0,027
0,101
0,8
0,054
0,203
1,2
0,082
0,307
1,6
0,11
0,414
2,0
0,14
0,524
2,4
0,171
0,64
2,8
0,203
0,761
Форма и наклон (первая производная) зоны плавного перехода могут быть измерены с высокой точностью, используя, например, приборы 3D Optical Profiler или Form talysurf, коммерчески доступные от Taylor Hobson, Великобритания. На фиг. 35 показана карта поверхности линзы, соответствующая изобретению.
В клинических испытаниях было определено, что при крутом наклоне и внимательном выборе центральной части контраст линзы увеличивается. В недавно выполненном Европейском многостороннем клиническом исследовании (данные исследования Пардубице на файле), 25 пациентов с 49 глазами, 24 пациента были двусторонне имплантированы с помощью MSIOL, соответствующей изобретению. Эти пациенты представляют типовую выборку населения типичных европейских больных катарактой. Контрастная чувствительность была измерена при дневных условиях прибором CSV1000 компании Vector Vision Inc, Гринвилл, штат Огайо, США US5078486. В этом исследовании с помощью CSV1000 были измерены следующие значения LogMar (логарифмическое среднеугловое разрешение) для пространственных частот 3, 6, 12 и 18 cpd:
пространственная частота (cpd)
3 месяца
Стандартное отклонение
3
1,677+/-0,15
6
2,073+/-0,17
12
1,831+/-0,21
18
1,437+/-0,19
Контрастное сравнение чувствительности было сделано для двух рыночных лидеров в MIOL. AcrySof ReSTOR SN60D3 (Alcon) является преломляющей/дифракционной MIOL и ReZoom (Advanced Medical Optics) является мультизонной преломляющей мультифокальной линзой, направленной на улучшенный результат для зрения.
В недавнем исследовании под названием "Multifocal Apodized Diffractive IOL versus Multifocal Refractive IOL", опубликованном в Journal Cataract Refract Surg 2008; 34:2036-2042 Q 2008 ASCRS and ESCRS, контрастная чувствительность была измерена у 23 пациентов, имевших двустороннюю имплантацию AcrySof ReSTOR SN60D3 IOL и 23 пациента, имевших двустороннюю имплантацию ReZoom IOL. Количество пациентов в нашем исследовании равнялось 24, и поэтому была возможность прямого сравнения с результатами этого исследования. Оно показывает улучшение средней контрастной чувствительности, по меньшей мере, на 25% по сравнению с концентрическими преломляющими мультифокальными линзами, соответствующими предшествующему уровню техники. Конфигурация линзы, соответствующая изобретению, будет давать в среднем контрастную чувствительность для здоровых глаз (1,677) при 3 cpd, (2,07) при 6 cpd, (1,831) при 12 cpd и (1,437) при 18 cpd. На фиг. 33 и 34 показаны результаты при сравнении характеристик среднего населения для нескольких возрастных групп (Pop. Norm http://www.vectorvision.com/html/ educationCSV1000Norms.html) и характеристик испытательной группы до операции (pre-op) и характеристик с MIOL, указанных как LS 312-MF. Эти результаты были признаны совместимыми через 6 месяцев после операции, то есть спустя 6 месяцев после хирургии.
Также должно быть понятно, что приведенное выше описание и чертежи представлены, чтобы пояснять некоторые варианты осуществления изобретения, а не ограничивать объем защиты. Начиная с этого раскрытия еще много вариантов осуществления должны быть очевидны специалистам в данной области техники, которые находятся в пределах объема защиты и сущности настоящего изобретения и которые являются очевидными комбинациями способов предшествующего уровня техники и раскрытия настоящего патента.