CN112494175A - 一种后房型非球面有晶体眼人工晶状体 - Google Patents
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Abstract
本发明属于有晶体眼人工晶状体技术领域，尤其涉及一种后房型非球面有晶体眼人工晶状体。本发明的目的是提供一种后房型非球面有晶体眼人工晶状体，其能通过在光学区设置中央零球差、周边负球差矫正的非球面的方式，达到虹膜直径较小时保持人眼晶状体自然球差，虹膜直径较大时进行负球差矫正，进而提高暗环境下的视力的效果。本发明相较于现有的固定球差非球面设计，具有暗环境下较大虹膜直径时可以对人眼晶状体进行负球差矫正，以提高暗环境下远视时视力的优点。
Description
技术领域
本发明属于有晶体眼人工晶状体技术领域，尤其涉及一种后房型非球面有晶体眼人工晶状体。
背景技术
有晶体眼人工晶状体，指的是在人眼自然晶状体仍然存在的前提下，植入眼中的附加透镜，主要用于近视、远视以及散光患者的屈光矫正。按照在眼内植入位置的不同，可以分为前房型有晶体眼人工晶状体以及后房型有晶体眼人工晶状体，其中后房型有晶体眼人工晶状体，即植入在虹膜后面、自然晶体前面的间隙里。在类似产品——白内障人工晶状体上，已经有在圆形透镜上采用的非球面设计，为的就是在摘除病变的原有晶状体后，在屈光矫正的基础上再进行球差矫正。
而人眼自然晶状体的焦距是连续调焦的，可以实现远近视力的调节，这个过程中的球差也是连续改变的，人眼自然晶状体在完全调节和完全放松状态下是截然相反的正球差和负球差，以瞳孔直径3-4mm为例，人眼视距为无穷远时球差约为+1D，在视距约700mm处球差几乎为0，随视距进一步减小至300mm时，球差反向增大，可达为-1D左右，当瞳孔直径最大时，视远球差可达+3D，这是自然进化的人眼球差变化特性，我们在长期生活当中，也慢慢适应了这一球差。
但是，白内障人工晶状体在使用时摘除了可以调焦的自然晶状体，所以单单就角膜和白内障人工晶状体组成光学***，这个***是没有连续调焦能力的，因此白内障人工晶状体只需矫正固定的球差即可。
因此，现有治疗白内障的非球面人工晶状体的设计，去除了具有调焦能力的自然晶状体，因此由该人工晶状体和角膜构成的***是一个固定焦距***，所以不需要去兼顾自然晶状体的调焦动作，这样其非球面设计也就十分简单了。
综上所述，市场上急需一种可以将人眼自然球差调节这一变量纳入到整个球差调节过程的新型非球面有晶体眼人工晶状体，在不同的瞳孔大小条件下，按实际需求表现出不同的非球面设计。
专利公开号为CN 108066046A，公开日为2018.05.25的中国发明专利公开了一种三焦点人工晶状体及其制造方法，前表面和/或后表面采用非球面设计，光学部的前表面和/或后表面具有衍射阶梯结构，相邻衍射阶梯的高度交替变化，其中，在标准人眼模型中，所述三焦点人工晶状体在0-6mm通光孔径下在视网膜处的纵向球差均为负值，且随着通光孔径的增大，所述纵向球差的绝对值增大，并且所述三焦点人工晶状体在6mm通光孔径下在视网膜处的纵向球差的范围为-0.26~-0.85mm。
但是该发明专利中的人工晶状体，本质还是固定不变的焦距，球差也是固定的三个，与人眼自然晶状体的连续变化焦距是完全不同的。
发明内容
本发明的目的是提供一种后房型非球面有晶体眼人工晶状体，其能通过在光学区设置中央零球差、周边负球差矫正的非球面的方式，达到虹膜直径较小时保持人眼完整屈光***自然球差，虹膜直径较大时进行负球差矫正，进而提高暗环境下的视力的效果。本发明相较于现有的无球差非球面设计，具有暗环境下较大虹膜直径时可以对人眼晶状体进行负球差矫正，以提高暗环境下远视时视力的优点。
一种后房型非球面有晶体眼人工晶状体，所述人工晶状体的非球面具有中央零球差、周边负球差矫正的效果。
人眼是在瞳孔调节过程中具有变球差特性的光学成像***，随着人眼晶状体变焦带来的视远视近的视力调节，其球差也在连续改变的。
此外，亮度100尼特（cd/m2）是理想的阅读环境，瞳孔直径d约为2.9mm，70尼特以下已不适合阅读，瞳孔直径约3.47mm时亮度为 20尼特，此环境己脱离明视状态，进入明视和暗视之间的过渡区环境，此时人眼视网膜的视杆细胞逐渐活跃，视锥细胞已接近截止，几无细节分辨能力，因而视近质量要求下降。现在生活中，例如夜间开车或者观看电影等，对视远要求远远高于视近，但如前所述，当亮度低于20尼特后自然人眼瞳孔扩大，视远球差最大可达+3D，会极大影响视远时视觉质量，因此需要引入负球差矫正。
本发明中，较小虹膜直径对应的就是明视状态，此时光线良好，对应无需矫正球差的情况，而虹膜直径＞3mm，即为上述瞳孔直径＞3.47mm时，即为暗视状态，此时进行负球差矫正，即可保证夜间活动时的视觉质量。
需要说明的是，本发明中的所述虹膜直径，指的是虹膜中间开孔的实际直径，所述瞳孔直径指的是上述虹膜中间开孔透过角膜，可以在外侧被测量到的像的直径，这个像是被放大的，因此具有上述虹膜直径3mm对应瞳孔直径3.47mm的说法。
此外，现有技术中的白内障人工晶状体，是对摘掉自然晶体后的人眼进行球差矫正，实质是对角膜球差进行矫正，这与本申请中用于对完整眼睛的球差进行矫正的方式完全不同，完整眼睛的非球面设计是为了在h≤1.5mm内保持人眼自然球差变化特征，h＞1.5mm外，减小远视球差以利于远视用眼需要。
进一步优选的技术方案在于：所述人工晶状体中央直径3mm内的区域零球差，用于保持人眼的自然球差，直径3mm外的区域具有负球差矫正效果，用于矫正人眼的自然球差，以提高暗环境下的视力。
进一步优选的技术方案在于：虹膜直径＞3mm时，通过所述人工晶状体直径3mm外的区域，矫正球差至+1D以内，矫正量最大值为-3D。
进一步优选的技术方案在于：所述人工晶状体的非球面截面函数表达为：
其中z表示光轴方向面型高度；C表示曲率半径倒数；h表示对应半径；k表示非球面参数，
对于h≤1.5mm的范围内，采用调整k和/或a4值的方式，使得3mm内人工晶状体具有零球差设计，对应虹膜直径处于3mm内时保持人眼自然球差的效果，
对于h＞1.5mm的范围内，采用调整a6和/或a8值的方式，使得3mm外人工晶状体具有-2D的球差，对应虹膜直径处于3mm外时对人眼补偿2D球差的效果。
进一步优选的技术方案在于：所述人工晶状体的光学区中心厚度为0.05-0.25mm。
进一步优选的技术方案在于：所述人工晶状体的光学区为凸凹型圆形透镜，所述凸凹型圆形透镜的前表面或者后表面为非球面。
不同于白内障人工晶状体的固定焦距***中的非球面球差矫正设计，因为其仅仅对角膜固定球差的矫正，本发明是对具有连续调焦能力的人眼自然晶状体的连续球差变化进行调节，这是完全不同的，也是更加困难的。
附图说明
图1为本发明实施例1中的模型眼光路图。
图2为本发明实施例1中的像距分布图。
图3为本发明实施例1中植入球面屈光晶体后的模型眼像距分布图，其中可以看到两条分布曲线之间有偏差，球面屈光晶体改变了人眼的球差分布。
图4为本发明实施例1中植入非球面屈光晶体后模型眼中像距分布涂。
图5为本发明实施例1中模拟房水中的光焦度分布图。
图6为本发明实施例2中模拟房水中设计晶体的光焦度分布图。
图7为本发明实施例2中模拟房水中-15D晶体在直径3mm内零球差的光焦度分布图。
图8为本发明实施例2中模拟房水中-15D晶体在瞳孔直径8mm处实现2D的球差补偿的光焦度分布图。
具体实施方式
以下所述仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明的范围进行限定。
实施例1
-6D的近视眼，用古尔斯特兰德模型眼描述，模型眼光学结构参量如下。
曲率半径：角膜前表面7.8mm，角膜后表面6.8mm，晶状体前表面10.0mm，晶状体后表面-6.0mm，晶体核前表面7.911mm，晶体核后表面-5.75mm；折射面位置：角膜前表面0mm，角膜后表面0.5mm，晶状体前表面3.6mm，晶状体后表面7.2mm，晶体核前表面4.146mm，晶体核后表面4.565mm；折射率：角膜1.376，房水1.336，晶状体1.386，晶体核1.406，玻璃体1.336。
该近视眼远点距L=166.667mm，对应模型眼光路见附图1，在轴像距L′=19.5616mm,像距分布见附图2，眼轴长为26.762mm。
若按照现有技术中的方式，植入球面屈光晶体，则该球面屈光晶体的光学参量为：前表面曲率半径r1=22.763mm，后表面曲率半径r2=9.6mm，折射率n=1.461，中心厚度t=0.05mm。该模型眼状态的眼轴长为26.762mm不变，在轴像距L′=19.5616mm,远点距L为∞，像距分布见附图3。
此时显见，植入的晶体矫正人眼屈光不正的同时，改变了人眼的球差分布。
因此本实施例中，对上述球面晶体采用二次曲面的非球面设计进行修改, 二次曲面截面函数可表达为：
其中z表示：光轴方向面型高度；C表示：曲率半径倒数；h表示：对应半径；k表示：非球面参数，取k=12.5，则像距分布见附图4。
此时，植入的非球面晶体矫正人眼屈光不正的同时，不改变人眼的球差分布，即对应所述人工晶状体直径3mm内的区域零球差，用于保持人眼晶状体的自然球差的设计。
另外，该非球面屈光晶体在模拟眼内房水中（n=1.336）无限远入射的光焦度分布见附图5。
附图5显示了一个零球差设计晶体的光焦度分布,表明:在模拟眼内房水中无限远入射,按零球差设计的非球面晶体,可以实现植入人眼后不改变人眼球差分布的目的。
在本实施例中，所述人工晶状体的光学区中心厚度为0.05-0.25mm。所述人工晶状体的光学区为凸凹型圆形透镜，所述凸凹型圆形透镜的前表面或者后表面为非球面。
实施例2
人眼在光线不足情况下，瞳孔直径可达8mm，对应虹膜直径约6.8-7mm，给予补偿2D-3D球差设计，通过高次曲面函数中的高次项a6和a8系数调整。
高次曲面截面函数为：
其中z表示：光轴方向面型高度；C表示：曲率半径倒数；h表示：对应半径；k表示：非球面参数。
本实施例中，采用a6系数为-0.00001，a8系数为-6E-7调整，从而在人眼瞳孔直径8mm情况下，屈光晶体具有2D的球差补偿，减少人眼本身的球差，调整后模拟眼内房水中的光焦度分布见附图6。
关于屈光晶体直径3mm内零球差设计的调整参量，根据适用性可以采用高次曲面函数中的高次项a4系数;直径3mm外球差补偿，也可以根据适用性单独采用a6或a8系数调整。以-15D屈光晶体为例，晶体光学参量为:前表面r1=-63.174mm，后表面r2=9.6mm，折射率n=1.461，中心厚度t=0.05mm。采用a4系数为0.00018，实现屈光晶体直径3mm内零球差，见附图7。
采用a6系数为-1.9E-5，达到屈光晶体在瞳孔直径8mm处实现2D的球差补充，见附图8。
上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明不限于上述实施方式，在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种修改。这些都是不具有创造性的修改，只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。
Claims (6)
1.一种后房型非球面有晶体眼人工晶状体，其特征在于：所述人工晶状体的非球面具有中央零球差、周边负球差矫正的效果。
2.根据权利要求1所述的一种后房型非球面有晶体眼人工晶状体，其特征在于：所述人工晶状体中央直径3mm内的区域零球差，用于保持人眼的自然球差，直径3mm外的区域具有负球差矫正效果，用于矫正人眼的自然球差，以提高暗环境下的视力。
3.根据权利要求1所述的一种后房型非球面有晶体眼人工晶状体，其特征在于：虹膜直径＞3mm时，通过所述人工晶状体直径3mm外的区域，矫正球差至+1D以内，矫正量最大值为-3D。
4.根据权利要求1所述的一种后房型非球面有晶体眼人工晶状体，其特征在于：所述人工晶状体的非球面截面函数表达为：
其中z表示光轴方向面型高度；C表示曲率半径倒数；h表示对应半径；k表示非球面参数，
对于h≤1.5mm的范围内，采用调整k和/或a4值的方式，使得3mm内人工晶状体具有零球差设计，对应虹膜直径处于3mm内时保持人眼自然球差的效果，
对于h＞1.5mm的范围内，采用调整a6和/或a8值的方式，使得3mm外人工晶状体具有-2D的球差，对应虹膜直径处于3mm外时对人眼补偿2D球差的效果。
5.根据权利要求1所述的一种后房型非球面有晶体眼人工晶状体，其特征在于：所述人工晶状体的光学区中心厚度为0.05-0.25mm。
6.根据权利要求1所述的一种后房型非球面有晶体眼人工晶状体，其特征在于：所述人工晶状体的光学区为凸凹型圆形透镜，所述凸凹型圆形透镜的前表面或者后表面为非球面。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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