具体实施方式

以下结合具体实施方式对本发明的原理进行描述，这些具体示例本质上仅用于说明本发明，并非是对本发明的限制。

如图1所示，人工晶状体通常具有光学部分1和支撑襻部分2，光学部分1和支撑襻2相连，一般由同种材料制成，其中光学部分包括前光学表面3和后学表面4，光学部分的厚度以附图标记5标识，光学孔径用标记6标识，其表示人工晶状体可通光的直径大小，通常有5.5mm、6.0mm、6.5mm等,如图2所示。图中示意性地示出了2个支撑襻，但是本领域技术人员容易理解，支撑襻的个数不限于2，也可以是3个或4个甚至更多个。支撑襻用于人工晶状体植入人眼囊袋后对整个人工晶状体进行机械支撑。

人工晶状体屈光度/光焦度的大小主要由材料折射率、前光学表面的曲率半径、后光学表面的曲率半径及中心厚度决定，其中前光学表面和后光学表面的曲率半径起主要决定因素。

球差是影响成像质量的重要因素，因此是人工晶状体的一项关键技术指标。球差主要与前光学表面和后光学表面的形状(面型)、形状因子有关。关于形状因子X，其由表达式X＝(C1+C2)/(C2-C1)来定义，其中C1和C2分别表示前光学表面和后光学表面的曲率。对于同一屈光度的人工晶状体，前后光学表面可以有多种组合，例如双凸表面、等凸表面、平/凸表面、凸/平表面等，因此形状因子可以表征前光学表面和后光学表面的屈光度之间的相对组合。

通常，人眼的角膜对光线有大约42D的折射，平行光经角膜折射后汇聚在自然晶状体后方大约27-29mm处。人眼角膜的球差呈现正球差，大致分布在大约0.19μm-0.32μm之间的范围，平均角膜球差为大约0.21μm。人眼的自然晶状体具有负球差，因此本领域通常希望替代自然晶状体的人工晶状体同样具有负球差，来补偿人眼角膜的正球差，从而优化成像质量。球面人工晶状体具有正球差，植入人眼会引起整个屈光系统的正球差增加，尤其在大孔径(例如5毫米)下性能无法得到很好的优化，通常认为会不利于大孔径成像质量的提升和视觉质量的改善。非球面人工晶状体可提供负球差，然而大(强)负球差人工晶状体虽然能补偿人眼角膜大部分球差，但其对镜片放置倾斜和偏心的容忍度较差，而且不具有延展焦深的效果。

如在此所描述的，将球差设计成小于-0.2μm的人工晶状体称为强负球差人工晶状体，将球差设计在-0.12至0μm之间的人工晶体称为小(弱)负球差人工晶状体，以及将球差设计在0至+0.05μm之间的人工晶体称为小(弱)正球差人工晶状体。

本申请的发明人注意到，在5毫米有效光学孔径下光线入射人工晶状体后，人工晶状体呈现的球差为弱球差时，不仅能够平衡角膜的大部分球差，对人工晶状体因放置位置偏心/倾斜的容忍度较高，而且能够提高延展焦深，如将在下面进一步详细描述。

参见图3-7，示出不同球差的非球面人工晶状体的离焦情况。具体地，以USAF分辨率板为成像对象，图3表示强负球差的人工晶状体(在该示例中球差为-0.27μm)在不同离焦位置处的分辨率板成像，其离焦量仅约为0.1D；图4示出-0.1μm球差的弱负球差人工晶状体在不同离焦位置处的分辨率板成像，其离焦量可达0.54D；图5表示-0.05μm球差的弱负球差人工晶状体在不同离焦位置处的分辨率板成像，其离焦量可达0.73D；图6表示0μm球差的人工晶状体在不同离焦位置处的分辨率板成像，其离焦量可达0.87D；图7表示弱正球差的人工晶状体(在该示例中球差为+0.03μm)在不同离焦位置处的分辨率板成像，其离焦量超过0.9D且可达0.94D。从图3-7中本领域技术人员容易理解，虽然弱负球差、零球差和弱正球差的人工晶状体在最佳聚焦位置处的成像没有完全校正球差的强负球差的人工晶状体成像质量好，但是其可以提供更好的延展焦深，这对于延展视觉质量的提高有很大的优势。尤其地，本申请的发明人注意到，随着眼系统的残余球差增大，延展焦深变得更大。在本领域中，焦深的延展通常意味着成像质量的一定牺牲，而且人工晶状体的球差在一定范围内的变化(通常意味着成像质量的变化)将无助于焦深的延展。相反，本申请的上述发现却表明本申请设计的人工晶状体在球差为-0.1μm时获得了0.54D的离焦量，而在球差在-0.05μm时更是获得了焦深的重大延展，其离焦量惊人地达到0.7D以上(远超-0.1μm球差时获得的0.54D的离焦量)，对于球差为0μm的人工晶状体来说获得的离焦量更是超过0.8D，达到0.87D。同时，本申请的发明人还惊奇地注意到，与传统的纯粹利用负球差人工晶状体来补偿角膜的正球差相比，采用弱正球差的人工晶状体可以在尤其大孔径(例如5毫米)下确保一定成像质量的同时，获得更大焦深的效果，如在上文所描述，球差为+0.05μm的弱正球差的人工晶状体能够获得超过约0.9D的离焦量。如在此和下文描述的，本领域技术人员应该理解，采用这种弱正球差的人工晶状体可以综合优化人眼光学系统的总体性能，能够提供更好的延展视觉；事实上，这也与本领域通常认为采用球面人工晶状体因具有正球差而会劣化成像质量形成鲜明对比，因为传统的正球差人工晶状体在大孔径(5毫米)情形下对于成像性能无法得到很好的优化。

人工晶状体在植入囊袋后，通常会有一定的倾斜角度和置位偏心，这会不利地影响成像质量。与强负球差人工晶状体相比，本申请设计的弱球差非球面人工晶状体对于这种倾斜和偏心具有较高的容忍度。在本领域中，通常采用调制函数MTF(ModulationTransfer Function)来评价成像质量。MTF表征图像对比度在不同空间频率上从物到像的传输。MTF量值越高，晶体(镜片)的成像质量就越好。图8-图10分别示出了在同样的角膜和相同的光学孔径下，偏心及倾斜对弱正球差和弱/强负球差人工晶状体的调制函数MTF的影响。如图8所示，对于弱正球差(此处以0.03μm为例)人工晶状体，平均置位倾斜和偏心(3°倾斜和0.5mm偏心)时的MTF与无偏心且无倾斜时的MTF区别不大，这表明弱正球差的人工晶状体对于置位偏心和倾斜具有很强的容忍度。从图9可以看出，弱负球差人工晶状体在平均倾斜和偏心(3°倾斜和0.5mm偏心)时的MTF与无偏心且无倾斜时的MTF区别也不大；而从图10可以看出，对于强负球差人工晶状体来说，同样的平均置位倾斜和偏心(3°倾斜和0.5mm偏心)时的MTF与无偏心且无倾斜时的MTF相差巨大，这表明强负球差人工晶状体对于置位偏心和倾斜的容忍度较差。本领域技术人员从这里容易看出，强负球差人工晶状体对于置位偏心和倾斜的容忍度要比弱负球差及弱正球差人工晶状体更差，从而弱负球差及弱正球差人工晶状体在容忍置位偏心和倾斜方面有显著优势。

对于人工晶状体而言，其材料对于光焦度有着影响因素。根据制成材料的不同，人工晶状体可分为PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)、硅胶、水凝胶、丙烯酸酯等材料类型的人工晶状体。丙烯酸酯又分为亲水型和疏水型两种。从设计角度来说，为了减小手术时植入人工晶状体的切口大小，达到小切口植入，需要减小人工晶状体的中心厚度以及产品体积和表面积。因此，本申请的人工晶状体可以采用高折射率材料，例如折射率大于1.50、更优选地大于1.55的疏水性丙烯酸酯等。当然本领域技术人员应当理解，本申请也可以采用适于人工晶状体的其它材料，例如，亲水性丙烯酸酯、PMMA、硅胶、水凝胶、交联聚烯烃。如前所述，本申请的人工晶状体采用非球面的人工晶状体，该非球面可以位于前光学表面，也可以位于后光学表面，亦或是前光学表面和后光学表面都是非球面。进一步地，该非球面可以是只含有圆锥常数的低阶非球面，亦或是含有非球面高阶系数的高阶非球面，如下文进一步描述并且如本领域技术人员所容易理解。整个人工晶状体的光学设计的目的是让人工晶状体自身球差降低，同时产生弱负球差或弱正球差，用于抵消或平衡角膜产生的正球差。

如本领域技术人员容易理解的，人工晶状体的光学表面的非球面特征可以由各种表达式来描述。在此，光学表面的非球面形状由下述表达式来表征：

其中，c为光学表面曲率，k为圆锥系数，a₂，a₄，a₆…为偶次非球面高阶系数，r表示透镜上的点偏离光轴的径向距离。利用上述系数，便可以绘制出非球面的轮廓。

人工晶状体的设计可以在不同的眼模型中进行，根据要设计的不同球差的人工晶状体来选择不同球差的角膜，从而在更接近于人眼环境下，使得设计更加精确。作为非限制性示例，根据上文描述的非球面表达式在此设计具有五种弱球差的人工晶状体，球差值分别是-0.1μm、-0.05μm、0μm、+0.03μm和+0.05μm。

示例一：球差为0μm的人工晶状体，光焦度为10D至30D。人工晶状体的非球面位于后光学表面，采用等凸形式，使用低阶非球面设计，形状因子为0,全程光焦度范围内(10D-30D)中心厚度在0.45至0.92mm之间，圆锥系数k介于-30.82至-7.85，a₂、a₄、a₆均为0，如表一所示出。这里使用低阶非球面的优点在于，相同条件下，低阶非球面对偏心和倾斜的容忍程度稍高于高阶非球面。

表一

示例二：球差为-0.05μm的人工晶状体，非球面位于后光学表面，采用低阶非球面设计，其中形状因子介于0至0.2之间，如图11所示，中心厚度在0.45至0.93mm之间，圆锥系数k介于-30.83至-8.66，a₂、a₄、a₆均为0，如表二所示出。

表二

如前所述，形状因子介于0至0.2之间的狭窄范围区域，起到对人工晶状体的光学第二主平面的变化范围的控制。如本领域技术人员容易理解，第二主平面相对于支撑襻平面的移位影响人工晶状体被植入后光焦度的计算准确性。如图12所示，本示例中第二主平面相对于支撑襻平面的位移不大于0.08mm，这表明，本申请对于光学第二主平面的稳定控制可以实现人工晶状体被植入后光焦度的计算准确性。

示例三：球差同样为-0.05μm的非球面人工晶状体，非球面位于后光学表面，但采用六阶非球面设计，形状因子分布和示例二中的分布一致，中心厚度在0.45至0.93mm之间，圆锥系数k为0，a₂为0，四阶系数a₄介于-2.386E-05至4.4350E-05之间，六阶系数a₆介于-9.0000E-07至7.3000E-07之间，如表三所示。第二主平面相对于支撑襻平面的位移小于0.06mm，如图13所示，如前述，这可以很好地保证植入的人工晶状体的光焦度的计算精确性。

表三

示例四：球差为-0.1μm的非球面人工晶状体，非球面位于后光学表面，采用高阶非球面设计，其中形状因子在约0.05至0.27之间，如图14所示，中心厚度在0.44至0.92mm之间，圆锥系数k为0，a₂为0，四阶系数a₄介于1.477E-04至3.215E-04之间，六阶系数a₆介于-3.08E-06至-1.150E-06之间，如表四所示。

表四

示例5：球差为+0.03μm的非球面人工晶状体，非球面位于后光学表面，采用高阶非球面设计，其中，中心厚度在0.42至0.80mm之间，圆锥系数k介于-25.06至-16.03之间，a₂和a₄均为0，六阶系数a₆介于-2.4000E-06至-2.0820E-05之间，如表五所示。第二主平面相对于支撑襻平面位移小于0.05mm，如图15所示。

表五

示例6：球差为+0.05μm的非球面人工晶状体，非球面位于后光学表面，采用高阶非球面设计，其中，中心厚度在0.42至0.79mm之间，圆锥系数k介于-159.80至-69.27之间，a₂和a₄均为0，六阶系数a₆介于-2.0200E-05至-8.569E-05之间，如表六所示。第二主平面相对于支撑襻平面位移小于0.05mm，如图16所示。

表六

本发明的方案不限于上述所举实施方式，而是可以任意组合根据本发明的多个技术方案。例如，上述所举实施方式的非球面位于后光学表面，但是也可以位于前光学表面，或者前光学表面和后光学表面都为非球面。

虽然已在附图及前述描述中详细图示和描述了本申请，但应将其视为性质上是说明性的而非限制性的，应理解的是，仅已示出和描述了某些示例性实施例。本领域技术人员将领会的是，在实质上不偏离本申请的情况下，许多修改在示例实施例中是可能的因此，所有此类修改意图被包括在如所附权利要求中限定的本公开的范围内。