BRPI0707619A2

BRPI0707619A2 - lente intraocular pseudoacomodativa apresentado zonas difrativas com Áreas variadas

Info

Publication number: BRPI0707619A2
Application number: BRPI0707619-3A
Authority: BR
Inventors: Xin Hong; Steve Vannoy; Xiaoxiao Zhang
Original assignee: Alcon Reseach Ltd
Priority date: 2006-02-09
Filing date: 2007-02-09
Publication date: 2011-05-10
Also published as: US20070182921A1; EP1982229A1; CA2642021C; CN101416096A; AU2007213726A1; RU2416812C2; CN101846813B; CN101416096B; US7441894B2; KR101309604B1; IL193354A; BRPI0707619B8; ES2545305T3; JP5824000B2; JP2013165973A; WO2007092949A1; IL193354A0; EP1982229B1; KR20080094101A; RU2008136206A

Abstract

LENTE INTRAOCULAR PSEUDOACOMODATIVA APRESENTANDO ZONAS DIFRATIVAS COM ÁREAS VARIADAS. Em um aspecto da invenção, é descrita uma lente oftálmica trifocal que inclui um meio óptico apresentando pelo menos uma superfície óptica, e uma pluralidade de zonas difrativas que é disposta em uma porção dessa superfície em torno de um eixo óptico do meio óptico. Pelo menos duas dessas zonas difrativas apresentam diferentes áreas de modo a produzirem um alargamento dos perfis de energia óptica em um foco próximo e em um foco distante das zonas difrativas para gerar um foco intermediário.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "LENTE IN-TRAOCULAR PSEUDOACOMODATIVA APRESENTANDO ZONAS Dl-FRATIVAS COM ÁREAS VARIADAS".

REFERÊNCIA CRUZADA A PEDIDOS RELACIONADOS

Este pedido reivindica prioridade de acordo com o Pedido dePatente U.S. Nq 11/350.497, 35 U.S.C. §119, depositado em 9 de fevereirode 2006, os conteúdos totais do qual são aqui incorporados para referência.

ANTECEDENTES

A presente invenção refere-se, de modo geral, a lentes oftálmi-cas multifocais, e, mais particularmente, a lentes oftálmicas trifocais, taiscomo lentes intra-oculares trifocais (IOLs).

Uma pluralidade de lentes oftálmicas encontra-se disponível pa-ra corrigir distúrbios visuais, tais como catarata, miopia, hipermetropia ouastigmatismo. Por exemplo, uma lente intra-ocular (IOL) pode ser implantadano olho de um paciente durante a cirurgia de catarata para compensar a po-tência óptica perdida da lente natural removida. Através da provisão da po-tência óptica exigida, as IOLs não proporcionam a acomodação (isto é, acapacidade de focalizar objetos em distâncias variadas) que pode ser con-seguida por uma lente natural. Entretanto, são conhecidas IOLs multifocaisque podem prover um certo grau de acomodação (também conhecido comopseudoacomodação). Por exemplo, encontram-se disponíveis IOLs difrativasbifocais que podem prover um foco próximo e um foco distante.

As lentes oftálmicas trifocais são também conhecidas por prove-rem um foco próximo e um foco distante, assim como um foco intermediário.Tais lentes trifocais convencionais, entretanto, sofrem de inúmeros inconve-nientes. Por exemplo, elas proporcionam uma visão intermediária à custa dadegradação da visão de longe e/ou de perto.

Conseqüentemente, existe uma necessidade de lentes oftálmi-cas multifocais aperfeiçoadas, e, particularmente, lentes oftálmicas trifocais.Existe também uma necessidade de tais lentes multifocais na forma de len-tes intra-oculares (IOLs) que podem ser implantadas nos olhos de pacientes,por exemplo, para substituir a lente natural.SUMÁRIO

A presente invenção refere-se, de maneira geral, a lentes oftál-micas difrativas, tais como lentes intra-oculares trifocais (IOLs) que propor-cionam a visão de perto e de longe, bem como visão intermediária. As lentesoftálmicas da invenção utilizam estruturas difrativas para dirigir luz incidentepara três regiões focais correspondendo à visão de perto, intermediária e delonge. Por exemplo, as lentes oftálmicas incluem uma pluralidade de zonasdifrativas com áreas variadas de modo a produzirem um alargamento dosperfis de energia óptica em um foco próximo e em um foco distante geradospor essas zonas, criando assim um foco intermediário. Em alguns casos,uma diferença máxima entre as áreas das zonas difrativas pode estar, porexemplo, em uma faixa de cerca de 75% a cerca de 200%.

Em um aspecto da invenção, é descrita uma lente oftálmica trifo-cal que inclui um meio óptico apresentando pelo menos uma superfície ópti-ca, e uma pluralidade de zonas difrativas que é disposta em uma porçãodessa superfície em torno de um eixo óptico do meio óptico. Pelo menosduas dessas zonas difrativas apresentam diferentes áreas de modo a produ-zirem um alargamento dos perfis de energia óptica em um foco próximo eem um foco distante das zonas difrativas para gerar um foco intermediário.Por meio de exemplo, as zonas difrativas podem dirigir pelo menos cerca de25% da energia de luz incidente, ou, preferivelmente, pelo menos cerca de28% da energia de luz incidente, em cada dos focos próximo e distante, en-quanto dirige pelo menos cerca de 10% da energia de luz incidente para ofoco intermediário. A superfície óptica pode também incluir um perfil de refe-rência caracterizado por uma curva de base para gerar uma potência refrati-va correspondendo ao foco distante. O termo "zona difrativa", conforme usa-do aqui, se refere a uma área da superfície que contém uma ou mais estru-turas difrativas que são repetidas, seja identicamente, seja de acordo comuma apodização selecionada, para gerar um padrão de difração dispostonessa superfície.

Em um aspecto afim, as zonas difrativas exibem maiores áreascomo uma função da maior distância do eixo óptico. Por exemplo, as zonasdifrativas podem ser formadas como zonas anulares, onde um quadrado doraio de uma zona é definido pela seguinte relação:

r2i = (2i + l)Áf + g(i),

onde /' indica um número de zona, t2·, indica um raio quadrado dessa zona, ef indica uma potência adicional do foco próximo com relação ao foco distan-te, λ indica um comprimento de onda determinado, e g(i) indica uma funçãode não-constante de i.

Por meio de exemplo, a função g(i) pode ser definida, como se-gue:

g(i) = (af + bi)f,

onde

i indica o número de zona,

a e b são dois parâmetros ajustáveis, e

f indica o comprimento focai do foco próximo. Por meio de e-xemplo, a pode estar em uma faixa de cerca de 0,1 λ a cerca de 0,3 λ, e bpode estar em uma faixa de cerca de 1,5 λ a cerca de 2,5 λ, onde λ indica ocomprimento de onda.

Em outro aspecto, a invenção apresenta uma lente oftálmica tri-focal que compreende um meio óptico apresentando uma superfície caracte-rizada por uma curva de referência de base, e uma pluralidade de estruturasdifrativas anulares sobrepostas em uma porção dessa curva de base emtorno de um eixo óptico do meio óptico. As estruturas difrativas exibem largu-ras variadas de modo a coletivamente proverem visão de perto, intermediá-ria e de longe.

Em um aspecto afim, as estruturas difrativas exibem maioreslarguras como uma função da maior distância a partir do eixo óptico. Pormeio de exemplo, as larguras das estruturas difrativas podem aumentar ra-dialmente para fora a partir do eixo óptico em um modo linear ou não-linear.Por meio de exemplo, em algumas concretizações, as larguras aumentamlinearmente de tal modo que uma diferença de porcentagem máxima naslarguras das estruturas varie de cerca de 75% a cerca de 200%.

Em outro aspecto, é descrita uma lente oftálmica multifocal queinclui um meio óptico apresentando pelo menos uma superfície óptica, e pelomenos duas zonas difrativas dispostas nessa superfície. Uma das zonasdifrativas apresenta uma área maior do que uma área da outra zona por umfator em uma faixa de cerca de 75% a cerca de 200%, de tal modo que aszonas coletivamente proporcionem visão de perto, intermediária e de longe.

Um entendimento adicional da invenção poderá ser conseguidopor meio de referência à seguinte descrição detalhada em conjunção com osdesenhos anexos, que são descritos resumidamente baixo.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

A Figura 1A é uma vista em seção transversal esquemática deuma lente oftálmica trifocal, de acordo com uma concretização da invenção.

A Figura 1B é uma vista em seção transversal esquemática deuma superfície anterior de um meio óptico da lente da Figura 1A compreen-dendo uma pluralidade de estruturas difrativas sobrepostas em um perfil debase.

A Figura 2 é uma vista frontal da lente difrativa das figuras ante-riores que representa uma pluralidade de zonas anulares formadas pelasestruturas difrativas.

A Figura 3 mostra uma distribuição exemplificativa da potênciaóptica nas regiões de perto, intermediária e de longe de uma lente oftálmicatrifocal, de acordo com uma concretização da invenção.

A Figura 4A esquematicamente representa a focalização da luzque emana de um objeto próximo, intermediário e distante sobre a retina deum olho no qual é implantada uma lente IOL trifocal, de acordo com umaconcretização da invenção.

A Figura 4B é uma vista frontal esquemática de uma lente oftál-mica trifocal, de acordo com outra concretização da invenção, que apresentapadrões difrativos bifocais interno e externo com diferentes potências adicio-nais selecionadas, de tal modo que os padrões coletivamente proporcionemvisão de perto, intermediária e de longe.

A Figura 4C esquematicamente representa perfis de energia óp-tica nos focos próximo e distante de padrões bifocais individuais da lentemostrada na Figura 4B, bem como os perfis de energia nos focos próximo,intermediário e distante coletivamente providos pelos padrões combinados.

A Figura 5A é uma vista em seção transversal esquemática deuma lente oftálmica trifocal, de acordo com outra concretização da invenção,que apresenta zonas difrativas com áreas desiguais.

A Figura 5B é uma vista frontal da lente oftálmica da Figura 5A.

A Figura 6 apresenta dois gráficos esquemáticos que contrastamas relações entre os raios quadrados das zonas difrativas de duas lentesdifrativas, em uma das quais as zonas difrativas exibem áreas uniformes ena outra exibem áreas não-uniformes.

A Figura 7 apresenta dois gráficos esquemáticos que ilustram oaperfeiçoamento de acuidade visual para visão intermediária provida poruma lente oftálmica trifocal, de acordo com uma concretização da invenção.

A Figura 8 esquematicamente representa o retardo de fase ópti-ca (OPD) associado com três ordens de difração de uma lente oftálmica di-frativa multifocal através de duas ordens difrativas como uma função da dis-tância radial quadrada do eixo óptico da lente.

DESCRIÇÃO DETALHADA

A presente invenção refere-se, de maneira geral, a lentes oftál-micas trifocais, tais como lentes intra-oculares, que proporcionam visão deperto, intermediária e de longe. As lentes oftálmicas trifocais da invençãovantajosamente apresentam um desempenho visual aperfeiçoado para avisão intermediária com relação àquele tipicamente obtido pelas lentes trifo-cais convencionais enquanto mantêm e, em muitos casos, excedem o de-sempenho visual de perto e de longe de tais lentes convencionais. Nas con-cretizações discutidas abaixo, vários aspectos das lentes trifocais da inven-ção são descritos em conexão com as lentes intra-oculares. Contudo, deveser entendido que os princípios da invenção podem ser similarmente aplica-dos à fabricação de outras lentes oftálmicas, tais como lentes de contato.

Com referência às Figuras 1A e 1B, uma lente oftálmica trifocal10, de acordo com uma concretização da invenção, inclui um meio óptico 12apresentando uma superfície óptica anterior 14 e uma superfície óptica pos-terior 16. Nesta concretização, as superfícies ópticas anterior e posterior sãosimetricamente dispostas em torno de um eixo óptico 18 da lente, emborasuperfícies assimétricas possam também ser empregadas. A lente exemplifi-cativa 10 também inclui agarres ou membros de fixação que se estendemradialmente 20 para sua colocação no olho de um paciente. O meio óptico12 pode ser formado de qualquer material biocompatível adequado. Algunsexemplos de tais materiais incluem, sem limitação, acrílico macio, silicone,hidrogel ou outros materiais poliméricos biocompatíveis apresentando umíndice exigido de refração para uma aplicação específica da lente. Os mem-bros de fixação 20 podem também ser formados de materiais poliméricosadequados, tais como polimetilmetacrilato, polipropileno e semelhantes. Em-bora as superfícies 14 e 16 sejam representadas como sendo geralmenteconvexas, cada superfície pode ter uma forma geralmente côncava. Alterna-tivamente, as superfícies 14 e 16 podem ser selecionadas para proveremuma lente plano-convexa ou plano côncava. Os termos "lente intra-ocular" esua abreviação "IOL" são usados aqui intercambiavelmente para descreverlentes que são implantadas no interior de um olho ou para substituir a lentenatural do olho ou para, de outra forma, aumentar a visão, não obstante se alente natural é ou não removida.

A superfície anterior 14 é caracterizada por uma curva de base22 (representada por linhas tracejadas) que proporciona uma potência refra-tiva selecionada e na qual é sobreposta uma pluralidade de estruturas difra-tivas 24. Conforme esquematicamente mostrado na Figura 2, as estruturasdifrativas 24 podem ser caracterizadas como formando uma pluralidade dezonas difrativas anulares concêntricas 26 que difratam luz incidente parauma pluralidade de ordens difrativas, em uma maneira discutida abaixo emmaiores detalhes. As zonas difrativas 26 são confinadas dentro de uma por-ção da superfície que é circundada por uma porção periférica 28 que é des-provida de estruturas difrativas. Em outras palavras, as zonas difrativas sãotruncadas de tal modo que a porção periférica da superfície anterior propor-cione uma potência puramente refrativa ditada pela curva de base. Nestaconcretização, as zonas difrativas são caracterizadas por dois padrões difra-tivos, um dos quais é aqui denominado de padrão trifocal e o outro como umpadrão bifocal. Mais especificamente, as zonas anulares 26a, 26b e 26c, queformam o padrão difrativo trifocal, cooperativamente direcionam luz incidenteprincipalmente para três ordens de difração (aqui denominada de ordens dedifração "+1", "0", e "-1"). A luz dirigida para a ordem de difração +1 conver-ge para formar um foco próximo, enquanto que os feixes de luz dirigidos pa-ra as ordens de difração 0 - 1 convergem para formar, respectivamente, umfoco intermediário e longe (distância). Deve ser apreciado que as zonas di-frativas que formam o padrão trifocal difratam luz para as ordens mais altastambém. Entretanto, o padrão trifocal difrata uma grande porcentagem da luzincidente, por exemplo, cerca de 60% ou mais, para as três ordens.

Nesta concretização exemplificativa, as zonas difrativas anulares26d, 26e, 26f, 26h e 26i formam o padrão difrativo bifocal, que difrata a luzincidente principalmente para duas ordens de difração (por exemplo, ordensde "0" e "+1"). A luz difratada para a 0ésima ordem do padrão bifocal convergepara um foco que é substancialmente coincidente com o foco de distânciaacima gerado pela convergência da luz difratada para a ordem -1 do padrãotrifocal. E a luz difratada para a ordem de difração +1 do padrão bifocal con-verge para um foco que é substancialmente coincidente com o foco próximoacima gerado pela convergência da luz difrata para a ordem de difração +1do padrão trifocal. Similar ao padrão trifocal, o padrão bifocal difrata luz paraordens mais altas também. Entretanto, ele difrata o volume de energia ópticaincidente, por exemplo, cerca de 60% ou mais, para as ordens 0 e -1.

Além disso, o foco refrativo provido pela curva de base da super-fície anterior substancialmente corresponde ao foco distante gerado pelospadrões difrativos. Isto é, a potência refrativa da lente contribui para o de-sempenho da lente para a visão de longe.

Conforme mostrado esquematicamente na Figura 1B, nestaconcretização exemplificativa, as zonas difrativas trifocais são formadas porestruturas (degraus) difrativas substancialmente retangulares, que são sepa-radas entre si em seus limites de zona por uma altura de degrau substanci-almente uniforme. Por meio de exemplo, a altura do degrau em um compri-mento de onda determinado pode ser definida de acordo com a seguinterelação:

<formula>formula see original document page 9</formula>

onde

λ é o comprimento de onda determinado (por exemplo, 550 nm),a indica um parâmetro que pode ser ajustado para controlar aeficiência de difração associada com várias ordens. Por meio de exemplo, apode ser selecionado para ser 2,5,

n2 é o índice refrativo do meio óptico, e

H1 indica o índice refrativo do meio que circunda a lente. Nasconcretizações nas quais o meio circundante é o humor aquoso apresentan-do um índice de retração de 1,336, o índice refrativo do meio óptico (n2) po-de ser selecionado para ser 1,55. A altura do degrau provida pela equaçãoacima é apenas um exemplo, e as outras alturas de degrau podem tambémser utilizadas.

Em contraste, as zonas difrativas bifocais, nesta concretizaçãoexemplificativa, são formadas por uma pluralidade de estruturas difrativas naforma de dente de serra, que são separadas entre si em seus respectivoslimites de zona por alturas de degrau não-uniformes. Mais especificamente,as alturas de degrau nos limites de zona do padrão bifocal progressivamentediminuem na medida em que aumenta suas distâncias a partir do eixo ópti-co. Em outras palavras, as alturas de degrau nos limites das estruturas difra-tivas bifocais são "apodizadas" de modo a modificarem a fração da energiaóptica difratada nos focos próximo e distante como uma função do tamanhoda abertura (por exemplo, na medida em que aumenta o tamanho de abertu-ra, mais da energia da luz é difratada para o foco distante). Por meio de e-xemplo, a altura do degrau em cada limite de zona do padrão difrativo bifocalpode ser definida de acordo com a seguinte relação:

<formula>formula see original document page 9</formula>

onde

λ indica um comprimento de onda determinado (por exemplo,550 nm),

a indica um parâmetro que pode ser ajustado para controlar aeficiência de difração associada com várias ordens, por exemplo, a pode serselecionado para ser 2,5,

n2 indica o índice de retração do meio óptico, e

n1 indica o índice refrativo de um meio no qual a lente é coloca-da, e fapodize representa uma função de escala cujo valor diminui como umafunção de aumentar a distância radial da interseção do eixo óptico com asuperfície anterior da lente. Por meio de exemplo, a função de escala fap0dizepode ser definida pela seguinte relação:

<formula>formula see original document page 10</formula>

onde:

r1 indica a distância radial da iesima zona,

rOUt indica o raio externo da última zona difrativa bifocal.

Outras funções de escala de apodização podem também serempregadas, tais como aquelas descritas em um pedido de patente co-pendente intitulado "Lentes Difrativas Anesféricas Apodizadas", depositadoem 1 de dezembro de 2004, e apresentando um número de série 11/000770,que é aqui incorporado para referência. Além disso, as estruturas difrativaspodem ter formas geométricas diferentes daquelas descritas acima.

Embora as propriedades difrativas dos padrões trifocal e bifocaltenham sido discutidas separadamente acima, os dois padrões cooperativa-mente geram os focos próximo, intermediário e distante para prover, respec-tivamente, visão de perto, intermediária e de longe. Conforme mostrado es-quematicamente na Figura 3, em cada foco, a energia óptica é distribuída deacordo com um perfil que exibe um máximo no ponto focai e diminui em am-bos os lados desse ponto. Uma largura do perfil de energia difrativa (por e-xemplo, largura total em meio-máximo) associado com cada ponto focai a-presenta uma medida da profundidade associada do foco. Em algumas con-cretizações, a fração de energia óptica incidente (por exemplo, na forma deraios incidentes substancialmente paralelos) dirigida para cada das regiõesfocais de perto e de longe com relação àquela dirigida para a região focaiintermediária pode estar em uma faixa de cerca de 1,4 a cerca 4. Por meiode exemplo, a eficiência difrativa associada com cada dos focos próximo edistante pode estar em uma faixa de cerca de 28% a cerca de 38%, enquan-to a eficiência difrativa associada com o foco intermediário fica em uma faixade cerca de 10% a cerca de 28%.

Com referência novamente à Figura 2, nesta concretização, opadrão difrativo trifocal se estende do eixo óptico para uma distância (raio) Ra partir desse eixo, enquanto que o padrão difrativo bifocal se estende a par-tir da distância R para uma distância radial maior R'(menor que um raio R"da superfície anterior). Conseqüentemente, para tamanhos de pequena a -bertura (pupila), as propriedades de visão de perto, intermediária e de longeda lente são principalmente determinadas pelo padrão difrativo trifocal. Namedida em que aumenta o tamanho da abertura (pupila), as propriedades dalente são principalmente ditadas pelo padrão difrativo bifocal. Nesta concre-tização, na medida em que o tamanho da abertura aumenta, aumenta a fra-ção de energia óptica dirigida para os focos próximo e distante com relaçãoàquela dirigida para o foco intermediário. Ademais, conforme notado acima,a apodização das alturas de degrau das zonas difrativas bifocais resulta emum aumento na energia óptica dirigida para o foco distante com relação aofoco próximo, na medida em que o tamanho da abertura aumenta. De modogeral, o raio do meio óptico (R") é selecionado para ficar em uma faixa decerca de 2,5 a cerca de 3,5 milímetros, com o raio do padrão trifocal (R) fi-cando em uma faixa de cerca de 1 a cerca de 1,5 milímetros e aquele dopadrão bifocal (R') em uma faixa de cerca de 1,5 a cerca de 2 milímetros -embora outros valores possam também ser empregados. Além disso, embo-ra apenas algumas zonas anulares sejam representadas aqui para clareza, onúmero de zonas anulares em cada dos padrões trifocal e bifocal pode estargeralmente em uma faixa de cerca de 3 a cerca de 30, e pode ser mais combase no aumento na potência adicional.

A potência óptica associada com o foco distante pode, por e-xemplo, estar em uma faixa de cerca de 6 a cerca de 34 Dioptrias. O focointermediário pode prover uma potência adicional em uma faixa de cerca de1,5 a cerca de 4,5 Dioptrias1 e o foco próximo pode prover uma potência adi-cional em uma faixa de cerca de 3 a cerca de 9 Dioptrias.

Desse modo, a lente IOL trifocal acima 10 apresenta uma visãode longe para visualizar objetos em distâncias que variam, por exemplo, decerca de infinito a cerca de 4 metros (m), e uma visão de perto para visuali-zar objetos em distâncias menores do que, por exemplo, cerca de 0,4 m.Além disso, a IOL 10 apresenta uma visão intermediária para visualizar obje-tos em distâncias em uma faixa, por exemplo, de cerca de 0,4 a cerca de 4m (e, em algumas concretizações, em uma faixa de cerca de 0,4 a cerca de1 m). Em outras palavras, a lente oftálmica trifocal acima vantajosamenteprovê um grau de acomodação (tipicamente denominada de pseudoacomo-dação) para três faixas de distância. Por meio de ilustração adicional, con-forme mostrado esquematicamente na Figura 4A, quando a IOL trifocal forimplantada no olho de um paciente, a potência combinada da córnea do olhoe a potência próxima, intermediária e distante da IOL permitirão focalizar aluz que emana dos objetos A, B e C, localizados, respectivamente, dentro deuma faixa de distância próxima, intermediária e longe do paciente sobre aretina.

Em algumas concretizações, uma terceira lente oftálmica trifocalda invenção inclui dois padrões bifocais - provendo diferentes potências adi-cionais - que são dispostos em uma superfície da mesma, de tal modo queeles coletivamente proporcionem três regiões focais correspondendo à visãode longe, intermediária e de perto. Por meio de exemplo, a Figura 4B es-quematicamente ilustra uma pluralidade de zonas difrativas 11, formadas dedois padrões bifocais diferentes, dispostas em uma porção de uma superfí-cie anterior 13 de uma lente trifocal 15, de acordo com outra concretizaçãoda invenção. Similar à concretização anterior, a superfície anterior é caracte-rizada por um perfil de base (não mostrado) que proporciona uma potênciade foco distante correspondendo à Oesima ordem de difração de cada padrão.Mais especificamente, as zonas difrativas internas 11a, 11b, e 11c formamum padrão bifocal provendo uma potência adicional, por exemplo, uma po-tência adicional em uma faixa de cerca de 3 a cerca de 9 Dioptrias, enquantoque as zonas difrativas 11 d, 11e, 11f e 11 g formam outro padrão bifocal queprovê uma potência adicional diferente, por exemplo, uma potência adicionalem uma faixa de cerca de 1,5 a cerca de 4,5 Dioptrias (as zonas de difraçãosão mostradas apenas para fins de ilustração e não são necessariamentedesenhadas em escala). Embora nesta concretização, o padrão bifocal in-terno exiba uma potência adicional mais alta do que o padrão bifocal exter-no, em outras concretizações, o padrão externo provê uma potência adicio-nal maior. Além disso, embora apenas algumas zonas de difração sejamilustradas, em muitas concretizações, o número de zonas de difração emcada padrão pode variar de cerca de 3 a cerca de 30, ou qualquer outro nú-mero adequado. As alturas do degrau nos limites de zona podem ser unifor-mes ou não-uniformes e podem ser selecionadas, por exemplo, em umamaneira discutida acima. A potência adicional de cada zona pode ser ajusta-da por meio da seleção das localizações de seus limites de zona (isto é, adistância radial de cada zona difrativa no padrão), de acordo com a seguinterelação:

<formula>formula see original document page 13</formula>

onde:

i indica o número de zona (i = O indica a zona central),

λ indica o comprimento de onda determinado, e

f indica uma potência adicional.

Nesta concretização exemplificativa, o padrão bifocal externoexibe uma potência adicional maior do que o padrão bifocal interno. Por e-xemplo, os padrões bifocais externo e interno podem prover, respectivamen-te, uma potência adicional de cerca de 4D e cerca de 2D correspondendo asuas ordens de difração +1. As Oesimas ordens de difração dos padrões são,contudo, substancialmente coincidentes e dirigem a luz incidente para umaregião focai de longe caracterizada por uma potência selecionada (com basena curvatura da superfície do meio óptico e em seu índice de refração) emuma faixa de cerca de 6 a cerca de 34 Dioptrias. Conforme mostrado es-quematicamente na Figura 5C, o padrão externo apresenta um foco distanteA1 e o foco próximo A2, enquanto que o padrão interno provê um foco dis-tante B1 (substancialmente coincidente com A1) e um foco próximo B2.Conseqüentemente, os dois padrões apresentam coletivamente um foco dis-tante, intermediário e próximo, nos quais o foco próximo dos padrões internoe externo proporcionam, respectivamente, visão de perto e intermediária.

As Figuras 5A e 5B esquematicamente representam uma lenteoftálmica trifocal 30, por exemplo, uma IOL, de acordo com outra concretiza-ção da invenção que inclui um meio óptico 32 apresentando uma superfícieanterior 34 e uma superfície posterior 36. O perfil de referência da superfícieanterior 34 é caracterizado por uma curva de base 38 adaptada par proveruma potência de foco distante. A superfície anterior 34 adicionalmente incluiuma pluralidade de zonas difrativas anulares 40, formadas por uma plurali-dade de estruturas difrativas microscópicas 42, que são simetricamente dis-postas em torno de um eixo óptico 44 do meio óptico. Similar às concretiza-ções anteriores, o meio óptico pode ser formado de um material biocompatí-vel, e a lente pode adicionalmente incluir agarres (não mostrados) que facili-tam sua fixação no olho. Ademais, embora as superfícies 14 e 16, nestaconcretização, sejam geralmente côncavas, em outras concretizações, ascurvaturas de superfície podem ser selecionadas para proverem uma lenteplano-convexa ou plano-côncava.

Cada zona difrativa anular é separada de uma zona adjacentepor um degrau (por exemplo, o degrau 50 que separa a segunda zona daterceira zona). Os degraus são posicionados nos limites radiais das zonas.Nesta concretização, as alturas são substancialmente uniformes, embora emoutras concretizações, elas possam ser apodizadas, por exemplo, em umamaneira discutida acima.

Diferente das lentes difrativas convencionais, nas quais a zonasdifrativas apresentam áreas substancialmente uniformes, nesta concretiza-ção, as áreas das zonas difrativas variam - de maneira controlada - comouma função da distância a partir do eixo óptico 44. Esta variação é projetadapara suficientemente alargar os perfis de energia óptica em um foco próximoe em um foco distante gerados por duas ordens de difração das zonas difra-tivas, de modo a proverem uma visão intermediária enquanto substancial-mente preservam os focos próximo e distante. Por exemplo, com referênciaà Figura 5B, nesta concretização, as áreas das zonas difrativas anulares 40progressivamente aumentam como uma função da maior distância do eixoóptico. Por exemplo, a diferença máxima entre as áreas das duas zonas di-frativas (por exemplo, a diferença nas áreas das zonas mais externa e maisinterna pode ser de cerca de 75% ou mais, por exemplo, até cerca de200%).

A variação das áreas da zona difrativas pode ser implementadacom a seleção de um raio quadrado de cada zona como uma função do nú-mero dessa zona, onde as zonas são consecutivamente numeradas radial-mente para fora do eixo óptico, por exemplo, em uma maneira descrita abai-xo. Por meio de exemplo, a Figura 6 apresenta gráficos que contrastam umarelação entre (Gráfico A) entre os raios quadrados das zonas (r^ indica oraio quadrado da iesima zona) e os números de zona - tipicamente emprega-dos em lentes difrativas convencionais - com uma relação diferente (GráficoB) utilizada nesta concretização de uma lente oftálmica trifocal da invenção.Conforme notado nos gráficos, na lente trifocal, os raios quadrados das zo-nas exibem um grau selecionado de variação linear como uma função dosnúmeros de zona, enquanto que os raios quadrados das zonas da lente a-presentando áreas difrativas uniformes variam linearmente como uma fun-ção dos respectivos números de zona. Isto modifica o padrão de interferên-cia de luz difratada pela lente de modo a desviar mais energia para uma re-gião focai intermediária.

Mais especificamente, na presente concretização, a localizaçãoradial de um limite de zona pode ser determinada de acordo com a seguinterelação:

<formula>formula see original document page 15</formula>

onde

i indica o número da zona (/'= 0 indica a zona central),

λ indica o comprimento de onda determinado,

f indica um comprimento focai do foco próximo, e

g(i) indica uma função não-constante.Nesta concretização, a função g(i) é definida de acordo com aseguinte relação:

<formula>formula see original document page 16</formula>

onde

i indica o número da zona

a e b são dois parâmetros ajustáveis, e

f indica o comprimento focai do foco próximo. Por meio de e-xemplo, a pode estar em uma faixa de cerca de 0,1 λ a cerca de 0,3 λ, e bpode estar em uma faixa de cerca de 1,5 λ a cerca de 2,5 λ, onde λ indica ocomprimento de onda determinado.

Conforme notado acima, a variação das áreas das zonas difrati-vas como uma função da distância do eixo óptico resulta no desvio de parteda luz difratada para uma região focai intermediária para prover visão inter-mediária. Por exemplo, uma fração da luz difratada para uma faixa de cercade 10% a cerca de 28% pode ser dirigida para a região focai intermediária.

Por meio de exemplo, a Figura 7 apresenta dois gráficos (C e D)que esquematicamente ilustram o aperfeiçoamento da acuidade visual paravisão intermediária provida pela lente oftálmica trifocal exemplificativa acima.Mais especificamente, o gráfico C (linhas tracejadas) mostra a distribuiçãoda energia óptica entre um foco próximo e um foco distante de uma lentedifrativa convencional na qual as zonas difrativas anulares apresentam áreasiguais. Em contraste, o gráfico D esquematicamente mostra a distribuição deenergia óptica em uma lente oftálmica, de acordo com uma concretização dainvenção, na qual pelo menos duas ou mais das zonas difrativas apresentamáreas desiguais. Uma comparação do gráfico D com o gráfico C mostra queuma concretização de uma lente oftálmica da invenção apresentando zonasdifrativas com áreas desiguais apresenta um aperfeiçoamento considerávelda acuidade visual para visão intermediária enquanto substancialmente pre-serva o desempenho visual na visão de perto e de longe. Por meio de e-xemplo, em muitas concretizações, a eficiência difrativa em cada dos focospróximo e distante pode estar em uma faixa de cerca de 28% a cerca de38%, com a eficiência difrativa no foco intermediário ficando em uma faixade cerca de 10% a cerca de 28%.

Similar à concretização anterior, a potência óptica associadacom o foco distante pode estar, por exemplo, em uma faixa de cerca de 6 acerca de 34 Dioptrias com o foco próximo provendo uma potência adicionalem uma faixa de cerca de 3 a cerca de 9 Dioptrias. Além disso, o foco inter-mediário pode prover, por exemplo, uma potência adicional em uma faixa decerca de 1,5 a cerca de 4,5 Dioptrias com relação ao foco distante.

A funcionalidade das lentes trifocais acima pode ser talvez me-lhor entendida com a consideração do diagrama mostrado na Figura 8, quedescreve o retardo de fase óptica (OPD) associado com as três ordens dedifração (isto é, +1, 0 e -1) de uma lente difrativa multifocal através de duaszonas difrativas, como uma função do quadrado da distância radial a partirdo eixo óptico. Os retardos de fase associados com +1 e -1 variam substan-cialmente de modo linear - enquanto que associado com a oésima ordem per-manece substancialmente constante - na medida em que a distância radialmuda de zero para um valor que corresponde ao limite da primeira zona di-frativa com a segunda (indicado aqui por ZB12). No limite de zona, a faseóptica associada com cada ordem exibe uma descontinuidade. Embora nãomostrado, a descontinuidade de fase similar ocorre no limite da segunda zo-na com a terceira (indicado em ZB23), etc. Se os limites de zona forem colo-cados em posições radiais quadradas correspondendo à mudança de faseóptica Π através de cada zona difrativa, a energia óptica difratada para aQesima orc|em substancialmente desaparece. Em outras palavras, a lente a-presenta efetivamente apenas duas ordens de difração (foco próximo e dis-tante). Entretanto, em muitas concretizações da invenção, as localizaçõesradiais quadradas de uma ou mais limites de zona difrativas são seleciona-das de tal modo que a mudança de fase ótica através de uma zona difrativaseja menor do que Π (por exemplo, ela é ΓΊ/4). Isto resulta no desvio de par-te da energia óptica difratada para a Oesima ordem, provendo assim a visãointermediária.

Em algumas concretizações, a visão de distância provida pelalente oftálmica trifocal é aperfeiçoada pela correção da aberração para gran-des aberturas (por exemplo, tamanhos de abertura maiores do que cerca de3 mm de diâmetro, embora, em algumas concretizações, a correção de aber-ração possa também ser utilizada para tamanhos de abertura menores). Talcorreção de aberração pode, por exemplo, contrabalançar a luz desfocaliza-da, se houver alguma, que possa aparecer no foco distante como resultadode um aumento de luz na região focai intermediária. Por exemplo, o perfil debase (curva) da superfície anterior pode ser selecionado para ter algum graude anesfericidade a fim de reduzir os efeitos de aberração esférica, que po-dem ser particularmente pronunciados para grandes aberturas. Alguns e-xemplos de tais perfis anesféricos adequados para uso na prática da inven-ção são descritos no pedido de patente norte-americano copendente acimamencionado intitulado "Lentes difrativas anesféricas apodizadas".

Por meio de exemplo, o perfil anesférico da superfície anteriorcomo uma função da distância radial (R) do eixo óptico da lente pode sercaracterizado pela seguinte relação:

<formula>formula see original document page 18</formula>

onde

z indica uma deformação da superfície paralela a um eixo (z),por exemplo, o eixo óptico, perpendicular à superfície,

c indica uma curvatura no vértice da superfície,

cc indica um coeficiente cônico,

R indica uma posição radial da superfície,

ad indica um coeficiente de deformação de quarta ordem, e

ae indica um coeficiente de deformação de sexta ordem.

Aqueles versados na técnica irão apreciar que várias modifica-ções podem ser formadas às concretizações acima sem se afastar do esco-po da invenção.

Claims

1. Lente oftálmica multifocal que compreende:um meio óptico tendo pelo menos uma superfície óptica, euma pluralidade de zonas difrativas dispostas em torno de umeixo óptico do meio óptico, pelo menos duas das ditas zonas difrativas tendodiferentes áreas de modo a produzirem um alargamento dos perfis de ener-gia óptica em um foco perto e em um foco distante das ditas zonas difrativaspara gerar um foco intermediário.

2. Lente oftálmica multifocal, de acordo com a reivindicação 1,em que as zonas difrativas exibem áreas crescentes como uma função deaumentar a distância a partir do eixo óptico.

3. Lente oftálmica multifocal, de acordo com a reivindicação 1,em que as zonas difrativas compreendem zonas anulares caracterizadas porum raio (η) proveniente do eixo óptico, no qual um quadrado do raio de umazona é definido pela seguinte relação:r2, = (2i + l)Àf + g(i),onde /' indica um número de zona, I2i indica um raio quadrado dessa zona, ef indica uma potência adicional do foco próximo com relação ao foco distan-te, λ indica um comprimento de onda determinado, e g(i) indica uma funçãode não-constante de /'.

4. Lente multifocal, de acordo com a reivindicação 3, em que g(i)é definido pela seguinte relação:g(i) = (ai2 + bi)f,onde i indica o número de zona,ae bsão dois parâmetros ajustáveis, ef indica o comprimento focai do foco próximo.

5. Lente multifocal, de acordo com a reivindicação 4, em que odito parâmetro ajustável a está na faixa de cerca de 0,1 λ a cerca de 0,3 λ.

6. Lente multifocal, de acordo com a reivindicação 5, em que odito parâmetro ajustável b está em uma faixa de cerca de 1,5 λ a cerca de-2,5 λ.

7. Lente multifocal, de acordo com a reivindicação 1, em que odito meio óptico direciona pelo menos cerca de 25% da energia de luz inci-dente para cada dos ditos focos próximo e distante.

8. Lente multifocal, de acordo com a reivindicação 7, em que odito meio óptico direciona pelo menos cerca de 10% da energia de luz inci-dente para o dito foco intermediário.

9. Lente multifocal, de acordo com a reivindicação 7, em que odito meio óptico direciona pelo menos cerca de 28% da energia de luz inci-dente para cada dos ditos focos próximo e distante.

10. Lente multifocal, de acordo com a reivindicação 1, em que adita superfície óptica é caracterizada por uma curva de base que gera umapotência refrativa correspondendo ao dito foco distante.

11. Lente multifocal, de acordo com a reivindicação 1, em que odito foco próximo é caracterizado por uma potência adicional em uma faixade cerca de 3 a cerca de 9 dioptrias com relação ao dito foco distante.

12. Lente oftálmica multifocal que compreende:um meio óptico apresentando uma superfície caracterizada poruma curva de referência de base,uma pluralidade de estruturas difrativas anulares sobrepostasem uma porção da dita curva de base em torno de um eixo óptico do ditomeio óptico,onde uma pluralidade das ditas estruturas difrativas exibem lar-guras variadas de modo a coletivamente prover visão próxima, intermediáriae distante.

13. Lente oftálmica multifocal, de acordo com a reivindicação 12,em que as ditas estruturas difrativas exibem maiores larguras como umafunção de aumentar a distância do dito eixo óptico.

14. Lente oftálmica multifocal, de acordo com a reivindicação 12,em que a dita curva de referência de base apresenta uma potência refrativacorrespondendo à dita visão distante.

15. Lente oftálmica multifocal, de acordo com a reivindicação 12,em que uma diferença máxima de porcentagem entre as larguras das duasestruturas difrativas anulares está em uma faixa de cerca de 75% a cerca de 200%.

16. Lente oftálmica multifocal, de acordo com a reivindicação 12,em que a dita visão distante e a dita visão próxima apresentam aproxima-damente visão de 20/20 e a dita visão intermediária apresenta aproximada-mente visão de 20/30.

17. Lente multifocal, de acordo com a reivindicação 12, em que avisão próxima provê uma potência adicional na faixa de cerca de 3 a cercade 9 dioptrias.

18. Lente multifocal, de acordo com a reivindicação 12, em que avisão intermediária provê uma potência adicional na faixa de cerca de 1,5 acerca de 4,5 dioptrias.

19. Lente oftálmica multifocal, de acordo com a reivindicação 13,em que as ditas larguras aumentam linearmente como uma função da dis-tância do eixo óptico.

20. Lente oftálmica multifocal, de acordo com a reivindicação 13,em que as ditas larguras aumentam não-linearmente como uma função dedistância do eixo óptico.

21. Lente oftálmica multifocal, de acordo com a reivindicação 13,em que a dita curva de base é anesférica.

22. Lente oftálmica multifocal que compreende:um meio óptico tendo pelo menos uma superfície óptica, epelo menos duas zonas difrativas dispostas na dita superfície,uma das ditas zonas apresentando uma área maior do que uma área da ou-tra zona por um fator em uma faixa de cerca de 75% a cerca de 200%, de talmodo que as zonas difrativas coletivamente proporcionem uma visão próxi-ma, intermediária e distante