JP2006527014A - 眼内レンズ - Google Patents

Abstract

本発明は、負の曲面収差を有する眼内レンズ及び眼内レンズの屈折力を測定する方法に関するものである。浸漬媒体中において、眼内レンズは、楕円状湾曲波面を有する入射波を実質的に球状な波面を有する出射波に屈折する。

Description

本発明は、眼内レンズ及び眼内レンズの結像特性を測定する方法に関するものである。

この種のレンズは広く知られている。従来の眼内レンズの形態には、その結像特性が人間の目の網膜上にイメージを形成するのに理想的には適していない球状曲面が一般に含まれる。したがって、公知の眼内レンズの結像特性の測定方法では、基本的には、球状曲面を前提としている。

本発明の目的は、その結像特性が網膜上に改質された画像を形成する眼内レンズを提供することである。本発明のさらなる目的は、レンズの形態的性質から独立した信頼性をもたらす眼内レンズの結像特性の測定方法を提供することである。

本発明の眼内レンズは、浸漬媒体の環境下において、楕円状湾曲波面を有する入射波を実質的に球状な波面を有する出射波に屈折することを特徴としている。

本発明によれば、負の球面収差を有する眼内レンズにより、上記目的が達成される。正の屈折力を有する従来の球状湾曲眼内レンズは、正の球面収差を有する、すなわち、平面状波面を有する入射波を、楕円状湾曲波面を有する出射波に屈折させる。したがって、このようなレンズの焦点は、点状ではない。本発明による眼内レンズにおいては、浸漬媒体の環境下、特に、眼内の生体環境下（屈折率１．３３６）で、楕円状湾曲波面を有する入射波面を、実質的に球状な波面を有する出射波に屈折させるような形状が好ましい。眼内レンズの前面に位置する目の角膜の結像特性は、より考慮されており、網膜上のより正確な焦点合わせを可能とするという効果を奏する。

このような結像特性は、レンズ表面の屈折率及び湾曲により好適に達成され、レンズの中央が浸漬媒体中で＋３dioptres（dpt）以上の屈折力Ｄを有するように、または、大気環境において実質的に平面状な波面を有する入射波が双曲線波面を有する出射波に屈折されるように選択し得る。

波面の湾曲の形状及びレンズ表面の湾曲は、下記式により表される。
ｙ^２＝ｐｘ−（１＋asph）ｘ^２ （１）
ｘは光伝搬又はレンズ厚の方向と一致し、ｙはレンズ中央に対して放射状外側の垂直方向を定義し、ｐはいずれかのパラメータであり、asphは非球面度、すなわちレンズ表面の湾曲の球形からの偏差についての測定値である。レンズ表面又は波面の形状は、図１における異なる非球面度の断面に示されている。非球面度が０を超える場合には、上記式は、（延長目盛上に示された）ｘ方向における小さいほうの軸が（偏平）ｙ方向におけるものよりも小さい楕円形を示している。また、非球面度が０〜−１の間である（限定地をそれぞれ除いた）場合には、ｘ方向における小さいほうの軸が（長球）ｙ方向におけるものよりも大きい楕円形を示している。さらに、非球面度が−１である場合には、式（１）は、放物線を示し、その値が−１よりも小さい場合には、双曲線を示す。

本発明のレンズにより入射平面状波面から生成された波の双曲線波面は、−１以下の非球面度（asph_OUT）を好適に有する。また、眼内レンズは、湾曲が−１以下の非球面度（asph_L）である凸状の曲面を少なくとも一つ有する。

図１は、様々な非球面値の式（１）により示された曲線の湾曲の図である。 図２は、４０dioptiresの中央の角膜屈折力に対する、角膜の様々な形状的非球面度の出射波の非球面度を示す線図である。 図３、は５０dioptiresの中央の角膜屈折力に対する、角膜の様々な形状的非球面度の出射波の非球面度を示す線図である。 図４は、レンズの屈折力から独立した場合における、球状波から他の球状波への変換のための、本発明の眼内レンズの第１実施形態の表面の負の非球面度、及び、大気及び浸漬媒体における出射波の負の非球面度を示す線図である。 図５は、レンズの屈折力から独立した場合における、非球状波から球状波への変換のための、本発明の眼内レンズの第２実施形態の表面の負の非球面度、及び、大気及び浸漬媒体における出射波の負の非球面度を示す線図である。 図６は、平面状波の入射を伴う眼内レンズにより屈折された出射波の波形を測定するための測定装置を示す模式図である。 図７は、本発明の眼内レンズの第３実施形態を示した模式断面図である。 図８は、大気中で測定された球面を有するレンズからの出射波の波面と比較した、図７に示された眼内レンズからの出射波の波面を示す。 図９は、浸漬媒体中で測定された球面を有するレンズからの出射波の波面と比較した、図７に示された眼内レンズからの出射波の波面を示す。

符号の説明

６１４ 眼内レンズ
６１６ ビーム
６２０ 波面分析機
６２２ レンズ装置
６２４ 複数のビーム
６２６ 光検出器

以下、図を参照して実施形態により本発明をより詳細に説明する。
本発明の眼内レンズを考慮した人の眼内における結像条件は、以下に研究された。公知のように、角膜は、約１．３７の屈折率を有し、形状的には、実質的な非球面の皿で表現される。これは、入射波の屈折に極僅かな影響を与える。入射光の屈折は、角膜の形状により予め決定された湾曲だけでなく、角膜（水様液）の後の浸漬媒体の屈折率にも依存する。公知のように、この屈折率は１．３３６である。文献では、asph_C＝−０．２６±０．１８（Kiely et al, in G Smith et al, vision Research 41, 2001, 235-43）及びasph_C＝−０．１８±０．１５（Guillon et al, loc. cit.）と定義されている、非球面度（asph_C）によって、角膜の形状が特徴付けられている。これらの文献の値によれば、人の目の角膜が一般的に楕円状に湾曲されていることが推測できる。したがって、本質的に生じる全ての人間の角膜の非球面度が事実上包含されることを確実にすることを考慮すると、角膜の非球面度からasph_Cが−０．５６〜０の範囲の値であることが推測される。その点で、上限値（asph_C＝０）が球状湾曲を有する角膜に相当することが観測される。

また、角膜の形状は、表面中央、すなわち光学軸上における屈折力により特徴付けられている。そのため、その範囲は４０〜５０dioptres（dpt）であることが推測され、これにより、実際に本質的に生じ、現在の知識により平均値が４３dptである角膜の表面屈折力の範囲は上限及び下限の値の両端が覆われている。

図２及び３は、平面状波、すなわち、非常に離れた距離から照射された光のような、平面状波面を有する波の入射の、角膜又は浸漬媒体により屈折された波面の非球面度（asph_IN）を示している。これは、角膜の形状的非球面度及び角膜の頂部から波面の頂部の距離（横座標値）に依存する。最小値３ｍｍから最大値６ｍｍまでの間である眼内レンズの中心から人の目の角膜の前頂部までの距離は、上記値の範囲を基礎として扱われている。図２は、中心表面の屈折力が４０dptである角膜の場合の条件を定義している。角膜の形状的非球面度asph_Cが−０．５６である限定値asph_IN＝０から形状的非球面度asph_Cが０である限定値asph_IN＝１０．８までの間に、眼内レンズ上に入射する屈折された波面の非球面度が分布していることが示されている。図３が参照になる、角膜の中心表面の屈折力が５０dptである場合には、眼内レンズ上に入射した屈折した波面asph_INの非球面度は、０から＋１１．４の間である。したがって、波面の非球面度が常に上述した範囲内にあり、波面が球状（asph_IN＝０）又は楕円形状（asph_IN＞０）いずれかであることが立証される。言い換えれば、端部でのビームの屈折は中心でのものよりも大きいことから、角膜は正の球面収差を有する。したがって、この理解に基づくと、角膜から照射される非球状波を屈折するために、負の球面収差を有する眼内レンズが要求され、これにより、目の網膜上における画像形成の改良が達成される。

本発明による眼内レンズは、浸漬媒体の環境下において、楕円湾曲波面を有する入射波が実質的な球状波面を有する出射波に屈折されるように、設計されており、出射波の中心が目の網膜上に存在するように、眼内レンズの屈折力が患者の目に依存して選択される。

本発明による眼内レンズには、様々な形態が推測される。第１実施形態においては、浸漬媒体の環境下、レンズ中心の屈折力Ｄ_Ｉが少なくとも＋３dptであり、屈折力がレンズの端部に向かって低減する。また、屈折率を１．４６とするためには、レンズ直径が６ｍｍであり、軸平行端部厚が０．２５ｍｍであるレンズが適用し得ると推測される。

図４は、球状波面を有する入射波（asph_IN＝０、すなわち、最小値が期待される網膜の形状的球面度が−０．５６の極端な場合）から球状波面（asph_OUT＝０）を有する出射波への変換のために要求される、本発明による眼内レンズの両凸で対称な第１実施形態の表面の非球面度（asph_L）を示す。眼内レンズ表面の非球面度は、浸漬媒体中の眼内レンズの中心表面屈折力に依存する。この形態は、下の曲線（白丸）において示されている。

また、図４における真ん中の曲線（白三角）は、入射波が平面状波面を有する場合の浸漬媒体中の対応眼内レンズにより生成された出射波の波面の負の非球面度の形態を示している。図４における上の曲線（白四角）は、平面状波面を有する波が入射された場合の大気中で測定されたレンズにより生成された出射波の波面の負の非球面度を示している。

図５は、人の目に期待される最大非球面度asph_IN＝１１．４を有する入射非球状波を球状波面を有する波に屈折するのに適した、両凸で対称な眼内レンズ（白丸）の表面の負の非球面度asph_Lを対応様式により示している。このようなレンズにより屈折された平面状入射波の波面は、その上部に記載された２つの曲線、すなわち、大気中ので測定（白三角）及び浸漬媒体中での測定（白四角）の曲線で示される。

いずれにしても、本発明の眼内レンズの屈折表面の形状的非球面度が−１未満の負の値であることが推測され、そのため、表面が常に双曲線状であることは、図４及び５から明らかである。これは、特に、１つの凸状面有する本発明による眼内レンズの場合に適用される。例えば、屈折力が２０dptであり、屈折率が１．４６であり、パラメータｐが１２．３５７８である眼内レンズが選択された場合には、両凸で鏡対称な眼内レンズの両表面の非球面度asph_Lは−６．２４である。これに対し、入射側表面は非球状であり、出射側表面が球状である眼内レンズの場合には、一方の表面の非球面度asph_Lは−１３．９である。１つの双曲線状球状面を有する眼内レンズの場合の非球面度は、対称眼内レンズの場合常に大きくなる。その意味で、図４及び５に示された非球面度の値は、最小値を表している。したがって、全ての場合において、浸漬媒体中の屈折力Ｄ_Ｉが＋３dpt以上である本発明の眼内レンズの屈折表面の少なくと一方の非球面度は、−１未満である。言い換えると、屈折表面の少なくとも一方の形状は、常に双曲線により表される。

出射波の非球面度asph_OUTを−１未満とするために、このような眼内レンズは平面状入射波を双曲線状湾曲波面を有する出射波に屈折することが図４及び５から明らかである。これは、屈折率n_Lが１．３３６である浸漬媒体の環境中（上の曲線）及び屈折率ｎ_Ｌが１である大気中（真ん中の曲線）の両者に適応される。双曲線状波面の非球面度asph_OUTは−５以下であることが好ましい。

これに対して、球状湾曲表面を有する従来の眼内レンズは、正の球面収差を有する、すなわち、平面状波面を有する入射波を楕円状湾曲波面を有する出射波に屈折する。レンズの正の屈折力に関しては、レンズ材料の屈折率が環境媒体のものよりも大きく、特に、浸漬媒体中におけるレンズ材料の屈折率が１．４６である限りにおいて、すなわち、大気中及び浸漬媒体中の両者において、これは基本的に適応する。

したがって、公知の屈折率を有する出射波の波形の測定により、本発明の第１実施形態の眼内レンズは、解明された当時の技術による、平面状波を有する眼内レンズとは区別され得る。また、より具体的で好適な測定は、標準化された測定構造における生体中でなされ、人の目に埋め込む必要がない。このような測定構造の一例を図６に示した。本質的には、平面状波を生成する、すなわち、測定すべき眼内レンズ６１４が照射される平行ビームを生成及び平行にする光学的エレメントの装置を備えた、ISO標準１１９７９−２で知られる構造６１０に対応する。ビーム方向の下流には、眼内レンズ６１４により生成された出射波の波形を測定する波面分析機Hartmann-Stack６２０が配置される。この波面分析機は、レンズ装置６２２により眼内レンズからのビーム６１６を分析する。ビーム６１６は、例えば、CCDカメラのような光検出器６２６により局所的分布を検出する複数のビーム６２４となる。波形についての結論は、画像評価手段（図示しない）によって、分布に基づく公知の様式により導き出す。研究すべき眼内レンズの結像特性は、この方法により測定できる。異なる屈折率及び表面湾曲を有する眼内レンズによっても同様な結像特性が達成されることから、正直なところ、その結果からは、眼内レンズの材料特性及び形状的パラメータについての明確な結論が得られていない。しかしながら、眼内レンズの研究においては、その光学的特性がまさに重要であり、評価が球状レンズの形態に基づいたものであり、本発明の眼内レンズの測定には不適切である公知の方法と比較すると、この方法が普遍的に利用可能である。したがって、上記のように、その特徴的な結像特性によりまさに異なっていることから、この測定方法は、特に、本発明による眼内レンズと従来の球状の眼内レンズとを区別するのに適している。測定すべき眼内レンズの結像特性に関する測定は、大気中だけでなく浸漬媒体中のこの測定構造とともに実施される。

図４及び５の両者において、眼内レンズの屈折特性は、屈折力が３dptから３５dptまでの範囲で選択される。しかしながら、本発明の眼内レンズでは、これらの屈折力は限定されていない。より高い屈折力は、同等に選択でき、安定した湾曲の形態に基づき容易に推測することができる。屈折率が１．４６であり、直径が６ｍｍであり、軸平行端部厚が０．２５ｍｍである眼内レンズに関する限りでは、上述の考察は適用し得る。しかしながら、本発明では、眼内レンズの屈折率、直径又は端部厚については上記値に限定されていない。

本発明の第２実施形態による眼内レンズは、最大値−２dptの浸漬媒体中の中心屈折力Ｄ_Ｉを有する。本発明によるこのような眼内レンズは、楕円状湾曲波面を有する入射波を、レンズ表面の最適な湾曲を有する、すなわち、レンズ端部に向かって低減する屈折力（負の曲面収差）を有する球状出射波に屈折する。本発明によるこのようなレンズは、平面状入射波を楕円状湾曲波面を有する出射波に変換する。

すでに述べたように、正の屈折力を有する従来の球状レンズは、平面状入射波を楕円状湾曲波面を有する波に変換する、すなわち、屈折された端部ビームが中心ビームより大きな偏差を有する。言い換えると、正の屈折力を有する球状レンズは、正の球面収差を有する。したがって、負の屈折力を有する球状レンズの場合、収差は負である。このようなレンズは、平面状の入射波を楕円状湾曲波面を有する出射波に変換する。

これは、本発明の眼内レンズによる平面状入射波の屈折後の出射波の非球面度と、大気中及び浸漬媒体中の両者において浸漬中の中心（通常）屈折力Ｄ_Ｉが同様である従来のものとを比較した下記の表１から明らかである。

本発明の眼内レンズの研究において表１に整理されたデータによれば、浸漬媒体中で測定された波面は、それぞれの場合にレンズの屈折力に依存する従来の球状の眼内レンズと比べて１６００〜２０倍超の正の非球面度を有する。大気中の屈折の場合には、本発明の眼内レンズにより生成された波面は、それぞれの場合にレンズの屈折力に依存する従来の球状レンズにより生成された波面と比べて５００〜８．５倍まで増加する正の非球面度を有する。特に、大気中の負の屈折力を有する球状の眼内レンズの非球面度は、その強度とは無関係に、＋１０より大きな値には達しない。したがって、２つの出射波は、非球面度の測定により容易に区別することができる。そのため、公知のレンズの屈折力に関して、図６に示す装置により、研究すべきレンズが従来の球状眼内レンズであるか本発明の眼内レンズであるかが区別することができる。

本発明の第３実施形態の眼内レンズは、浸漬媒体中で＋２から−１の間の中心屈折力を有する。この場合、本発明による眼内レンズの屈折力は、中心より端部で低減する。図７は、＋２dptの中心屈折力を有する対称的な眼内レンズ７００の断面図を示す。レンズ７００は、楕円状非球面度asph_IN＝５．５１の波面を有する角膜からの入射波を、実質的に球状な波に変換するように設計されている。眼内レンズの頂部表面７１０の経線は、レンズの中心頂部７１４から約１．８ｍｍの最大距離に内曲点７１２を有する。

図８及び９は、同様の通常の屈折力を有する本発明の眼内レンズ及び球状の眼内レンズにより平面状波を入射して生成された出射波の波面の形態を示している。比較してみると、従来のレンズにより生成された波面は単調に広がっているのに、本発明の眼内レンズにより生成された波面の経線は内曲点を有することが示されている。これは、図８が参照になる大気中及び図９が参照になる浸漬媒体中の両者に適用される。このように、上記屈折力を有する本発明の眼内レンズと、従来の球状湾曲レンズとを図６に関して記載された方法により明確に区別することができる。

Claims (8)

1. 浸漬媒体の環境下において、楕円状湾曲波面を有する入射波を実質的に球状な波面を有する出射波に屈折することを特徴とする眼内レンズ。
2. 浸漬媒体の環境下における正の屈折力、及び、負の球面収差を有することを特徴とする請求項１に記載の眼内レンズ。
3. 浸漬媒体の環境下において、レンズ中心の屈折力が＋３dpt以上であり、大気中において実質的に平面状な波面を有する入射波を、双曲線波面を有する出射波に屈折するように、前記レンズが設計されていることを特徴とする請求項２に記載の眼内レンズ。
4. 前記双曲線波面は、−５以下の非球面度を有することを特徴とする請求項３に記載の眼内レンズ。
5. 前記眼内レンズは、湾曲が−１以下の非球面度を有する少なくとも１つの凸条の湾曲表面を有することを特徴とする請求項３又は４に記載の眼内レンズ。
6. 浸漬媒体の環境下において、レンズ中心の屈折力が＋２dpt以下、−１dpt以上であり、前記レンズが、実質的に平面状な波面を有する入射波を、頂部が内曲点を備えた経緯を有する出射波に屈折するように、前記レンズが設計されていることを特徴とする請求項１に記載の眼内レンズ。
7. 浸漬媒体の環境下において、レンズ中心の屈折力が−２dpt以下であり、前記レンズが、実質的に平面状な波面を有する入射波を、大気中で測定された非球面度が＋１０より大きい楕円状湾曲波面を有する出射波に屈折するように、前記レンズが設計されていることを特徴とする請求項１に記載の眼内レンズ。
8. 平行光ビームを生成する工程と、
   前記光ビームを眼内レンズ上に誘導する工程と、
   前記眼内レンズにより屈折された前記光ビームをレンズ装置により収束された複数のビームに分解する工程と、
   前記レンズ装置により収束された前記ビームの局所的分布を検出する工程とを備えることを特徴とする眼内レンズの結像特性の測定方法。

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