(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンタクト・レンズを設計するための方法において、
角膜トポグラファーおよびビデオケラトスコープの内の１個を用いて人の目の角膜における地形学的形状の情報を得る工程と、
コンタクト・レンズの後面部を計算するために前記角膜の地形学的形状の情報を利用する工程と、
前記目の角膜に適合するように前記レンズの後面部の形状を形成する工程を含み、
さらに、
前記レンズの後面部による光学的収差を総計の光学的収差から差し引いて正味の残留の光学的収差を生じる工程と、
前記残留の光学的収差を利用してレンズの前面部を計算する工程を含む方法。
【請求項２】
さらに、波面センサーを用いて前記目の総計の光学的収差を測定する工程を含む請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記計算した後面部が平均の球面的な適合形状を有する請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
コンタクト・レンズを設計するためのシステムにおいて、
人の目の角膜における地形学的形状の情報を得るための角膜トポグラファーと、
前記目の総計の光学的収差を測定するための波面センサーを備え、
さらに、
前記角膜の地形学的形状の情報に基づいて前記コンタクト・レンズの後面部を計算するための装置と、
前記目の角膜に適合するために前記レンズの後面部の形状を形成するための装置を備え、
さらに、
前記レンズの後面部による光学的収差を前記総計の光学的収差から差し引いて正味の残留の光学的収差を生じるための装置と、
前記正味の残留の光学的収差に基づいてレンズの前面部を計算するための装置を備えているシステム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
発明の属する技術分野
本発明は一般に目の視力を改善するためのシステムおよび方法に関する。特に、本発明はソフト・コンタクト・レンズの設計を行なうために角膜の地形学的なデータおよび目の波面データを主な非正視測定値と共に統合するシステムおよび方法に関する。
【０００２】
発明の背景
大抵の人間の角膜における表面の地形学的状態は球状ではない。むしろ、この角膜表面は一般的に各個人の角膜に対して独特な様式で角膜の中心からその周縁部まで種々の予測不能の独特な割合で変化している。角膜上に静止するコンタクト・レンズの適合性はこのような角膜形状の不規則性を考慮に入れることができる。角膜トポグラファーによる角膜の地形学的な分析がこのような角膜形状についての情報を得るために用いられている。一般に、角膜ビデオケラトスコープは角膜から反射した光の各輪または点またはパターンの画像を感知するための、例えば、荷電結合素子またはＣＣＤカメラ等のカメラを含む。このカメラはコンピュータまたはその他の画像処理装置にビデオ信号を送り、当該装置がこのカメラ信号を分析してその人間の目の角膜の輪郭を決定する場合に使用するデータを生成する。
【０００３】
発明の概要
本発明はソフト・コンタクト・レンズを形成するために角膜の地形学的データおよび目の波面データを主な非正視測定値と共に統合するシステムおよび方法に関する。本発明によれば、角膜の地形学的なデータを用いて、特定の角膜の地形学的形状に特異的に適合する、またはその特定の角膜の地形学的形状に基づく平均化された形状であるコンタクト・レンズの後面部を達成することにより、比較的良好に適合するソフト・コンタクト・レンズを設計する。このような特異的に適合する状態のコンタクト・レンズの後面部の場合において、この独特の後面部の設計はその角膜における主な高次の光学的収差の補正も行なう。さらに、目の波面分析を採用してその目に存在する総計の光学的収差を決定する。この総計の光学的収差、すなわち、上記のコンタクト・レンズの後面部により補正される比較的小さい任意の角膜の光学的収差はそのコンタクト・レンズの前面部の設計により補正される。このコンタクト・レンズの前面部もまた特定の目に対して必要とされる従来の屈折に関する処方の諸要素を考慮に入れて設計されている。この結果、本発明に従って製造されるレンズは改善された誂えの適合性および改善された光学的屈折率誤差の補正および視力を提供する。
【０００４】
本発明の好ましい実施形態の詳細な説明
本発明の上記およびそれ以外の特徴が以下の本発明の例示的な各実施形態の詳細な説明および各図面によりさらに容易に明らかになる。
本発明は誂え式のコンタクト・レンズを設計するためのシステムおよび方法を構成する３種類の要素の種々の組み合わせを利用している。これらの要素は目の波面分析、角膜の地形学的分析、および基本的な球面−円柱面的な処方分析を含む。
【０００５】
本発明によれば、上記の方法は被験者の目について任意の角膜の地形学的な情報を得ることにより開始する。この地形学的なデータを得るための異なる数の方法のいずれも使用可能であるが、この地形学的な情報は一般に誂え式のコンタクト・レンズの設計における使用に適している形態に変換される。この元の地形学的なデータは角膜トポグラファーまたはビデオケラトスコープにより得られる。
【０００６】
上記の（角膜の）隆起形状のデータはレンズまたはレンズ金型の表面がＣＮＣ（計算機数値制御）旋盤、または同様の製造システムにより加工可能な機構に対して容易に対応するための直線、極座標、同心円、または螺旋の形式にすることのできる格子パターン上に変換できる。このようなシステムの例はポリマー・ボタン材料の直接的な機械加工、フライス削り、レーザー・アブレーション／機械加工、射出成形金型インサート、または変形可能な金型装置を含む。
【０００７】
先ず、上記の隆起形状のデータを曲がっていない状態のソフト・コンタクト・レンズのモデルに適用する。さらに、この隆起形状のデータは平均の角膜表面に対する後面部のみ、前面部のみ、または前面部および後面部の組み合わせにおける二次的な変化を示すために使用できる。次に、上記のデータはレンズを目の上に置いた場合におけるその軟質レンズのたわみまたはラップ（wrap）を考慮に入れることにより変換される。一般的に、軟質レンズの後面部の曲率はこれらを載置する角膜の前面部の曲率よりも、例えば、１ｍｍ乃至１．５ｍｍだけ平坦である。従って、個々の角膜の隆起形状およびたわみの両方の作用がソフト・コンタクト・レンズの表面または金型インサートの設計においてその元の地形学的なデータを利用する場合に考慮される。
【０００８】
その後、上記のたわみ（を考慮して）変換処理した隆起形状のデータはＣＮＣ格子パターン上にマッピングしてソフト・コンタクト・レンズまたは金型工具の表面を作成するために利用できるようになる。この変換処理したデータを利用することの利点はレンズの中心の周りに回転方向に対称または非対称のいずれでもよい格子パターン上の厚さにおける変動を示すレンズまたは金型インサートを製造する能力である。
【０００９】
製造された軟質レンズが下層の角膜を適当に包む場合には、上記の表面隆起形状における変動（角膜の平均の球面よりも上方および下方の変動）の作用が著しく消去する。このようにして、角膜の収差および異常が消去されて、この結果、異常な角膜の地形学的な形状による光学的収差が消去される。
【００１０】
目の全体的な角膜の地形学的形状を知ることにより、ソフト・コンタクト・レンズの光学的な適合性および異常な角膜の地形学的形状による目の収差に関する大量の情報を得ることができるが、このことは目の総計の収差を光学的に補正するための十分なデータを提供しない。特に、結晶性レンズの非球面度、勾配指示構造および分散（不整合性）は一般に地形学的な測定の能力の範囲を超える情報である。
【００１１】
目の光学的な波面の測定は、例えば、ポイント・スプレッドまたはライン・スプレッドによる目の変調伝達関数（ＭＴＦ）を測定する装置である交差型シリンダー・アベロスコープまたは当該目の光学的波面の測定、推定、補間または計算を行なう任意の同様の装置の出力を用いて行なうことができる。
【００１２】
上記の目の光学的な波面の情報は角膜、結晶性レンズ、システムの長さ、傾斜、目の各要素の分散、非対称な不規則性、および非球面度を含む目の光学的な諸成分に関する。このような目の全体の波面収差を知ることにより大量の情報を得ることができるが、これにも拘わらず、このことはコンタクト・レンズを光学的に適合させるために使用できるデータを何ら提供していない。
【００１３】
上記のような総計の目の波面収差の補正を行なうためのレンズ表面の隆起状態または傾斜において必要とされる変化が後面部のみ、前面部のみ、またはこれら前面部および後面部の両方の一部の組み合わせにおいて実行可能である。このような必要とされる表面の隆起形状または傾斜の変化は角膜の地形学的形状における不規則性に適合してこれを補正するために必要とされる隆起形状の変化を考慮に入れている。軟質レンズは下層の角膜の形状に対して包むように作用するので、角膜の地形学的形状および目の波面収差により決定される組み合わされた隆起形状の変化が後面部のみ、前面部のみ、または前面部および後面部の一部の組み合わせに適用できる。
【００１４】
また、本発明は従来の球面−円柱面的な処方情報も利用している。この情報は、必要であれば、遠視野域の球面屈折力、遠視野域の非点収差の円柱面屈折力および軸、および近視野域の付加屈折力を含む。本発明の実施形態の一例において、この情報は従来の本質的な屈折技法により決定される。あるいは、上記の球面、円柱面および軸が上記波面の分析に基づいて決定される。このことは、例えば、Hartmann Shackの波面データを各Zernike係数項に換算して、これらの関連項を用いて球面、円柱面および軸の各情報を導き出すことにより達成できる。
【００１５】
図１において、本発明による第１の実施形態を示している。この第１の実施形態において、角膜トポグラファーを用いて地形学的形状のデータを生成した後に、このデータを用いてコンタクト・レンズの後面部を決定する。このコンタクト・レンズの後面部は当該レンズ後面部が置かれる角膜表面を補足して完全にすると共にレンズのたわみまたはラップを考慮に入れた形状に形成されている。このようにして、このコンタクト・レンズの後面部および角膜表面は当該レンズを目の上に置いた場合に「手袋の中の手（hand in glove）」と同様に共同作用する。この地形学的に定められた適合状態はさらに角膜の光学的な収差の大部分も消去する。さらに、この実施形態においては、波面センサーを用いて目の総計の光学的収差を測定する。さらに、レンズ後面部により無効化される角膜による光学的な収差がこの総計の光学的収差から差し引かれて正味の残留する光学的収差が得られる。この正味の残留する光学的収差はコンタクト・レンズの前面部の適当な設計により補正される。このコンタクト・レンズの前面部もまた球面、円柱面、軸およびプリズムを含む一次の従来的な処方成分を補正するように設計されている。
【００１６】
次に、図２において、本発明による第２の実施形態を示している。この第２の実施形態においては、従来的な処方成分を決定するための分離している分析を行なわない。その代わりに、従来的な処方成分が光学的な波面データから決定される。この分析は光路差または収差の多項式を評価することを含む。この第２の実施形態においては、上記第１の実施形態と同様に、角膜の光学的な収差がコンタクト・レンズの適当な後面部の設計により補正される。同様に、目の総計の光学的収差が決定されて、角膜の光学的収差がこの総計の光学的収差から差し引かれて残留する光学的収差が得られ、この残留する光学的収差がコンタクト・レンズの適当な前面部の設計により補正される。また、このコンタクト・レンズの前面部の設計は特定の目に対して必要とされる従来的な処方成分を考慮に入れている。
【００１７】
次に、図３において、本発明による第３の実施形態を示している。この第３の実施形態においては、角膜トポグラファーを用いて角膜表面、特に角膜表面内の不規則性に関する地形学的形状のデータを生成する。しかしながら、誂えられて特定の角膜表面を特異的に補足して完全にするコンタクト・レンズの後面部を設計する代わりに、任意のコンタクト・レンズの後面部（球面状または非球面状のいずれでもよい）を使用する。この結果、このコンタクト・レンズの後面部は角膜の光学的収差の全てを補正することはない。その代わりに、これらの角膜の収差はコンタクト・レンズの前面部の設計により補正され、このコンタクト・レンズの前面部の設計は目に存在する残留している光学的収差もその特定の目に対して必要とされる従来的な処方成分と共に補正する。
【００１８】
以上において、本発明の種々の好ましい実施形態を説明したが、当該技術分野における熟練者であれば上記の説明した配列構成が本発明の原理を単に例示しているだけであり、別の配列構成または変形例が本明細書に記載する本発明の範囲および趣旨から逸脱することなく考え出せることが理解できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１の実施形態によるソフト・コンタクト・レンズの設計を行なうために角膜の地形学的なデータおよび目の波面のデータを統合するシステムのブロック図である。
【図２】  本発明の第２の実施形態によるソフト・コンタクト・レンズの設計を行なうために角膜の地形学的なデータおよび目の波面のデータを統合するシステムのブロック図である。
【図３】  本発明の第３の実施形態によるソフト・コンタクト・レンズの設計を行なうために角膜の地形学的なデータおよび目の波面のデータを統合するシステムのブロック図である。
【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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