(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
前面、後面、および光軸を含む、光学素子であって、前記前面および前記後面の少なくとも一方は、
前記光軸から第１の半径方向境界へ広がる第１のゾーンと、
前記第１の半径方向境界から前記光学素子のエッジへ広がる第２のゾーンと、
を含む、光学素子
を含む、眼用レンズであって、
前記第１のゾーンは、第１の曲率を有する内側領域と、前記第１の曲率を有する外側領域とを含み、
位相シフト特徴が、前記内側領域と前記外側領域とを分離し、前記位相シフト特徴は、前記内側領域および前記外側領域の隣接する部分に対して厚さが増したリッジを含み、前記リッジは、前記第１の曲率を有するリッジ面と、前記内側領域から前記リッジ面まで外向きに延びる第１の位相シフトステップと、前記リッジ面から前記外側領域まで内向きに延びる第２の位相シフトステップとを含む、眼用レンズ。
【請求項２】
前記内側領域および前記外側領域が同じ曲率半径を有する、請求項１に記載の眼用レンズ。
【請求項３】
前記第１の曲率は、第１の非球面プロファイルを含み、
前記第２のゾーンは、第２の非球面プロファイルを含む第２の曲率を有し、前記第２の非球面プロファイルは、前記第１の非球面プロファイルとは異なる、請求項１に記載の眼用レンズ。
【請求項４】
前記第１のゾーンの表面プロファイルは、以下の式、
Ｚｆｉｒｓｔ ｚｏｎｅ＝Ｚｂａｓｅ＋Ｚ２ｐｓ
によって定義され、Ｚｂａｓｅは以下の式、
【数１】
0006989512.tif 000007
によって定義され、ｒは、前記光軸からの半径方向距離であり、
ｃは、前記第１のゾーンのベース曲率であり、
ｋは、円錐定数であり、
ａ２、ａ４、およびａ６は、それぞれ、２次、４次、および６次係数であり、
Ｚ２ｐｓは、以下の式、
【数２】
0006989512.tif 000008
によって定義され、ｒは、前記光軸からの半径方向距離であり、
ｒ０は、前記光軸であり、
前記内側領域は、前記光軸からｒ１へ広がっており、
前記位相シフト特徴は、ｒ１からｒ４へ広がっており、
前記外側領域は、ｒ４からｒ５へ広がっており、
Δ１は、前記内側領域に対する前記位相シフト特徴のステップ高であり、
Δ２は、前記外側領域に対する前記位相シフト特徴のステップ高である、
請求項１に記載の眼用レンズ。
【請求項５】
前記第２のゾーンの表面プロファイルは、Ｚ２ｐｓが前記第２のゾーンにおいて一定とされ、かつ、Ｚｓｅｃｏｎｄ ｚｏｎｅが、前記第１のゾーンと前記第２のゾーンとの間の境界点においてＺｆｉｒｓｔ ｚｏｎｅと同一である場合に、以下の式、
Ｚｓｅｃｏｎｄ ｚｏｎｅ＝Ｚｂａｓｅ＋（Δ１＋Δ２）
によって定義される、請求項４に記載の眼用レンズ。
【請求項６】
前記光学素子の表面プロファイルは、以下の式、
Ｚｏｐｔｉｃ＝Ｚｂａｓｅ＋Ｚ２ｐｓ
によって定義され、Ｚｂａｓｅ及びＺ２ｐｓは以下の式、
【数３】
0006989512.tif 000009
によって定義され、ｒは、前記光軸からの半径方向距離であり、
ｒ０は、前記光軸であり、
第１のゾーンは、光軸からｒ５へ広がっており、ここでは、内側領域が前記光軸からｒ１へ広がっており、前記位相シフト特徴がｒ１からｒ４へ広がっており、および前記外側領域がｒ４からｒ５へ広がっており、
前記第２のゾーンは、ｒ５からｒ６へ広がっており、
ｃは、前記第１のゾーンのベース曲率であり、
ｋは、前記第１のゾーンの円錐定数であり、
ａ２、ａ４、およびａ６は、それぞれ、前記第１のゾーンの２次、４次、および６次係数であり、
ｃ’は、前記第２のゾーンのベース曲率であり、
ｋ’は、前記第２のゾーンの円錐定数であり、
ａ２’、ａ４’、およびａ６は、それぞれ、前記第２のゾーンの２次、４次、および６次係数であり、
Δ１は、前記内側領域に対する前記位相シフト特徴のステップ高であり、
Δ２は、前記外側領域に対する前記位相シフト特徴のステップ高であり、
Δ３が以下の式、
【数４】
0006989512.tif 000010
によって定義される、請求項１に記載の眼用レンズ。
【請求項７】
以下ｃ≠ｃ’、ｋ≠ｋ’、ａ２≠ａ２’、ａ４≠ａ４’、およびａ６≠ａ６’のうちの少なくとも１つが真であり、
Δ３は、前記第１のゾーンと前記第２のゾーンとの間の滑らかな移行部を提供し得る、請求項６に記載の眼用レンズ。
【請求項８】
前記第１の位相シフトステップのステップ高は、前記第２の位相シフトステップのステップ高よりも大きい、請求項１に記載の眼用レンズ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、概して、眼用レンズに関し、より詳細には、広範囲の焦点深度を有する眼用レンズに関する。
【背景技術】
【０００２】
眼内レンズ（ＩＯＬ）は、白内障手術の際に、天然の水晶体を交換するために患者の眼に日常的に移植されている。天然の水晶体の屈折力は、毛様体筋の影響下で変化して、眼から異なる距離にある物体を見るために遠近調節をもたらし得る。しかしながら、多くのＩＯＬは、遠近調節への備えがない単焦点屈折力を提供する。遠用屈折力ならびに近用屈折力をもたらし（例えば、回折構造を用いることによって）、それにより、ある程度の偽調節をもたらす多焦点ＩＯＬも知られている。しかしながら、偽調節屈折力をもたらし得る改良型のＩＯＬに対するニーズが依然としてある。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
本開示は、概して、（１）焦点深度を広げるために、瞳孔領域内での複数の位相シフトの変化を制御し、および（２）スルーフォーカス曲線をシフトさせかつ中間用補正と遠用補正との間のエネルギーのバランスを再び取るために、瞳孔領域の中心サブ領域における屈折力調整を行う、眼用レンズ（例えば、ＩＯＬ）に関する。いくつかの実施形態において、眼用レンズは、前面、後面、および光軸を有する、光学素子を含む。前面および後面の少なくとも一方は、光軸から第１の半径方向境界へ広がる第１のゾーンと、第１の半径方向境界から光学素子のエッジへ広がる第２のゾーンとを含む。第１のゾーンは、位相シフト特徴によって分離された内側領域および外側領域を含み、位相シフトは、内側領域および外側領域から外向きに延びるリッジを含む。
【０００４】
本開示およびその利点をより完全に理解するために、ここで、添付の図面と併せて以下の説明を参照し、図面では、参照符号は同様の特徴を示す。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
【図１Ａ−１Ｂ】本開示のいくつかの実施形態による、広範囲の焦点深度を有する眼内レンズの実施形態を示しかつ実例とする。
【図２】本開示のいくつかの実施形態による、同じベース曲率を備える内側ゾーンおよび外側ゾーンを有する例示的な光学素子に関する表面サグ対光軸からの半径方向距離のプロット図を示す。
【図３】本開示のいくつかの実施形態による、標準的な非球面光学素子に関するスルーフォーカスプロット図と比較した、図２に示す光学素子の表面プロファイルに関するスルーフォーカスプロット図を示す。
【図４】本開示のいくつかの実施形態による、異なるベース曲率を備える内側ゾーンおよび外側ゾーンを有する例示的な光学素子に関する表面サグ対光軸からの半径方向距離のプロット図を示す。
【図５】本開示のいくつかの実施形態による、図２に示す光学素子に関するスルーフォーカスプロット図と比較した、図４に示す光学素子の表面プロファイルに関するスルーフォーカスプロット図を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００６】
当業者は、下記で説明する図面は、説明のためにすぎないことを理解する。図面は、本出願人の開示の範囲をなんら限定するものではない。
【０００７】
本開示は、概して、焦点深度を広げるように、レンズの様々な領域を通過する光波の位相シフトのばらつきを制御する表面プロファイルを有する眼用レンズ（ＩＯＬなど）に関する。以下の説明では、広範囲の焦点深度をもたらすレンズ特徴について、眼内レンズ（ＩＯＬ）に関連して説明する。しかしながら、本開示は、それらの特徴が、コンタクトレンズなどの他の眼用レンズにも適用され得ることを考慮する。本明細書では、用語眼内レンズ（およびその略記ＩＯＬ）は、眼の天然の水晶体を交換するため、または天然の水晶体が除去されるか否かに関わらず、他の方法で視覚を増強するためのいずれかで、眼の内部に移植されるレンズを説明するために使用される。
【０００８】
図１Ａ〜１Ｂは、本開示のいくつかの実施形態による、広範囲の焦点深度を有する眼内レンズ１００の実施形態を示しかつ実例とする。ＩＯＬ１００は、光軸ＯＡ１０８の周りに配置される前面１０４および後面１０６を有する光学素子１０２を含む。ＩＯＬ１００は、さらに、一般的に患者の眼の水晶体嚢（ｃａｐｓｕｌａｒ  ｂａｇ）内でＩＯＬ１００を位置決めしかつ安定化させるように動作可能な複数のハプティック１１０を含み得る。
【０００９】
図１Ａに示すように、光学素子１０２の前面１０４は、光軸１０８から第１の半径方向境界へ広がる第１のゾーン１１２と、第１の半径方向境界から光学素子１０２のエッジへ広がる第２のゾーン１１４とを含む。さらに、第１のゾーン１１２は、位相シフト特徴１２０によって分離された内側領域１１６および外側領域１１８を含み得る。概して、光学素子１０２の上述の表面特徴は、光学素子１０２を通過する光波の様々な量の位相シフト（光波が通過する光学素子１０２の領域に依存する）を生じ得、および様々な量の位相シフトを有する光波間の建設的干渉が、広範囲の焦点深度を生じ得る。上述の第１および第２のゾーン１１２、１１４を、光学素子１０２の前面１０４に配置されているとして図示しかつ説明するが、それに加えてまたはその代わりに、本開示は、第１および第２のゾーン１１２、１１４は、光学素子１０２の後面１０６に配置され得ることを考慮する。
【００１０】
いくつかの実施形態において、位相シフト特徴１２０は、光学素子１０２の前面１０４から前方に突出するリッジを含み得る。その結果、光軸１０８から半径方向外側に動いて、位相シフト特徴１２０は、２つの位相シフトステップを生じ得る。例えば、第１のゾーンの表面プロファイルは、以下の式：
Ｚｆｉｒｓｔ ｚｏｎｅ＝Ｚｂａｓｅ＋Ｚ２ｐｓ    式（１）
によって定義される。
【００１１】
式（１）では、Ｚｂａｓｅは、以下の式：
【数１】
0006989512.tif 000002
（式中、
ｒは、光軸１０８からの半径方向距離であり；
ｃは、第１のゾーン１１２のベース曲率であり；
ｋは、円錐定数であり；および
ａ２、ａ４、ａ６．．．およびａｎは、それぞれ、２次、４次、６次．．．およびｎ次係数である）
に従って、第１のゾーンに対してベースサグプロファイルを定義し得る。
【００１２】
いくつかの実施形態において、Ｚｂａｓｅを定義する式は、２次、４次、および６次係数のみを含み得る。換言すると、Ｚｂａｓｅは、以下の式：
【数２】
0006989512.tif 000003
に従って、第１のゾーンに対してベースサグプロファイルを定義し得る。
【００１３】
式（２）および式（３）は、一般的に、非球面プロファイルを定義するが、本開示は、それらの式に含まれる定数は、それらが球面プロファイルを定義するように選択され得ることを考慮する。換言すると、第１のゾーン（Ｚｂａｓｅ）のベース曲率は、球面または非球面のいずれかとし得る。
【００１４】
式（１）では、Ｚ２ｐｓは、ベースサグプロファイル（Ｚｂａｓｅ）に追加され得、かつ一部には、位相シフト領域１２０の特徴を定義し得る。例えば、Ｚ２ｐｓは、以下の式：
【数３】
0006989512.tif 000004
（式中、
ｒは、光軸１０８からの半径方向距離であり；
ｒ０は、光軸１０８であり；
内側領域１１６は、光軸１０８からｒ１へ広がっており
位相シフト特徴１２０は、ｒ１からｒ４へ広がっており；
外側領域１１８は、ｒ４からｒ５へ広がっており；
Δ１は、内側領域１１６に対する位相シフト１２０特徴のステップ高であり；および
Δ２は、外側領域１１８に対する位相シフト特徴のステップ高である）
によって定義され得る。
【００１５】
式（１）〜（４）によって定義されるような光学素子１０２の全表面プロファイルは、図２に示すようなサグ対光軸１０８からの半径方向距離のプロット図として、グラフで表わされ得る。図２のプロット図では、サグ値は、Ｚｂａｓｅの寄与を除去することによって、正規化されている（すなわち、プロットされたサグ値は、Ｚ２ｐｓにのみ対応する）。さらに、図２のプロット図では、サグプロファイルは、第１のゾーン１１２および第２のゾーン１１４に関する定数である。換言すると、式（１）が、第１のゾーン１１２のみであるのとは対照的に、光学素子１０２全体の表面プロファイルを定義すると仮定される（つまり、Ｚ２ｐｓは、ｒ５から光学素子１０２全体の半径にかけて一定である。）。
【００１６】
図３は、本開示のいくつかの実施形態による、標準的な非球面光学素子（すなわち、式（４）（Ｚ２ｐｓ）を追加せずに、式（３）（Ｚｂａｓｅ）のみによって定義される表面プロファイルを有する光学素子）に関するスルーフォーカスプロット図と比較したときの、図２に示す光学素子の表面プロファイルに関するスルーフォーカスプロット図を示す。図示の通り、図２に示す表面プロファイルの追加は（Ｚ２ｐｓによって表わされる位相シフト特徴１２０を含む）は、標準的な非球面レンズと比較すると、より広範囲の焦点深度を生じる。
【００１７】
いくつかの実施形態において、ベースサグプロファイルは、第１のゾーン１１２および第２のゾーン１１４に対して異なり得る。例えば、光学素子１０２の表面プロファイルは、以下の式：
Ｚｏｐｔｉｃ＝Ｚｂａｓｅ＋Ｚ２ｐｓ      式（５）
【数４】
0006989512.tif 000005
ｒは、光軸１０８からの半径方向距離であり；
ｒ０は、光軸１０８であり；
第１のゾーン１１２は、光軸１０８からｒ５へ広がっており、ここでは、内側領域１１６が光軸１０８からｒ１へ広がっており、位相シフト特徴１２０がｒ１からｒ４へ広がっており、および外側領域１１８がｒ４からｒ５へ広がっており；
第２のゾーン１１４は、ｒ５からｒ６へ広がっており；
ｃは、第１のゾーン１１２のベース曲率であり；
ｋは、第１のゾーン１１２の円錐定数であり；および
ａ２、ａ４、およびａ６は、それぞれ、第１のゾーン１１２の２次、４次、および６次係数であり；
ｃ’は、第２のゾーン１１４のベース曲率であり；
ｋ’は、第２のゾーン１１４の円錐定数であり；および
ａ２’、ａ４’、およびａ６は、それぞれ、第２のゾーン１１４の２次、４次、および６次係数であり、
Δ１は、内側領域１１６に対する位相シフト特徴１２０のステップ高であり、
Δ２は、外側領域１１８に対する位相シフト特徴１２０のステップ高である
によって定義され得る。
【００１８】
上記の式（６）で定義されるベースプロファイルは、２次、４次、および６次係数のみを含むが、本開示は、それらのベースプロファイルは、その代わりに、任意の好適な数のより高次の係数を含んでいる（式（１）におけるように）と定義され得ることを考慮する。
【００１９】
第１のゾーン１１２および第２のゾーン１１４は、異なるベースサグプロファイルを含むため、Δ３（式（８）において定義されるような）は、第１のゾーン１１２と第２のゾーン１１２との間の滑らかな移行部を提供し得る。例えば、第１のゾーン１１２は、第２のゾーン１１４と比較して、異なるベース曲率（ｃ）、円錐定数（ｋ）、および／またはより高次の係数（ａ２、ａ４、ａ６）よって修正されて、図３に示すスルーフォーカス曲線と比較して、近視方向においてスルーフォーカス曲線をシフトさせ得る。図４は、本開示のいくつかの実施形態による、式（５）〜（８）によって定義された表面プロファイルを有する光学素子１０２に関する表面サグ対光軸からの半径方向距離のプロット図を示す。図４にプロットされている表面プロファイルは、以下の値を前提としている。
【００２０】
【表１】
0006989512.tif 000006
【００２１】
表１に示される値は、例示的な目的のために提供されるにすぎず、および本開示は、値のそれぞれが、異なる値の範囲を有し得ることを考慮する。例として、本開示は、ｒ１が０．３ｍｍ〜０．７ｍｍの範囲に入り、ｒ４が０．８ｍｍ〜１．２ｍｍの範囲に入り、ｒ１とｒ２との間の距離が０ｍｍ〜０．２ｍｍの範囲に入り、およびｒ３とｒ４との間の距離が０ｍｍ〜０．２ｍｍの範囲に入り得ることを考慮する。さらなる例として、本開示は、Δ１が−１．５μｍ〜−０．５μｍの範囲に入り、およびΔ２が０．３μｍ〜０．９μｍの範囲に入り得ることを考慮する。
【００２２】
図５は、本開示のいくつかの実施形態による、図２に示す光学素子に関するスルーフォーカスプロット図と比較した、図４に示す光学素子の表面プロファイルに関するスルーフォーカスプロット図を示す。上述の通り、異なるベース曲率、円錐定数、および／またはより高次の係数による第１のゾーン１１２の修正は、（１）中間用補正と遠用補正との間のエネルギーのバランスを再び取り、かつ（２）第１のゾーン１１２および第２のゾーン１１４が同じベース曲率を有する光学素子に対するスルーフォーカス曲線と比較して、近視方向（標的に近い方向（ｎｅａｒ  ｔａｒｇｅｔ  ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ））においてスルーフォーカス曲線をシフトさせる。
【００２３】
様々な技術および材料は、上述のＩＯＬ１００を製作するために用いられ得る。例えば、ＩＯＬ１００の光学素子１０２は、様々な生体適合性ポリマー材料で形成され得る。いくつかの好適な生体適合性材料は、限定されるものではないが、軟質アクリルポリマー、ヒドロゲル、ポリメチメタクリレート（ｐｏｌｙｍｅｔｈｙｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ）、ポリスルホン、ポリスチレン、セルロース、アセテートブチレート、または他の生体適合性材料を含む。例として、一実施形態において、光学素子１０２は、Ａｃｒｙｓｏｆとして一般に知られている軟質アクリルポリマー（２−フェニルエチルアクリレートと２−フェニルエチルメタクリレートの架橋共重合体）で形成され得る。ＩＯＬ１００のハプティック１０４も、上述のものなどの好適な生体適合性材料で形成され得る。場合によっては、ＩＯＬの光学素子１０２およびハプティック１０４は、一体形ユニットとして製作され得るが、他の場合には、それらは、別個に形成されて、当技術分野において公知の技術を用いて、一緒に接合され得る。
【００２４】
様々な上記で開示したおよび他の特徴および機能、またはそれらの代替例は、望ましくは、多くの他の異なるシステムまたは適用例に組み合わせら得ることが認識される。それに続いて、様々な現在は予見できないまたは予期せぬ代替例、修正例、変形例または改良例が、当業者によってなされ得、それらの代替例、変形例および改良例も、以下の特許請求の範囲に含まれるものとすることも認識される。
【図１Ａ】
0006989512.tif 000011
【図１Ｂ】
0006989512.tif 000012
【図２】
0006989512.tif 000013
【図３】
0006989512.tif 000014
【図４】
0006989512.tif 000015
【図５】
0006989512.tif 000016