用于眼科植入体的广角光学器件.pdf

一种在眼睛中眼科植入体的广角光学器件。任务在于，如此配置广角光学器件，使得其在不限制视力的情况下在中央视野中还同时确保植入体受体的外围视觉。这个任务通过广角光学器件解决，该广角光学器件包括关于轴(5)旋转对称布置的透镜系统(2)，包括由不同光折射指数的材料制成的至少两个平面位于彼此之上的透镜(8-12)以及透镜(4)，透镜(4)接近眼睛内部布置并且围绕透镜(4)安放光学输出耦合结构(6)。

权利要求书
1.   一种用于在眼睛中的眼科植入体的广角光学器件，其包括关于光轴(5)旋转对称布置的透镜系统(2)，所述透镜系统包括由不同光学折射指数的材料制成的至少两个平面地位于彼此之上的透镜(8-12)以及增补透镜(4)，所述增补透镜接近眼睛内部布置并且围绕所述增补透镜安放光学输出耦合结构(6)。

2.   如权利要求1所述的广角光学器件，其特征在于，存在可调节焦距的附加的机械可移动的透镜组合(3)和/或透镜体。

3.   如权利要求2所述的广角光学器件，其特征在于，接近眼睛内部布置的增补透镜(4)和/或可调节焦距的可移动的透镜组合(3)和/或透镜体具有环形延伸的界面，其中在所述界面上安放光学输出耦合结构(6)。

4.   如权利要求1-3中任一项所述的广角光学器件，其特征在于，所述输出耦合结构(6)在转动方向上具有不固定结构截面。

5.   如权利要求1-4中任一项所述的广角光学器件，其特征在于，所述输出耦合结构(6)由环区段组成，所述环区段总地完全或部分遮盖延伸的界面。

6.   如权利要求1-5中任一项所述的广角光学器件，其特征在于，所述输出耦合结构(6)通过至少一个环棱镜和/或环棱镜区段形成。

7.   如权利要求1-6中任一项所述的广角光学器件，其特征在于，接近眼睛内部布置的透镜以及所述输出耦合结构(6)具有彼此相异的折射指数。

8.   如权利要求1-7中任一项所述的广角光学器件，其特征在于，所述输出耦合结构(6)完全或部分形状配合地连接到延伸的界面。

9.   如权利要求1-7中任一项所述的广角光学器件，其特征在于，所述输出耦合结构(6)完全或部分地无接触地和/或可相对移动地连接到延伸的界面。

说明书用于眼科植入体的广角光学器件
本发明涉及根据第一权利要求所述的用于眼科植入体的广角光学器件。
广角光学器件是用于修复调节能力的优选眼科植入体的组件。它包括具有更高角度容纳以及输出耦合结构的光学元件。它不强制包括调节系统的光学调整机构。与光学调整机构并且如果必要的话单独射出面或组件共同地广角光学器件形成光学系统。
眼科植入体在眼科学中用于修复并且维持视力。简单植入体是例如通常的眼睛透镜例如在在害怕白内障时本体的眼睛透镜变阴暗的情况下通过交换它们来替换。这种透镜包括单个的透镜。在眼科学中还已知具有两个或多个平行安置固定的焦距的双或多焦点透镜，其中病人根据需要在训练阶段之后情况相关地有利于更高图象清晰度地集中在总是提供的焦距之一。通常常规眼睛透镜是单件的，也就是说其不是具有多个透镜的透镜系统。
尤其是从更早的时间还已知可调节的透镜系统，其中可以其形式使用可调节的单个透镜或可调节的透镜系统。
例如[1]公开用于修复视力调节能力的常规系统。该常规系统包括可根据睫状肌调节的光学系统，该可调节的光学系统是具有光折射的界面或可变折射指数分布的可改变的曲率的主动光学组件或具有固定光学特性的可移动的被动光学组件或一个或多个自动并且/或被动光学组件的组合。
此外从[2]已知具有在基本上圆柱形外壳中的多个透镜的眼睛植入体，该眼睛植入体对于主要组件安置在眼睛中。该植入体不仅特征在于其关于光轴集中的优选圆柱形结构，而且在于圆柱护套的光不透过性。
如前述的复杂构造的光学系统（其取代于或附加于人晶状体，移植在眼睛中）大多基于其几何结构并且光学范围条件（例如由于尺寸在眼睛中要求的微型化）大大限制可能病人的可视范围。因此所述眼睛植入体原则上与从光学测量技术和/或从物镜区域已知的光学器件不同。自然人眼具有垂直大约130°并且水平大约180°的可视范围。这导致尤其是，在移植复杂构造时病人的外围视觉在垂直并且水平方向上大大受损害。如此例如在通常的调节系统（如在[1]中提出的）的情况下，达到最大80°的受限的可视范围，这导致所谓的隧道眼（Tunnelblick）。但是外围视力对于人在空间中的定向，在昏暗和黑暗中的定向以及对于侧面刺激的反应能力是必需的。
常规的广角系统和包含它的光学系统不适合单独用于人眼中，因为其意义在于，物面上的广角区域投射到像面(薄膜，摄像机芯片)上的定义的小区域。
由此本发明的任务在于，如此配置用于在眼睛中眼科植入体的广角光学器件（其由于结构或者构造有关的原因限制病人的可视范围），使得其在不限制中央视野的视力的情况下同时还确保植入体受体的外围视力。
该任务通过具有权利要求1所述特征的广角光学器件来解决。引用权利要求1的从属权利要求描述有利的扩展方案。
为了解决该任务提出在眼睛中的眼科植入体的光学系统的广角光学器件，该广角光学器件具有带有由不同材料制成的至少两个优选平面地位于彼此之上的透镜的至少一个关于光轴旋转对称布置的透镜系统以及用于折射力调节的相应于光轴对齐的系统以及输出耦合结构。
光学系统具有远端的，也就是说从视网膜向外对准的侧，和向视网膜对准接近的侧，其分别通过远端的和接近光学射出面形成。优选地，广角光学器件的透镜系统远侧地并且输出耦合结构近侧地在光学系统中布置。优选地透镜系统的第一透镜形成远端的射出面和到用腔水填充的眼睛的前眼睛腔的耦合面。光学系统的接近射出面直接与玻璃体相邻并且优选通过射出窗形成。射出窗可选地配置作为增补透镜的光学透镜并且这样形成到眼睛的玻璃体的透镜系统的接近的隔绝透镜。射出窗优选是光学系统的外壳的集成组件。
光线的折射各自具有不同折射指数的两个部分的界面上进行因此进入眼睛的光线的第一折射在眼睛的曲折的角膜的外表面上进行，接着在角膜内侧和前眼睛腔中的腔水之间折射并且随后从那里过渡到透镜系统的远端透镜的远端射出面。
透镜系统尤其是在远端的射出面的区域中的基本特征。如此设计，使得用于还检测外围可见范围的通过远端的射出面入射的光线还在更大入射角（在80–90°或80-95°之间的区域中，优选在80-85°之间的区域中）的情况下通过射出面折射并且在透镜系统中在没有全反射的情况下传递到两个透镜之间的过渡。优选地射出面平面地设计，其中击中眼睛的光线在90°的入射角的情况下与其平行地对齐，但是击中自然球体的角膜表面的区域并且还在这个区域中折射。首先通过所述第一光折射在角膜的区域中训练透镜系统，还在平面射出面的情况下还采用从80°以上到90°以上的入射角。
对此透镜系统的透镜具有不同折射指数，其中分别到相邻的透镜的各透镜系统的透镜的折射指数从远端的射出面开始逐级地改变，优选交替进行。
光学系统的可变折射力的光学器件由可调节的焦距的机械可移动的透镜组合(例如移位透镜)和/或透镜体组成，优选地其在用惰性气体填充的体积中。
气体和光学组件(透镜，射出窗或其他光学固体)之间的界面分别意味着用于调节光学系统的焦距所需的折射指数的明显改变。更高角度容纳的光学元件通过彼此相接的透镜优选交替地如此设计折射指数，使得击中光学界面的光线位于全反射的临界角度之下。
此外广角光学器件的基本特征是输出耦合结构，该输出耦合结构作为单独光学组件将尤其是从40°之上到90°之上的入射角的光线的传递转向到视网膜(视网膜（Retina）)的外围区域上。
此外优选实施方式具有光学系统接近的隔绝的透镜上的环形延伸的界面，在该界面上安放环形光学输出耦合结构并且具有优选光学性能。输出耦合结构优选作为环棱镜设计并且同样优选围绕可变折射力调节的接近光学器件(例如移位透镜)布置。概念“输出耦合结构和环棱镜”在本发明的范围中除了具有不变或变化的结构或棱镜截面的封闭环组件以外还包括环区段(部分环棱镜)，该环区段仅遮盖确定界面部分而不是总延伸的界面。例如具有不同结构或棱镜截面的输出耦合结构，环棱镜或多个不同环区段还可以在界面上布置，其例如实现了在水平方向上180°并且在垂直方向上仅130°的视野。
输出耦合结构用于提高眼科植入体的广角度容纳（其出于构造或者结构条件原因限制病人的可视范围）并且转变为自然人眼的区域并且因此确保或加宽植入体受体的外围视力。
通过输出耦合结构以有利的方式将眼睛可获取的图像区域分成中央更高分辨的区域以及较低分辨的外围边缘区域并且因此适应视网膜的光学分辨能力。自然人眼具有垂直大约130°并且水平大约180°的可视范围(视野)，也就是说关于眼睛透镜或者眼睛对齐的对称线的垂直大约±65°并且水平大约±90°的可视范围(视野)。
因此隧道眼限制没有其他措施的停留的眼科植入体的视野，这是因为尤其是来自更大场角度的光线没有击中或仅不足地击中视网膜。
尤其是以尤其是到主视方向(其等于眼睛的对齐或者在眼睛中广角光学器件的对称线)超过60°的更大入射角射入眼睛中的光线通过光学元件在眼睛中不传递或投射到在视网膜上的所述限制的投影区域中。
通过输出耦合结构，尤其是通过所述环棱镜可见范围可以以有利地方式分成两个所述的部分区域，这支持观看区域到中央凹和围绕其布置的外围观看区域的自然划分。凹观看提供关于眼睛透镜的对称线或者眼睛对齐的非常受限的可视范围角度的清晰的观看印象。在此投射仅一个小于5°(通常1-2°)的可见范围在凹中央(固定点)上，在视网膜上的中央区域也就是说在人眼的情况下清晰看见的区域。与这个凹看见相比外围看见促成在可投射的视野剩余的角度范围中固定点之外的不清晰观看印象。此外凹中央之外直到其边缘区域的人视网膜由于其构造关于物体移动非常有效，相对于凹中央，具有大得多的明暗敏感性并且在此在昏暗和在黑暗中需要以用于看见。因此外围的看见负责场景的总体的最初的印象的中转，检测物体运动以及昏暗视觉。
在人的外围看见的情况下从广角区域达到眼睛的信息还必须投射到视网膜的外围区域，这是因为仅在视网膜的外部区域中存在对于外围看到必须的感觉细胞。
玻璃体的输出耦合结构的形状和折射指数差影响优选在视网膜的外围区域中的走过的光线的其他无反射转向。
一实施设置环棱镜，其形状配合安放在界面上并且还优选固定在这个界面上。如果环棱镜布置在近侧的移位透镜上，则其与环棱镜共同地相对于优选接近的外壳侧的射出窗以及向到玻璃体的过渡（übergang）移动。
备选的实施设置环棱镜，该环棱镜允许对近侧的移位透镜(具有可变折射力的备选透镜系统或透镜)相对移动。环棱镜不与移位透镜配合地连接，而是优选地例如外壳侧射出窗的集成元件包围完全或部分包围接近移位透镜的延伸的界面。移位透镜和环棱镜之间的可移动性影响随位移改变并且可由视网膜获得的视野。
因此广角光学器件的特征包括对于确定的植入体的尺寸设计的，不同光学材料和折射力的不同折射光学透镜以及优选棱镜的输出耦合结构，该输出耦合结构径向包括光学器件并且可匹配到相应人体结构。在本发明的范围中存在，根据例如病人特定的人体结构并且对植入体的光学器件的要求还可以仅应用输出耦合结构的单个区段。
配置有广角光学器件的复杂植入体的受体确保如通过人的自然晶状体给出的外围看见。由此通过可视范围的结构有关的限制导致的所述隧道眼由于植入体设计而消除并且为病人实现在控制中的取向，获取总体场景，对侧面刺激的反应可能性以及在昏暗中并且在较少光的情况下的看见。广角光学器件用于提高植入体受体的安全性并且生活质量。广角光学器件主要技术特征以及优点和效果总结如下:
-组合多个光学组件，以便提供视网膜可得到的视野，
-布置单个光学组件，使得可以补偿发生的偏差，
-  棱镜的，光学系统至少部分地延伸的结构用于输出耦合并且分开（Aufspreizung）光线（其从较大场角度进入光学系统）以便于确保视网膜的外围的成像。输出耦合结构可匹配到植入体受体的人体结构现实。
在下面根据实施例以与轴向可移动的移位透镜的组合来解释本发明，该实施例可选地还可与单个或所有所述措施附加地组合或扩展。其示出：
图1是通过具有广角光学器件和移位透镜的光学系统的实施例的截面以及
图2a到r示出根据具有具有可调节折射力的光学系统的人眼的示意模型的以人工调节系统的设计形式取代自然人晶状体在常规光学器件(a)到(i)相对于广角光学器件(j)到(r)上计算的光线走向的对照。
图1以截面图示示出具有用于人工调节系统的实施例的眼科植入体的广角光学器件和移位透镜的光学系统。光学系统的折射力调整在所示实施方式中用三透镜系统实现，包括具有更高角度容纳的透镜系统2，移位透镜3以及具有共同光轴5的增补透镜4。在示例中双凹的移位透镜沿着光轴相对透镜系统以及增补透镜可移动。增补透镜确保光学系统的病人特定的基本折射力并且因此眼科植入体的基本折射力，允许补偿偏差并且用于到眼睛的玻璃体的调节系统的接近射出窗。所示光学系统包括具有以透镜系统2的、提高对于调整期望调节状态所需的三透镜光学系统的角度容纳的光学组件和输出耦合结构6，该输出耦合结构6在界面7上围绕移位透镜3安放的并且用于输出耦合并且分开到视网膜的广角区域。
透镜系统2设计具有5个单个透镜8，9，10，11和12（其平面地位于彼此之上并且优选还彼此相对地布置），使得提高光学总体系统的角度容纳。对此单个透镜示例性地如下实施:第一透镜8是具有在632.8nm波长时折射指数1.716的玻璃制成的简单凹透镜(美因兹，Fa.Schott的N-KZFS8，[3])，其中平面透镜面用作远侧射出面。第二透镜9是由具有在632.8nm波长时折射指数1.567的颜色校正钡冕玻璃制成的凸凹透镜(美因兹，Fa.Schott的N-BAK4，[3])。在实施例中存在以其轮廓彼此形状配合的第一两个透镜8和9并且一起形成复合透镜，在复合透镜上近侧地形状配合地安置第三透镜10，双凸透镜。第三透镜10由具有在632.8nm波长时折射指数1.845的玻璃(美因兹，Fa.Schott的N-LASF9，[3])制成。由具有在632.8nm波长时折射指数1.457的玻璃(美因兹，Fa.Schott的Lithosil-Q，[3])制成的双凹的第四透镜11与第三共同地同样形成复合透镜，在该复合透镜的接近透镜面上形状配合接合第五双凸透镜12。透镜系统2通过具有具有在632.8nm波长时折射指数1.508的由聚甲基丙烯酸甲酯组成的第五双凸透镜12(PMMA，根据[3]的Acrylic-2)接近于处理透镜（Verfahrlinse）闭合。
在此放置透镜系统用于提高一起具有不同折射指数和匹配曲率的材料的角度容纳以便于避免材料过渡上的全反射。在实施例中对此选择成高和地折射指数之间交替。透镜和组件的最少数量以及材料选择根据对透镜系统和角度容纳提出的最低要求。
在所示实施中棱镜的输出耦合结构6选择作为封闭环结构。输出耦合结构的材料可以眼科植入体的外壳的材料上定向。在这个实施中选择PMMA作为材料。
图2a到r示出根据具有带有可调节折射力的光学系统人眼的示意的模型以人工调节系统的设计形式取代自然人晶状体的计算的光线走向的对照。按照人眼的示意模型。附图示意示出光线走向13以及按行的入射角(半场角度)并且光轴5以及在眼睛中通过角膜15以及视网膜16代表眼球呈现的光学系统14。在此建模三透镜光学器件作为可调节折射力的光学器件。在左栏中(图2a到i)是没有广角光学器件的光线走向计算的结果并且在右栏中(图2j到r)是具有广角光学器件的光线走向计算的结果。
以10°步幅到70°和角度85°计算0°-85°的半场角度范围的光线。半场角度等同于射入角膜15的光线13对光轴5的入射角。它在每个单个图像对下，也就是说按行地在图2a到r给出。光线走向从左到右延伸。
如在左侧附图栏(没有广角光学器件)所示，从计算的光线走向出发，仅以小于等于40°的半场角度击中角膜的光线完全传递到视网膜。在更大入射角下击中光学系统的光线在光学界面上经受全反射，并且甚至在在50°情况下的入射角下在到第三透镜界面上，由此已经在第一透镜的界面上。这导致所述的隧道眼，这是因为在大于40°的入射角的情况下信息不达到视网膜以及利用视网膜上总共受限的区域用于检测。
在右边的附图栏中示出与广角光学器件组合的折射力改变的相同光学作用原理。角度容纳（也就是说最大入射角）（直到该角度容纳射入的光线通过广角光学器件传递到视网膜上）单独通过广角光学器件从40°提高到85°。在此光线相对于左附图栏尤其是还得到球体的视网膜(视网膜（Netzhaut）)上明显更大的区域，这眼睛植入体的受体主观上不再或仅在比所述隧道眼明显减小的程度上察觉到。
文献
[1]     WO 2007/020184 A1
[2]     WO 00/38593 A1
[3]     www.filmetrics.de/refractive-index-database
        Fa. Filmetrics公司的折射指数数据库。
附图标记列表
2 透镜系统
3 移位透镜
4 增补透镜
5 光轴
6 输出耦合结构
7 界面
8 由N-KZFS8制成的透镜
9由 N-BAK4制成的透镜
10由N-LASF9制成的透镜
11由 Lithosil-Q制成的透镜
12由 PMMA制成的透镜
13 光线
14 光学系统
15 角膜
16 视网膜