(57)【要約】  光学系の調光レンズを調整する方法は、光学系内に調光レンズを提供することと、紫外線を発生させる紫外光源を提供することと、屈折変化域にわたって調光レンズの屈折を変えることによって調光レンズの屈折度数を変えるために中心波長を用いて且つ空間放射照度プロファイルを用いて調光レンズ上に、光送達システムにより、発生した紫外線を照射することと、それによって屈折度数の変化と屈折変化域の半径の二乗との積の半分として定義される、波面の弛みを、紫外スペクトルにわたってその最大の１０％以内にすることと、を含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学系内の調光レンズを調整する方法であって、
光学系内に調光レンズを提供することと、
紫外線を発生させる紫外光源を提供することと、
屈折変化域にわたって前記調光レンズの屈折を変えることによって前記光学系の屈折度数を変えるために中心波長を用いて且つ空間放射照度プロファイルを用いて前記調光レンズ上に、光送達システムにより、前記発生した紫外線を照射することと、それによって
前記光学系の前記屈折度数の変化と前記調光レンズの前記屈折変化域の半径の二乗との積の半分として定義される、波面の弛みを、紫外スペクトルにわたってその最大の１０％以内にすることと
を含む方法。
【請求項２】
前記光学系が人間の眼であり、
前記調光レンズが、人間の眼内に埋込まれる眼内レンズであり、
前記照射は、人間の眼の近視度数、遠視度数、非点収差、球面収差及び高次収差のうちの少なくとも１つを調整するためにその屈折度数を変えるように前記調光レンズに照射することを含む、
請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記紫外光源及び前記光送達システムが、３７０ｎｍ〜３９０ｎｍの範囲の中心波長を有する紫外線を用いて前記調光レンズに照射するように構成される、
請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記紫外光源及び前記光送達システムが、３７４ｎｍ〜３８２ｎｍの範囲の中心波長を有する紫外線を用いて前記調光レンズに照射するように構成される、
請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記紫外光源及び前記光送達システムが、１０ｎｍではない半値全幅スペクトル帯域幅を有する紫外線を用いて前記調光レンズに照射するように構成される、
請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記紫外光源及び前記光送達システムが、２ｎｍ〜８ｎｍの範囲の半値全幅スペクトル帯域幅を有する紫外線を用いて前記調光レンズに照射するように構成される、
請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記照射が、
前記紫外光源のスペクトルの最大値の２０％及び中心波長よりも長い波長における、前記紫外光源のスペクトルの範囲を、前記紫外光源のスペクトルの最大値の２０％、前記中心波長よりも短い波長における、前記紫外光源のスペクトルの範囲の２倍未満にするように、前記光送達システムにおけるバンドパスフィルタによってフィルタリングされた紫外線によって前記調光レンズに照射することを含む、
請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記照射が、
前記中心波長を用いて且つ前記空間放射照度プロファイルを用いて前記調光レンズ上に前記光送達システムにより前記紫外光源の紫外線を照射することと、それによって
前記波面の弛みを紫外スペクトルにわたってその最大の５％以内にすることを含む、
請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記照射が、
前記調光レンズの前記屈折変化域の半径を前記光学系の動作開口の半径よりも大きくするように前記調光レンズに照射することを含む、
請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記調光レンズは、前記調光レンズの大部分において０重量％〜０．０５重量％の範囲内の濃度で紫外線吸収剤を含む、
請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記調光レンズが、前記調光レンズの大部分において０．０３重量％〜０．０４重量％の範囲内の濃度で紫外線吸収剤を含む、
請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記方法が、さらに、
前記照射によって重合されなかった光重合マクロマーに閉じ込め照射を適用することによって前記調光レンズを閉じ込めること、を含み、
前記調光レンズが、第１のポリマーマトリックスにおいて光重合性マクロマーを含み、
前記照射が、前記調光レンズの屈折度数の変化を引き起すために前記光重合性マクロマーの一部を光重合させる、
請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記調光レンズを提供することが、
人間の網膜の露出限界未満まで、前記調光レンズを経由して透過した、前記閉じ込め照射の透過部分の放射照度を低減するのに十分に高い光学濃度を有する紫外線吸収背面層を備えた前記調光レンズを提供することを含む、
請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記調光レンズを提供することが、
人間の網膜の露出限界の１０分の１未満まで前記閉じ込め照射の透過部分の放射照度を低減するのに十分に高い光学濃度を有する紫外線吸収背面層を備えた前記調光レンズを提供することを含む、
請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記調光レンズを提供することが、
前記閉じ込めによって重合されなかった、前記紫外線吸収背面層内のマクロマーが０．２Ｄを超えて前記調光レンズの前記屈折度数の後続変化を引き起すことができないように十分に薄い紫外線吸収背面層を備えた前記調光レンズを提供することを含む、
請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
前記調光レンズを提供することが、
１００ミクロン未満の厚さを有する紫外線吸収背面層を備えた前記調光レンズを提供することを含む、
請求項１に記載の方法。
【請求項１７】
前記調光レンズを提供することが、
３０〜７０ミクロンの範囲内の厚さを有する紫外線吸収背面層を備えた前記調光レンズを提供することを含む、
請求項１に記載の方法。
【請求項１８】
前記調光レンズを提供することが、
レンズ入射紫外線の放射照度に対する前記紫外線のレンズ透過部分の放射照度の割合が０．１％未満である程度に十分に高い光学濃度を有する紫外線吸収背面層を備えた前記調光レンズを提供することを含む、
請求項１に記載の方法。
【請求項１９】
前記調光レンズを提供することが、
レンズ入射紫外線の放射照度に対する前記紫外線のレンズ透過部分の放射照度の割合が０．０２％未満である程度に十分に厚い紫外線吸収背面層を備えた前記調光レンズを提供することを含む、
請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記照射が、
１ｍＷ／ｃｍ2〜５０ｍＷ／ｃｍ2の範囲内の平均放射照度を有する紫外線を用いて前記調光レンズに照射することを含む、
請求項１に記載の方法。
【請求項２１】
６ｍＷ／ｃｍ2〜１８ｍＷ／ｃｍ2の範囲内の平均放射照度を有する紫外線を用いて前記調光レンズに照射する、
請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記照射が、
（−２Ｄ、＋２Ｄ）の範囲内で前記光学系の前記屈折度数を変えるために、中心波長を用いて且つ空間放射照度プロファイルを用いて前記紫外光源から紫外線を前記調光レンズに照射することを含む、
請求項１に記載の方法。
【請求項２３】
前記照射が、
４．５ｍｍ〜６ｍｍの範囲内の半径を有する屈折変化域における前記調光レンズの屈折を変えることによって前記調光レンズの屈折度数を変えるために、中心波長を用いて且つ空間放射照度プロファイルを用いて、前記紫外光源から紫外線を前記調光レンズに照射することを含む、
請求項１に記載の方法。
【請求項２４】
前記紫外光源を提供することが、
連続波発光ダイオード及びパルス発光ダイオードのうちの１つを提供することを含む、
請求項１に記載の方法。
【請求項２５】
前記照射が、
デジタルミラーデバイスから前記紫外線を反射させることによって前記紫外線の前記空間放射照度プロファイルを生成することを含む、
請求項１に記載の方法。
【請求項２６】
前記照射が、
液晶空間光変調器を通して紫外線を投影することによって前記紫外線の前記空間放射照度プロファイルを生成することを含む、
請求項１に記載の方法。
【請求項２７】
前記照射が、
前記空間放射照度プロファイルを用いて前記調光レンズに照射することを含み、
前記空間放射照度プロファイルが、光フィードバックによって得られた情報を使用して決定される、
請求項１に記載の方法。
【請求項２８】
前記調光レンズに照射する前に前記光学系の屈折力及び収差のうちの少なくとも１つを測定することを含む、
請求項１に記載の方法。
【請求項２９】
紫外線を発生させる紫外光源と、
屈折変化域における調光レンズの屈折を変えることによって前記調光レンズの屈折度数を変えるために中心波長を用いて且つ空間放射照度プロファイルを用いて、光学系内の調光レンズ上に前記発生した紫外線を照射し、
前記屈折度数の変化と前記屈折変化域の半径の二乗との積の半分として定義される、波面の弛みを、紫外スペクトルにわたってその最大の１０％以内にする、光送達システムと、
を備える、レンズ調整システム。
【請求項３０】
第１のポリマーマトリックスと、
前記第１のポリマーマトリックス内に分散された、光重合性末端基を有するマクロマー及び
光開始剤
を含む屈折調節組成物と、
前記第１のポリマーマトリックス内に分散された、第１の濃度において第１の吸収係数を有する第１の紫外線吸収剤と、
背面層厚さを有する調光レンズの背面とともに形成された、背面層であって、
第２の濃度において第２の吸収係数を有する第２の紫外線吸収剤
を含む背面層と、
を備え、
前記第１の吸収係数、前記第１の濃度、前記第２の吸収係数、第２の濃度及び前記背面層厚さは、前記調光レンズの前面上に入射する紫外線の放射照度に対する前記背面層を通って前記調光レンズを経由して透過した紫外線の放射照度の割合が０．１％未満であるように選択される、調光レンズ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本特許出願は、全体として本明細書に援用される、２０１５年５月２０日に提出された米国特許仮出願第６２／１６４，４１３号明細書の利益を主張する。
【０００２】
本発明は、概して、光学素子の特性の製造後の変更に関し、具体的には、調光レンズの屈折力を変更することに関する。
【背景技術】
【０００３】
調光レンズは、その製造及び人間の眼内への挿入後にその屈折特性を変えることができる光学素子である。斯かるレンズは、例えば、米国特許第６，４５０，６４２号明細書、第６，８５１，８０４号明細書、第７，０７４，８４０号明細書及び第７，２８１，７９５号明細書に記載され、これら全ての開示内容は参照により本明細書に援用される。調光レンズ（ＬＡＬ）は、ポリマーマトリックス内に分散された屈折調節組成物を有する。眼内にレンズが埋込まれ、屈折安定化が生じた後に、計画された屈折力からの偏差、及び先に存在する光学収差又は臨床処置によって誘導される光学収差（例えば、球面度数、非点収差、球面収差）を測定することができる。屈折力又は屈折度数（ｄｉｏｐｔｒｉｃ  ｐｏｗｅｒ）も、これら光学収差も補正するために、ＬＡＬは、典型的にＵＶ光を照射される。この照射は、その形状、その屈折率、又は双方のいずれかの変化を通してレンズの光学特性を変化させる。屈折力を選択的且つ空間的に変更するためにレンズの一部が露出している１つ又は複数の照射に続いて、変更したレンズを「閉じ込める（ｌｏｃｋ  ｉｎ）」ためにレンズ全体が照射される。
【０００４】
ＵＶ照射の使用は、ＬＡＬの屈折力を術後に調整するために３２０〜４００ｎｍの紫外線波長範囲において論じられている。例えば、３２５ｎｍで作動するヘリウムカドミウム（ＨｅＣｄ）レーザと、３３４及び３６５ｎｍで輝線用にスペクトルフィルタリングされた水銀（Ｈｇ）アークランプとが、ＬＡＬの屈折力を変更するために使用されている。加えて、文献は、３５５ｎｍで作動する三倍周波数レーザダイオード励起固体ＹＡＧレーザ、３５０〜３６０ｎｍの範囲で作動するアルゴンイオンレーザ、重水素放電ランプ、及び狭帯域スペクトルフィルタと共に作動する広帯域キセノン：水銀ランプが全て、調光材料及びレンズ上へのＵＶ照射を行うのに有用な光源であることを言及する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、これら光源に関して改良の余地が依然として存在する。コヒーレント光源、例えばレーザを使用するとき、光源は、網膜上の一点に集束される可能性があり、損傷を引き起し得る高い放射照度を生じる。拡張スペクトル、アークランプなどのインコヒーレント光源は、狭いスポットに集束され得ないという観点から関心を引いている。但し、これら光源は典型的に高出力の放射照度を有するため、それら出力は、調光レンズに照射する際の使用のために１／１０００の係数と同じ程度に減衰されなければならないことに留意されたい。このため、斯かるインコヒーレントランプの不適切な使用、又は減衰システムの機械的若しくは電気的な欠陥が、眼の構造体への高い放射照度の不注意な適用をもたらし、再び意図しない損傷をもたらす。しかしながら、これら可能性は、安心感をもたらす高い安全率によって防止することができる。したがって、インコヒーレント水銀アークランプは、人間の眼内に埋込まれるＬＡＬに照射するために使用すべき紫外光源の有益な技術的解決策を提供する。それら有用性は、さらに、それらの比較的低いコストと、水銀アークランプからのフィルタリングされた３６５ｎｍの線が光重合過程に有効であるという事実とによって強調される。
【０００６】
さらに、眼科において最適な臨床転帰を達成するための所与の高い価値及び需要も、眼の露出を低減することの重要性も、より正確で且つより予測可能な臨床転帰を届け且つさらにもっと眼の露出を低減できる、新世代のレンズ調整システムの探索を推進する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の実施形態は、達成される屈折力の変化及び他の光学特性における改良を提供し且つ閉じ込めに必要な用量及び眼の露出を低減するレンズ調整システムによって調光レンズの屈折特性を変更するシステム及び方法に関する。
【０００８】
したがって、実施形態は、光学系内の調光レンズを調整する方法を提供し、該方法が、光学系内に調光レンズを提供することと、紫外線を発生させる紫外光源を提供することと、屈折変化域にわたって調光レンズの屈折を変えることによって調光レンズの屈折度数を変えるために中心波長を用いて且つ空間放射照度プロファイルを用いて前記調光レンズ上に、光送達システムにより、発生した紫外線を照射することと、それによって屈折度数の変化と屈折変化域の半径の二乗との積の半分として定義される波面の弛みを、紫外スペクトルにわたってその最大の１０％以内にすることと、を含む。
【０００９】
さらに、実施形態は、紫外線を発生させる紫外光源と、屈折変化域における調光レンズの屈折を変えることによって調光レンズの屈折度数を変えるために中心波長を用いて且つ空間放射照度プロファイルを用いて、光学系内の調光レンズ上に、発生した紫外線を照射し、屈折度数の変化と屈折変化域の半径の二乗との積の半分として定義される、波面の弛みを、紫外スペクトルにわたってその最大の１０％以内にする、光送達システムと、を備える、レンズ調整システムを含む。
【００１０】
さらに、実施形態は、第１のポリマーマトリックスと、第１のポリマーマトリックス内に分散された、光重合性末端基を有するマクロマー及び光開始剤を含む屈折調節組成物と、第１のポリマーマトリックス内に分散された、第１の濃度において第１の吸収係数を有する第１の紫外線吸収剤と、背面層厚さを有する調光レンズの背面とともに形成された、背面層であって、第２の濃度において第２の吸収係数を有する第２の紫外線吸収剤を含む背面層と、を備え、第１の吸収係数、第１の濃度、第２の吸収係数、第２の濃度及び背面層厚さは、調光レンズの前面上に入射する紫外線の放射照度に対する背面層を通って調光レンズを経由して透過した紫外線の放射照度の割合が０．１％未満であるように選択される、調光レンズを含む。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】レンズ調整システム１００の実施形態を示す。
【図２】光学系１４０内の調光レンズ１３０を調整する方法２００を示す。
【図３】調光レンズの主な化学成分の概略図である。
【図４Ａ】既存クラスの調光レンズの実施形態を示す。上面／正面図である。
【図４Ｂ】既存クラスの調光レンズの実施形態を示す。後方ＵＶ吸収背面層を有するレンズの断面図である。
【図５Ａ−Ｄ】遠視度数調整機構の過程及び段階の概略図である。
【図６】既存の調光レンズの実施形態を分析するのに用いられる、異なる中心波長を有する紫外光源の正規化されたスペクトルを示す。
【図７Ａ】遠視及び近視光学系を調整する空間放射照度プロファイルを示す。
【図７Ｂ】遠視及び近視光学系を調整する空間放射照度プロファイルを示す。
【図８Ａ】照射ステップ２３０によって形成された、屈折変化域１６０の空間範囲を示す、干渉縞パターンを示す。
【図８Ｂ】照射ステップ２３０によって形成された、屈折変化域１６０の空間範囲を示す、干渉縞パターンを示す。
【図９】調光レンズ１３０の実施形態を特徴づけるのに使用された、異なる中心波長を有する６つの異なる光源の正規化されたスペクトルを示す。
【図１０Ａ−Ｂ】既存の調光レンズの実施形態によって行われた、異なる中心波長を有する４つの光源による透過率測定を示す。図１０Ａは、レンズの前面に入射する分光放射照度を示し、それぞれの曲線下で積分した放射照度がほぼ同じである。図１０Ｂは、４つの中心波長のそれぞれについて、対応する透過分光放射照度を示す。
【図１１】既存のＬＡＬレンズについて、及び最適化されたＬＡＬ´レンズの実施形態について、入射及び透過分光放射照度を示す。透過放射照度は、右側の縦軸から読取られる。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
背景の節において説明したとおり、既存の調光レンズ系は、良好な光学性能を提供し、安全である。しかしながら、患者に対する臨床転帰の質の中心的重要性を考慮すると、レンズ調整システムの光学性能をさらに増大させるとともに、関与する眼の露出をさらに低減することは非常に有益である。
【００１３】
これに関連して、本文書は、調光レンズの最終的な光学性能を向上させるとともに、調整過程に関連する眼の露出を効果的に低減する、新規のレンズ調整システム及び方法を記載する。斯かる状況に照らして、レンズ調整システム及び方法の利点を示すように、図１は、レンズ調整システム１００の実施形態を示している。レンズ調整システム１００は、紫外線を発生させる紫外光源１１０と、屈折変化域１６０における調光レンズ１３０の屈折を変えることによって調光レンズ１３０の屈折度数を変えるために中心波長を用いて且つ空間放射照度プロファイル１５０を用いて光学系１４０の調光レンズ１３０上に紫外光源１１０から発生した紫外線を送達及び照射する光送達システム１２０と、を含み得る。図１における放射照度プロファイル１５０は、図７Ａにおいて高い解像度で示されている。
【００１４】
レンズ調整システム１００の眼による実施形態において、光学系１４０は人間の眼であり、調光レンズ１３０は、人間の眼内に埋込まれる調光眼内レンズ（ＩＯＬ）であり得る。一部の一般的なシステムでは、紫外光源１１０及び光送達システム１２０は、埋込まれた調光レンズ１３０に照射し、その屈折度数又は屈折力を変え、屈折変化域１６０において、人間の眼の近視度数、遠視度数、非点収差、球面収差若しくは高次収差を調整するか又は補正することができる。屈折変化域１６０は、図示されているように、眼の光軸に沿って部分的に延び得るか、又は、幾つかの実施形態では、光軸に沿って深さ全体にわたって延び得る。
【００１５】
レンズ調整システム１００の本明細書に説明されている実施形態の利点のうちの幾つかは、次に示すものを含む。（ａ）実施形態は、既存システムと同じ放射照度を使用して、２ディオプターを超えるか又は２Ｄの調光レンズの達成可能な最大屈折変化を快適に増加させる。言替えるなら、新規システムによって既存システムと同じ屈折変化を達成するのに必要な紫外線（ＵＶ）の放射照度は実質的に低減する。白内障手術の９５％超において、最終的な臨床転帰が目標屈折度数の２Ｄ以内であるため、本明細書に説明される改良システムは、本質的に全ての白内障手術において目標光学転帰を届けることが可能な臨床的解決策として調光レンズの状態を強化する。
【００１６】
（ｂ）さらに、本明細書に説明されているシステムは、調光レンズ１３０の屈折変化域１６０の面積を増加させ、大きな縁を有した視軸に滑り込むレンズの周辺屈折不変域を有する境界から生じる、光による不要な妨害を防止する。これは、調光レンズ１３０の屈折変化域１６０と屈折不変域との境界が顕著な歪みを導入できるため、光学性能における別の実質的な前進である。このため、この境界領域が、ＬＡＬ１３０の高い質の光学性能を強固にするように、眼の光学的開口から十分に離れて維持されているのを確認することは、非常に有益である。したがって、屈折変化域１６０の半径を更に拡大する改良によって、調光レンズ１３０の光学性能が真に高められる。以下の実施形態に関して、付加的な競合光学性能係数の種類を説明する。
【００１７】
上に挙げたレンズ調整システム１００の光学性能係数（ａ）〜（ｂ）をどのように達成し向上させるのかについて、完全に明らかではなかったことが発見された。設計過程において、少なくとも次に示す分析及び開発ステップを行う必要があった。
【００１８】
（１）最初に、レンズ調整システム１００及び調光レンズ１３０の光学性能にある程度影響を及ぼす光学性能係数が多数あった。高い値の光学性能係数であったこと、及び、全体的な光学性能に対する影響が少なかったことは、先天的に全く明らかではなかった。したがって、レンズ屈折変化及び屈折変化域１６０の半径を、調光レンズ１３０の全体的な光学性能を最大にする主な光学性能係数と特定することが、実質的なステップであった。
【００１９】
（２）次に、どのシステムが、特定された光学性能係数（ａ）〜（ｂ）に最も効果的に影響を及ぼすことができるかを考え出す必要があった。具体的には、多数のシステム係数候補のうち、紫外光の波長が、両方の光学性能係数に効果的に影響を及ぼすことができるシステム係数のうちの１つであると決定された。
【００２０】
（３）次いで、２つの光学性能係数（ａ）及び（ｂ）は、一方が波長の増加とともに大きくなり、他方が波長の減少とともに大きくなるという、波長によって相対する傾向を好むことが発見された。したがって、これら係数（ａ）と（ｂ）をどのように同時に向上させるかを発見する必要があった。適切に選択された性能指数が、両方の光学性能係数を同時に向上させる最良の方法であると判断した。さらに、波長は連続変数であるため、性能指数により性能係数を同時に向上させる過程によって、無限の数の考えられる波長値のうち、最も適切な波長値が選択された。
【００２１】
（４）「波面の弛み」又は略して「弛み」と称されることが多い、屈折変化域の二乗とレンズの視度変化との積が、考えられる多数の性能指数のうち、光学性能最大化の適切な性能指数であると判断した。
【００２２】
（５）（前述したように、おおむね無限の数の考えられる値の）非常に多数の考えられる波長値から選択された性能指数を最大にする波長を決定するのに、詳細な実験が必要であった。
【００２３】
（６）性能を最大にする波長を有したＵＶ光を送達することが可能な紫外光源１１０を開発する必要があった。
【００２４】
（７）ＵＶ光源１１０から受光される、発生ＵＶ光に適切な空間放射照度プロファイル１５０を付与して、屈折変化域１６０の半径を制御することが可能であるように、光送達システム１２０を形成する必要があった。
【００２５】
（８）例えば性能最大化波長において十分に吸収するＵＶ吸収剤を含めることによって、選択されたシステム係数と一致させるのに、調光レンズ１３０を形成する必要があった。
【００２６】
開発ステップ（１）〜（８）の組合せ及び最終的な効果は、実施形態では、紫外光源１１０及び光送達システム１２０が、調光レンズ１３０に紫外線を照射し、光学系の屈折度数の変化と調光レンズの屈折変化域の半径の二乗との積の半分として定義される、光学系の波面の弛みを、紫外スペクトルにわたってその最大の１０％以内にするように構成されるという記載によって、十分に把握される。競合光学性能係数とシステム係数の平衡を保つ競合性能指数として、波面の弛みが選ばれた理由についての説明は、後に詳細に示す。
【００２７】
幾つかの実施形態において、弛みは、適用される紫外スペクトルにわたってその最大の５％以内であり得る。ここで、紫外スペクトルは、ＵＶ‐Ａ領域を含み、３２０ｎｍ〜４００ｎｍの範囲を含むか、又は、全体的なＵＶ領域の別の範囲、例えば３５０ｎｍ〜４００ｎｍの範囲、若しくは３６５ｎｍ〜３８２ｎｍの範囲を含み得る。
【００２８】
上に特定された構成を備え、ほぼ最大の波面弛みを示すレンズ調整システム１００の実施形態は、全体として臨床的に高い値の範囲内（−２Ｄ、＋２Ｄ）において、両方の屈折度数変化を送達するとともに、屈折変化域１６０の縁が、光学系１４０、例えば人間の眼の動作上の開口の外側にあることを快適に確認することが可能である。実質的に記載されているように、これら光学性能係数の両方を向上させるレンズ調整システム１００の実施形態は、既存のシステムに対する全体的な光学性能と有用性において、重要で顕著な特徴を提供する。
【００２９】
さらに、光学系１４０が人間の眼である場合、レンズ調整システム１００の実施形態は、網膜の露出も減らす。以下に実証されるように、開発は、再び多数のステップを含み、例えば、（９）考えられる多数の性能係数から主な露出係数を特定すること、続いて、（１０）どのシステム係数が露出係数を最も効果的に向上させることができるかを特定すること、次いで、（１１）連続する、したがって無数の考えられるシステム係数から、最も露出係数を向上させるシステム係数を決定すること、続いて、（１２）これら最適なシステム係数を示す調光レンズ１３０の化学及び材料科学を開発することを再び含む。これら開発ステップ（９）〜（１２）の組合せは、ここでも、全体的な露出パラメータを決定的に向上させることができる。後で実証されるように、全体的な効果は、網膜に達する放射照度の１０〜２０の係数減少と同程度に高くなり得る。眼の露出の実質的な向上は有益な進歩を示すため、１０〜２０の係数だけ露出を減らす開発過程（９）〜（１２）によるシステム及び方法の発見は、あらゆる手段による重要な改良である。本明細書では、「眼の露出」という用語は包括的に用いられ、この用語は、網膜の露出、角膜の露出、又はあらゆる眼組織の露出を含み得る。
【００３０】
また、幾つかの実施形態において、開発ステップ（１）〜（８）及び（９）〜（１２）の組合せの一部を、システム改良を促進するのに用いることができる。例えば、選択された波長の光源１１０及び光送達システム１２０によって、調光レンズ１３０の視度が既存のシステムよりも効果的に変化するという事実は、光学性能を向上させるだけでなく、眼の露出を減らし、以前の方法と同じ視度変化に達するようにすることもできる。このため、開発ステップ（１）〜（８）及び（９）〜（１２）に基づくシステム係数の最も効果的な組合せを発見することによってシステムを改良することは、光学性能と眼の露出双方の向上とみなすことができる。
【００３１】
そして、完全を期すために、例えば性能又は露出係数を高めるが最適化しないことによって、１つ以上のステップが省略されているか又は部分的に行われる場合、実質的な改良を達成できることに留意すべきである。
【００３２】
性能及び露出係数の詳細な説明、並びにこれらを決定的に向上させる対応するシステム係数は、本出願の他の箇所に記載されている。
【００３３】
図２は、ステップ（９）〜（１２）と更に組み合わされる可能性がある、開発ステップ（１）〜（８）の組合せの一部によって発見されたレンズ調整システム１００を用いる、光学系１４０の調光レンズ１３０を調整するための方法２００の実施形態を示している。
【００３４】
方法２００は、
光学系１４０内に調光レンズ１３０を提供すること（２１０）と、
紫外線を発生させる紫外光源１１０を提供すること（２２０）と、
屈折変化域１６０における調光レンズ１３０の屈折を変えることによって光学系１４０の屈折度数を変えるために中心波長を用いて且つ空間放射照度プロファイル１５０を用いて調光レンズ１３０上に、光送達システム１２０により、発生した紫外線を照射すること（２３０）と、それによって、
光学系１４０の屈折度数の変化と調光レンズの屈折変化域の半径の二乗との積の半分として定義される、波面の弛みを、紫外スペクトルにわたってその最大の１０％以内にすることと、を含み得る。幾つかの実施形態において、波面の弛みは、紫外スペクトルにわたってその最大の５％以内であり得る。幾つかの実施形態において、照射ステップ２３０は、屈折調整ステップ２３０と称される。
【００３５】
図３は、調光レンズ（ＬＡＬ）の材料及び光学設計が、光化学と拡散の原則に基づいており、これによって架橋シリコーンレンズに組み込まれた光反応性成分、又は第１のポリマーマトリックスが、選択空間放射照度プロファイルのＵＶ光への露出により光重合されることを示している。概して、ＬＡＬは、第１のポリマーマトリックスと、第１のポリマーマトリックス中に分散した屈折調節組成物と、を含む。第１のポリマーマトリックスは、光学要素のフレームワークを形成し、その材料特性の多くに概ね関与している。屈折調節組成物は、単一化合物、又は刺激誘起重合（ｓｔｉｍｕｌｕｓ-ｉｎｄｕｃｅｄ  ｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ)、好ましくは光重合が可能な化合物の組合せであり得る。本明細書に用いられる「重合」という用語は、屈折調節組成物の成分のうちの少なくとも１つの成分が、類似する成分又は異なる成分と少なくとも１つの共有結合又は物理的結合を形成するように反応する反応を意味する。第１のポリマーマトリックスと屈折調節組成物の同一性は、光学要素の最終用途によって異なる。但し、原則として、第１のポリマーマトリックスと屈折調節組成物は、屈折調節組成物を含む成分が第１のポリマーマトリックス中に拡散することが可能であるように選択される。換言すると、緩い第１のポリマーマトリックスは大きな屈折調節組成物成分と組み合わせることができ、緊密な第１のポリマーマトリックスは小さな屈折調節組成物成分と組み合わせることができる。
【００３６】
一部の特定の実施形態において、ＬＡＬは、シリコーンポリマーマトリックス内の光反応性シリコーンマクロマーと光開始剤との包含物をベースとすることができる。目標用量のＵＶ光を使用する、埋込まれたＬＡＬの術後の現場照射は、レンズ曲率における変更を生成し、ひいては屈折度数又は屈折力における且つ球型、円筒型及び非球面型を含む種々の収差における予測可能な変化をもたらす。
【００３７】
図３は、ＬＡＬとその主成分の概略図である。留意すべき第１の成分は、長い連結鎖として示され、ポリマーマトリックスに相当し、ＬＡＬにその基本的な光学特性と機械的特性を付与するように作用する。概して、ポリマーマトリックスは、共有結合ＵＶ遮断剤（図示しない。）も有する、高分子量（＞２００ｋ）のポリシロキサンから構成される。その架橋密度及び固有の低いガラス転移温度（〜−１２５℃）により、ＬＡＬのポリマーマトリックスは、そのポリマーネットワークを介して比較的急速に拡散することができる。第２の主成分は、マクロマーとして留意すべき円形の末端基を有する小さな鎖である。マクロマーは、マトリックスポリマー、分子量ポリシロキサンに比べて低い。化学的観点から、マクロマーの鎖の大部分は、ポリマーマトリックスの鎖と同一とすることができ、このことがポリマーマトリックス内のマクロマーの本質的に無限の混和性を可能にする。マクロマーとポリマーマトリックスは、概ね相互に混和性であり、ひいては相分離及び後続する光散乱の可能性を回避する。マクロマー分子の特有の態様は、それぞれのマクロマー鎖の末端における、対称な光重合性メタクリレート末端基の存在である。図３では、これら光重合性末端基は、それぞれのマクロマー鎖の端部において円により表されている。留意すべき最終的な化学的部分は、光開始剤として挙げられ、マクロマー末端基の光重合反応を触媒するように作用する。
【００３８】
概して、ＬＡＬの実施形態はまた、レンズの大部分に、ＵＶ吸収剤を、０．０重量％〜０．０５重量％の範囲内の濃度で含み得る。このＵＶ吸収剤の濃度は、開発段階に対応させることによって選択できる。
【００３９】
既存のＬＡＬの例は、例えば、米国特許第６，４５０，６４２号、同６，８５１，８０４号、同７，０７４，８４０号及び同７，２８１，７９５号に記載され、これら全ての内容は、全体として参照により本明細書に援用される。ＬＡＬの複数の異なる変形が本出願人によって開発されており、当技術分野において知られている。
【００４０】
図４Ａ〜図４Ｂは、調光レンズ１３０の既存実施形態のクラスを示す。これら実施形態のうちの幾つかでは、ＬＡＬは、折り畳み式、後房型、ＵＶ吸収性で、３つの部品からなる光反応性シリコーンレンズであり得る。ＬＡＬの実施形態は、青色ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）修飾Ｃハプティクスの、５ｍｍ〜７ｍｍの範囲、例えば６ｍｍの径を有する両凸面光学系（ｂｉｃｏｎｖｅｘ  ｏｐｔｉｃ)を含み得る。幾つかの実施形態は四角形状後縁を有し、全長が１０〜１３ｍｍであり得る。ＬＡＬの大部分のＵＶ吸収剤の重量％は、０．０４重量％以上であり得る。ＬＡＬ光学設計は、シリコン後面層又は背面層３１０を組み込むことができる。この背面層３１０の厚さは、背面全体又は調光レンズ１３０の後面全体にわたって約１００μｍであり得る。他の実施形態において、厚さは、中心において５０μｍ〜１００μｍであり、調光レンズ１３０の縁において１００μｍまで徐々に増加することができる。背面層３１０は、ＬＡＬのＵＶ吸収特性を更に高め且つレンズの度数調整及び閉じ込め処置の間に眼の露出を低減する付加的な減衰を提供するように、光反応性バルクレンズ材料よりも高い濃度のＵＶ吸収剤を含み得る。
【００４１】
図５Ａ〜図５Ｄは、ＬＡＬ１３０が配置された光学系１４０が人間の眼であり、ＬＡＬ１３０が調光ＩＯＬであり得ることを示している。前述したように、白内障手術の大部分では、一部の報告によると９５％では、眼の屈折度数の臨床転帰は、（−２Ｄ、＋２Ｄ）の範囲内の量、目標屈折度数から外れる。本明細書に説明されているレンズ調整システム１００は、ＬＡＬ１３０に照射し、埋込み後の患者の視力のこの偏差を補正することが可能であり、その結果、患者は手術後に眼鏡を着用する必要がない。本発明の実施形態によれば、埋込み後、及び屈折安定化が生じるのに必要な時間（その多くが１〜４週）待って、目標屈折転帰からの偏差、及び眼の収差を測定することができる。その後、強度、空間放射照度パターン１５０、及び照射時間は、屈折転帰における偏差及び１つ以上の収差を低減するか又は排除するように、正確に計画することができる。そして、光源１１０及び光送達システム１２０は、計画された強度、プロファイル及び継続時間を用いて調光レンズ１３０に照射するように起動することができる。
【００４２】
方法２００の他の用途も存在することについて言及する。例えば、方法２００の実施形態は、顕微鏡、望遠鏡、カメラレンズ、埋込み前のエクスビボ（ｅｘ-ｖｉｖｏ)特注眼内レンズ（ＩＯＬ）、及び特注コンタクトレンズを含む、他の種類の光学系を補正するように、収差コンジュゲータ（ａｂｅｒｒａｔｉｏｎ  ｃｏｎｊｕｇａｔｏｒ)として用いることができる。
【００４３】
適切なエネルギー源、例えばＵＶ光源１１０に露出すると、屈折調節組成物、より正確には屈折調節組成物の感光性の光重合性（シリコン）マクロマーは、典型的に、ＬＡＬ１３０の露出域において、過程（ａ）に示されているように、ＵＶ光による光重合によって誘導された、第２のポリマーマトリックス、相互侵入ネットワークを形成する。
【００４４】
図５Ｂは、この過程が、露出域において、重合された、したがって低移動度のマクロマーの強化した密度を発生させ、こうして露出域においてより移動性の、未重合マクロマーの濃度を低減することを示している。これは、それら化学ポテンシャルの対応する空間的変動と共に、移動性マクロマーの濃度勾配を生じる。
【００４５】
過程（ｂ）では、より移動性であり未重合のマクロマーは、これら濃度勾配によって誘導された露出域に拡散するか又は移動し、調光レンズ１３０の曲率半径を変える。図５Ａ及び図５Ｃは、ＬＡＬ１３０の中央部が露出するときの遠視処理の例を示している。他の近視の実施形態において、露出域は、眼の遠視又は近視が補正されているか否かに応じて、周辺にある。図５Ｃは、マクロマー（ｍａｃｒｏｍｅｒｅ)の拡散が、調光レンズの表面の曲率半径を変え、ひいてはその屈折力及び屈折度数を変えることを示している。
【００４６】
露出域へ移動する屈折調節組成物の量は、時間に依存し、照射ステップ２３０時に正確に制御され得る。十分に長い時間の後に、屈折調節組成物の未重合マクロマーは再度平衡に保たれ、拡散は停止される。概して、平衡状態は、２８〜４８時間の照射後に再度確立される。照射ステップ２３０の直前に説明した過程は、マクロマーを拡散させる適切な時間間隔に続いて、光学要素の露出域が所望の光学特性、例えば、屈折力、屈折度数、収差、屈折率又は形状の目標とする変化に達するまで、繰り返すことができる。
【００４７】
さらに、図５Ｃは、移動性のマクロマーを拡散させることによって目標強化中央曲率に到達するときに、方法２００に、照射ステップ２３０の後に移動性が残存する全てのマクロマーを固定することによって、到達した目標屈折力変化を良好に強固にするように、後に「閉じ込め照射」２５０が含まれ得ることを示している。この閉じ込め照射２５０は、ＬＡＬ１３０の選択された領域だけでなく、広い領域又はＬＡＬ１３０の大部分に適用し、先の空間選択的で低い強度の照射ステップ２３０によって未重合であった、残存する全てのマクロマー及び依然として移動性であるマクロマーを光重合させることができる。ステップ２５０によるこの閉じ込めがなければ、移動性のマクロマーはＬＡＬ１３０に残存し、マクロマーは動き回り、さらに、更なる外部刺激にさらされると、例えば、患者が偶発的であっても太陽をのぞき込むときに、計画外の屈折度数の変化が生じることがある。
【００４８】
図５Ｄは方法２００の典型的な終点を示し、マクロマーの大部分又は本質的に全ては、ＬＡＬ１３０の屈折度数を目標量まで増加させる過程（ａ）、又は達成された強化曲率を固定化し、ひいては残存する移動性マクロマーを重合することによってＬＡＬ１３０の膨潤域の屈折度数を増加させる過程（ｃ）のいずれかにおいて重合される。
【００４９】
一例として、レンズの中央部が照射され、周辺部分が非照射のままにされた場合、未反応のマクロマーが中央部に拡散され、レンズ度数における増加を引き起す（図５Ｂ）。逆に、レンズの外周部に照射することによって、マクロマーは外側に移動し、レンズ度数における低下を引き起す。円筒状の度数調整は、一方の経線（ｍｅｒｉｄｉａｎ)の度数を除き、垂直方向の経線の度数を加えることによって、同様に達成することができる。デジタル生成ビームプロファイル、換言すると、分光放射照度プロファイル１５０を用いることによって、放射照度プロファイルをデジタルにより回転させて、円筒状補正軸線を正確に並べることができる。放射露光（すなわち、ビームの放射照度及び持続時間）を制御することによって、空間放射照度プロファイル１５０及び目標域、レンズ表面の曲率半径の物理的変化が達成され、ひいては、球面度数を加算又は減算するか、トーリシティ（ｔｏｒｉｃｉｔｙ)を取り除くか、又は非球面量を調整するために、埋込まれた調光レンズの屈折力を変更する。一旦、適切な度数調整及び／又は視覚の転帰が達成されると、レンズ全体は、レンズ度数における付加的な変化を防止するために、残存する未反応マクロマーを重合させる閉じ込めステップ２５０において照射される。レンズ全体に照射することによって、更なるマクロマーの拡散が防止され、ひいてはレンズ度数における付加的な変化が生じない。
【００５０】
調光レンズ１３０の屈折力及び屈折度数を変える光化学特性を検討すると、次のような開発についての疑問点が明らかになる。（１）調光レンズの全性能において、どの光学性能係数が最も重要であるか、（２）これら性能係数に対し、どのシステム係数が最も効果的且つ決定的に影響を及ぼすか。これら疑問点に対する複数の回答を次の節において論じる。
【００５１】
光学性能の向上１
上述したように、白内障手術におけるレンズ調整システム１００の臨床的有用性の最も高い値の光学性能係数のうちの１つは、確実に、全範囲（−２Ｄ、＋２Ｄ）にわたって屈折度数の変化を提供するが、これは、白内障手術の９５％超が、今日、最大２ディオプターだけ、計画された又は目標とする屈折力とは異なる臨床転帰となっているからである。これは、最初に調査された光学性能係数である。ここで、屈折度数の変化は調光レンズ１３０の変化であり得るか、又はＬＡＬ１３０を含む光学系１４０全体の変化であり得ることに留意されたい。光学系１４０が人間の眼である場合には、それは、さらに、ＬＡＬ１３０の屈折力の変化が眼の光学系１４０全体の屈折力の変化にどのように変わるかに影響を及ぼす、光学要素、例えば角膜を含む。
【００５２】
どのシステム係数が、屈折度数変化の性能係数に最も決定的に影響を及ぼすのか決定するために、一連の実験を行った。最初に、適用するＵＶ光源１１０の波長に対する光学性能係数の依存性を検討した。初期のレンズ調整システムは、３６５ランにおいて発光する光源として水銀アークランプに制限されていたが、近年、高出力、３６５ｎｍ〜４０５ｎｍの離散スペクトル出力によって発生する近紫外線ＬＥＤ光源の開発により劇的な高まりを見せている。図６は、３７９ｎｍの中心波長を有するＵＶ  ＬＥＤの正規化されたスペクトルの出力（黒色の実線の曲線、（ｃ））を示している。このスペクトルは明らかに非常に広く、１０ｎｍよりも大きい、大きな半値全幅（ＦＷＨＭ）を有する。波長依存性を更に正確に決定するために、このＵＶ  ＬＥＤ光源のビーム経路に市販のバンドパス干渉フィルタを挿入した。これら離散スペクトルのバンドパスフィルタは、顕著に狭いＦＷＨＭを有する異なる中心波長において、典型的に６〜８ｎｍの範囲内に集中した。この目的のために、３７０ｎｍ、３７５ｎｍ及び３８０ｎｍの中心通過波長を有する異なるバンドパスフィルタが３７９ｎｍのＬＥＤのビーム経路に挿入され、図６にプロットされたスペクトル曲線を作成した。比較のために、水銀アークランプからの３６５ｎｍのスペクトル出力も示す（黒色の破線、（ａ））。表１に、５つの曲線のスペクトル特性をまとめている。
【００５３】
【表１】
2018519855.tif 000003
【００５４】
図７Ａ〜図７Ｂは、適用波長の調整による度数変化の潜在的な向上を調査するために、同じ空間放射照度プロファイル１５０、同じ平均放射照度、及び同じ処理時間を用いて一連の調光レンズに照射したが、照射ビームのスペクトル帯域を変えたことを示している。異なる４つのスペクトルバンドパスが適用され、これらは、水銀アークランプ＋３６５ｎｍのＢＰフィルタ、３７９ｎｍのＵＶ  ＬＥＤ＋３７０ｎｍのＢＰフィルタ、３７９ｎｍのＵＶ  ＬＥＤ＋３７５ｎｍのＢＰフィルタ、及び、３７９ｎｍのＵＶ  ＬＥＤ＋３８０ｎｍのＢＰフィルタに相当する。図７Ａは、＋１．２５Ｄの目標度数変化による遠視の調整に用いられた空間放射照度プロファイルを示している。図７Ｂは、−０．７５Ｄの目標度数変化による近視の調整に用いられた空間放射照度プロファイルを示している。同一の処理条件及びスペクトルバンドパスを用いて、４つの調光レンズをそれぞれ照射した。
【００５５】
表２に、光学系の眼鏡面を基準とした、屈折力の変化をまとめている。実施形態において、屈折力の変化は、調光レンズ１３０しか特徴づけることができず、他の実施形態では、光学系１４０全体を特徴づけることができる。光学系１４０が人間の眼である場合、角膜は、レンズ１３０の屈折力の変化が眼全体の屈折力の変化をどのように解釈するかに影響を及ぼす。表２における第２列は、水銀アーク光源からのフィルタリングされた３６５ｎｍの輝線を照射された、一連の既存ＬＡＬ実施形態について遠視及び近視の屈折変化を挙げている。次の３つの列は、長い波長を有したスペクトルバンドパスを用いる調整データに相当する。これら３つのバンドパスにおける度数変化の検査とともに、水銀アーク光源に対するこれら度数変化の比率は、光開始剤とＵＶ吸収剤との相対的な吸収比が大きなスペクトル領域に照射波長を調整することによって、同じ公称露光条件において、大きな度数変化を達成することが可能であることを示した。
【００５６】
【表２】
2018519855.tif 000004
【００５７】
同様に、表３に、４つのスペクトルバンドのうちの３つによって行われた、付加的な一連の屈折調整をまとめている。これら調整では、遠視屈折異常と乱視屈折異常の両方を補正し、さらに、老眼を補正する負の４次球面収差も誘導する単一の空間放射照度プロファイルとともに、単一のノモグラム処理プロトコルを適用した。表の第２列は、フィルタリングされた水銀アーク光源を用いた調整結果を示している。第３列及び４列に、長い波長のスペクトル帯域適用後の屈折変化のデータをまとめている。これら後の２列の比較は、適用したスペクトルバンドパスがわずかに長い波長しかシフトしなかったにもかかわらず、度数変化の劇的な増加及び４次球面収差の誘導を示す。光源波長のわずかな調整に対する屈折変化の不相応に強い反応は、光学性能係数、及び開発過程の重要な部分としての種々のシステム係数に対するこれら依存性の非自明な分析及び調査に関する重大な実証である。
【００５８】
【表３】
2018519855.tif 000005
【００５９】
これら実験は複数の重要な教えを明らかにし、（ａ）光源１１０の波長を変化させることによって、光学性能に対して決定的に大きな影響を及ぼし、３６５ｎｍ波長の１５ｎｍの変化、わずか４％の相対的な変化によって、屈折転帰の変化を倍増させることができる。このことが波長を重大なシステム係数にする。（ｂ）波長が長いほど、屈折の変化は大きくなり、屈折の変化は波長の増加に伴って増加する。これら結果から、ＵＶ光源１１０及び光送達システム１２０が、可能な限り長い波長のＵＶ光を送達してＬＡＬ１３０を最大に屈折変化させるように構成される必要があると結論づけざるをえない。
【００６０】
但し、レンズ調整システム１００の光学性能を総合的に検討するために、他の光学性能係数も同様に検討した。図８Ａ〜図８Ｂは、標準ザイゴ（Ｚｙｇｏ)干渉計を用いた、照射後の調光レンズの干渉縞の検討を示している。干渉縞の空間範囲は、その曲率半径が照射ステップ２３０によって影響を受けた、屈折変化域１６０の半径を明らかにする。注目すべきことに、等しい他の全てのシステム係数、例えば、放射照度プロファイル及び放射照度では、長い波長を用いた照射によって、屈折変化域１６０の半径が小さくなることが観察された。前述したように、屈折変化域１６０の縁が非常に十分に画定されていることを観察され、ひいては、それが光学系１４０の動作開口の内側にある場合に、顕著な光学的歪みが導入され得るので、屈折変化域１６０の半径を最大にすることは、別の高い価値の光学性能係数である。光学系１４０が人間の眼である場合の実施形態において、この光学性能の要求は、４．５ｍｍ〜６ｍｍの範囲内にあることが必要な屈折変化域１６０の半径とおおよそ解釈される。幾つかの実施形態において、半径は５ｍｍよりも大きい必要があり、他の場合、５．３ｍｍよりも大きい必要がある。
【００６１】
上述の考察に基づいて、調光レンズの光学性能をどのようにして総合的に向上させるかについて、検討を行った。「性能指数」は、（ａ）波長を増加させて屈折変化を増加させるのに必要な競合する設計上の力と、（ｂ）波長を減少させて屈折変化域の半径を増加させるのに必要な競合する設計上の力との平衡を保つために考案された。
【００６２】
図９は、３６７ｎｍ〜３８２ｎｍの範囲内の中心波長を有する一連のスペクトルを生成する水銀アークランプ源のビーム経路への異なるバンドパスフィルタの挿入によって生じた正規化された一連のスペクトルバンドパスを示している。そして、これらスペクトルの６つのバンドパスを用いて、一連のＬＡＬに照射した。性能指数として、誘導された「波面の弛み」を選択した。波面の弛み又は略して「弛み」は、次のように、レンズの屈折変化域の半径の二乗と屈折度数変化との積の半分である。
Ｓａｇ  =  Δ（Ｄｉｏｐｔｒｉｃ  Ｐｏｗｅｒ)  *  ｙ2/2
式中、ｙはレンズの屈折変化域の半径であり、Δ（Ｄｉｏｐｔｒｉｃ  Ｐｏｗｅｒ)は、１／長さ、例えば１／ミクロンの単位により測定された、照射前から照射後までの屈折度数の変化である。この値は、調光レンズ１３０又は調光レンズ１３０を含む光学系１４０全体の屈折度数変化を表現し得る。
【００６３】
表４Ａの第２列は、３６５ｎｍのフィルタリングされた水銀アークランプにおける屈折変化のデータを示している。連続する列はそれぞれ、スペクトルのバンドパス、したがって長波長側にシフトする中心波長の対応するデータを示している。弛みのデータは、調査したＵＶスペクトル全体においてその極大値の割合として、相対的な用語により示されている。注目すべきことに、弛みのデータが、波長の関数として極大値を示すことに留意すべきである。これは、選択された性能指数、波面の弛みが、妥協の波長であって、屈折度数変化を増加させる競合力と屈折変化域の半径を増加させる競合力との平衡を保つ妥協の波長を決定するのに有用であることを示す。弛みの絶対値が調光レンズの二次詳細に依存するため、結果は相対的な用語により示され、１００％が最大の弛みを示し、この最大値の割合として他の弛みの値を示す。
【００６４】
【表４Ａ】
2018519855.tif 000006
【００６５】
表４Ｂは、一部のシステム係数、例えばＵＶ吸収剤の濃度をわずかに変更した調光レンズ１３０の別の実施形態に関する類似実験を示している。
【００６６】
【表４Ｂ】
2018519855.tif 000007
【００６７】
これら観察に基づいて、波面の弛みは、重要なシステム係数のどの値が最良の光学性能を最大にし、競合するそれぞれの設計係数の平衡を保つかを決定する有用な性能指数であることが結論づけられる。したがって、レンズ調整システムの幾つかの実施形態において、種々のシステム係数は、波面の緩みが紫外スペクトルにわたってその最大の１０％以内であるように選択される。他の実施形態において、これらシステム係数は、波面の緩みが同じ紫外スペクトルにわたってその最大の５％以内であるように選択される。これら選択は、良好な全光学性能を有するレンズ調整システムを特定する。
【００６８】
幾つかの実施形態において、これら考察により、３７０ｎｍ〜３９０ｎｍの範囲内の中心波長を有する紫外線を用いて調光レンズ１３０に照射する、紫外光源１１０及び光送達システム１２０であると解釈される。他の実施形態において、紫外光源及び光送達システムは、３７４ｎｍ〜３８２ｎｍの範囲内の中心波長を有する紫外線を用いて、調光レンズ１３０に照射する。そして、幾つかの実施形態において、３７５ｎｍ〜３７７ｎｍの領域（ｒｅｇｉｍｅ)の中心波長を用いることができる。
【００６９】
さらに、波面の弛み及び他の光学性能係数が、ＵＶ光のＦＷＨＭ値に対しても同様に非常に敏感であり、狭いＦＷＨＭ値でのこれら最も好ましい挙動に近くなるため、幾つかの実施形態では、紫外光源及び光送達システムは、１０ｎｍ未満の半値全幅（ＦＷＨＭ）スペクトル帯域幅を有する紫外線を調光レンズに照射するように構成され得る。他には、２ｎｍ〜８ｎｍの範囲内の半値全幅スペクトル帯域幅を有する紫外線を調光レンズに照射するように構成され得る。
【００７０】
これら結果は、中心波長だけでなく、光源のＦＷＨＭ値に対しても敏感であった。実際に、水銀アークランプのスペクトルは、実質的な赤方偏移尾部（ｒｅｄ-ｓｈｉｆｔｅｄ  ｔａｉｌ)、３９０ｎｍまでずっと延びるそのスペクトルの一部を含有することが観察された。３７０〜３８０ｎｍの領域におけるこの放射照度の一部は有用であると考えられるが、高い波長、３８０〜３８５ｎｍを超える波長における放射照度は、最適ではない。したがって、幾つかの実施形態における方法２００の照射ステップ２３０は、スペクトルの望ましくない足（ｆｏｏｔ)の少なくとも一部を抑制する、光送達システム１２０における又は光源１１０自体におけるバンドパスフィルタによってフィルタリングされた紫外線によって調光レンズ１３０に照射することを含み得る。幾つかの実施形態において、このバンドパスフィルタは、例えば、スペクトルの最大値の２０％、及び中心波長よりも長い波長における紫外光源のスペクトルの範囲を、スペクトルの最大値の２０％、中心波長よりも短い波長における紫外光源のスペクトルの範囲の２倍未満にさせ得る。すなわち、光送達システム１２０の幾つかの実施形態は、スペクトルの長波長で赤方偏移尾部の少なくとも一部を除去するように構成され得る。
【００７１】
光学性能の向上２
上述の実施形態は、賢明に選ばれた性能指数、波面弛みを分析することによって決定された、高い光学性能を提供した。他の実施形態において、他の光学性能係数も同様に向上させることができる。例えば、レンズ調整システムによる＋／−２ディオプターの屈折力変化を確実に達成する重要性は、高い値の光学性能係数でもある。上述した調光レンズのうちの一部は、少ない屈折変化を示した。したがって、望ましい＋／−２Ｄ屈折変化を提供する方法を決定するために、システム係数に関する更なる検討を行った。
【００７２】
先に進む前に、屈折の変化は、調光レンズ１３０が埋込まれたか又は挿入された光学系１４０全体において測定できることについて言及する。光学系の他の光学要素は、この屈折変化全体に対して影響を及ぼし得る。例えば、光学系が人間の眼である場合には、それは、さらに、屈折力とその変化に影響を及ぼす角膜を含む。人間の眼の場合には、眼の眼鏡面において又は眼鏡面を基準として、−２ディオプターの屈折変化を測定することができる。幾つかの実施形態において、屈折の変化は、レンズ１３０単独の変化を意味し得る。幾つかの実施形態において、±３ディオプターの屈折変化は、例外に対処するのに望ましいことがある。
【００７３】
波長、化学組成及び濃度に関するＵＶ吸収剤材料の吸収特性の依存性の分析により、検討を開始した。前述したように、調光レンズの光重合過程は、光開始剤によって触媒される。光開始剤は、光子の吸収時に、分解し、マクロマーのメタクリレート末端基と化学的に反応する活性ラジカルを形成し、重合過程を開始する。レンズの大部分における別のＵＶ吸収種は、ＵＶ吸収剤である。この分子もＵＶ光を吸収するが、光重合反応には関与しない。代わりに、この分子はＵＶ光を吸収し、熱として又は蛍光を介して、吸収されたエネルギーを消散する。一部の既存レンズでは、調光レンズの光重合は、水銀アークランプからのフィルタリングされた３６５ｎｍ（ＦＷＨＭ≦１０ｎｍ）の線を用いることによって遂行される。ＵＶスペクトルにわたって掃引する中心波長を有した光源を用いて、波長に対する光開始剤及びＵＶ吸収剤の吸収の依存性を再度検討した。
【００７４】
表５は、３５５〜３９０ｎｍの波長の関数としての、光開始剤（ＰＩ）、ＢＬ4Ｂ及びバルクＵＶ吸収剤の吸収係数を示している。表５の最後の列は、３５５ｎｍ〜３９０ｎｍのＵＶ吸収剤の吸収係数に対する光開始剤の吸収係数の比率を示している。３６０〜３７０ｎｍの比率、すなわち、３６５ｎｍの輝線のＦＷＨＭスペクトルバンドにおける比率の検査は、０．１７の値を示すにすぎない。吸収確率の観点から、このことは、レンズに照射する全１００の光子において、ＵＶ吸収剤によって８３の光子が吸収され、光開始剤によって１７の光子が吸収され、１７の光子が光重合反応に関与しているにすぎないことを意味する。但し、３７５ｎｍ〜３９０ｎｍのこの比率の検査は、この比率が劇的に増加し、別の重大なシステム係数にすることを示す。したがって、適用される波長をより長い値に変化させることによって、光重合過程はより効果的になる。
【００７５】
但し、「光学性能の向上１」の節のように、競合するシステム係数が再度特定された。３８５ｎｍに接近しこれを超えると、光開始剤とＵＶ吸収剤の両方の絶対的な吸収は、大幅に低下することが観察された。したがって、３８５ｎｍの前後及びこれを超える中心波長を有した紫外線は、低い効率により吸収され、このため、光開始剤とＵＶ吸収剤はともに、これら波長を超えると、急速に効果がなくなる。
【００７６】
したがって、吸収係数の比率の平衡を保つことによって、長い波長が優先されるが、吸収の絶対的な値は、３８０ｎｍを超える波長を優先せず、３８０ｎｍ前後の波長領域は、最も効果的な光重合過程を提供し、そして、吸収効率の態様から最良の光学性能を提供することを確認できる。
【００７７】
【表５】
2018519855.tif 000008
【００７８】
表６は、この分析及び競合光学吸収性能係数の最適化によって、向上した所望の光学性能、本質的に約３８０ｎｍの予想波長において２ディオプターを超える屈折変化が顕著に提供されたことを示している。
【００７９】
【表６】
2018519855.tif 000009
【００８０】
この分析は、ＵＶ吸収剤の吸収係数に対する光開始剤の吸収係数の比率を最大にする性能指数に基づいて特定された波長領域において、＋／−２ディオプター屈折変化を提供できる吸収係数及び濃度を有するとともに、これら吸収係数の絶対値が光重合を効果的に行うのに十分に高いままであると付加的に考察される光開始剤及びＵＶ吸収剤を選択可能であることを明らかにした。
【００８１】
この「光学性能の向上２」の節は、冒頭の一節において論じた光学性能係数（ａ）及び（ｂ）に加えて、光学性能係数の一部の付加的な例を説明した。これら一節に説明されているように、多くの考えられる係数から、これら付加的な光学性能係数が特定され、多次元設計及び開発空間が生まれ、続いて、最大化過程を導くために、特定の種類の性能指数を開発した。そして、冒頭の一節に説明したステップ（１）〜（１２）と全て類似するステップにより、最も重要な方法のこれら光学性能係数に影響を及ぼすシステム係数が特定され、レンズ調整システム１００の光学性能を最大に向上させる値に調整された。
【００８２】
光学性能の向上３
「光学性能の向上１」及び「光学性能の向上２」の節は、複雑な多次元調査によって、視力向上に関する決定的に向上した光学性能及び最も重要なシステム係数の慎重な設計による屈折転帰を有するレンズ調整システム１００が発見された、種々の実施形態を説明した。本節は、同じシステムであるが入射光の透過部分を制御する及び好ましくは低減する観点から、光学性能の評価に焦点を当てる。光学性能のこの態様の向上は、光学系１４０が人間の眼である場合に、調光レンズ１３０に透過する光の照射が網膜の露出限界を十分に下回ることを確認するのに有用であり、実際に重要であり得る。
【００８３】
本出願の別の箇所に記載されているように、幾つかの既存調光レンズ１３０は、調光レンズの大部分にＵＶ吸収剤を含むが、その上、図４Ｂに示されているように、周囲のＵＶ照射源から及び閉じ込め処理の間に網膜を保護するように機能する、高吸収ＵＶ背面層又は遮断層３１０も含む。
【００８４】
照射ステップ２３０を行い、光学系１４０の屈折特性を調整し、患者の最適な視力を達成した後、調光レンズ１３０における照射ステップ２３０により、初期位置から新たな位置へ拡散するマクロマーは、調光レンズ１３０が更に屈折変化するのを防止するために、ステップ２５０において、閉じ込められ、換言すると、光重合される。閉じ込め放射露光は、屈折調整ステップ２３０に使用される典型的な露出よりも、およそ１０〜２０倍大きくなり得る。閉じ込めステップ２５０の間に、眼、具体的には網膜の露出を最小にするために、レンズの大部分のＵＶ吸収剤によって、且つ、レンズの後方におけるＵＶ吸収背面層３１０によって、入射ＵＶ光の照射を低減し且つ十分に減衰することが重要である。
【００８５】
全体的な透過率減少を決定するために、先と同様に、一連のスペクトルバンドパス及び中央ピーク波長を用いて、調光レンズにおいて、分光透過率測定を行った。全ての分光透過率測定は、湿潤したセルを、６”積分球（ＯＬ‐ＩＳ‐６７０、グーチ＆ハウスゴー（Ｇｏｏｃｈ  &  Ｈｏｕｓｅｇｏ)社、オーランド、フロリダ州）の光学的に連結されたファイバ（ＯＬ‐７３０‐７、グーチ＆ハウスゴー社、オーランド、フロリダ州）の入口開口部、較正された（ＮＩＳＴトレーサブル）二重格子分光放射計（ｄｏｕｂｌｅ  ｇｒａｔｉｎｇ  ｓｐｅｃｔｒｏ-ｒａｄｉｏｍｅｔｅｒ)（ＯＬ‐７５６、グーチ＆ハウスゴー社、オーランド、フロリダ州）に取り付ける（ｆｉｘｔｕｒｉｎｇ)ことによって、行った。
【００８６】
図１０Ａ〜図１０Ｂには、異なるスペクトルバンドパス及び中心波長を使用する、１組の調光レンズの結果が示されている。図１０Ａは、レンズの前面に入射する４つの中心波長それぞれにおける分光放射照度を示している。４つの曲線下面積、すなわち、入射積分分光放射照度及び入射積分スペクトルパワーは、４つのスペクトルバンドパスそれぞれとほぼ同じであった。図１０Ｂは、これらレンズによる、それぞれの中心波長及びバンドパスにおける分光透過率又は透過後の分光放射照度を示している。レンズの前面に入射する光の積分スペクトルで割った透過光のスペクトルの積分は、レンズの透過を特徴づけるのに用いられる手段の一つである。
【００８７】
表７は、透過率測定の概要を示している。比較を容易にするために、それぞれのスペクトルバンドパスの透過率は、３６５ｎｍのフィルタリングされたアーク光源の透過率に対して示されている。比率の検査は、３７４ｎｍ（ＦＨＷＭ＝６ｎｍ）及び３７７ｎｍ（ＦＷＨＭ＝６ｎｍ）の中心波長を有するスペクトルバンドパスによって、３６５ｎｍの光源よりも顕著に少ない透過光が発生し、７０％及び３７％の透過率の減少がそれぞれ観察されたことを示す。これとは対照的に、３８０．５ｎｍ（ＦＷＨＭ＝８ｎｍ）の中心波長を有するスペクトルバンドパスは、３６５ｎｍの水銀アークランプと比較して、２６９％を超える光を透過した。
【００８８】
【表７】
2018519855.tif 000010
【００８９】
この透過率データの分析は、調光レンズの実施形態が、３７４ｎｍ〜３７７ｎｍの領域の中心波長を有するＵＶ光の特に効果的な光減衰を示す。さらに、これは、適切な性能指数（この場合、減衰と直接関係する透過率）の賢明な選択による別の重要な光学性能係数をどのように向上させるかについての別の調査、続いて、この性能指数をどのように向上させるかについてのシステム係数の空間の慎重な分析である。
【００９０】
ここで、注目すべきことに、表４Ａ及び４Ｂが、別の性能指数、２つの他の光学性能係数の同時の最適化を表し、さらに、３７５〜３７７ｎｍの範囲（ＦＷＨＭ＝６ｎｍ）において最適な傾向にあった波面の弛みを示したことが想起される。このように、本分析は、この３７５〜３７７ｎｍの中心波長範囲が波面弛みを最大にすると同時に、この１組の調光レンズの光減衰も最大にすることを明らかにした。これら２つの光学性能係数の向上の関係は、複雑な多次元システム設計プロジェクトの例である。
【００９１】
先に強調したように、中心波長及び他のシステム係数によって複数の性能指数が同時に最適化される、特定の実施形態の確認及び開発に加えて、更に多くの競合光学性能係数を表す、これら最適なシステム係数を決定する複雑な多次元方法も、それ自体、ステップ（１）〜（１２）において先に説明したとおり、創作性を有する。
【００９２】
光学性能の向上４
先の３つの「光学性能の向上」の節において説明した、屈折度数変化及び分光透過率の実験に加えて、更なる光学性能係数は、先の３つ節において説明した、本発明の照射ステップ２３０によって生じる光学性能係数の向上が、方法２００の閉じ込めステップ２５０の後であっても維持されているか否かについての疑問点に関連する。閉じ込めステップ２５０が、残存するマクロマーを光重合するとともに、残存する全ての光開始剤を中和して「消費する」ため、この疑問点に対する回答は明らかではない。さらに、システム係数の適度の変化に対する反応の多くは、非常に非線形であり、光学性能の変動を非常に増幅することが分かり、表７に示されているように、光の波長が３８０ｎｍにおいて最小量しか変化しない場合に、最後の例は非単調で、急速で、透過率を指数関数的に非常に上昇させた。
【００９３】
光学性能係数の調整の持続性を評価し向上させるために、２組の調光レンズにおいても、一連の閉じ込め照射を行った。第１の群は既存ＬＡＬを含み、ここでは照射ＵＶ光が３６５ｎｍの典型的な中心波長を有していた。もう一方の群は、先の３つの節に従って最適化されたＬＡＬを含み、決定された、３７７ｎｍ（ＦＷＨＭ＝６ｎｍ）の対応する最適スペクトルのバンドパス又は中心波長を用いて照射した。これらは、ＬＡＬ´レンズと示される。
【００９４】
これらＬＡＬ´レンズの実施形態は、レンズ大部分におけるＵＶ吸収剤濃度の減少に関与していた。概して、ＵＶ吸収剤は、０重量％〜０．０５重量％の範囲内の濃度を有する。既存ＬＡＬのうちの幾つかの実施形態は、０．０４重量％以上の濃度のＵＶ吸収剤を有する。ＬＡＬ´の実施形態は、０．０４重量％未満、例えば０．０３重量％〜０．０４重量％の範囲内の、濃度が減少したＵＶ吸収剤を有する。幾つかの実施形態において、ＵＶ吸収剤の濃度は０．０３重量％であり、幾つかの実施形態では、これよりも少なくてもよい。これら選択肢によって、調光レンズの大部分のＵＶ吸収剤が減少することから、ＬＡＬ´中のＵＶ吸収剤と光開始剤との間には、適用される光の競合は少ない。
【００９５】
さらに、吸収係数が向上したＬＡＬ´レンズの背面層３１０に、新たなＵＶ吸収分子ＵＶ１２が組み込まれた。ＬＡＬ´レンズの背面層に一部用いられる、効果的なＵＶ吸収剤、例えばＵＶ１２分子の実施形態は、本出願と同一の権利者による米国特許第９，１１９，７１０号に記載され、同特許は、全体として参照により本明細書に援用される。
【００９６】
最適化される次のシステム係数は、背面層３１０の厚さ及び対応する光学濃度であった。背面層３１０の厚さ及び光学濃度を増加させることによって、高い光学性能係数である、網膜及び眼の露出を減らし最小にすることができる。幾つかの実施形態において、人間の網膜の露出限界を下回るまで、調光レンズに透過する閉じ込め照射の透過部分の放射照度を低減する程度に十分に高い光学濃度を有するように、紫外線吸収背面層３１０が選ばれた。他の実施形態において、背面層は、閉じ込め照射の透過部分の放射照度を、人間の網膜の露出限界の１０分の１未満まで低減する程度に十分に高い光学濃度を有していた。
【００９７】
前述したように、閉じ込め照射は、マクロマーの一部のみを光重合することを目的とした照射ステップ２３０に用いられる放射照度よりも１０〜３０倍高く、場合によっては約２０倍高かった。
【００９８】
これら２つの群の閉じ込めレンズの化学抽出分析、続いて、これら残存するマクロマー及び光開始剤の濃度の比較は、ＬＡＬ´レンズの最適化されたスペクトルバンドパスによって、光開始剤及びマクロマーの重合効率がそれぞれ３４％及び２０％向上することを示した。
【００９９】
図１１は、ＬＡＬ及びＬＡＬ´レンズの光学性能を比較した検討の一部の結果を示している。入射分光放射照度は左側の縦軸から読み取られ、透過放射照度は右側の縦軸から読み取られる。全体として、両方のレンズは、入射放射照度よりもおよそ３桁小さい透過放射照度によって示されているように、放射照度を大幅に減衰させた。このほかに、ＬＡＬ´レンズは、さらに、（ｃ）の曲線の振幅によって示されているように、透過率を減少させ、ＬＡＬ´レンズは、（ｄ）の曲線の振幅よりもはるかに小さいことを表し、ＬＡＬレンズは同等の入射放射照度を表した。（１）大部分におけるＵＶ吸収剤の濃度を、０．０４重量％超から０．０３重量％〜０．０４重量％の範囲内まで、場合によっては０．０３重量％まで減少させる効果と、（２）異なる吸収分子の利用による、背面層におけるＵＶ吸収剤の吸収係数を増加させる効果と、（３）ＬＡＬ´レンズにおいて、適切に選ばれた（さらに、上述した及び以下に説明する）範囲内の背面層の厚さ及び対応する光学濃度を用いる効果の蓄積によって、ＬＡＬレンズと比較して、１０〜２０の係数、透過放射照度が減少した。この透過放射照度が、直接、重要な光学性能係数である網膜の露出を制御することを考慮すると、このような大きな係数によって減衰が強くなることは、非常に有用な利益である。
【０１００】
ＬＡＬレンズと比較した、ＬＡＬ´レンズによるＵＶ遮断効率の向上は、ＵＶスペクトル全体にわたる分光放射照度を積分することによって、別に表すことができる。幾つかの実施形態において、レンズ入射紫外線の放射照度に対する、紫外線のレンズ透過部分のこのスペクトル積分放射照度の割合は、ＬＡＬ´レンズでは０．１％未満であった。幾つかの実施形態において、この割合は０．０２％未満であった。これら非常に低い透過放射照度値は、ＬＡＬ´レンズが、閉じ込め照射を含む照射を非常に効果的に減衰させており、このため、ごく最小の効果的な網膜の露出が保証されることを示す。
【０１０１】
ＬＡＬ´レンズの背面層の厚さを更に増加させることによって、更に良好に減衰すると結論づけることができた。但し、注目すべきことに、光学性能係数の競合は、ＵＶ背面層が閉じ込め光を非常に効果的に遮断するため、この背面層内のマクロマーの一部が、閉じ込めステップ２５０の間であっても重合せず、このため移動性が残存することが観察されたことによって、再度発見された。したがって、全方法２００が終了した後であっても、これらマクロマーは、依然として、調光レンズ１３０の大部分に拡散することがあり、計画されず望ましくない方法により、その光学性能を変え得る。この後、背面層３１０を薄くすることによって、潜在的に望ましくない光学性能の変化を最小にすることができる。しかしながら、これを行うことによって、入射ＵＶ光を減衰させるその性能が低下する。ここでも、これら競合係数を同時に最適化するために、一方では背面層を厚くするのを促進し、他方では背面層を薄くするのを促進するために、性能指数を開発した。その結果、幾つかの実施形態において、閉じ込めによって重合されていない、紫外線吸収背面層中のマクロマーが、後に、調光レンズの屈折度数を０．２Ｄを超えて変える可能性がない程度に十分に薄いため、紫外線吸収背面層３１０が選ばれた。
【０１０２】
幾つかの実施形態において、上述の光学濃度及びこれら競合性能係数を背面層３１０の厚さと解釈すると、紫外線吸収界面層の厚さは１００ミクロン未満であった。他の実施形態において、この厚さは、３０〜７０ミクロンの範囲、例えば５０ミクロンであった。
【０１０３】
光源及び光送達システム
この最後の節では、光源１１０及び光送達システム１２０について、一部詳細に説明する。種々の実施形態において、ＵＶ光源１１０は、調光レンズの度数の変更に用いられる３６５ｎｍ〜３８１ｎｍ範囲の中心波長を有するＵＶ光を発生させることができる。幾つかの実施形態において、ＵＶ光は、３７０ｎｍ〜３７９ｎｍの範囲の中心波長を有する。幾つかの実施形態において、ＵＶ光は、３７０ｎｍ〜３７７ｎｍの範囲の中心波長を有する。中心波長について言及するとき、「約」という用語は＋／−０．５ｎｍを意味し得る。
【０１０４】
さらに、狭い半値全幅スペクトル帯域幅（ＦＷＨＭ）も有益であり得る。したがって、実施形態には、狭いスペクトル帯域幅を有するＵＶ光が使用される。例えば、＋／−１０ｎｍのスペクトル帯域幅を有するＵＶ光が用いられる。幾つかの実施形態において、スペクトル帯域幅は５ｎｍ〜１０ｎｍの範囲であり、例えば、スペクトル帯域幅は、５ｎｍ、６ｎｍ、７ｎｍ、８ｎｍ、９ｎｍ又は１０ｎｍであってもよい。一部の付加的な実施形態において、スペクトル帯域幅は２ｎｍ〜８ｎｍの範囲であり、一部では、６ｎｍ〜８ｎｍの範囲であり得る。所望の狭いスペクトル帯域幅を達成するのに用いることができる、複数の方法が知られている。例えば、ＵＶ光源のビームに、市販のバンドパス干渉フィルタを挿入してもよい。
【０１０５】
概して、あらゆるＵＶ光源が、本発明の実施形態により利用され得る。例えば、ＵＶ光源は、レーザ、発光ダイオード、又はＵＶスペクトルを有する種々の種類のランプであってもよい。また、ＵＶ光源は、連続波（ＣＷ）又はパルスであってもよい。特定の実施形態は、調光眼内レンズに照射するＵＶ光源を提供する。有用な光源は、ＣＷ  ＬＥＤ、ＣＷレーザなどの連続波（ＣＷ）ＵＶ光源、又はアーク放電ランプ、パルスＵＶレーザ及びアークランプを含むが、これらに限定されない。一実施形態において、拡張された紫外光（ＵＶ）源、例えば、レンズに照射するＵＶ発光ダイオード（ＬＥＤ）を用いることができる。これら例示的なＵＶ光源は、調光レンズにＵＶ照射を行う所望のスペクトルバンドパスフィルタとともに用いることができる。幾つかの実施形態において、ＵＶ光源は、連続波発光ダイオードであり得る。
【０１０６】
幾つかの実施形態において、方法２００は、さらに、レンズを含む光学系（例えば、眼）の収差（先に存在する収差、並びに臨床手法及び創傷治癒によって生じる収差を含む。）を測定することと、ＵＶ光を変更する光源を並べ、収差を効果的にゼロにする空間的に画定されたパターン１５０により、レンズ１３０にＵＶ光を当てることと、を含む。ＵＶ光の放射照度及び持続時間の制御によって、当たる光の大きさが制御される。レンズに照射している間に、パターンを制御し監視することができる。
【０１０７】
眼の収差を測定するのに適用可能な機器は多く存在する。例えば、患者の眼鏡の処置を決定するのに用いられるものと同じ機器を用いてもよい。球面及び乱視屈折異常並びに眼の高次収差を測定する機器は、いくつか存在する。今日用いられている最も一般的な波面センサのうちの一つは、シャック‐ハルトマン（Ｓｈａｃｋ-Ｈａｒｔｍａｎｎ)波面センサに基づくものである。収差を測定する機器は独立型の機器であるか、又は照射システムに組み込むことができる。診断が照射システムに組み込まれている場合、照射時に更に容易に診断を行うことができる。
【０１０８】
幾つかの実施形態では、眼の収差を測定するのにシャック‐ハルトマン波面センサが用いられ、そして、調光レンズの反応ノモグラムが調べられ、測定された収差を補正するのに必要な空間放射照度プロファイルが決定される。これに続いて、この放射照度プロファイルは、プログラマブルマスク発生器、例えばデジタルミラーデバイスに配置され得る。次に、閉ループ動作により較正カメラを用いて、デジタルミラーデバイスを補正し、投影光学系の収差と光源の不均一性を補償することができる。そして、調光レンズを所定時間照射することができ、その後、眼の収差を再測定し、適切な補正が行われたことを保証することができる。必要に応じて、補正が許容可能な又は計画された屈折範囲内になるまで、過程を繰り返すことができる。収差を測定するシャック‐ハルトマン波面センサの例示的な使用は、米国特許第６，９０５，６４１号の図６に記載されている。
【０１０９】
特定の例において、ＬＡＬは患者の眼内に埋込まれ、眼の屈折によって、その後の動作を安定させる。標準屈折技術、場合によっては波面センサを用いて、患者の眼の収差分析が行われる。先に求められたノモグラムとともに、眼の測定された収差の情報を用いることによって、所望の照射プロファイル及び用量を算出し、本明細書に開示されている方法２００の変形を用いＬＡＬを補正して患者の視力を補正することができる。
【０１１０】
一旦、その計画値からの収差又は屈折度数の偏差が補正されたら、ステップ２５０において閉じ込め照射がなされる。閉じ込め照射は、同じ照射システム１１０〜１２０を用いてすることができるが、これは必然的ではない。
【０１１１】
種々の実施形態において、変更ＵＶ光が発生し、収差、例えば測定された収差とは逆位相である収差を補償するパターン又はプロファイル１５０により、調光レンズ１３０に投影される。ビーム強度成形器（ｂｅａｍ  ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ  ｓｈａｐｅｒ)を用いて、ＬＡＬにおいて、カスタマイズされた屈折変化を発生させることができる。例えば、光学レンズ及び／又はアポダイジングフィルタを用いて、カスタマイズされたパターンを形成し、ＬＡＬにおいて、カスタマイズされた屈折変化を発生させてもよい。
【０１１２】
幾つかの実施形態において、光を変更するパターンは、所定の空間放射照度プロファイルを有するアポダイジングフィルタを用いて得られる。アポダイズされたパターン（ａｐｏｄｉｚｅｄ  ｐａｔｔｅｒｎ)は、複数の方法を用いて発生させ、種々の形態をとることができる。例えば、所望の透過パターンは、写真用フィルム上に結像された静的マスクパターン、パターン発生器を用いた基板上に光化学的にエッチングされた静的マスクパターン、又は化学蒸着法（ＣＶＤ）を用いて適切な基板に塗布されたクロムであり得る。この種類の静的パターンは、連続構造又はハーフトーン構造のいずれかであり得る。加えて、所望のパターンは、適切な空間光変調器（ＳＬＭ）、例えば、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）若しくはデジタルミラーデバイス（ＤＭＤ）、パターンの回転若しくは平行移動、又は露出した発光の放射照度プロファイル若しくは積分時間を動的に変える他の方法によって発生するような動的なものであり得る。一部のレーザは自然にアポダイズされ、調光レンズの度数又は非点収差を補正する、更なる強度変調が必要ない。例えば、写真用フィルムマスクも用いてもよい。このような実施形態において、写真用フィルムは、従来のスライドプロジェクタと同様に、ＵＶ投影システムにおいて三次元強度プロファイルを生成するように、２枚のスライドガラス間に配置することができる。主な構成要素は、ＵＶ光源、集光光学系、視野レンズ、アポダイジングフィルタ及び投影光学系である。
【０１１３】
更に別の実施形態では、空間光変調器（ＳＬＭ）又はデジタルミラーデバイス（ＤＭＤ）を用いることができる。これら実施形態のうちのいずれかにおいて、測定された光学収差を補正するのに発生させた光の計画されたパターン又はプロファイルは、例えばシャック‐ハルトマンセンサからの、波面センサのフィードバックを用いて、得られるか又は変更され得る。デフォーマブルミラー（ＤＭ）と組み合わせて用いられる、このようなセンサは、天体望遠鏡の収差を補正するのに広く用いられている。
【０１１４】
空間的に画定された可変放射照度パターンを発生させる別の潜在的な供給源は、ＵＶ垂直共振器面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）である。静的マスク、又は動的光変調器、例えばＬＣＤ若しくはＤＭＤの使用とは対照的に、ＶＣＳＥＬアレイは、レーザアレイ、レンズマトリックスアレイ及び投影光学系が必要であるにすぎない。このため、この利点は、低コストと複雑性であり得る。レーザの制御ＶＣＳＥＬ二次元アレイは、マスク又はＳＬＭの代わりとなり得る。ＶＣＳＥＬは、単一素子レーザ、一次元アレイ又は二次元アレイであり得る。それぞれのレーザ素子は、光の狭い円錐の上面から、ほぼ正方形のレーザビームを放射することができる。これら装置に関する研究のほとんどは、通信用途の近赤外における研究であった。一部の可視アレイは、画像を走査及び検出するために開発されている。二次元アレイのフィルファクタは、通常、リードに必要な空間のため小さい。但し、レンズアレイは、９０％よりも大きなフィルファクタを得るように、ＶＣＳＥＬアレイの上部に配置することができる。これらレーザは、非常に高い変調周波数を有する。レーザの強度を制御することが非常に困難である場合、露光エネルギーは、パルス幅変調又は他の変調方式によって制御することができる。それぞれのレーザにおける強度又は平均エネルギーを空間的に制御することによって、効果的なビーム強度プロファイルを生成することができる。そして、このパターン又はプロファイル１５０は、ＬＡＬ又はフィルム上に結像し、所望の屈折パターンを生成することができる。この利点は、照射パターン及び増加したパターンの組合せの、直接的且つ瞬間的な又はほぼ瞬間的な制御である。
【０１１５】
同じビームプロファイルの変化は、種々の種類の空間光変調器及び標準ディスプレイ又は投影光学系によって遂行できるため、この実施形態のＵＶ‐ＶＣＳＥＬの波及効果は、単純性と包装の大きさにある。照射システムが波面センサ並びに一部の種類の表示及びビデオ性能と組み合わされる場合、これら問題は更に重要である。調光レンズに照射するＵＶ‐ＶＣＳＥＬの使用は、例えば、米国特許第６，９０５，６４１号に記載され、同特許は、全体として参照により本明細書に援用される。
【０１１６】
したがって、幾つかの実施形態では、ＵＶ垂直共振器面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）アレイを用いて、ＵＶ強度パターンを発生させ、ＬＡＬの表面にこれを投影することができる。このような構成は、さらに、種々の照射パターンを発生させる際に、光学系が小さく、軽く、更に用途が広く、そして他のＵＶパターニングシステムよりも複雑でないという点で、利点を提供する。また、光学効率が他のシステムよりも高い。さらに、このようなシステムは、熱の発生が少なく、そして、これらＵＶ光源の動作寿命が長くなる傾向にある。
【０１１７】
調光レンズの配合に応じて、適切な波長を有する光への露出によって、屈折調節組成物は照射空間（ｉｒｒａｄｉａｔｅｄ  ｖｏｌｕｍｅ)中に拡散し、レンズの屈折力を同時に変化させる。調光レンズの度数変化の大部分は、ＬＡＬの曲率半径の変化によるものである。それにもかかわらず、調光レンズなどの閉鎖熱力学系の屈折率が体積当たりの粒子の数に比例するため、屈折率の一部の局所的な変化も同様に生じる可能性がある。例えば、図７Ａに示されているように、空間放射照度プロファイル１５０を用いてレンズに照射する場合、照射域内のマクロマーは重合し、照射域と非照射域との間の化学ポテンシャルの差を生じ、照射域と非照射域との間の拡散勾配を効果的に設定する。熱力学的平衡を再確立するために、非露出域内の屈折調節組成物のマクロマーは、中心に向かって拡散し、曲率半径を減少させ、このため、レンズの度数を増加させる。
【０１１８】
一方、図７Ｂに示されているパターンを用いてレンズ１３０に照射する場合、マクロマーは、レンズの中心部から外へ拡散し、レンズの度数を効果的に減少させる。
【０１１９】
曲率半径のこれら変化の両方の可能性は、レンズの縁における境界条件、レンズにおける不均一な厚さ、そして、照射に対するレンズ材料の非線形反応の可能性により、照射の線形関数とは限らない。照射プロファイル、振幅及び露光時間は、ＬＡＬにおける変化の正確な量を生成するために患者毎に調整されなければならない。これは、球面度数変化、非点収差、球面収差及び他の収差を含む。これは、カスタマイズされた照射と称される。
【０１２０】
一実施形態によれば、空間光変調器を用いて、レンズ、例えばＩＯＬを形成するポリマーマトリックス中に分散した屈折調節組成物を含む組成物のためのカスタマイズされた空間放射照度プロファイルを生成することができる。上述したように、空間光変調器は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）又はデジタルミラーデバイス（ＤＭＤ）であり得る。
【０１２１】
例えば、スペクトルのＵＶ、可視又は近赤外線部分の電磁波照射は、商用ビデオ／コンピュータ投影システムに用いられるものと同様の投影システムを用いることによって、レンズに容易に投影される。しかしながら、これらプロジェクタは、プロジェクタに用いられるフィルムを交換するために、ＬＣＤ又はＤＭＤを用いる。ＬＣＤは、透過又は反射モードのいずれかにより作動し得る。ＬＣＤは偏光面を回転させるため、偏光及び分析器は、これら光学系に組み込まれる。
【０１２２】
ＤＭＤは、シリコン基板上にモノリシックに形成された画素化マイクロメカニカル空間光変調器である。ＤＭＤチップは、〜１４μｍ平方で反射性アルミニウム被覆材が被覆された、個々のマイクロミラーを有する。
【０１２３】
マイクロミラーはｘｙアレイに配置され、チップは、列ドライバと、カラムドライバと、タイミング回路とを含有する。それぞれのミラーピクセル下のアドレス回路は、相補電圧（ｃｏｍｐｌｉｍｅｎｔａｒｙ  ｖｏｌｔａｇｅｓ)によりミラーの下の２つの電極を駆動させるメモリセルである。メモリセルの状態（「１」又は「０」）に応じて、それぞれのミラーは、バイアス及びアドレス電圧と他のアドレス電極のうちの１つとの組合せによって、静電的に吸引される。ミラーは、物理的に±１２度回転させることができる。メモリ内の「１」によってミラーは＋１２度回転するのに対し、メモリ内の「０」によってミラーは−１２度回転する。＋１２度回転するミラーは、投影レンズ系に入射しＬＡＬ上に入射する光を反射する。ミラーが−１２度回転すると、反射光は投影レンズから外れ、代わりにそれは典型的にビームダンプに向けられる。
【０１２４】
ＤＭＤは、デジタルモード、すなわち、オン又はオフにより作動する。但し、個々のミラー又はミラー群がどのくらい「オン」（投影レンズへ光をそらす）状態、又は「オフ」（投影レンズの受光角から光をそらす）状態にあるかを制御することにより、見かけ上のアナログ又はグレースケール画像は、ＤＭＤを用いて生成することができる。ディザレートと称されることもある、ＤＭＤの動作周波数は、およそ６０ｋＨｚであり得る。このため、特定の空間放射照度プロファイルは、高い解像度で規定し、ＤＭＤにプログラムし、そして、ＬＡＬに照射するのに用いることができる。そのデジタル性質により、ＤＭＤは、正確で複雑なパターンを送達し、ＬＡＬ屈折調整において大きな範囲及び制御を提供することができる。
【０１２５】
別の実施形態において、写真乾板又はフィルムは、ＬＡＬに照射パターンを投影するように、システムの従来のフィルム投影型に用いることができる。このような実施形態では、異なる放射照度プロファイルはそれぞれ、独立した専用の個々のマスクによって生成し、投影システムのビーム経路に配置される。
【０１２６】
カスタマイズされた放射照度プロファイルを生成するのにＬＣＤ又はＤＭＤを用いることによって、カスタマイズされた写真マスクを作製する時間及び費用を削減することができる。カスタマイズされた放射照度プロファイルはそれぞれ、コンピュータ画面上に生成し、そして、ＬＣＤ又はＤＭＤプロジェクタにプログラムすることができる。コンピュータ画面上の変数パターンは、空間放射照度パターンの三次元画像を表す式によって生成することができる。式のパラメータは、患者の屈折及びノモグラムを用いて、ユーザ又は医師によって変更することができる。医師は、自身の経験に基づいて、パターンとその代表的な式を調整することもできる。一実施形態において、患者の屈折と波面分析システムを用いて、ＬＡＬのカスタマイズされた空間放射照度プロファイルの形状を算出することができる。
【０１２７】
一例として、この実施形態における処置は、概して、水晶体前嚢に切り込みを加えて白内障水晶体を除去しその箇所にＬＡＬを埋込むことに関与する。創傷治癒及びその後の屈折安定化の後に、従来の屈折技術（デフォーカス及び非点収差）、波面分析（デフォーカス、非点収差、コマ収差、球面、及び他の高次収差）、又は、（より高次の収差のための）角膜トポグラフィマップのいずれかによって、眼の収差が測定される。手術後の治癒した後の眼における収差とその空間分布に関する情報によって、特定の波長、空間放射照度プロファイル及び持続時間の光に対する調光レンズの反応を表すノモグラムにより、患者の視力を補正することができる。
【０１２８】
眼における収差の種類、大きさ及び空間分布を決定した後、この情報は、正確な空間放射照度プロファイル、出力度数とともに露光時間を出力するノモグラムと連携して作動するコンピュータプログラムに供給される。そして、必要な空間放射照度プロファイルの情報は、ＤＭＤに供給され、最終的にはＤＭＤ又は投影システムの出力を決定する個々のミラーを制御し、また、パターンは調光レンズに投影される。一旦、ＬＡＬに照射し、露出域に屈折調節組成物が拡散すると、眼を再度分析することができる。この屈折又は波面分析が、ＬＡＬを更に変更する必要があることを示す場合、ノモグラム及びＤＭＤパターン発生器を用いて上述した順により繰り返すことができる。一旦、所望のとおりに収差が補正されると、ステップ２５０において、レンズに照射して、レンズの達成された屈折調整を固定化し、ＬＡＬの更なる拡散とその後の屈折変化が効果的に妨げられる。
【０１２９】
別の実施形態において、ＤＭＤは、ＬＡＬのＵＶ照射において放射照度プロファイル１５０を生成する目的で用いることができる。商用のデジタル光プロセッサプロジェクタ（インフォーカス（Ｉｎｆｏｃｕｓ)社によって販売されているものなど）を購入することができ、光学系及び光源を取り外して、ＵＶ光源及びレンズ系に代えることができる。光学系及び光源は、試験ＩＯＬに照射するのに適したユニットに代えることができる。スクリプトは、ＭａｔＬａｂ（数学の問題を解決しグラフィック画像を生成する商用コンピュータプログラム）、又は三次元強度プロファイル及びこれらプロファイルの二次元強度投影を表示する他のグラフィックプログラムのために生成することができる。そして、コンピュータは改良商用プロジェクタに接続し、試験ＬＡＬは、算出されたプロファイルを用いて照射することができる。平らなディスク及びレンズは、調光レンズ材料から製造され、種々のパターン、放射照度レベル及び照射時間を用いて照射し、１つ以上の照射ノモグラムを生成することができる。典型的に、平均放射照度レベルは、１〜５０ｍＷ／ｃｍ2の範囲であり、場合によっては６〜１８ｍＷ／ｃｍ2である。典型的な露光時間は、１０〜１５０秒の範囲である。患者の屈折データは、ＬＡＬにおける屈折力及び非点収差を補正するノモグラムとともに用いることができる。高次収差、例えば、球面収差及びコマ収差では、波面センサを利用することができる。多くの時間がかかるが、球面収差を測定するのに標準屈折技術を用いることができる。
【０１３０】
ノモグラムは、その最も単純な形態において、用いられた放射露光に対するプロットされた屈折度数変化のｘ‐ｙプロット又は反応表である。球面屈折力の補正では、ノモグラムは、ｘ‐ｙプロット上の曲線であり得るにすぎない。
【０１３１】
種々の実施形態において、照射システムは、次の構成要素を備え得る。（１）照射源１１０、（２）ビーム放射照度成形器（ｂｅａｍ  ｉｒｒａｄｉａｎｃｅ  ｓｈａｐｅｒ)、（３）ビーム送達システム１２０、（４）アライメントシステム、（５）較正要素、（６）診断要素、及び（７）ロック要素。実施形態に適用可能な例示的照射システムは、米国特許第６，９０５，６４１号に記載され、同特許の内容は、参照により本明細書に援用される。
【０１３２】
先において、本発明の詳細な説明を更に理解できるように、本発明の特徴及び技術的利点を広く概説した。本発明の前述の特徴及び利点、並びに付加的な特徴及び利点は、以下に説明され、本発明の特許請求の範囲の主題を構成する。当業者であれば、本発明と同じ目的を実行するための他の構造を変更又は設計する基礎として、開示されている概念及び特定の実施形態を容易に利用できることが認識される。また、当業者であれば、このような同等の構成は、添付の特許請求の範囲に記載されている本発明の主旨及び範囲から逸脱しないことも理解される。本発明の特徴であると考えられる新規の特徴は、その構成と動作方法の両方に関して、更なる目的及び利点とともに、添付図面に関連して考慮される場合に、次の説明から更に十分に理解される。但し、それぞれの図は、例示及び説明目的として示されているにすぎず、本発明の範囲を限定する規定とするものではないことが明確に理解される。
【０１３３】
本発明の実施形態とその利点を詳細に説明してきたが、本明細書では、添付の特許請求の範囲によって規定されている本発明の主旨及び範囲から逸脱することなく、種々の変形、置換及び変更をすることができることが理解される。さらに、本出願の範囲は、本明細書に記載されている過程、機械、製造、物質の組成、手段、方法及び／又はステップの特定の実施形態に限定されるものではない。当業者であれば、本発明の開示内容から、実質的に同じ機能を果たす、現時点で既存であるか若しくは後に開発されるか、又は本発明によって本明細書に記載されている対応する実施形態を利用できるものと実質的に同じ結果を達成する、過程、機械、製造、物質の組成、手段、方法又はステップを容易に認識する。したがって、添付の特許請求の範囲は、その範囲内に、このような過程、機械、製造、物質の組成、手段、方法又はステップを含むものとする。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ−Ｄ】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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【図１０Ａ−Ｂ】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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