BRPI0707625A2 - iol pseudo - acomodativa tendo méltiplos padrÕes difrativos - Google Patents
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Abstract
IOL PSEUDO-ACOMODATIVA TENDO MéLTIPLOS PADRÕES DIFRATIVOS. Em um aspecto, é descrita uma lente oftálmica trifocal que inclui um dispositivo ótico tendo uma superfície que compreende pelo menos um padrão difrativo trifocal e pelo menos um padrão difrativo bifocal tal que o padrão bifocal fornece visão de perto e de longe e o padrão trifocal gera visão de perto, de longe, e intermediária. Por exemplo, o padrão trifocal pode fornecer focos de perto, de longe e intermediário tal que os focos de perto e de longe são substancialmente coincidentes, respectivamente, com um foco de perto e um de longe do padrão bifocal. Desta maneira, os padrões trifocal e bifocal fornecem coletivamente focos de perto, intermediário, e de longe do padrão bifocal (ou regiões focais) correspondendo, respectivamente, à visão de perto, intermediária e de longe.
Description
Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "IOL PSEU-DO-ACOMODATIVA TENDO MÚLTIPLOS PADRÕES DIFRATIVOS".
REFERÊNCIA CRUZADA A PEDIDO RELACIONADO
Este pedido reivindica prioridade sob 35 U.S.C.§119 para Pedidode Patente U.S. N5. 11/350.505 depositado em 9 de fevereiro de 2006, osconteúdos inteiros do qual são incorporados aqui por referência.
ANTECEDENTES
A presente invenção refere-se em geral a lentes oftálmicas multi-focais, e mais particularmente, a lentes oftálmicas trifocais, tais como lentesintra-oculares trifocais (IOLs).
Uma pluralidade de lentes oftálmicas está disponível para corri-gir transtornos visuais, tais como catarata, miopia, hipermetropia ou astigma-tismo. Por exemplo, uma lente intra-ocular (IOL) pode ser implantada em umolho do paciente durante a cirurgia de catarata para compensar a potênciaóptica perdida da lente natural removida. Embora fornecendo a potência óp-tica necessária, IOLs não fornecem a acomodação (isto é, a habilidade emfocalizar objetos a distâncias variadas) que pode ser obtida por uma lentenatural. No entanto, são conhecidas IOLs multifocais que podem fornecerum certo grau de acomodação (também conhecida como pseudo-acomodação). Por exemplo, estão disponíveis IOLs difrativas bifocais quesão capazes de fornecer um foco de perto e um foco de longe.
Lentes oftálmicas trifocais são também conhecidas para fornecerum foco de perto e um foco de longe, bem como um foco intermediário. Taislentes trifocais convencionais, no entanto, sofrem de um número de incon-venientes. Por exemplo, elas fornecem visão intermediária à custa da degra-dação da visão de longe e/ou de perto.
Conseqüentemente, existe uma necessidade para lentes oftál-micas multifocais melhoradas, e particularmente, lentes oftálmicas trifo-cais. Existe também uma necessidade de tais lentes multifocais na forma in-tra-ocular (IOLs) que podem ser implantadas nos olhos do paciente, Por e-xemplo, para substituir a lente natural.SUMÁRIO
A presente invenção refere-se em geral a lentes oftálmicas multi-focais, tais como lentes intra-oculares trifocais (IOLs)1 que fornecem visão deperto e de longe, bem como visão intermediária. As lentes oftálmicas da in-venção utilizam estruturas difrativas para direcionar luz incidente em trêsregiões focais que correspondem a visão de perto, intermediária e de longe.Em alguns casos, as lentes oftálmicas incluem pelo menos dois padrões di-frativos diferentes, um exibindo primariamente dois focos e o outro primaria-mente três focos tal que eles acomodam coletivamente a visão de perto, in-termediária e longe. Em outros casos, as lentes oftálmicas incluem dois pa-drões oftálmicos diferentes, ambos os quais fornecem primariamente doisfocos, embora em potências adicionais diferentes selecionados tal que ospadrões coletivamente fornecem visão de perto, intermediária e de longe.
Em um aspecto, é descrita uma lente oftálmica trifocal que incluium dispositivo óptico tendo uma superfície que compreende pelo menos umpadrão difrativo trifocal e pelo menos um padrão difrativo bifocal tal que opadrão bifocal fornece visão de perto e de longe e o padrão trifocal gera vi-são de perto, de longe e intermediária. Por exemplo, o padrão trifocal podefornecer focos de perto, de longe e intermediária tal que os focos de perto delonge são substancialmente coincidentes, respectivamente, com um foco deperto e um foco de longe do padrão bifocal. Desta maneira, os padrões trifo-cal e bifocal fornecem coletivamente focos de perto, intermediário e de longe(ou regiões focais) correspondendo, respectivamente, para visão de perto,intermediária e de longe. Os termos "focos" e "regiões focais" são usados demodo intercambiável aqui em seu sentido geral para identificar regiões es-paciais onde a acuidade visual (por exemplo, resolução de imagem) é me-lhorada. O termo "padrão difrativo bifocal" como usado aqui, refere-se a es-truturas difrativas que difratam luz incidente primariamente em duas ordensde difração (por exemplo, 60% ou mais da energia luminosa é direcionadapara aquelas duas ordens de difração). Adicionalmente, o termo "padrão di-frativo trifocal" como usado aqui, refere-se a estruturas difrativas que difra-tam luz incidente primariamente em três ordens de difração (por exemplo60% ou mais da energia luminosa é direcionada para aquelas três ordens dedif ração).
Em um aspecto relacionado, a superfície do dispositivo ótico,compreendendo os padrões difrativos pode ser caracterizada por uma curvade referência de base adaptada para fornecer uma potência refrativa quecorresponde ao foco de longe. Em muitas modalidades da invenção, o focode longe fornece uma potência óptica em uma faixa de cerca de 6 a cerca de34 Dioptrias com o foco intermediário fornecendo uma potência de aumentoem uma faixa de cerca de 1,5 a cerca de 4,5 Dioptrias, e o foco de perto for-necendo uma potência de aumento em uma faixa de cerca de 3 a cerca de 9Dioptrias.
Em outro aspecto, os padrões difrativos são dispostos dentro deuma parte da superfície circundada por uma parte periférica desta superfícieé substancialmente desprovida de estruturas difrativas. Em outras palavras,as estruturas difrativas são truncadas tal que uma parte periférica da super-fície fornece uma potência puramente refrativa.
Em outro aspecto, o padrão difrativo trifocal pode estar dispostomais perto de um eixo óptico do dispositivo óptico que o padrão bifocal. Pormeio de exemplo, o padrão difrativo trifocal pode compreender uma plurali-dade de estruturas difrativas que se estendem a partir de um eixo óptico dodispositivo óptico em um raio que corresponde a um raio de abertura (pupila)em uma faixa de cerca de 1 a cerca de 1,5 milímetro (isto é, um diâmetro deabertura em uma faixa de cerca de 2 a cerca de 3 mm). O padrão bifocalpode ser formado como uma pluralidade de estruturas difrativas anularesque circundam o padrão trifocal. Desta maneira, o padrão trifocal é empre-gado como o padrão difrativo primário para pequenas aberturas com contri-buição difrativa do padrão bifocal aumentando quando o tamanho da abertu-ra aumenta.
Em um aspecto relacionado, as estruturas difrativas bifocaisanulares exibem uma altura de degrau crescente em seus limites como umafunção de distância crescente do eixo óptico. O decréscimo nas alturas dedegrau pode ser caracterizado por uma função de apodização. Um exemplode tal função de apodização se segue (aqueles ordinariamente versados natécnica apreciarão que outras funções podem também ser utilizadas):
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onde r, indica a distância radial da zona i, rout indica o raio externo da últimazona difrativa focai.
Em outro aspecto, as estruturas difrativas formando o padrãotrifocal são formatadas de modo diferente daquelas que formam o padrãobifocal. Por meio de exemplo, o padrão difrativo trifocal pode compreenderum ou mais degraus em formato substancialmente quadrado enquanto opadrão difrativo bifocal compreende um ou mais um ou mais degraus subs-tancialmente em formado dentado.
Em outros aspectos, a invenção fornece uma lente oftálmica tri-focal que compreende um dispositivo óptico tendo pelo menos uma superfí-cie com um perfil de referência caracterizado por uma curva de base, e pelomenos dois padrões difrativos anulares sobrepostos naquela curva de base.Um dos padrões primeiramente fornece três focos enquanto o outro fornecedois focos tal que a combinação de distribuição de energia associada comos focos de um padrão com aquele do outro padrão resulta em acomodarvisão de perto, intermediária e de longe. Adicionalmente, a curva de basepode ser adaptada para fornecer uma potência refrativa que corresponde àvisão de longe.
Em um aspecto relacionado, uma parte periférica do dispositivoóptico, que é substancialmente desprovida de estruturas difrativas, circundaos padrões difrativos. Em alguns casos, o padrão difrativo que fornece trêsfocos é disposto mais perto de um eixo óptico do dispositivo óptico que opadrão que fornece três focos. Por meio de exemplo, o padrão difrativo quefornece três focos pode compreender uma pluralidade de zonas difrativasanulares que se estende de um eixo óptico do dispositivo óptico a uma pri-meira distância deste eixo, e o padrão difrativo que fornece dois focos podecompreender uma pluralidade de zonas difrativas anulares que se estendedesta primeira distância a uma segunda distância do eixo óptico, que é me-nos que um raio do dispositivo óptico.
Em outro aspecto, a curva de base caracterizando o perfil dereferência da superfície em que os padrões difrativos são dispostos é asféri-co de modo a reduzir aberração esférica, particularmente no foco de longepara grandes aberturas.
Em outro aspecto, é descrita uma lente oftálmica multifocal queinclui um dispositivo óptico que tem uma superfície compreendendo dois pa-drões bifocais separados, onde os padrões exibem diferentes potências deaumento de modo a fornecer cooperativamente visão de perto, intermediáriae de longe. Por exemplo, um dos padrões pode fornecer uma potência deaumento em uma faixa de cerca de 1,5 a cerca de 4,5 Dioptrias enquanto ooutro fornece uma potência de aumento em uma faixa de cerca de 3 a cercade 9 Dioptrias.
Em um aspecto relacionado,m um dos padrões bifocais podeestar disposto mais perto de um eixo óptico do dispositivo óptico que o outro.Por exemplo, os padrões podem estar na forma de zonas difrativas concên-tricas dispostas em torno do eixo óptico, com as zonas correspondendo aum padrão que se estende do eixo óptico uma distância radial selecionada eas zonas que correspondem ao outro padrão se estendendo daquela distân-cia radial para uma distância maior, que é selecionada, em muitas modalida-des, para ser menor que um raio do dispositivo óptico.
Entendimento adicional da invenção pode ser obtido por referên-cia à descrição detalhada seguinte em conjunto com as figuras associadas,que são descritas resumidamente abaixo.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
A figura 1A é uma vista em seção transversal esquemática deuma lente oftálmica trifocal de acordo com uma modalidade da invenção,
A figura 1B é uma vista em seção transversal esquemática deuma superfície anterior de um dispositivo óptico da lente da figura 1A com-preendendo uma pluralidade de estruturas difrativas sobrepostas em um per-fil de base,
A figura 2 é uma vista dianteira da lente difrativa das figuras an-teriores representando uma pluralidade de zonas anulares formadas pelasestruturas difrativas,
a figura 3 mostra uma distribuição exemplar da potência ópticaem regiões focais de perto, intermediária e de longe de uma lente oftálmicatrifocal de acordo com uma modalidade da invenção,
a figura 4A representa esquematicamente a focalização de luzque emana de um objeto perto, um intermediário e um longe na retina de umolho em que uma lente IOL trifocal de acordo com uma modalidade da in-venção é implantada,
a figura 4B é uma vista dianteira esquemática de uma lente of-tálmica trifocal de acordo com outra modalidade da invenção tendo padrõesdifrativos bifocais interno e externo com potências de aumento diferentesselecionados tal que os padrões fornecem coletivamente visão de perto, in-termediária e de longe.
a figura 4C representa esquematicamente perfis de energia ópti-ca em focos de perto e de longe de padrões bifocais individuais da lentemostrada na figura 4B, bem como os perfis de energia em focos de perto,intermediário e de longe fornecidos coletivamente pelos padrões combina-dos,
a figura 5A é uma vista em seção transversal esquemática deuma lente oftálmica trifocal de acordo com outra modalidade da invençãotendo zonas difrativas com áreas desiguais,
a figura 5B é uma vista dianteira da lente oftálmica da figura 5A,
a figura 6 apresenta dois gráficos esquemáticos contrastandorelações entre os raios quadrados das zonas difrativas de duas lentes difrati-vas, em uma das quais as zonas difrativas exibem áreas uniformes e na ou-tra exibem áreas não uniformes,
a figura 7 apresenta dois gráficos esquemáticos ilustrando o me-lhoramento de acuidade visual para visão intermediária fornecida por umalente oftálmica trifocal de acordo com uma modalidade da invenção,
a figura 8 representa esquematicamente o atraso de fase óptico(OPD) associado com três ordens de difração de uma lente oftálmica difrati-va multifocal através de duas ordens difrativas como uma função da distân-cia radial ao quadrado do eixo óptico da lente.
DESCRIÇÃO DETALHADA
A presente invenção é em geral direcionada para lentes oftálmi-cas trifocais, tais como lentes intra-oculares, que fornecem visão de perto,intermediária e de longe. As lentes oftálmicas trifocais da invenção fornecemvantajosamente desempenho visual melhorado para a visão intermediáriacom relação aquela obtida tipicamente por lentes trifocais convencionais en-quanto mantém, e em muitos casos excedendo, o desempenho visual deperto e de longe de tais lentes convencionais. Em modalidades discutidasabaixo, vários aspectos de lentes trifocais da invenção são descritas em co-nexão com lentes intra-oculares. Deve, no entanto, ser entendido que osprincípios da invenção podem ser similarmente aplicados à fabricação deoutras lentes oftálmicas, tais como lentes de contato.
Com referência às figuras 1A e 1B, uma lente oftálmica trifocal10 de acordo com uma modalidade da invenção inclui um dispositivo óptico12 tendo uma superfície óptica anterior 14 e uma superfície óptica posterior16. Nesta modalidade, as superfícies ópticas anterior e posterior são simetri-camente dispostas em torno de um eixo óptico 18 da lente, embora superfí-cies simétricas podem também ser empregadas. A lente exemplar 10 tam-bém inclui elementos de fixação se estendendo radialmente ou alças ultra-oculares 20 para sua colocação em um olho do paciente. O dispositivo ópti-co 12 pode ser formado de qualquer material biocompatível. Alguns exem-plos de tais materiais incluem, sem limitação, acrílico mole, silicone, hidrogelou outros materiais poliméricos biocompatíveis tendo um índice de refraçãonecessário para uma aplicação particular da lente. Os elementos de fixação20 podem também ser formados de materiais poliméricos adequados, talcomo polimetilmetacrilato, polipropileno e similar. Embora as superfícies 14 e16 sejam representadas como sendo em geral convexas, cada superfíciepode ter um formato em geral côncavo. Alternativamente, as superfícies 14 e16 podem ser selecionadas para fornecer uma lente plano-convexa ou pla-no-côncava. Os termos "lente intra-ocular" e sua abreviação (IOL) são usa-dos aqui de modo intercambiável para descrever lentes que são implantadosno interior de um olho para tanto substituir a lente natural do olho quantopara aumentar de outro modo a visão independente de se ou não a lentenatural é removida.
A superfície anterior 14 é caracterizada por uma curva de base22 (representada por linhas tracejadas) que fornece uma potência refrativaselecionada e em que uma pluralidade de estruturas difrativas 24 são sobre-postas. Como mostrado esquematicamente na figura 2, as estruturas difrati-vas 24 podem ser caracterizadas como formando uma pluralidade de zonasdifrativas anulares concêntricas 26 que difratam luz incidente em uma plura-lidade de ordens difrativas, em uma maneira discutida em mais detalhe abai-xo. As zonas difrativas 26 são confinadas dentro de uma parte da superfícieque é circundada por uma parte periférica 28 que é desprovida de estruturasdifrativas. Em outras palavras, as zonas difrativas são truncadas tal que aparte periférica da superfície anterior fornece uma potência puramente refra-tiva ditada pela curva de base. Nesta modalidade, as zonas difrativas sãocaracterizadas por dois padrões difrativos, um dos quais é aqui referido co-mo um padrão trifocal e o outro como um padrão bifocal. Mais especifica-mente, as zonas anulares 26a, 26b e 26c, que formam o padrão difrativotrifocal, direcionam cooperativamente a luz incidente primariamente em trêsordens de difração (aqui referidas como ordens de difração "+Iu1 "0" e "-1").
A luz direcionada para a ordem de difração +1 converge para formar um focode perto enquanto o feixe de luz direcionado para ordens de difração 0 e -1convergem para formar, respectivamente, um foco intermediário e um delonge (distância). Deve ser apreciado que as zonas difrativas formando opadrão trifocal difratam luz em ordens maiores, também. No entanto, o pa-drão trifocal difrata uma grande percentagem da luz incidente, por exemplo,cerca de 60% ou mais, nas três ordens acima.
Nesta modalidade exemplar, as zonas difrativas anulares 26d,26e, 26f, 26g, 26h e 26i formam o padrão difrativo bifocal, que difrata a luzincidente primariamente m duas ordens de difração (por exemplo, ordens "0"e "+1"). A luz difratada na ordem 0 do padrão bifocal converge para um focoque é substancialmente coincidente com o foco de distância acima geradopela convergência da luz difratada na ordem -1 do padrão trifocal. E a luzdifratada na ordem de difração +1 de padrão bifocal converge para um focoque é substancialmente coincidente com o foco de perto acima gerado porconvergência da luz difratada na ordem de difração +1 do padrão trifocal.Similar ao padrão trifocal, o padrão bifocal difrata luz em ordens mais altas,também. No entanto, difrata o volume da energia óptica incidente, por exem-plo, cerca de 60% ou mais, nas ordens 0 e -1 acima.
Adicionalmente, o foco refrativo fornecido pela curva de base dasuperfície anterior corresponde substancialmente ao foco de longe geradopelos padrões difrativos. Isto é, a potência refrativa da lente contribui para odesempenho da lente para visão de longe.
Como mostrado esquematicamente na figura 1B, nesta modali-dade exemplar, as zonas difrativas trifocais são formadas por estruturas di-frativas substancialmente retangulares (degraus), que são separadas umada outra em seus limites de zona por uma altura de degrau substancialmenteuniforme. Por meio de exemplo, a altura de degrau em um comprimento deonda de desenho pode ser definida de acordo com a relação seguinte:
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em que:
λ é o comprimento de onda de desenho (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 dispositivo óptico, e
n1 indica o índice refrativo do meio que circunda a lente.
Em modalidades em que o meio circundante é o humor aquosotendo um índice de retração de 1,336, o índice de refração do dispositivoóptico (n2) pode ser selecionado para ser 1,55. A altura de degrau fornecidapela equação acima, é somente um exemplo, e outras alturas de degrau po-dem também ser utilizadas.
Em contraste, as zonas difrativas bifocais nesta modalidade e-xemplar são formadas por uma pluralidade de estruturas difrativas do tipodente de serra, que são separadas uma da outra e seus limites de zona res-pectivos por alturas de degrau não uniforme. Mais especificamente, as altu-ras de degrau em limites de zona do padrão bifocal diminuem progressiva-mente quando suas distâncias do eixo óptico aumentam. Em outras pala-vras, as alturas de degrau nos limites das estruturas difrativas bifocais são"apodized" de modo a modificar a fração de energia óptica difratada em fo-cos de perto e de longe como uma função do tamanho da abertura (por e-xemplo, quando o tamanho da abertura aumenta, mais da energia luminosaé difratada para o foco de longe). Por meio de exemplo, a altura de degrauem cada limite de zona do padrão difrativo bifocal pode ser definida de acor-do com a relação seguinte:
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em que:
λ é o comprimento de onda de projeto (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 indica o índice refrativo do dispositivo óptico,ni indica o índice refrativo do meio em que a lente é colocada, efapodize representa uma função de gradação cujo valor diminui como uma fun-ção de aumentar distância radial da interseção do eixo óptico com a superfí-cie anterior da lente. Por meio de exemplo, a função de gradação fapodize po-de ser definida pela relação seguinte:
<formula>formula see original document page 11</formula>
onde:
η indica a distância radial da zona i,rout indica o raio externo da última zona difrativa focai.
Outras funções de gradação de apodização podem também serempregados, tais como aquelas descritas em um pedido de patente co-pendente intitulado "Apodized Aspheric Diffractive Lenses", depositado a 1de dezembro de 2004, e tendo um número de série 11/000770, que é aquiincorporado por referência. Adicionalmente, as estruturas difrativas podemter formatos geométricos diferentes daqueles descritos acima.
Embora as propriedades difrativas dos padrões trifocal e bifocaltivessem sido discutidos separadamente acima, os dois padrões cooperati-vamente geram os focos de perto, intermediário e de ionge para fornecer,respectivamente a visão de perto, intermediária e de longe. Como mostradoesquematicamente na figura 3, em cada foco, a energia óptica é distribuídade acordo com um perfil que exibe um máximo no ponto focai e diminui emambos os lados deste ponto. Uma largura do perfil de energia difrativo (porexemplo, largura completa em metade de máximo) associada com cada pon-to focai fornece uma media da profundidade associada do foco. Em algumasmodalidades, a fração de energia óptica incidente (por exemplo, na forma deraios incidentes substancialmente paralelos) direcionado para cada uma dasregiões focais de perto e de longe com relação àquela direcionada para aregião focai intermediária pode estar em uma faixa de cerca de 1,4 a cercade 4. Por meio de exemplo, a eficiência difrativa associada com cada um dosfocos de perto e de longe pode estar em uma faixa de cerca de 28% a cercade 38%, enquanto a eficiência difrativa associada com o foco intermediáriose encontra em uma faixa de cerca de 10% a cerca de 28%.
Referindo-se novamente à figura 2, nesta modalidade, o padrãodifrativo trifocal se estende do eixo óptico para uma distância R (raio) desteeixo, enquanto o padrão difrativo bifocal se estende da distância R para umadistância radial maior R' (menos que um raio R" da superfície anterior). Por-tanto, para pequenos tamanhos de abertura (pupila), as propriedades devisão de perto, intermediária e de longe da lente são primariamente determi-nados pelo padrão difrativo trifocal. Quando o tamanho de abertura (pupila)aumenta, as propriedades da lente são primariamente ditadas pelo padrãodifrativo bifocal. Nesta modalidade, quando o tamanho de abertura aumenta,aumenta a fração da energia óptica direcionada aos focos de perto e de lon-ge relativa àquela direcionada para o foco intermediário. Além do mais, co-mo notado acima, a apodização das alturas de degrau das zonas difrativasbifocais resulta em um aumento na energia óptica direcionada para o foco delonge com relação ao foco de perto, quando o tamanho da abertura aumen-ta. Em geral, o raio do dispositivo óptico (FT) é selecionado para estar emuma faixa de cerca de 2,5 a cerca de 3,5 milímetros, com o raio do padrãotrifocal (R) que se encontra em uma faixa de cerca de 1 a cerca de 1,5 milí-metros e aquele do padrão bifocal (R') que se encontra em uma faixa decerca de 1,5 a cerca de 2 milímetros - embora outros valores possam tam-bém ser empregados. Adicionalmente, embora somente umas poucas zonasanulares são representadas aqui por clareza, o número de zonas anularesem cada um dos padrões trifocal e bifocal pode estar em geral em uma faixade cerca de 3 a cerca de 30, e pode ser baseado em aumento na potênciade aumento.
A potência óptica associada com o foco de longe pode estar, porexemplo, em uma faixa de cerca de 6 a cerca de 34 Dioptrias. O foco inter-mediário pode fornecer uma potência de aumento em uma faixa de cerca de1,5 a cerca de 4,5 Dioptrias, e o foco de perto pode fornecer uma potênciade aumento em uma faixa de cerca de 3 a cerca de 9 Dioptrias.
Assim, a lente IOL trifocal acima 10 fornece visão de longe paravisualizar objetos em distâncias variando, por exemplo, de cerca de infinito acerca de 4 metros (m), e visão de perto para visualizar objetos, em distân-cias menores que, por exemplo, cerca de 0,4 m. Em adição, a IOL 10 forne-ce visão intermediária para visualizar objetos em distâncias em uma faixade, por exemplo, cerca de 0,4 a cerca de 4m (e em algumas modalidadesem uma faixa de cerca de 0,4 a cerca de 1 m). Em outras palavras, a lenteoftálmica trifocal acima vantajosamente fornece um grau de acomodação(tipicamente referida como pseudo-acomodação) para três faixas de distân-cia. Por meio de ilustração adicional, como mostrado esquematicamente nafigura 4A, quando a IOL trifocal é implantada em um olho do paciente, a po-tência combinada da córnea do olho e a potência de perto, intermediária ede longe da IOL permitem focalizar a luz que emana dos objetos A, B e C,localizados, respectivamente, dentro de uma faixa de distância de perto,uma intermediária e uma de longe do paciente na retina.Em algumas modalidades, uma lente oftálmica trifocal da inven-ção inclui dois padrões bifocais - fornecendo potências de soma diferentes -que são dispostas em uma superfície da mesma tal que fornecem coletiva-mente três regiões focais correspondendo à visão de longe, intermediária ede perto. Por meio de exemplo, a figura 4B esquematicamente ilustra umapluralidade de zonas difrativas 11, formadas de dois padrões bifocais dife-rentes, dispostas em uma parte de uma superfície anterior 13 de uma lentetrifocal 15 de acordo com outra modalidade da invenção. Similar à modalida-de prévia, a superfície anterior é caracterizada por um perfil de base (nãomostrado) que fornece uma potência de foco de longe correspondendo àordem de difração 0 de cada padrão. Mais especificamente, as zonas difrati-vas internas 11a, 11b, e 11c formam um padrão bifocal fornecendo uma po-tência de aumento selecionada, por exemplo uma potência de aumento emuma faixa de cerca de 3 a cerca de 9 Dioptrias, enquanto as zonas difrativas11 d, 11e, 11f e 11g formam outro padrão bifocal que fornece uma potênciade aumento diferente, por exemplo, uma potência de aumento em uma faixade cerca de 1,5 a 4,5 Dioptrias (zonas de difração são mostradas somentepara propósitos de ilustração e não são necessariamente desenhadas emescala). Embora nesta modalidade, o padrão bifocal interno exiba uma po-tência de aumento maior que o padrão bifocal externo, em outras modalida-des, o padrão externo fornece uma potência de aumento maior. Adicional-mente, embora somente umas poucas zonas de difração sejam ilustradas,em muitas modalidades, o número de zonas de difração em cada padrãopode variar de cerca de 3 a cerca de 30, ou qualquer outro número adequa-do. As alturas de degrau em limites de zona podem ser uniformes ou nãouniformes e podem ser selecionadas, por exemplo, em uma maneira discuti-da acima. A potência de soma de cada zona pode ser determinada selecio-nando as localizações em seus limites de zona (isto é, a distância radial de
cada zona difrativa no padrão) de acordo com a relação seguinte:
<formula>formula see original document page 14</formula>
onde:
indica o número de zona (i = 0 indica a zona central),λ indica ο comprimento de onda de desenho, e
f indica uma potência de aumento.
Nesta modalidade exemplar, o padrão bifocal externo exibe umapotência de aumento maior que o padrão bifocal interno. Por exemplo, ospadrões bifocais externo e interno podem fornecer, respectivamente, umapotência de aumento de cerca de 4 D e cerca de 2D correspondendo a suasordens de difração +1. As ordens de difração 0 dos dois padrões são, noentanto, substancialmente coincidentes e direcionam a luz incidente parauma região focai de longe caracterizada por uma potência selecionada (ba-seada na curvatura da superfície do dispositivo óptico e seu índice de retra-ção) em uma faixa de cerca de 6 a cerca de 34 Dioptrias. Como mostradoesquematicamente na figura 5C, o padrão externo fornece um foco de longeA1 e um foco de perto A2 enquanto o padrão interno fornece um foco delonge B1 (substancialmente coincidente com A1) e um foco de perto B2. Por-tanto, os dois padrões fornecem coletivamente um foco de longe, um inter-mediário e um de perto, em que os focos de perto dos padrões interno e ex-terno fornecem, respectivamente, visão de perto e intermediária.
As figuras 5A e 5B representam esquematicamente uma lenteoftálmica trifocal 30, por exemplo, uma IOL, de acordo com outra modalidadeda invenção que inclui um dispositivo óptico 32 tendo uma superfície anterior34 e uma superfície posterior 36. O perfil de referência da superfície anterior34 é caracterizado por uma curva de base 38 adaptada para fornecer umapotência de foco de longe. A superfície anterior 34 ainda inclui uma plurali-dade de zonas difrativas anulares 40, formadas por uma pluralidade de es-truturas difrativas microscópicas 42, que são simetricamente dispostas emtorno de um dispositivo óptico 44 do dispositivo óptico. Similar às modalida-des prévias, o dispositivo óptico pode ser formado de um material biocompa-tível, e a lente pode ainda incluir alças ultra-oculares (não mostrados) quefacilitam sua fixação no olho. Além do mais, embora as superfícies 14 e 16nesta modalidade são em geral côncavas, em outras modalidades, as curva-turas de superfície podem ser selecionadas para fornecer uma lente plano-convexa ou plano-côncava.Cada zona difrativa anular é separada de uma zona adjacentepor um degrau (por exemplo, o degrau 50 separando a segunda zona daterceira zona). Os degraus são posicionados nos limites radiais das zonas.Nesta modalidade, as alturas de degrau são substancialmente uniformes,embora em outras modalidades podem ser apodized, por exemplo, em umamaneira discutida acima.
Diferente das lentes difrativas convencionais em que as zonasdifrativas têm áreas substancialmente uniformes, nesta modalidade, as á-reas das zonas difrativas variam - em uma maneira controlada - como umafunção da distância do eixo óptico 44. Esta variação é desenhada para am-pliar suficientemente os perfis de energia óptica em um foco de perto e umde longe, gerados por duas ordens de difração das zonas difrativas, de mo-do a fornecer uma visão intermediária enquanto preserva substancialmenteos focos de perto e de longe. Por exemplo, referindo-se à figura 5B, nestamodalidade, as áreas das zonas difrativas anulares 40 aumentam progressi-vamente como uma função da distância crescente do eixo óptico. Por exem-plo, a diferença máxima entre as áreas de duas zonas difrativas (por exem-plo, a diferença nas áreas da maioria das zonas externa e interna pode sercerca de 75% ou mais, por exemplo, até 200%).
A variação das áreas de zona difrativa pode ser implementadaselecionando um raio quadrado de cada zona como uma função daqueleúmero da zona, onde as zonas são consecutivamente numeradas radialmen-te para fora do eixo óptico, por exemplo, em uma maneira descrita abaixo.
Por meio de exemplo, a figura 6 fornece gráficos que contrastam uma rela-ção (gráfico A) entre os raios quadrados das zonas (r2 indica o raio quadradoda zona i) e os números de zona - tipicamente empregados em lentes difra-tivas convencionais - com uma relação diferente (gráfico B) utilizado nestamodalidade de uma lente oftálmica trifocal da invenção. Como notado nosgráficos, na lente trifocal, os raios quadrados das zonas exibem um grau se-lecionado de variação não linear como uma função dos números de zonaenquanto os raios quadrados das zonas de lente tendo áreas difrativas uni-formes variam linearmente como uma função dos números de zona respecti-vos. Isto modifica o padrão de interferência de luz difratada pela lente demodo a desviar mais energia para dentro de uma região focai intermediária.
Mais especificamente, na modalidade presente, a localizaçãoradial de um limite de zona pode ser determinada de acordo com a relaçãoseguinte:
<formula>formula see original document page 17</formula>
onde:
i indica o número da zona (i = 0 indica a zona central)
λ indica o comprimento de onda de desenho, e
f indica um comprimento focai do foco de perto, e
g (i) indica uma função não constante.
Nesta modalidade, a função g(i) é definida de acordo com a re-lação seguinte:
g{i)=(ai2+bi)f
onde:
i indica o número de zona,
a e b são dois parâmetros ajustáveis, e
f indica o comprimento focai do foco de perto. Por meio de e-xemplo, a pode estar na faixa de cerca de 0,1 Aaa cerca de 0,3 λ e b podeficar em uma faixa de cerca de 1,5 λ a cerca de 2,5 λ, onde λ indica o com-primento de onda de desenho.
Como notado acima, a variação das áreas das zonas difrativascomo uma função de distância do eixo óptico resulta em diversão de algumaluz difratada em uma região focai intermediária para fornecer visão interme-diária. Por exemplo, uma fração da luz difratada em uma faixa de cerca de10% a cerca de 28% pode ser direcionada par a região focai intermediária.
Por meio de exemplo, a figura 7 apresenta dois gráficos (C e D)ilustrando esquematicamente o melhoramento de acuidade visual para visãointermediária fornecida pela lente oftálmica trifocal exemplar acima. Maisespecificamente o gráfico C (linhas tracejadas) mostra a distribuição de e-nergia óptica entre um foco de perto e um de longe de uma lente difrativaconvencional em que as zonas difrativas anulares têm áreas iguais. Em con-traste, o gráfico D mostra esquematicamente a distribuição de energia ópticaem uma lente oftálmica de acordo com uma modalidade da invenção em quepelo menos duas ou mais das zonas difrativas têm áreas desiguais. Umacomparação de gráfico D com gráfico C mostra que uma modalidade de umalente oftálmica da invenção tendo zonas difrativas com áreas desiguais for-nece um melhoramento considerável da acuidade visual em visão de perto ede longe. Por meio de exemplo, em muitas modalidades, a eficiência difrati-va em cada um dos focos de perto e de longe pode estar em uma faixa decerca de 28% a cerca de 38%, com a eficiência difrativa no foco intermediá-rio se encontrando em uma faixa de cerca de 10% a cerca de 28%.
Similar à modalidade prévia, a potência óptica associada com ofoco de longe pode estar, por exemplo, em uma faixa de cerca de 6 a cercade 34 Dioptrias com o foco de perto fornecendo uma potência de aumentoem uma faixa de cerca de 3 a cerca de 9 Dioptrias. Adicionalmente, o focointermediário pode fornecer, por exemplo, uma potência de aumento emuma faixa de cerca de 1,5 a cerca de 4,5 Dioptrias com relação ao foco delonge.
A funcionalidade das lentes trifocais acima pode ser talvez en-tendida melhor considerando o diagrama mostrado na figura 8, representan-do o atraso de fase óptica (OPD) associado com três ordens de difração (istoé, +1, 0 e -1) de uma lente difrativa multifocal através de duas zonas difrati-vas, como uma função do quadrado da distância radial do eixo óptico. Osatrasos associados com +1 e -1 variam de modo substancialmente linear -enquanto que associados com a ordem 0 permanece substancialmenteconstante - como o quadrado da distância radial muda de zero para um va-lor correspondendo ao limite da primeira zona difrativa com a segunda (de-signado aqui por ZB12). No limite de zona, a fase óptica associada com ca-da ordem exibe uma descontinuidade. Embora não mostrado, ocorre des-continuidade de fase similar no limite da segunda zona com a terceira (de-signado em ZB23), etc. Se os limites de zona são colocados em posiçõesradiais quadradas correspondendo a mudança de fase óptica π através decada zona difrativa, a energia óptica difratada na ordem 0 substancialmentedesaparece. Em outras palavras, a lente fornece efetivamente somente duasordens de difração (foco de perto e de longe). No entanto, em muitas moda-lidades da invenção, as localizações radiais quadradas de um ou mais limi-tes de zona difrativa são selecionadas tal que a mudança de fase ótica atra-vés de uma zona difrativa é menor que π (por exemplo, é π/4). Isto leva àdiversão de alguma energia óptica difratada na ordem O, desse modo forne-cendo visão intermediária.
Em algumas modalidades, a visão a distância fornecida pela len-te oftálmica trifocal é melhorada por correção de aberração para grandesaberturas (por exemplo tamanhos maiores que cerca de 3 mm em diâmetro,embora em algumas modalidades a correção de aberração pode tambémser utilizada para tamanhos de abertura menores). Tal correção de aberra-ção pode, por exemplo, contrabalançar a luz desfocalizada, se alguma, quepode aparecer no foco de longe como um resultado de um aumento de luzna região focai intermediária. Por exemplo, o perfil de base (curva) da super-fície anterior pode ser selecionado para ter algum grau de asfericidade a fimde reduzir efeitos de aberração esférica, que pode ser particularmente pro-nunciada para grandes aberturas. Algum exemplo de tais perfis asféricasadequados para uso na prática da invenção são descritos no pedido de pa-tente Norte Americano co-pendente acima mencionado intitulada "Apodizedaspheric diffractive lenses".
Por meio de exemplo, o perfil asférico da superfície anterior co-mo uma função da distância radial (R) do eixo óptico da lente pode ser ca-racterizada pela seguinte relação:
<formula>formula see original document page 19</formula>
onde:
z indica uma depressão da superfície paralela a um eixo (z), porexemplo, 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, eae indica um coeficiente de deformação de sexta ordem.Aqueles tendo especificação na técnica apreciarão que váriasmodificações podem ser feitas nas modalidades acima sem se afastar doescopo da invenção.
Claims (29)
1. Lente oftálmica multifocal, compreendendo:um dispositivo ótico tendo uma superfície que compreende pelomenos dois padrões difrativos diferentes adaptados e dispostos com relaçãoum ao outro de modo a fornecer coletivamente visão de perto, intermediáriae de longe.
2. Lente oftálmica multifocal, de acordo com a reivindicação 1,em que um dos ditos padrões difrativos compreende um padrão trifocal e ooutro padrão difrativo compreende um padrão bifocal.
3. Lente oftálmica multifocal, de acordo com a reivindicação 2,em que o dito padrão bifocal exibe alturas de degraus apodized.
4. Lente oftálmica multifocal, de acordo com a reivindicação 2,em que o dito padrão trifocal está disposto mais perto de um eixo ótico dodito dispositivo ótico que o dito padrão bifocal.
5. Lente oftálmica multifocal, de acordo com a reivindicação 1,em que os ditos padrões difrativos compreendem dois padrões bifocais ten-do potências de aumento diferentes.
6. Lente oftálmica multifocal, compreendendo:um dispositivo ótico tendo uma superfície que compreende pelomenos um padrão difrativo bifocal e um padrão difrativo trifocal, o dito pa-drão bifocal sendo adaptado para fornecer visão de perto e de longe, e o ditopadrão trifocal sendo adaptado para fornecer visão de perto, de longe e in-termediária.
7. Lente multifocal, de acordo com a reivindicação 6, em que adita superfície é caracterizada por uma curva de referência de base adapta-da para fornecer um foco refrativo que corresponde à dita visão de longe.
8. Lente multifocal, de acordo com a reivindicação 6, em que osditos padrões difrativos são dispostos dentro de uma parte da dita superfíciecircundada por uma parte periférica da dita superfície que é substancialmen-te destituído de estruturas difrativas.
9. Lente multifocal, de acordo com a reivindicação 8, em quecada um dos ditos padrões difrativos compreende uma ou mais estruturasdifrativas anulares simetricamente dispostas em torno de um eixo ótico dodito dispositivo ótico.
10. Lente multifocal, de acordo com a reivindicação 9, em que asditas estruturas difrativas anulares compreendendo o dito padrão difrativotrifocal são dispostos mais perto do dito eixo ótico que as ditas estruturasdifrativas anulares compreendendo o dito padrão difrativo bifocal.
11. Lente multifocal, de acordo com a reivindicação 10, em queas ditas zonas difrativas anulares compreendendo o dito padrão difrativo tri-focal, se estendem a partir do dito eixo ótico em um raio que corresponde aum tamanho de abertura em uma faixa de cerca de 1 mm a cerca de 1,5 mm.
12. Lente multifocal, de acordo com a reivindicação 11, em que odito padrão difrativo bifocal anular circunda o dito padrão difrativo trifocal.
13. Lente multifocal, de acordo com a reivindicação 12, em queas ditas estruturas difrativas anulares bifocais exibem uma altura de degraudecrescente em seus limites como uma função da distância crescente doeixo ótico.
14. Lente multifocal, de acordo com a reivindicação 13, em que adita altura de degrau decrescente é caracterizada por uma função de apodi-zação selecionada.
15. Lente multifocal, de acordo com a reivindicação 14, em que adita função de apodização é definida de acordo com a relação seguinte: <formula>formula see original document page 22</formula> onde r, indica a distância radial da zona i, rout indica o raio externo da últimazona difrativa focai.
16. Lente multifocal, de acordo com a reivindicação 6, em que odito padrão difrativo trifocal compreende um ou mais degraus em formatosubstancialmente quadrado e o dito padrão difrativo bifocal compreende umou mais degraus substancialmente em formado dentado.
17. Lente multifocal, de acordo com a reivindicação 6, em que odito padrão difrativo trifocal fornece focos de perto, de longe e intermediário,os ditos focos de perto e de longe trifocais sendo substancialmente coinci-dentes, respectivamente, com um foco de perto e um de longe do dito pa-drão bifocal.
18. Lente multifocal, de acordo com a reivindicação 17, em queos ditos focos de perto, intermediário e de longe correspondem substancial-mente, respectivamente à dita visão de perto, intermediária e de longe.
19. Lente oftálmica trifocal, compreendendo:um dispositivo ótico tendo pelo menos uma superfície caracteri-zada por uma curva de base,pelo menos dois padrões difrativos anulares dispostos no ditodispositivo ótico, um dos ditos padrões fornecendo primeiramente três focose o outro fornecendo primeiramente dois focos, tal que uma combinação dedistribuição de energia associada com os focos de um padrão com aquelado outro padrão resulta em fornecer visão de perto, intermediária e de longe.
20. Lente trifocal, de acordo com a reivindicação 19, em que adita curva de base fornece uma potência refrativa que corresponde com adita visão de longe.
21. Lente trifocal, de acordo com a reivindicação 19, em que osditos padrões difrativos são circundados por uma parte periférica do dito dis-positivo ótico que é destituído de estruturas difrativas.
22. Lente trifocal, de acordo com a reivindicação 21, em que odito padrão difrativo que fornece três focos está disposto mais perto de umeixo ótico do dito dispositivo ótico que o dito padrão difrativo fornecendo doisfocos.
23. Lente trifocal, de acordo com a reivindicação 21, em que odito padrão difrativo que fornece três focos compreende uma pluralidade dezonas difrativas anulares se estendendo a partir de um eixo ótico do dito dis-positivo ótico a uma primeira distância deste eixo.
24. Lente trifocal, de acordo com a reivindicação 23, em que odito padrão difrativo que fornece dois focos compreende uma pluralidade dezonas difrativas anulares se estendendo a partir da primeira distância parauma segunda distância menor que um raio do dito dispositivo ótico.
25. Lente trifocal, de acordo com a reivindicação 19, em que adita curva de base é asférica de modo a reduzir a aberração esférica.
26. Lente oftálmica multifocal, compreendendo:um dispositivo ótico tendo uma superfície que compreende doispadrões bifocais separados, os ditos padrões exibindo potências de aumentodiferentes de modo a fornecer cooperativamente visão de perto, intermediá-ria e de longe.
27. Lente multifocal, de acordo com a reivindicação 26, em queum dos ditos padrões fornece uma potência de aumento em uma faixa decerca de 3 a cerca de 9 Diopters e o outro padrão fornece uma potência deaumento em uma faixa de cerca de 1,5 a cerca de 4,5 Diopters.
28. Lente multifocal, de acordo com a reivindicação 26, em queum dos ditos padrões está disposto mais perto de um eixo ótico do dito dis-positivo ótico que o outro padrão.
29. Lente multifocal, de acordo com a reivindicação 28, em quecada um dos ditos padrões compreende uma pluralidade de zonas de difra-ção concêntricas dispostas em torno do dito eixo ótico.
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Free format text: PRAZO DE VALIDADE: 20 (VINTE) ANOS CONTADOS A PARTIR DE 09/02/2007, OBSERVADAS AS CONDICOES LEGAIS. PATENTE CONCEDIDA CONFORME ADI 5.529/DF, QUE DETERMINA A ALTERACAO DO PRAZO DE CONCESSAO |