BRPI0916248B1 - Lente oftálmica - Google Patents

Abstract

LENTE OFTÁLMICA Em um aspecto, a presente invenção provê uma lente oftálmica (por exemplo, uma IOL) que inclui um componente óptico tendo uma superfície anterior e uma superfície posterior dispostas sobre um eixo óptico. Pelo menos uma das superfícies (por exemplo, a superfície anterior) tem um perfil caracterizado pela superposição de um perfil de base e um perfil auxiliar. O perfil auxiliar pode incluir uma região interna, uma região externa e uma região de transição entre as região interna e externa, onde uma diferença de caminho óptico pela região de transição (isto é, a diferença de caminho óptico entre os limites radicais interno e externo da região de transição) corresponde a uma fração não inteira (por exemplo, 1/2) de um comprimento de onda de projeto (por exemplo, um comprimento de onda de cerca de 550 nm).

Description

Pedido Relacionado

A presente invenção está relacionada a pedido de patente US intitulado "Accommodative IOL with Toric Optic and Extended Depth of Focus", que está depositado simultaneamente com isto. Este pedido está incorporado aqui por referência.

Fundamento

A presente invenção relaciona-se geralmente a lentes oftálmicas, e mais particularmente, a lentes intra-oculares (IOLs) que provêem visão aumentada por variação controlada do deslocamento de fase por uma região de transição provida sobre pelo menos uma das superfícies de lente.

Lentes intra-oculares (IOLs) são implantadas habitualmente nos olhos de pacientes durante cirurgia de catarata para substituir a lente de cristalino natural. A potência óptica da lente de cristalino natural pode variar sob a influência dos músculos ciliares para prover acomodação para ver objetos a distâncias diferentes do olho. Muitas IOLs, porém, provêem uma potência monofocal sem nenhuma provisão para acomodação. IOLs mutlifocais também são conhecidas que provêem uma potência óptica de distância como também uma potência óptica próximo (por exemplo, empregando estruturas difrativas), por esse meio provendo um grau de pseudo-acomodação.

Porém, ainda há uma necessidade por IOLs melhoradas que possam prover potência óptica de pseudo-acomodação enquanto provendo imagens ópticas nítidas através de uma gama extensa de tamanhos de pupila. Ao projetar IOLs e lentes geralmente, desempenho óptico pode ser determinado por medições usando um denominado "olho de modelo" ou através de cálculos, tal como traçado de raio preditivo. Tipicamente, tais medições e cálculos são executados baseado em luz de uma região selecionada estreita do espectro visível para minimizar aberrações cromáticas. Esta região estreita é conhecida como o "comprimento de onda" de projeto.

Sumário

Em um aspecto, a presente invenção provê uma lente oftálmica (por exemplo, uma IOL) que inclui um componente óptico tendo uma superfície anterior e uma superfície posterior dispostas sobre um eixo óptico. Pelo menos uma das superfícies (por exemplo, a superfície anterior) tem um perfil caracterizado por superposição de um perfil de base e um perfil auxiliar. O perfil auxiliar pode incluir pelo menos duas regiões (por exemplo, uma região interna e uma região externa) e uma ou mais regiões de transição entre as regiões, onde uma diferença de caminho óptico pela região de transição (isto é, a diferença de caminho óptico entre os limites radiais interno e os externo da região de transição) corresponde a uma fração não inteira (por exemplo, 1/2) de um comprimento de onda de projeto (por exemplo, um comprimento de onda de cerca de 550 nm).

A região de transição do perfil auxiliar pode se estender de um limite radial interno a um limite radial externo. Em muitas concretizações, o limite radial interno da região de transição corresponde a um limite radial externo da região interna e o limite radial externo da região de transição corresponde a um limite radial interno da região externa do perfil auxiliar. Em muitas concretizações, a região de transição pode ser adaptada para prover uma mudança monotônica em diferença de caminho óptico relativo a seu limite radial interno como uma função do aumento da distância radial do eixo óptico. Uma mudança monotônica na diferença de caminho óptico pode ser caracterizada por um aumento contínuo ou diminuição como uma função de distância radial, que em alguns casos é entremeada com regiões de nenhuma mudança (regiões de platô). Por meio de exemplo, a mudança monotônica pode ser caracterizada por uma mudança linear ou por uma sucessão de mudanças lineares separadas por um ou mais platôs.

Em algumas concretizações, o perfil (Zsag) da superfície formada como superposição de um perfil de base e um perfil auxiliar pode ser definido pela relação seguinte: em que, Zsag denota uma catenária da superfície relativa ao eixo óptico como uma função de distância radial desse eixo, e em que: em que, r denota uma distância radial do eixo óptico, c denota uma curvatura de base da superfície, k denota uma constante cônica, a2 é uma constante de deformação de segunda ordem, a4 é uma constante de deformação de quarta ordem, a6 é uma constante de deformação de sexta ordem, e em que: em que, r1 denota um limite radial interno da região de transição, r2 denota um limite radial externo da região de transição, e em que, Δ é definido pela relação seguinte: em que, n1 denota um índice de refração de material formando componente óptico, n2 denota um índice de refração de um meio cercando componente óptico, λ denota um comprimento de onda de projeto (por exemplo, 550 nm), e α denota uma fração não inteira (por exemplo, 1/2).

Em algumas outras concretizações, o perfil (Zsag) da superfície de lente tendo o perfil auxiliar pode ser definido pela relação seguinte: em que, Zsag denota uma catenária da superfície relativa ao eixo óptico como uma função de distância radial desse eixo, e em que: em que, r denota uma distância radial do eixo óptico, 15 c denota uma curvatura de base da superfície, k denota uma constante cônica, a2 é uma constante de deformação de segunda ordem, a4 é uma constante de deformação de quarta ordem, a6 é uma constante de deformação de sexta ordem, e em que: em que, r denota a distância radial de um eixo óptico da lente, r1a denota o raio interno de uma primeira porção substancialmente linear de região de transição do perfil auxiliar, r1b denota o raio externo da primeira porção linear, r2a denota o raio interno de uma segunda porção substancialmente linear da região de transição do perfil auxiliar, e r2b denota o raio externo do segundo porção linear, e em que cada um de Δ1 e Δ2 pode ser definido conforme a relação seguinte: λ denota um comprimento de onda de projeto (por exemplo, 550 nm), α1 denota uma fração não inteira (por exemplo, 1/2), e α2 denota uma fração não inteira (por exemplo, 1/2).

Por meio de exemplo, nas relações anteriores, a curvatura de base c pode estar em uma gama de cerca de 0,0152 mm-1 a cerca de 0,0659 mm-1, e a constante cônica k pode estar em uma gama de cerca de - 1162 a cerca de -19, a2 pode estar em uma gama de cerca de -0,00032 mm-1 a cerca de 0,0 mm-1, a4 pode estar em uma gama de cerca de 0,0 mm-3 a cerca de - 0,000053 (menos 5,3x10-5) mm-3, e a6 pode estar em uma gama de cerca de 0,0 mm-5 a cerca de 0,000153 (1,53x10-4) mm-5.

Em outro aspecto, uma lente oftálmica (por exemplo, uma IOL) é exposta que inclui um componente óptico tendo uma superfície anterior e uma superfície posterior dispostas sobre um eixo óptico. Pelo menos uma dessas superfícies inclui pelo menos uma região refrativa interna, pelo menos uma região refrativa externa, e uma região de transição refrativa que se estende de um limite radial externo da região interna a um limite radial interno da região externa. A região de transição é adaptada tal que uma fase de radiação incidente nela a um comprimento de onda de projeto (por exemplo, 550 nm) varie monotonicamente de dito limite radial interno para dito limite radial externo para gerar um deslocamento de fase entre esses limites que é caracterizado por uma fração não inteira desse comprimento de onda de projeto. Enquanto em alguns casos a fração não inteira é menos que um, em outros casos é maior que um.

Em algumas concretizações, as superfícies anterior e posterior exibem perfis de base adaptados para conceder uma potência óptica refrativa nominal, por exemplo, uma potência em uma gama de cerca de -15 a cerca de +50 Dioptrias, à lente.

Em um aspecto relacionado, a superfície tendo a região de transição pode ter um diâmetro radial em uma gama de cerca de 1 mm a cerca de 5 mm, e a região de transição pode estar na forma de uma região anular tendo uma largura radial em uma gama de cerca de 0 a cerca de 1 mm.

Em outro aspecto, na lente oftálmica anterior, o componente óptico exibe uma função de transferência de modulação passante pelo foco que é assimétrica relativa a um plano focal do componente óptico para tamanhos de abertura em uma gama de cerca de 1,5 mm a cerca de 6 mm.

Em outro aspecto, uma lente oftálmica (por exemplo, uma IOL) é exposta que inclui um componente óptico tendo uma superfície anterior e uma superfície posterior dispostas sobre um eixo óptico, onde cada superfície inclui um perfil de superfície de base. Um padrão de variações de superfície é sobreposto no perfil de superfície de base de pelo menos uma das superfícies para gerar uma região de transição se estendendo entre uma região de superfície interna e externa. A região de transição faz o componente óptico exibir uma função de transferência de modulação assimétrica passante pelo foco de luz incidente no componente óptico (por exemplo, luz tendo um comprimento de onda de projeto (por exemplo, 550 nm)) por uma abertura tendo um diâmetro em uma gama de cerca de 1,5 mm a cerca de 6 mm.

Em algumas concretizações, a lente anterior pode exibir uma profundidade de campo em uma gama de cerca de 0,25 Dioptrias a cerca de 1,75 Dioptrias para luz incidente nela por uma abertura tendo um diâmetro em uma gama de cerca de 1,5 mm a cerca de 6 mm para dito comprimento de onda de projeto.

Em algumas concretizações, a lente anterior pode exibir uma função de transferência de modulação passante pelo foco substancialmente simétrica para luz no comprimento de onda de projeto incidente no componente óptico por uma abertura tendo um diâmetro menos de cerca de 2 mm enquanto exibindo uma função de transferência de modulação passante pelo foco assimétrica para aberturas maiores. Em alguns casos, o componente óptico exibe uma profundidade de campo em uma gama de cerca de 0,25 D a cerca de 1,75 D para luz incidente nela por uma abertura tendo um diâmetro em uma gama de cerca de 1,5 mm a cerca de 6 mm para o comprimento de onda de projeto.

Em outro aspecto, a invenção provê uma lente oftálmica (por exemplo, uma IOL), que inclui um componente óptico tendo uma superfície anterior e uma superfície posterior, onde cada superfície tem um perfil de base tal que os perfis concedam cooperativamente uma potência óptica nominal à componente óptico. Pelo menos uma das superfícies tem um perfil definido por adição de um perfil de superfície auxiliar a seu perfil de superfície nominal, onde o perfil auxiliar é caracterizado por uma região central, uma região externa e uma região de transição se estendendo entre as regiões interna e externa. O perfil auxiliar é adaptado para causar um deslocamento entre uma potência óptica efetiva e dita potência óptica nominal para luz tendo um comprimento de onda de projeto e incidente no componente óptico por uma abertura tendo um tamanho em uma gama selecionada, por exemplo, um deslocamento em uma gama de cerca de 0,25 D a cerca de 1,75 D. A potência óptica efetiva pode ser caracterizada pelo pico de uma função de transferência de modulação passante pelo foco do componente óptico a dito comprimento de onda de projeto e dita abertura.

Em um aspecto relacionado, na lente anterior, o perfil auxiliar é adaptado para aumentar a profundidade de campo do componente óptico.

Em outro aspecto, uma lente oftálmica (por exemplo, uma IOL), é exposta que inclui um componente óptico tendo uma superfície anterior e uma superfície posterior dispostas sobre um eixo óptico. Pelo menos uma das superfícies inclui pelo menos uma região refrativa interna e pelo menos uma região refrativa externa, onde o perfil dessa superfície é configurado para conceder um deslocamento de fase variável monotonicamente para radiação incidente (por exemplo, radiação incidente a um comprimento de onda de projeto) de um limite externo da região interna para um limite interno da região externa para prover um deslocamento de fase entre os dois limites que é uma fração não inteira de um comprimento de onda de projeto (por exemplo, 550 nm). Em alguns casos, o perfil de superfície é configurado tal que o deslocamento de fase ocorreria através de uma distância radial em uma gama de cerca de 0,75 mm a cerca de 2,5 mm. Ademais, em alguns casos, o deslocamento de fase pode efetuar uma extensão do profundidade de foco exibida pelo componente óptico por um valor em uma gama de cerca de 0,25 D a cerca de 1,75 D.

Em um aspecto relacionado, a derivada radial do perfil dessa superfície ao limite externo da região interna exibe uma descontinuidade.

Entendimento adicional da invenção pode ser obtido por referência à descrição detalhada seguinte e aos desenhos acompanhantes, que são descritos brevemente abaixo.

Descrição Breve dos Desenhos

Figura 1A é uma vista de seção transversal esquemática de uma IOL de acordo com uma concretização da invenção;

Figura 18 é vista de topo esquemática da superfície anterior da IOL mostrada na Figura 1A;

Figura 2A descreve esquematicamente avanço de fase induzido em uma frente de onda incidente sobre uma superfície de uma lente de acordo com uma implementação de uma concretização da invenção por uma região de transição provida nessa superfície de acordo com os ensinamentos da invenção;

Figura 28 descreve esquematicamente atraso de fase induzido em uma frente de onda incidente sobre uma superfície de uma lente de acordo com outra implementação de uma concretização da invenção por uma região de transição provida na superfície de acordo com os ensinamentos da invenção;

Figura 29 descreve esquematicamente que o perfil de pelo menos uma superfície de uma lente de acordo com uma concretização da invenção pode ser caracterizado por superposição de um perfil de base e um perfil auxiliar;

Figura 30 -4C provêem gráficos de MTF passante pelo foco calculados para uma lente hipotética de acordo com uma concretização da invenção para tamanhos de pupila diferentes;

Figura 31 -5F provêem gráficos de MTF passante pelo foco calculados para lentes hipotéticas de acordo com algumas concretizações da invenção, onde cada lente tem uma superfície caracterizada por um perfil de base e um perfil auxiliar definindo uma região de transição provendo uma Diferença de Caminho Óptico (OPD) diferente entre uma região interna e uma externa do perfil auxiliar relativo à OPD respectiva nas outras lentes;

Figura 32 é uma vista de seção transversal esquemática de uma IOL de acordo com outra concretização da invenção; e

Figura 33 descreve esquematicamente que o perfil da superfície anterior pode ser caracterizado como uma superposição de um perfil de base e um perfil auxiliar que inclui uma região de transição de dois degraus; e

Figura 34 apresenta gráficos de MTF monocromáticos passante pelo foco calculados para uma lente hipotética de acordo com uma concretização da invenção tendo uma região de transição de dois degraus.

Descrição DetalHada

A presente invenção é dirigida geralmente a lentes oftálmicas (tais como IOLs) e métodos para corrigir visão que empregam tais lentes. Nas concretizações que seguem, as características salientes de vários aspectos da invenção são discutidas com relação a lentes intra-oculares (IOLs). Os ensinamentos da invenção também podem ser aplicados a outras lentes oftálmicas, tais como lentes de contato. O termo "lente intra-ocular" e sua abreviação "IOL" são usados aqui intercambiavelmente para descrever lentes que são implantadas no interior do olho para tanto substituir a lente natural do olho ou caso contrário aumentar visão indiferente de se ou não a lente natural é removida. Lentes intra-corneais e lentes intra-oculares fácicas são exemplos de lentes que podem ser implantadas no olho sem remoção da lente natural. Em muitas concretizações, a lente pode incluir um padrão controlado de modulações de superfície que concedem seletivamente uma diferença de caminho óptico entre uma porção interna e uma externa do componente óptico da lente tal que a lente proveria imagens nítidas para diâmetros de pupila pequenos e grandes como também pseudo-acomodação para ver objetos com diâmetros de pupila intermediários.

Figuras 1A e 1B descrevem esquematicamente uma lente intra-ocular (IOL) 10 de acordo com uma concretização da invenção que inclui um componente óptico 12 tendo uma superfície anterior 14 e uma superfície posterior 16 que estão dispostas sobre um eixo óptico OA. Como mostrado na Figura 1B, a superfície anterior 14 inclui uma região refrativa interna 18, uma região refrativa anular externa 20, e uma região de transição anular 22 que se estende entre as regiões refrativas interna e externa. Em contraste, a superfície posterior 16 está na forma de uma superfície convexa lisa. Em algumas concretizações, o componente óptico 12 pode ter um diâmetro D em uma gama de cerca de 1 mm a cerca de 5 mm, embora outros diâmetros também possam ser utilizados.

A IOL 10 exemplar também inclui um ou mais membros de fixação 1 e 2 (por exemplo, alças) que podem facilitar sua colocação no olho.

Nesta concretização, cada uma das superfícies anterior e posterior inclui um perfil de base convexo, embora em outras concretizações perfis de base côncavos ou planos possam ser empregados. Enquanto o perfil da superfície posterior é somente definido por um perfil de base, o perfil da superfície anterior é definido por adição de um perfil auxiliar a seu perfil de base para gerar as regiões interna, externa e de transição acima mencionadas, como discutido ademais abaixo. Os perfis de base das duas superfícies em combinação com o índice de refração do material formando o componente óptico pode prover o componente óptico com uma potência óptica nominal. A potência óptica nominal pode ser definida como a potência refrativa monofocal de um componente óptico putativa formada do mesmo material como o componente óptico 12 com os mesmos perfis de base para a superfície anterior e a posterior, mas sem o perfil auxiliar acima mencionado da superfície anterior. A potência óptica nominal do componente óptico também pode ser vista como a potência refrativa monofocal do componente óptico 12 para aberturas pequenas com diâmetros menos que o diâmetro da região central da superfície anterior.

O perfil auxiliar da superfície anterior pode ajustar esta potência óptica nominal tal que a potência óptica atual do componente óptico, como caracterizado, por exemplo por um comprimento focal correspondendo ao local axial do pico de uma função de transferência de modulação passante pelo foco calculada ou medida para o componente óptico a um comprimento de onda de projeto (por exemplo, 550 nm), divergiria da potência óptica nominal da lente, particularmente para tamanhos de abertura (pupila) em uma gama intermediária, como discutido ademais abaixo. Em muitas concretizações, este deslocamento na potência óptica é projetado para melhorar visão próxima para tamanhos de pupila intermediários. Em alguns casos, a potência óptica nominal do componente óptico pode estar em uma gama de cerca de -15 D a cerca de +50 D, e preferivelmente em uma gama de cerca de 6 D a cerca de 34 D. Ademais, em alguns casos, o deslocamento causado pelo perfil auxiliar da superfície anterior à potência nominal do componente óptico pode estar em uma gama de cerca de 0,25 D a cerca de 2,5 D.

Com referência continuada às Figuras 1A e 1B, a região de transição 22 está na forma de uma região anular que se estende radialmente de um limite radial interno (IB) (que neste caso corresponde a um limite radial externo da região refrativa interna 18) para um limite radial externo (OB) (que neste caso corresponde a limite radial interno da região refrativa externa). Enquanto em alguns casos, um ou ambos limites podem incluir uma descontinuidade no perfil de superfície anterior (por exemplo, um degrau), em muitas concretizações o perfil de superfície anterior é contínuo nos limites, embora uma derivada radial do perfil (quer dizer, a taxa de mudança da catenária de superfície como uma função de distância radial do eixo óptico) pode exibir uma descontinuidade a cada limite. Em alguns casos, a largura anular da região de transição pode estar em uma gama de cerca de 0.75 mm a cerca de 2,5 mm. Em alguns casos, a relação de uma largura anular da região de transição relativa ao diâmetro radial da superfície anterior pode estar em uma gama de cerca de 0 a cerca de 0,2.

Em muitas concretizações, a região de transição 22 da superfície anterior 14 pode ser formada tal que uma fase de radiação incidente nela variaria monotonicamente de seu limite interno (IB) para seu limite externo (OB). Quer dizer, uma diferença de fase não zero entre a região externa e a região interna seria alcançada por um aumento progressivo ou uma diminuição progressiva da fase como uma função do aumento da distância radial do eixo óptico pela região de transição. Em algumas concretizações, a região de transição pode incluir porções de platô, entremeadas entre porções de aumento progressivo ou diminuição da fase, em que a fase pode permanecer substancialmente constante.

Em muitas concretizações, a região de transição é configurada tal que o deslocamento de fase entre dois raios paralelos, um dos quais é incidente no limite externo da região de transição e o outro é incidente no limite interno da região de transição, possa ser uma fração racional não inteira de um comprimento de onda de projeto (por exemplo, um comprimento de onda de projeto de 550 nm). Por meio de exemplo, tal deslocamento de fase pode ser definido conforme a relação seguinte: em que, A designa um inteiro, B designa uma fração racional não inteira, e λ designa um comprimento de onda de projeto (por exemplo, 550 nm).

Por meio de exemplo, o deslocamento de fase total pela região de transição pode ser λ/2, λ/3, etc., onde λ representa um comprimento de onda de projeto, por exemplo, 550 nm. Em muitas concretizações, o deslocamento de fase pode ser uma função periódica do comprimento de onda de radiação incidente, com uma periodicidade correspondendo a um comprimento de onda.

Em muitas concretizações, a região de transição pode causar uma distorção na frente de onda emergindo do componente óptico em resposta à radiação incidente (quer dizer, a frente de onda emergindo da superfície posterior do componente óptico) que pode resultar em deslocar a potência de focalização efetiva da lente relativa a sua potência nominal. Ademais, a distorção da frente de onda pode aumentar a profundidade de foco do componente óptico para diâmetros de abertura que abrangem a região de transição, especialmente para aberturas de diâmetro intermediário, como discutido ademais abaixo. Por exemplo, a região de transição pode causar um deslocamento de fase entre a frente de onda emergindo da porção externa do componente óptico e aquela emergindo de sua porção interna. Tal deslocamento de fase pode causar a radiação emergindo de porção externa do componente óptico interferir com a radiação emergindo da porção interna do componente óptico no local ao qual a radiação emergindo da porção interna do componente óptico focalizaria, assim resultando em uma profundidade de foco aumentada, por exemplo, como caracterizado por um perfil assimétrico MTF (função de transferência de modulação) referenciado ao MTF de pico. Os termos "profundidade de foco" e "profundidade de campo" podem ser usados intercambiavelmente e são conhecidos e entendidos prontamente por aqueles qualificados na arte como se referindo às distâncias nos espaços de objeto e imagem através de qual uma imagem aceitável pode ser solucionada. À extensão que qualquer explicação adicional pode ser precisada, a profundidade de foco pode se referir a uma quantidade de desfocagem relativa a um pico de uma função de transferência de modulação passante pelo foco (MTF) da lente medida com uma abertura de 3 mm e luz de verde, por exemplo, luz tendo um comprimento de onda de cerca de 550 nm, ao qual a MTF exibe um nível de contraste pelo menos cerca de 15% a uma freqüência espacial de cerca de 50 lp/mm. Outras definições também podem ser aplicadas e deveria estar claro que profundidade de campo pode ser influenciada por muitos fatores incluindo, por exemplo, tamanho de abertura, conteúdo cromático da luz formando a imagem, e potência de base da própria lente.

Por meio de ilustração adicional, Figura 2A mostra esquematicamente um fragmento de uma frente de onda gerada por uma superfície anterior de uma IOL de acordo com uma concretização da invenção tendo uma região de transição entre uma porção interna e uma porção externa da superfície, e um fragmento de uma frente de onda incidente nessa superfície, e uma frente de onda esférica de referência (descrita por linhas tracejadas) que minimiza o erro RMS (raiz quadrada média) da frente de onda atual. A região de transição dá origem a um avanço de fase da frente de onda (relativo àquele correspondendo a uma superfície semelhante putativa sem a região de transição) que conduz à convergência da frente de onda em um plano focal em frente ao plano retiniano (em frente ao plano focal nominal da IOL na ausência da região de transição). Figura 2B mostra esquematicamente outro caso no qual a região de transição dá origem a um atraso de fase de uma frente de onda incidente que conduz à convergência da frente de onda a um plano focal além do plano retiniano (além do plano focal nominal da IOL na ausência da região de transição).

Por meio de ilustração, nesta implementação, o perfil de base das superfícies anterior e/ou posterior pode ser definido pela relação seguinte: em que, c denota a curvatura do perfil, k denota a constante cônica, e em que, f(r2, r4, r6, ...) denota uma função contendo contribuições de ordem mais alta ao perfil de base. Por meio de exemplo, a função f pode ser definida pela relação seguinte: em que, a2 é uma constante de deformação de segunda ordem, a4 é uma constante de deformação de quarta ordem, e a6 é uma constante de deformação de sexta ordem. Termos de ordem mais alta adicionais também podem ser incluídos.

Por meio de exemplo, em algumas concretizações, o parâmetro c pode estar em uma gama de cerca de 0,0152 mm-1 a cerca de 0,0659 mm-1, o parâmetro k pode estar em gama de cerca de -1162 a cerca de -19, a2 pode estar em uma gama de cerca de -0,00032 mm-1 a cerca de 0,0 mm-1, a4 pode estar em uma gama de cerca de 0,0 mm-3 a cerca de -0,000053 (menos 5,3x10- 5) mm-3, e a6 pode estar em uma gama de cerca de 0,0 mm-5 a cerca de 0,000153 (1,53x10-4) mm-5.

O uso de certo grau de caráter asférico no perfil de base anterior e/ou posterior como caracterizado, por exemplo, pela constante cônica k, pode melhorar efeitos de aberração esférica para grandes tamanhos de abertura. Para grandes tamanhos de abertura, tal caráter asférico pode contrariar a algum grau os efeitos ópticos da região de transição, assim conduzindo a uma MTF mais íngreme. Em algumas outras concretizações, o perfil de base de uma ou ambas as superfícies pode ser tórico (quer dizer, pode exibir raios diferentes de curvaturas ao longo de duas direções ortogonais ao longo da superfície) para melhorar aberrações astigmáticas.

Como notado acima, nesta concretização exemplar, o perfil da superfície anterior 14 pode ser definido por superposição de um perfil de base, tal como o perfil definido pela Equação (1) anterior, e um perfil auxiliar. Nesta implementação, o perfil auxiliar (Zaux) pode ser definido pela relação seguinte: em que, r1 denota um limite radial interno da região de transição, r2 denota um limite radial externo da região de transição, e em que Δ é definido pela relação seguinte: em que, n1 denota um índice de refração de material formando o componente óptico, n2 denota um índice de refração de um meio cercando o componente óptico, X denota um comprimento de onda de projeto, e α denota uma fração não inteira, por exemplo, 1/2.

Em outras palavras, nesta concretização, o perfil da superfície anterior (Zsag) é definido por uma superposição do perfil de base (Zbase) e do perfil auxiliar (Zaux) como definido abaixo, e mostrado esquematicamente na Figura 3:

Nesta concretização, o perfil auxiliar definido pelas relações anteriores (4) e (5) é caracterizado por um deslocamento de fase substancialmente linear pela região de transição. Mais especificamente, o perfil auxiliar provê um deslocamento de fase que aumenta linearmente do limite interno da região de transição a seu limite externo com a diferença de caminho óptico entre os limites interno e externo correspondendo a uma fração não inteira do comprimento de onda de projeto.

Em muitas concretizações, uma lente de acordo com os ensinamentos da invenção, tal como a lente 10 anterior, pode prover bem desempenho de vista distante funcionando efetivamente como uma lente monofocal sem os efeitos ópticos causados pelo deslocamento de fase para diâmetros de pupila pequenos que caem dentro do diâmetro da região central da lente (por exemplo, para um diâmetro de pupila de 2 mm). Para diâmetros de pupila médios (por exemplo, para diâmetros de pupila em uma gama de cerca de 2 mm a cerca de 4 mm (por exemplo, um diâmetro de pupila de cerca de 3 mm)), os efeitos ópticos causados pelo deslocamento de fase (por exemplo, mudanças na frente de onda saindo da lente) podem conduzir a visão próxima e intermediária funcional aumentada. Para grandes diâmetros de pupila (por exemplo, para diâmetros de pupila em uma gama de cerca de 4 mm a cerca de 5 mm), a lente pode novamente prover bom desempenho de visão distante já que o deslocamento de fase só responderia por uma fração pequena da porção de superfície anterior que está exposta à luz incidente.

Por meio de ilustração, Figuras 4A-4C mostram desempenho óptico de uma lente hipotética de acordo com uma concretização da invenção para tamanhos de pupila diferentes. A lente era assumida ter uma superfície anterior definida pela relação (6) anterior, e uma superfície posterior caracterizada por um perfil de base convexo liso (por exemplo, uma definida por essa relação (2) anterior). Ademais, a lente era assumida ter um diâmetro de 6 mm com a região de transição se estendendo entre um limite interno tendo um diâmetro de cerca de 2,2 mm a um limite externo tendo um diâmetro de cerca de 2,6 mm. As curvaturas de base da superfície anterior e posterior eram selecionadas tal que o componente óptico proveria uma potência óptica nominal de 21 D. Ademais, o meio cercando a lente era assumido ter um índice de refração de cerca de 1,336. Tabelas 1A-1C abaixo listam os vários parâmetros do componente óptico da lente como também aqueles de suas superfícies anterior e posterior: Tabela 1A Tabela 1B Tabela 1C

Mais especificamente, em cada uma das Figuras 4A - 4C, gráficos de transferência de modulação passante pelo foco (MTF) correspondendo às freqüências de modulação seguintes são providos: 25 lp/mm, 50 lp/mm, 75 lp/mm e 100 lp/mm. A MTF mostrada na Figura 4A para um diâmetro de pupila de cerca de 2 mm indica que a lente provê bom desempenho óptico, por exemplo, para atividades ao ar livre, com um profundidade de foco de cerca de 0,7 D, que é simétrico sobre o plano focal. Para um diâmetro de pupila de 3 mm, cada uma das MTFs mostradas na Figura 4B é assimétrica relativa ao plano focal da lente (isto é, relativo a desfocagem zero) com um deslocamento em seu pico na direção fora de foco negativa. Tal deslocamento pode prover um grau de pseudo-acomodação para facilitar visão próxima (por exemplo, para leitura). Ademais, estas MTFs têm maiores larguras que aquelas mostradas pelas MTFs calculadas para um diâmetro de pupila de 2 mm, o que se traduz em melhor desempenho para visão intermediária. Para um diâmetro de pupila maior de 4 mm (Figura 4C), a assimetria e as larguras das MTFs diminuem relativas àquelas calculadas para um diâmetro de 3 mm. Isto por sua vez indica bom desempenho de vista distante sob condições de luz baixa, por exemplo, para condução noturna.

O efeito óptico do deslocamento de fase pode ser modulado variando vários parâmetros associados com aquela região, tal como, sua extensão radial e a taxa à qual concede deslocamento de fase à luz incidente. Por meio de exemplo, a região de transição definida pela relação (4) anterior exibe um declive definido por Δ/(r2-ri), que pode ser variado para ajustar o desempenho de um componente óptico tendo uma tal região de transição sobre uma superfície da mesma, particularmente para tamanhos de pupila intermediários.

Por meio de ilustração, Figuras 5A-5F mostram função de transferência de modulação passante pelo foco (MTF) calculada a um tamanho de pupila de 3 mm e para uma freqüência de modulação de 50 lp/mm para lentes hipotéticas tendo uma superfície anterior que exibe o perfil de superfície mostrado na Figura 3 como uma superposição de um perfil de base definido pela relação (2) e um perfil auxiliar definido pelas relações (4) e (5). O componente óptico era assumida ser formada de um material tendo um índice de refração de 1,554. Ademais, a curvatura de base da superfície anterior e aquela da superfície posterior era selecionada tal que o componente óptico teria uma potência óptica nominal de cerca de 21 D.

Por meio de prover uma referência da qual os efeitos ópticos da região de transição podem ser entendidos mais prontamente, Figura 5A mostra uma MTF por um componente óptico tendo um ΔZ nulo, quer dizer, um componente óptico que carece de um deslocamento de fase de acordo com os ensinamentos da invenção. Tal componente óptico convencional tendo superfícies anterior e posterior lisas exibe uma curva de MTF que está disposta simetricamente sobre o plano focal do componente óptico e exibe uma profundidade de foco de cerca de 0,4 D. Em contraste, Figura 5B mostra uma MTF para um componente óptico de acordo com uma concretização da invenção na qual a superfície anterior inclui uma região de transição caracterizada por uma extensão radial de cerca de 0,01 mm e ΔZ = 1 mícron. O gráfico de MTF mostrado na Figura 5B exibe uma maior profundidade de foco de cerca de 1 D, indicando que o componente óptico provê uma profundidade de campo aumentada. Ademais, é assimétrica relativa ao plano focal do componente óptico. Na realidade, o pico deste gráfico de MTF está mais perto do componente óptico do que seu plano focal. Isto provê um aumento de potência óptica efetiva para facilitar leitura próxima.

Quando a região de transição fica mais íngreme (sua extensão radial permanece fixada a 0,01 mm) para prover um ΔZ = 1,5 mícron (Figura 5C), a MTF se alarga ademais (quer dizer, o componente óptico provê um maior profundidade de campo) e seu pico desloca bem mais longe do componente óptico do que o plano focal do componente óptico. Como mostrado na Figura 5D, a MTF para um componente óptico tendo uma região de transição caracterizada por um ΔZ = 2,5 mícron é idêntica a mostrada na Figura 5A para um componente óptico tendo um ΔZ = 0.

Na realidade, o padrão de MTF é repetido para todo comprimento de onda de projeto. Por meio de exemplo, em uma concretização na qual o comprimento de onda de projeto é 550 nm e o componente óptico é formada de material de Acrysof (copolímero de ligação cruzada de 2 - acrilato de feniletila e 2- metacrilato de feniletila) ΔZ = 2,5 mícron. Por exemplo, a curva de MTF mostrada na Figura 5E correspondendo a ΔZ = 3,5 mícron é idêntica àquela mostrada na Figura 5B para ΔZ = 1,5, e a curva de MTF mostrada na Figura 5F correspondendo a ΔZ = 4 mícron é idêntica à curva de MTF mostrada na Figura 5C correspondendo a ΔZ = 1,5 mícron. A diferença de caminho óptico (OPD) correspondendo a ΔZ para Zaux definido pela relação (3) anterior pode ser definido pela relação seguinte: Diferença de Caminho Óptico (OPD) = (n2 - n1)Δ Z Eq. (7) em que n1 representa o índice de refração do material de qual o componente óptico é formada, e n2 representa o índice de refração do material cercando o componente óptico. Assim, para n2 = 1,552, e n1 = 1,336, e um ΔZ de 2,5 mícron, um OPD correspondendo a 1X é alcançado para um comprimento de onda de projeto de cerca de 550 nm. Em outras palavras, os gráficos de MTF exemplares mostrados nas Figuras 5A-5F são repetidos para um variação de ΔZ correspondendo a 1 X OPD.

Uma região de transição de acordo com os ensinamentos da invenção pode ser implementada em uma variedade de modos, e não está restringida à região exemplar anterior que é definida pela relação (4). Ademais, enquanto em alguns casos a região de transição inclui uma porção de superfície variada suavemente, em outros casos pode ser formada por uma pluralidade de segmentos de superfície separados um do outro por um ou mais degraus.

Figura 6 descreve esquematicamente uma IOL 24 de acordo com outra concretização da invenção que inclui um componente óptico 26 tendo uma superfície anterior 28 e uma superfície posterior 30. Semelhante à concretização prévia, o perfil da superfície anterior pode ser caracterizado como a superposição de um perfil de base e um perfil auxiliar, embora uma que é diferente do perfil auxiliar descrito acima com relação à concretização prévia.

Como mostrado esquematicamente na Figura 7, o perfil (Zsag) da superfície anterior 28 da IOL anterior 24 é formado por superposição de um perfil de base (Zbase) e um perfil auxiliar (Zaux). Mais especificamente, nesta implementação, o perfil da superfície anterior 28 pode ser definido pela relação (6) anterior que é reproduzida abaixo: em que o perfil de (Zbase) pode ser definido conforme a relação (2) anterior. O perfil auxiliar (Zaux), porém, é definido pela relação seguinte: em que r denota a distância radial de um eixo óptico da lente, e parâmetros, r1a, r1b, r2a e r2b são descritos na Figura 7, e estão definidos como segue: r1a denota o raio interno de uma primeira porção substancialmente linear da região de transição do perfil auxiliar, r1b denota o raio externo da primeira porção linear, r2a denota o raio interno de uma segunda porção substancialmente linear da região de transição do perfil auxiliar, e r2b denota o raio externo da segunda porção linear, e em que cada um de Δi e Δ2 pode ser definido conforme a relação (8) anterior.

Com referência continuada à Figura 7, nesta concretização, o perfil auxiliar Zaux inclui regiões central plana e exterior 32 e 34 e uma transição de dois degraus 36 que conecta as regiões central e a exterior. Mais especificamente, a região de transição 36 inclui uma porção variada linearmente 36a, que se estende de um limite radial externo da região central 32 a uma região de platô 36b (se estende de um local radial ria a outro local radial rib). A região de platô 36b por sua vez se estende do local radial rib a um local radial r2a ao qual se conecta à outra porção variada linearmente 36c, que se estende radialmente exteriormente à região externa 34 a um local radial r2b. As porções variadas linearmente 36a e 36c da região de transição podem ter declives semelhantes ou diferentes. Em muitas implementações, o deslocamento de fase total provida pelas duas regiões de transição é uma fração não inteira de um comprimento de onda de projeto (por exemplo, 550 nm).

O perfil da superfície posterior 30 pode ser definido pela relação (2) anterior para Zbase com escolhas apropriadas dos vários parâmetros, incluindo o raio de curvatura c. A curvatura de raio do perfil de base da superfície anterior junto com a curvatura da superfície posterior, como também o índice de refração do material formando a lente, provê a lente com uma potência óptica refrativa nominal, por exemplo, uma potência óptica em uma gama de cerca de -i5 D a cerca de +50 D, ou em uma gama de cerca de 6 D a cerca de 34 D, ou em uma gama de cerca de i6 D a cerca de 25 D.

A IOL 24 exemplar pode prover várias vantagens. Por exemplo, pode prover visão distante nítida para pequenos tamanhos de pupila com os efeitos ópticos da região de transição de dois degraus contribuindo ao aprimoramento de visão funcional próxima e intermediária. Ademais, em muitas implementações, a IOL provê bom desempenho de visão distante para grandes tamanhos de pupila. Por meio de ilustração, Figura 8 mostra gráficos de MTF passante pelo foco para tamanhos de pupila diferentes calculados para um componente óptico hipotética de acordo com uma concretização da invenção tendo uma superfície anterior cujo perfil está definido pela relação (2) anterior com o perfil auxiliar da superfície anterior definido pela relação (8) anterior e uma superfície posterior convexa lisa. Os gráficos de MTF são computados para radiação incidente monocromática tendo um comprimento de onda de 550 nm. Tabelas 2A-2C abaixo provêem os parâmetros das superfícies anterior e posterior do componente óptico: Tabela 2A Tabela 2B Tabela 2C

Os gráficos de MTF mostram que para um diâmetro de pupila de cerca de 2 mm que é igual ao diâmetro da porção central da superfície anterior, o componente óptico provê uma potência refrativa monofocal e exibe uma profundidade de foco relativamente pequena (definida como largura completa a meio máximo) de cerca de 0,5 D. Em outras palavras, provê bom desempenho de visão distante. Quando o tamanho de pupila aumenta para cerca de 3 mm, os efeitos ópticos da região de transição ficam evidentes na MTF passante pelo foco. Em particular, a MTF de 3 mm é significativamente mais larga do que a MTF de 2 mm, indicando um aprimoramento na profundidade de campo.

Com referência continuada à Figura 8, quando o diâmetro de pupila aumenta ainda mais para cerca de 4 mm, os raios de luz incidente não só encontram as regiões central e de transição, mas também parte da região externa da superfície anterior.

Uma variedade de técnicas e materiais pode ser empregada para fabricar as IOLs da invenção. Por exemplo, o componente óptico de uma IOL da invenção pode ser formada de uma variedade de materiais poliméricos biocompatíveis. Alguns materiais biocompatíveis satisfatórios incluem, sem limitação, polímeros acrílicos macios, hidrogel, polimetimetacrilato, polisulfona, poliestireno, celulose, butirato de acetato, ou outros materiais biocompatíveis. Por meio de exemplo, em uma concretização, o componente óptico é formada de um polímero acrílico macio (copolímero de ligação cruzada de 2- acrilato de feniletila e 2- metacrilato de feniletila), conhecido geralmente como Acrysof. Os membros de fixação (alças) das IOLs também podem ser formados de materiais biocompatíveis satisfatórios, tais como aqueles discutidos acima. Enquanto em alguns casos, o componente óptico e os membros de fixação de uma IOL podem ser fabricados como uma unidade integral, em outros casos eles podem ser formados separadamente e unidos juntos utilizando técnicas conhecidas na arte.

Uma variedade de técnicas de fabricação conhecida na arte, tal como uma fundição em molde, pode ser utilizada para fabricar as IOLs. Em alguns casos, as técnicas de fabricação expostas no pedido de patente pendente intitulado "Lens Surface with Combined Diffractive, Toric and Aspheric Components", depositado em 21 de dezembro de 2007 e tendo um número serial No. 11/963.098, podem ser empregadas para conceder perfis desejados às superfícies anterior e posterior da IOL.

Aqueles tendo habilidade ordinária na arte apreciarão que várias mudanças podem ser feitas às concretizações anteriores sem partir da 5 extensão da invenção.

Claims (6)

1. Lente oftálmica, caracterizada pelo fato de incluir: um componente óptico tendo uma superfície anterior e uma superfície posterior dispostas sobre um eixo óptico, pelo menos uma de ditas superfícies tendo um perfil descrito por superposição de um perfil de base Zbase, o perfil de base Zbase possuindo uma curvatura de base correspondendo a uma potência óptica nominal da lente, e um perfil auxiliar Zaux, o referido perfil auxiliar compreendendo pelo menos uma primeira região, pelo menos uma segunda região e uma região de transição entre elas de modo que superposição do perfil de base e o perfil auxiliar Zaux define uma superfície compreendendo uma região refrativa interna (18), uma região refrativa externa (20) e uma região de transição (22) se estendendo a partir de um limite radial externo da região refrativa interna para um limite radial interno da região refrativa externa, em que uma diferença de caminho óptico através da referida região de transição corresponde a uma fração não inteira de um comprimento de onda de projeto; em que a referida lente oftálmica é lente intraocular; e em que o perfil (Zsag) da superfície tendo dito perfil auxiliar é definido pela relação seguinte: em que, Zsag denota uma catenária da superfície relativa ao eixo óptico como uma função de distância radial desse eixo, e em que, em que, r denota uma distância radial do eixo óptico, c denota uma curvatura de base da superfície, k denota uma constante cônica, a2 é uma constante de deformação de segunda ordem, a4 é uma constante de deformação de quarta ordem, a6 é uma constante de deformação de sexta ordem, e caracterizada pelo fato de que em que, r1 denota um limite radial interno da região de transição, r2 denota um limite radial externo da região de transição, e em que, Δ é definido pela relação seguinte: em que, n1 denota um índice de refração de material formando o componente óptico, n2 denota um índice de refração de um meio cercando o componente óptico, λ denota um comprimento de onda de projeto, e α denota uma fração não inteira

2. Lente oftálmica de acordo com reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que dita mudança monotônica é distinguida por uma mudança linear.

3. Lente oftálmica de acordo com reivindicação 1 ou 2, caracterizada pelo fato de que dita mudança monotônica é caracterizada por uma sucessão de mudanças lineares separadas por um ou mais platôs.

4. Lente oftálmica de acordo com reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que dita curvatura de base c está em uma gama de 0,0152 mm-1 a 0,0659 mm-1.

5. Lente oftálmica de acordo com reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que dita constante cônica k está em uma gama de - 1162 a -19 e dito parâmetro a2 está em uma gama de -0,00032 mm-1 a 0,0 mm- 1, e dito parâmetro a4 está em uma gama de 0,0 mm-3 a -0,000053 mm-3, e dito parâmetro a6 está em uma gama de 0,0 mm-5 a 0,000153 mm-5.

6. Lente oftálmica de acordo com reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o perfil (Zsag) da superfície tendo dito perfil auxiliar é definido pela relação seguinte: em que, Zsag denota uma catenária da superfície relativa ao eixo óptico como uma função de distância radial de dito eixo, e em que, em que, r denota uma distância radial do eixo óptico, c denota uma curvatura de base da superfície, k denota uma constante cônica, a2 é uma constante de deformação de segunda ordem, a4 é uma constante de deformação de quarta ordem, a6 é uma constante de deformação de sexta ordem, e em que, em que, r denota a distância radial de um eixo óptico da lente, r1a denota o raio interno de uma primeira porção substancialmente linear de região de transição do perfil auxiliar, r1b denota o raio externo da primeira porção linear, r2a denota o raio interno de uma segunda porção substancialmente linear da região de transição do perfil auxiliar, e r2b denota o raio externo do segundo porção linear, e em que, cada um de Δi e Δ2 pode ser definido conforme a relação seguinte: aqui, ni denota um índice de refração de material formando o componente óptico, n2 denota um índice de refração de um meio cercando o componente óptico, λ denota um comprimento de onda de projeto, α1 denota uma fração não inteira, e α2 denota uma fração não inteira.