JP2006509247A - 最適化オプチカルゾーンを有するコンタクトレンズ - Google Patents

Abstract

装用者の眼の特異的な光学的変異に対応する一以上の最適化オプチカルゾーンを、そのオプチカルゾーンがコンタクトレンズ内で装用者の真の視線に対して配置されるように有するコンタクトレンズ。コンタクトレンズを製造するためには、潜在的なコンタクトレンズ装用者の眼の変異を計測して眼の真の視線を決定し、コンタクトレンズ内の一以上のオプチカルゾーンの場所を、装用者の眼に装着されたときオプチカルゾーンが実質的に真の視線上に配置されるように決定し、次いで、一以上の最適化オプチカルゾーンを含むようにコンタクトレンズを製造する。

Description

発明の背景
１．発明の分野
本発明は一般に眼科用レンズに関する。特に、本発明は、対象者の眼の真の視線を受け入れるようにコンタクトレンズ内に特異的に配置された最適化オプチカルゾーンを含むコンタクトレンズに関する。

２．関連技術の説明
コンタクトレンズとは、多くの異なるタイプの視覚障害を矯正するために広く使用される、角膜前面に装着される眼科用レンズである。視覚障害としては、近視及び遠視、乱視ならびに普通は加齢に伴う近傍範囲視力の欠陥（老眼）がある。典型的な単焦点コンタクトレンズは、レンズが平行な光線に対して垂直に配置されたときその平行な光線が集束する点である「焦点」と、焦点からレンズの中心まで引かれる仮想線である光軸とを有する。コンタクトレンズの後面が角膜に対してフィットし、反対側の前面が、光を集束させて視力を矯正するオプチカルゾーンを有する。典型的な球面レンズの場合、オプチカルゾーンは、オプチカルゾーン上の任意の点から曲率中心とも呼ばれる光軸上の点までの距離である単一の曲率半径を有する。

二重焦点レンズは、通常はレンズの前面に少なくとも二つのオプチカルゾーン、すなわち、遠くの物体を注視するための遠見用オプチカルゾーンと、近くの物体を注視する（たとえば読書中）ための近見用オプチカルゾーンとを有する。あるタイプの二重焦点レンズは、構造が同心的であるか、セグメント化されている。従来の同時視同心二重焦点コンタクトレンズでは、中央に位置する第一の円形矯正ゾーンが遠見又は近見視力矯正を構成し、第一のゾーンを包囲する第二の環状矯正ゾーンが、対応する近見又は遠見視力矯正を提供する。従来のセグメント化又は平行移動タイプの交互視二重焦点コンタクトレンズでは、レンズは二つのオプチカルゾーンに分割されている。普通、上寄りゾーンが遠見視力矯正用であり、下寄りゾーンが近見視力矯正用である。このような平行移動レンズでは、第一注視ではレンズの遠見部分（上寄りゾーン）が瞳孔の正面に来るが、下向き注視ではレンズの付加度数又は近見部分（下寄り部分）が瞳孔と整合する。二重焦点コンタクトレンズの効果的な使用は、眼が第一注視から下向き注視に変化するとき眼を両オプチカルゾーンの間で平行移動させることを要する。このような状況では、瞳孔は、遠見用オプチカルゾーンの中にある状態から近見用オプチカルゾーンの中にある状態まで動く。

オプチカルゾーンとは、コンタクトレンズのうち、対象者の眼にとって正しい屈折矯正を提供する部分である。眼の上のオプチカルゾーンの場所は、レンズ及び眼によって画定される光学系の効率的な機能にとって重要である。そして、オプチカルゾーンの最適な場所は、光学設計及び眼の視線によって決まる。しかし、従来技術コンタクトレンズは通常、眼の視線が眼の幾何学的又は機械的中心に沿うと想定している。

従来技術レンズ、たとえば図１に示す従来技術二重焦点レンズ１０では、オプチカルゾーン１２及び１４の場所は、コンタクトレンズ１０の幾何学的視線５に対して配置されている。したがって、一次オプチカルゾーン１０は、幾何学的視線５を包囲し、光がそこを通って眼に入り、したがって、通過する光の適切な量の合焦及び配向を生じさせると想定している。第二のオプチカルゾーン１４は、第一のオプチカルゾーン１２の下方にあり、近くの物体のために使用される。コンタクトレンズ１０は通常、装用者が下を注視し、おそらく焦点変化を要するときにコンタクトレンズ１０をその下寄りオプチカルゾーン１４が瞳孔の上に来るように正しく整合させる当該技術で公知の機械的手段、たとえばレンズ表面の隆起部分を含む。

窩（通常は側頭窩及び下窩）の偏心及び眼の収差のせいで、眼の視線は通常、眼の幾何学的又は機械的軸と整合しない。そのような場合、コンタクトレンズは、装用者の眼に送られる像に対して最適な視覚的調節を提供しない。さらには、二次オプチカルゾーンが想定された眼の視軸及び幾何学的軸からいちじるしく離れている一連のオプチカルゾーンでは、視線の幾何学的想定からのオプチカルゾーンのずれにおける差がより劇的になることがある。したがって、コンタクトレンズの一以上のオプチカルゾーンを装用者の眼の真の視線に、より正しく整合させることができるコンタクトレンズ及び製造方法を提供することが好都合であろう。そのようなコンタクトレンズは、装用者の個々の眼に固有の特異的な計測値を使用して、真の視線の場所及びオプチカルゾーンの最適な場所を正確に決定することができるべきである。したがって、そのような改善されたコンタクトレンズこそが、本発明が導くものである。

発明の概要
本発明は、装用者の眼の特異的な光学的変異に対応する一以上の最適化オプチカルゾーンを有するコンタクトレンズであって、オプチカルゾーンがコンタクトレンズ内で装用者の真の視線に対して配置されているコンタクトレンズである。眼の真の視線を決定するためには、潜在的なコンタクトレンズ装用者の眼の変異を計測し、コンタクトレンズ内の一以上の最適なオプチカルゾーンの場所を、オプチカルゾーンが実質的に真の視線上に配置されるように決定することができる。コンタクトレンズは、装用者によって装用されている間にその一以上のオプチカルゾーンが眼の中で位置的に維持されるような機械的構造、たとえばリッジ、スラブオフ、バラスト及び当該技術の公知の他の方法を含むことができる。

本発明はまた、装用者の眼の特異的な光学的変異に対応することができる一以上の最適化オプチカルゾーンを有するコンタクトレンズを製造する方法であって、潜在的なコンタクトレンズ装用者の眼の変異を計測することによって決定される眼の真の視線に関する情報を得るステップと、潜在的な装用者の眼で使用されるコンタクトレンズのための一以上の最適なオプチカルゾーンを、オプチカルゾーンが実質的に真の視線上に配置されるように決定するステップと、一以上の最適なオプチカルゾーンを含むようにコンタクトレンズを製造するステップとを含む方法を提供する。眼の幾何学的中心に対するコンタクトレンズの場所を臨床的に決定するためには、眼球及びレンズトラッキングのような方法を使用することができる。波面解析と角膜トポグラフィーとの組み合わせが、眼の幾何学的中心に対する眼の真の視線を臨床的に決定することができ、装用者にとって望ましい光学系を構築するためにはオプチカルゾーンをコンタクトレンズ内のどこに配置すべきかを決定するために使用することができる。

一つの実施態様では、コンタクトレンズの製造は、多軸切削システム、たとえば３軸旋盤を用いて、本明細書でさらに記載するように実施することができる。加えて、装用者の臨床計測値及びインサイチュ経験を繰り返し使用して、オプチカルゾーンの配置が視線及び他の解剖学的、光学的又は他の望まれる光学的特徴に対して同時に最適化されるようにレンズの機械的構造を最適化することができる。

要するに、本発明は、レンズ移動平衡及び定常状態位置の結果に基づいて、又はセンタリングされた光学系をコンタクトレンズによって最適な場所に運ぶことを可能にするレンズの機械的構造の調節を介して、レンズ上のオプチカルゾーンを偏心させることにより、コンタクトレンズキャリヤ上のオプチカルゾーンの場所を、ゾーンが真の視線に対して最適化されるように変えることができる。したがって、本発明は、本発明のコンタクトレンズ及び製造方法が装用者の個々の眼に固有の計測値を使用してコンタクトレンズの一以上のオプチカルゾーンを装用者の眼の真の視線と整合させることができ、視線と幾何学的又は機械的アクセスとの簡単な整合を想定してはいないという利点を提供する。このように、オプチカルゾーンの場所の精密さが、非幾何学的にセンタリングされた視線を有する装用者に対し、従来技術幾何学的視線コンタクトレンズの場合よりも優れた視力改変を与える。

本発明の他の目的、利点及び特徴は、本明細書に記載する図面の簡単な説明、発明の詳細な説明及び特許請求の範囲を検討することによって明らかになる。

発明の詳細な説明
すべてを通して同じ参照番号が同種の要素を表す図面を参照すると、図２は、二重焦点光学平行移動を可能にするように第一の最適化オプチカルゾーン２２及び第二の最適化オプチカルゾーン２４を有する本発明コンタクトレンズ２０の一つの実施態様を示す。コンタクトレンズ２０の真の視線７は、幾何学的視線、たとえば図１に示す従来技術コンタクトレンズ１０の視線５から離れていることがわかっており、最適化オプチカルゾーン２２及び２４は、装用者の眼の特異的な光学的変異に対応して、コンタクトレンズ内で装用者の真の視線に対して配置されている。第一のオプチカルゾーン２２は、装用者のまっすぐな視線に光を平行移動させるためのものであり、第二のオプチカルゾーン２４は、二重焦点コンタクトレンズに従来からあるような近見ゾーンを考慮したものである。したがって、視線７は、眼が下を見るとき、第一のオプチカルゾーン２２から第二のオプチカルゾーン２４まで最適な方法で移動する。

視線の幾何学的整合を想定した従来技術コンタクトレンズ、たとえば図１のコンタクトレンズ１０で起こる一つの問題が図３Ａに示されている。図３Ａは、装用者の眼に入る光のためのまっすぐな視線Ａを想定したオプチカルゾーン１２を有する従来技術コンタクトレンズ１０を上に装着した眼３０の断面を上から見た図である。しかし、この特定の眼の場合、真の視線は、幾何学的中心から外れて斜めに眼に入る視線Ｂである。視覚系では、光は、眼３０の表面４４から進入すると、角膜４２を通過し、次いで虹彩４０によって制御されながら水晶体３２を通過し、網膜に達する。水晶体３２は、毛様体３６及び結膜３８によって動かされて、眼３０、すなわちコンタクトレンズ１０の中心の光を自然に合焦させる。窩（通常は側頭窩及び下窩）の偏心及び眼の収差のせいで、眼の視線は通常、眼の幾何学的又は機械的軸とは整合しない。

本発明コンタクトレンズ２０が図３Ｂに示すように眼３０の上に位置する場合、この特定の眼に関して最適なオプチカルゾーン２２は、視線Ｂとして示される真の視線７の上に配置される。オプチカルゾーン２２は、レンズ３２に入る光に関して真の視線Ｂを中心にセンタリングされる。その結果、装用者は、眼３０の場合に真の視線に合致するコンタクトレンズ２０のオプチカルゾーン２２から、図３Ａの従来技術コンタクトレンズ１０よりもはるかに良好な平行移動光学系を有する。

オプチカルゾーン２２が真の視線Ｂと実質的に整列した状態にとどまるようにコンタクトレンズ２０を最適な位置に維持するために、コンタクトレンズ２０は、コンタクトレンズを位置的に維持するための当該技術で公知の機械的構造、たとえばリッジ、バラスト及びスラブオフを含むことができる。さらには、一以上のオプチカルゾーン２２及び２４の最適な配置は、装用者の眼３０の臨床解析、たとえば角膜トポグラフィー及び波面解析から決定することができる。このような臨床計測データは通常、臨床家によってコンタクトレンズ製造者に提供される。そして、装用者の眼３０における使用ならびに計測及びフィッティング過程の繰り返しに基づいてコンタクトレンズ２０の一以上の最適なオプチカルゾーン２２及び２４の配置を調節することができる。

コンタクトレンズ２０を製造するためには、従来の製造手段、たとえば旋盤加工又は成形を使用することができる。当業者は、成形又は直接旋盤加工によって本発明のコンタクトレンズを製造する方法を理解するであろう。好ましくは、コンタクトレンズは、レンズが型で流し込み成形されるときコンタクトレンズ表面を複製する成形面を含むコンタクトレンズ型から成形される。たとえば、数値制御式旋盤を備えた光学切削ツールを使用して金属光学ツールを形成することができる。そして、そのツールを使用して凸面型及び凹面型を製造したのち、それらを互いに関連させて、適当な液体レンズ形成材料を両型の間に使用し、次いでレンズ形成材料を圧縮し、硬化させることによって本発明のレンズを形成する。

オプチカルゾーンを、必ずしもではないが好ましくは三次元で調節することができるいくつかの既存の方法を使用することができる。米国特許第６，１２２，９９９号に示されているような先進的な旋盤又は他の多軸切削システムのような方法を使用してコンタクトレンズ２０を適切に成形することができる。さらには、複雑な表面構造又は光学系を有するコンタクトレンズの場合、同コンタクトレンズを製造するために使用される光学ツールは、数値制御式旋盤、たとえばPrecitech社の、Variform（登録商標）又はVarimax圧電セラミック高速ツールサーボアタッチメントを有するOptoform（登録商標）超精密旋盤（モデル３０、４０、５０及び８０）を使用して製造される。

実例として、二つの突起で構成される緯線方向リッジを有する斜面付きリッジゾーンを有する平行移動型コンタクトレンズの製造を以下の工程で実施することができる。第一に、ユーザがパラメータのセット、たとえば表面許容差、同軸性許容差、レンズ設計の向き、ゼロ点を０、０に生成して前面及び後面それぞれに生成されるスポークの数、Ｚ軸の向き及び形状に変換されるレンズ面のタイプ（凹面又は凸面）を設定する。「表面許容差」とは、レンズ設計の表面上の理想位置からの投影点の許される位置のずれをいう。ずれは、レンズ設計の中心軸に対して平行又は垂直のいずれの方向であることもできる。「同軸性許容差」とは、所定の弧からのある点の許されるずれをいう。「スポーク」とは、中心軸から外に放射状に延び、中心軸に対して垂直である光線をいう。「半直径スポーク」とは、レンズ設計の中心軸からエッジまでの線分をいう。「等間隔の半直径スポーク」とは、すべての半直径スポークが中心軸から外に放射状に延び、一つの等しい角度だけ互いに離れていることをいう。「点間隔」とは、半直径スポーク沿いの二つの点の間の距離をいう。

第二に、ユーザが、中心軸に対して平行な方向で多数の等間隔の半直径スポークそれぞれに沿ってレンズ設計の表面（たとえば前面）に投影する点の数を決定する。前面の二つの突起の一方が位置する方位角にある半直径スポークを半直径プロービングスポークとして選択する。半直径プロービングスポークに沿って、等間隔の点を、点の各対が１０ミクロンの点間隔によって分けられる状態で投影する。次に、投影した点すべてを、それぞれが３個の連続する点、すなわち第一の点、中間点及び第三の点で構成される一連の群に分割する。各点は、一つの群又は二つの群に属することができる。一度に一群ずつ、中間点と、対応する群の第一の点及び第三の点を連結する線との距離を所定の表面許容差と比較することにより、中心軸からエッジまで又はエッジから中心軸まで、群の中間点の表面の曲率を解析する。中間点と、群の第一の点及び第三の点を連結する線との距離が所定の表面許容差よりも大きいならば、その点での表面の曲率は鋭く、その群の第一の点と中間点との間にさらなる点を投影する。第一の点とさらなる点との点間隔は、さらなる点と中間点との点間隔に等しい。さらなる点を追加したのち、新たに追加された点を含むすべての点を再分類し、一連の群それぞれの中間点における表面の曲率を解析する。一連群それぞれの中間点と、対応する群の第一及び第三の点をプロービングスポークに沿って連結する線との距離が所定の表面許容差以下になるまで、このような反復手順を繰り返す。このようにして、所望の数の等間隔の半直径スポークそれぞれに沿ってレンズ設計の表面に投影される点の数及と、隣接する点の一連の対の点間隔とを決定する。

次に、上記のように決定した数の点を、２４、９６又は３８４個の半直径スポークそれぞれに沿ってレンズ設計の前面に投影する。半直径スポークそれぞれに関して、第一導関数が連続的である半経線を生成する。半経線は、一連の弧及び任意に直線を含み、各弧は、少なくとも３個の連続する点を所望の同軸性許容差内で球面数学的関数に当てはめることによって画定される。各直線は、少なくとも３個の連続する点を接続することによって得られる。好ましくは、中心軸からエッジまでの弧当てはめルーチンを開始する。同様に、上記手順にしたがって、レンズ設計の後面を形状に変換することができる。

レンズ設計を、製造システムで製造されるコンタクトレンズの形状に変換したのち、ヘッダの情報及びレンズの形状に関する情報を含むミニファイルを作成する。このミニファイルはまた、半径方向位置それぞれにおける他の経線それぞれの平均高さに基づき、かつ、その振動計算を基づかせることができるゼロ位置をVariformに与えるゼロ半経線を含む。このミニファイルで、すべての半経線は同じ数のゾーンを有する。これは、すべての経線に関してゾーンの数を均等化するための回数だけ半経線の最後のゾーンをコピーすることによって達成される。ミニファイルが完成したのち、それを、Variform（登録商標）圧電セラミック高速ツールサーボアタッチメントを有するOptoform（登録商標）超精密旋盤（モデル３０、４０、５０又は８０）にロードし、実行して平行移動型コンタクトレンズを製造する。

したがって、本発明は、装用者の眼３０の特異的な光学的変異に対応することができる一以上の最適化オプチカルゾーン２２及び２４を有するコンタクトレンズ２０を製造する方法であって、潜在的なコンタクトレンズ装用者の眼の変異を計測することによって決定される眼３０の真の視線に関する情報を得るステップと、潜在的な装用者の眼３０で使用されるコンタクトレンズ２０のための一以上の最適なオプチカルゾーン２２及び２４を、オプチカルゾーンが実質的に真の視線（たとえば真の視線７）上に位置するように決定するステップと、一以上の最適なオプチカルゾーン２２及び２４を含むようにコンタクトレンズ２０を製造するステップとを含む方法を提供する。コンタクトレンズ２０を製造するステップは、多軸切削システムを用いて、又は当該技術の公知の他の製造システムによって実施することができる。さらには、眼の真の視線に関する情報を得るステップは、角膜トポグラフィーの使用又は波面解析の使用又は両方法の組み合わせによって導出された、潜在的コンタクトレンズ装用者の眼３０の変動に関する計測データを得ることであることができる。

コンタクトレンズ２０を製造するステップはまた、装用者によって装用されている間にその一以上の最適なオプチカルゾーンが眼３０の中で位置的に維持されるような機械的構造、たとえばリッジ、バラストなどを含めてレンズを製造するステップを含むことができる。さらには、方法の各ステップは、一以上のオプチカルゾーン２２及び２４の場所を最適化するために繰り返すことができ、オプチカルゾーンの配置を調節するために装用者の入力を利用することができる。

オプチカルゾーンの厳密な位置決めは、レンズが眼の上のどこに位置するかに依存するということが理解されよう。典型的なコンタクトレンズ（たとえば球面レンズ）の中心は眼の機械的中心と正確には整合せず、眼の機械的中心よりも下、たとえば通常は眼の機械的中心よりも約２００μm下に位置するということがわかった。このような、眼の機械的中心（又は角膜の中心）からの、眼の上のコンタクトレンズの中心のずれは、たとえば試験レンズを使用することによって測定することができる。好ましくは、試験レンズは、視覚的にマーキングされた中心を有する。より好ましくは、試験レンズは、設計され、製造されるコンタクトレンズとほぼ同一である直径及び後面の曲率（又はベースカーブ）を有する。したがって、眼の機械的中心からの眼の上のコンタクトレンズの中心のずれを測定したのち、そのようなデータをコンタクトレンズの再設計に利用することが好都合である。

レンズの中心及び角膜の中心の位置は、眼球トラッキングシステムで計測することができる。このようなシステムの一例は、Arrington Research社から市販されているViewPoint Eye Trackerシステムである。好ましい実施態様では、位置計測は、レンズを眼に載せた数分後に、すなわち、レンズが第一注視状態又は好ましい注視状態で安定したのちに実施される。

前記開示は本発明の例示的な実施態様を示すが、請求項によって定められる発明の範囲を逸することなく多様な変形及び改変が本発明で可能であることが理解されよう。さらには、本発明の要素が単数形で記載又は特許請求されているとしても、単数への限定が明示的に記載されていない限り、それらの複数形もまた考慮される。

レンズの幾何学的中心軸を中心にセンタリングされた第一のオプチカルゾーンと、第一のオプチカルゾーンの真下にある第二のオプチカルゾーンとを有する従来技術二重焦点コンタクトレンズの正面図である。 装用者の特定の眼の真の視線に入るように調節された最適化オプチカルゾーンを有する二重焦点レンズとして製造された本発明コンタクトレンズの正面図である。 この特定の眼の真の視線とは異なる、装用者の眼に入る光の幾何学的視線を想定したオプチカルゾーンを有する従来技術コンタクトレンズを上に装着された眼の断面を上から見た図である。 この特定の眼の真の視線を中心に配置された最適なオプチカルゾーンを有するコンタクトレンズを上に装着された眼の断面を上から見た図である。

Claims (14)

1. 装用者の眼の特異的な光学的変異に対応する一以上の最適化オプチカルゾーンを有するコンタクトレンズであって、一以上のオプチカルゾーンがコンタクトレンズ内で装用者の真の視線に対して配置されているコンタクトレンズ。
2. 装用者によって装用されている間に一以上のオプチカルゾーンが眼の中で位置的に維持されるような機械的構造を含む、請求項１記載のコンタクトレンズ。
3. 一以上のオプチカルゾーンの配置が、第一注視の場合のコンタクトレンズ装用者の眼の波面データ及び角膜トポグラフィーから導出された計測データから決定されている、請求項１記載のコンタクトレンズ。
4. 一以上のオプチカルゾーンの配置が、眼が第一注視で固定された状態で眼球トラッキングシステムを使用して角膜の中心に対する試験レンズの位置から導出された計測データから決定されている、請求項１記載のコンタクトレンズ。
5. 一以上のオプチカルゾーンの配置が装用者の眼における使用に基づいて調節されている、請求項１記載のコンタクトレンズ。
6. 一以上のオプチカルゾーンが多軸切削システムで造られている、請求項１記載のコンタクトレンズ。
7. 装用者の眼の特異的な光学的変異に対応することができる一以上の最適化オプチカルゾーンを有するコンタクトレンズを製造する方法であって、
   潜在的なコンタクトレンズ装用者の眼の変異を計測することによって決定される眼の真の視線に関する情報を得るステップと、
   潜在的な装用者の眼で使用されるコンタクトレンズのための一以上の最適なオプチカルゾーンを、前記オプチカルゾーンが実質的に真の視線上に配置されるように決定するステップと、
   一以上の最適なオプチカルゾーンを含むようにコンタクトレンズを製造するステップと
   を含む方法。
8. コンタクトレンズを製造するステップを多軸切削システムを用いて実施する、請求項７記載の方法。
9. コンタクトレンズを製造するステップが、装用者によって装用されている間に一以上の最適なオプチカルゾーンが眼の中で位置的に維持されるような機械的構造をコンタクトレンズ上に造るステップを含む、請求項７記載の方法。
10. 眼の真の視線に関する情報を得るステップが、第一注視の場合のコンタクトレンズ装用者の眼の波面データ及び角膜トポグラフィーから導出された計測データを得ることである、請求項７記載の方法。
11. 眼の真の視線に関する情報を得るステップが、第一注視の場合のコンタクトレンズ装用者の眼の波面データ及び角膜トポグラフィーから導出された計測データを得ることである、請求項７記載の方法。
12. 各ステップを繰り返して一以上のオプチカルゾーンの場所を最適化する、請求項７記載の方法。
13. 装用者の眼の特異的な光学的変異に対応することができる一以上の最適化オプチカルゾーンを有するコンタクトレンズを製造する方法であって、
    眼の視線を決定するために潜在的なコンタクトレンズ装用者の眼の変異を計測することによって決定される眼の真の視線に関する情報を得るステップと、
    潜在的な装用者の眼で使用されるコンタクトレンズのための一以上の最適なオプチカルゾーンを、オプチカルゾーンが装用者の眼の真の視線に対して配置されるように決定するステップと、
    一以上の最適化オプチカルゾーンを含むようにコンタクトレンズを製造するステップと
    を含む方法。
14. 一以上のオプチカルゾーンの最適化を繰り返すステップをさらに含む、請求項１３記載の方法。

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