(57)【要約】【課題】視力を矯正するための改善された方法と眼科用レンズ、より詳細には摘出された天然の水晶体の失われたジオプトリーを補償するのに使用できるそのような方法とレンズを提供する。【解決手段】眼科用回折レンズ（例えば眼内レンズ（IOL））を設計する方法であって、前方屈折面と後方屈折面を備えていて遠焦点ジオプトリー（約18ジオプトリー（D）〜約26Dの範囲にある）を与えるレンズを用意するステップを含む方法が提供される。面のうちの一方の表面上に切断された回折構造を配置して、例えば約3D〜約4Dの範囲の近焦点ジオプトリーを生成させることができる。この回折構造を調節し、ある範囲の瞳孔サイズに関して光学的エネルギーを近焦点と遠焦点に望むように分配することができる。【選択図】図１
2008049167.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
眼科用回折レンズを設計する方法であって、
前方屈折面と後方屈折面を備えていて遠焦点ジオプトリーを与えるレンズを用意するステップと；
前記面のうちの一方の面に切断された回折構造を配置して近焦点付加ジオプトリーを生成させるステップと；
前記回折構造を調節し、ある範囲の瞳孔サイズに関して光学的エネルギーを前記近焦点と前記遠焦点との間で望むように分配するステップと；を含む方法。
【請求項２】
回折構造を調節する前記ステップが、その構造の直径を選択する操作を含む、請求項1に記載の方法。
【請求項３】
前記回折構造が、ステップの高さが境界においてアポダイゼーション処理された複数の回折領域を含む、請求項1に記載の方法。
【請求項４】
回折構造を調節する前記ステップが、前記回折領域を多数選択する操作を含む、請求項3に記載の方法。
【請求項５】
回折構造を調節する前記ステップが、領域の境界におけるステップの高さの変化を選択する操作を含む、請求項3に記載の方法。
【請求項６】
前記遠焦点ジオプトリーが、約16ジオプトリー〜約28ジオプトリーの範囲である、請求項1に記載の方法。
【請求項７】
前記近焦点付加ジオプトリーが、約3ジオプトリー〜約4ジオプトリーの範囲である、請求項5に記載の方法。
【請求項８】
回折構造を調節する前記ステップが、瞳孔のサイズが所定の範囲にわたって変化するとき、近焦点における光学的エネルギーに対する遠焦点における光学的エネルギーの比を望ましい値に変えられるように回折構造を選択する操作を含む、請求項1に記載の方法。
【請求項９】
前記眼科用レンズに眼内レンズが含まれる、請求項1に記載の方法。
【請求項１０】
前記眼科用レンズにコンタクト・レンズが含まれる、請求項1に記載の方法。
【請求項１１】
眼科用回折レンズを設計する方法であって、
遠焦点と近焦点を持ち、少なくとも1つの面上に配置されてその近焦点を生成させる回折構造を有するレンズを用意するステップと；
ある患者集団の視力に関する要求に基づき、ある範囲の瞳孔のサイズに関し、前記回折構造を調節して光学的エネルギーを前記遠焦点と前記近焦点間で望むように分配するステップを含む方法。
【請求項１２】
前記回折構造を調節し、設計波長において前記エネルギーの望ましい分配を実現するステップをさらに含む、請求項11に記載の方法。
【請求項１３】
前記設計波長を約550nmに選択する、請求項12に記載の方法。
【請求項１４】
前記患者集団に、明所視条件下で瞳孔の直径が約2mm〜5mmの範囲である患者が含まれる、請求項11に記載の方法。
【請求項１５】
前記患者集団が近傍の視力よりも遠方の視力を優先する、請求項11に記載の方法。
【請求項１６】
前記患者集団が遠方の視力よりも近傍の視力を優先する、請求項11に記載の方法。
【請求項１７】
回折構造を調節する前記ステップが、その構造を含む多数の回折領域を選択する操作を含む、請求項11に記載の方法。
【請求項１８】
回折構造を調節する前記ステップが、前記回折構造を含む複数の回折領域の境界におけるステップの高さの変化を選択する操作を含む、請求項11に記載の方法。
【請求項１９】
回折構造を調節する前記ステップが、その構造によってその中心に発生する位相の遅れを選択する操作を含む、請求項11に記載の方法。
【請求項２０】
患者の視力を矯正する方法であって、
その患者の1つの目の視力を矯正するため遠焦点ジオプトリーと近焦点ジオプトリーを有するレンズを用意するステップと；
その患者の他方の目の視力を矯正するため遠焦点ジオプトリーと近焦点ジオプトリーを有する別のレンズを用意するステップとを含んでいて；
前記2つのレンズが、実質的に同じ遠焦点ジオプトリーと、異なる近焦点ジオプトリーを有する方法。
【請求項２１】
前記遠焦点ジオプトリーを約16ジオプトリー〜約28ジオプトリーの範囲に選択するステップをさらに含む、請求項20に記載の方法。
【請求項２２】
それぞれのレンズが、約2.5〜約4Dの範囲の近焦点付加ジオプトリーを提供する、請求項21に記載の方法。
【請求項２３】
一方のレンズが約4Dの近焦点付加ジオプトリーを提供し、他方のレンズが約3Dの近焦点付加ジオプトリーを提供する、請求項22に記載の方法。
【請求項２４】
一方のレンズが約4Dの近焦点付加ジオプトリーを提供し、他方のレンズが約3.25Dの近焦点付加ジオプトリーを提供する、請求項22に記載の方法。
【請求項２５】
一方のレンズが約4Dの近焦点付加ジオプトリーを提供し、他方のレンズが約3.5Dの近焦点付加ジオプトリーを提供する、請求項22に記載の方法。
【請求項２６】
一方のレンズが約4Dの近焦点付加ジオプトリーを提供し、他方のレンズが約3.75Dの近焦点付加ジオプトリーを提供する、請求項22に記載の方法。
【請求項２７】
前記遠焦点ジオプトリーと前記近焦点ジオプトリーを生成させるため、それぞれのレンズがその表面上に配置された回折構造を備える、請求項20に記載の方法。
【請求項２８】
前方面と後方面を備えるレンズと、
前記面のうちの少なくとも一方の表面に配置された回折構造とを備えていて、
その回折構造が、前記面の頂点からの径方向の距離の関数として高さが低くなる複数のステップによって互いに分離された複数の回折領域を含み、
前記ステップの高さが、以下の関係式：
h = b×λ／(n2 - n1)
（ただし、
hは、ステップの物理的な高さを表わし、
λは、設計波長を表わし、
n1は、レンズを取り囲む媒体の屈折率を表わし、
n2は、レンズを形成する材料の屈折率を表わし、
bは、以下の関係式：
b = phase0／(1 + r／rcontrol)rolloff
（ただし、
bは、2πを分母とした位相の遅れを表わし、
phase0は、回折ステップを横断する光学的位相の遅れの合計値（累積値）を表わし、
rcontrolは、アポダイゼーション領域の全範囲を表わし、
rolloffは、アポダイゼーション・プロファイルの勾配の程度を示す）によって定義される）
によって定義される眼科用レンズ。
【請求項２９】
phase0は、約0.4〜約0.7の範囲が可能であり、
rcontrolは、約1〜約2の範囲が可能であり、
rolloffは、約5〜約200の範囲が可能である、請求項28に記載の眼科用レンズ。
【請求項３０】
前記前方面と前記後方面の少なくとも一方が、非球面ベース・プロファイルを含む、請求項28に記載の眼科用レンズ。
【請求項３１】
前記プロファイルが、約-10〜約-1000の範囲の円錐定数を特徴とする、請求項30に記載の眼科用レンズ。
【請求項３２】
前記ベース・プロファイルが、以下の関係式：
z = cr2／(1 + ｛1- (1 + k) c2r2｝1/2)
（ただし、
zは、径方向にrの位置において面の頂点（光軸と面の交点）から後退している距離を表わし、
cは、面の頂点における曲率を表わし、
rは、面の頂点からの径方向の距離を表わし、
kは、円錐定数を表わす）
によって定義され、
cは、約0.001mm-1〜約0.1mm-1の範囲が可能であり、
rは、約0〜約7mmの範囲が可能であり、
kは、約-10〜約-1000の範囲が可能である、請求項30に記載の眼科用レンズ。
【請求項３３】
前記前方面と前記後方面の少なくとも一方が、円環状ベース・プロファイルを持つ、請求項28に記載の眼科用レンズ。
【請求項３４】
前方面と後方面を備えるレンズと、
前記面のうちの一方の中央部に配置された回折構造とを備えていて、その中央部はその回折構造がない周辺部に取り囲まれており、
前記周辺部と前記中央部の一方が球面ベース・プロファイルを特徴とし、他方が非球面ベース・プロファイルを特徴とする眼科用レンズ。
【請求項３５】
IOLが含まれる、請求項34に記載の眼科用レンズ。
【請求項３６】
前方面と後方面を備えるレンズと、
前記面のうちの一方の一部の表面上に配置された切断された回折構造とを備えていて、その回折構造が、実質的に一定の高さのステップによって互いに分離された複数の回折領域を備えることを特徴とし、
前記面の少なくとも1つが、円環状ベース・プロファイルを示す眼科用レンズ。
【請求項３７】
IOLが含まれる、請求項36に記載の眼科用レンズ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、全体として、眼科用レンズ（例えば眼内レンズ）と、視力を矯正する方法に関するものであり、より詳細には、個々の患者および／または患者群の視力に関する特定の要求によりよく応えることのできるそのようなレンズと方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
眼内レンズ（IOL）は、通常、白内障手術の間に天然の水晶体の代わりに患者の目に埋め込まれる。患者が遠方だけでなく近傍も見えるようにするため、IOLの中には遠焦点ジオプトリー（又は、パワー）と近焦点ジオプトリー（又は、パワー）の両方を持つものがある。しかし異なる患者および／または患者群の視力に関する要求は一般にさまざまである。例えばある患者は遠方よりも近傍がよく見えることを好み、別の患者はそれとは逆である可能性がある。さらに、患者が異なると目のパラメータ（例えば瞳孔の最大サイズ）が異なる可能性がある。その結果として一人の患者にとって最適な性能のIOLは、別の患者でも同じ性能を示すとは限らない。
【０００３】
しかし従来のIOLと、それを利用して視力を矯正する方法では、患者の要求または眼のパラメータに関するこのような違いが考慮されていない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
したがって視力を矯正するための改善された方法と眼科用レンズ、より詳細には摘出された天然の水晶体の失われたジオプトリーを補償するのに使用できるそのような方法とレンズが必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の1つの特徴により、眼科用回折レンズ（例えば眼内レンズ（IOL））を設計する方法であって、前方屈折面と後方屈折面を備えていて遠焦点ジオプトリーを与えるレンズを用意するステップを含む方法が提供される。遠焦点ジオプトリーは、約6ジオプトリー（D）〜約34Dの範囲が可能であり、その例として、約10D〜約30Dの範囲や、約18D〜約26Dの範囲がある。さらに、遠焦点ジオプトリーを約-5D〜約5.5Dの範囲にできる場合がある。面のうちの一方の表面上に切断された回折構造を配置して例えば約2Dから約4Dの範囲の近焦点ジオプトリーを生成させることができる。近焦点ジオプトリーの範囲の例として、約2.5D〜約4Dの範囲、または約3D〜約4Dの範囲がある。この回折構造を調節し、ある範囲の瞳孔サイズに関して光学的エネルギーを近焦点と遠焦点に望むように分配することができる。この明細書では、“切断された回折構造”という用語は、レンズの光学面の全体ではなく一部をカバーする回折構造を意味する。さらに、目に埋め込んだときのIOLの有効な付加ジオプトリーは、その名目（実際の）付加ジオプトリーとは異なる可能性がある。例えば角膜のジオプトリーと、角膜とIOLを分離することを組み合わせると、IOLの有効付加ジオプトリーが弱くなる可能性がある。例えば名目付加ジオプトリーが4Dだと、目全体では有効付加ジオプトリーが3Dになる可能性がある。以下の段落では、特に断わらない限り、表記した付加ジオプトリーは、レンズの名目（実際の）付加ジオプトリーを表わしており、その値は、IOLを目に埋め込んだときの有効な付加ジオプトリーとは異なる可能性がある。
【０００６】
別の1つの特徴では、回折構造は、瞳孔サイズがある範囲で変化するとき、近焦点での光学的エネルギーに対する遠焦点での光学的エネルギーの比を望み通りに変えられるように選択する。
【０００７】
関連する1つの特徴では、回折構造の調節に、その構造の直径、および／またはその構造を形成する複数の回折領域のステップの高さを選択する操作が含まれる。
【０００８】
別の1つの特徴では、回折構造は、ステップの高さが境界においてアポダイゼーション処理された複数の回折領域を含むことができる。回折領域の数を調節することで、ある範囲の瞳孔サイズに関して光学的エネルギーを近焦点と遠焦点に望むように分配させることができる場合がある。その代わりに、またはそれに加えて、回折領域の境界におけるステップの高さの変化を調節することで、エネルギーを望むように分配することができる。
【０００９】
別の1つの特徴では、眼科用レンズを設計する方法であって、遠焦点と近焦点を持ち、その近焦点を生成させるために少なくとも1つの面上に回折構造を有するレンズを用意する方法が開示されている。回折構造は、ある患者集団の視力に関する要求に基づき、ある範囲の瞳孔サイズに関して光学的エネルギーが遠焦点と近焦点に望むように分配されるように調節する。一例として、回折構造は、設計波長（例えば550nm）でエネルギーの望ましい分配が実現するように調節する。
【００１０】
関連する1つの特徴では、患者集団に、明所視条件下での典型的な瞳孔の直径が約2mm〜約5mmの範囲である患者が含まれる。患者集団は、近くよりも遠くがよく見えることを好む集団、または遠くよりも近くがよく見えることを好む集団である場合がある。
【００１１】
別の1つの特徴では、上に示した方法において、回折構造の調節を、この構造を形成する複数の回折領域の境界におけるステップの高さの変化を特別な値に選択することによって行なう。
【００１２】
本発明の別の特徴により、患者の視力を矯正する方法が提供される。この方法は、患者の一方の目に埋め込むために遠焦点ジオプトリーと近焦点ジオプトリーを持つレンズを用意するステップと、患者の他方の目に埋め込むために遠焦点は実質的に同じだが近焦点ジオプトリーが異なる別のレンズを用意するステップを必要とする。
【００１３】
関連する1つの特徴では、患者の視力を矯正する上に示した方法において、2つのレンズの近焦点ジオプトリーの差は、患者が近くを見る範囲が広がるように、および／または患者が中間的な距離を見られるように選択する。例えば各レンズの遠焦点ジオプトリーは約6D〜約34Dの範囲にできるのに対し、両方のレンズの近焦点ジオプトリーの差は、約0.2D〜約1.5Dの範囲にできる。例えば一方のレンズの近焦点ジオプトリーを約4Dにし、他方のレンズの近焦点ジオプトリーを約3Dにすることができる。あるいは一方のレンズの近焦点ジオプトリーを約4Dにし、他方のレンズの近焦点ジオプトリーを約3.25Dまたは約3.75Dにすることができる。
【００１４】
別の1つの特徴では、前方面と後方面を有するレンズと、そのうちの少なくとも一方の面上に配置された回折構造とを含む眼科用レンズが開示される。回折構造は、その面の頂点から径方向に離れるにつれて高さが低くなる複数のステップで互いに隔てられた複数の回折領域を含んでいる。例えばステップの高さは、以下の関係式によって定義することができる。
h = b×λ／(n2 - n1)
ただし、
hは、ステップの物理的な高さを表わし、
λは、設計波長を表わし、
n1は、レンズを取り囲む媒体の屈折率を表わし、
n2は、レンズを形成する材料の屈折率を表わし、
bは、以下の関係式によって定義される。
b = phase0／(1 + r／rcontrol)rolloff
ただし、
bは、2πを分母とした位相の遅れを表わし、
phase0は、回折ステップを横断する光学的位相の遅れの合計値（累積値）を表わし、
rcontrolは、アポダイゼーション領域の全範囲を表わし、
rolloffは、アポダイゼーション・プロファイルの勾配の程度を示す。
【００１５】
関連する1つの特徴では、上に示した眼科用レンズにおいて、レンズを形成する材料の屈折率（n2）を約1.4〜約1.6の範囲にすることができる（例えばレンズをアクリソフ（アクリル酸2-フェニルエチルとメタクリル酸2-フェニルエチルが架橋したコポリマー）として一般に知られる屈折率が1.55のレンズ材料で形成することができる）。多くの実施の形態では、周囲の媒体の屈折率は、約1.336にされる。いくつかの実施の形態では、phase0、rcontrol、rolloffというパラメータは、それぞれ、約0.4〜約0.7の範囲、約1〜約2の範囲、約5〜約200の範囲にすることができる。
【００１６】
別の1つの特徴では、上に示した眼科用レンズにおいて、前方面と後方面の少なくとも一方は、非球面ベース・プロファイルである（例えば、アクリソフ・レンズ材料では円錐定数が約-10〜約-100を特徴とする非球面プロファイルを用いることができ、他のレンズ材料では対応する値を用いることができる）。非球面プロファイルは、以下の関係式によって特徴づけられる。
z = cr2／(1 + ｛1- (1 + k) c2r2｝1/2)
ただし、
zは、径方向にrの位置において面の頂点（光軸と面の交点）から後退している距離を表わし、
cは、面の頂点における曲率を表わし、
rは、面の頂点からの径方向の距離を表わし、
kは、円錐定数を表わす。いくつかの実施の形態では、パラメータcは、例えば約0.01mm-1〜約0.1mm-1の範囲が可能であり、パラメータk（円錐定数）は、約-10〜約-1000の範囲が可能である。
【００１７】
別の特徴では、前方面と後方面を有するレンズを含む眼科用レンズが開示されている。この眼科用レンズはさらに、これら面のうちの少なくとも一方の中央部に配置された回折構造を備えることができ、この回折構造は、その面上で回折領域のない周辺部によって囲まれている。中央部と周辺部の一方は非球面ベース・プロファイルを持ち、他方は球面ベース・プロファイルを持つ。例えば中央部を球面プロファイルにし、周辺部を、例えば円錐定数が約-10〜約-1000の範囲であることを特徴とする非球面プロファイルにすること、またはその逆が可能である。非球面部分は、光軸からの径方向の距離の関数としての表面の後退距離を示す上記の関係を特徴とすることができる。
【００１８】
別の1つの特徴では、前方面と後方面を持ち、そのうちの一方の面上に切断された回折構造が配置された眼内レンズが開示されている。回折構造は、この構造を形成する互いに隣接した回折領域を隔てるステップの高さが実質的に一定であることを特徴とすること、または上記のアポダイゼーション関数に従ってアポダイゼーション処理されたステップの高さを特徴とすることができる。前方面または後方面の少なくとも一方は円環状プロファイルを示す。
【００１９】
別の特徴では、上に示した眼内レンズは、青色光（例えば約400nm〜約500nmの範囲の波長）をいくらかフィルタする材料で形成できる。
【００２０】
本発明は、末尾に簡単な説明のある添付の図面と組み合わせて以下の詳細な説明を参照すると、さらによく理解できよう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明は、全体として、眼科用回折レンズと、そのようなレンズを用いて視力を矯正する方法に関する。以下に示す実施の形態では、眼内レンズ（IOL）に関する本発明のさまざまな側面の顕著な特徴を記述する。本発明の内容は、他の眼科用レンズ（例えばコンタクト・レンズ）にも適用できる。“眼内レンズ”という用語とその略号である“IOL”は、この明細書では、目の天然の水晶体を交換するためにかまたは、天然の水晶体を摘出したかどうかに関係なく視力を向上させるために、目の内部に埋め込まれるレンズを記述するのに同じ意味で用いられる。角膜内レンズと水晶体内レンズは、天然の水晶体を摘出することなく目の内部に埋め込むことのできるレンズの例である。
【００２２】
例えば本発明のいくつかの実施の形態により、眼科用レンズの設計方法であって、ある範囲の瞳孔サイズに関して光学的エネルギーの近焦点と遠焦点への分配を回折構造を用いて調節することにより、そのレンズの視力に関する性能を最適にする方法が提供される。図1に示したフロー・チャートを参照すると、眼科用回折レンズの設計法の一実施の形態では、前方屈折面と後方屈折面を備えていて遠焦点ジオプトリーを与えるレンズを用意する（ステップ1）。切断された回折構造をその面の一方の表面上に配置して、近焦点付加ジオプトリーを生成させる（ステップ2）。回折構造を調節し、ある範囲の瞳孔サイズに関して光学的エネルギーを近焦点と遠焦点に望むように分配する（ステップ3）。
【００２３】
以下により詳しく説明するように、回折構造の多数のパラメータを変化させることで、近焦点と遠焦点への光学的エネルギーの分配を調節することができる。例えば回折構造のサイズ（例えばその径方向の範囲および／またはこの構造を含む多数の回折領域のサイズ）を調節することで、瞳孔のサイズが所定の範囲にわたって変化するときに近焦点における光学的エネルギーに対する遠焦点における光学的エネルギーの比を望ましい値に変化させることができる。別の一例として、回折構造が複数の回折領域で形成されていて、その境界においてステップの高さがアポダイゼーション処理される実施の形態では、ステップの高さの変化は、エネルギーが近焦点と遠焦点に望むように分配されるような設計にすることができる。ステップの高さを変化させると、一般に、回折構造の他のパラメータ（例えば、1つの回折領域内の表面の曲率）が変化する。
【００２４】
いくつかの実施の形態では、上記の方法を利用し、異なる患者で視力に関する要求が違うことに対処できる。例えば異なる患者で瞳孔の直径（例えば典型的な瞳孔の直径）が違うことには、瞳孔のサイズが所定の範囲であれば、個別に近焦点と遠焦点に光学的エネルギーを特別に分配する設計にした異なる回折構造を用意することによって対処できる。さらに、本発明の方法を利用し、一人の患者または患者群の視力に関する要求に特に合った眼科用レンズを設計することができる。例えば遠方の視力を近傍の視力よりも優先する患者に関しては、光学的エネルギーを近焦点よりも遠焦点に多く伝達する回折構造を選択できる。あるいは近傍の視力を強調した設計の回折構造にすることもできる。
【００２５】
本発明の方法は、さまざまな眼科用回折レンズの設計に応用することができる。例えば図2Aに、本発明の一実施態様による眼内レンズ（IOL）18の概略を示してある。このIOL18は、前方面22と後方面24を有するレンズ20と、このIOLを患者の目の中に配置するのを助ける複数の固定部材または眼内レンズ支持体26を備えている。この実施の形態では前方面22と後方面24の両方とも一般に凸面であるが、別の実施の形態では凹面または平面になった別の構成のレンズにすることもできる（例えば平凹面）。回折構造28が前方面22の一部の上に配置されていて、その面上に回折領域がまったくない部分30によって囲まれている。言い換えるならば、回折構造28は、前方面22の一部だけを覆う切断された回折構造である。この眼内レンズ18は、例えば約6Dから約34Dの範囲の遠焦点ジオプトリー（例えば約16Dから約28Dの範囲）と、約2D〜約4Dの付加ジオプトリー（例えば約2.5D〜約4Dの範囲、または約3D〜約4Dの範囲）を提供する。言い換えるならば、近焦点ジオプトリーは、例えば約8D〜約38Dの範囲が可能である。より詳細には、前方面22と後方面24の曲率は、レンズの屈折率と合わせ、望む遠焦点ジオプトリーとなるように構成する。回折構造28の0次の回折によって入射光は実質的に遠焦点まで伝達されるのに対し、この回折構造の1次の回折により、入射光は近焦点と遠焦点の両方に伝達される。このようにして、この回折構造は、例えば約3D〜約4Dの範囲の望む付加ジオプトリーを提供する。このレンズの径方向の直径は、例えば約5mmから約7mmであるのに対し、回折構造の径方向の直径は約2mm〜約5mmの範囲にできる。図2Bに、回折構造を形成する複数の異なる回折領域32をよりはっきりと示してある。この実施の形態では、回折構造の0次と1次の回折を利用して近焦点と遠焦点を生成させるが、別の実施の形態では、他の次数の回折をこの目的で利用することができる。
【００２６】
眼内レンズ18はさまざまな材料を用いて形成できるが、生体適合性を持つことが好ましい。適切な材料の例をいくつか挙げると、アクリソフとして知られていて市販のレンズを形成するのに用いられている柔らかいアクリル材料、シリコーン、ヒドロゲルなどがあるが、これですべてではない。例えばさらに別の例として、アメリカ合衆国特許第6,416,550号（参考としてその内容はこの明細書に組み込まれているものとする）には、IOL18を形成するのに適した材料が開示されている。
【００２７】
図2A、図2B、図3を参照すると、回折構造28は、境界において実質的に一定の高さのステップによって互いに分離された複数の回折領域32で形成されている。そのステップにより、それぞれの領域の境界で所定の位相シフトが起こる。いくつかの実施の形態では、領域の境界の径方向の位置は、以下の関係式によって定義できる。
ri2 = r02 + 2iλf    式（1）
ただし、
iは、領域の番号を表わし（i=0は中央領域を表わす）、
λは、設計波長を表わし、
fは、近焦点の焦点距離を表わし、
r0は、中央領域の半径を表わす。
いくつかの実施の形態では、設計波長λを、視覚応答の中心に位置する550nmの緑色光に選択する。中央領域の半径（r0）はλfに設定できる場合がある。
【００２８】
さらに、隣り合った領域間のステップの高さは、以下の関係式によって定義できる。
ステップの高さ = pλ／(n2 - n1)    式（2）
ただし、
λは、設計波長（例えば550nm）を表わし、
n2は、レンズを形成する材料の屈折率を表わし、
n1は、レンズが配置されている媒体の屈折率を表わし、
pは、分数係数（例えば0.5または0.7）である。
【００２９】
回折構造28を調節して近焦点と遠焦点に向かう光学的エネルギーの比を変化させることができる。例えば回折構造28の直径を調節すると、この比を変化させることができる。例えば図4に、理論的に計算した複数の曲線を示してある。これらの曲線は、切断された回折構造を持つ複数の回折レンズ（例えば上記の眼内レンズ18）において近焦点と遠焦点に向かう相対エネルギーを示している。それぞれの回折構造は、位相の遅れを発生させる実質的に一定の高さのステップを特徴とする。この実施の形態では、隣り合った領域間の位相の遅れは、約0.7λ（ただしλは550nmに選択した）である。回折構造は、直径が約6mmの表面上に配置されていて、この構造の直径は約1.5mm〜約4.5mmの範囲であると仮定する。この実施の形態では、ステップの高さを選択するにあたって、瞳孔のサイズが小さい場合には、瞳孔のサイズが閾値になるまでは近焦点と遠焦点に分配されるエネルギーの比を実質的に一定にした状態でより多くのエネルギーを近焦点に向かわせ、その閾値を超えると、近焦点に向かうエネルギーが減少し始めて遠焦点に向かうエネルギーが増加し始めるようにする。これらの相対エネルギー曲線から、回折構造の直径が大きくなるにつれ、瞳孔のサイズの閾値も大きくなることがわかる。そのことにより、近焦点と遠焦点に分配される光学的エネルギーを調節することが可能になる。したがって、一人の患者または患者集団の視力に関する要求に合わせて回折構造の直径を選択することができる。一例として、遠方の視力を近傍の視力よりも優先する患者に関しては、より小さな直径を持つ回折構造を選択することができる（例えば直径が1.5mm）。
【００３０】
いくつかの実施の形態では、上記の回折レンズ20に含まれる回折構造の領域の境界におけるステップの高さを調節して、近焦点と遠焦点の間のエネルギー・バランスを変化させることができる。一例として、図5に、それぞれの回折構造の領域の境界において位相の遅れが異なる複数の回折レンズ（例えば上記の眼内レンズ18）において遠焦点と近焦点に分配されるエネルギーを示す一連の曲線を示してある。これらのレンズは、市販のレンズで使用されているアクリソフとして知られる材料で形成すると仮定した。各レンズの回折構造は、直径が3.5mmであることと、位相の遅れを生じさせるために一定の高さを持つステップによって互いに分離された複数の領域で形成されていることを仮定した。3種類のレンズに関して0.5λ、0.6λ、0.7λ（ただしλは550nmに選択した）という位相の遅れを用いた。これらの曲線から、（例えば回折構造の直径を調節する代わりに、または回折構造の直径を調節することに加えて）回折構造のステップの高さ（位相の遅れ）を調節すると、近焦点と遠焦点に分配されるエネルギーを変化させうることがわかる。すでに指摘したように、多くの実施の形態では、ステップの高さを調節するとき回折構造の他のパラメータ（例えば領域の曲率）を調節する必要がある。
【００３１】
いくつかの実施の形態では、回折領域におけるステップの高さは、光軸からの径方向の距離の関数として変化する。すなわちステップの高さのアポダイゼーション処理がなされている。一例として、図6に、前方面38と後方面40を有するレンズ36を備えるIOL34の一実施の形態を示してある。前の実施の形態と同様、レンズ34は、目の中への配置を助ける眼内レンズ支持体36aを備えている。アポダイゼーション処理済みの切断された回折構造42が、前方面の一部の表面上に配置されている。眼内レンズ34は、例えば約6D〜約34Dの範囲の遠焦点ジオプトリー（例えば約16D〜約28Dの範囲）を提供する。さらにこの回折構造は、約2D〜約4Dの範囲（例えば約3D〜約4Dの範囲）の付加ジオプトリーを提供するため、近焦点ジオプトリーが発生する（目に埋め込まれたときの有効付加ジオプトリーはいくらか異なる可能性があり、例えば約1D〜約3Dの範囲になる）。この実施の形態では、ステップの高さは、以下の関係式によって定義できる。
ステップの高さ = (pλ／(n2 - n1))×fアポダイズ    式（3）
ただし、
pは、位相の高さであり、
λは、設計波長（例えば550nm）であり、
n2は、レンズを形成する材料の屈折率であり、
n1は、レンズを取り囲む媒体の屈折率であり、
fアポダイズは、アポダイゼーション関数を表わす。
【００３２】
さまざまなアポダイゼーション関数を利用できる。例えばいくつかの実施の形態では、アポダイゼーション関数は、以下の関係式によって定義できる。
fアポダイズ= 1 - ｛(ri - rin)／(rout - rin)｝exp、rin≦ri≦rout    式（4）
ただし、riは、光軸と表面の交点からそれぞれの領域の境界までの径方向の距離を表わし、
rinは、アポダイゼーション領域の内側の境界を表わし、
routは、アポダイゼーション領域の外側の境界を表わし、
expは、ステップの高さを望むように低くするための指数を表わす。ステップの高さのアポダイゼーションに関するさらに詳しいことは、例えばアメリカ合衆国特許第5,699,142号に見いだすことができる（その内容は参考としてこの明細書に組み込まれているものとする）。
【００３３】
図7に、直径が異なる回折構造を備えるアポダイゼーション処理済みの切断された複数の回折レンズにおいて近焦点と遠焦点に分配されるエネルギーを、瞳孔のサイズの関数として示してある（遠焦点に向かう入射エネルギーの割合を示す曲線は0次の回折に対応し、近焦点に向かう入射エネルギーの割合を示す曲線は1次の回折に対応するものとして示してある）。なお回折構造のステップの高さは、アポダイゼーション・パラメータとして位相の高さ（p）=0.4、exp=1を用いて上記の関係式から求められる。
【００３４】
上記のエネルギー分配曲線から、アポダイゼーション処理された回折構造のさまざまなパラメータ（例えば回折構造の直径、位相の高さ、アポダイゼーション指数）を調節すると特定の一人の患者および／または患者群のレンズのための性能を最適化できることがわかる。例えば近傍の視力を遠方の視力よりも優先するある一人の患者または患者群にとっては、より大きな直径の回折構造を選択することで、入射光のエネルギーを近焦点（すなわち1次の回折）により多く振り向けることができる。
【００３５】
別の一実施の形態では、回折構造のステップの高さのアポダイゼーションを変えることにより、近焦点と遠焦点に向かう入射光のエネルギーの比を示すエネルギー分配曲線の別のセットを得ることができる。このような一実施の形態では、それぞれの回折ステップにおける位相の遅れは、以下の関係式によって定義できる。
b = phase0／(1 + r／rcontrol)rolloff    式（5）
ただし、
bは、2πを分母とした位相の遅れを表わし、
phase0は、回折ステップを横断する光学的位相の遅れの合計値（累積値）を表わし、
rcontrolは、アポダイゼーション領域の全範囲を表わし、
rolloffは、アポダイゼーション・プロファイルの勾配の程度を示す。
【００３６】
局所的回折効率は、レンズの中心からの径方向の距離（r）の関数として、以下の関係式によって決定される。
回折効率 = (sin (α)／α)2    式（6）
ただしパラメータαは、以下の関係式によって定義できる。
α = π×(b - p)    式（7）
ただしbは上に定義した通りであり、pは回折の次数を表わす。0次の回折は、一般に、レンズの遠焦点ジオプトリーと関係している。
【００３７】
すると、回折ステップの物理的な高さは、レンズの中心からの径方向の距離の関数として、以下の関係式によって定義することができる。
h = b×λ／(n2 - n1)    式（8）
ただし、
hは、ステップの物理的な高さを表わし、
λは、設計波長（例えば550nm）を表わし、
n1は、レンズを取り囲む媒体の屈折率（例えばIOLの1.336）を表わし、
n2は、レンズを形成する材料の屈折率（レンズを形成するのに例えばアクリソフを用いる場合には1.55）を表わす。
【００３８】
いくつかの実施の形態では、ステップの高さは、ステップの高さが所定の閾値になるまで（すなわち径方向のある位置まで）は上記の関係式に従い、それを超えると残ったステップの高さ（より大きい径方向の距離におけるステップの高さ）は直線的にゼロへと減少する。
【００３９】
ステップの高さに関する上記のアポダイゼーション関数（式（8））に関係するパラメータ（例えばphase0、rcontrol、rolloff）を調節すると、回折レンズの近焦点と遠焦点に分配される光学的エネルギーを変化させることができる。一例として、図8に、アクリソフ・レンズ材料で形成した複数の回折レンズの近焦点と遠焦点との間において設計波長（550nm）において分配されるエネルギーの理論値を瞳孔の直径の関数として示してある。回折レンズは、付加ジオプトリーが約4ジオプトリーとなる両凸レンズとして設計した。それぞれのレンズは、上記のアポダイゼーション関数（式（8））に従ってアポダイゼーション処理されたステップの高さを特徴とする回折構造を有する。ただし、アポダイゼーション・パラメータは、他のレンズで用いたものとは異なっている。より詳細には、レンズは、phase0、rcontrol、rolloffというパラメータの値が異なっていることを特徴とする。
【００４０】
これらのグラフから、1つ以上のアポダイゼーション・パラメータを変化させることにより、瞳孔のサイズの関数であるレンズの遠焦点ジオプトリーと近焦点ジオプトリーの間のエネルギー・バランスを調節できることがわかる。例えば瞳孔が所定のサイズになるまでは近焦点と遠焦点に向かう光学的エネルギーの比が実質的に一定に維持され、その選択された値を超えると瞳孔のサイズが大きくなるにつれて比が変化するようにこれらのパラメータを選択することができる（例えば瞳孔のサイズが大きい場合には、より多くの光が遠焦点に向かうエネルギー比にすることができよう）。
【００４１】
いくつかの実施の形態では、IOLの1つ以上の表面に非球面プロファイルが含まれるようにすることで、球面収差を小さくすることができる。例えば図9に、本発明のそのような実施の形態によるIOL44の概略図を示してある。このIOL44は、前方面48と後方面50を有するレンズ46を備えている。上記の実施の形態と同様、回折構造50を前方面46の一部の表面上に配置することにより、レンズ46が近焦点と遠焦点を提供するようにする。一例として、回折構造は、ステップの高さが実質的に一定である切断された構造にすること（例えば上記のレンズ18で使用した構造）、またはアポダイゼーション処理された高さのステップを含むことができる。この実施の形態では、前方面に非球面ベース・プロファイルが含まれている。すなわち光軸52からの径方向の距離が小さいと（鎖線で示した）仮想的球面プロファイル48aと実質的に一致するが、径方向がより大きいと球面プロファイルからずれる。例えば非球面プロファイルは、以下の関係式によって定義できる。
z = cr2／(1 + ｛1- (1 + k) c2r2｝1/2)    式（9）
ただし、
zは、径方向にrの位置において面の頂点（光軸と面の交点）から後退している距離を表わし、
cは、面の頂点における曲率を表わし、
rは、面の頂点からの径方向の距離を表わし、
kは、円錐定数を表わす。例えばレンズがアクリソフ・レンズ材料で形成されているいくつかの実施の形態では、円錐定数kは、約-10〜約-1000の範囲が可能である。
【００４２】
図10に、本発明の別の一実施の形態によるIOL54の概略図を示してある。このIOL54は、前方面58と後方面60を有するレンズ56を備えている。上記の実施の形態と同様、ステップの高さが実質的に一定であるか又はアポダイゼーション処理された回折構造62が、前方面58の一部の表面上に配置されている。前方面の球面部分59（すなわち前方面のうちで回折構造を取り囲んでいる部分）は、実質的に球面プロファイルであることを特徴とする。それとは逆に、前方面の中央部（すなわち前方面のうちで回折構造が配置されている部分）は、（点線で示した）非球面プロファイル（例えば上記の式（9）によって規定されるプロファイル）であることを特徴とする。あるいは他の実施の形態では、中央部は球面プロファイルであることを特徴とするのに対し、周辺部は選択されたある度合の非球面である。
【００４３】
本発明の別の特徴として、視力を矯正することにより、患者が見ることのできる近傍の範囲を広げる方法、および／または患者に遠方と近傍を見えるようにするだけでなく、中間も見えるようにする方法が開示されている。例えば、1つの付加ジオプトリーを有する1つの回折IOLを患者の一方の目に埋め込み、異なる付加ジオプトリーを有する別の回折IOLを患者の他方の目に埋め込むことができる。付加ジオプトリーの差は、例えば約0.1D〜約1.5Dの範囲にすることができる（例えば約0.2D〜約1Dの範囲）。例えば以下の付加ジオプトリーの組み合わせを利用して患者が近くを見る範囲を広げることができる：4Ｄ、3.75Ｄ、3.5Ｄ、3.25Ｄ、3Ｄ。いくつかの実施の形態では、遠焦点ジオプトリーは実質的に同じだが付加ジオプトリーが異なる2つの回折IOLを患者の目（それぞれを患者の1つの目）に埋め込み、付加ジオプトリーがより小さいIOLで中間距離をある程度見られるようにする、および／または見ることのできる近傍の範囲を広げることができる。いくつかの実施の形態では、2つのレンズの付加ジオプトリーの差を、近傍視エネルギー曲線の少なくとも一部が重なって近傍視の焦点深度が大きくなるように選択することができる。
【００４４】
患者のそれぞれの目に異なるIOLを埋め込む上記の方法は、患者の視力を向上させるために近焦点と遠焦点に分配されるエネルギーを最適化する以前の方法と組み合わせることができる。例えば近傍と中間距離を見ることが遠方を見ることよりも優先する患者では、レンズの回折構造を上記のようにして調節することで、瞳孔のサイズがある範囲にあるときには入射光のエネルギーが近焦点に向かうように最適化することができる。
【００４５】
他の実施の形態では、切断された回折レンズの一方または両方の光学面を所定の円環状態にすることにより、例えば乱視を矯正することができる。一例として、図11に、本発明のこのような実施の形態による回折レンズ62の概略を示してある。この回折レンズ62は、前方面64と後方面66を有する。切断された回折構造68が前方面の上に配置される。この実施の形態では、回折構造は、実質的に一定の高さのステップによって互いに分離された複数の回折領域を備えることを特徴とする（他の実施の形態では、アポダイゼーション処理された高さのステップを持つ回折構造（例えば上記の式（8）によって定義されるステップの高さを持つ構造）を利用できる）。前方面64は、直交した2つの方向で曲率が異なることを特徴とする円環状プロファイルを含んでいる。
【００４６】
いくつかの実施の形態では、（ステップの高さが実質的に一定であるか、一定でないことを特徴とする切断された回折構造を有する）回折IOLは、青色光をいくらかフィルタできる材料で形成することができる。一例として、IOLはアクリソフ天然材料で形成することができる。さらに別の例として、アメリカ合衆国特許第5,470,932号（その内容は参考としてこの明細書に組み込まれているものとする）には、眼科用レンズを透過する青色光を阻止するかその強度を低下させるのに使用できる重合可能な黄色染料が開示されている。
【００４７】
上記のさまざまなレンズは、従来技術で知られている製造方法を利用して形成することができる。
【００４８】
当業者であれば、本発明の範囲を逸脱することなく、上記の実施態様に対してさまざまな変更をなしうることが理解できよう。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】眼科用回折レンズを設計するための本発明の方法の一実施の形態におけるさまざまなステップを示すフロー・チャートである。
【図２Ａ】本発明の一実施の形態による切断された回折IOLの概略断面図である。
【図２Ｂ】図2Aに示したIOLの前方面の表面に配置された、複数の回折領域からなる切断された回折眼内レンズの概略図である。
【図３】図2Aに示したIOLの前方面の概略上面図であり、その面上に回折領域が配置されている。
【図４】いろいろな直径の回折構造を有する切断された複数の仮想的回折IOLにおいて近焦点と遠焦点に向かう相対エネルギーを示す理論計算曲線である。
【図５】回折領域の境界における高さがいろいろなステップを備える切断された複数の回折IOLにおいて近焦点と遠焦点に分配される光学的エネルギーを瞳孔の直径の関数として示した一連の理論計算曲線である。
【図６】本発明の一実施の形態による回折IOLの概略断面図であり、前方面上にアポダイゼーション処理済みの切断された回折構造が存在している。
【図７】いろいろな直径の回折構造を有するアポダイゼーション処理済みの切断された複数の仮想的回折レンズにおいて近焦点と遠焦点に分配される光学的エネルギーを瞳孔の直径の関数として示した複数の理論計算曲線である。
【図８】アポダイゼーション処理された回折構造を有する本発明の一実施の形態による複数の回折レンズにおいて設計波長で近焦点と遠焦点に分配されるエネルギーの理論値を、瞳孔の直径の関数として、異なるアポダイゼーション処理について示したグラフである。
【図９】本発明の一実施の形態によるIOLの概略断面図であり、このIOLは非球面前方面を備えていて、その表面上に切断された回折構造が配置されている。
【図１０】本発明の別の一実施の形態によるIOLの概略断面図であり、このIOLは前方面を備えていて、その中央部に切断された回折構造が、回折構造を持たない周辺部によって取り囲まれた状態で配置されている。この中央部は、球面ベース・プロファイルであることを特徴とし、周辺部は非球面ベース・プロファイルであることを特徴とする。
【図１１】本発明の一実施の形態による眼科用レンズの概略側面図であり、この眼科用レンズは、円環状ベース・プロファイルを持つ前方面を備えていて、その上に切断された回折パターンが配置されている。
【符号の説明】
【００５０】
１８    眼内レンズ
２０    レンズ
２２    前方面
２４    後方面
２６    支持体
２８    回折構造
３０    回折のない部分
３２    回折領域
３４    ＩＯＬ
３６    レンズ
３８    前方面
４０    後方面
３６ａ    支持体
４２    回折構造
【図１】
2008049167.tif 000003
【図２Ａ】
2008049167.tif 000004
【図２Ｂ】
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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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
2008049167.tif 000013
【図１１】
2008049167.tif 000014
【外国語明細書】
2008049167000001.pdf