(57)【要約】  眼科用レンズは、前面、後面及び光軸を含む光学素子を含む。前面及び後面の少なくとも１つは、基本曲率、基本曲率を有する屈折領域、及び複数の回折ステップを含む回折プロファイルを含む回折領域を含む表面プロファイルを有する。回折プロファイルの少なくとも一部は、眼科用レンズの複数の焦点を規定する基本回折プロファイルと、縦色収差を低減する色収差補正構造との組み合わせを構成する。
2020518009.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
前面、後面、及び光軸を含む光学素子を含む眼科用レンズであって、
前記前面及び前記後面のうちの少なくとも１つは、
基本曲率と、
前記基本曲率を有する屈折領域と、
複数の回折ステップを含む回折プロファイルを含む回折領域と
を含む表面プロファイルを有し、前記回折プロファイルの少なくとも一部は、
前記眼科用レンズの複数の焦点を規定する基本回折プロファイルと
縦色収差を低減する色収差補正構造と
の組み合わせである、眼科用レンズ。
【請求項２】
前記基本曲率は前記眼科用レンズの基本屈折力に対応する、請求項１に記載の眼科用レンズ。
【請求項３】
前記回折領域は前記光軸から第１の半径方向境界まで伸び、
前記屈折領域は前記第１の半径方向境界から前記光学素子の端まで伸びる、請求項１に記載の眼科用レンズ。
【請求項４】
前記基本回折プロファイルはアポダイズされた回折プロファイルを含む、請求項１に記載の眼科用レンズ。
【請求項５】
前記表面プロファイルは次のように規定され：
サグａｃｈｒｏｍａｔｉｚｅｄ＿ｍｕｌｔｉｆｏｃａｌ＝サグ（ｒ）＋ｇ（ｒ）；
ここで、サグ（ｒ）は前記色収差補正構造を除いた前記眼科用レンズの前記表面プロファイルを規定し、ｇ（ｒ）は前記色収差補正構造を規定する、請求項１に記載の眼科用レンズ。
【請求項６】
サグ（ｒ）＝Ｚｂａｓｅ（ｒ）    ０≦ｒ≦ｒ１；
サグ（ｒ）＝Ｚｂａｓｅ（ｒ）＋Ｆｄｉｆｆｒａｃｔｉｖｅ（Ｔ）＋Δ１’    ｒ１≦ｒ≦ｒ１’；
サグ（ｒ）＝Ｚ’ｂａｓｅ（ｒ）＋Ｆｄｉｆｆｒａｃｔｉｖｅ（Ｔ）＋Δ１’’    ｒ１’≦ｒ≦ｒ２’；
サグ（ｒ）＝Ｚｂａｓｅ（ｒ）＋Ｆｄｉｆｆｒａｃｔｉｖｅ（Ｔ）＋Δ１’’’    ｒ２’≦ｒ≦ｒ２；
サグ（ｒ）＝Ｚｂａｓｅ（ｒ）＋Δ２’    ｒ２≦ｒ≦ｒ３；
ｒは前記光軸からの径方向距離を表し、
Ｚｂａｓｅ（ｒ）は前記基本曲率を表し、
Ｚ’ｂａｓｅ（ｒ）は前記色収差補正構造により引き起こされる焦点シフトを考慮する修正基本曲率を表し、
Ｆｄｉｆｆｒａｃｔｉｖｅは前記基本回折構造を規定し、
Ｔは前記基本回折構造のｒ２空間内の周期を表し、
ｒ１、ｒ２、ｒ３、ｒ１’及びｒ２’は前記表面プロファイル上の接合点を表し；
Δ１’、Δ１’’、Δ１’’’、及びΔ２’は定数である、請求項５に記載の眼科用レンズ。
【請求項７】
ｒ１は零に等しく、ｒ３は前記光学素子の外端を規定する、請求項６に記載の眼科用レンズ。
【請求項８】
【数１】
2020518009.tif 000017
ｒは前記光軸からの径方向距離であり、
ｃは前記表面の基本曲率であり、
ｋは円錐定数であり、
ａ２、ａ４、ａ６及びａｎはそれぞれ２次、４次、６次、及びｎ次係数である、請求項６に記載の眼科用レンズ。
【請求項９】
ｎ＝２０である、請求項８に記載の眼科用レンズ。
【請求項１０】
【数２】
2020518009.tif 000018
ｒは前記光軸からの径方向距離を表し、
ｃ’は前記表面の基本曲率を表し、
ｋ’は円錐定数を表し、
ａ２’、ａ４’、ａ６’及びａｎ’はそれぞれ２次、４次、６次、及びｎ次係数であり、
ｃ≠ｃ’、ｋ≠ｋ’、ａ２≠ａ２’、ａ４≠ａ４’、ａ６≠ａ６’、ａｎ≠ａｎ’のうちの１つが成立する、請求項８に記載の眼科用レンズ。
【請求項１１】
ｎ＝２０である、請求項１０に記載の眼科用レンズ。
【請求項１２】
【数３】
2020518009.tif 000019
ｒは前記光軸からの径方向距離を表し、
Ｔｇは前記色収差補正構造のｒ２空間内の周期を表し、
ｒ１’、ｒ２’及びｒ３は前記表面プロファイル上の接合点を表し、
【数４】
2020518009.tif 000020
は床関数を表し、ここで
【数５】
2020518009.tif 000021
は前記一組の整数であり、
ｈはステップ高を表す、請求項６に記載の眼科用レンズ。
【請求項１３】
Ｔｇ＝Ｔである、請求項１２に記載の眼科用レンズ。
【請求項１４】
Ｔｇ＝ＮＴ；又は
Ｔ＝ＮＴｇ；
ここでＮは整数である、請求項１２に記載の眼科用レンズ。
【請求項１５】
ｈ＝Ｎｈλ／（ｎＩＯＬ−ｎｏｃｕｌａｒｍｅｄｉａ）；
Ｎｈは整数であり、
λは設計波長を表し、
ｎＩＯＬは眼科用レンズの屈折率を表し、
ｎｏｃｕｌａｒｍｅｄｉａは患者の透光体の屈折率を表す、請求項１２に記載の眼科用レンズ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は一般的には眼科用レンズに関し、具体的には色収差補正を有する眼科用レンズに関する。
【背景技術】
【０００２】
眼内レンズ（ＩＯＬ：ｉｎｔｒａｏｃｕｌａｒ  ｌｅｎｓ）は、天然水晶体を置換するために白内障手術中に患者の眼内にルーチン的に埋め込まれる。ＩＯＬは、単焦点（例えば遠視力）を提供する単焦点ＩＯＬと２つ以上の焦点を提供する多焦点ＩＯＬ（例えば遠視力、中間視力及び近視力を提供する三焦点ＩＯＬ）とを含み得る。多焦点ＩＯＬは、光をいくつかの方向に同時に回折させる多くの同心リング状エシェレットを含み得る回折面プロファイルを含み得る。このような回折面プロファイルは、複数の回折次数を提供し、光をレンズの様々な焦点長に対応する様々な画像に集束し得る。
【０００３】
レンズ及び眼の分散特性に起因して、すべてのｌＯＬ（多焦点ＩＯＬを含む）は、青色光が網膜の前に集束し赤色光が網膜の後ろに集束する色収差を呈示し得る。このような焦点ずれ光は、広帯域光エネルギーを患者の網膜上へ集結させる際にレンズの全体的効率を劣化させ、患者の視機能（遠方における明所視及び薄明視条件下の低コントラスト視力など）を妨げ得る。この問題は、光が複数焦点間で分割される多焦点ＩＯＬを有する患者にとって特に厄介である可能性がある。
【０００４】
したがって、色収差補正を提供する光学設計を有する多焦点ＩＯＬの必要性がある。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示は一般的には、色収差の補正又は低減を提供する多焦点眼科用レンズ（例えばＩＯＬ）に関する。より具体的には、本開示は、回折多焦点ＩＯＬ表面プロファイルへ追加されると特に明所視及び薄明視条件下の遠視力のための白色光性能を改善する色収差補正構造を提供する。
【０００６】
いくつかの実施形態では、眼科用レンズは、前面、後面及び光軸を含む光学素子を含む。前面及び後面の少なくとも１つは、基本曲率、基本曲率を有する屈折領域、及び複数の回折ステップを含む回折プロファイルを含む回折領域を含む表面プロファイルを有する。回折プロファイルの少なくとも一部は、眼科用レンズの複数の焦点を規定する基本回折プロファイルと、縦色収差を低減する色収差補正構造との組み合わせを構成する。
【０００７】
いくつかの実施形態では、本開示は１つ又は複数の技術的利点を提供し得る。例えば、多焦点ＩＯＬは、青色光が網膜の前に集束し赤色光が網膜の後ろに集束する色収差を呈示し得る。これらの色収差は、ＩＯＬ自体の分散特性及び／又はＩＯＬが納められる眼の分散特性に少なくとも部分的に起因し得る。色収差から生じる焦点ずれ光は、広帯域光エネルギーを網膜上へ集中させる際のＩＯＬの全体的効率を劣化し得、視機能（例えば、遠方における薄明視条件下の低コントラスト視力）を妨げ得る。本明細書で説明される色収差補正構造の追加は、青色焦点と赤色焦点との間の距離を短縮し得、次に、広帯域白色光を網膜上の焦点に効果的に押し込むことになる。したがって、追加された色収差補正構造は広帯域白色光画質性能を改善する。
【０００８】
広帯域白色光画質性能を改善することに加えて、本開示のいくつかの実施形態による色収差補正構造は、回折多焦点ＩＯＬ表面プロファイルへ追加されると、患者のハローなどの視覚障害の知覚（すなわち光源周囲の明るいリングの主観的知覚）を軽減し得る。特に、本明細書で述べるように回折プロファイルへの色収差補正構造の追加は、レンズ−眼系の縦色収差（ＬＣＡ：ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ  ｃｈｒｏｍａｔｉｃ  ａｂｅｒｒａｔｉｏｎ）を低減し得、この低減は、赤及び青色光の焦点ずれぼやけサイズの低減に至り得る。ハローは焦点ずれぼやけに関連付けられてきたので、焦点ずれぼやけのこの低減は、ハロー低減と場合によってはより良い網膜像コントラストとを生じ得る。
【０００９】
本開示及びその利点をより完全に理解するために、添付図面と併せて以下の説明が次に参照される。同様な参照符号は同様な特徴を示す。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１Ａ】本開示のいくつかの実施形態による色収差補正を有する多焦点ＩＯＬの例示的実施形態を示す。
【図１Ｂ】本開示のいくつかの実施形態による色収差補正を有する多焦点ＩＯＬの例示的実施形態を示す。
【図２Ａ】追加された色収差補正構造を含まない回折領域を有する多焦点ＩＯＬの例示的表面プロファイルを示す。
【図２Ｂ】追加された色収差補正構造を含まない回折領域を有する多焦点ＩＯＬの例示的表面プロファイルを示す。
【図３Ａ】本開示のいくつかの実施形態による色収差補正を有する多焦点ＩＯＬの例示的表面プロファイルを示す。
【図３Ｂ】本開示のいくつかの実施形態による色収差補正を有する多焦点ＩＯＬの例示的表面プロファイルを示す。
【図３Ｃ】本開示のいくつかの実施形態による色収差補正を有する多焦点ＩＯＬの例示的表面プロファイルを示す。
【図４Ａ】大口径と小口径との両方の本明細書で説明される色収差補正構造を除いた多焦点ＩＯＬと比較された、（本明細書で説明される色収差補正構造を含む）図１に描写されるような例示的ＩＯＬの白色光性能と緑色光性能との両方を示すＭＴＦプロットである。
【図４Ｂ】大口径と小口径との両方の本明細書で説明される色収差補正構造を除いた多焦点ＩＯＬと比較された、（本明細書で説明される色収差補正構造を含む）図１に描写されるような例示的ＩＯＬの白色光性能と緑色光性能との両方を示すＭＴＦプロットである。
【図４Ｃ】大口径と小口径との両方の本明細書で説明される色収差補正構造を除いた多焦点ＩＯＬと比較された、（本明細書で説明される色収差補正構造を含む）図１に描写されるような例示的ＩＯＬの白色光性能と緑色光性能との両方を示すＭＴＦプロットである。
【図４Ｄ】大口径と小口径との両方の本明細書で説明される色収差補正構造を除いた多焦点ＩＯＬと比較された、（本明細書で説明される色収差補正構造を含む）図１に描写されるような例示的ＩＯＬの白色光性能と緑色光性能との両方を示すＭＴＦプロットである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
当業者は、以下に説明される添付図面が例示目的のためだけのものであるということを理解することになる。添付図面は本出願人の開示の範囲をいかなるやり方でも制限するようには意図されていない。
【００１２】
本開示は一般的には、色収差補正を提供する多焦点眼科用レンズ（例えばＩＯＬ）に関する。より具体的には、本開示は、回折多焦点ＩＯＬ表面プロファイルへ追加されると特に明所視及び薄明視条件下の遠視力のための白色光性能を改善する色収差補正構造を提供する。以下の説明では、多焦点性及び色収差補正を提供するレンズ特徴は眼内レンズ（ＩＯＬ）に関連して説明される。しかし、本開示は、これらの特徴がまたコンタクトレンズなどの他の眼科用レンズへ適用され得るということを企図する。本明細書で使用されるように、用語「眼内レンズ」（及びその略称ＩＯＬ）は、眼の天然水晶体を置換するためか、又はそうでなければ天然水晶体が除去されるかどうかにかかわらず視力を増強するためかのいずれかのために眼の内部に埋め込まれるレンズを説明するために使用される。
【００１３】
図１Ａ〜１Ｂは、本開示のいくつかの実施形態による色収差補正を有する多焦点ＩＯＬ１００の例示的実施形態を示す。ＩＯＬ１００は、光軸１０８を中心として配置される前面１０４及び後面１０６を有する光学系１０２を含む。ＩＯＬ１００はさらに、一般的には患者の眼の水晶体嚢内にＩＯＬ１００を配置し安定させるように動作可能な複数の触覚１１０を含み得る。特定構造を有する触覚１１０が例示的目的のために図示されているが、本開示は、水晶体嚢内に、毛様体溝内に、又は眼内の任意の他の好適な場所にＩＯＬ１００を安定させるための任意の好適な構造を有する触覚１１０を企図する。
【００１４】
以下の説明では、光学系１０２の前面１０４は、多焦点性及び色収差補正を提供する特定表面状態を有するものとして説明される。しかし、本開示は、このような特徴が追加的に又は代替的に光学系１０２の後面１０６に位置し得るということを企図する。
【００１５】
光学系１０２の前面１０４はＩＯＬ１００の基本屈折力に対応する基本曲率を有し得る。ＩＯＬ１００などの多焦点ＩＯＬでは、ＩＯＬ１００の基本屈折力は通常、患者の遠視力に対応する。しかし、必ずしもそうである必要は無い。例えば、非利き眼は、患者が両眼の全体双眼視力を改善するために対応遠方屈折力より若干低い基本屈折力を有するＩＯＬを有し得る。いくつかの実施形態では、基本曲率は非球面的であり得る（以下にさらに詳細に説明されるように）。
【００１６】
基本曲率に加えて、光学系１０２の前面１０４は複数の領域を含み得る。例えば、前面１０４は、光軸１０８から第１の半径方向境界まで伸び得る回折領域１１２と、第１の半径方向境界から第２の半径方向境界（例えば光学系１０２の端）まで伸び得る屈折領域１１４とを含み得る。いくつかの実施形態では、回折領域１１２の曲率は基本曲率に対して修正され得る。光学系１０２の前面１０４は２つの領域（回折領域１１２及び屈折領域１１４）だけを有するものとして描写され説明されるが、本開示は、光学系１０２の前面１０４が任意の好適な数の領域を有する表面プロファイルを含み得るということを企図する。単に一例として、前面１０４は代替的に、回折領域により分離された２つの屈折領域を有する表面プロファイルを含む可能性がある。
【００１７】
いくつかの実施形態では、回折領域１１２は、複数の回折ステップ（区画としても知られる）１１８を有する回折構造１１６を含む。回折ステップ１１８は、固有焦点において積極的干渉を生成するために固有半径方向距離間隔を有し得る。原理的に、干渉区画内で位相シフトすることを介し積極的干渉を生成する任意の回折構造１１６が、多焦点回折眼科用レンズを生成するために回折領域１１２における使用に適応化され得る。回折領域１１２の回折構造１１６は環状区画により描写されるが、これらの区画は恐らく、半円区画又は扇型区画など部分的なものである可能性もある。以下の説明は環状回折ステップ１１８を含む回折構造１１６に関することになるが、好適な置換が、本明細書に開示される任意の実施形態においてなされ得るということを当業者は理解すべきである。
【００１８】
回折領域１１２の回折構造１１６の少なくとも一部は、基本回折プロファイル（例えば、以下の式（４）、式（９）及び式（１１）のＦｄｉｆｆｒａｃｔｉｖｅ（ｒ，Ｔ））と色収差補正構造（例えば、以下の式（５）及び式（１１）のｇ（ｒ））との組み合わせとして少なくとも部分的に特徴付けられ得る。以下に詳述されるように、色収差補正構造の追加は、追加された色収差補正構造を含まない多焦点ＩＯＬと比較して、より良い白色光性能及び／又は低減されたハローを有する多焦点ＩＯＬを提供し得る。例えばこの差を例示するために、以下の開示は最初に、追加された色収差補正構造を含まない例示的表面プロファイルについて説明する。
【００１９】
本明細書で説明される追加された色収差補正構造を含まない回折領域１１２を有する多焦点ＩＯＬでは、前面１０４（回折領域１１２と屈折領域１１４との両方を含む）のプロファイルは、次のように規定され得る：
サグ（ｒ）＝Ｚｂａｓｅ（ｒ）    ０≦ｒ≦ｒ１
サグ（ｒ）＝Ｚｂａｓｅ（ｒ）＋Ｆｄｉｆｆｒａｃｔｉｖｅ（ｒ，Ｔ）＋Δ１    ｒ１≦ｒ≦ｒ２
サグ（ｒ）＝Ｚｂａｓｅ（ｒ）＋Δ２    ｒ２≦ｒ≦ｒ３                        式（１）
ここで、
ｒは光軸からの径方向距離を表し、
Ｚｂａｓｅ（ｒ）は表面の基本曲率を表し、
Ｆｄｉｆｆｒａｃｔｉｖｅ（ｒ，Ｔ）は設計において多焦点性を生成する回折構造１１６のプロファイルを表し、
Ｔは回折構造１１６のｒ２空間内の周期を表し、
ｒ１、ｒ２及びｒ３は様々な半径方向接合点を表し、
Δ１及びΔ２は、ＩＯＬの様々なセクション間の適切な位相シフトを保証する定数である。
【００２０】
回折領域１１２が光軸１０８から第１の半径方向境界まで伸び、屈折領域１１４が第１の半径方向境界から光学系１０２の端まで伸びる一実施形態では、ｒ１は零に等しくてもよく、ｒ２は第１の半径方向境界を規定し得、ｒ３は光学系１０２の端を規定し得る。
【００２１】
光学系１０２の前面１０４の基本曲率が非球面的であるいくつかの実施形態では、式（１）からのＺｂａｓｅ（ｒ）は次のように規定され得る：
【数１】
2020518009.tif 000003
ここで、
ｒは光軸からの径方向距離を表し、
ｃは表面の基本曲率を表し、
ｋは円錐定数を表し、
ａ２は２次変形定数であり、
ａ４は４次変形定数であり、
ａ６は６次変形定数であり、
ａｎはｎ次変形定数であり、ここでｎは任意の好適な偶数（例えば２０）に等しくてもよい。
【００２２】
式（２）はｎ次変形定数までを含むように上に示されるが、本開示は、式（２）が任意の好適な数の変形定数（例えば、２次、４次、及び６次変形定数のみ）へ制限され得るということを企図する。
【００２３】
光を複数の視距離（すなわち回折領域１１２）に対応する様々な次数に分割する回折構造Ｆｄｉｆｆｒａｃｔｉｖｅ（ｒ，Ｔ）に関して、隣接次数間の間隔は格子の周期Ｔ（ｒ２空間内の：単位：ｍｍ２）により次のように判断され得る：
【数２】
2020518009.tif 000004
ここで、
λは設計波長を表し、
ＤＡＤＤは屈折力空間内の隣接次数間の間隔を表す。
【００２４】
本開示は、回折構造Ｆｄｉｆｆｒａｃｔｉｖｅ（ｒ，Ｔ）が例えば二焦点回折プロファイル、三焦点回折プロファイル又はアポダイズされた回折プロファイルなどの任意の好適な回折プロファイルを規定する可能性があるということを企図する。一例として、回折構造Ｆｄｉｆｆｒａｃｔｉｖｅ（ｒ，Ｔ）は次のように表現され得る：
【数３】
2020518009.tif 000005
ここで、
ｒは光軸からの径方向距離を表し、
ｒ１、ｒ１２及びｒ２は様々な半径方向接合点を表し（ここで、ｒ１及びｒ２は上記式（１）と同じであり）、
Ｔは回折構造１１６のｒ２空間内の周期を表し、
【数４】
2020518009.tif 000006
は床関数を表し、ここで
【数５】
2020518009.tif 000007
は一組の整数であり、
ｈｄｉｆｆｒａｃｔｉｖｅは多焦点回折レンズのステップ高を表す。
【００２５】
別の例として、多焦点回折構造Ｆｄｉｆｆｒａｃｔｉｖｅ（ｒ，Ｔ）は、その内容が参照により本明細書に援用される米国特許第５，６９９，１４２号明細書に記載されるものなどのアポダイズされた二重焦点回折構造を規定し得る。
【００２６】
さらに別の例として、多焦点回折構造Ｆｄｉｆｆｒａｃｔｉｖｅ（ｒ，Ｔ）は、その内容が参照により本明細書に援用される米国特許第９，３３５，５６４号明細書に記載さされるものなどの三焦点回折構造を規定し得る。
【００２７】
図２Ａ〜２Ｂは、本明細書で説明された追加色収差補正構造（式（１）〜（３）に従って設計された）を含まない回折領域１１２を有する多焦点ＩＯＬの表面プロファイルを示す。特に、図２Ａは、回折領域１１２内の回折ステップ１１８を含む「サグ（ｍｍ）対半径（ｍｍ）」のプロットを描写する。回折ステップ１１８をより良く図示するために、図２Ｂは、図２Ａに描写されたものと同じ表面プロファイルのプロットであるが、追加されたＦｄｉｆｆｒａｃｔｉｖｅ（ｒ，Ｔ）の効果だけを示す。描写された例では、Ｆｄｉｆｆｒａｃｔｉｖｅ（ｒ，Ｔ）は、回折格子のステップ高が光軸１０８からの径方向距離の増加と共に低減されるアポダイズされた二重焦点回折構造を規定する。
【００２８】
ＩＯＬ自体の分散特性及び／又はＩＯＬが納められ得る眼の分散特性に少なくとも部分的に起因して、上記式（１）〜（３）に従って設計された多焦点ＩＯＬ（その例が図２Ａ〜２Ｂに描写される）は、青色光が網膜の前に集束し赤色光が網膜の後ろに集束する色収差を呈示し得る。このような焦点ずれ光は、広帯域光エネルギーを網膜上へ集中させる際のＩＯＬの全体的効率を劣化し得、視機能（例えば、遠方における薄明視条件下の低コントラスト視力）を妨げ得る。
【００２９】
したがって、いくつかの実施形態では、上述の多焦点ＩＯＬは、色収差補正を有する多焦点ＩＯＬ１００を生成するために表面プロファイルに追加される色収差補正構造をさらに含むように修正され得る。別の言い方をすると、回折領域１１２の回折構造１１６の少なくとも一部は、光学系１０２（回折領域１１２及び屈折領域１１４を含む）が複数の焦点を生成し、低減された色収差を呈示するように、基本回折プロファイルと色収差補正構造との組み合わせとして少なくとも部分的に特徴付けられ得る。色収差補正構造は、多焦点ＩＯＬの回折領域の基本回折構造に追加されると、基本回折構造だけを含む回折領域を有する多焦点ＩＯＬと比較して、縦色収差の振幅を低減する任意の好適な回折構造を含み得る。
【００３０】
例示的色収差補正構造は次のように表現され得る：
【数６】
2020518009.tif 000008
ここで、
ｒは光軸からの径方向距離を表し、
ｒ１’、ｒ２’及びｒ３は様々な半径方向接合点を表し（ここでｒ３は上記式（１）と同じである）、
Ｔｇは追加された色収差補正構造のｒ２空間内の周期を表し、
【数７】
2020518009.tif 000009
は床関数を表し、ここで
【数８】
2020518009.tif 000010
は一組の整数であり、
ｈはステップ高を表す。
【００３１】
いくつかの実施形態では、式（５）のｒ１’は式（１）のｒ１（上に論述したように零に等しくてもよい）に等しくてもよく、式（５）のｒ２’は式（１）のｒ２に等しくてもよい（上に論述したように回折領域１１２と屈折領域１１４とを分離する第１の半径方向境界の場所を規定し得る）。いくつかの他の実施形態では、式（５）のｒ１’は式（１）のｒ１に等しくなくてもよく、式（５）のｒ２’は式（１）のｒ２に等しくなくてもよい。このような実施形態では、式（５）のｒ１’は式（１）のｒ１より大きくてもよく、式（５）のｒ２’は式（１）のｒ２未満でもよい。
【００３２】
式（５）内のステップ高ｈは次式のように整数の波長に対応し得る：
【数９】
2020518009.tif 000011
ここで、
Ｎｈは整数であり（いくつかの実施形態では、Ｎｈは第１の回折領域の１／２でもよい）、
λは設計波長を表し、
ｎＩＯＬはＩＯＬの屈折率を表し、
ｎｏｃｕｌａｒｍｅｄｉａは水性又はガラス質などの周囲透光体の屈折率を表す。
【００３３】
いくつかの実施形態では、式（５）内の周期Ｔｇは式（１）の多焦点格子周期Ｔと同じでもよい。いくつかの他の実施形態では、周期Ｔｇは次の関係式により制約され得る：
Ｔｇ＝ＮＴ
又は
Ｔ＝ＮＴｇ        式（７）
ここで、
Ｎは整数であり、
Ｔは式（１）内の元の多焦点格子構造のｒ２空間内の周期を表し、
Ｔｇは追加された色収差補正構造のｒ２空間内の周期を表す。
【００３４】
式（５）により規定される追加色収差補正構造は、光を、式（１）内に含まれる標準的回折格子とは別の次数へシフトさせ得る。これは、次式により多焦点設計の焦点距離を変更することになる：
【数１０】
2020518009.tif 000012
ここで、
λは設計波長を表し、
Δｆはシフトされた回折次数と元次数との間隔を表し、
Ｎｈは式（６）内のステップ高に関連付けられた整数である。
【００３５】
このようなピンぼけシフトを補償するために、基本曲線の対応部分は次のように調整され得る：
サグ（ｒ）＝Ｚｂａｓｅ（ｒ）    ０≦ｒ≦ｒ１
サグ（ｒ）＝Ｚｂａｓｅ（ｒ）＋Ｆｄｉｆｆｒａｃｔｉｖｅ（ｒ，Ｔ）＋Δ１’    ｒ１≦ｒ≦ｒ１’
サグ（ｒ）＝Ｚ’ｂａｓｅ（ｒ）＋Ｆｄｉｆｆｒａｃｔｉｖｅ（ｒ，Ｔ）＋Δ１’’    ｒ１’≦ｒ≦ｒ２’
サグ（ｒ）＝Ｚｂａｓｅ（ｒ）＋Ｆｄｉｆｆｒａｃｔｉｖｅ（ｒ，Ｔ）＋Δ１’’’    ｒ２’≦ｒ≦ｒ２
サグ（ｒ）＝Ｚｂａｓｅ（ｒ）＋Δ２’    ｒ２≦ｒ≦ｒ３                      式（９）
ここで、
ｒは光軸からの径方向距離を表し、
Ｚｂａｓｅ（ｒ）は、式（２）に示すような患者遠視力を補正する基本曲率を表し、
Ｚ’ｂａｓｅ（ｒ）は患者遠視力を補正する基本曲率を表し、式（５）内の色収差補正構造の追加により引き起こされる焦点シフトを考慮し、
Ｆｄｉｆｆｒａｃｔｉｖｅ（ｒ，Ｔ）は、設計において多焦点性を提供する基本回折プロファイルを表し、
Ｔは基本回折プロファイルのｒ２空間内の周期を表し、
ｒ１、ｒ２及びｒ３は式（１）に示すように表面における接合点を表し、
ｒ１’及びｒ２’は式（５）に示すように表面における接合点を表す。
Δ１’、Δ１’’、Δ１’’’及びΔ２’はＩＯＬの様々なセクション間の適切な位相シフトを保証する定数である。
【００３６】
式（９）内のＺ’ｂａｓｅ（ｒ）はさらに、次式のように非球面として表現され得る：
【数１１】
2020518009.tif 000013
ここで、
ｒは光軸からの径方向距離を表し、
ｃ’は表面の基本曲率を表し、
ｋ’は円錐定数を表し、
ａ２’は２次変形定数であり、
ａ４’は４次変形定数であり、
ａ６’は６次変形定数であり、
ａｎ’はｎ次変形定数であり、ここでｎは任意の好適な偶数（例えば２０）に等しくてもよい。
【００３７】
式（１０）はｎ次変形定数までを含むように上に示されるが、本開示は、式（１０）が最大で２０次変形定数までに制限され得るということを企図する。
【００３８】
いくつかの実施形態では、式（１０）のパラメータ（ｃ’．ｋ’，ａ２’，ａ４’，ａ６’，…，ａｎ’）のうちの１つ又は複数は、式（８）において概説されたピンぼけシフトΔｆを補償するために式（２）のパラメータ（ｃ．ｋ，ａ２，ａ４，ａ６，…，ａｎ）に対して調整される。
【００３９】
広帯域白色光性能を改善する色収差補正（追加された色収差補正構造に起因する）を有するＩＯＬ１００の前面１０４の表面プロファイルは、次のように式（５）と式（９）（又は、別の方法では式（１））とを組み合わせることにより実現され得る。
サグａｃｈｒｏｍａｔｉｚｅｄ＿ｍｕｌｔｉｆｏｃａｌ＝サグ（ｒ）＋ｇ（ｒ）      式（１１）
【００４０】
図３Ａ〜３Ｃは、本開示のいくつかの実施形態による色収差補正（式（１１）に従って設計された）を有する多焦点ＩＯＬ１００の表面プロファイルを示す。特に、図３Ａは、上述の色収差補正構造の追加から生じる修正された回折ステップ１１８を含む例示的な色収差補正された多焦点ＩＯＬ１００の「サグ（ｍｍ）対半径（ｍｍ）」のプロットを描写する。またプロットされるのは、色収差補正構造を含まない表面プロファイル（図２Ａにおいて描写されたものと同じプロファイル）である。２つを比較することにより、色収差補正構造の追加がより顕著な回折ステップ１１８を生じるということが分かる。また、ピンぼけシフト（上記式（９）及び対応説明を参照）の補償の結果は色収差補正された多焦点表面プロファイルの回折領域１１２内のサグの減少として理解され得る。図３Ｂは式（５）において規定された追加された色収差補正構造ｇ（ｒ）だけを示すプロットであり、一方、図３Ｃは、図３Ａにおいて描写された同じ色収差補正された多焦点表面プロファイルのプロットであるが、加算されたＦｄｉｆｆｒａｃｔｉｖｅ（ｒ，Ｔ）及びｇ（ｒ）の効果だけを示す。
【００４１】
上に論述したように、式（１）〜（３）に従って設計される多焦点ＩＯＬ（その例示的表面プロファイルが図２Ａ〜２Ｂに描写される）は、眼の分散及びＩＯＬ材料の分散に起因する縦色収差（ＬＣＡ）を呈示し得る。換言すれば、青色光は網膜の前に集束し得、赤色光は網膜の後方に集束し得る。このような多焦点ＩＯＬのＬＣＡは次のように特徴付けられ得る：
【数１２】
2020518009.tif 000014
ここで、
ｆｂｌｕｅは青色波長（例えば４００ｎｍ）下の偽水晶体眼の焦点長を表し、
ｆｒｅｄは赤色波長（例えば７００ｎｍ）下の偽水晶体眼の焦点長を表す。
【００４２】
多焦点設計が本明細書で説明された色収差補正構造を含む式（１１）を介し修正されると、追加された色収差補正構造は次のようにＬＣＡを低減することになる：
【数１３】
2020518009.tif 000015
【００４３】
特に、青色光の波長は赤色光の波長より短いので、追加された構造ｇ（ｒ）は常に負のΔＬＣＡを生じる。換言すれば、追加された構造は、青色焦点と赤色焦点との間の距離を短縮することになる。これは次に、広帯域白色光を網膜上の焦点に効果的に押し込むことになる。したがって、追加された色収差補正構造は広帯域白色光画質性能を改善する。
【００４４】
式（１３）はまた、次のように書き換えられ得る：
【数１４】
2020518009.tif 000016
これは、ＬＣＡ補正（ΔＬＣＡ）を所与として式（１４）はどのようにＮｈＴｇが選択されなければならないか指示し得るということを意味する。
【００４５】
図４Ａ〜４Ｄは、大口径と小口径との両方の本明細書で説明された色収差補正構造を除いた多焦点ＩＯＬと比較された、（本明細書で説明された色収差補正構造を含む）例示的ＩＯＬ１００の白色光性能と緑色光性能との両方を示す変調伝達関数（ＭＴＦ：ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ  ｔｒａｎｓｆｅｒ  ｆｕｎｃｔｉｏｎ）プロットである。図示のように、ＩＯＬ１００は、大口径と小口径との両方の緑色光性能をほぼ維持する一方で大口径と小口径との両方の白色光性能の向上を提供する。
【００４６】
様々な上記開示された及び他の特徴と機能又はその代替物が多くの他の様々なシステム又は用途へ好適に組み合わせられ得るということが理解されることになる。様々な現在予知されない又は予期されない代替、修正、変形又は改良が後に当業者によりなされ得、これらの代替、変形、又は改良もまた添付特許請求の範囲により包含されるように意図されているということも理解されることになる。
【図１Ａ】
2020518009.tif 000022
【図１Ｂ】
2020518009.tif 000023
【図２Ａ】
2020518009.tif 000024
【図２Ｂ】
2020518009.tif 000025
【図３Ａ】
2020518009.tif 000026
【図３Ｂ】
2020518009.tif 000027
【図３Ｃ】
2020518009.tif 000028
【図４Ａ】
2020518009.tif 000029
【図４Ｂ】
2020518009.tif 000030
【図４Ｃ】
2020518009.tif 000031
【図４Ｄ】
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【国際調査報告】
2020518009.tif 000033
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