(57)【要約】【課題】新規な複合レンズ表面の設計方法を提供すること。特に、二つ以上の表面を組み合わせることが可能で、更に付加的な最適化の必要がない、複合レンズの設計方法を提供すること。【解決手段】二つ又はそれ以上のレンズ表面の表面曲率へベクトル付加し、及びその後に数値積分を行い表面を形成することにより複合レンズ表面を設計すること。左記方法により、その各表面の二次元的な表面度数の組み合わせが可能となり、そこにおいて、その表面のベースカーブが異なっている場合においても、それに続く複合表面の最適化の必要がない。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
眼科用レンズ表面の設計方法であり、以下のステップ：
ａ）二つ以上のレンズ表面の各々の主曲率及び乱視角度を算出するステップ；
ｂ）表面の曲率へのベクトル付加を行うステップ；及び、
ｃ）数値積分を使用して複合表面を形成するステップ；
を含む、方法。
【請求項２】
前記の各々の二つ以上の表面が、異なるベースカーブを有する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記の各々の二つ以上の表面が、累進面を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記の各々の累進面が、異なるベースカーブを有する、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
複合表面に関連する二つ以上の表面のうちの一つにおいて、ｘ−ｙ値をスケーリングするステップを更に含む、請求項２に記載の方法。
【請求項６】
複合表面に関連する各々の二つ以上の表面において、ｘ−ｙ値をスケーリングするステップを更に含む、請求項２に記載の方法。
【請求項７】
複合表面に関連する二つ以上の表面のうちの一つにおいて、ｘ−ｙ値をスケーリングするステップを更に含む、請求項４に記載の方法。
【請求項８】
複合表面に関連する各々の二つ以上の表面において、ｘ−ｙ値をスケーリングするステップを更に含む、請求項４に記載の方法。
【請求項９】
前記スケーリングが、表面と目の回転中心とを結びつける複数の線の各々の経路に沿った、表面へのベクトル付加により行われる、請求項５に記載の方法。
【請求項１０】
前記スケーリングが、表面と目の回転中心とを結びつける複数の線の各々の経路に沿った、二つ又はそれ以上の表面へのベクトル付加により行われる、請求項６に記載の方法。
【請求項１１】
前記スケーリングが、表面と目の回転中心とを結びつける複数の線の各々の経路に沿った、表面へのベクトル付加により行われる、請求項７に記載の方法。
【請求項１２】
前記スケーリングが、表面と目の回転中心とを結びつける複数の線の各々の経路に沿った、二つ又はそれ以上の表面へのベクトル付加により行われる、請求項８に記載の方法。
【請求項１３】
請求項１の方法によって製造されるレンズ。
【請求項１４】
請求項２の方法によって製造されるレンズ。
【請求項１５】
請求項３の方法によって製造されるレンズ。
【請求項１６】
請求項４の方法によって製造されるレンズ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、眼科用レンズに関する。より詳細には、本発明は、レンズの設計、及び、前記レンズの少なくとも一つの表面が二つ又はそれ以上の表面の複合であるレンズの提供、に関する。
【背景技術】
【０００２】
屈折異常の矯正のために眼科用レンズを使用することは、公知である。例えば、累進屈折力レンズ（ＰＡＬ）などの多焦点レンズが、老眼の処置のために使用される。ＰＡＬの累進面は、遠用部から近用部にかけて、又はレンズの上部から下部にかけて垂直に、漸進的又は連続的に増加する屈折力を有するため、遠見、中間視及び近見を可能にする。
【非特許文献１】Ｅｌｓｔｅｒ，Ｃ，Ｇｅｒｈａｒｄｔ  Ｊ．ら、“Ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｎｇ  Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｐｒｏｌｉｌｅｓ  Ｆｒｏｍ  Ｃｕｒｖａｔｕｒｅ  Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ，”Ｏｐｔｉｋ  １１３，Ｎｏ．４，１５４−１５８，（２００２）．
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
眼科用レンズの表面は、公知の多様な方法のいずれかにより設計される。一つの方法において、累進面は、二つの累進面を組み合わせることにより設計される。より詳細には、複合表面の設計は、ベースの球面表面に対して、各々の二つの表面における累進面とベースの球面表面間でのサグ値の違いを付加することによって計算される。しかしながら、組み合わされる二つの表面のベースカーブが異なる場合には、得られる複合表面が所望の表面度数を有さなくなるという点で、この方法の使用は望ましくない。例えば、屈折力、表面度数及び不必要な乱視、又は一つ以上のレンズ表面、度により導入若しくは生じる乱視について、所望の数値を得るためには、その複合表面を更に最適化する必要性が生じる。したがって、二つ以上の表面を組み合わせることが可能で、更に付加的な最適化の必要がない、レンズの設計方法が求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明において、複合レンズ表面は、二つ又はそれ以上のレンズ表面の表面曲率へベクトル付加し、及びその後に数値積分を行い表面を形成することにより設計される。本発明の方法により、その各表面の二次元的な表面度数の組み合わせが可能となり、そこにおいては、その表面のベースカーブが異なっている場合においても、それに続く複合表面の最適化の必要がない。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００５】
一つの実施態様において、本発明は、眼科用レンズ表面の設計方法を提供するものであり、その方法は、以下のステップを本質的に含む：ａ）二つ又はそれ以上のレンズ表面のそれぞれにおいて、主カーブ及び乱視角度を算出するステップ；ｂ）その表面の曲率にベクトル付加を行うステップ；及びｃ）数値積分を用いて複合表面を形成するステップ。
【０００６】
本発明の方法は、二つの主曲率ｋ１及びｋ２、並びに曲率の方向θによって表される二次曲線に沿って連続的な、いかなる表面を組み合わせるのにも有用である。しかしながら、異なるベースカーブを有する二つ又はそれ以上の表面を組み合わせること、及び、特に異なるベースカーブを有する二つ又はそれ以上の累進表面を組み合わせることが可能である点において、上記方法は有用性を有する。
【０００７】
本発明において、「累進屈折面」又は「累進面」とは、連続的な、非球面の表面であり、遠用部領域及び近用部領域を有し、累進部領域が前記遠用部領域及び近用部領域に連結しているものを意味する。「眼科用レンズ」又は「レンズ」とは、あらゆる眼科用レンズ、例えば、これらに限定されないが、メガネレンズ、コンタクトレンズ、眼内レンズ等を意味する。望ましくは、本発明の前記レンズは、メガネレンズである。
【０００８】
本発明の上記複合レンズ表面は、第一に、ガウス曲率及び平均曲率から、二つ又はそれ以上の表面の各々の主カーブ及び乱視角度を算出することにより得られる。上記の二つ又はそれ以上の表面は、それぞれ通常の設計方法により設計することができる。
【０００９】
当業者であれば、レンズ表面上の各点において度数が存在し、またその度数は表面の屈折率により決定されることを理解するであろう。したがって、以下の議論及び方程式は表面曲率に関するものではあるが、同時に目盛係数を除く表面の度数に関するものでもある。上記の各表面の主曲率及び乱視角度は、以下の通り算出することができる。
【数１】
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【数２】
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【数３】
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【数４】
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【数５】
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（ここで、ｋ１は最大曲率であり；
ｋ２は最小曲率であり；
Ｈは平均曲率であり；
Ｋはガウス曲率であり；
Ｅ、Ｆ及びＧは基本一次形式の係数であり；
ｅ、ｆ及びｇは基本二次形式の係数であり；
θは曲率の方向を表す。）
【００１０】
本発明の方法における第二のステップにおいて、上記の各表面の曲率を、その表面の各点ごとに、以下のように付与するのが望ましい。Ｐ点におけるその表面曲率は、以下のように表される。
【数６】
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（ここで、ｋ１及びｋ２はそれぞれ最大曲率及び最小曲率であり；
θは曲率の方向であり；
Ｃ（α）は方向αにおける曲率の値であり；
Ａ０は曲率成分のうちの、水平方向の成分であり；
Ｂ０は曲率成分のうちの、垂直方向の成分であり；
Ｐｗｒは平均曲率の値である。ｋ１、ｋ２及びθの値は全て表面のｘ、ｙの座標の関数である。）
【００１１】
ある点における複合表面の全曲率及び方向は、以下のとおり算出される。
【数７】
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（ここで、ｉは、組み合わされる曲率の数と定義される。全ての曲率の方向は、以下の式で表される。）
【数８】
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【００１２】
曲率Ｃと表面サグ値Ｚとの、一次元における関係は、以下の通りである。
【数９】
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（Ｃはｒの方向の曲率であり、ｒはＺと垂直方向の面に存在する。方程式ＶＩＩ及びＶＩＩＩで与えられる上記複合表面は、方程式ＩＸの二次元における解から再構成される。）
【００１３】
例えば、方程式ＩＸを二つの数値積分を用いて解く一つの方法は公知であり、また非特許文献１において開示されている。積分は、台形法又はシンプソン法を用いて行うことができる。二次元にこの解法を応用するために、望ましくは極座標（ｒ及びθ）が、複合表面の中心からその端までｒに沿って行われる二重積分が使用される。角度θは、０から３６０度の範囲で、全ての表面の再構成を提供する。これに限定されるものではないが、ローカル多項式又はｂ−スプラインなど、多種多様な方法を適宜使用し、極座標からデカルト座標に表面を変換することができる。
【００１４】
結果として生じる複合表面のベース曲率は、上記の方法を使用して、一定の曲率を付与又は除去することによって変更することができる。このように、表面のベース度数は変わることができる一方で、表面の累進度数や望ましくない乱視度は維持される。例えば、２．０ディオプトリーのベース度数及び１．５ディオプトリーの付加度数を有する表面に４．０ディオプトリーの度数を追加することにより、６．０ディオプトリーのベース度数及び１．５ディオプトリーの付加度数を有する新規な表面を得ることができる。対照的に、サグ値を付加した場合は、１．３９ディオプトリーの付加度数となった。以下の表は、種々のベース度数を使用した追加的な実施例を示す。
【表１】
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【００１５】
異なるデザインの、多数の累進表面が複合表面の設計において使用される場合、最終的な複合表面に応じて、１又は各々の表面においてｘ−ｙ値をスケーリングする必要がある。スケーリングが好ましい場合とは、二つの累進表面が結合される場合、すなわち、その一つの表面がレンズの正面（対象物）側の表面に配置されるように設計され、第２の表面がレンズの後部（眼球）側の表面に配置されるように設計される場合である。表面のスケーリングは、個々の表面上の同じ座標で行うよりも、図１に示す目の回転中心につながる線の経路に沿って、表面に対してベクトル付加を行うのが望ましい。
【００１６】
スケーリングは、個々の表面より長い若しくは短いチャネル長、又は望ましくない乱視のピークの移動を有する複合設計が要求されるときにも必要とされる。この場合、スケーリングは線形である必要はなく、ｙ平面よりもむしろｘ平面において異なるか、又は非対称的でもよい。
【００１７】
複合表面を設計する際に使用される個々の累進表面の設計は、ハード、ソフト又はそれらの組み合わせが可能である。複合累進面の設計は、レンズの凸表面若しくは凹表面に、又はレンズの外側の凹表面と外側の凸表面の間の接点としても使用可能である。一つ又は複数の複合累進面の設計は、レンズを形成するために用いてもよい。一つ以上の複合表面は、レンズを形成するために、一つ以上の累進面と結合されてもよい。複合又は累進面が凹表面と凸表面の間の接着層である実施態様において、接着層及び表面に使用する材料は、屈折率が望ましくは少なくとも約０．０１、より望ましくは少なくとも約０．０５、更に望ましくは少なくとも約０．１異なる。他の表面（例えば球面及びトーリック表面）であり、レンズの着用者の眼科用処方に適応させるために設計した表面は、複合累進面との組み合わせ、又はそこに付加して使用することができる。
【００１８】
一つ以上の複合累進面がレンズを形成するために用いられる場合、又は複合表面が一つ又は複数の累進面の組み合わせにおいて使用される場合には、各々の表面の屈折度は、それらの組み合わせにより得られる屈折度が、そのレンズ着用者の近見時の明瞭さを修正するために必要な値に実質的に等しい態様にて選択される。各々の表面の屈折度は、約＋０．０１ディオプトリーから約＋３．００ディオプトリー、望ましくは約＋０．２５ディオプトリーから約＋２．５０ディオプトリー、より望ましくは約＋０．５０ディオプトリーから約＋２．００ディオプトリーである。同様に、外側及び手前側の表面の度数は、その度数の合計が着用者の遠見及び近見を修正するために必要な値である態様にて選択される。通常、遠視用の各表面の曲率は、約０．２５ディオプトリーから約８．５０ディオプトリーの範囲の中にある。望ましくは、遠見ゾーンの凹表面の曲率は、約２．００から約５．５０ディオプトリーであり、凸面表面の曲率は、約０．５から約８．００にディオプトリーである。近視用の各表面の曲率は、約１．００ディオプトリーから約１２．００ディオプトリーである。
【００１９】
複合累進面及びこれらの表面を組み込むレンズは、いかなる方法にもよって形成することが可能で、例えば熱成形、鋳型鋳造、研磨、自由形状の研磨、自由形状のカット等の方法が挙げられるが、それらに限定されない。好ましくは、自由形状の研磨又は自由形状のカットが用いられる。
【００２０】
その望ましい製造方法において、ベース球面又はトーリック面、並びに累進面の組み合わせである複合表面は、レンズの後部（又は眼球側）表面を形成するものであってもよい。あるいは、球面又は非球面によりレンズの一つの表面を形成し、他のレンズ表面は、球面、非球面又はトーリック表面を累進表面と組み合わせた複合表面であってもよい。複合表面は、ベースの球面、非球面又はトーリック表面に二次元に鑢がけし、表面の累進部分となって表れるサグ値を付加することにより作製することができる。しかしながら、その二次元の鑢がけは、その表面に付加されるベース曲率が二次元の鑢がけを抽出するための最初のベースカーブと同じであるときだけ正確である。このように、ベースカーブ又はトーリックカーブの領域をカバーするために多数の鑢がけが必要となる事態が頻繁に生じうる。
【００２１】
本発明の方法により、一次元又は二次元の鑢がけを行う際、表面にとって、どのような鑢がけが望ましい累進度数プロファイルであるかを定めることが可能となる。この鑢がけにより、方程式ＶＩから得られるＰｗｒ、Ａ０及びＢ０を、ｘ及びｙの関数として表面の累進部に対し提供する。この累進表面は、望ましいレンズを処方するため、必要となる球面、非球面又はトーリック表面と組み合わせることが可能である。したがって、本発明の方法により、全ての領域の処方を管理するために必要となる鑢がけの数を減少させ、一方ではその全ての領域において精度の増加及び性能の向上を実現する。
【００２２】
更に、いかなる所与の累進設計においても、多数の累進表面は、球面の全領域をカバーし、また商品に必要とされる付加価値を付与するために必要となる。例えば、正面表面累進レンズの場合、その設計は、６つ又は７つの正面ベースカーブを含み、各々の左記ベースカーブが９つ又はそれ以上の異なる度を追加的に有することで、全範囲をカバーする。ベースカーブの範囲全体に一つの度を付加するには、各々のベースカーブを個別に最適化することが必要となる。その理由は、範囲全体にわたるベースカーブと違い、その累進表面の設計は、設計しようとするベースカーブと違う他のベースカーブに単に加えることができないからである。本発明の方法により、一つの表面の設計を、そのベクター度数に関連して定めることができる。すなわちその度数を様々なベースカーブに加えることが可能となり、それにより、ベースカーブ全体を設計し、一方ではベースカーブごとの同様の性能を確実にするための効率的な方法を提供する。
【００２３】
例えば、２．０ディオプトリーの付加度数の設計は、−１．０〜＋１．０ディオプトリーの球面度数をカバーするよう作られた５．０のベースカーブを最適化することにより行われる。３．２５ディオプトリーを有するベースカーブ上に同じ累進設計を行うため、−１．７５ディオプトリーを有する球面表面を、５．０ディオプトリー球面及び２．０ディオプトリー付加の設計に付加し、５．０ディオプトリーのベースカーブ設計と実質的に同じ累進設計性能を有する３．２５ディオプトリー球面及び２．０ディオプトリーの付加設計を得ることができる。
【００２４】
また、ベースカーブによっては、様々な量の非球面を有するのが望ましい。この場合、本発明の方法を使用して累進、球面及び非球面表面を同時に付加することにより、様々なベースカーブ及び様々な量の非球面性を有する、実質的に同等の累進設計性能を有する累進設計を得ることもできる。
【００２５】
本発明は、以下の非限定的な実施例を参照することにより、明確になるであろう。
【実施例】
【００２６】
２．０ディオプトリーのベース度数及び１．５ディオプトリーの付加度数を有するＶａｒｉｌｕｘ  ＣＯＭＦＯＲＴ（商標）レンズを、座標測定機械を使用して測定した。度数及び望ましくない乱視度を、図２及び３に示す。５．５ディオプトリーのベース度数及び１．５ディオプトリーの付加度数を有するＶａｒｉｌｕｘ  ＰＡＮＡＭＩＣ（商標）レンズに関して測定し、度数及び望ましくない乱視度を図４及び５に示す。
【００２７】
６．０ディオプトリーのベース度数及び３．０ディオプトリーの目標付加度数を有する複合表面を作製することとした。はじめに、測定されたＣＯＭＦＯＲＴ及びＰＡＮＡＭＩＣの表面へのサグ付加によって、表面を作製した。その結果、表面は、２．８９ディオプトリーの付加度数であった。この表面における度数及び望ましくない乱視度を、それぞれ図６及び７として示す。次に、本発明の曲率付加方法を使用して、表面を作製した。得られたレンズは、３．０ディオプトリー付加度数であった。この表面における度数及び望ましくない乱視度を、図８及び９として示す。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】光線の経路に沿った表面カーブへのベクトル付加を示す図である。
【図２】第一の通常レンズの平均球面度を示す図である。
【図３】第一の通常レンズの望ましくない乱視度を示す図である。
【図４】第二の通常レンズの平均球面度を示す図である。
【図５】第二の通常レンズの望ましくない乱視度を示す図である。
【図６】サグ付加により形成された複合表面の平均球面度を示す図である。
【図７】サグ付加により形成された複合表面の望ましくない乱視度を示す図である。
【図８】本発明の方法により形成された複合表面の平均球面度を示す図である。
【図９】本発明の方法により形成された複合表面の望ましくない乱視度を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2008503773.tif 000019
【図８】
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【図９】
2008503773.tif 000021
【国際調査報告】
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