ЛИНЗЫ ДЛЯ ОФТАЛЬМОЛОГИЧЕСКОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ДЛЯ ИЗМЕНЕНИЯ ГЛУБИНЫ РЕЗКОСТИ Российский патент 2024 года по МПК G02C7/02 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к линзе для офтальмологического использования, выполненной с возможностью изменять глубину резкости, и, более конкретно, к линзе с оптимальными характеристиками, даже когда требуются особые, очень значительные изменения глубины резкости, без ущерба для качества зрения.

Уровень техники

Как известно, существуют линзы для офтальмологического использования, у которых по меньшей мере одна из двух поверхностей является асферической, определяемой полиномиальным разложением в ряд по степеням четного порядка.

Назначение этих линз заключается в изменении глубины резкости путем управления сферической аберрацией в различных зонах линзы, задаваемых как асферические.

Поверхность таких линз можно разделить на концентрические смежные зоны, между которыми может существовать разрыв и в которых асферическая поверхность описывается одним полиномиальным разложением, выраженным степенным рядом четного порядка.

Другие технические решения для офтальмологических линз состоят из первой, передней поверхности, и второй, задней поверхности, при этом одна из двух поверхностей содержит рефракционный профиль, а другая поверхность содержит дифракционный профиль; в свою очередь, преломляющая поверхность может задаваться непрерывным асферическим профилем более высокого порядка.

Имеющиеся технические решения предполагают использования асферической преломляющей поверхности, определяемой разложением по степеням четного порядка до высоких порядков выше 4-го порядка, самое большее до 6-го порядка.

Данный тип технического решения не позволяет управлять сферической аберрацией порядков выше или равной 4-му таким образом, чтобы оптимизировать качество зрения в заданном диапазоне глубины резкости. Асферические поверхности задаются непрерывным асферическим профилем высокого порядка, который описывает высоту заданного количества зон в одном уравнении. Учитывая численную аппроксимацию, связанную с использованием полинома в степенном ряду, и учитывая количество упомянутых зон, определяемое способом, не связанным с оптимизацией качества зрения в рассматриваемом диапазоне глубины резкости, асферическая рефракционная линза, выраженная через полиномиальное разложение степеней, не позволяет определить профиль, который позволял бы надежным образом управлять сферической аберрацией и выразить способом, менее подверженным ошибкам, количество зон и изменения высоты поверхности линзы в упомянутых зонах, необходимые для усиления волнового фронта, соответствующего диапазону глубины резкости, который должен быть достигнут.

Численная аппроксимация, связанная с использованием полинома в степенных рядах для асферических поверхностей, может быть очень неэффективной и численно неустойчивой, т. е. склонной к ошибкам округления. Основная причина этих ограничений заключается в том, что набор полиномов, используемых для представления асферической поверхности (со степенями четного порядка), не является ортогональным.

Количество линзовых зон, описанное в предшествующем уровне техники, и высота упомянутых зон, если они определены способом, не связанным с оптимизацией качества зрения в конкретном диапазоне глубины резкости, не позволяют управлять сферическими аберрациями без ущерба для качества зрения.

Следовательно, существует потребность в создании инновационной линзы, позволяющей преодолеть вышеупомянутые недостатки, присущие линзам предшествующего уровня техники.

Сущность изобретения

Задачей настоящего изобретения является создание интраокулярной или носимой линзы, выполненной с возможностью обеспечивать особые, очень значительные изменения глубины резкости без ущерба для качества зрения в эталонном диапазоне.

Другой задачей изобретения является создание линзы, в которой для различных диаметров зрачка по меньшей мере одна поверхность линзы характеризуется зонами, выполненными с возможностью оптимизировать TFMTF (модуляционную передаточную функцию при прохождении через фокус) в желаемом диапазоне зрения и усиливать волновой фронт таким образом, чтобы сделать возможным расширенное изменение глубины резкости без ущерба для качества зрения. TFMTF является передаточной функцией, которая описывает качество зрения через оптическую систему линзы.

Таким образом, настоящее изобретение направлено на достижение задач, рассмотренных выше, путем обеспечения, в соответствии с первым аспектом, имплантируемой или носимой корректирующей линзы для офтальмологического использования, имеющей переднюю поверхность и заднюю поверхность, при этом по меньшей мере одна поверхность из числа упомянутых передней поверхности и задней поверхности имеет асферический рефракционный профиль с круговой или вращательной симметрией, либо с цилиндрической или невращательной симметрией относительно оптической оси и разделена на Y взаимно соосных зон, где Y изменяется от 2 до 8, при этом профиль каждой из зон является профилем только рефракционного типа и имеет геометрическую высоту z(r), определяемую расширением или разложением ряда полиномов Форбса по меньшей мере до третьего члена

где

i = число, изменяющееся от 0 до x, при этом 2≤x≤11,

r = радиус апертуры (или радиус отверстия) по меньшей мере одной поверхности, который составляет от 0 до r_max,

c = величина, обратная радиусу кривизны R или кривизны базовой сферы упомянутой по меньшей мере одной поверхности,

k = коническая постоянная упомянутой по меньшей мере одной поверхности,

r_max = максимальный радиус апертуры упомянутой по меньшей мере одной поверхности,

Q_i = показатели степени полиномов Якоби (α=0 и β=4)

q_i = коэффициенты полиномов Якоби Q_i,

при этом значение всех коэффициентов q_i отлично от нуля для рефракционного профиля числа зон, равного Y–1, и равно нулю для рефракционного профиля самой внешней зоны,

при этом предпочтительно, коэффициенты (q₀, … q_x) полиномов Якоби для определения рефракционного профиля каждой соосной зоны находятся в следующем диапазоне:

-0,422 ≤ q_i ≤ 0,800.

Таким образом, вышеупомянутый рефракционный профиль обеспечивает оптимизацию функции TFMTF и усиление волнового фронта W(r), выходящего из линзы, что приводит к изменению глубины резкости линзы в желаемом диапазоне оптической силы от -1 дптр до +4,0 дптр (дптр = диоптрии), без ущерба для качества зрения, следовательно, с дополнительной оптической силой до +4,0 дптр без учета значения 0 дптр.

Предпочтительно, сферическая аберрация обеспечивается (формируется) только во внутренней или центральной зоне и в промежуточных кольцевых зонах упомянутых соосных зон, при этом упомянутая сферическая аберрация, предпочтительно, является аберрацией от четвертого до восьмого порядка, и всегда обеспечивается разрыв оптической силы между каждой соосной зоной и следующей зоной.

Рассматривая второй аспект, настоящее изобретение направлено на достижение вышеупомянутых задач путем обеспечения имплантируемой или носимой корректирующей линзы для офтальмологического использования, имеющей переднюю поверхность и заднюю поверхность, при этом по меньшей мере одна поверхность из числа упомянутых передней поверхности и задней поверхности имеет асферический рефракционный профиль с круговой или вращательной симметрией, либо с цилиндрической или невращательной симметрией относительно оптической оси и разделена на ряд Y взаимно соосных зон, где Y изменяется от 3 до 8, при этом профиль каждой зоны является профилем только рефракционного типа,

при этом упомянутые соосные зоны состоят из внутренней или центральной зоны (Z_in), проходящей от оптической оси до первого внешнего радиуса r_in, по меньшей мере одной промежуточной кольцевой зоны (Z_int), проходящей от упомянутого первого внешнего радиуса r_in до второго внешнего радиуса r_int, и внешней кольцевой зоны (Z_out), проходящей от упомянутого второго внешнего радиуса r_int до третьего внешнего радиуса r_out, совпадающего с внешним радиусом поверхности линзы;

при этом только в центральной зоне (Z_in) и в по меньшей мере одной промежуточной кольцевой зоне (Z_int) обеспечивается (или формируется) сферическая аберрация от четвертого до восьмого порядка, в то время как внешняя кольцевая зона (Z_out) имеет асферический монофокальный профиль с такой оптической силой, чтобы исправлять или устранять положительную сферическую аберрацию роговицы.

Применительно к обоим вышеупомянутым аспектам изобретения, первый вариант линзы обеспечивает упомянутую по меньшей мере одну поверхность, имеющую три концентрические соосные зоны (Z1, Z2, Z3) с круговой симметрией; при этом оптическая сила центральной зоны (Z1) уменьшается от первого значения P1 до второго значения P2 на первом внешнем радиусе r₁; причем оптическая сила в промежуточной кольцевой зоне (Z2) и во внешней кольцевой зоне (Z3) уменьшается от третьего значения Р3 на первом внешнем радиусе r₁ до четвертого значения Р4 на третьем внешнем радиусе r₃; при этом P2<P4<P3<P1 или P4<P2<P3<P1.

Применительно к обоим аспектам изобретения, второй вариант линзы обеспечивает упомянутую по меньшей мере одну поверхность, имеющую пять концентрических соосных зон (Z1, Z2, Z3, Z4, Z5) с круговой симметрией; при этом с увеличением радиуса оптическая сила центральной зоны (Z1), начиная с центра линзы:

- увеличивается от первого значения Р1 до второго значения Р2 в первой центральной подзоне при наличии положительной сферической аберрации;

- уменьшается от упомянутого второго значения Р2 до третьего значения Р3 во второй центральной подзоне при наличии отрицательной сферической аберрации;

- увеличивается от упомянутого третьего значения Р3 до четвертого значения Р4 на первом внешнем радиусе r1 при наличии положительной сферической аберрации в третьей центральной подзоне;

при этом предпочтительно, оптическая сила в первой промежуточной кольцевой зоне (Z2), начиная с первого внешнего радиуса r1:

- уменьшается от пятого значения Р5 до шестого значения Р6 при наличии отрицательной сферической аберрации в начальной части упомянутой первой промежуточной кольцевой зоны (Z2),

- и увеличивается от упомянутого шестого значения Р6 до седьмого значения Р7 на втором внешнем радиусе r2 при наличии положительной сферической аберрации в конечной части упомянутой первой промежуточной кольцевой зоны (Z2);

при этом предпочтительно, как пятое значение Р5, так и шестое значение Р6 находятся в диапазоне между третьим значением Р3 и четвертым значением Р4, и при этом седьмое значение Р7 больше, чем среднее значение оптической силы центральной зоны (Z1);

при этом предпочтительно, оптическая сила во второй промежуточной кольцевой зоне (Z3), начиная со второго внешнего радиуса r2:

- увеличивается от восьмого значения Р8 до девятого значения Р9 при наличии положительной сферической аберрации в начальной части упомянутой второй промежуточной кольцевой зоны (Z3);

- и уменьшается от упомянутого девятого значения Р9 до десятого значения Р10 на третьем внешнем радиусе r3 при наличии отрицательной сферической аберрации в конечной части упомянутой второй промежуточной кольцевой зоны (Z3),

при этом предпочтительно, как восьмое значение Р8, так и девятое значение Р9 находятся в диапазоне между третьим значением Р3 и четвертым значением Р4, и при этом десятое значение Р10 меньше, чем среднее значение оптической силы центральной зоны (Z1);

при этом предпочтительно, оптическая сила в третьей промежуточной кольцевой зоне (Z4), начиная с третьего внешнего радиуса r3, уменьшается от одиннадцатого значения P11 до двенадцатого значения P12 на четвертом внешнем радиусе r4 при наличии отрицательной сферической аберрации; при этом предпочтительно, среднее значение оптической силы в упомянутой третьей промежуточной кольцевой зоне (Z4) по существу соответствует среднему значению оптической силы в центральной зоне (Z1);

при этом предпочтительно, оптическая сила во внешней кольцевой зоне (Z5), начиная с четвертого внешнего радиуса r4, уменьшается от тринадцатого значения Р13 до четырнадцатого значения Р14 на пятом внешнем радиусе r5; при этом предпочтительно, Р12<Р14<Р13<Р11.

Применительно к обоим аспектам изобретения, третий вариант линзы обеспечивает упомянутую по меньшей мере одну поверхность, имеющую пять концентрических соосных зон (Z1, Z2, Z3, Z4, Z5) с круговой симметрией; при этом с увеличением радиуса оптическая сила центральной зоны (Z1), начиная с центра линзы:

- уменьшается от первого значения Р1 до второго значения Р2 при наличии отрицательной сферической аберрации в первой центральной подзоне;

- и увеличивается от упомянутого второго значения Р2 до третьего значения Р3 на первом внешнем радиусе r1 при наличии положительной сферической аберрации во второй центральной подзоне;

при этом предпочтительно, оптическая сила в первой промежуточной кольцевой зоне (Z2), начиная с первого внешнего радиуса r1, уменьшается от четвертого значения Р4 до пятого значения Р5 при наличии отрицательной сферической аберрации в упомянутой первой промежуточной кольцевой зоне (Z2);

при этом предпочтительно, четвертое значение Р4 меньше второго значения Р2;

при этом предпочтительно, оптическая сила во второй промежуточной кольцевой зоне (Z3), начиная со второго внешнего радиуса r2:

- уменьшается от шестого значения Р6 до седьмого значения Р7 при наличии отрицательной сферической аберрации в начальной части упомянутой второй промежуточной кольцевой зоны (Z3);

- и увеличивается от упомянутого седьмого значения Р7 до восьмого значения Р8 на третьем внешнем радиусе r3 при наличии положительной сферической аберрации в конечной части упомянутой второй промежуточной кольцевой зоны (Z3),

при этом предпочтительно, как шестое значение Р6, так и седьмое значение Р7 находятся в диапазоне между четвертым значением Р4 и пятым значением Р5, и при этом восьмое значение Р8 больше, чем среднее значение оптической силы центральной зоны (Z1);

при этом предпочтительно, оптическая сила в третьей промежуточной кольцевой зоне (Z4), начиная с третьего внешнего радиуса r3, увеличивается от девятого значения Р9 до десятого значения Р10 и уменьшается от упомянутого десятого значения Р10 до одиннадцатого значения Р11 на четвертом внешнем радиусе r4 при наличии общей отрицательной сферической аберрации в упомянутой третьей промежуточной кольцевой зоне (Z4);

при этом предпочтительно, оптическая сила во внешней кольцевой зоне (Z5), начиная с четвертого внешнего радиуса r4, уменьшается от двенадцатого значения Р12 до тринадцатого значения Р13 на пятом внешнем радиусе r5; при этом предпочтительно, среднее значение оптической силы между P12 и P13 по существу соответствует среднему значению оптической силы в центральной зоне (Z1).

Применительно к обоим аспектам изобретения, четвертый вариант линзы обеспечивает упомянутую по меньшей мере одну поверхность, имеющую семь концентрических соосных зон (Z1, Z2, Z3, Z4, Z5, Z6, Z7) с круговой симметрией; при этом с увеличением радиуса оптическая сила центральной зоны (Z1), начиная с центра линзы:

- уменьшается от первого значения Р1 до второго значения Р2 при наличии отрицательной сферической аберрации в первой центральной подзоне;

- увеличивается от упомянутого второго значения Р2 до третьего значения Р3 при наличии положительной сферической аберрации во второй центральной подзоне;

- и уменьшается от упомянутого третьего значения Р3 до четвертого значения Р4 на первом внешнем радиусе r1 при наличии отрицательной сферической аберрации в третьей центральной подзоне;

при этом предпочтительно, оптическая сила в первой промежуточной кольцевой зоне (Z2), начиная с первого внешнего радиуса r1:

- уменьшается от пятого значения Р5 до шестого значения Р6 при наличии отрицательной сферической аберрации в начальной части упомянутой первой промежуточной кольцевой зоны (Z2),

- увеличивается от упомянутого шестого значения Р6 до седьмого значения Р7 при наличии положительной сферической аберрации в промежуточной части упомянутой первой промежуточной кольцевой зоны (Z2);

- и уменьшается от упомянутого седьмого значения Р7 до восьмого значения Р8 при наличии отрицательной сферической аберрации в конечной части упомянутой первой промежуточной кольцевой зоны (Z2),

при этом предпочтительно, упомянутое восьмое значение Р8 совпадает с упомянутым пятым значением Р5 и меньше четвертого значения Р4;

при этом предпочтительно, оптическая сила во второй промежуточной кольцевой зоне (Z3), начиная со второго внешнего радиуса r2:

- уменьшается от девятого значения Р9 до десятого значения Р10 при наличии отрицательной сферической аберрации в начальной части упомянутой второй промежуточной кольцевой зоны (Z3);

- и увеличивается от упомянутого десятого значения Р10 до одиннадцатого значения Р11 на третьем внешнем радиусе r3 при наличии положительной сферической аберрации в конечной части упомянутой второй промежуточной кольцевой зоны (Z3),

при этом предпочтительно, как девятое значение Р9, так и десятое значение Р10 находятся в диапазоне между шестым значением Р6 и седьмым значением Р7, и при этом одиннадцатое значение Р11 больше, чем среднее значение оптической силы центральной зоны (Z1);

при этом предпочтительно, оптическая сила в третьей промежуточной кольцевой зоне (Z4), начиная с третьего внешнего радиуса r3:

- уменьшается от двенадцатого значения Р12 до тринадцатого значения Р13 при наличии отрицательной сферической аберрации в начальной части упомянутой третьей промежуточной кольцевой зоны (Z4),

- увеличивается от упомянутого тринадцатого значения Р13 до четырнадцатого значения Р14 при наличии положительной сферической аберрации в промежуточной части упомянутой третьей промежуточной кольцевой зоны (Z4),

- и уменьшается от упомянутого четырнадцатого значения Р14 до пятнадцатого значения Р15 на четвертом внешнем радиусе r4 при наличии отрицательной сферической аберрации в конечной части упомянутой третьей промежуточной кольцевой зоны (Z4);

при этом предпочтительно, оптическая сила в четвертой промежуточной кольцевой зоне (Z5), начиная с четвертого внешнего радиуса r4, уменьшается от шестнадцатого значения Р16 до семнадцатого значения Р17 на пятом внешнем радиусе r5 при наличии отрицательной сферической аберрации в упомянутой четвертой промежуточной кольцевой зоне (Z5),

при этом предпочтительно, оптическая сила в пятой промежуточной кольцевой зоне (Z6), начиная с пятого внешнего радиуса r5, уменьшается от восемнадцатого значения Р18 до девятнадцатого значения Р19 на шестом внешнем радиусе r6 при наличии отрицательной сферической аберрации в упомянутой пятой промежуточной кольцевой зоне (Z6),

при этом предпочтительно, оптическая сила во внешней кольцевой зоне (Z7), начиная с шестого внешнего радиуса r6, уменьшается от двадцатого значения Р20 до двадцать первого значения Р21 на седьмом внешнем радиусе r7; при этом предпочтительно, среднее значение оптической силы между P20 и P21 по существу соответствует среднему значению оптической силы центральной зоны (Z1).

Применительно к обоим аспектам изобретения, пятый вариант линзы обеспечивает упомянутую по меньшей мере одну поверхность, имеющую три концентрические соосные зоны (Z1, Z2, Z3) с цилиндрической симметрией; при этом оптическая сила центральной зоны (Z1) уменьшается от первого значения P1T и/или P1S до второго значения P2T и/или P2S на первом внешнем радиусе r1; при этом оптическая сила в промежуточной кольцевой зоне (Z2) и во внешней кольцевой зоне (Z3) уменьшается от третьего значения P3T и/или P3S на первом внешнем радиусе r1 до четвертого значения P4T и/или P4S на третьем внешнем радиусе r3; при этом PT – это тангенциальная оптическая сила, а PS – это сагиттальная оптическая сила; при этом предпочтительно, P2T<P4T<P3T<P1T и/или P2S<P4S<P3S<P1S или P4T<P2T<P3T<P1T и/или P4S<P2S<P3S<P1S.

Другой аспект изобретения относится к интраокулярной линзе, в которой упомянутый рефракционный профиль является асферическим с круговой или вращательной симметрией по отношению к оптической оси и имеет упомянутую геометрическую высоту z(r), и в которой одна поверхность линзы из числа передней поверхности и задней поверхности, которая не имеет упомянутого асферического рефракционного профиля с круговой или вращательной симметрией, содержит по меньшей мере один цилиндрический участок.

Еще один аспект изобретения дополнительно относится к системе с двумя линзами, такими как описанные выше, при этом упомянутые две линзы дополняют друг друга для увеличения глубины резкости при бинокулярном зрении.

В описании настоящего изобретения следующие технические термины имеют следующие соответствующие им определения.

Под глубиной резкости понимается расстояние, разделяющее две крайние точки, ограничивающие спереди и сзади зону пространства, в которой может находиться распознаваемый объект. Эта величина может измеряться в миллиметрах. Глубину резкости также можно выразить в диоптриях по формуле: PC[дптр]=1000/PC[мм], где PC[дптр]= глубина резкости в диоптриях, а PC[мм]= глубина резкости в мм.

Глубина резкости означает диапазон плоскостей фокусировки, в котором сохраняется способность узнавать объект.

Геометрическая высота z(r) означает сагиттальную высоту (сагиттальную глубину) поверхности.

Линза, в соответствии с изобретением, имеет рефракционную оптическую конструкцию с круговой или цилиндрической симметрией по меньшей мере на одной из двух поверхностей, которая усиливает выходящий волновой фронт таким образом, чтобы в значительной степени изменять глубину резкости.

Усиление волнового фронта должно соответствовать желаемому диапазону расширения видения, выраженному через целевую функцию Target(d, y), которая описывает модуляционную передаточную функцию при прохождении через фокус (TFMTF), как функцию заданного диаметра d зрачка и заданного положения y фокусировки на сетчатке (смещение фокуса), выраженного в мм, или как функцию заданного диаметра d зрачка и глубины резкости, выраженной в диоптриях.

Предпочтительно, по меньшей мере одна поверхность линзы в соответствии с изобретением, передняя или задняя, разделяется на множество соосных, например, концентрических, кольцевых зон или участков, асферический профиль которых получают путем раздельного описания асферического профиля каждого кольца или зоны посредством рядов полиномов Форбса. Упомянутые участки являются кольцевыми, за исключением центральной или самой внутренней части поверхности линзы. Предпочтительно, линза в соответствии с настоящим изобретением позволяет увеличивать глубину резкости посредством разделения (передней или задней) поверхности на множество концентрических кольцевых участков или зон только рефракционного типа.

Разделение на кольцевые участки является таким, что не требует введения разрыва толщины в месте соединения или переходной зоны между двумя соседними зонами или участками, например, как показано на фиг. 5, тем самым снижая риск возникновения побочных эффектов зрения (гало и бликов).

Каждая зона поверхности линзы выполняется с возможностью не просто увеличивать глубину резкости на строго определенном расстоянии от глаза пациента, но и расширять ее в более или менее широкой области расстояний от пациента: фактически каждая зона как часть целого и отдельно способствует улучшению зрения как в ближней, так и в дальней области. Профиль каждого поверхностного кольца или зоны задается с помощью ряда полиномов Форбса.

Полиномы Форбса предпочтительны для определения асферических поверхностей по сравнению с классическим полиномиальным разложением (с рядами степеней четного порядка), поскольку они имеют единицы длины и, следовательно, их значение также представляет их вклад в изменение поверхности, например, в мм. Кроме того, в отличие от степенных рядов, где коэффициенты статистически незначимы, если требуется установить допуск на сам коэффициент, коэффициентам полинома Форбса можно присвоить допуски, которые имеют значение для проектирования и изготовления асферической поверхности. При использовании рядов Форбса для определения поверхности, они сводят к минимуму разницу между реальной функцией TFMTF (D, y), полученной путем моделирования характеристик линзы в соответствии с изобретением в оптической модели человеческого глаза, и эталонной функцией TFMTF, известной как Target (D, y), которая описывает желаемое расширение глубины резкости, одновременно оценивая расширение для разных диаметров зрачка, например, между d₁ = 2,0 мм и d₂ = 4,5 мм.

Таким образом, ряды Форбса вводятся для того, чтобы обеспечивать более надежное представление асферических поверхностей отдельных зон оптики линзы.

Описанная в разделе «Предшествующий уровень техники» асферическая поверхность с помощью полинома в традиционном степенном ряду разбивается на две части: базовую составляющую (коническое сечение) и степенной ряд четного порядка {P_i}=, учитывающий отклонения поверхности от конического основания, в соответствии со следующей формулой:

где c = 1/R, кривизна поверхности, и κ, коническая постоянная, задают коническое сечение.

Аппроксимация такой общей асферической поверхности S(r) получается с помощью численной процедуры, известной как способ наименьших квадратов.

Известно, что численная устойчивость этого решения сильно зависит от выбора полиномов {P_i}. Однако, обнаружив, что устойчивость решения улучшается, если мы выбираем полиномы {P_i} таким образом, чтобы они были ортогональны друг другу, изобретатели отказались от использования обеспеченных в предшествующем уровне техники полиномов {P_i} степенных рядов, поскольку они не ортогональны друг другу.

Форбс представляет асферические поверхности, вводя альтернативную формулу:

в которой за секцией конического основания появляется член, заданный суммой полиномов {Q_i} такой природы, которая отличается от природы полиномов {P_i}.

Также в случае полиномов Форбса, оптимальные коэффициенты {q_i} выбираются для аппроксимации общей асферической поверхности z(r), минимизирующей квадратичный функционал, где полиномы {Q_i}, удовлетворяющие условию ортогональности, соответствуют показателям степени (α=0 и β=4) полиномов Якоби, т. е. соответствуют масштабированной версии классических полиномов Якоби J_i^(α,β) (r) с α=0 и β=4, то есть:

Q_i(r) = J_i^(0,4)(2r–1), где r – это радиус апертуры (радиус отверстия) по меньшей мере одной поверхности.

Усиление волнового фронта ∆W(r), способное внести изменение глубины резкости линзы, пропорционально сумме ортогональных полиномов, умноженных на их коэффициенты.

Кроме того, коэффициенты q_i являются такими, что минимизируют оценочную функцию (M), определяемую разницей между модуляционной передаточной функцией через фокус TFMTF(d, y) (например, при 50 пар линий/мм и для произвольного числа заданных диаметров зрачка – например, 2,0 мм, 3,0 мм, 4,5 мм и т. д.) модели человеческого глаза, в которую вставлена или на которую надета линза в соответствии с изобретением, и целевой модуляционной передаточной функцией при прохождении через фокус, называемой Target(d, y), которая при той же пространственной частоте, что и TFMTF(d, y), и при тех же диаметрах зрачка выражает желаемое расширение глубины резкости. Примеры целевой функции Target(d, y) показаны, например, на фиг. 7, 9, 11 и 13 (кривые обозначены номером позиции 4).

Диапазон изменения глубины резкости, в котором минимизация оценочной функции М может стремиться к ее абсолютному минимуму, может, например, составлять от – 1,0 дптр до 4,0 дптр.

Оценочная функция M определяется следующим уравнением:

(уравнение 2)

где

TFMTF(d, y) = модуляционная передаточная функция при прохождении через фокус линзы;

Target(d, y) = целевая модуляционная передаточная функция при прохождении через фокус;

y = положение сдвига фокуса на сетчатке в мм,

d = диаметр зрачка в мм.

Усиленный волновой фронт в заданном диапазоне глубины резкости имеет определенную форму, равномерно прерывистую, относящуюся к фиксированному диаметру зрачка, как показано, например, на фиг. 1.

В таком диапазоне глубины резкости энергия, распределяемая усиленным волновым фронтом, описывается, как показано на фиг. 2, посредством модуляционной передаточной функции при прохождении через фокус TFMTF(D, y), определяемой в диапазоне непренебрежимо малых ненулевых значений и при прохождении через непрерывную последовательность промежуточных точек видения. Значения пространственной частоты могут находиться в пределах от 25 пар линий/мм до 100 пар линий/мм.

В частности, замена усиления волнового фронта ∆W(r) в оценочной функции M (уравнение 2) и получающаяся в результате численная минимизация приводят к ряду коэффициентов q_i, которые определяют функцию TFMTF(d, y), изображенную на графике на фиг. 2, например, для пространственной частоты 50 пар линий/мм и диаметра зрачка 3,0 мм, что близко к целевой функции Target(d, y). Общий волновой фронт, связанный с функцией TFMTF(d, y), иллюстрируется на графике на фиг. 1, где ось абсцисс представляет нормализованную координату, соответствующую радиусу зрачка, а ось ординат представляет соответствующее значение изменения волнового фронта, выраженное в мкм. Профиль поверхности (например, передней поверхности) интраокулярной или носимой линзы соответствует этому конкретному волновому фронту. Наконец, распределение оптической силы, связанное с профилем линзы, относящееся к диаметру зрачка, может быть получено из выражения волнового фронта следующим образом (см. уравнение 5 ниже).

Зависимые пункты формулы изобретения описывают дополнительные возможные варианты осуществления изобретения.

Краткое описание чертежей

Дополнительные признаки и преимущества настоящего изобретения станут более очевидными в свете подробного описания не ограничительных вариантов осуществления линзы, раскрытых в виде неограничивающих примеров с помощью прилагаемых чертежей, на которых:

Фиг. 1 иллюстрирует усиленный волновой фронт в заданном диапазоне глубины резкости;

Фиг. 2 иллюстрирует модуляционную передаточную функцию при прохождении через фокус (TFMTF) с параметрами 50 пар линий/мм и диаметре зрачка 3,0 мм, в зависимости от положения «y» смещения фокуса на сетчатке, выраженного в мм;

Фиг. 3 иллюстрирует геометрическую высоту поверхности интраокулярной линзы для изменения глубины резкости (красный цвет) в соответствии с изобретением, геометрическую высоту поверхности той же интраокулярной линзы без применения расширенного изменения глубины резкости (синий цвет) и разность геометрических высот (зеленый цвет);

Фиг. 4А иллюстрирует изменение оптической силы (в диоптриях) в зависимости от радиуса линзы, составляющего, например, 0–1,5 мм;

Фиг. 4B иллюстрирует изменение оптической силы (в диоптриях) в зависимости от радиуса линзы, составляющего 0 до 3 мм, при этом базовая оптическая сила линзы, например, равна +20 дптр;

Фиг. 5 иллюстрирует профиль поверхности линзы в соответствии с изобретением, который не имеет разрыва между соседними зонами;

Фиг. 6 иллюстрирует усиленный волновой фронт в диапазоне от –0,25 дптр до 2,5 дптр;

Фиг. 7 иллюстрирует модуляционную передаточную функцию при прохождении через фокус (TFMTF) с параметрами 50 пар линий/мм и диаметре зрачка 3,0 мм в диапазоне от –0,25 дптр до 2,5 дптр, в зависимости от положения «y» смещения фокуса на сетчатке, выраженного в мм;

Фиг. 7a иллюстрирует зоны, на которые разделяется поверхность первой линзы, в соответствии с изобретением;

Фиг. 7b иллюстрирует характер изменения зависимости оптической силы первой линзы от радиуса;

Фиг. 7c иллюстрирует график, показанных на фиг. 7b, разделенный на три зоны;

Фиг. 7d-7e иллюстрируют характер изменения оптической силы упомянутой первой линзы в соответствующих зонах;

Фиг. 8 иллюстрирует усиленный волновой фронт в диапазоне от –0,25 дптр до 1,5 дптр;

Фиг. 9 иллюстрирует модуляционную передаточную функцию при прохождении через фокус (TFMTF) при 50 пар линий/мм и диаметре зрачка 3,0 мм в диапазоне от –0,25 дптр до 1,5 дптр, в зависимости от положения «y» смещения фокуса на сетчатке, выраженного в мм;

Фиг. 9a иллюстрирует зоны, на которые разделяется поверхность второй линзы, в соответствии с изобретением;

Фиг. 9b иллюстрирует характер изменения зависимости оптической силы упомянутой второй линзы от радиуса.

Фиг. 9с иллюстрирует график, показанный на фиг. 9b, разделенный на пять зон;

Фиг. 9d-9i иллюстрируют характер изменения оптической силы упомянутой второй линзы в соответствующих зонах;

Фиг. 10 иллюстрирует усиленный волновой фронт в диапазоне от –0,25 дптр до 3,5 дптр;

Фиг. 11 иллюстрирует модуляционную передаточную функцию при прохождении через фокус (TFMTF) при 50 пар линий/мм и диаметре зрачка 3,0 мм в диапазоне от –0,25 дптр до 3,5 дптр, в зависимости от положения «y» смещения фокуса на сетчатке, выраженного в мм;

Фиг. 11a иллюстрирует зоны, на которые разделяется поверхность третьей линзы, в соответствии с изобретением;

Фиг. 11b иллюстрирует характер изменения зависимости оптической силы упомянутой третьей линзы от радиуса.

Фиг. 11с иллюстрирует график, показанный на фиг. 11b, разделенный на пять зон;

Фиг. 11d-11h иллюстрируют характер изменения оптической силы упомянутой третьей линзы в соответствующих зонах;

Фиг. 12 иллюстрирует усиленный волновой фронт в диапазоне от –0,25 дптр до 3,5 дптр;

Фиг. 13 иллюстрирует модуляционную передаточную функцию при прохождении через фокус (TFMTF) при 50 пар линий/мм и диаметре зрачка 3,0 мм в диапазоне от –0,25 дптр до 3,5 дптр, в зависимости от положения «y» смещения фокуса на сетчатке, выраженного в мм;

Фиг. 13a иллюстрирует зоны, на которые разделяется поверхность четвертой линзы, в соответствии с изобретением;

Фиг. 13b иллюстрирует характер изменения зависимости оптической силы упомянутой четвертой линзы от радиуса;

Фиг. 13c иллюстрирует график, показанный на фиг. 13b, разделенный на семь зон;

Фиг. 13d-13l иллюстрируют характер изменения оптической силы упомянутой четвертой линзы в соответствующих зонах;

Фиг. 14a иллюстрирует зоны, на которые разделяется поверхность пятой линзы, в соответствии с изобретением;

Фиг. 14b иллюстрирует характер изменения зависимости оптической силы упомянутой пятой линзы от радиуса.

Фиг. 14c иллюстрирует график, показанный на фиг. 14b, разделенный на три зоны;

Фиг. 14d-14e иллюстрируют характер изменения оптической силы упомянутой пятой линзы в соответствующих зонах.

Одни и те же номера позиций на фигурах обозначают одни и те же элементы или компоненты.

Подробное описание предпочтительных вариантов осуществления изобретения

Линза, в соответствии с изобретением, имеет рефракционную оптическую конструкцию с круговой или вращательной симметрией, или с невращательной или цилиндрической симметрией по отношению к оптической оси на по меньшей мере одной из двух поверхностей, передней и задней, и усиливает выходящий волновой фронт W(r) так, чтобы значительно изменялась глубина резкости.

Предпочтительно, оптическая конструкция линзы, в соответствии с изобретением, которая усиливает волновой фронт W(r), представлена геометрической высотой z(r) числа Y соосных зон, где Y составляет 2–8, предпочтительно 3–7, асферического рефракционного профиля, с круговой или цилиндрической симметрией относительно оптической оси по меньшей мере одной поверхности линзы из числа передней поверхности и задней поверхности. Упомянутая геометрическая высота z(r) или сагиттальная высота соосных зон задается посредством соответствующего разложения полиномов Форбса по меньшей мере до третьего члена и, самое большее, до двенадцатого члена (уравнение 3):

где

i = число, изменяющееся от 0 до x, при этом 2≤x≤11,

r = радиус апертуры по меньшей мере одной из двух поверхностей линзы, который изменяется от 0 до r_max,

c = кривизна базовой сферы упомянутой по меньшей мере одной поверхности,

k = коническая постоянная упомянутых по меньшей мере двух поверхностей,

r_max = максимальный радиус апертуры по меньшей мере одной из двух поверхностей,

Q_i = показатели степени полиномов Якоби (α=0, β=4),

q_i = коэффициенты полиномов Якоби Q_i.

Каждое изменение коэффициентов q_i прямо соответствует изменению геометрической высоты поверхности линзы. Мы показываем основную идею изобретения на примере, который подчеркивает, как путем соответствующего изменения геометрической высоты поверхности (например, передней поверхности) интраокулярной линзы можно вызвать положительное и/или отрицательное изменение оптической силы в зависимости от радиуса, т. е. такое, как отдаление (за сетчатку, если отрицательное) или приближение (в точку перед сетчаткой, если положительное) точки фокусировки (т. е. распределение энергии).

Высота упомянутой поверхности (например, передней поверхности) интраокулярной линзы для изменения глубины резкости представлена кривой 1 на фиг. 3. Кривая 2, показанная на той же фиг. 3, представляет изменение геометрической высоты поверхности (например, передней поверхности) той же самой интраокулярной линзы, к которой не применено расширенное изменение глубины резкости.

Разница между вышеупомянутыми геометрическими высотами, выделенная кривой 3, хотя и незначительная, не является пренебрежимой, и включает в себя изменение волнового фронта, выраженное в первом приближении уравнением 4 (уравнение 4).

∆W = (n₁-n₂) ∆z (уравнение 4)

где

∆W = изменение волнового фронта;

n₁ = показатель преломления внутриглазной жидкости;

n₂ = показатель преломления материала линзы;

∆z = разница в геометрической высоте поверхности линзы, в соответствии с изобретением, по отношению к асферической поверхности, определяемой профилем, отличным от профиля, выполненного в соответствии с изобретением.

Это изменение волнового фронта, в свою очередь, вызывает изменение оптической силы, которое в общем случае также может изменяться с разрывом и которое определяется следующим уравнением (уравнение 5):

В показанном примере такой характер изменения показан на графике на фиг. 4А, на котором изменение оптической силы (в диоптриях) представлено как функция радиуса апертуры линзы, который составляет, например, 0 – 1,5 мм.

Из графика на фиг. 4А видно, что изменение геометрической высоты вызывает изменение оптической силы, незначительно отрицательной до радиуса 1,1 мм и положительной от радиуса 1,1 мм до 1,5 мм. Таким образом, это изменение оптической силы влечет за собой по сравнению с базовой оптической силой перераспределение энергии в сторону дальней области в пределах радиуса 1,1 мм и в сторону ближней области в пределах радиуса 1,1 мм и 1,5 мм, повышая качество зрения (или глубину резкости) на соответствующих расстояниях.

Вместо этого, график на фиг. 4B показывает изменение оптической силы (в диоптриях) в зависимости от радиуса линзы в более сложном случае, когда радиус интраокулярной линзы составляет, например, 0–3 мм, и где основная оптическая сила линзы составляет +20 дптр. Отмечено, что в основном могут возникать изменения оптической силы, характеризующиеся наличием пиков на некоторых радиусах. Передняя (или задняя) поверхность линзы может быть разделена на множество концентрических зон, ограниченных пропорционально увеличивающимися радиусами, переменными относительно центра линзы, полученными как результат оптимизации модуляционной передаточной функции при прохождении через фокус (TFMTF). Предполагается, что в каждой из этих зон линза имеет значение оптической силы или множество различных значений оптической силы, также полученных в результате оптимизации функции TFMTF к идеальной эталонной функции TFMTF.

Некоторые варианты осуществления линзы, выполненной в соответствии с изобретением, иллюстрируются ниже.

Во всех вариантах осуществления имплантируемая или носимая корректирующая линза имеет переднюю поверхность и заднюю поверхность.

Предпочтительно, по меньшей мере одна поверхность из числа упомянутых передней поверхности и задней поверхности имеет асферический рефракционный профиль с вращательной или круговой симметрией, или с цилиндрической или невращательной симметрией относительно оптической оси и разделяется на Y соосных зон, при этом Y составляет 2–8, предпочтительно 3–7, причем профиль каждой зоны является профилем только рефракционного типа и имеет геометрическую высоту z(r), определяемую посредством разложения полиномов Форбса в ряд по меньшей мере до третьего члена, но не более чем до двенадцатого члена (уравнение 3)

где

i = число, изменяющееся от 0 до x, при этом 2≤x≤11,

r = радиус апертуры по меньшей мере одной поверхности, который изменяется от 0 до r_max,

c = кривизна базовой сферы упомянутой по меньшей мере одной поверхности,

k = коническая постоянная упомянутой по меньшей мере одной поверхности,

r_max = максимальный радиус апертуры упомянутой по меньшей мере одной поверхности,

Q_i = полиномы Якоби параметров (α=0, β=4),

q_i = коэффициенты полиномов Якоби Q_i,

при этом полиномы Якоби Q_i параметров (α=0 и β=4) соответствуют масштабированной версии классических полиномов Якоби, J_i^(α,β) (r) с α=0 и β=4, т. е.:

Q_i(r) = J_i^(0,4)(2r-1), где r – это радиус апертуры по меньшей мере одной поверхности.

Предпочтительно, значение всех коэффициентов q_i отлично от нуля для рефракционного профиля числа зон, равного Y–1, в частности центральной зоны и промежуточной зоны (зон), и равно нулю для рефракционного профиля самой дальней зоны.

Предпочтительно, коэффициенты (q₀, … q_x) полиномов Якоби для определения рефракционного профиля каждой соосной зоны находятся в диапазоне:

–0,422 ≤ q_i ≤ 0,800.

Такой рефракционный профиль создает усиление волнового фронта W(r), выходящего из линзы, что приводит к изменению глубины резкости линзы в диапазоне оптической силы от –1 дптр до +4,0 дптр. Другими словами, глубина резкости постепенно и непрерывно расширяется в диапазоне оптической силы от –1,0 дптр до 4,0 дптр.

Предпочтительно, сферическая аберрация обеспечивается (формируется) только во внутренней или центральной зоне и в промежуточных кольцевых зонах упомянутых соосных зон, при этом упомянутая сферическая аберрация, предпочтительно, является аберрацией от четвертого до восьмого порядка, и всегда обеспечивается разрыв оптической силы между каждой соосной зоной и следующей. Однако, в самой внешней зоне сферическая аберрация отсутствует.

Предпочтительно, упомянутая по меньшей мере одна поверхность из числа упомянутых передней поверхности или задней поверхности содержит Y зон, соосных друг другу и оси зрачка, при этом каждая зона описывается соответствующими членами разложения рядов Форбса, количество которых является переменным, больше или равно 3 и меньше или равно 12. Эти соосные зоны, за исключением центральной зоны, являются кольцевыми зонами. Предпочтительно, упомянутые соосные зоны примыкают друг к другу и в зоне соединения или перехода между двумя соседними зонами обеспечивается непрерывность толщины.

В первом варианте осуществления линзы в соответствии с изобретением вышеупомянутые соосные зоны являются концентрическими зонами, а асферический рефракционный профиль имеет круговую симметрию или вращательную симметрию относительно оптической оси.

Вместо этого, во втором варианте осуществления вышеупомянутые соосные зоны являются концентрическими зонами, а асферический рефракционный профиль имеет цилиндрическую или невращательную симметрию по отношению к оптической оси.

Таких соосных зон может быть минимум 2 и максимум 8, предпочтительно минимум 3 и максимум 7, в зависимости от диапазона расширения глубины резкости, который должен быть достигнут.

Во всех вариантах осуществления изобретения все вышеупомянутые соосные зоны, т. е. внутренняя или центральная зона, одна или несколько промежуточных кольцевых зон и внешняя кольцевая зона, полностью заполняют апертуру («чистую апертуру») оптики или линзы.

В первом варианте упомянутого первого варианта осуществления линза в соответствии с изобретением имеет асферическую рефракционную оптическую конструкцию с круговой симметрией относительно оптической оси на одной из двух поверхностей, которая усиливает выходящий волновой фронт W(r) таким образом, чтобы изменять глубину резкости в диапазоне оптической силы от –0,25 дптр до 2,5 дптр. В частности, рефракционный профиль передней или задней поверхности линзы создает усиление волнового фронта.

Усиленный волновой фронт в этом конкретном диапазоне глубины резкости имеет определенную форму, как показано, например, на фиг. 6.

В таком диапазоне глубины резкости энергия, распределяемая усиленным волновым фронтом, описывается, как показано на фиг. 7, с помощью модуляционной передаточной функции при прохождении через фокус TFMTF(d, y) для диаметра зрачка d=3,0 мм.

В этом первом варианте упомянутая по меньшей мере одна поверхность, выбранная между передней поверхностью и задней поверхностью, содержит или состоит из трех концентрических соосных зон Z1, Z2, Z3, примыкающих друг к другу, каждая из которых ограничивается соответствующим максимальным радиусом или внешним радиусом r1, r2, r3, где коэффициенты q₀, … q₂ полиномов Якоби для определения рефракционного профиля каждой соосной зоны посредством разложения полинома Форбса до третьего члена находятся в следующем диапазоне:

-0,363 ≤ q_i ≤ 0,021 при i = 0, 1, 2.

В частности, коэффициенты q₀, … q₂ находятся в следующих диапазонах соответственно:

-3,63E-01 ≤ q₀ ≤ 7,29E-04

-4,71E-02 ≤ q₁ ≤ -1,80E-13

-2,60E-13 ≤ q₂ ≤ 2,05E-02.

Во втором варианте упомянутого первого варианта осуществления линза в соответствии с изобретением имеет асферическую рефракционную оптическую конструкцию с круговой симметрией относительно оптической оси на одной из двух поверхностей, которая усиливает выходящий волновой фронт W(r) так, чтобы изменялась глубина резкости в диапазоне оптической силы от -0,25 дптр до 1,5 дптр. В частности, рефракционный профиль передней или задней поверхности линзы создает усиление волнового фронта.

Усиленный волновой фронт в этом конкретном диапазоне глубины резкости имеет определенную форму, как показано на фиг. 8.

В таком диапазоне глубины резкости энергия, распределяемая усиленным волновым фронтом, описывается, как показано на фиг. 9, модуляционной передаточной функцией при прохождении через фокус TFMTF (d, y) для диаметра зрачка d=3,0 мм.

В этом втором варианте по меньшей мере одна поверхность, выбранная между передней поверхностью и задней поверхностью, содержит или состоит из пяти концентрических соосных зон Z1, Z2, Z3, Z4, Z5, примыкающих друг к другу, каждая из которых ограничивается соответствующим максимальным радиусом или внешним радиусом r1, r2, r3, r4, r5, где коэффициенты q₀, … q₁₁ полиномов Якоби для определения рефракционного профиля каждой соосной зоны посредством разложения полинома Форбса до двенадцатого члена находятся в следующем диапазоне: -0,422 ≤ q_i ≤ 0,700 при i = 0,…11.

В частности, коэффициенты q₀, … q₁₁ находятся в следующих диапазонах соответственно:

-5,58E-02 ≤ q₀ ≤ 6,97E-01

-4.22E-01 ≤ q₁ ≤ 3.63E-02

-1,87E-02 ≤ q₂ ≤ 2,37E-01

-1,24E-01 ≤ q₃ ≤ 9,45E-03

-5,48E-03 ≤ q₄ ≤ 6,95E-02

-4,42E-02 ≤ q₅ ≤ 3,81E-03

-2,59E-03 ≤ q₆ ≤ 3,01E-02

-2,14E-02 ≤ q₇ ≤ 1,84E-03

-1,36E-03 ≤ q₈ ≤ 1,58E-02

-1,20E-02 ≤ q₉ ≤ 1,03E-03

-8.00E-04 ≤ q₁₀ ≤ 9.28E-03

-7,35E-03 ≤ q₁₁ ≤ 6,34E-04.

В третьем варианте упомянутого первого варианта осуществления линза в соответствии с изобретением имеет асферическую рефракционную оптическую конструкцию с круговой симметрией относительно оптической оси на одной из двух поверхностей, которая усиливает выходящий волновой фронт W(r) таким образом, чтобы значительно изменять глубину резкости в диапазоне оптической силы от -0,25 дптр до 3,5 дптр. В частности, рефракционный профиль передней или задней поверхности линзы создает усиление волнового фронта.

Усиленный волновой фронт в этом конкретном диапазоне глубины резкости имеет определенную форму, как показано на фиг. 10.

В таком диапазоне глубины резкости энергия, распределяемая усиленным волновым фронтом, описывается, как показано на фиг. 11, модуляционной передаточной функцией при прохождении через фокус TFMTF (d, y) для диаметра зрачка d=3,0 мм.

В этом третьем варианте по меньшей мере одна поверхность, выбранная между передней поверхностью и задней поверхностью, содержит или состоит из пяти концентрических соосных зон Z1, Z2, Z3, Z4, Z5, примыкающих друг к другу, каждая из которых ограничивается соответствующим максимальным радиусом или внешним радиусом r1, r2, r3, r4, r5, при этом коэффициенты q₀, … q₁₁ полиномов Якоби для определения рефракционного профиля каждой соосной зоны посредством разложения полинома Форбса до двенадцатого члена находятся в следующим диапазоне: -0,069 ≤ q_i ≤ 0,115 при i = 0,…11.

В частности, коэффициенты q₀, … q₁₁ находятся в следующих диапазонах соответственно:

-6,38E-02≤ q₀ ≤ 1,13E-01

-6,89E-02 ≤ q₁ ≤ 5,15E-02

-3,23E-02 ≤ q₂ ≤ 4,62E-02

-3.14E-02 ≤ q₃ ≤ 1,71E-02

-1,01E-02 ≤ q₄ ≤ 1,86E-02

-1,19E-02 ≤ q₅ ≤ 6,47E-03

-4,40E-03 ≤ q₆ ≤ 8,09E-03

-5,75E-03 ≤ q₇ ≤ 3,13E-03

-2,31E-03 ≤ q₈ ≤ 4,24E-03

-3,22E-03 ≤ q₉ ≤ 1,75E-03

-1,36E-03 ≤ q₁₀ ≤ 2,50E-03

-1,98E-03 ≤ q₁₁ ≤ 1,08E-03.

В четвертом варианте упомянутого первого варианта осуществления линза в соответствии с изобретением имеет асферическую рефракционную оптическую конструкцию с круговой симметрией относительно оптической оси на одной из двух поверхностей, которая усиливает выходящий волновой фронт W(r) так, чтобы значительно изменялась глубина резкости в диапазоне оптической силы от -0,25 дптр до 3,5 дптр. В частности, рефракционный профиль передней или задней поверхности линзы создает усиление волнового фронта.

Усиленный волновой фронт в этом конкретном диапазоне глубины резкости имеет определенную форму, как показано на фиг. 12.

В таком диапазоне глубины резкости энергия, распределяемая усиленным волновым фронтом, описывается, как показано на фиг. 13, модуляционной передаточной функцией при прохождении через фокус TFMTF (d, y) для диаметра зрачка d=3,0 мм.

В этом четвертом варианте по меньшей мере одна поверхность, выбранная между передней поверхностью и задней поверхностью, содержит или состоит из семи концентрических соосных зон Z1, Z2, Z3, Z4, Z5, Z6, Z7, примыкающих друг к другу, каждая из которых ограничивается соответствующим максимальным радиусом или внешним радиусом r1, r2, r3, r4, r5, r6, r7, при этом коэффициенты q₀, … q₁₁ полиномов Якоби для определения рефракционного профиля каждой соосной зоны посредством разложения полинома Форбса до двенадцатого члена находятся в следующем диапазоне: -0,156 ≤ q_i ≤ 0,107 при i = 0, …11.

В частности, коэффициенты q₀, … q₁₁ находятся в следующих диапазонах соответственно:

-1,56E-01 ≤ q₀ ≤ 6,95E-02

-3,89E-02 ≤ q₁ ≤ 1,07E-01

-6,68E-02 ≤ q₂ ≤ 2,42E-02

-1,58E-02 ≤ q₃ ≤ 3,40E-02

-2,00E-02 ≤ q₄ ≤ 1,04E-02

-6,48E-03 ≤ q₅ ≤ 1,29E-02

-8,65E-03 ≤ q₆ ≤ 4,33E-03

-3,16E-03 ≤ q₇ ≤ 6,32E-03

-4,47E-03 ≤ q₈ ≤ 2,24E-03

-1,80E-03 ≤ q₉ ≤ 3,59E-03

-2,57E-03 ≤ q₁₀ ≤ 1,29E-03

-1,13E-03 ≤ q₁₁ ≤ 2,26E-03.

В первом варианте упомянутого второго варианта осуществления изобретения по меньшей мере одна поверхность, выбранная между передней поверхностью и задней поверхностью, содержит или состоит из трех соосных зон Z1, Z2, Z3 с цилиндрической симметрией относительно оптической оси, примыкающих друг к другу, каждая из которых ограничивается соответствующим максимальным радиусом или внешним радиусом r1, r2, r3, при этом коэффициенты q₀, … q₂ полиномов Якоби для определения рефракционного профиля каждой соосной зоны Z1, Z2, Z3 находятся в следующем диапазоне: -0,363 ≤ q_i ≤ 0,021 при i = 0, 1, 2.

В частности, коэффициенты q₀, … q₂ находятся в следующих диапазонах соответственно:

-3,63E-01 ≤ q₀ ≤ 7,29E-04

-4,71E-02 ≤ q₁ ≤ -1,80E-13

-2,60E-13 ≤ q₂ ≤ 2,05E-02.

Например, в случае, когда передняя или задняя поверхность линзы имеет вышеупомянутый рефракционный профиль по меньшей мере с одним цилиндрическим участком, вышеупомянутые зоны являются концентрическими и соосными, а асферический рефракционный профиль имеет цилиндрическую симметрию.

В других возможных вариантах упомянутого второго варианта осуществления изобретения по меньшей мере одна поверхность из числа передней поверхности и задней поверхности содержит или состоит из нескольких соосных зон в количестве, изменяющимся от четырех до семи, с цилиндрической симметрией относительно оптической оси, при этом каждая зона ограничивается соответствующим внешним радиусом, при этом профиль упомянутых зон описывается коэффициентами q₀, ... q₁₁ полиномов Якоби.

Во всех вариантах осуществления линзы, в соответствии с изобретением, максимальные радиусы или внешние радиусы каждой зоны составляют 0,5 – 3 мм.

ПРИМЕР 1

В этом примере первого варианта первого варианта осуществления изобретения передняя или задняя поверхность линзы состоит из трех соосных зон Z1, Z2, Z3, примыкающих друг к другу, каждая из которых ограничивается соответствующим максимальным радиусом или внешним радиусом r1, r2, r3, а коэффициенты q₀, … q₂ полиномов Якоби для определения рефракционного профиля каждой соосной зоны Z1, Z2, Z3 находятся в соответствующих диапазонах. Диапазоны коэффициентов q₀, … q₂, относящиеся к зонам Z1, Z2, приведены в следующих двух таблицах.

Каждая из зон Z1, Z2 описывается первыми тремя членами разложения ряда Форбса.

Последняя зона Z3, т. е. самая отдаленная зона, имеет тождественно нулевые (равные нулю) коэффициенты q₀, ... q₂ полиномов Якоби, являясь простой асферической поверхностью, в свою очередь описываемой уравнением

параметры которого следующие:

c = кривизна базовой сферы передней или задней поверхности линзы, и

k = коническая постоянная передней или задней поверхности.

Максимальные радиусы или внешние радиусы r1, r2, r3 соответствующих концентрических зон Z1, Z2, Z3, предпочтительно, составляют 0,5 – 3,0 мм.

Предпочтительно, внешние радиусы соответствующих зон Z1 и Z2 могут быть равны r1 = 0,9-1,1 мм и r2 = 1,4-1,6 мм, тогда как внешний радиус внешней зоны Z3 всегда равен r3 = 3,0 мм.

Упомянутые максимальные радиусы, ограничивающие соответствующие зоны, просто в качестве примера могут составлять:

r1 = 1,0 мм, r2 = 1,5 мм, r3 = 3,0 мм, как показано на графике на фиг. 7а.

Вышеупомянутые три соосные зоны, а именно внутренняя или центральная зона Z1, промежуточная кольцевая зона Z2 и внешняя кольцевая зона Z3, полностью заполняют апертуру («чистую апертуру») оптики или линзы.

Предпочтительно, сферическая аберрация формируется в центральной зоне Z1 и в промежуточной зоне Z2 для получения целевой функции TFMTF, в соответствии с таблицами коэффициентов полиномов Якоби, приведенными выше. Вместо этого, во внешней зоне Z3 сферическая аберрация не формируется. Фактически в этом случае самая внешняя зона Z3 имеет нулевые коэффициенты.

График на фиг. 7b показывает характер изменения оптической силы первой линзы, передняя (или задняя) поверхность которой разделена только на три отчетливые концентрические зоны, в которых оптическая сила меняется по-разному.

Разделение на зоны более ясно показано на графике на фиг. 7c, где видно, что первая зона или центральная зона Z1 проходит от оптической оси или от центра поверхности (0,0 мм) до радиуса, равного 1,0 мм, при котором наблюдается первый разрыв оптической силы; затем следует промежуточная зона Z2, которая проходит от радиуса, равного 1,0 мм, до радиуса, равного 1,5 мм, на котором имеется, хотя и небольшой, второй разрыв оптической силы; наконец, существует третья зона или внешняя зона Z3 между радиусом 1,5 мм и внешним радиусом поверхности, равным 3,0 мм.

Центральная зона (проходящая от r = 0,0 мм до r = 1,0 мм) может включать в себя множество значений оптической силы, которая постепенно изменяется между первым значением P1 в центре центральной зоны или вблизи нее и вторым значением P2 на краю центральной зоны или вблизи нее.

На графике, представленном на фиг. 7d, иллюстрируется характер изменения оптической силы, ограниченной только центральной зоной Z1: исходной оптической силе P1 может быть присвоено значение, соответствующее дальнему зрению, или ей может быть присвоено большее значение, или, как в данном случае, оптическая сила может быть такой, чтобы обеспечивать наилучшую остроту зрения или наилучшую модуляционную передаточную функцию для промежуточного ближнего зрения, т.е. для объектов, находящихся на расстоянии приблизительно 500 мм от глаза.

Как показано на фиг. 7d, оптическая сила центральной зоны (в пределах радиуса 1,0 мм) может постепенно уменьшаться по мере увеличения радиуса от оптической оси от значения P1 до значения P2 (соответствующего, например, значению оптической силы, необходимой для коррекции зрения на большом расстояние вблизи стыка центральной и промежуточной зоны).

Таким образом, в упомянутой центральной зоне формируется отрицательная сферическая аберрация для увеличения глубины резкости.

Оптическая сила в промежуточной зоне и во внешней зоне (т.е. между радиусом 1,0 мм и 3,0 мм) в этом случае соответствует в среднем величине, необходимой для коррекции зрения на большое расстояние, и постепенно уменьшается с увеличением радиуса, но менее выраженным образом (с меньшим градиентом) по отношению к центральной зоне.

В промежуточной зоне Z2 формируется отрицательная сферическая аберрация для увеличения глубины резкости; в то время как во внешней зоне Z3 асферический монофокальный профиль имеет оптическую силу, позволяющую уменьшать, корректировать или устранять положительную сферическую аберрацию роговицы.

В проиллюстрированном варианте осуществления изобретения оптическая сила центральной зоны постепенно уменьшается от значения P1 до значения P2 на радиусе 1,0 мм; в промежуточной зоне и во внешней зоне (фиг. 7e) оптическая сила постепенно уменьшается от значения P3 (большего, чем P2, но меньшего, чем P1) на радиусе 1,0 мм до значения P4 (большего, чем P2, но меньшего, чем P3) на внешнем крае линзы. В качестве альтернативы, радиальное уменьшение величины оптической силы во внешней зоне может быть таким, что значение P4 будет меньше, чем P2. На переходе между промежуточной зоной и внешней зоной есть разрыв оптической силы, хотя и незначительный.

Профиль одной или обеих поверхностей из числа передней и задней поверхностей линзы может выполняться с возможностью обеспечивать более сложное изменение радиальной оптической силы по сравнению с показанным на фиг. 1, для того чтобы обеспечивать более высокие характеристики глубины фокусировки для различных диаметров зрачка.

ПРИМЕР 2

В этом примере второго варианта первого варианта осуществления изобретения передняя или задняя поверхность линзы состоит из пяти соосных зон Z1, Z2, Z3, Z4, Z5, примыкающих друг к другу, каждая из которых ограничивается соответствующим максимальным радиусом или внешним радиусом r1, r2, r3, r4, r5, а коэффициенты q₀, … q₁₁ полиномов Якоби для определения рефракционного профиля каждой соосной зоны Z1, Z2, Z3, Z4, Z5 находятся в соответствующих диапазонах.

Диапазоны коэффициентов q₀, … q₁₁, относящиеся к зонам Z1, Z2, Z3, Z4, приведены в следующих четырех таблицах.

Min Max Z1 q0 3.47E-03 4.31E-03 q1 -2.57E-03 -1.79E-03 q2 1.25E-03 1.47E-03 q3 -8.29E-04 -4.15E-05 q4 1.60E-04 1.82E-04 q5 -1.28E-04 -6.04E-05 q6 4.11E-05 8.68E-05 q7 -6.17E-05 -2.92E-05 q8 2.15E-05 4.55E-05 q9 -3.45E-05 -1.63E-05 q10 1.27E-05 2.68E-05 q11 -2.12E-05 -1.00E-05 Min Max Z2 q0 -5.58E-02 -2.22E-02 q1 1.49E-02 3.63E-02 q2 -1.87E-02 -7.59E-03 q3 4.65E-03 9.45E-03 q4 -5.48E-03 -2.47E-03 q5 1.90E-03 3.81E-03 q6 -2.59E-03 -1.29E-03 q7 9.19E-04 1.84E-03 q8 -1.36E-03 -6.77E-04 q9 5.14E-04 1.03E-03 q10 -8.00E-04 -3.99E-04 q11 3.16E-04 6.34E-04 Min Max Z3 q0 5.94E-01 6.97E-01 q1 -4.22E-01 -3.69E-01 q2 2.16E-01 2.37E-01 q3 -1.24E-01 -1.16E-01 q4 6.37E-02 6.95E-02 q5 -4.42E-02 -4.06E-02 q6 2.76E-02 3.01E-02 q7 -2.14E-02 -1.96E-02 q8 1.45E-02 1.58E-02 q9 -1.20E-02 -1.10E-02 q10 8.52E-03 9.28E-03 q11 -7.35E-03 -6.75E-03 Min Max Z4 q0 3.05E-03 4.41E-03 q1 -3.64E-03 -2.62E-03 q2 1.12E-03 1.56E-03 q3 -8.17E-04 -5.88E-04 q4 3.47E-04 4.83E-04 q5 -3.09E-04 -2.23E-04 q6 1.51E-04 2.10E-04 q7 -1.50E-04 -1.08E-04 q8 7.94E-05 1.10E-04 q9 -8.36E-05 -6.02E-05 q10 4.67E-05 6.49E-05 q11 -5.14E-05 -3.70E-05

Следовательно, каждая зона Z1, Z2, Z3, Z4 описывается первыми двенадцатью членами разложения ряда Форбса.

Последняя зона Z5, т. е. самая внешняя зона, имеет коэффициенты q₀, … q₁₁ полиномов Якоби, тождественно равные нулю, являясь простой асферической поверхностью, в свою очередь описываемой уравнением

параметры которого следующие:

c = кривизна базовой сферы передней или задней поверхности линзы, и

k = коническая постоянная передней или задней поверхности.

Максимальные радиусы или внешние радиусы r1, r2, r3, r4, r5 соответствующих концентрических зон Z1, Z2, Z3, Z4, Z5, предпочтительно, составляют 1,0 – 3,0 мм.

Предпочтительно, внешние радиусы зон Z1, Z2, Z3 и Z4 могут быть равны r1 = 0,9-1,1 мм, r2 = 1,25-1,35 мм, r3 = 1,4-1,6 мм и r4 = 2,15-2,35 мм соответственно, при этом внешний радиус внешней зоны Z5 всегда равен r3 = 3,0 мм.

Упомянутые максимальные радиусы, ограничивающие соответствующие зоны, просто в качестве примера могут составлять:

r1 = 1,0 мм, r2 = 1,3 мм, r3 = 1,5 мм, r4 = 2,25 мм и r5 = 3,0 мм, как показано на графике на фиг. 9а.

Вышеупомянутые пять соосных зон, т. е. внутренняя или центральная зона Z1, промежуточные кольцевые зоны Z2, Z3, Z4 и внешняя кольцевая зона Z5 полностью заполняют апертуру («чистую апертуру») оптики или линзы.

Предпочтительно, сферическая аберрация формируется в центральной зоне Z1 и в промежуточных зонах Z2, Z3 и Z4 для получения целевой функции TFMTF, в соответствии с таблицами коэффициентов полиномов Якоби, приведенными выше. Вместо этого, во внешней зоне Z5 сферическая аберрация не формируется. Фактически в этом случае самая внешняя зона Z5 имеет нулевые коэффициенты.

На графике на фиг. 9b иллюстрируется характер изменения оптической силы второй линзы, в которой желательно улучшить ближнее зрение и вызвать улучшение зрения на средней глубине резкости (приблизительно 1,0 м от глаза пациента). Во втором примере изменение оптической силы в одной зоне более выражено и одновременно способствует улучшению ближнего и зрения на большое расстояние для того, чтобы поддерживать качество зрения постоянным и независимым от диаметра зрачка, принимающего переменные значения 2,5 – 4,5 мм.

Разделение на зоны более четко показано на графике на фиг. 9с, где видно, что первая зона или центральная зона Z1 проходит от центра линзы до радиуса 1,0 мм, на котором имеется первый разрыв оптической силы. Вторая зона или первая промежуточная зона Z2 проходит от радиуса 1,0 мм до радиуса 1,3 мм, на котором имеется второй разрыв оптической силы. Третья зона или вторая промежуточная зона Z3 проходит от радиуса 1,3 мм до радиуса 1,5 мм, на котором имеется третий разрыв оптической силы. Четвертая зона или третья промежуточная зона Z4 проходит от радиуса 1,5 мм до радиуса 2,25 мм, на котором имеется четвертый разрыв оптической силы. Пятая зона или внешняя зона Z5 проходит от радиуса 2,25 мм до внешнего радиуса поверхности, равного 3,0 мм.

Также в этом случае зоны, на которые разделяется поверхность линзы, включают в себя множество значений оптической силы, которая постепенно изменяется между значением в центре центральной зоны или вблизи нее и отличным от него значением на краю линзы или вблизи него, но более сложным образом, чем в предыдущей линзе.

Более подробно, центральная зона Z1 (проходящая от r = 0,0 мм до r = 1,0 мм) включает в себя значения оптической силы (см. фиг. 9d), которые непрерывно изменяются между первым значением P1 в центре линзы или рядом с ним и вторым значением P4 на краю центральной зоны или рядом с ним.

На графике, показанном на фиг. 9d, начальная оптическая сила P1 может быть такой, как в случае, проиллюстрированном ранее, подходящей для улучшения зрения на большое расстояние, или она может принимать значение больше, чем требуется для зрения на большое расстояние, например, оптическая сила может быть адаптированной для наилучшей остроты зрения или наилучшей модуляционной передаточной функции для промежуточного ближнего зрения в отношении объектов, находящихся на расстоянии около 1,0 м от глаза пациента.

Более подробно, на графике на фиг. 9d оптическая сила внутренней или центральной зоны Z1, вплоть до радиуса 1,0 мм, настроена на улучшение зрения на большое расстояние и постепенно увеличивается от центра линзы до максимального значения P2, например, на радиусе приблизительно 0,30-0,35 мм, при наличии положительной сферической аберрации в первой центральной подзоне (например, для улучшения ближнего зрения на расстоянии 5 м от глаза). Продолжая прохождение к внешней стороне центральной зоны, оптическая сила постепенно уменьшается при наличии отрицательной сферической аберрации во второй центральной подзоне до минимального значения Р3, например, на радиусе, равном приблизительно 0,70-0,75 мм; за пределами этого радиуса оптическая сила снова увеличивается до конечного значения P4 при наличии положительной сферической аберрации в третьей центральной подзоне: таким образом, центральная зона эффективно делится на несколько подзон, в которых изменение оптической силы попеременно способствует ближнему и дальнему зрению для того, чтобы качество зрения пациента не зависело от диаметра зрачка.

Оптическая сила в первой промежуточной зоне Z2 (фиг. 9e), следующей за центральной зоной (т. е. в зоне между радиусом 1,0 мм и 1,3 мм), сначала незначительно снижается от значения Р5 до минимального значения Р6, а затем постепенно возрастает с увеличением радиуса от оптической оси до конечного значения Р7: таким образом, эта промежуточная зона Z2 формирует в начальной своей части отрицательную сферическую аберрацию, например до радиуса примерно 1,12-1,13 мм, а затем положительную сферическую аберрацию в ее конечной части вблизи внешнего края самой зоны Z2. Однако, поскольку значения P5 и P6 находятся между P3 и P4, а значение оптической силы P7 больше, чем среднее значение оптической силы центральной зоны Z1, эта промежуточная зона Z2 в совокупности вызывает большее изменение оптической силы, чем в центре линзы, и способствует видению объектов, расположенных на среднем расстоянии (1,0 м) и вблизи (около 0,5 м) от пациента.

При дальнейшем удалении от центра линзы, во второй промежуточной зоне Z3 (фиг. 9f), между радиусами 1,3 мм и 1,5 мм оптическая сила сначала незначительно увеличивается от значения P8 до максимального значения P9, а затем постепенно уменьшается с увеличением радиуса от оптической оси до конечного значения Р10: таким образом, эта промежуточная зона Z3 формирует положительную сферическую аберрацию в начальной ее части, например до радиуса примерно 1,36-1,37 мм, а затем отрицательную сферическую аберрацию в ее конечной части вблизи ее внешнего радиуса. Однако, поскольку значения P8 и P9 оптической силы находятся между P3 и P4, а значение P10 ниже, чем среднее значение оптической силы центральной зоны Z1, эта промежуточная зона Z3 в самой внутренней своей части способствует видению объектов, расположенных на промежуточном расстоянии и вблизи от пациента, а в самой дальней своей части – дальнему зрению. Таким образом, промежуточная зона Z3 имеет характеристики, противоположные предыдущей зоне Z2, и способствует поддержанию зрения у пациента независимо от диаметра зрачка.

В третьей промежуточной зоне Z4 (фиг. 9g) между радиусом 1,5 мм и радиусом 2,25 мм оптическая сила постепенно уменьшается от значения Р11 до значения Р12 с увеличением радиуса от оптической оси при наличии отрицательной сферической аберрации вблизи ее внешнего края, частично компенсирующей положительную аберрацию роговицы. Кроме того, среднее значение оптической силы между P11 и P12, по существу, равно среднему значению оптической силы центральной зоны Z1 с допуском ±0,3 дптр. Эффект заключается в дополнительном улучшении зрения на большое расстояние.

Во внешней зоне Z5 (фиг. 9h) между радиусом 2,25 мм и радиусом 3,0 мм обеспечивается асферический монофокальный профиль с такой оптической силой, чтобы уменьшать, корректировать или устранять положительную сферическую аберрацию роговицы. Оптическая сила постепенно уменьшается от значения P13 до значения P14 по мере увеличения радиуса от оптической оси, по меньшей мере частично компенсируя положительную сферическую аберрацию роговицы. Как показано на фиг. 9i, значения P13 и P14 оптической силы находятся в диапазоне между P11 и P12: это позволяет частично компенсировать положительный вклад сферической аберрации роговицы для того, чтобы не устранять полностью способность зрения на малое расстояние для диаметров зрачка более 4,5 мм. В дополнительном примере можно создать зональные изменения оптической силы для дальнейшего улучшения характеристик интраокулярной линзы для экстремального зрения на малое расстояние (330–350 мм).

ПРИМЕР 3

В этом примере третьего варианта первого варианта осуществления изобретения передняя или задняя поверхность линзы имеет пять соосных зон Z1, Z2, Z3, Z4, Z5, примыкающих друг к другу, каждая из которых ограничивается соответствующим максимальным радиусом или внешним радиусом r1, r2, r3, r4, r5, а коэффициенты q₀, … q₁₁ полиномов Якоби для определения рефракционного профиля каждой соосной зоны Z1, Z2, Z3, Z4, Z5 находятся в соответствующих диапазонах. Диапазоны коэффициентов q₀, … q₁₁, относящиеся к зонам Z1, Z2, Z3, Z4, приведены в следующих четырех таблицах.

Следовательно, каждая зона Z1, Z2, Z3, Z4 описывается первыми двенадцатью членами разложения ряда Форбса.

Последняя зона Z5, т.е. самая внешняя зона, имеет коэффициенты q₀, … q₁₁ полиномов Якоби, тождественно равные нулю, являясь простой асферической поверхностью, в свою очередь описываемой уравнением

параметры которого следующие:

c = кривизна базовой сферы передней или задней поверхности линзы, и

k = коническая постоянная передней или задней поверхности.

Максимальные радиусы или внешние радиусы r1, r2, r3, r4, r5 соответствующих концентрических зон Z1, Z2, Z3, Z4, Z5, предпочтительно, составляют 0,5 – 3,0 мм.

Предпочтительно, внешние радиусы соответствующих зон Z1, Z2, Z3 и Z4 могут быть равны r1 = 0,4–0,5 мм, r2 = 0,7–0,9 мм, r3 = 1,25–1,45 мм и r4 = 2,15–2,35 мм, при этом внешний радиус внешней зоны Z5 всегда равен r3 = 3,0 мм.

Упомянутые максимальные радиусы, ограничивающие соответствующие зоны, просто в качестве примера могут составлять:

r1 = 0,5 мм, r2 = 0,82 мм, r3 = 1,37 мм, r4 = 2,25 мм и r5 = 3,0 мм, как показано на фиг. 11а.

Вышеупомянутые пять соосных зон, т. е. внутренняя или центральная зона Z1, промежуточные кольцевые зоны Z2, Z3, Z4 и внешняя кольцевая зона Z5, полностью заполняют апертуру («чистую апертуру») оптики или линзы.

Предпочтительно, сферическая аберрация формируется в центральной зоне Z1 и в промежуточных зонах Z2, Z3 и Z4 для получения целевой функции TFMTF, в соответствии с таблицами коэффициентов полиномов Якоби, приведенными выше. Вместо этого, во внешней зоне Z5 сферическая аберрация не формируется. Фактически в этом случае самая внешняя зона Z5 имеет нулевые коэффициенты.

График на фиг. 11b показывает характер изменения оптической силы линзы, относящейся к этому примеру 3. Как и в примере 2, также и в этом случае изменение оптической силы в одной зоне будет более выраженным по сравнению с примером 1, для того, чтобы непрерывно обеспечивать наилучшую остроту зрения или наилучшую модуляционную передаточную функцию, как для зрения на большое расстояние, так и для зрения на очень малое расстояние, т. е. для объектов, расположенных на расстоянии менее 500 мм от глаза и независимо от диаметра зрачка, который может принимать переменные значения 2,5 – 4,5 мм.

Разделение на зоны более ясно показано на графике на фиг. 11с, где видно, что первая зона или центральная зона Z1 проходит от центра линзы до радиуса 0,5 мм, на котором имеется первый разрыв оптической силы. Вторая зона или первая промежуточная зона Z2 проходит от радиуса 0,5 мм до радиуса 0,82 мм, на котором имеется второй разрыв оптической силы. Третья зона или вторая промежуточная зона Z3 проходит от радиуса 0,82 мм до радиуса 1,37 мм, на котором имеется третий разрыв оптической силы. Четвертая зона или третья промежуточная зона Z4 проходит от радиуса 1,37 мм до радиуса 2,25 мм, на котором имеется четвертый разрыв оптической силы. Пятая зона или внешняя зона Z5 проходит от радиуса 2,25 мм до внешнего радиуса 3,0 мм.

Более подробно, центральная зона Z1 (проходящая от r = 0,0 мм до r = 0,5 мм) включает в себя значения оптической силы (см. фиг. 11d), которые непрерывно изменяются между значением P1 в центре линзы или вблизи нее и значением P3 на краю центральной зоны или близко к нему.

На графике на фиг. 11d начальная оптическая сила P1 может быть адаптирована для улучшения зрения на большое расстояние, или она может принимать значение большее, чем требуется для зрения на большое расстояние, например, величина оптической силы может адаптироваться для наилучшей остроты зрения или наилучшей модуляционной передаточной функции для ближнего видения предметов, находящихся на расстоянии приблизительно 1,0 м от глаза пациента или для зрения на еще более малое расстояние (приблизительно 300 мм).

Более подробно, на графике на фиг. 11d оптическая сила внутренней или центральной зоны Z1 до радиуса 0,5 мм настроена на улучшение ближнего зрения (примерно на расстоянии 1,0 м) и постепенно уменьшается от центра линзы от значения P1 до минимального значения P2, например, на радиусе приблизительно 0,22–0,26 мм, при наличии незначительной отрицательной сферической аберрации в первой центральной подзоне (например, для улучшения зрения на большое расстояние). Продолжая прохождение за пределы центральной зоны, оптическая сила постепенно возрастает при наличии положительной сферической аберрации во второй центральной подзоне до максимального значения P3 на радиусе приблизительно 0,5 мм: таким образом, центральная зона эффективно разделяется на две подзоны, в которых изменение оптической силы попеременно способствует дальнему и ближнему зрению таким образом, что пациент имеет качество зрения, которое является более независимым от диаметра.

Оптическая сила в первой промежуточной зоне Z2 (фиг. 11e), следующей за центральной (т.е. в зоне между радиусами 0,5 мм и 0,82 мм), постепенно снижается от значения Р4 оптической силы до значения Р5 оптической силы при наличии отрицательной сферической аберрации в этой промежуточной зоне Z2. Однако, поскольку значения P4 и P5 ниже, чем P2, эта зона в совокупности вызывает изменение оптической силы, например, в пользу видения объектов, расположенных на расстоянии от пациента между промежуточной (1,0 м) и дальней областью.

При дальнейшем удалении от центра линзы во второй промежуточной зоне Z3 (фиг. 11f), между радиусами 0,82 мм и 1,37 мм оптическая сила сначала незначительно уменьшается от значения P6 до минимального значения P7, а затем постепенно возрастает с увеличением радиуса от оптической оси до предельного значения P8. Фактически, эта промежуточная зона Z3 обеспечивает незначительную отрицательную сферическую аберрацию в ее начальной части, например, до радиуса приблизительно 0,94 мм, и более выраженную положительную сферическую аберрацию в ее конечной части вблизи внешнего края зоны Z3, т.е. вблизи ее внешнего радиуса. Значения оптической силы между P6 и P7 способствуют улучшению зрения на большое расстояние, тогда как значение P8 способствует улучшению ближнего зрения. Предпочтительно, значения P6 и P7 оптической силы находятся между P4 и P5, а значение P8 больше, чем среднее значение оптической силы центральной зоны. Таким образом, эта промежуточная зона Z3 в совокупности имеет характеристики, противоположные предыдущей зоне Z2, и способствует поддержанию наилучшей остроты зрения или наилучшей модуляционной передаточной функции как для дальнего, так и для ближнего зрения, независимо от диаметра зрачка.

В третьей промежуточной зоне Z4 (фиг. 11g) между радиусом 1,37 мм и радиусом 2,25 мм оптическая сила сначала незначительно увеличивается от значения P9 до значения P10, а затем постепенно уменьшается с увеличением радиуса от оптической оси до значения Р11 при наличии общей отрицательной сферической аберрации в этой зоне Z4 вблизи ее внешнего края; в этом случае значения P9 и P10 оптической силы больше способствуют улучшению качества зрения в ближней промежуточной области (1,0 м), тогда как отрицательное конечное значение P11 способствует улучшению зрения на большое расстояние. Общий эффект этой зоны заключается в том, чтобы одновременно способствовать улучшению промежуточного зрения (1,0 м) и зрения на большое расстояние.

Во внешней зоне Z5 (фиг. 11h) между радиусом 2,25 мм и радиусом 3,0 мм обеспечивается асферический монофокальный профиль с таким профилем оптической силы, чтобы уменьшать, корректировать или устранять положительную сферическую аберрацию роговицы. Оптическая сила постепенно уменьшается от значения P12 до значения P13 по мере увеличения радиуса от оптической оси для того, чтобы частично компенсировать положительную сферическую аберрацию роговицы. Среднее значение оптической силы между P12 и P13, по существу, соответствует среднему значению оптической силы центральной зоны Z1 с допуском ±0,3 дптр.

В дополнительном примере можно создавать зональные изменения оптической силы для улучшения характеристик интраокулярной линзы для зрения на очень малое расстояние (330–350 мм) путем разделения поверхности линзы на большее количество зон, например семь.

ПРИМЕР 4

В этом примере четвертого варианта первого варианта осуществления изобретения передняя или задняя поверхность линзы состоит из семи соосных зон Z1, Z2, Z3, Z4, Z5, Z6, Z7, примыкающих друг к другу, каждая из которых ограничивается соответствующим максимальным радиусом или внешним радиусом r1, r2, r3, r4, r5, r6, r7, а коэффициенты q₀, … q₁₁ полиномов Якоби для определения рефракционного профиля каждой соосной зоны Z1, Z2, Z3, Z4, Z5, Z6, Z7 находятся в соответствующих диапазонах. Диапазоны коэффициентов q₀, … q₁₁, относящиеся к зонам Z1, Z2, Z3, Z4, Z5, Z6, приведены в следующих шести таблицах.

Следовательно, каждая зона Z1, Z2, Z3, Z4, Z5, Z6 описывается первыми двенадцатью членами разложения ряда Форбса.

Последняя зона Z7, т. е. самая внешняя зона, имеет коэффициенты q₀, … q₁₁ полиномов Якоби, тождественно равные нулю, являясь простой асферической поверхностью, в свою очередь описываемой уравнением

параметры которого следующие:

c = кривизна базовой сферы передней или задней поверхности линзы, и

k = коническая постоянная передней или задней поверхности.

Максимальные радиусы или внешние радиусы r1, r2, r3, r4, r5, r6, r7 соответствующих концентрических зон Z1, Z2, Z3, Z4, Z5, Z6, Z7, предпочтительно, составляют 0,5 – 3,0 мм.

Предпочтительно, внешние радиусы зон Z1, Z2, Z3, Z4, Z5 и Z6 могут быть равны r1 = 0,4-0,55 мм, r2 = 0,6-0,7 мм, r3 = 0,8-0,9 мм, r4 = 1,25-1,45 мм, r5 = 1,55-1,70 мм и r6 = 2,15-2,35 мм соответственно, при этом внешний радиус внешней зоны Z7 всегда r3 = 3,0 мм.

Упомянутые максимальные радиусы, ограничивающие соответствующие зоны, просто в качестве примера, могут составлять:

r1 = 0,5 мм, r2 = 0,66 мм, r3 = 0,82 мм, r4 = 1,37 мм, r5 = 1,60 мм, r6 = 2,25 мм и r7 = 3,0 мм, как показано на фиг. 13а.

Вышеупомянутые семь соосных зон, а именно внутренняя или центральная зона Z1, промежуточные кольцевые зоны Z2, Z3, Z4, Z5, Z6 и внешняя кольцевая зона Z7 полностью заполняют апертуру («чистую апертуру») оптики или линзы.

Предпочтительно, сферическая аберрация формируется во внутренней или центральной зоне Z1 и в промежуточных кольцевых зонах Z2, Z3, Z4, Z5 и Z6 для получения целевой функции TFMTF, в соответствии с таблицами коэффициентов полиномов Якоби, приведенными выше. Вместо этого, во внешней зоне Z7 сферическая аберрация отсутствует. Фактически в этом случае самая внешняя зона Z7 имеет нулевые коэффициенты.

График на фиг. 13b иллюстрирует характер изменения оптической силы линзы, способствующей улучшению предельной глубины резкости зрения (от дальнего до примерно 330–350 мм от глаза пациента) с разделением на семь зон.

Как и в примерах 2 и 3, также и в этом случае изменение оптической силы в одной зоне будет более выраженным по отношению к первому примеру 1 для непрерывного обеспечения наилучшей остроты зрения или наилучшей модуляционной передаточной функции, как для дальнего, так и для ближнего зрения, т.е. для объектов, расположенных на расстоянии менее 500 мм от глаза и независимо от диаметра зрачка, который может принимать переменные значения 2,5–4,5 мм.

Разделение на зоны более ясно показано на графике на фиг. 13c, где видно, что первая зона или центральная зона Z1 проходит от центра линзы до радиуса 0,5 мм, на котором имеется первый разрыв оптической силы. Вторая зона или первая промежуточная зона Z2 проходит от радиуса 0,5 мм до радиуса 0,66 мм, на котором имеется второй разрыв оптической силы. Третья зона или вторая промежуточная зона Z3 проходит от радиуса 0,66 мм до радиуса 0,82 мм, на котором имеется третий разрыв оптической силы. Четвертая зона или третья промежуточная зона Z4 проходит от радиуса 0,82 мм до радиуса 1,37 мм, на котором имеется четвертый разрыв оптической силы. Пятая зона или четвертая промежуточная зона Z5 проходит от радиуса 1,37 мм до радиуса 1,60 мм, на котором имеется пятый разрыв оптической силы. Шестая зона или пятая промежуточная зона Z6 проходит от радиуса 1,60 мм до радиуса 2,25 мм, на котором имеется шестой разрыв оптической силы. Седьмая зона или внешняя зона Z7 проходит от радиуса 2,25 мм до внешнего радиуса 3,0 мм.

Более подробно, центральная зона Z1 (проходящая от r = 0,0 мм до r = 0,5 мм) включает в себя значения оптической силы (см. фиг. 13d), которые непрерывно изменяются от значения P1 в центре линзы или вблизи нее и до значения P4 на краю центральной зоны или близко к нему.

На графике на фиг. 13d начальное значение P1 оптической силы может быть настроено для улучшения зрения на большое расстояние, или может принимать большее значение, чем требуется для зрения на большое расстояние, например, величина оптической силы может быть адаптировано для наилучшей остроты зрения или наилучшей модуляционной передаточной функции для ближнего видения предметов, расположенных на расстоянии приблизительно 1,0 м от глаза пациента или для зрения на еще более малое расстояние (приблизительно 300 мм).

Более подробно, на графике на фиг. 13d величина оптической силы внутренней или центральной зоны Z1 до радиуса 0,5 мм настроена на улучшение ближнего зрения (приблизительно на расстоянии 1,0 м) и постепенно уменьшается от центра линзы от значения P1 до минимального значения P2 при наличии незначительной отрицательной сферической аберрации в первой центральной подзоне (например, для улучшения зрения на большое расстояние), например, проходящей примерно до 0,25 мм от центра линзы. Продолжая прохождение к внешней стороне центральной зоны, оптическая сила постепенно увеличивается при наличии положительной сферической аберрации во второй центральной подзоне до максимального значения Р3, например, на радиусе, равном приблизительно 0,45 мм, а затем уменьшается до минимального значения P4 на внешнем краю зоны Z1 при наличии отрицательной сферической аберрации в третьей центральной подзоне: таким образом, центральная зона Z1 эффективно разделяется на три подзоны, в которых изменение оптической силы попеременно способствует зрению на большое расстояние и зрению на малое расстояние, для того, чтобы пациент имел качество зрения, которое является более независимым от диаметра зрачка.

Оптическая сила в первой промежуточной зоне Z2 (фиг. 13e), следующей за центральной зоной (т.е. в зоне между радиусами 0,5 мм и 0,65 мм), постепенно уменьшается от значения Р5 оптической силы до минимального значения Р6 оптической силы, например на радиусе приблизительно 0,55 мм; затем она увеличивается до достижения максимального значения Р7 оптической силы, например, на радиусе приблизительно 0,61 мм, а затем уменьшается до достижения значения Р8 оптической силы, совпадающего со значением Р5 оптической силы на внешнем краю зоны Z2. Поскольку значения P5 и P8 также ниже, чем P4 (см. фиг. 13c), эта промежуточная зона Z2 в совокупности вызывает такое изменение оптической силы, которое способствует видению объектов, расположенных на расстоянии от пациента в диапазоне между промежуточным расстоянием (1,0 м ) и дальним расстоянием (дальняя область).

По мере удаления от центра линзы, во второй промежуточной зоне Z3 (фиг. 13f), между радиусами 0,66 мм и 0,82 мм оптическая сила сначала незначительно уменьшается от значения P9 до минимального значения P10, а затем постепенно возрастает с увеличением радиуса от оптической оси до предельного значения P11. Фактически эта промежуточная зона Z3 обеспечивает незначительную отрицательную сферическую аберрацию в ее начальной части, например, до радиуса приблизительно 0,71 мм, и более выраженную положительную сферическую аберрацию в ее конечной части вблизи внешнего края зоны Z3. Значения оптической силы между P9 и P10 способствуют улучшению зрения на большое расстояние, тогда как значение P11 способствует улучшению ближнего зрения. Предпочтительно, значения P9 и P10 оптической силы находятся между P6 и P7, а значение P11 выше, чем среднее значение оптической силы центральной зоны. Следовательно, эта промежуточная зона Z3 в совокупности имеет характеристики, противоположные предыдущей зоне Z2, и способствует поддержанию наилучшей остроты зрения или наилучшей модуляционной передаточной функции как для зрения на большое расстояние, так и для ближнего зрения, независимо от диаметра зрачка.

В третьей промежуточной зоне Z4 (фиг. 13g) между радиусом 0,82 мм и радиусом 1,37 мм оптическая сила сначала незначительно уменьшается от значения Р12 до значения Р13, например на радиусе приблизительно 0,92 мм, а затем постепенно возрастает с увеличением радиуса от оптической оси до достижения максимального значения Р14, например, на радиусе приблизительно 1,2 мм, а затем уменьшается до значения Р15 на внешнем краю зоны Z4. Фактически, эта зона Z4 в совокупности обеспечивает положительную сферическую аберрацию до радиуса, соответствующего значению P14, и, следовательно, отрицательную сферическую аберрацию на самой внешней ее части. В этом случае значения P12 и P14 оптической силы больше всего способствуют улучшению качества зрения в диапазоне между ближней промежуточной областью (1,0 м) и дальней областью, в то время как конечное значение P15, по существу, способствует улучшению зрения на большом расстоянии. Общий эффект этой зоны Z4 заключается в том, чтобы одновременно способствовать улучшению зрения на малом расстоянии и зрения на большом расстоянии.

В четвертой промежуточной зоне Z5 (фиг. 13h) между радиусом 1,37 мм и радиусом 1,60 мм оптическая сила постепенно уменьшается от значения P16 до значения P17 на самом внешнем ее крае при наличии отрицательной сферической аберрации в упомянутой промежуточной кольцевой зоне Z5; в этом случае значения оптической силы между P16 и P17 больше всего способствуют улучшению качества зрения в диапазоне между ближней промежуточной областью (1,0 м) и дальней областью. Общий эффект этой зоны Z5 заключается в том, чтобы способствовать улучшению зрения между промежуточной и дальней областью.

В пятой промежуточной зоне Z6 (фиг. 13i) между радиусом 1,60 мм и радиусом 2,25 мм оптическая сила постепенно уменьшается с увеличением радиуса от оптической оси от значения P18 до значения P19 при наличии отрицательной сферической аберрации вблизи ее внешнего края и в большей степени способствует улучшению качества зрения в диапазоне от дальнего до ближнего, включая в себя промежуточную область, для очень больших диаметров зрачка (где приложенная оптическая сила обычно корректирует зрение только в дальней области), составляющих 3,2–4,5 мм.

Во внешней зоне Z7 (фиг. 13l) между радиусом 2,25 мм и радиусом 3,0 мм обеспечивается асферический монофокальный профиль с оптической силой, позволяющей уменьшать, корректировать или устранять положительную сферическую аберрацию роговицы. Также в этой зоне Z7 оптическая сила постепенно уменьшается от значения P20 до значения P21 по мере увеличения радиуса от оптической оси для того, чтобы по меньшей мере частично компенсировать положительную сферическую аберрацию роговицы.

Среднее значение оптической силы между P20 и P21, по существу, равно среднему значению оптической силы центральной зоны Z1 с допуском ±0,3 дптр.

ПРИМЕР 5

В этом примере второго варианта осуществления изобретения по меньшей мере передняя поверхность или задняя поверхность линзы имеет три соосные зоны Z1, Z2, Z3, примыкающие друг к другу, каждая из которых ограничивается соответствующим максимальным радиусом или внешним радиусом r1, r2, r3, а коэффициенты q₀, … q₂ полиномов Якоби для определения рефракционного профиля каждой соосной зоны Z1, Z2, Z3 находятся в соответствующих диапазонах. Диапазоны коэффициентов q₀, … q₂, относящиеся к зонам Z1, Z2, приведены в следующих двух таблицах.

Каждая из зон Z1, Z2 описывается первыми тремя членами разложения ряда Форбса.

Последняя зона Z3, т. е. самая внешняя зона, имеет коэффициенты q₀, ... q₂ полиномов Якоби, тождественно равные нулю, являясь простой асферической поверхностью, в свою очередь описываемой уравнением

параметры которого следующие:

c = величина, обратная радиусу кривизны R базовой сферы передней или задней поверхности линзы, и

k = коническая постоянная передней или задней поверхности.

Максимальные радиусы или внешние радиусы r1, r2, r3 соответствующих концентрических зон Z1, Z2, Z3, предпочтительно, составляют 0,5–3,0 мм.

Предпочтительно, внешние радиусы соответствующих зон Z1 и Z2 могут быть равны r1 = 0,9–1,1 мм и r2 = 1,4–1,6 мм, тогда как внешний радиус внешней зоны Z3 всегда равен r3 = 3,0 мм.

Упомянутые максимальные радиусы, ограничивающие соответствующие зоны, просто в качестве примера составляют: r1 = 1,0 мм, r2 = 1,5 мм, r3 = 3,0 мм, как показано на графике на фиг. 14а.

Вышеупомянутые три соосные зоны, а именно внутренняя или центральная зона Z1, промежуточная кольцевая зона Z2 и внешняя кольцевая зона Z3, полностью заполняют апертуру («чистую апертуру») оптики или линзы.

Предпочтительно, сферическая аберрация формируется в центральной зоне Z1 и в промежуточной зоне Z2 для получения целевой функции TFMTF, в соответствии с таблицами коэффициентов полиномов Якоби, представленными выше. Вместо этого, во внешней зоне Z3 сферическая аберрация не формируется. Фактически в этом случае самая внешняя зона Z3 имеет нулевые коэффициенты.

Фиг. 14b иллюстрирует разделение передней поверхности линзы всего на три отчетливые концентрические зоны, в которых оптическая сила меняется по-разному от зоны к зоне. На фигуре различимы два различных графика оптической силы, которые обозначены пунктирной и сплошной линией из-за того, что эта линза имеет цилиндрическую оптическую силу (т. е. различную в сагиттальной плоскости и тангенциальной плоскости, ортогональных друг другу). Фиг. 14b иллюстрирует характер изменения оптической силы относительно тангенциальной плоскости (сплошная линия) и сагиттальной плоскости (пунктирная линия). Тем не менее, из графика на фиг. 14b видно, что разница Δ между двумя оптическими силами почти постоянна при изменении радиуса (радиуса интраокулярной линзы) апертуры. Такая разница точно отражает цилиндрическую оптическую силу линзы.

Это разделение оптической силы (между тангенциальной и сагиттальной составляющими) может быть обеспечено на линзе двумя различными способами:

1) приложением к поверхности линзы, в которой отсутствует асферическая зональная изменчивость с коэффициентами полиномов Якоби для увеличения глубины резкости, следовательно, в конкретном случае к задней поверхности линзы – торической деформации, соответствующей разнице в цилиндрической оптической силе, Δ, которую необходимо скорректировать, оставив без изменений переднюю часть;

(2) приложением этой торической деформации к самой поверхности, где присутствует асферическая зональная изменчивость с коэффициентами полиномов Якоби для увеличения глубины резкости; как правило, во втором случае коэффициенты полиномов Якоби могут принимать разные значения, если они относятся соответственно к тангенциальной или сагиттальной плоскости.

Разделение на зоны более ясно показано на графике на фиг. 14c, где видно, что первая зона или центральная зона Z1 проходит от оптической оси или от центра поверхности (0,0 мм) до радиуса, равного 1,0 мм, на котором имеется первый разрыв оптической силы; затем следует промежуточная зона Z2, которая проходит от радиуса, равного 1,0 мм, до радиуса, равного 1,5 мм, на котором имеется второй разрыв оптической силы; наконец, имеется третья зона или внешняя зона Z3 между радиусом 1,5 мм и внешним радиусом поверхности, равным 3,0 мм.

Центральная зона (в диапазоне от r = 0,0 мм до r = 1,0 мм) может включать в себя множество значений оптической силы, относящихся к тангенциальной составляющей оптической силы, которые постепенно изменяются между первым значением P1T оптической силы в центре центральной зоны или вблизи него и вторым значением P2T оптической силы на краю центральной зоны или вблизи него; или, применительно к сагиттальной составляющей, оптическая сила изменяется между первым значением P1S оптической силы в центре центральной зоны или вблизи него и вторым значением P2S оптической силы на краю центральной зоны или вблизи него.

На графике на фиг. 3 иллюстрируется характер изменения оптической силы, ограниченной только центральной зоной: начальной оптической силе P1T, или P1S, можно присвоить значение, соответствующее зрению на большое расстояние, или ей можно присвоить большее значение, которое требуется для коррекции зрения на большое расстояние, например, как в данном случае, величина оптической силы может адаптироваться для обеспечения наилучшей остроты зрения или наилучшей модуляционной передаточной функции для ближнего промежуточного зрения, т.е. для предметов, находящихся на расстоянии приблизительно 500 мм от глаза пациента.

График на фиг. 14d иллюстрирует характер изменения оптической силы, ограниченную только центральной зоной Z1. Оптическая сила центральной зоны (в радиусе 1,0 мм) может постепенно уменьшаться с увеличением расстояния от оптической оси от значения по оси P1T, или P1S, до значения P2T, или P2S (соответственно, например, до значения оптической силы, необходимой для коррекции зрения на большое расстояние вблизи соединения внутренней и промежуточной зоны). Таким образом, в упомянутой центральной зоне формируется отрицательная сферическая аберрация для увеличения глубины резкости.

Различая тангенциальную и сагиттальную составляющие, оптическая сила в промежуточной зоне и во внешней зоне (т. е. между радиусом 1,0 мм и 3,0 мм — см. фиг. 14e) соответствует в этом случае в среднем величине, необходимой для коррекции зрения на большое расстояние, и постепенно уменьшается по мере увеличения радиуса от оптической оси, но менее выраженным образом (с меньшим градиентом) по отношению к центральной зоне. В промежуточной зоне Z2 формируется отрицательная сферическая аберрация для увеличения глубины резкости; в то время как во внешней зоне Z3 асферический монофокальный профиль имеет оптическую силу, позволяющую уменьшать, корректировать или устранять положительную сферическую аберрацию роговицы.

В проиллюстрированном варианте осуществления изобретения оптическая сила центральной зоны постепенно уменьшается от значения P1T (P1S) до значения P2T (P2S) на радиусе 1,0 мм; в промежуточной зоне и во внешней зоне (фиг. 14e) оптическая сила постепенно уменьшается от значения P3T – или P3S – (больше, чем P2T – или P2S – но меньше, чем P1T – или P1S) на радиусе 1,0 мм до значения P4T или P4S (больше, чем P2T или P2S, но меньше, чем P3T или P3S) на внешнем краю линзы. В качестве альтернативы, радиальное уменьшение оптической силы во внешней зоне может быть таким, что значение P4T или P4S меньше, чем P2T или P2S. На переходе между промежуточной зоной и внешней зоной есть разрыв оптической силы, хотя и незначительный.

Как уже было показано в примерах 2, 3 и 4 первого варианта осуществления изобретения, а также для второго варианта осуществления, способом, аналогичным показанному в этом примере 5, профиль одной или обеих поверхностей из числа передней и задней поверхностей линзы может выполняться с возможностью обеспечивать более сложное радиальное изменение оптической силы (т. е. разделяться на большее количество зон, каждая из которых имеет более четко выраженное изменение оптической силы), чем показано на фиг. 14b, для того, чтобы дополнительно увеличивать глубину резкости интраокулярной линзы путем распространения ее для разных диаметров зрачков.

Раскрытие примеров линз, представленное до сих пор, относится к одномерному случаю, но может быть распространено на двумерный случай, если предполагается рассматривать увеличенные изменения глубины резкости с усиленными волновыми фронтами с цилиндрической симметрией, например, для варианта осуществления линзы, направленного на увеличение изменения глубины резкости и коррекцию астигматизма.

Таким образом, могут быть изготовлены расширенные интраокулярные линзы, в которых первая поверхность линзы, например передняя поверхность, описывается асферическим степенным разложением типа, относящегося, без ограничения изобретения, к одному из вариантов осуществления, описанных выше, в то время как на второй поверхности, задней в данном случае, применяется цилиндрическая поверхность с целью коррекции остаточного астигматизма глаза пациента.

Раскрытие примеров линз, представленное до сих пор, может быть распространено на случай систем линз, если предполагается рассматривать расширенные изменения глубины резкости с дополнительным усилением волновых фронтов для того, чтобы получить контроль над изменением глубины резкости в случае бинокулярной коррекции.

Изобретение относится к линзе для офтальмологического использования, выполненной с возможностью изменять глубину резкости. Имплантируемая или носимая линза для офтальмологического использования содержит переднюю поверхность и заднюю поверхность, где по меньшей мере одна поверхность из указанных имеет асферический рефракционный профиль с круговой или вращательной симметрией по отношению к оптической оси и имеет геометрическую высоту z(r), определяемую разложением в ряд полиномов Форбса. При этом упомянутый рефракционный профиль создает усиление волнового фронта W(r), выходящего из линзы, таким образом, чтобы расширять глубину резкости постепенно и непрерывно в диапазоне оптической силы от -1,0 дптр до 4,0 дптр. Изобретение позволяет осуществлять значительные изменения глубины резкости без ущерба для качества зрения в эталонном диапазоне. 17 з.п. ф-лы, 51 ил.

1. Имплантируемая или носимая корректирующая линза для офтальмологического использования, характеризующаяся тем, что содержит переднюю поверхность и заднюю поверхность, при этом по меньшей мере одна поверхность из упомянутых передней поверхности и задней поверхности имеет асферический рефракционный профиль с круговой или вращательной симметрией, относительно оптической оси, причем упомянутый асферический рефракционный профиль разделен на Y взаимно соосных зон, где Y составляет от 3 до 7, профиль каждой зоны является профилем только рефракционного типа и имеет геометрическую высоту z(r), определяемую разложением в ряд полиномов Форбса по меньшей мере до третьего члена

где

i = число, составляющее от 0 до x, при этом 2≤x≤11,

r = радиус апертуры указанной по меньшей мере одной поверхности, который составляет от 0 до r_max,

c = величина, обратная радиусу кривизны R базовой сферы упомянутой по меньшей мере одной поверхности,

k = коническая постоянная упомянутой по меньшей мере одной поверхности,

r_max = максимальный радиус апертуры упомянутой по меньшей мере одной поверхности,

Q_i = полиномы Якоби параметра (α=0 и β=4)

q_i = коэффициенты полиномов Якоби Q_i,

при этом коэффициенты q_i полиномов Якоби для определения рефракционного профиля каждой соосной зоны, каждый из коэффициентов, имеют ненулевое значение для рефракционного профиля зон в количестве, равном Y-1, и равны нулю для рефракционного профиля самой внешней зоны,

при этом вся передняя поверхность или вся задняя поверхность состоит из упомянутого асферического рефракционного профиля, разделенного на упомянутое количество Y соосных зон только рефракционного типа,

упомянутые соосные зоны примыкают друг к другу и в области соединения или перехода между двумя соседними зонами обеспечивается непрерывность толщины,

упомянутые соосные зоны являются концентрическими зонами, при этом сферическая аберрация обеспечивается только в центральной зоне (Z1) и по меньшей мере в одной промежуточной кольцевой зоне (Z2) из упомянутых соосных зон, и между каждой соосной зоной и следующей зоной обеспечивается разрыв оптической силы,

указанные коэффициенты q_i находятся в диапазоне: -0,422≤ q_i≤0,800,

при этом изменение глубины резкости линзы обеспечивается в диапазоне оптической силы от -1 дптр до + 4,0 дптр;

и внешние радиусы соосных зон составляют 0,5-3 мм.

2. Линза по п. 1, в которой упомянутая по меньшей мере одна поверхность содержит или состоит из трех концентрических соосных зон (Z1, Z2, Z3), примыкающих друг к другу, каждая из которых ограничивается соответствующим максимальным радиусом или внешним радиусом (r1, r2, r3), причем коэффициенты (q₀, … q₂) полиномов Якоби для определения рефракционного профиля каждой концентрической соосной зоны

находятся в следующем диапазоне: -0,363 ≤ q_i ≤ 0,021, где i = 0, 1, 2,

при этом значение всех коэффициентов q_i отлично от нуля для рефракционного профиля двух (Z1, Z2) из упомянутых трех концентрических соосных зон и равно нулю для рефракционного профиля самой внешней зоны (Z3).

3. Линза по п. 2, в которой упомянутые три концентрические соосные зоны являются: центральной зоной (Z1), проходящей от оптической оси до первого внешнего радиуса r₁, промежуточной кольцевой зоной (Z2), проходящей от упомянутого первого внешнего радиуса r₁ до второго внешнего радиуса r₂, и внешней кольцевой зоной (Z3), проходящей от упомянутого второго внешнего радиуса r₂ до третьего внешнего радиуса r₃, совпадающего с внешним радиусом поверхности линзы.

4. Линза по п.2 или 3, в которой внешний радиус упомянутых двух соосных зон (Z1, Z2) равен r1 = 0,9-1,1 мм и r2 = 1,4-1,6 мм соответственно, а внешний радиус самой внешней зоны (Z3) всегда равен r3 = 3,0 мм.

5. Линза по п. 3, в которой сферическая аберрация формируется только в центральной зоне (Z1) и в промежуточной кольцевой зоне (Z2).

6. Линза по п. 3 или 5, в которой оптическая сила центральной зоны (Z1) уменьшается от первого значения Р1 до второго значения Р2 на первом внешнем радиусе r₁; при этом оптическая сила в промежуточной кольцевой зоне (Z2) и внешней кольцевой зоне (Z3) уменьшается от третьего значения Р3 на первом внешнем радиусе r₁ до четвертого значения Р4 на третьем внешнем радиусе r₃; причем P2<P4<P3<P1 или P4<P2<P3<P1.

7. Линза по п.1, в которой упомянутая по меньшей мере одна поверхность содержит или состоит из пяти концентрических соосных зон (Z1, Z2, Z3, Z4, Z5), примыкающих друг к другу, каждая из которых ограничивается соответствующим максимальным радиусом или внешним радиусом (r1, r2, r3, r4, r5), причем коэффициенты (q₀, … q₁₁) полиномов Якоби для определения рефракционного профиля каждой концентрической соосной зоны

находятся в следующем диапазоне: -0,422 ≤ q_i ≤ 0,700, или в следующем диапазоне: 0,069 ≤ q_i ≤ 0,115, где i = 0, …11,

причем значение всех коэффициентов q_i отлично от нуля для рефракционного профиля четырех (Z1, Z2, Z3, Z4) из упомянутых пяти концентрических соосных зон и равно нулю для рефракционного профиля самой внешней зоны (Z5).

8. Линза по п.7, в которой упомянутые пять концентрических соосных зон являются: центральной зоной (Z1), проходящей от оптической оси до первого внешнего радиуса r1; первой промежуточной кольцевой зоной (Z2), проходящей от упомянутого первого внешнего радиуса r1 до второго внешнего радиуса r2; второй промежуточной кольцевой зоной (Z3), проходящей от упомянутого второго внешнего радиуса r2 до третьего внешнего радиуса r3; третьей промежуточной кольцевой зоной (Z4), проходящей от упомянутого третьего внешнего радиуса r3 до четвертого внешнего радиуса r4; и внешней кольцевой зоной (Z5), проходящей от упомянутого четвертого внешнего радиуса r4 до пятого внешнего радиуса r5, совпадающего с внешним радиусом поверхности линзы.

9. Линза по п.7 или 8, в которой внешний радиус упомянутых четырех соосных зон (Z1, Z2, Z3, Z4) равен r1 = 0,4-0,5 мм, r2 = 0,7-0,9 мм, r3 = 1,25-1,45 мм и r4 = 2,15-2,35 мм соответственно, а внешний радиус самой внешней зоны (Z5) всегда равен r3 = 3,0 мм;

или внешний радиус упомянутых четырех соосных зон (Z1, Z2, Z3, Z4) равен r1 = 0,9-1,1 мм, r2 = 1,25-1,35 мм, r3 = 1,4-1,6 мм и r4 = 2,15-2,35 мм, соответственно, а внешний радиус самой внешней зоны (Z5) всегда равен r3 = 3,0 мм.

10. Линза по п.8, в которой сферическая аберрация формируется только в центральной зоне (Z1) и в трех промежуточных кольцевых зонах (Z2, Z3, Z4).

11. Линза по п. 8 или 10, в которой по мере увеличения радиуса оптическая сила центральной зоны (Z1), начиная с центра линзы:

увеличивается от первого значения Р1 до второго значения Р2 при наличии положительной сферической аберрации в первой центральной подзоне;

уменьшается от упомянутого второго значения Р2 до третьего значения Р3 при наличии отрицательной сферической аберрации во второй центральной подзоне;

увеличивается от упомянутого третьего значения Р3 до четвертого значения Р4 на первом внешнем радиусе r1 при наличии положительной сферической аберрации в третьей центральной подзоне;

при этом предпочтительно, оптическая сила в первой промежуточной кольцевой зоне (Z2), начиная с первого внешнего радиуса r1:

уменьшается от пятого значения Р5 до шестого значения Р6 при наличии отрицательной сферической аберрации в начальной части упомянутой первой промежуточной кольцевой зоны (Z2), и

увеличивается от упомянутого шестого значения Р6 до седьмого значения Р7 на втором внешнем радиусе r2 при наличии положительной сферической аберрации в конечной части упомянутой первой промежуточной кольцевой зоны (Z2);

при этом предпочтительно, пятое значение Р5 и шестое значение Р6 находятся в диапазоне между третьим значением Р3 и четвертым значением Р4, а седьмое значение Р7 больше, чем среднее значение оптической силы центральной зоны (Z1);

при этом предпочтительно, оптическая сила во второй промежуточной кольцевой зоне (Z3), начиная со второго внешнего радиуса r2:

увеличивается от восьмого значения Р8 до девятого значения Р9 при наличии положительной сферической аберрации в начальной части упомянутой второй промежуточной кольцевой зоны (Z3); и

уменьшается от упомянутого девятого значения Р9 до десятого значения Р10 на третьем внешнем радиусе r3 при наличии отрицательной сферической аберрации в конечной части упомянутой второй промежуточной кольцевой зоны (Z3),

при этом предпочтительно, восьмое значение Р8 и девятое значение Р9 находятся в диапазоне между третьим значением Р3 и четвертым значением Р4, а десятое значение Р10 меньше, чем среднее значение оптической силы центральной зоны (Z1);

при этом предпочтительно, оптическая сила в третьей промежуточной кольцевой зоне (Z4), начиная с третьего внешнего радиуса r3, уменьшается от одиннадцатого значения P11 до двенадцатого значения P12 на четвертом внешнем радиусе r4 при наличии отрицательной сферической аберрации; при этом предпочтительно, среднее значение оптической силы в упомянутой третьей промежуточной кольцевой зоне (Z4) по существу соответствует среднему значению оптической силы в центральной зоне (Z1);

при этом предпочтительно, оптическая сила во внешней кольцевой зоне (Z5), начиная с четвертого внешнего радиуса r4, уменьшается с тринадцатого значения Р13 до четырнадцатого значения Р14 на пятом внешнем радиусе r5; при этом предпочтительно, Р12<Р14<Р13<Р11.

12. Линза по п. 8 или 10, в которой по мере увеличения радиуса оптическая сила центральной зоны (Z1), начиная с центра линзы:

уменьшается от первого значения Р1 до второго значения Р2 при наличии отрицательной сферической аберрации в первой центральной подзоне; и

увеличивается от упомянутого второго значения Р2 до третьего значения Р3 на первом внешнем радиусе r1 при наличии положительной сферической аберрации во второй центральной подзоне;

при этом предпочтительно, оптическая сила в первой промежуточной кольцевой зоне (Z2), начиная с первого внешнего радиуса r1, уменьшается от четвертого значения Р4 до пятого значения Р5 при наличии отрицательной сферической аберрации в упомянутой первой промежуточной кольцевой зоне (Z2);

при этом предпочтительно, четвертое значение Р4 меньше второго значения Р2;

при этом предпочтительно, оптическая сила во второй промежуточной кольцевой зоне (Z3), начиная со второго внешнего радиуса r2:

уменьшается от шестого значения Р6 до седьмого значения Р7 при наличии отрицательной сферической аберрации в начальной части упомянутой второй промежуточной кольцевой зоны (Z3); и

увеличивается от упомянутого седьмого значения Р7 до восьмого значения Р8 на третьем внешнем радиусе r3 при наличии положительной сферической аберрации в конечной части упомянутой второй промежуточной кольцевой зоны (Z3),

при этом предпочтительно, шестое значение Р6 и седьмое значение Р7 находятся в диапазоне между четвертым значением Р4 и пятым значением Р5, а восьмое значение Р8 больше, чем среднее значение оптической силы центральной зоны (Z1);

при этом предпочтительно, оптическая сила в третьей промежуточной кольцевой зоне (Z4), начиная с третьего внешнего радиуса r3, увеличивается от девятого значения Р9 до десятого значения Р10 и уменьшается от упомянутого десятого значения Р10 до одиннадцатого значения Р11 на четвертом внешнем радиусе r4 при наличии в общем отрицательной сферической аберрации в упомянутой третьей промежуточной кольцевой зоне (Z4);

при этом предпочтительно, оптическая сила во внешней кольцевой зоне (Z5), начиная с четвертого внешнего радиуса r4, уменьшается от двенадцатого значения Р12 до тринадцатого значения Р13 на пятом внешнем радиусе r5; предпочтительно, среднее значение оптической силы между P12 и P13 по существу соответствует среднему значению оптической силы в центральной зоне (Z1).

13. Линза по п.1, в которой упомянутая по меньшей мере одна поверхность содержит или состоит из семи концентрических соосных зон (Z1, Z2, Z3, Z4, Z5, Z6, Z7), примыкающих друг к другу, каждая из которых ограничивается соответствующим максимальным радиусом или внешним радиусом (r1, r2, r3, r4, r5, r6, r7), причем коэффициенты (q₀, … q₁₁) полиномов Якоби для определения рефракционного профиля каждой концентрической соосной зоны

находятся в следующем диапазоне: -0,156 ≤ q_i ≤ 0,107, где i = 0, …11,

значение всех коэффициентов q_i не равно нулю для рефракционного профиля шести (Z1, Z2, Z3, Z4, Z5, Z6) из упомянутых семи концентрических соосных зон и равно нулю для рефракционного профиля самой внешней зоны (Z7).

14. Линза по п.13, в которой упомянутые семь концентрических соосных зон являются: центральной зоной (Z1), проходящей от оптической оси до первого внешнего радиуса r1; первой промежуточной кольцевой зоной (Z2), проходящей от упомянутого первого внешнего радиуса r1 до второго внешнего радиуса r2; второй промежуточной кольцевой зоной (Z3), проходящей от упомянутого второго внешнего радиуса r2 до третьего внешнего радиуса r3; третьей промежуточной кольцевой зоной (Z4), проходящей от упомянутого третьего внешнего радиуса r3 до четвертого внешнего радиуса r4; четвертой промежуточной кольцевой зоной (Z5), проходящей от упомянутого четвертого внешнего радиуса r4 до пятого внешнего радиуса r5; пятой промежуточной кольцевой зоной (Z6), проходящей от упомянутого пятого внешнего радиуса r5 до шестого внешнего радиуса r6; и внешней кольцевой зоной (Z7), проходящей от упомянутого шестого внешнего радиуса r6 до седьмого внешнего радиуса r7, совпадающего с внешним радиусом поверхности линзы.

15. Линза по п.13 или 14, в которой внешний радиус упомянутых шести соосных зон (Z1, Z2, Z3, Z4, Z5, Z6) равен r1 = 0,4-0,55 мм, r2 = 0,6-0,7 мм, r3 = 0,8-0,9 мм, r4 = 1,25-1,45 мм, r5 = 1,55-1,70 мм и r6 = 2,15-2,35 мм соответственно, при этом внешний радиус самой внешней зоны (Z7) всегда равен r3 = 3,0 мм.

16. Линза по п.14, в которой сферическая аберрация формируется только в центральной зоне (Z1) и в пяти промежуточных кольцевых зонах (Z2, Z3, Z4, Z5, Z6).

17. Линза по п. 14 или 16, в которой по мере увеличения радиуса оптическая сила центральной зоны (Z1), начиная с центра линзы:

уменьшается от первого значения Р1 до второго значения Р2 при наличии отрицательной сферической аберрации в первой центральной подзоне;

увеличивается от упомянутого второго значения Р2 до третьего значения Р3 при наличии положительной сферической аберрации во второй центральной подзоне; и

уменьшается от упомянутого третьего значения Р3 до четвертого значения Р4 на первом внешнем радиусе r1 при наличии отрицательной сферической аберрации в третьей центральной подзоне;

при этом предпочтительно, оптическая сила в первой промежуточной кольцевой зоне (Z2), начиная с первого внешнего радиуса r1:

уменьшается от пятого значения Р5 до шестого значения Р6 при наличии отрицательной сферической аберрации в начальной части упомянутой первой промежуточной кольцевой зоны (Z2);

увеличивается от упомянутого шестого значения Р6 до седьмого значения Р7 при наличии положительной сферической аберрации в промежуточной части упомянутой первой промежуточной кольцевой зоны (Z2); и

уменьшается от упомянутого седьмого значения Р7 до восьмого значения Р8 при наличии отрицательной сферической аберрации в конечной части упомянутой первой промежуточной кольцевой зоны (Z2),

при этом предпочтительно, упомянутое восьмое значение Р8 совпадает с упомянутым пятым значением Р5 и меньше четвертого значения Р4;

предпочтительно, оптическая сила во второй промежуточной кольцевой зоне (Z3), начиная со второго внешнего радиуса r2:

уменьшается от девятого значения Р9 до десятого значения Р10 при наличии отрицательной сферической аберрации в начальной части упомянутой второй промежуточной кольцевой зоны (Z3); и

увеличивается от упомянутого десятого значения Р10 до одиннадцатого значения Р11 на третьем внешнем радиусе r3 при наличии положительной сферической аберрации в конечной части упомянутой второй промежуточной кольцевой зоны (Z3),

при этом предпочтительно, девятое значение Р9 и десятое значение Р10 находятся в диапазоне между шестым значением Р6 и седьмым значением Р7, а одиннадцатое значение Р11 больше, чем среднее значение оптической силы центральной зоны (Z1);

при этом предпочтительно, оптическая сила в третьей промежуточной кольцевой зоне (Z4), начиная с третьего внешнего радиуса r3:

уменьшается от двенадцатого значения Р12 до тринадцатого значения Р13 при наличии отрицательной сферической аберрации в начальной части упомянутой третьей промежуточной кольцевой зоны (Z4);

увеличивается от упомянутого тринадцатого значения Р13 до четырнадцатого значения Р14 при наличии положительной сферической аберрации в промежуточной части упомянутой третьей промежуточной кольцевой зоны (Z4); и

уменьшается от упомянутого четырнадцатого значения Р14 до пятнадцатого значения Р15 на четвертом внешнем радиусе r4 при наличии отрицательной сферической аберрации в конечной части упомянутой третьей промежуточной кольцевой зоны (Z4);

при этом предпочтительно, оптическая сила в четвертой промежуточной кольцевой зоне (Z5), начиная с четвертого внешнего радиуса r4, уменьшается от шестнадцатого значения Р16 до семнадцатого значения Р17 на пятом внешнем радиусе r5 при наличии отрицательной сферической аберрации в упомянутой четвертой промежуточной кольцевой зоне (Z5),

предпочтительно, оптическая сила в пятой промежуточной кольцевой зоне (Z6), начиная с пятого внешнего радиуса r5, уменьшается от восемнадцатого значения Р18 до девятнадцатого значения Р19 на шестом внешнем радиусе r6 при наличии отрицательной сферической аберрации в упомянутой пятой промежуточной кольцевой зоне (Z6),

предпочтительно, оптическая сила во внешней кольцевой зоне (Z7), начиная с шестого внешнего радиуса r6, уменьшается от двадцатого значения Р20 до двадцать первого значения Р21 на седьмом внешнем радиусе r7; предпочтительно, двенадцатое, среднее значение оптической силы между P20 и P21 по существу соответствует среднему значению оптической силы центральной зоны (Z1).

18. Линза по любому из предшествующих пунктов, которая является интраокулярной линзой, при этом передняя поверхность имеет асферический рефракционный профиль с круговой или вращательной симметрией относительно оптической оси, а задняя поверхность содержит по меньшей мере один цилиндрический участок, или наоборот.