中央単焦点回折領域を備えたゾーン回折多焦点眼内レンズ
眼科用レンズは、前表面および後表面を有するオプティックを含む。レンズはまた、回析焦点力を提供するために、表面のうちの１つ上に配置される単焦点回折構造を含む。レンズはさらに、複数の回析焦点力を提供するために、表面のうちの１つ上に配置される、少なくとも１つの多焦点回折構造を含む。多焦点回折構造は、近見視力に色収差補償を提供するように適合する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２００９年６月９日に出願した、米国仮出願番号第６１／１８５，５１２号の優先権を主張し、その内容は、参照することによって本出願に組み込まれる。
【０００２】
本出願は、本出願が優先権を主張する出願と同日に出願された、出願番号第６１／１８５，５１０号の優先権を主張する、同時係属中の出願番号第 号、タイトル「色収差の矯正を変化させるＩＯＬ」に関連する。
【０００３】
本発明は、概して多焦点眼科用レンズに関し、より具体的には、色収差に補償を提供する多焦点眼内レンズ（ＩＯＬ）に関する。
【背景技術】
【０００４】
眼内レンズは、白内障手術によって、曇った生まれついての水晶体を置き換えるために、日常的に採用される。他の場合には、眼内レンズは、患者の視力を改善するために、生まれついての水晶体を保持しつつ、患者の目に埋め込むことができる。単焦点ＩＯＬおよび多焦点ＩＯＬの両方が知られている。単焦点ＩＯＬが、単一の焦点力を提供する一方で、多焦点ＩＯＬは、偽調節として一般に知られる、ある程度の遠近調節を提供するように、複数（通常２つ）の焦点力を提供することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第５，６９９，１４２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、多くの従来のＩＯＬは、そこに入射する光エネルギーを患者の網膜上に集中させる効率を低下させ得る、色収差を呈する。このような従来のＩＯＬは、通常、患者の目の視覚系に本質的に存在する色収差に対処するように設計されていない。加えて、多くの従来の多焦点のＩＯＬは、光エネルギーのかなりの部分を、小瞳孔サイズに対してまで近焦点に方向付けるために、見る距離に対して最適でない場合がある。
【０００７】
従って、従来のＩＯＬの上の欠点に対処する、強化された眼科用レンズ、具体的には、改善されたＩＯＬへのニーズがある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の特定の実施形態では、眼科用レンズは、前表面および後表面を有するオプティックを含む。レンズはまた、回析焦点力を提供するために、表面のうちの１つ上に配置される単焦点回折構造を含む。レンズはさらに、複数の回析焦点力を提供するために、表面のうちの１つ上に配置される、少なくとも１つの多焦点回折構造を含む。多焦点回折構造は、近見視力に色収差補償を提供するように適合される。
【０００９】
他の実施形態では、眼科用レンズを製造する方法は、回析焦点力を提供するために、ＩＯＬの前表面または後表面のいずれか上に配置される単焦点回折構造に対する第１の表面外形を決定するステップを含む。方法はさらに、複数の回析焦点力を提供するために、ＩＯＬの前表面または後表面のいずれか上に配置される、少なくとも１つの多焦点回折構造に対する第２の外形を決定するステップを含む。多焦点回折構造は、近見視力に色収差補償を提供するように適合される。方法はさらに、ＩＯＬを製造するステップを含む。
【００１０】
多くの実施形態では、本発明は、強化された遠視力および近見視力を提供するように、単焦点回折構造だけでなく二焦点回折構造をも採用する、眼科用レンズ（例えば、ＩＯＬ）を提供する。例として、いくつかの場合には、レンズ表面のうちの１つの中央領域上に配置される単焦点回折構造は、その光学表面の底部外形のため、レンズによって提供される屈折性の遠焦点光学能力に実質的に等しくなるように、選択することができる、単一の遠焦点光学能力を提供することができる。屈折焦点力が、正の縦方向の色収差を呈するであろう一方で、単焦点回折構造は、より多くの光エネルギーをレンズの遠焦点に方向付けるために、正の色収差を相殺することができる、負の縦方向の色収差を呈するであろう。また、ＩＯＬの場合には、単焦点回折構造の負の色収差は、より優れた遠見視力を提供するように、患者の目の本来の正の色収差を相殺することができる。多くの実施形態で、単焦点回折構造を囲む環状領域上に配置される、二焦点回折構造は、遠用だけでなく近用光学能力をも提供する。単焦点回折構造に類似して、二焦点構造は、例えば、近見視力に対する目の正の色収差を相殺することができる、負の縦方向の色収差を呈する。
【００１１】
単焦点回折構造だけでなく、二焦点回折構造をも使用することによって、光エネルギーを主に小瞳孔サイズに対する遠焦点に方向付けながら、患者に偽調節を提供することができる（単焦点構造は主に単一の焦点力を提供する）。言い換えると、多くの実施形態では、レンズの遠近焦点に方向付けられる光エネルギーの分布は、小瞳孔サイズで、光エネルギーが主に遠焦点に方向付けられるように、瞳孔サイズに応じて変化する。瞳孔サイズが、単焦点回折構造の直径を超えて増加すると、二焦点回折構造は、光エネルギーのうちのいくつかをその近焦点に方向付ける。多くの場合、二焦点構造は、瞳孔サイズが、入射光の一部分が屈折表面部に入射するようにさらに増加する際に、遠焦点光学能力に寄与する、屈折表面部によって囲まれる。
【００１２】
別の態様では、本発明は、前表面および後表面を有するオプティックを備える、眼科用レンズ（例えば、眼内レンズ（ＩＯＬ））を提供する。単焦点回折構造は、単一の回析焦点力を提供するために、それらの表面のうちの１つ上に配置され、少なくとも１つの多焦点回折構造は、複数の回析焦点力を提供するために、それらの表面のうちの１つ上に配置される。
【００１３】
ある実施形態では、単焦点回折構造は、レンズの遠焦点光学能力に対応する、焦点力を提供することができる。多焦点回折構造は、レンズの遠焦点光学能力に寄与し、また、近焦点光学能力を生成することができる。
【００１４】
例として、単焦点回折構造は、レンズの前表面の中央領域上に配置することができる一方、多焦点回折構造は、単焦点回折構造を囲む環状領域の形態となることができる。いくつかの実装で、多焦点回折構造は、単焦点構造の外側境界から、オプティックの周縁へ延在する一方、他の実施形態で、多焦点構造は、配置される表面が外側屈折領域を含むように切り詰められる。他の場合、屈折表面領域は、単焦点回折構造を多焦点構造から分離することができる。
【００１５】
関係する態様では、単焦点および多焦点回折構造は、複数のステップによって互いから分離される、複数のエシェレット回折格子によって形成することができる。いくつかの実施形態では、単焦点および／または多焦点回折構造と関連付けられるステップ高はアポダイズされ、例えば、ステップ高は、レンズの中央からの距離が増加するのに応じて減少する。
【００１６】
例として、単焦点構造が隣接する環状二焦点構造によって囲まれる、いくつかの場合では、単焦点構造の中央回折ゾーンを、隣接する外側ゾーンから分離するステップの高さは、設計波長（例えば、５５０ｎｍ）で１つの波長（λ）に対応することができ、後続のステップは、単焦点回折構造を二焦点構造から分離するステップが、設計波長で２分の１波長（λ／２）に対応する高さを呈するであろうように、高さの減少を呈する。また、二焦点構造と関連付けられる後続のステップは、二焦点構造と表面の屈折外側領域との間の円滑な遷移を提供するために、高さの減少を呈することができる。
【００１７】
他の場合において、単焦点および／または多焦点回折構造と関連付けられるステップ高は、実質的に均一であることができる（例えば、単焦点構造に対して約１λ、多焦点構造に対して約λ／２）。
【００１８】
別の態様では、前表面および後表面を有するオプティックを含む、眼科用レンズ（例えば、ＩＯＬ）が開示される。単焦点回折領域は、それらの表面のうちの１つの中央部上に配置され、二焦点回折環状領域は、単焦点回折領域を囲む。単焦点回折領域は、遠焦点光学能力を提供することができ、二焦点回折環状領域は、遠焦点だけでなく近焦点光学能力をも提供することができる。
【００１９】
別の態様では、本発明は、前表面および後表面を有するオプティックを含む、眼科用レンズを提供する。単焦点回折構造は、遠焦点光学能力を提供するために、それらの表面のうちの１つ上に配置される。単焦点回折構造は、例えば、強化された遠見視力を提供するように、レンズの屈折焦点力および／または目の屈折焦点力と関連付けられる、正の色収差を補正することができる、負の縦方向の色収差を提供することができる。二焦点回折構造は、遠焦点だけでなく近焦点光学能力をも提供するために、表面のうちの１つ上（例えば、単焦点構造が配置される表面上）に配置される。
【００２０】
関係する態様では、上の眼科用レンズにおいて、二焦点回折構造は、負の縦方向の色収差を呈することができ、この色収差は、例えば、近見視力に対して目の正の色収差を補正することができる。
【００２１】
別の態様では、前表面および後表面を有するオプティックを含む、眼内レンズが開示される。単焦点回折構造は、それらの表面の一部分、例えば、前表面の中央領域上に配置され、多焦点回折構造（例えば、二焦点回折構造）は、単焦点回折構造を囲むために、それらの表面の環状領域上に配置される。前および／後表面の底部外形は球面収差効果を回復させ、好ましくは排除するために、選択された程度の非球面性を呈する（例えば、レンズの中央からの距離が増加するのに応じて、球面外形からの徐々により大きくなる偏差を呈する）。いくつかの場合には、非球面性は、約−１０３０から約−１１までの範囲の円錐定数によって、特徴付けることができる。
【００２２】
別の態様では、患者の目の中に実装するためのＩＯＬを提供するステップを含み、ＩＯＬは、その光学表面上に配置される単焦点回折構造だけでなく、レンズの同じまたは別の光学表面上に配置される多焦点回折構造をも備える、オプティックを含む、視力を矯正するための方法が開示される。ＩＯＬは、例えば、生まれついてのレンズを置き換えるように、または患者の生まれついてのレンズを増強するように、患者の目の中に実装することができる。
【００２３】
以下に簡潔に論じられる図面との関連において、続く詳細な説明を参照することにより、本発明の種々の態様のさらなる理解を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１Ａ】図１Ａは、本発明の実施形態に従う、ＩＯＬの概略態様図を示す。
【図１Ｂ】図１Ｂは、図１Ａから前表面の底部外形が差し引かれた、図１Ａに描写するＩＯＬの前表面の外形を示す。
【図２】図２は、本発明の別の実施形態に従い、均一のステップ高を有する回折構造を備えたＩＯＬの概略態様図を示す。
【図３】図３は、本発明の別の実施形態に従い、ＩＯＬの周縁に延在する多焦点回折構造を有する、ＩＯＬの概略態様図を示す。
【図４】図４は、本発明の別の実施形態に従い、第１および第２の回折構造を分離する環状屈折領域を有する、ＩＯＬの概略態様図を示す。
【図５】図５は、レンズの後表面が、球面収差効果を制御するために非球面底部外形を呈する、本発明の別の実施形態に従う、ＩＯＬの概略態様図を示す。
【図６】図６は、本発明の特定の実施形態に従い、ＩＯＬを製造する方法を図示するフローチャートを示す。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本発明は、概して、主に単一の焦点力（例えば、遠焦点光学能力）を提供する単焦点回折構造、および複数の焦点力（例えば、遠焦点だけでなく近焦点光学能力も）を提供する多焦点回折構造（通常、二焦点回折構造）を採用する、多焦点眼科用レンズ、例えば、多焦点眼内レンズ（ＩＯＬ）を提供する。続く実施形態では、本発明の種々の態様の顕著な特徴が、眼内レンズ（ＩＯＬ）との関係で議論される。また、本発明の教授は、コンタクトレンズなど、他の眼科用レンズにも適用することができる。用語「眼内レンズ」およびその略称「ＩＯＬ」は、目の生まれついてのレンズを置き換えるように、または、生まれついてのレンズが除去されるかどうかとは無関係に、その他の方法によって視力を増強するように、目の内部に埋め込まれるレンズを表すよう、本明細書において相互交換可能に使用される。角膜内レンズおよび有水晶体眼内レンズは、生まれついてのレンズを除去することなく、目の内部に埋め込まれてもよいレンズの例である。
【００２６】
図１Ａおよび１Ｂは、光軸ＯＡを中心として配置される、前表面１４および後表面１６を有するオプティック１２を含む、本発明の一実施形態に従う多焦点眼内レンズ（ＩＯＬ）１０を概略的に描写する。単焦点回折構造１８は、前表面の中央部上に配置され、単焦点構造１８の外側境界（Ａ）から、前表面の外側屈折領域１９の内側境界（Ｂ）に延在する、二焦点回折構造２０によって囲まれる。以下でより詳細に議論する通り、単焦点回折構造１８は、単一の回析焦点力を提供する一方で、二焦点回折構造２０は、主に２つの回析焦点力を提供する。より具体的には、本例では、単焦点回折構造は、遠焦点光学能力、例えば、約−５から約＋５５ジオプタ（Ｄ）の範囲、より典型的には、約６から約３４Ｄの範囲、または約１８から約２６Ｄの範囲の中の光学能力を提供する。二焦点回折構造は、遠焦点光学能力だけでなく近焦点光学能力をも提供する。多くの実装では、近焦点光学能力は、約１から約４ジオプタ（Ｄ）の範囲、より典型的には、約２から約３Ｄの範囲であることができる。本例示的実施形態では、二焦点構造の遠焦点力は、単焦点回折構造によって提供される光学能力と実質的に等しい。他の場合、回折構造の遠焦点光学能力は、例えば、遠視力に対する被写界深度を強化するために、単焦点構造の光学能力とは（例えば、約０．２５Ｄから約２Ｄの範囲、好ましくは約０．５Ｄから約１Ｄの範囲の値分だけ）異なることができる。
【００２７】
図１Ａに示す通り、本実施形態では、ＩＯＬ１０の前表面１４および後表面１６の両方が、概して、凸底部外形を有する。この例では、前後表面の底部外形は、レンズ本体がＩＯＬの遠焦点光学能力に屈折的に寄与するように、湾曲している。さらに、上述の通り、前表面の外側屈折領域１９は、二焦点回折構造の外側境界からレンズの周縁に延在し、例えば、微光状態で、大きい瞳孔サイズに対するレンズの遠焦点光学能力に屈折的に寄与する。
【００２８】
代替として、前後表面の湾曲は、レンズ本体が、レンズの近焦点光学能力に屈折的に寄与するであろうように、選択することができる。他の場合、前後表面は、レンズの遠近焦点光学能力が、レンズ本体からの実質的な（もしある場合）屈折の寄与なしに、単焦点および二焦点回折構造からの回折の寄与によるように、実質的に平坦な外形を有することができる。
【００２９】
オプティックは、複数の生体適合高分子材料を含む、いずれの好適な生体適合材料から形成することができる。このような材料のいくつかの例は、限定するものではないが、Ａｃｒｙｓｏｆ（２‐フェニルエチルアクリレートおよび２‐フェニルエチルメタクリレートの架橋共重合体）、シリコン、およびヒドロゲルとして一般に知られる商用レンズを形成するのに利用される、柔らかいアクリル樹脂材料を含む。図示しないものの、ＩＯＬ１０はまた、患者の目の中でその配置を促進することができる、複数の固定部材（例えば、ハプティック）を含むことができる。
【００３０】
図１Ｂを参照すると、単焦点回折構造１８は、回折構造１８が、この場合、１次である単一の次数（ｍ）に光を回折するように、複数のステップ高２４によって互いから分離される、複数のエシェレット回折格子２２を含む。この例では、ステップ高２４は、前表面の中央（すなわち、前表面の底面曲線と光軸の交差）からの距離が増加するのに応じて、高さの減少を呈する。特に、この場合、中心のエシェレット回折格子２２ａを第２のエシェレット回折格子２２ｂから分離するステップ２４ａは、選択された設計波長（例えば、５５０ｎｍ）に対して、約２π（２パイ）の位相シフトに対応し、ステップ高は、ステップ高２４ｃに対して約π（パイ）の位相シフトに対応する値にまで減少し、これによって、単焦点回折構造を二焦点回折構造から分離する。このように、単焦点および二焦点回折構造間の円滑な遷移を達成することができる。代替として、πから２πへのシフトは、連続するエシェレット格子間のステップ高の関係を維持しながら、エシェレット格子間の半径方向の間隔を変更することによって、またはステップ高と、エシェレット格子間の半径方向の間隔との変更のある組み合わせによって、実現することができる。
【００３１】
本実施形態では、単焦点回折構造の回折ゾーンの半径方向の位置は、続く関係に従い定義することができる。
【００３２】
rm2＝ｍλｆpower
【００３３】
この例では、各エシェレット格子２２の外形は、回転双曲面の断片である。エシェレット格子（ｚmax）の最高および最低地点間の距離は、ゾーンに渡って実質的に均一である。レンズの設計パラメータ（α）は、所望の次数のレンズに光を方向付けるように調整することができ、その他の次数は無視してよい程度の寄与を受ける。より具体的には、パラメータ（α）は、続く関係に従い定義することができる。
【００３４】
α＝（ｎp−ｎe）（ｚmax／λ0）
【００３５】
式中、ｎpは、レンズを形成する材料の屈折指数を示し、ｎeは、レンズを囲む媒体の屈折指数であり、λ0は、真空中の入射光の波長を示す。
【００３６】
この例では、回折構造によって、その上に入射する光をその１次回折の焦点に回折的に方向付けさせるために、設計パラメータ（α）は１に設定される。故に、回折構造１８は、その上に入射する光（その他の次数への散乱およびある漏出を考慮に入れている）を、その１次回折次数に対応する単一の焦点に回折的に方向付ける、単焦点レンズとして機能する。上述の通り、ＩＯＬの単焦点の回析焦点は、他の実施形態ではその近焦点に対応することができるが、この例ではＩＯＬの遠焦点に対応する。
【００３７】
図１Ｂを参照すると、二焦点回折構造２０はまた、複数のステップ２８によって互いに分離される、複数のエシェレット回折格子２６から形成されている。しかしながら、エシェレット回折格子２６およびステップ２８は、回折構造２０が、主に２つの焦点、すなわち遠焦点および近焦点を提供するように構成される。この例では、二焦点構造２０の遠焦点力は、単焦点回折構造１８の単焦点光学能力に実質的に等しい。
【００３８】
この例示的実装では、二焦点回折構造の異なるエシェレット格子を分離するステップは、ステップ高が、二焦点回折構造および外側屈折表面部１９の境界で、減っていく値に到達するように、前表面１４の中央からの半径方向の距離が減少するのに応じて、高さの減少を呈する。例証として、ステップ高は、続く関係に従い定義することができる。
【００３９】
ステップ高＝（λ／（２（ｎ2−ｎ1）））ｆapodize
【００４０】
式中、λは、設計波長（例えば、５５０ｎｍ）を示し、ｎ2は、レンズを形成する材料の屈折率を示し、ｎ1は、その中にレンズが置かれる媒体の屈折率を示し、ｆapodizeは、レンズの前表面と光軸の交差からの半径方向の距離が増加するのに応じて値が減少する、スケーリング関数を表す。例えば、スケーリング関数は、続く関係によって定義することができる。
【００４１】
ｆapodize＝１−｛（ｒi−ｒin）／（rout−ｒin）｝exp，ｒin≦ｒi≦rout
【００４２】
式中、ｒiは、以下に定義するｉ番目のエシェレット格子に対する半径方向の距離を示し、ｉ＝０の時、回折構造に対する選択された開始半径であり、ｉ＞０の時、ｒi2＝ｒ02＋２×ｉλｆであり、ｒinは、破線Ａによって図１Ａに概略的に描写する通り、回折領域の内側境界を示し、routは、破線Ｂによって図１Ａに概略的に描写する通り、回折領域の外側境界を示し、ｅｘｐは、アポディゼーションゾーンの相対的位置および回折素子ステップ高の所望の減少に基づき選ばれる値である。指数部ｅｘｐは、レンズ表面に渡る回折効率の変化の所望の度合いに基づき選択することができる。例えば、ｅｘｐは、約２から約６の範囲の値を取ることができる。
【００４３】
別の例として、スケーリング関数は、続く関係によって定義することができる。
【００４４】
ｆapodize＝１−（ｒi／rout）3
【００４５】
式中、ｒiは、ｉ番目のゾーンの半径方向の距離を示し、routは、アポディゼーションゾーンの半径方向の距離を示す。
【００４６】
さらに、ステップ高の選択に関する詳細は、特許文献１に見つけることができ、これは全て本明細書に引用することにより組み込まれる。
【００４７】
ＩＯＬ１０の単焦点回折構造１８は、負の縦方向の色収差を呈する。すなわち、その光学能力は、波長の増加と共に増加する（その焦点距離は、より長い波長に対して減少する）。対照的に、人間の目だけでなくＩＯＬ１０によっても提供される屈折力は、波長の増加に応じて減少する光学能力（焦点距離の増加）によって特徴付けられる、正の色収差を呈する。故に、単焦点回折構造は、人間の目の正の色収差、ならびに遠見および／または近見視力用のレンズそれ自体の正の色収差を補正するように適合することができる。単焦点回折構造１８が呈する負の色収差は、ＩＯＬおよび目を備える視覚系と関連付けられる全体の色収差を減少するために、目の正の色収差およびＩＯＬそれ自体の正の色収差を相殺するように適合することができる。
【００４８】
上述した通り、二焦点回折構造は、その０次回折に対応する遠焦点光学能力を提供し、この０次回折は、単焦点回折構造の光学能力およびレンズの屈折力だけでなく、その１次回折に対応する近焦点光学能力とも実質的に一致する。単焦点回折力に類似して、二焦点回折構造の近焦点光学能力は、負の色収差を呈し、この負の色収差は、近見視力に対して目の正の色収差を少なくとも部分的に補正することができる（例えば、その生まれついての水晶体を保持する目の中に埋め込まれる、有水晶体ＩＯＬの場合）。上の関係は、二焦点構造の近焦点力が、負の色収差と関連付けられることを示し、この負の色収差は、生まれついての目と関連付けられる正の色収差を相殺するように適合することができる。
【００４９】
上のＩＯＬ１０は、例えば、小瞳孔サイズに対して約２ｍｍから約３ｍｍの範囲の、色収差の矯正により改善された遠視力と、例えば、中間の瞳孔サイズに対して約２．５ｍｍから約３．５ｍｍの範囲の二焦点構造による近用光学能力と、優れた夜間視力とを有利に提供することができる。
【００５０】
上の実施形態で、二焦点構造は、前表面の中央からの距離の増加に応じて減少する高さを呈するステップを含む一方で、いくつかの他の実施形態では、二焦点エシェレット回折格子を分離するステップ高は、実質的に均一である。例として、図２は、前表面３４および後表面３６を有するオプティック３２を含むような、ＩＯＬ３０を概略的に示す。前の実施形態に類似して、単焦点回折構造３８は、前表面３４の中央領域上に配置され、切頂二焦点構造４０によって囲まれる。二焦点構造４０は、複数のステップによって互いに分離される、複数のエシェレット回折格子４２を含む。本実施形態では、二焦点構造の隣接するエシェレット格子間のステップ高、つまりゾーン境界の各エシェレット回折格子の垂直高さは、実質的に均一であり、続く関係に従い定義することができる。
【００５１】
ステップ高＝ｂλ／（ｎ2−ｎ1）
【００５２】
式中、λは、設計波長（例えば、５５０ｎｍ）を示し、ｎ2は、レンズを形成する材料の屈折率を示し、ｎ1は、その中にレンズが置かれる媒体の屈折率を示し、ｂは、例えば、０．５または０．７のような比率である。
【００５３】
上の実施形態では、二焦点回折構造は切り詰められ、すなわち、レンズの周縁へは延在しないが、他の実施形態では、二焦点回折構造はレンズの周縁に延在することができる。例として、図３は、前表面４９Ａおよび後表面４９Ｂを有するオプティック４８を含むような、レンズ４６を概略的に示す。前の実施形態に類似して、単焦点回折構造５０は、前表面４９Ａの中央領域に配置され、単焦点構造の外側境界からレンズの周縁に延在する、二焦点回折構造５２によって囲まれる。二焦点構造は、複数のステップ高によって互いから分離される、複数のエシェレット回折格子を含むことができ、この複数のステップ高は、実質的に均一な高さ、または例えば上に述べたようなアポダイズされた高さを有することができる。この場合、二焦点構造と関連付けられるステップは、前表面の中央からの距離の増加に応じて減少する高さを呈する。
【００５４】
図４は、前表面５８および後表面６０を備えたオプティック５６を有する別の実施形態に従う、ＩＯＬ５４を概略的に示す。単焦点回折構造６２は、前表面の中央部上に配置される。前表面はさらに、環状屈折領域６６によって単焦点回折構造６２から分離される、二焦点回折構造６４を含む。外側屈折領域６８は二焦点構造を囲む。
【００５５】
図４を続けて参照すると、この例では、単焦点回折構造６２は、ＩＯＬの遠焦点力に対応する単一の回析焦点力を提供する。屈折領域６６および６８は、屈折後表面６０と共に、単焦点回折構造によって提供される遠焦点力と実質的に等しい、屈折光学能力を提供するように構成される。二焦点回折構造６４は、単焦点回析レンズによって提供される回折光学能力、ならびに後表面と連動する屈折領域６６および６８によって提供される屈折力と実質的に等しい、遠焦点力を提供する。加えて、二焦点回折構造５２は、例えば、約１から約４Ｄの範囲の能力の、近焦点光学能力を提供する。本例示的実施形態では、二焦点構造は、アポダイズされた高さを呈するステップを含むが、他の実施形態では、それぞれのステップ高が、実質的に均一であることができる。
【００５６】
いくつかの実施形態では、ある程度の非球面性は、球面収差効果を回復し、好ましくは排除するために、ＩＯＬの前表面および／または後表面の底部外形に分け与えることができる。例として、図５は、光軸ＯＡを中心として配置される、前表面７４および後表面７６を有するオプティック７２を含むような、ＩＯＬ７０を概略的に示す。前の実施形態に類似して、単焦点回折構造７８は、前表面７４の中央領域上に配置される一方、環状領域の形状である二焦点回折構造８０は、単焦点回折構造を囲む。後表面の底部外形は、この場合、後表面と光軸の交差として定義される、後表面の中央からの距離の増加に応じて、偏差が徐々に増加し、推定球面外形（破線で示す）から逸脱する。いくつかの実施形態では、後表面の底部外形の非球面性は、約−１０３０から約−１１までの範囲の円錐定数によって、特徴付けることができる。非球面性は、ＩＯＬが呈する球面収差を回復し、好ましくは排除することができる。本実施形態で、後表面の底部外形は、ある程度の非球面性を呈するが、他の実施形態では、このような非球面性は、前表面または両表面に分け与えることができる。
【００５７】
図６は、本発明の特定の実施形態に従い、ＩＯＬを製造する例としての方法を示す、フローチャート１００である。ステップ１０２では、当業者には明らかであろういずれの好適な変形物を伴い、本明細書に記載する種々の実施形態のいずれにも従う、単焦点回折構造用の外形が決定される。特に、単焦点回折外形の決定には、所望の能力、前表面および／または後表面に対する好適な底面曲線、片表面または両表面に分け与えられる、非球面性または他の収差矯正などを考慮に入れることができる。単焦点回折構造の焦点は、例えば、近見視力の焦点、遠見視力の焦点、または中間視力の焦点になるように、選択することができる。ステップ１０４では、近見視力に対する色収差の矯正を提供する、多焦点回折構造用の外形が、当業者には明らかであろういずれの好適な変形物を伴い、本明細書に記載する種々の実施形態のいずれにも従って決定される。特に、多焦点回折外形の決定には、所望の能力、前表面および／または後表面に対する好適な底面曲線、片表面または両表面に分け与えられる、非球面性または他の収差矯正などを考慮に入れることができる。特定の例では、多焦点回折構造は、近見視力の焦点および遠見視力の焦点に対応する焦点を備えた二焦点回折構造であってもよい。ステップ１０６では、ステップ１０２および１０４で決定されたそれぞれの外形を有する、単焦点回折構造および多焦点回折構造を備えたＩＯＬが製造される。好適な製造技術は、成形、切除、および／または旋盤加工を含むがそれらに限定されない、材料に好適な形成のいずれの方法を含んでもよい。
【００５８】
当業者は、本発明の範囲から逸脱しない限り、種々の変更を上の実施形態に成すことができることを理解するであろう。例えば、単一レンズ表面上に単焦点および多焦点回折構造の両方を配置するよりむしろ、１つの構造をレンズの前表面上に、他方の構造をその後表面上に配置することができる。さらに、前後表面の底部外形は、レンズ本体が、ＩＯＬの近焦点光学能力に屈折的に寄与するであろうように構成することができる。
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２００９年６月９日に出願した、米国仮出願番号第６１／１８５，５１２号の優先権を主張し、その内容は、参照することによって本出願に組み込まれる。
【０００２】
本出願は、本出願が優先権を主張する出願と同日に出願された、出願番号第６１／１８５，５１０号の優先権を主張する、同時係属中の出願番号第 号、タイトル「色収差の矯正を変化させるＩＯＬ」に関連する。
【０００３】
本発明は、概して多焦点眼科用レンズに関し、より具体的には、色収差に補償を提供する多焦点眼内レンズ（ＩＯＬ）に関する。
【背景技術】
【０００４】
眼内レンズは、白内障手術によって、曇った生まれついての水晶体を置き換えるために、日常的に採用される。他の場合には、眼内レンズは、患者の視力を改善するために、生まれついての水晶体を保持しつつ、患者の目に埋め込むことができる。単焦点ＩＯＬおよび多焦点ＩＯＬの両方が知られている。単焦点ＩＯＬが、単一の焦点力を提供する一方で、多焦点ＩＯＬは、偽調節として一般に知られる、ある程度の遠近調節を提供するように、複数（通常２つ）の焦点力を提供することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第５，６９９，１４２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、多くの従来のＩＯＬは、そこに入射する光エネルギーを患者の網膜上に集中させる効率を低下させ得る、色収差を呈する。このような従来のＩＯＬは、通常、患者の目の視覚系に本質的に存在する色収差に対処するように設計されていない。加えて、多くの従来の多焦点のＩＯＬは、光エネルギーのかなりの部分を、小瞳孔サイズに対してまで近焦点に方向付けるために、見る距離に対して最適でない場合がある。
【０００７】
従って、従来のＩＯＬの上の欠点に対処する、強化された眼科用レンズ、具体的には、改善されたＩＯＬへのニーズがある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の特定の実施形態では、眼科用レンズは、前表面および後表面を有するオプティックを含む。レンズはまた、回析焦点力を提供するために、表面のうちの１つ上に配置される単焦点回折構造を含む。レンズはさらに、複数の回析焦点力を提供するために、表面のうちの１つ上に配置される、少なくとも１つの多焦点回折構造を含む。多焦点回折構造は、近見視力に色収差補償を提供するように適合される。
【０００９】
他の実施形態では、眼科用レンズを製造する方法は、回析焦点力を提供するために、ＩＯＬの前表面または後表面のいずれか上に配置される単焦点回折構造に対する第１の表面外形を決定するステップを含む。方法はさらに、複数の回析焦点力を提供するために、ＩＯＬの前表面または後表面のいずれか上に配置される、少なくとも１つの多焦点回折構造に対する第２の外形を決定するステップを含む。多焦点回折構造は、近見視力に色収差補償を提供するように適合される。方法はさらに、ＩＯＬを製造するステップを含む。
【００１０】
多くの実施形態では、本発明は、強化された遠視力および近見視力を提供するように、単焦点回折構造だけでなく二焦点回折構造をも採用する、眼科用レンズ（例えば、ＩＯＬ）を提供する。例として、いくつかの場合には、レンズ表面のうちの１つの中央領域上に配置される単焦点回折構造は、その光学表面の底部外形のため、レンズによって提供される屈折性の遠焦点光学能力に実質的に等しくなるように、選択することができる、単一の遠焦点光学能力を提供することができる。屈折焦点力が、正の縦方向の色収差を呈するであろう一方で、単焦点回折構造は、より多くの光エネルギーをレンズの遠焦点に方向付けるために、正の色収差を相殺することができる、負の縦方向の色収差を呈するであろう。また、ＩＯＬの場合には、単焦点回折構造の負の色収差は、より優れた遠見視力を提供するように、患者の目の本来の正の色収差を相殺することができる。多くの実施形態で、単焦点回折構造を囲む環状領域上に配置される、二焦点回折構造は、遠用だけでなく近用光学能力をも提供する。単焦点回折構造に類似して、二焦点構造は、例えば、近見視力に対する目の正の色収差を相殺することができる、負の縦方向の色収差を呈する。
【００１１】
単焦点回折構造だけでなく、二焦点回折構造をも使用することによって、光エネルギーを主に小瞳孔サイズに対する遠焦点に方向付けながら、患者に偽調節を提供することができる（単焦点構造は主に単一の焦点力を提供する）。言い換えると、多くの実施形態では、レンズの遠近焦点に方向付けられる光エネルギーの分布は、小瞳孔サイズで、光エネルギーが主に遠焦点に方向付けられるように、瞳孔サイズに応じて変化する。瞳孔サイズが、単焦点回折構造の直径を超えて増加すると、二焦点回折構造は、光エネルギーのうちのいくつかをその近焦点に方向付ける。多くの場合、二焦点構造は、瞳孔サイズが、入射光の一部分が屈折表面部に入射するようにさらに増加する際に、遠焦点光学能力に寄与する、屈折表面部によって囲まれる。
【００１２】
別の態様では、本発明は、前表面および後表面を有するオプティックを備える、眼科用レンズ（例えば、眼内レンズ（ＩＯＬ））を提供する。単焦点回折構造は、単一の回析焦点力を提供するために、それらの表面のうちの１つ上に配置され、少なくとも１つの多焦点回折構造は、複数の回析焦点力を提供するために、それらの表面のうちの１つ上に配置される。
【００１３】
ある実施形態では、単焦点回折構造は、レンズの遠焦点光学能力に対応する、焦点力を提供することができる。多焦点回折構造は、レンズの遠焦点光学能力に寄与し、また、近焦点光学能力を生成することができる。
【００１４】
例として、単焦点回折構造は、レンズの前表面の中央領域上に配置することができる一方、多焦点回折構造は、単焦点回折構造を囲む環状領域の形態となることができる。いくつかの実装で、多焦点回折構造は、単焦点構造の外側境界から、オプティックの周縁へ延在する一方、他の実施形態で、多焦点構造は、配置される表面が外側屈折領域を含むように切り詰められる。他の場合、屈折表面領域は、単焦点回折構造を多焦点構造から分離することができる。
【００１５】
関係する態様では、単焦点および多焦点回折構造は、複数のステップによって互いから分離される、複数のエシェレット回折格子によって形成することができる。いくつかの実施形態では、単焦点および／または多焦点回折構造と関連付けられるステップ高はアポダイズされ、例えば、ステップ高は、レンズの中央からの距離が増加するのに応じて減少する。
【００１６】
例として、単焦点構造が隣接する環状二焦点構造によって囲まれる、いくつかの場合では、単焦点構造の中央回折ゾーンを、隣接する外側ゾーンから分離するステップの高さは、設計波長（例えば、５５０ｎｍ）で１つの波長（λ）に対応することができ、後続のステップは、単焦点回折構造を二焦点構造から分離するステップが、設計波長で２分の１波長（λ／２）に対応する高さを呈するであろうように、高さの減少を呈する。また、二焦点構造と関連付けられる後続のステップは、二焦点構造と表面の屈折外側領域との間の円滑な遷移を提供するために、高さの減少を呈することができる。
【００１７】
他の場合において、単焦点および／または多焦点回折構造と関連付けられるステップ高は、実質的に均一であることができる（例えば、単焦点構造に対して約１λ、多焦点構造に対して約λ／２）。
【００１８】
別の態様では、前表面および後表面を有するオプティックを含む、眼科用レンズ（例えば、ＩＯＬ）が開示される。単焦点回折領域は、それらの表面のうちの１つの中央部上に配置され、二焦点回折環状領域は、単焦点回折領域を囲む。単焦点回折領域は、遠焦点光学能力を提供することができ、二焦点回折環状領域は、遠焦点だけでなく近焦点光学能力をも提供することができる。
【００１９】
別の態様では、本発明は、前表面および後表面を有するオプティックを含む、眼科用レンズを提供する。単焦点回折構造は、遠焦点光学能力を提供するために、それらの表面のうちの１つ上に配置される。単焦点回折構造は、例えば、強化された遠見視力を提供するように、レンズの屈折焦点力および／または目の屈折焦点力と関連付けられる、正の色収差を補正することができる、負の縦方向の色収差を提供することができる。二焦点回折構造は、遠焦点だけでなく近焦点光学能力をも提供するために、表面のうちの１つ上（例えば、単焦点構造が配置される表面上）に配置される。
【００２０】
関係する態様では、上の眼科用レンズにおいて、二焦点回折構造は、負の縦方向の色収差を呈することができ、この色収差は、例えば、近見視力に対して目の正の色収差を補正することができる。
【００２１】
別の態様では、前表面および後表面を有するオプティックを含む、眼内レンズが開示される。単焦点回折構造は、それらの表面の一部分、例えば、前表面の中央領域上に配置され、多焦点回折構造（例えば、二焦点回折構造）は、単焦点回折構造を囲むために、それらの表面の環状領域上に配置される。前および／後表面の底部外形は球面収差効果を回復させ、好ましくは排除するために、選択された程度の非球面性を呈する（例えば、レンズの中央からの距離が増加するのに応じて、球面外形からの徐々により大きくなる偏差を呈する）。いくつかの場合には、非球面性は、約−１０３０から約−１１までの範囲の円錐定数によって、特徴付けることができる。
【００２２】
別の態様では、患者の目の中に実装するためのＩＯＬを提供するステップを含み、ＩＯＬは、その光学表面上に配置される単焦点回折構造だけでなく、レンズの同じまたは別の光学表面上に配置される多焦点回折構造をも備える、オプティックを含む、視力を矯正するための方法が開示される。ＩＯＬは、例えば、生まれついてのレンズを置き換えるように、または患者の生まれついてのレンズを増強するように、患者の目の中に実装することができる。
【００２３】
以下に簡潔に論じられる図面との関連において、続く詳細な説明を参照することにより、本発明の種々の態様のさらなる理解を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１Ａ】図１Ａは、本発明の実施形態に従う、ＩＯＬの概略態様図を示す。
【図１Ｂ】図１Ｂは、図１Ａから前表面の底部外形が差し引かれた、図１Ａに描写するＩＯＬの前表面の外形を示す。
【図２】図２は、本発明の別の実施形態に従い、均一のステップ高を有する回折構造を備えたＩＯＬの概略態様図を示す。
【図３】図３は、本発明の別の実施形態に従い、ＩＯＬの周縁に延在する多焦点回折構造を有する、ＩＯＬの概略態様図を示す。
【図４】図４は、本発明の別の実施形態に従い、第１および第２の回折構造を分離する環状屈折領域を有する、ＩＯＬの概略態様図を示す。
【図５】図５は、レンズの後表面が、球面収差効果を制御するために非球面底部外形を呈する、本発明の別の実施形態に従う、ＩＯＬの概略態様図を示す。
【図６】図６は、本発明の特定の実施形態に従い、ＩＯＬを製造する方法を図示するフローチャートを示す。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本発明は、概して、主に単一の焦点力（例えば、遠焦点光学能力）を提供する単焦点回折構造、および複数の焦点力（例えば、遠焦点だけでなく近焦点光学能力も）を提供する多焦点回折構造（通常、二焦点回折構造）を採用する、多焦点眼科用レンズ、例えば、多焦点眼内レンズ（ＩＯＬ）を提供する。続く実施形態では、本発明の種々の態様の顕著な特徴が、眼内レンズ（ＩＯＬ）との関係で議論される。また、本発明の教授は、コンタクトレンズなど、他の眼科用レンズにも適用することができる。用語「眼内レンズ」およびその略称「ＩＯＬ」は、目の生まれついてのレンズを置き換えるように、または、生まれついてのレンズが除去されるかどうかとは無関係に、その他の方法によって視力を増強するように、目の内部に埋め込まれるレンズを表すよう、本明細書において相互交換可能に使用される。角膜内レンズおよび有水晶体眼内レンズは、生まれついてのレンズを除去することなく、目の内部に埋め込まれてもよいレンズの例である。
【００２６】
図１Ａおよび１Ｂは、光軸ＯＡを中心として配置される、前表面１４および後表面１６を有するオプティック１２を含む、本発明の一実施形態に従う多焦点眼内レンズ（ＩＯＬ）１０を概略的に描写する。単焦点回折構造１８は、前表面の中央部上に配置され、単焦点構造１８の外側境界（Ａ）から、前表面の外側屈折領域１９の内側境界（Ｂ）に延在する、二焦点回折構造２０によって囲まれる。以下でより詳細に議論する通り、単焦点回折構造１８は、単一の回析焦点力を提供する一方で、二焦点回折構造２０は、主に２つの回析焦点力を提供する。より具体的には、本例では、単焦点回折構造は、遠焦点光学能力、例えば、約−５から約＋５５ジオプタ（Ｄ）の範囲、より典型的には、約６から約３４Ｄの範囲、または約１８から約２６Ｄの範囲の中の光学能力を提供する。二焦点回折構造は、遠焦点光学能力だけでなく近焦点光学能力をも提供する。多くの実装では、近焦点光学能力は、約１から約４ジオプタ（Ｄ）の範囲、より典型的には、約２から約３Ｄの範囲であることができる。本例示的実施形態では、二焦点構造の遠焦点力は、単焦点回折構造によって提供される光学能力と実質的に等しい。他の場合、回折構造の遠焦点光学能力は、例えば、遠視力に対する被写界深度を強化するために、単焦点構造の光学能力とは（例えば、約０．２５Ｄから約２Ｄの範囲、好ましくは約０．５Ｄから約１Ｄの範囲の値分だけ）異なることができる。
【００２７】
図１Ａに示す通り、本実施形態では、ＩＯＬ１０の前表面１４および後表面１６の両方が、概して、凸底部外形を有する。この例では、前後表面の底部外形は、レンズ本体がＩＯＬの遠焦点光学能力に屈折的に寄与するように、湾曲している。さらに、上述の通り、前表面の外側屈折領域１９は、二焦点回折構造の外側境界からレンズの周縁に延在し、例えば、微光状態で、大きい瞳孔サイズに対するレンズの遠焦点光学能力に屈折的に寄与する。
【００２８】
代替として、前後表面の湾曲は、レンズ本体が、レンズの近焦点光学能力に屈折的に寄与するであろうように、選択することができる。他の場合、前後表面は、レンズの遠近焦点光学能力が、レンズ本体からの実質的な（もしある場合）屈折の寄与なしに、単焦点および二焦点回折構造からの回折の寄与によるように、実質的に平坦な外形を有することができる。
【００２９】
オプティックは、複数の生体適合高分子材料を含む、いずれの好適な生体適合材料から形成することができる。このような材料のいくつかの例は、限定するものではないが、Ａｃｒｙｓｏｆ（２‐フェニルエチルアクリレートおよび２‐フェニルエチルメタクリレートの架橋共重合体）、シリコン、およびヒドロゲルとして一般に知られる商用レンズを形成するのに利用される、柔らかいアクリル樹脂材料を含む。図示しないものの、ＩＯＬ１０はまた、患者の目の中でその配置を促進することができる、複数の固定部材（例えば、ハプティック）を含むことができる。
【００３０】
図１Ｂを参照すると、単焦点回折構造１８は、回折構造１８が、この場合、１次である単一の次数（ｍ）に光を回折するように、複数のステップ高２４によって互いから分離される、複数のエシェレット回折格子２２を含む。この例では、ステップ高２４は、前表面の中央（すなわち、前表面の底面曲線と光軸の交差）からの距離が増加するのに応じて、高さの減少を呈する。特に、この場合、中心のエシェレット回折格子２２ａを第２のエシェレット回折格子２２ｂから分離するステップ２４ａは、選択された設計波長（例えば、５５０ｎｍ）に対して、約２π（２パイ）の位相シフトに対応し、ステップ高は、ステップ高２４ｃに対して約π（パイ）の位相シフトに対応する値にまで減少し、これによって、単焦点回折構造を二焦点回折構造から分離する。このように、単焦点および二焦点回折構造間の円滑な遷移を達成することができる。代替として、πから２πへのシフトは、連続するエシェレット格子間のステップ高の関係を維持しながら、エシェレット格子間の半径方向の間隔を変更することによって、またはステップ高と、エシェレット格子間の半径方向の間隔との変更のある組み合わせによって、実現することができる。
【００３１】
本実施形態では、単焦点回折構造の回折ゾーンの半径方向の位置は、続く関係に従い定義することができる。
【００３２】
rm2＝ｍλｆpower
【００３３】
この例では、各エシェレット格子２２の外形は、回転双曲面の断片である。エシェレット格子（ｚmax）の最高および最低地点間の距離は、ゾーンに渡って実質的に均一である。レンズの設計パラメータ（α）は、所望の次数のレンズに光を方向付けるように調整することができ、その他の次数は無視してよい程度の寄与を受ける。より具体的には、パラメータ（α）は、続く関係に従い定義することができる。
【００３４】
α＝（ｎp−ｎe）（ｚmax／λ0）
【００３５】
式中、ｎpは、レンズを形成する材料の屈折指数を示し、ｎeは、レンズを囲む媒体の屈折指数であり、λ0は、真空中の入射光の波長を示す。
【００３６】
この例では、回折構造によって、その上に入射する光をその１次回折の焦点に回折的に方向付けさせるために、設計パラメータ（α）は１に設定される。故に、回折構造１８は、その上に入射する光（その他の次数への散乱およびある漏出を考慮に入れている）を、その１次回折次数に対応する単一の焦点に回折的に方向付ける、単焦点レンズとして機能する。上述の通り、ＩＯＬの単焦点の回析焦点は、他の実施形態ではその近焦点に対応することができるが、この例ではＩＯＬの遠焦点に対応する。
【００３７】
図１Ｂを参照すると、二焦点回折構造２０はまた、複数のステップ２８によって互いに分離される、複数のエシェレット回折格子２６から形成されている。しかしながら、エシェレット回折格子２６およびステップ２８は、回折構造２０が、主に２つの焦点、すなわち遠焦点および近焦点を提供するように構成される。この例では、二焦点構造２０の遠焦点力は、単焦点回折構造１８の単焦点光学能力に実質的に等しい。
【００３８】
この例示的実装では、二焦点回折構造の異なるエシェレット格子を分離するステップは、ステップ高が、二焦点回折構造および外側屈折表面部１９の境界で、減っていく値に到達するように、前表面１４の中央からの半径方向の距離が減少するのに応じて、高さの減少を呈する。例証として、ステップ高は、続く関係に従い定義することができる。
【００３９】
ステップ高＝（λ／（２（ｎ2−ｎ1）））ｆapodize
【００４０】
式中、λは、設計波長（例えば、５５０ｎｍ）を示し、ｎ2は、レンズを形成する材料の屈折率を示し、ｎ1は、その中にレンズが置かれる媒体の屈折率を示し、ｆapodizeは、レンズの前表面と光軸の交差からの半径方向の距離が増加するのに応じて値が減少する、スケーリング関数を表す。例えば、スケーリング関数は、続く関係によって定義することができる。
【００４１】
ｆapodize＝１−｛（ｒi−ｒin）／（rout−ｒin）｝exp，ｒin≦ｒi≦rout
【００４２】
式中、ｒiは、以下に定義するｉ番目のエシェレット格子に対する半径方向の距離を示し、ｉ＝０の時、回折構造に対する選択された開始半径であり、ｉ＞０の時、ｒi2＝ｒ02＋２×ｉλｆであり、ｒinは、破線Ａによって図１Ａに概略的に描写する通り、回折領域の内側境界を示し、routは、破線Ｂによって図１Ａに概略的に描写する通り、回折領域の外側境界を示し、ｅｘｐは、アポディゼーションゾーンの相対的位置および回折素子ステップ高の所望の減少に基づき選ばれる値である。指数部ｅｘｐは、レンズ表面に渡る回折効率の変化の所望の度合いに基づき選択することができる。例えば、ｅｘｐは、約２から約６の範囲の値を取ることができる。
【００４３】
別の例として、スケーリング関数は、続く関係によって定義することができる。
【００４４】
ｆapodize＝１−（ｒi／rout）3
【００４５】
式中、ｒiは、ｉ番目のゾーンの半径方向の距離を示し、routは、アポディゼーションゾーンの半径方向の距離を示す。
【００４６】
さらに、ステップ高の選択に関する詳細は、特許文献１に見つけることができ、これは全て本明細書に引用することにより組み込まれる。
【００４７】
ＩＯＬ１０の単焦点回折構造１８は、負の縦方向の色収差を呈する。すなわち、その光学能力は、波長の増加と共に増加する（その焦点距離は、より長い波長に対して減少する）。対照的に、人間の目だけでなくＩＯＬ１０によっても提供される屈折力は、波長の増加に応じて減少する光学能力（焦点距離の増加）によって特徴付けられる、正の色収差を呈する。故に、単焦点回折構造は、人間の目の正の色収差、ならびに遠見および／または近見視力用のレンズそれ自体の正の色収差を補正するように適合することができる。単焦点回折構造１８が呈する負の色収差は、ＩＯＬおよび目を備える視覚系と関連付けられる全体の色収差を減少するために、目の正の色収差およびＩＯＬそれ自体の正の色収差を相殺するように適合することができる。
【００４８】
上述した通り、二焦点回折構造は、その０次回折に対応する遠焦点光学能力を提供し、この０次回折は、単焦点回折構造の光学能力およびレンズの屈折力だけでなく、その１次回折に対応する近焦点光学能力とも実質的に一致する。単焦点回折力に類似して、二焦点回折構造の近焦点光学能力は、負の色収差を呈し、この負の色収差は、近見視力に対して目の正の色収差を少なくとも部分的に補正することができる（例えば、その生まれついての水晶体を保持する目の中に埋め込まれる、有水晶体ＩＯＬの場合）。上の関係は、二焦点構造の近焦点力が、負の色収差と関連付けられることを示し、この負の色収差は、生まれついての目と関連付けられる正の色収差を相殺するように適合することができる。
【００４９】
上のＩＯＬ１０は、例えば、小瞳孔サイズに対して約２ｍｍから約３ｍｍの範囲の、色収差の矯正により改善された遠視力と、例えば、中間の瞳孔サイズに対して約２．５ｍｍから約３．５ｍｍの範囲の二焦点構造による近用光学能力と、優れた夜間視力とを有利に提供することができる。
【００５０】
上の実施形態で、二焦点構造は、前表面の中央からの距離の増加に応じて減少する高さを呈するステップを含む一方で、いくつかの他の実施形態では、二焦点エシェレット回折格子を分離するステップ高は、実質的に均一である。例として、図２は、前表面３４および後表面３６を有するオプティック３２を含むような、ＩＯＬ３０を概略的に示す。前の実施形態に類似して、単焦点回折構造３８は、前表面３４の中央領域上に配置され、切頂二焦点構造４０によって囲まれる。二焦点構造４０は、複数のステップによって互いに分離される、複数のエシェレット回折格子４２を含む。本実施形態では、二焦点構造の隣接するエシェレット格子間のステップ高、つまりゾーン境界の各エシェレット回折格子の垂直高さは、実質的に均一であり、続く関係に従い定義することができる。
【００５１】
ステップ高＝ｂλ／（ｎ2−ｎ1）
【００５２】
式中、λは、設計波長（例えば、５５０ｎｍ）を示し、ｎ2は、レンズを形成する材料の屈折率を示し、ｎ1は、その中にレンズが置かれる媒体の屈折率を示し、ｂは、例えば、０．５または０．７のような比率である。
【００５３】
上の実施形態では、二焦点回折構造は切り詰められ、すなわち、レンズの周縁へは延在しないが、他の実施形態では、二焦点回折構造はレンズの周縁に延在することができる。例として、図３は、前表面４９Ａおよび後表面４９Ｂを有するオプティック４８を含むような、レンズ４６を概略的に示す。前の実施形態に類似して、単焦点回折構造５０は、前表面４９Ａの中央領域に配置され、単焦点構造の外側境界からレンズの周縁に延在する、二焦点回折構造５２によって囲まれる。二焦点構造は、複数のステップ高によって互いから分離される、複数のエシェレット回折格子を含むことができ、この複数のステップ高は、実質的に均一な高さ、または例えば上に述べたようなアポダイズされた高さを有することができる。この場合、二焦点構造と関連付けられるステップは、前表面の中央からの距離の増加に応じて減少する高さを呈する。
【００５４】
図４は、前表面５８および後表面６０を備えたオプティック５６を有する別の実施形態に従う、ＩＯＬ５４を概略的に示す。単焦点回折構造６２は、前表面の中央部上に配置される。前表面はさらに、環状屈折領域６６によって単焦点回折構造６２から分離される、二焦点回折構造６４を含む。外側屈折領域６８は二焦点構造を囲む。
【００５５】
図４を続けて参照すると、この例では、単焦点回折構造６２は、ＩＯＬの遠焦点力に対応する単一の回析焦点力を提供する。屈折領域６６および６８は、屈折後表面６０と共に、単焦点回折構造によって提供される遠焦点力と実質的に等しい、屈折光学能力を提供するように構成される。二焦点回折構造６４は、単焦点回析レンズによって提供される回折光学能力、ならびに後表面と連動する屈折領域６６および６８によって提供される屈折力と実質的に等しい、遠焦点力を提供する。加えて、二焦点回折構造５２は、例えば、約１から約４Ｄの範囲の能力の、近焦点光学能力を提供する。本例示的実施形態では、二焦点構造は、アポダイズされた高さを呈するステップを含むが、他の実施形態では、それぞれのステップ高が、実質的に均一であることができる。
【００５６】
いくつかの実施形態では、ある程度の非球面性は、球面収差効果を回復し、好ましくは排除するために、ＩＯＬの前表面および／または後表面の底部外形に分け与えることができる。例として、図５は、光軸ＯＡを中心として配置される、前表面７４および後表面７６を有するオプティック７２を含むような、ＩＯＬ７０を概略的に示す。前の実施形態に類似して、単焦点回折構造７８は、前表面７４の中央領域上に配置される一方、環状領域の形状である二焦点回折構造８０は、単焦点回折構造を囲む。後表面の底部外形は、この場合、後表面と光軸の交差として定義される、後表面の中央からの距離の増加に応じて、偏差が徐々に増加し、推定球面外形（破線で示す）から逸脱する。いくつかの実施形態では、後表面の底部外形の非球面性は、約−１０３０から約−１１までの範囲の円錐定数によって、特徴付けることができる。非球面性は、ＩＯＬが呈する球面収差を回復し、好ましくは排除することができる。本実施形態で、後表面の底部外形は、ある程度の非球面性を呈するが、他の実施形態では、このような非球面性は、前表面または両表面に分け与えることができる。
【００５７】
図６は、本発明の特定の実施形態に従い、ＩＯＬを製造する例としての方法を示す、フローチャート１００である。ステップ１０２では、当業者には明らかであろういずれの好適な変形物を伴い、本明細書に記載する種々の実施形態のいずれにも従う、単焦点回折構造用の外形が決定される。特に、単焦点回折外形の決定には、所望の能力、前表面および／または後表面に対する好適な底面曲線、片表面または両表面に分け与えられる、非球面性または他の収差矯正などを考慮に入れることができる。単焦点回折構造の焦点は、例えば、近見視力の焦点、遠見視力の焦点、または中間視力の焦点になるように、選択することができる。ステップ１０４では、近見視力に対する色収差の矯正を提供する、多焦点回折構造用の外形が、当業者には明らかであろういずれの好適な変形物を伴い、本明細書に記載する種々の実施形態のいずれにも従って決定される。特に、多焦点回折外形の決定には、所望の能力、前表面および／または後表面に対する好適な底面曲線、片表面または両表面に分け与えられる、非球面性または他の収差矯正などを考慮に入れることができる。特定の例では、多焦点回折構造は、近見視力の焦点および遠見視力の焦点に対応する焦点を備えた二焦点回折構造であってもよい。ステップ１０６では、ステップ１０２および１０４で決定されたそれぞれの外形を有する、単焦点回折構造および多焦点回折構造を備えたＩＯＬが製造される。好適な製造技術は、成形、切除、および／または旋盤加工を含むがそれらに限定されない、材料に好適な形成のいずれの方法を含んでもよい。
【００５８】
当業者は、本発明の範囲から逸脱しない限り、種々の変更を上の実施形態に成すことができることを理解するであろう。例えば、単一レンズ表面上に単焦点および多焦点回折構造の両方を配置するよりむしろ、１つの構造をレンズの前表面上に、他方の構造をその後表面上に配置することができる。さらに、前後表面の底部外形は、レンズ本体が、ＩＯＬの近焦点光学能力に屈折的に寄与するであろうように構成することができる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
前表面および後表面を有するオプティックと、
回析焦点力を提供するための前記表面のうちの１つ上に配置される単焦点回折構造と、
複数の回析焦点力を提供するために、前記表面のうちの１つ上に配置される、少なくとも１つの多焦点回折構造であって、近見視力に色収差補償を提供するように適合された多焦点回折構造と、を具備する眼科用レンズ。
【請求項２】
前記単焦点回折構造が、遠焦点光学能力を提供する請求項１に記載の眼科用レンズ。
【請求項３】
前記多焦点回折構造が、近焦点光学能力および遠焦点光学能力を提供する請求項２に記載の眼科用レンズ。
【請求項４】
前記単焦点回折構造によって提供される前記遠焦点光学能力が、前記多焦点回折構造によって提供される前記遠焦点光学能力に略等しい請求項３に記載の眼科用レンズ。
【請求項５】
前記単焦点回折構造が、前記表面のうちの１つの中央領域上に配置される請求項１に記載の眼科用レンズ。
【請求項６】
前記多焦点回折構造が、前記単焦点回折構造を囲む前記表面のうちの１つの環状領域上に配置される請求項５に記載の眼科用レンズ。
【請求項７】
前記前表面が、前記環状領域の外側境界から当該眼科用レンズの周縁へ延在する外側屈折領域を備える請求項５に記載の眼科用レンズ。
【請求項８】
前記多焦点回折構造が、複数のステップによって互いから分離される複数のエシェレット回折格子を備える請求項１に記載の眼科用レンズ。
【請求項９】
前記ステップが、不均一なステップ高を呈する請求項８に記載の眼科用レンズ。
【請求項１０】
前記不均一なステップ高が、当該眼科用レンズの中央からの距離が増加するのに応じて減少する高さによって特徴付けられる請求項８に記載の眼科用レンズ。
【請求項１１】
当該眼科用レンズがＩＯＬを有する請求項１に記載の眼科用レンズ。
【請求項１２】
前表面および後表面を有するオプティックと、
前記表面のうちの１つの中央部上に配置される単焦点回折領域と、
前記単焦点回折領域を囲む二焦点回折環状領域であって、近見視力に色収差補償を提供するように適合された二焦点回折環状領域と、を具備する眼科用レンズ。
【請求項１３】
前記単焦点回折領域が、遠焦点光学能力を提供するように適合された請求項１２に記載の眼科用レンズ。
【請求項１４】
前記二焦点回折領域が、遠焦点および近焦点光学能力を提供するように適合された請求項１２に記載の眼科用レンズ。
【請求項１５】
当該眼科用レンズが、ＩＯＬを有する請求項１２に記載の眼科用レンズ。
【請求項１６】
前表面および後表面を有するオプティックと、
遠焦点光学能力を提供するように、前記表面のうちの１つ上に配置される単焦点回折構造であって、遠見視力に色収差の補償を提供するように適合された単焦点回折構造と、
遠焦点光学能力および近焦点光学能力を提供するために、前記表面のうちの１つ上に配置される二焦点回折構造であって、近見視力に色収差補償を提供するように適合された二焦点回折構造と、を具備する眼科用レンズ。
【請求項１７】
前記前表面または後表面の少なくとも１つが、非球面底部外形を呈する請求項１６に記載の眼科用レンズ。
【請求項１８】
回析焦点力を提供するために、ＩＯＬの前表面または後表面のいずれか上に配置される単焦点回折構造に対する第１の表面外形を決定するステップと、
複数の回析焦点力を提供するために、前記ＩＯＬの前記前表面または前記後表面のいずれか上に配置される、少なくとも１つの多焦点回折構造に対する第２の外形を決定するステップであって、前記多焦点回折構造は、近見視力に色収差補償を提供するように適合するステップと、
前記ＩＯＬを製造するステップと、を含むＩＯＬを製造する方法。
【請求項１９】
遠焦点光学能力を提供するために、前記単焦点回折構造を選択するステップをさらに含む請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
遠焦点および近焦点光学能力を提供するように、前記多焦点回折構造を選択するステップをさらに含む請求項１８に記載の方法。
【請求項２１】
遠見視力に色収差補償を提供するために、前記単焦点回折構造を選択するステップをさらに含む請求項１８に記載の方法。
【請求項１】
前表面および後表面を有するオプティックと、
回析焦点力を提供するための前記表面のうちの１つ上に配置される単焦点回折構造と、
複数の回析焦点力を提供するために、前記表面のうちの１つ上に配置される、少なくとも１つの多焦点回折構造であって、近見視力に色収差補償を提供するように適合された多焦点回折構造と、を具備する眼科用レンズ。
【請求項２】
前記単焦点回折構造が、遠焦点光学能力を提供する請求項１に記載の眼科用レンズ。
【請求項３】
前記多焦点回折構造が、近焦点光学能力および遠焦点光学能力を提供する請求項２に記載の眼科用レンズ。
【請求項４】
前記単焦点回折構造によって提供される前記遠焦点光学能力が、前記多焦点回折構造によって提供される前記遠焦点光学能力に略等しい請求項３に記載の眼科用レンズ。
【請求項５】
前記単焦点回折構造が、前記表面のうちの１つの中央領域上に配置される請求項１に記載の眼科用レンズ。
【請求項６】
前記多焦点回折構造が、前記単焦点回折構造を囲む前記表面のうちの１つの環状領域上に配置される請求項５に記載の眼科用レンズ。
【請求項７】
前記前表面が、前記環状領域の外側境界から当該眼科用レンズの周縁へ延在する外側屈折領域を備える請求項５に記載の眼科用レンズ。
【請求項８】
前記多焦点回折構造が、複数のステップによって互いから分離される複数のエシェレット回折格子を備える請求項１に記載の眼科用レンズ。
【請求項９】
前記ステップが、不均一なステップ高を呈する請求項８に記載の眼科用レンズ。
【請求項１０】
前記不均一なステップ高が、当該眼科用レンズの中央からの距離が増加するのに応じて減少する高さによって特徴付けられる請求項８に記載の眼科用レンズ。
【請求項１１】
当該眼科用レンズがＩＯＬを有する請求項１に記載の眼科用レンズ。
【請求項１２】
前表面および後表面を有するオプティックと、
前記表面のうちの１つの中央部上に配置される単焦点回折領域と、
前記単焦点回折領域を囲む二焦点回折環状領域であって、近見視力に色収差補償を提供するように適合された二焦点回折環状領域と、を具備する眼科用レンズ。
【請求項１３】
前記単焦点回折領域が、遠焦点光学能力を提供するように適合された請求項１２に記載の眼科用レンズ。
【請求項１４】
前記二焦点回折領域が、遠焦点および近焦点光学能力を提供するように適合された請求項１２に記載の眼科用レンズ。
【請求項１５】
当該眼科用レンズが、ＩＯＬを有する請求項１２に記載の眼科用レンズ。
【請求項１６】
前表面および後表面を有するオプティックと、
遠焦点光学能力を提供するように、前記表面のうちの１つ上に配置される単焦点回折構造であって、遠見視力に色収差の補償を提供するように適合された単焦点回折構造と、
遠焦点光学能力および近焦点光学能力を提供するために、前記表面のうちの１つ上に配置される二焦点回折構造であって、近見視力に色収差補償を提供するように適合された二焦点回折構造と、を具備する眼科用レンズ。
【請求項１７】
前記前表面または後表面の少なくとも１つが、非球面底部外形を呈する請求項１６に記載の眼科用レンズ。
【請求項１８】
回析焦点力を提供するために、ＩＯＬの前表面または後表面のいずれか上に配置される単焦点回折構造に対する第１の表面外形を決定するステップと、
複数の回析焦点力を提供するために、前記ＩＯＬの前記前表面または前記後表面のいずれか上に配置される、少なくとも１つの多焦点回折構造に対する第２の外形を決定するステップであって、前記多焦点回折構造は、近見視力に色収差補償を提供するように適合するステップと、
前記ＩＯＬを製造するステップと、を含むＩＯＬを製造する方法。
【請求項１９】
遠焦点光学能力を提供するために、前記単焦点回折構造を選択するステップをさらに含む請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
遠焦点および近焦点光学能力を提供するように、前記多焦点回折構造を選択するステップをさらに含む請求項１８に記載の方法。
【請求項２１】
遠見視力に色収差補償を提供するために、前記単焦点回折構造を選択するステップをさらに含む請求項１８に記載の方法。
【図１Ａ】
【図１Ｂ】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図１Ｂ】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公表番号】特表２０１２−５２９６７２（Ｐ２０１２−５２９６７２Ａ）
【公表日】平成２４年１１月２２日（２０１２．１１．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−５１５００３（Ｐ２０１２−５１５００３）
【出願日】平成２２年６月４日（２０１０．６．４）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２０１０／０３７３７３
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／１４４３１７
【国際公開日】平成２２年１２月１６日（２０１０．１２．１６）
【出願人】（５０４３８９９９１）ノバルティス アーゲー (806)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２４年１１月２２日（２０１２．１１．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月４日（２０１０．６．４）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２０１０／０３７３７３
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／１４４３１７
【国際公開日】平成２２年１２月１６日（２０１０．１２．１６）
【出願人】（５０４３８９９９１）ノバルティス アーゲー (806)
【Ｆターム（参考）】
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