(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レンズの周縁の環状部分を通る光線を、レンズの中心を通る光線と同じ焦面で焦点を合わせてレンズ像の特質を上げる同心環状単一視点レンズ（フレネルレンズを除く）であって、
ａ．前記レンズは前面と相対向する後面を有し、前記前面と後面の一つは、通過する光線を特定の焦点面に合焦させる基本的な処方球面屈折力に対応する面を有するディスクを含む中央領域を区画し、
ｂ．複数の環状セグメントは、前記中央領域を囲み、前記基本的な処方球面屈折力より小さなプラスか若しくはより大きなマイナスの屈折力の球面屈折力環状セグメントを有し、前記球面屈折力環状セグメントを通る周辺の光線が前記中央領域を通る光線と同じ合焦面に合焦し、球面収差を調整することにより視力を改善し、
前記ディスクは、球面曲線若しくは非球面を有するレンズ。
【請求項２】
複数の環状セグメントは、球面環状セグメントを含む請求項１記載の同心環状単一視点レンズ。
【請求項３】
前記複数の環状セグメントは、非球面環状セグメントを含む請求項１記載の同心環状単一視点レンズ。
【請求項４】
前記レンズは、眼の角膜に装着されるコンタクトレンズ若しくは眼内レンズのいずれかを含む請求項１記載の同心環状単一視点レンズ。
【請求項５】
前記複数の環状セグメントは、遠視処方のより小さなプラスの球面屈折力を有する請求項１記載の同心環状単一視点レンズ。
【請求項６】
前記複数の環状セグメントは、近視処方のより大きなマイナスの球面屈折力を有する請求項１記載の同心環状単一視点レンズ。
【請求項７】
前記個々の環状セグメントの幅が異なり、変化して中心からより遠くで別のマイナス値を生じる屈折力プロフィールを形成する請求項１記載の同心環状単一視点レンズ。
【請求項８】
前記中央領域と複数の環状セグメントは、レンズの後面に形成されフレアと閃光問題を低減する請求項１記載の同心環状単一視点レンズ。
【請求項９】
前記複数の環状セグメントは、前記中心から半径が増大して屈折力が系統的に変化するにつれて徐々により大きなマイナスかより小さなプラスにした光学屈折力が増大する値を有する請求項１記載の同心環状単一視点レンズ。
【請求項１０】
周辺光線が中央光線と同じ焦点若しくは合焦面に合焦するために、少なくとも一つの周辺光学曲線が前記レンズの前光学面若しくは後光学面の周辺領域に加えられている請求項１から請求項９のいずれかに記載の同心環状単一視点レンズ。
【請求項１１】
レンズの周縁の環状部分を通る光線を、レンズの中心を通る光線と同じ焦面で焦点を合わせてレンズ像の特質を上げる同心環状単一視点レンズ（フレネルレンズを除く）を設計する方法であって、
ａ．前記レンズは前面と相対向する後面を有し、前記前面と後面の一つは、通過する光線を特定の焦点面に合焦させる基本的な処方球面屈折力に対応する面を有するディスクを含む中央領域を区画し、
ｂ．複数の環状セグメントは、前記中央領域を囲み、前記基本的な処方球面屈折力より小さなプラスか若しくはより大きなマイナスの屈折力の球面屈折力環状セグメントを有し、前記球面屈折力環状セグメントを通る周辺の光線が前記中央領域を通る光線と同じ合焦面に合焦し、球面収差を調整することにより視力を改善し、
ｃ．体内特質分析器を用いて眼に装着したレンズ体内像特質分析を行ない、残留収差を測定し、
ｄ．前記レンズを再設計することによって前記測定された残留収差を減らして視力と性能を向上させ、
前記ディスクは、球面曲線若しくは非球面を有する方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、同心円単一視点レンズに係る。より詳しくは、本発明はレンズの周縁領域に複数の付加的な光学的曲率半径を用いることによって現在の球面単一視点コンタクトレンズあるいは眼内レンズの焦点深度を改良する同心円単一視点レンズおよびその設計方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来技術のコンタクトレンズあるいは眼内レンズは、レンズの各々光学的な前面と後面に一つの曲率半径を用いることによって屈折（球面）誤差を矯正しようとしている。この従来技術の方法の不利な一つの点は、レンズの周縁領域を通る光線がレンズの中心を通る光線の前で眼内で焦点を結ぶ傾向にあることである。この従来技術の方法はその焦点深度あるいは被写界深度（焦点深度）と形成された光学像の特質に限界がある。
【０００３】
米国特許第5,050,981 号と第5,220,359 号に例示された従来技術には、生体内の変調伝達関数（ＭＴＦ）測定装置などの生体内の視覚像特質測定装置を用いることによって、視覚収差が減りその結果、視力と眼の性能を向上させることができる。
【０００４】
ブラウン（Ｂｒｏｗｎ）に与えられた米国特許第5,181,053 号は、凹面中心領域に球面曲線とその中心球面領域を囲む非球面曲線を有する多焦点コンタクトレンズを開示している。上記中心球面領域は、遠方の対象物を見る光学ゾーン（帯）に球面中心を与え夜間の瞳孔の拡大を、近視用の大きな非球面曲率と中心球面領域に近い小さな非球面曲線の曲率を有する半径方向に遠い非球面曲線領域に補正することによって夜間の遠方視力を改善する。このコンタクトレンズの主な一つの不利な点は、実際に測定し製造するのが困難な補正非球面半径を用いることにある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明の主要な目的は、レンズの前面あるいは後面に少なくとも一つの付加周縁光学半径を配することによって現在の球面単一視点コンタクトレンズあるいは眼内レンズの焦点深度を改良する多同心円単一視点レンズを提供することである。
【０００６】
本発明の他の目的は、少なくとも一つ、好ましくは複数の同心環状セグメントをレンズの光学ゾーンの周縁に設けた同心円単一視点レンズを提供することである。同心環状セグメントに光学屈折力を配することは、基本的な球面屈折力と、より小さなプラスかより大きなマイナスの球面屈折力を備えた他の環状セグメントを混合して球面収差を調整し視力を改善することになる。同心環状セグメントは、周縁の口径に依存する眼の収差を別のゾーンの状態に補正する。上記ブラウン特許の場合のような実際に測定し製造するのが困難な補正非球面半径の使用を削除することができる。
【０００７】
典型的な眼では、視覚収差は、瞳孔の口径が増大するにつれ大きくなる。本発明は、瞳孔の口径が増大するにつれ同心円ゾーンで球面半径の設計を変えることによってこの効果を補正する。コンタクトレンズでは、同心環状セグメントがレンズの後面に好ましく配置され、同心環状セグメントがレンズの前面に配置されたならば生じるであろうフレアと閃光の問題を低減する。
【０００８】
同心環状セグメントにおいて屈折力／半径の選択の方法は、種々のタイプに分けられた患者の経験的なデ−タあるいは同心環状セグメントで（球面）収差が補正されるコンピューターの光学的光線の軌跡の結果あるいは収差鏡やＭＴＦ位置拡大器などの適当な装置による視覚収差の直接生体内測定結果から得られ、体内レンズは人間に特に調整されるか全体として複数の在庫保管ユニットタイプに分けるために患者を分析した結果である。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、レンズの周縁を通る光線を、レンズの中心を通る光線と同じ焦面あるいはその近傍で焦点を合わせてその焦点深度を改良する同心円単一視点レンズを提供する。前記レンズは前面と相対向する後面を有し、前記前面と後面の一つは、基本的な処方Ｒｘ球面屈折力に対応する球面を有するディスクを含む中央領域を区画し、複数の環状セグメントは、前記基本的な処方Ｒｘ屈折力とより小さなプラスかより大きなマイナスの屈折力を組み合わせて球面収差を調整して視力を改善する。
【００１０】
より詳細に言えば、レンズは眼の角膜に装着するコンタクトレンズ、特に、ソフトヒドロゲルコンタクトレンズあるいは眼内レンズを含むことができる。中央領域と環状セグメントはコンタクトレンズの後面に好ましく形成され、フレアと閃光の問題を低減する。種々の態様では複数の環状セグメントは遠視処方のより小さなプラスの球面屈折力あるいは近視処方のより大きなマイナスの球面屈折力を有する。好ましい態様では、中央領域は複数交互に配置された球面屈折力と球面屈折力環状セグメントによって囲まれ、球面屈折力は中央領域の球面屈折力よりより小さなプラスかより大きなマイナスである。さらに個々の環状セグメントの幅は、中心から遠くなるにつれ異なった量のマイナス屈折力を生じるように変化する屈折力プロフィールを生じるように変化してもよい。
【００１１】
さらに、眼内像特質測定装置は、同心環状セグメント設計において眼内像特質を最適化してさらに改良された設計を行なうようにすることができる。これは収差鏡やＭＴＦ位置拡大測定装置などの生体内像特質装置を用いて同心レンズと眼の器官を合わせた全体の収差を測定し減らすことによってなされる。
【００１２】
本発明はまた本明細書に記載したように、生体内特質分析器を用いて眼に装着したレンズの第１設計の生体内像特質分析を行ない、残留収差を測定し、次に前記測定された残留収差を減らし視力と眼の性能を向上させるようにレンズを再設計する同心円単一視点レンズを設計する方法を提供する。レンズの再設計は、中央領域と複数の環状セグメント（リング）を区画している面の反対側の面を非球面化することができる。またより大きなマイナスの屈折力球面環状セグメントを付加することもできる。さらに収差鏡やＭＴＦ位置拡大測定装置は、レンズと眼の組み合わせの変調伝達関数を測定するように好適に利用される。
【００１３】
【発明の実施の形態】
同心単一視点レンズに係る本発明の上述の目的と利点は、各図において同じ要素には同一の参照符号を付した添付図面とともに、以下の好ましい数態様の説明を参照すれば、当業者には容易に理解されるであろう。
【００１４】
図１は、レンズ１０の前面と後面１２、１４の各々の曲率半径を用いることによって屈折誤差を補正する典型的な従来技術のレンズを示す。この従来技術の方法の不利な点は図１の光の軌跡で示したように、レンズの周縁領域を通る光線が、１８で焦点を結ぶレンズの中心を通る光線の前方１６で眼内に焦点を結ぶ傾向にあることである。この従来技術の方法はレンズの光学的特性、従って、その焦点深度に限界がある。
本発明によれば、少なくとも一つの周縁光学曲線、好ましくは数個の周縁光学曲線がレンズの前光学面か後光学面の周縁領域に付加される。
【００１５】
図２は、中央光線と同じ焦点または焦面に周縁光の焦点を再び結ぶためにレンズの前光学面に付加された周縁光学曲線２０を示す。図３は、中央光線と同じ焦点または焦面に周縁光の焦点を再び結ぶためにレンズの後光学面に付加された周縁光学曲線２２を示す。図２において周縁の光学曲線は主光学曲線より平らであり、図３において周縁の光学曲線は主光学曲線より急勾配である。後面に周縁光学曲線を配置することが前面に周縁光学曲線を配置する場合よりもフレアと閃光の問題を低減するのにコンタクトレンズにとって好ましい。
【００１６】
好ましい態様では、標準的な単一視点コンタクトレンズ又は眼内レンズの臨床的な視覚性能を改善した設計を供するように中央円領域を囲む複数の同心環状セグメントを用いる。好ましい態様では、中央領域は、複数の交互する球形屈折力と球形屈折力環状セグメントによって囲まれる基本的に処方されたＲｘ球面屈折力を含むディスクである。その領域では球形屈折力は、中央の球面屈折力よりより小さなプラス（遠視処方）かより大きなプラス（近視処方）である。
【００１７】
別の態様では、中央領域は、半径が中心から増大して屈折力を系統的に変化させるにつれて徐々により大きなマイナスかより小さなプラスの光学屈折力の値を増大した複数の環状セグメントで囲まれた基本的な遠処方Ｒｘのディスクである。
【００１８】
図４は、本発明により設計されたレンズ４０の好適な態様であり、中央領域４２が基本的に処方されたＲｘ球面屈折力を含むディスクであり、複数の交互の球形屈折力と球形屈折力環状セグメント４４，４６，４８，５０および５２により囲まれる。球形屈折力は基本的に球面（非球面に対抗する）屈折力であり、中央ディスクの基本的な球面屈折力の場合より遠視処方ではより小さなプラスであり、近視処方ではより大きなマイナスである。
【００１９】
交互する領域の個々の環状セグメントを変えることにより図５に示したようにレンズの中心から遠方でマイナス屈折力が多数の屈折力プロフィールを作ることができる。中央の球面ディスク４２とその周囲の環状セグメント４４ないし５２の屈折力を合わせた領域は、レンズの活性光学領域５４を有し、その外側周囲５８で外周端６０まで傾斜したレンズ状又は周縁（非光学的）領域５６で囲まれる。
【００２０】
図５は、異なった３個のレンズ態様のそれぞれ基本的な球面光学屈折力処方パーセントのグラフであり、瞳孔径が中央のディスクだけに限定される１００％から外側の環状セグメントが大きな瞳孔径に付加される低％までの範囲である。横軸は全瞳孔パーセントであり、１００％はレンズの全体の光学領域を示しそれより小さな領域％はレンズの中央ディスク部に徐々に限定される。
【００２１】
図４のレンズは１００％球面屈折力（屈折率）で左上方から開始するグラフ（正方形印で）で示される。１００％屈折率は光学領域５４の総領域の約１５％を示す中央ディスクに対応する。全瞳孔％が増大するにつれ、先ず領域４４、次に領域４６、そして次に領域４８等、１００％の光学領域５４に対応する１００％の全瞳孔に達するまで光学屈折力に貢献する。
【００２２】
図５のグラフ６４（菱形印で）は他のレンズ設計の態様を示し、その例ではレンズの光学屈折力は、全瞳孔の５０％で基本的な球面屈折力の２０％以下に低下し、それから再び全瞳孔の１００％で基本的な球面屈折力の約８０％に増大する。
【００２３】
図５のグラフ６６（星印で）は他のレンズ設計の態様を示し、その例ではレンズの光学屈折力は、グラフの左側でレンズの中央の基本的な球面屈折力の１００％から開始し、それから全瞳孔％が増大するにつれ徐々に全瞳孔１００％での基本的な球面処方の約１０％に低下する。
【００２４】
グラフ６６は、光学屈折力が増大あるいは変化する値の複数の環状セグメントで囲まれた基本的な遠処方Ｒｘを有するディスクであり、中心から半径が増大するにつれマイナスを大きく、プラスを小さくして系統的な屈折力変化を与える上記他の例のグラフと同様である。
【００２５】
本発明のレンズは患者の眼の球面収差を調整することによって機能する。コンタクトレンズと眼の器官の組み合わせはいつも正味実像の系であり、コンタクトレンズ屈折率がプラスかマイナスであっても本発明のレンズ設計の極性は変化しない。
【００２６】
本発明の一つの目的は、第一に図２ないし図５に示されたような多焦点同心円レンズであり、次に、収差鏡やＭＴＦ位置拡大器などの生体内像特質を使用して全ての残留収差を評価し、同定し、計量することである。それでこれらの残留収差は好ましくはレンズの非同心面を非球面化することにより、またレンズの同心面を非球面化することによりさらに減少して眼の性能と視力を向上することができる。
【００２７】
このように本発明は、レンズと眼の器官の組み合わせの収差を減らすことによってできる球面屈折異状、老眼あるいは乱視の設計性能の改良を行なう。収差の減少はそれ自身で屈折異状を矯正しない。先ずある患者（又は患者ら）に同心円レンズを装着し、次に、その患者（又は患者ら）を生体像特性装置でテストして眼に装着したレンズについて残留収差を決める。次に、よりマイナスの屈折力球面環状セグメントを付加することによりそのレンズを再設計して測定された残留収差を減らす。
【００２８】
明らかに、環状セグメントの数、幅そして配置を変えたり、その環状セグメントの各々に複数の光学屈折力を与えることにより本発明の多くの様々な例（態様）が可能である。  本明細書においては、同心単一視点レンズに対する本発明のいくつかの態様と変形例を詳細に説明したが、本発明の開示内容は当業者に多くの代替設計を示唆することが明らかである。
【００２９】
なお本発明の具体的な実施態様は、以下の通りである。
（１）複数の環状セグメント（リング）は、球面環状セグメントを含む請求項１記載の焦点深度を改良した同心環状セグメント単一視点レンズ。
（２）前記ディスクは、球面曲線を有する上記実施態様（１）記載の焦点深度を改良した同心環状セグメント単一視点レンズ。
（３）前記複数の環状セグメントは、非球面環状セグメントを含む請求項１記載の焦点深度を改良した同心環状セグメント単一視点レンズ。
（４）前記ディスクは、非球面曲線を有する上記実施態様（３）記載の焦点深度を改良した同心環状セグメント単一視点レンズ。
（５）前記レンズは、眼の角膜に装着されるコンタクトレンズを含む請求項１記載の焦点深度を改良した同心環状セグメント単一視点レンズ。
【００３０】
（６）前記コンタクトレンズは、ソフトヒドロゲルコンタクトレンズを含む上記実施態様（５）記載の焦点深度を改良した同心環状セグメント単一視点レンズ。
（７）前記レンズは、眼内レンズを含む請求項１記載の焦点深度を改良した同心環状セグメント単一視点レンズ。
（８）前記複数の環状セグメントは、遠視処方のより小さなプラスの球面屈折力を有する請求項１記載の焦点深度を改良した同心環状セグメント単一視点レンズ。
（９）前記複数の環状セグメントは、近視処方のより大きなマイナスの球面屈折力を有する請求項１記載の焦点深度を改良した同心環状セグメント単一視点レンズ。
（１０）前記中央領域は、複数の交互に配された球形屈折力あるいは球形屈折力環状セグメントによって囲まれ、前記球形屈折力は前記中央領域の球面屈折力より小さくプラスか大きくマイナスの球面屈折力を含む請求項１記載の焦点深度を改良した同心環状セグメント単一視点レンズ。
【００３１】
（１１）前記個々の環状セグメントの幅が異なり、変化して中心からより遠くで別のマイナス値を生じる屈折力プロフィールを形成する上記実施態様（１０）記載の焦点深度を改良した同心環状セグメント単一視点レンズ。
（１２）前記中央領域と複数の環状セグメントは、レンズの後面に形成されフレアと閃光問題を低減する請求項１記載の焦点深度を改良した同心環状セグメント単一視点レンズ。
（１３）前記複数の環状セグメントは、前記中心から半径が増大して屈折力が系統的に変化するにつれて徐々により大きなマイナスかより小さなプラスにした光学屈折力が増大する値を有する請求項１記載の焦点深度を改良した同心環状セグメント単一視点レンズ。
（１４）前記レンズの再設計は、前記中央領域と前記少なくとも一つの環状セグメントを区画する面の反対側の面を非球面化工程を有する請求項２記載の同心環状セグメント単一視点レンズを再設計する方法。
（１５）前記レンズの再設計は、よりマイナスの屈折力球面環状セグメントを付加する工程を有する請求項２記載の同心環状セグメント単一視点レンズを再設計する方法。
（１６）前記実施工程は、収差鏡とＭＴＦ位置拡大測定器を用い、レンズと眼の組み合わせの変調伝達関数を測定する請求項２記載の同心環状セグメント単一視点レンズを再設計する方法。
【００３２】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、レンズの前面あるいは後面に少なくとも一つの付加周縁光学半径を配することによって現在の球面単一視点コンタクトレンズあるいは眼内レンズの焦点深度を改良する多同心円単一視点レンズを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】レンズ１０の前面と後面の各々の曲率半径を用いることによって屈折誤差を補正する典型的な従来技術のレンズを示す図である。
【図２】中央光線と同じ焦点または焦面に周縁光の焦点を再び結ぶためにレンズの前光学面に付加された本発明に係る周縁光学曲線を示す図である。
【図３】レンズの後光学面に付加された周縁光学曲線を示す図である。
【図４】本発明により設計されたレンズの好適な態様を示す図である。中央領域が基本的に処方されたＲｘ球面屈折力を含むディスクであり、複数の交互の球形屈折力と球形屈折力環状セグメントにより囲まれ、前記球形屈折力は、前記中央の球面屈折力より小さなプラス（遠視用）かより大きなマイナス（近視用）である。
【図５】異なった３個のレンズ態様のそれぞれ基本的な球面光学屈折力処方パーセント対全体の瞳孔パーセントのグラフを示す図であり、１００％の全瞳孔がレンズの全体の光学的領域をカバ−し、小さな％の瞳孔がレンズの中央のディスクに徐々に限定される。
【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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