JP2008510595A - 眼内レンズ - Google Patents

Abstract

１つの態様において、本発明は、前面光学表面及び後面光学表面を有する光学レンズを含む眼科用レンズ（例えば、ＩＯＬ）を提供する。光学レンズは実質的に眼の房水の屈折率（例えば、約１．３３６）に等しい屈折率を有する媒体において測定して約１６Ｄから約２５Ｄまでの範囲の光出力をもたらす。光学面のうち少なくとも一方は、出力範囲全体にわたって光学レンズが約−０．２０２ミクロンから約−０．１９０ミクロンまでの範囲のマイナス球面収差を示すような非球面基本輪郭を特徴とする。

Description

本出願は、２００５年４月５日に出願された「眼内レンズ」と題する米国仮特許出願第６０／６６８，５２０号（参考として本明細書に組み込まれる）に対する優先権を主張するものである。

本出願の譲受人に譲渡され本出願と同時に提出された「人間の目のために最適のＩＯＬ形状係数」と題する米国特許出願も、参考として本明細書に組み込まれる。

本発明は、一般的に言って眼科用レンズに関するものであり、より特定して言うと、非球面輪郭を有する眼内レンズに関するものである。

一般的に言って、非球面度とは、湾曲する三次元表面が理想的球面形状から逸脱する程度を示す。レンズの場合、非球面度は、前面、後面またはレンズを通過する光を屈折させるときの両方の面の結合効果に現れる。

自然のままの眼の主要な光学成分は、眼の前部を構成する角膜及び眼内に在る水晶体である。角膜は、眼系の第一の成分であり、眼系の集束力のほぼ３分の２を提供する。水晶体が残りの焦点合わせを行う。

眼内レンズ（ＩＯＬ）は、一般に、白内障手術中水晶体が取り除かれるとき失われた光出力を補うために患者の眼に埋め込まれる。しかし、多くの場合、ＩＯＬの光学的性能は、固有の角膜の収差によって低下する可能性がある。人間の角膜は一般的に言ってプラス球面収差を示し、これは一般に水晶体のマイナス球面収差によって相殺される。角膜のこのプラス球面収差が明らかにされないと、角膜と埋め込まれたＩＯＬの結合システムによる光の集束に悪影響を及ぼすだろう。

球面収差を補正する眼内レンズは既知である。しかし、ＩＯＬがどのようにまたはどの程度まで角膜収差を補正すべきかについてのコンセンサスはない。従って、改良された眼科用レンズ、特に球面収差の問題に対処する改良されたＩＯＬが必要とされる。

本発明は、一般的に言って角膜のプラス球面収差を補正するためにある出力範囲（例えば、約１６Ｄから２５Ｄまで）に対して選択された度合いのマイナス球面収差を示す外科用レンズを提供する。多くの実施態様において、１つまたはそれ以上のレンズ表面は、レンズが希望の度合いのマイナス球面収差を示すような非球面輪郭を持つように構成される。

１つの態様において、本発明は、前光学面及び後光学面を有する光学レンズ（optic）を含む眼科用レンズ（例えば、ＩＯＬ）を提供する。光学レンズは、眼の房水の屈折率（例えば、約１．３３６）と実質的に同様の屈折率を有する媒体において測定して約６Ｄから約３４Ｄまでより望ましくは１６Ｄから２５Ｄまでの範囲の光出力をもたらす。光学面のうち少なくとも一方は、光学レンズが出力範囲全体にわたって約−０．２０２ミクロンから約−０．１９０までの範囲のマイナス球面収差を示すような非球面基本輪郭を特徴とする。収差の二乗平均平方根（ＲＭＳ）として定義される球面収差は、人間の眼（または模型の眼）に埋め込まれるとき６ｍｍの瞳に対して測定される。これは、人間の水晶体嚢に埋め込まれた眼科用レンズの場合約５ｍｍのレンズ口径に対応することができる。特に指摘されない限り、本明細書において引用される球面収差値は、この基準に基づいているので、説明を簡単にするために、以下の項において引用される球面収差値に関してＲＭＳ定義及び６ｍｍの但し書きは省略される。

関連する態様において、非球面基本輪郭は、約１６Ｄから約２５Ｄまでの範囲のレンズの出力に対して例えば約−７３から約−２７までの範囲の円錐定数を特徴とすることができる。

別の態様においては、非球面基本輪郭は下記の関係式にしたがって定義することができる。

ここで、
ｚは、レンズの光軸からの半径距離ｒにおける表面のサグ（たるみ）を示し、
ｃは、その頂点（光軸と表面との交差点）における表面の曲率を示し、
ｋは、円錐定数を示し、
ａ₁は、二次非球面係数を示し、
ａ₂は、四次非球面係数を示し、
ａ₃は、六次球面係数を示す。

関連する態様において、光学レンズは、約６Ｄから約３０Ｄまでの範囲の光出力をもたらすことができ、レンズの非球面は、ｃを約０．０１５２ｍｍ^-1から約０．０６５９ｍｍ^-1までの範囲とし、ｋを約−１１６２から約−１９までの範囲とし、ａ₁を約−０．０００３２ｍｍ^-1から約−０．０００２０ｍｍ^-1までの範囲とし、ａ₂を約−０．００００００３（マイナス３×１０^-7）ｍｍ^-3から約−０．００００５３(マイナス５．３×１０^-5)ｍｍ^-3までの範囲とし、ａ₃を約０．０００００８２（８．２×１０^-6）ｍｍ^-5から約０．０００１５３（１．５３×１０^-4）ｍｍ^-5までとする上記の関係式を特徴とすることができる。

別の態様においては、レンズは約１６Ｄから約２５Ｄまでの範囲の光出力をもたらすことができ、レンズの非球面は、ｃを約０．０３６９（１／２７．１）ｍｍ^-1から約０．０５４１（１／１８．５）ｍｍ^-1までの範囲とし、ｋを約−７３から約−２７までの範囲とし、ａ₁を約−０．０００２０９ｍｍ^-1から約−０．０００２６４ｍｍ^-1までの範囲とし、ａ₂を約−０．００００２９７ｍｍ^-3から約−０．００００１３１ｍｍ^-3までの範囲とし、ａ₃を約０．０００００９７８ｍｍ^-5から約−０．０００００８４６ｍｍ^-5までの範囲とする上記の関係式を特徴とすることができる。

別の態様においては、眼科用レンズの光学レンズは約−０．０１６から約０．０７１までの範囲の形状係数を示す。さらに、光学レンズの主平面は、２つのハプティック（haptic）−光学レンズ間の接合部によって形成される平面など望ましいレンズ平面に対して約−０．０１９ｍｍから約＋０．０１８ｍｍまでの範囲のオフセット変化を示し、光学レンズは約１６Ｄから２５Ｄまでの範囲の光出力をもたらす。

眼科用レンズは、多様な材料で構成することができ、生体適合性であることが望ましい。例として、光学レンズは、軟質アクリル高分子材料で構成することができる。適切な材料の他の例には、ヒドロゲル及びシリコン高分子材料が含まれるが、これに限定されない。

別の態様において、前面及び後面を有する光学レンズを含む眼科用レンズが開示される。前面と後面は協働して約１６Ｄから約２５Ｄまでの範囲の光出力をもたらす。表面のうち少なくとも一方は、眼に埋め込まれるとき角膜のプラス球面収差に対抗して、レンズと角膜の結合光学システムの残留球面収差が希望の値に達するようにするためにマイナスの球面収差を与えるように、非球面基本輪郭を示す。人間の角膜の球面収差は、約０．１９４から約０．２８４ミクロンまで変化しうる（０．０９ミクロンの範囲の変動）。過剰補正を避けるために、角膜球面収差の下端を補正するようにレンズの球面収差（例えば、約−０．２０２ミクロンから約−０．１９０ミクロンまで）を目標にすることができる。その結果、一部の実施態様においては、レンズと角膜の結合光学システムの残留球面収差は約０．１４ミクロンより小さいプラスの値、例えば、約＋０．００６から約＋０．０９ミクロンとすることができる（下で述べるように、＋０．１４ミクロンの球面収差でも有益である）。残留球面収差は、例えば選択されたプラス球面収差（例えば人間の角膜の平均球面収差）を示す眼科用レンズと角膜の模型を含む模型の眼において測定することができる。その代わりに、残留球面収差は、眼科用レンズが埋め込まれた人間の眼において測定することができる。

関連する態様において、上記の眼科用レンズにおいては、非球面基本輪郭は、約−７３から約−２７までの範囲の円錐定数を特徴とする。さらに、レンズは、約−０．０１６から約０．０７１までの範囲の形状係数を示すことができる。

別の態様において、前面及び後面を有する光学レンズを含む眼科用レンズ（例えば、ＩＯＬ）が開示される。光学レンズは約１６Ｄから約２５Ｄまでの範囲の光出力をもたらす。光学レンズは、光学レンズの選択された平面から約−０．０１９ｍｍから約＋０．０１８ｍｍまでの範囲のオフセット変化を示す主平面を含む。さらに、表面のうち少なくとも一方は、光学レンズが前記出力範囲全体にわたって約−０．２０２ミクロンから約−０．１９０ミクロンまでの範囲のマイナス球面収差を示すような非球面基本輪郭を特徴とする。

関連する態様において、上記の眼科用レンズは、これに結合される１対のハプティックを含み、主平面はハプティックとレンズとの間の接合部によって形成される平面に対して相対的な上記のオフセット変化（約−０．０１９ｍｍから約＋０．０１８ｍｍまでの範囲）を示す。

添付図面を参照しつつ以下の詳細な説明を参照することによって、さらに本発明を理解することができる。

本発明は、一般的に言って、角膜のプラス球面収差（例えば、患者の母集団の角膜の平均プラス球面収差）平均プラス球面収差に対応して強化された画像コントラストをもたらすように選択された度合いのマイナス球面収差を示す眼科用レンズ（例えば、眼内レンズ）に関するものである。

図１を参照すると、本発明の１つの実施態様に従ったＩＯＬ １０は、前面光学表面１４及び後面光学表面１６を有する光学レンズ１２を含む。この実施態様において、前面光学表面及び後面光学表面１４及び１６は光軸１８に対して対称的に配置される。別の実施態様においては、一方の面または両方の面は光軸１８に対してある程度の非対称を示すことができる。レンズ例１０は、さらに、患者の眼への埋込みのために半径方向に伸びる固定部材すなわちハプティックを含む。この実施態様においては、光学レンズ１２は軟質アクリルポリマ−（例えば、Ａｃｒｙｓｏｆ（登録商標）の商標の下で市販されるレンズを構成するために使用される材料）で成形されるのに対して、他の実施態様においては、シリコンまたはヒドロゲルなど他の適切な生体適合性材料で成形することができる。固定部材２０は、光学レンズと一体的に同じ材料から成形するか（一体成形）、またはポリメタクリ酸メチル、ポリプロピレン及びこれに類するものなど適切な高分子材料で光学レンズとは別個に構成することができる（多体成形）。さらなる例として、米国特許第６，４１６，５５０号（参考として本明細書に組み込まれる）はＩＯＬ １０の成形に適する材料を開示する。

この実施態様において、光学面１４及び１６は、例えば平凸レンズまたは平凹レンズを成形するために他の形状（例えば、凹形または平形）を持つことができるが、一般的に言って凸形を有する。「眼内レンズ」及びその省略形ＩＯＬという言葉は、本明細書において、眼の水晶体に取って代わるためにまたは水晶体が取り除かれるか否かに関係なく視力を補強する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交換可能に使用される。角膜内レンズ及び有水晶体レンズは水晶体を取り除くことなく眼の中に埋め込むことができるレンズの例である。

この実施態様において、光学表面１４及び１６の曲率は、光学レンズを構成する材料の屈折率とともに、光学レンズが約１６Ｄから約２５Ｄまでの範囲の屈折光出力をもたらすように選択される。例えば、一部の実施態様において、レンズは約１．３３６の屈折率を有する媒体（例えば、眼の房水）の中におかれるとこの範囲の光出力を示す。

引き続き図１を参照すると、光学レンズの前面光学表面１４は、実質的に球面基本輪郭を特徴とするのに対して、後面光学表面１６は非球面基本輪郭を特徴とする。すなわち、後面光学表面１６は、光軸から小さい半径距離においては推定上の球面輪郭１６ａ（点線で示されている）と実質的に一致するが、光軸からの半径距離が増すと球面輪郭からの逸脱が増大する基本輪郭を含む。多くの実施態様において、後面の非球面度は、光学レンズが約−０．２０２（マイナス０．２０２）ミクロンから約−０．１９０（マイナス０．１９０）ミクロンまでの範囲のマイナス球面収差を示すように選択される。このようなマイナス球面収差を持つレンズは、眼に埋め込まれると角膜のプラス球面収差に対抗する。したがって、レンズと角膜の結合光学システムと同様この種のレンズを組み込む人間の眼の残留球面収差は、望みの値に達することができる。上述の通り、人間の角膜の球面収差は、約０．１９４から０．２８４ミクロンまでの範囲となり得る。すなわち、０．０９ミクロンの範囲の変動を示すことができる。過剰補正を避けるために、多くの実施態様において、レンズのマイナス球面収差（約−０．２０２ミクロンから約−０．１９０ミクロンまでの範囲を取ることができる）は、角膜球面収差の範囲の下端を補正することができる。その結果、多くの実施態様において、ＩＯＬが埋め込まれると、眼の残留球面収差は、ゼロより大きく約０．１４ミクロンより小さい範囲（例えば、約＋０．００６から約０．０９ミクロンまでの範囲）を取ることができる。下で述べるように、光学性能評価は、残留球面収差が＋０．１４でも、非球面ＩＯＬはそれぞれの球面レンズを凌ぐことを立証している。この残留球面収差は、例えばレンズを組み込みかつ選択される非球面度（例えば母集団全体の平均角膜非球面度に等しい非球面度）の非球面角膜モデルを有する模型の眼において測定することができる。その代わり、残留球面収差は、眼が埋め込まれている自然の眼において測定することができる。

一部の実施態様においては、後面の非球面輪郭は下の関係式で定義することができる。

ここで、
ｚは、レンズの光軸からの半径距離ｒにおける表面のサグを示し、
ｃは、頂点（光軸と表面との交差点）における表面の曲率を示し（ｃ＝１／ｒ：ここで、ｒは頂点における表面の半径を示す）
ｋは円錐定数を示し、
ａ₁は二次非球面係数を示し、
ａ₂は四次非球面係数を示し、
ａ₃は六次非球面係数を示す。

一部の実施態様において、光学レンズは、約６Ｄから約３０Ｄまでの範囲の光出力をもたらすことができ、レンズの非球面は、ｃを約０．０１５２ｍｍ^-1から約０．０６５９ｍｍ^-1までの範囲とし、ｋを約−１１６２から約−１９までの範囲とし、ａ₁を約−０．０００３２ｍｍ^-1から約−０．０００２０ｍｍ^-1までの範囲とし、ａ₂を約−０．００００００３（マイナス３×１０^-7）ｍｍ^-3から約−０．００００５３（マイナス５．３×１０^-5）ｍｍ^-3までの範囲とし、ａ₃を約０．０００００８２（８．２×１０^-6）ｍｍ^-5から約−０．０００１５３（１．５３×１０^-4）ｍｍ^-5までの範囲とする上記の関係式を特徴とする。

別の態様においては、光学レンズは約１６Ｄから約２５Ｄまでの範囲の光出力をもたらすことができ、レンズの非球面は、ｃを約０．０３６９（１／２７．１）ｍｍ^-1から約０．０５４１（１／１８．５）ｍｍ^-1までの範囲とし、ｋを約−７３から約−２７までの範囲とし、ａ₁を約−０．０００２０９ｍｍ^-1から約−０．０００２６４ｍｍ^-1までの範囲とし、ａ₂を約−０．００００２９７ｍｍ^-3から約−０．００００１３１ｍｍ^-3までの範囲とし、ａ₃を約０．０００００９７８ｍｍ^-5から約０．０００００８４６ｍｍ^-5までの範囲とする上記の関係式を特徴とする。

この実施態様において、光学レンズの後面は非球面を含むが、他の実施態様においては、前面を非球面とすることができる。その代わりに、角膜のプラス球面収差に対抗するのに適する希望のマイナス球面収差を得るために、両方の面にある非球面度を与えることができる。

多くの実施態様において、前光学面及び後光学面（より明確に言うと、その曲率）は、レンズに希望の形状係数を与えるように選択される。技術上既知の通り、レンズの形状係数は、下記の関係式によって定義することができる。

ここで、ｒ₁は、一方の表面の半径を示し、ｒ₂は他方の表面の半径を示す（非球面の場合、半径はその頂点で測定することができる）。その代わりに、非球面の場合、平均曲率（平均半径の逆数）を下記の関係式によって定義することができる。

ここで、Ｃ_effは非球面の有効曲率を示し、
Ｃ_baseはその頂点における表面の曲率を示し、
ａ₁は、上の〔数２〕のＥｑ．（１）において定義されるとおり二次均等非球面係数を示す。平均曲率は、例えばレンズの形状係数及びレンズの主平面の位置の計算において利用することができる。

多くの実施態様において、他の形状係数を採用することもできるが、レンズの形状係数は約−０．０１６から約０．０７１までの範囲になるように選択される。

図２を参照すると、一部の実施態様において、レンズ１０は、例えば約−０．０１９から＋０．０１８までの範囲の選択された距離だけ２つのハプティックとレンズとの接合点によって形成される平面など望ましいレンズ平面（平面ＨＰ）に対して相対的にずれる主平面２２を含む。多くの実施態様において、ハプティック平面に対して相対的なレンズ主平面の位置は、下記の通りに計算することができる。レンズ縁の中央線に位置するハプティック平面は、下記の関係式によって指示される後面頂点からある距離（ＨＬ）を有する。

ここで、Ｓａｇ₂はレンズ縁における後面のサグ高さを示し、ＥＴはＩＯＬ縁厚みを表す。後面頂点からの第二の主平面の相対的位置を下記の関係式から得ることができる。

ここで、ｎ₁及びｎ₂は、それぞれレンズを取り囲む媒体及びレンズを構成する材料の屈折率であり、Ｆ₁及びＦ₂は、それぞれ第一の面（前面）及びレンズ全体の出力であり、ｄはＩＯＬの中央厚みである。したがって、ハプティック平面（ＩＯＬの固定平面）に対して相対的な第二の主点の位置は下記の関係式によって得ることができる。

ここで、ΔＰＰ₂は主平面のオフセット変化を示し、その他のパラメ−タは上に定義されるとおりである。

例として、下の表１は、本発明の一部の実施態様例に従った複数の設計例のパラメ−タ例（前面及び後面の曲率半径、後面の非球面係数並びにレンズの中央厚みなど）を記している。

さらなる例として、図３は、上の表１に列記されるパラメ−タを有するレンズ１０の実施態様におけるレンズの光出力の関数として形状係数及び主平面シフトの変形を示している。

光学性能を強化する上での本発明の非球面ＩＯＬの効果を立証するために、この種のＩＯＬによって得られる画像品質をＡｌｃｏｎ−Ｎａｖａｒｏの模型の眼を用いることによって一定の範囲の収差を有する角膜について理論的に検査した。Ｎａｖａｒｏの模型の眼は非球面角膜の模型を有するように修正された。画像品質は、平均的な人間の球面収差を有する角膜模型について並びに角膜の球面収差が平均収差から＋／−１標準偏差だけずれる角膜模型について波長５５０ｎｍで模型の眼によって示される変調伝達関数（ＭＴＦ）を計算することによって評価された。さらに、非球面度が欠ける同様のレンズによって示されるＭＴＦも、非球面レンズのＭＴＦとの比較のために計算された。当業者には既知の通り、ＭＴＦは、光学システム例えばＩＯＬと角膜によって構成されるシステムによって示される画像コントラストの定量的測度を示す。より特定して言うと、レンズなど結像光学システムのＭＴＦは、ある物体に関係するコントラストに対して相対的な光学システムによって形成されるこの物体の画像に関係するコントラストの比率として定義することができる。

上のＭＴＦ計算のために利用された角膜パラメ−タが下の表２に要約されている。

非球面レンズ及び球面レンズの光出力は、１．３３６の屈折率を有する周囲水性媒体において２２Ｄになるように選択された。両方のレンズの前面は、同じ曲率半径を示した。また、後面の頂点における曲率半径も同じであった。しかし、非球面レンズの後面は、ある非球面度（約−３３の円錐定数を特徴とする）を示した。ＭＴＦは３ｍｍ及び５ｍｍの瞳孔の両方について模型の眼の焦点平面で計算された。

図４Ａは、３ｍｍの瞳孔サイズの上記角膜模型について球面レンズ及び非球面レンズについて計算された複数のＭＴＦ曲線を示しているのに対して、図４Ｂは、５ｍｍの瞳孔サイズのレンズ及び角膜模型について計算されたＭＴＦ曲線を示している。３ｍｍの瞳孔サイズ及び５ｍｍの瞳孔サイズの両方について、非球面レンズは球面レンズの性能に比べて強化された性能を示す。０．３２７ミクロンのプラス球面収差を有する角膜模型（表２）の場合でも、非球面レンズは球面レンズより改善されたＭＴＦを示す。この場合、角膜とレンズの結合模型の残留球面収差は約＋０．１４（すなわち、０．３２７ミクロンの角膜球面収差と−０．１９ミクロンのレンズの球面収差＝０．１３７との和（約０．１４）ミクロンの結合球面収差）である。従って、有益な残留球面収差は、眼科用レンズが埋め込まれた眼において＋０．１４までとすることができる。上記のＭＴＦ曲線は例のためにのみ示されたものであり、必ずしも本発明のレンズによって示される最適性能を示すものではないことを理解しなければならない。

本発明のＩＯＬによって示されたマイナス球面収差の範囲によって、その光学性能は従来の非球面レンズに比べて傾斜及び（または）偏心などの不整合になりにくくなる。言い換えると、本発明のＩＯＬに与えられる非球面度は、このＩＯＬに従来の非球面レンズに比べてより堅固な性能を与える。

本発明の教示に従って非球面レンズを設計・製造するために多様なレンズ設計ツ−ル及びレンズ製造技術を採用することができる。例として、単なる例示のために、約１６Ｄから約２５Ｄまでの範囲の光出力を持つ複数のレンズを設計するために使用された手順について、下の例において論じる。この設計手順は、本発明のさまざまな態様を例示するためのものであり、本発明の範囲を限定するためのものではないことを理解しなければならない。

出力増分２Ｄで出力範囲を５つの帯域に分割することによって１６Ｄから２５Ｄまでの出力範囲内で複数の非球面レンズが理論的に設計された。これらの設計例において、レンズの後面は非球面輪郭を示すものとされた。球面前面の半径及び非球面後面の頂点半径を導出するために下記のレンズ方程式が採用された。

ここで、Ｄはレンズの光出力を示し、
ｎ₁はレンズ材料の屈折率を示し、
ｎ_medはレンズを取り囲む媒体の屈折率を示し、
ｒ_aは前面の半径を示し、
ｒ_pは後面の半径を示し、
ｔ_aはレンズの中心厚みを示す。

後面の頂点半径は、１つの帯域内に固定され、前面半径は既知の（希望の）レンズ出力、縁厚み、レンズを構成する材料の屈折率並びに後面半径を用いて計算された。形状係数及び主平面シフトに関する設計要件を満たすために、最初に固定後面頂点半径が推定され、その後５つの帯域の各々の範囲内で調整された。設計の非球面部分について、後面頂点半径が決定され、その後各帯域について選択された収差補正要件を満たすために周囲半径が非球面化された（例えば、周囲半径は中央から縁に向かって徐々に増大された）。これに応じて、頂点半径を「有効」半径に変えることによって形状係数及び主平面シフトが再計算された。有効半径は頂点半径及び二次非球面係数（Ｅｑ．（３）参照）を組み込んだ。レンズの形状係数を計算するために上記のＥｑ．（２）が使用され、下記の関係式が主平面シフト（ＰＰＳ）に使用された。

ここで、Ｄはレンズの光出力を示し、
ｎ₁はレンズ材料の屈折率を示し、
ｎ_medはレンズを取り囲む媒体の屈折率を示し、
ｒ_aは前面の半径を示し、
ｔはレンズの中心厚みを示す。

各レンズ設計において固定縁厚みの制約が課されたので、縁厚み制約を守るために、非球面輪郭を最適化した後、レンズの中心厚みを調整しなければならなかった。このために、ＩＯＬ中心厚みは、商標Ｚｅｍａｘ（登録商標）（２００３年３月４日版、Ｚｅｍａｘ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｓａｎ Ｄｉｅｇｏ，ＣＡ）の下で市販されるレンズ設計レイトレ−シング・ソフトウェアを採用することによって計算された。さらに、二次非球面係数は一次光学特性にも寄与し、主平面の計算にも影響を与えるので、頂点半径の代わりに修正された「有効」後面半径が使用された。設計形状係数は約−０．０１６から約＋０．０７１までの範囲であり、相対的主平面シフト変化は、出力範囲全体にわたって約−０．０１９ｍｍから約＋０．０１８ｍｍまでの範囲であった。

後面の非球面設計のためにＺｅｍａｘ（登録商標）光学設計プログラムが使用された。上記のレンズ方程式によって計算された半径は起点となった。システム瞳ストップは、ＩＯＬの前面において５ｍｍに設定されたが、これは角膜平面における約６ｍｍと同等である。システムの焦点は、近軸焦点に制約されたのに対して、ＩＯＬ後面の非球面パラメ−タは、調整された変数のみを含んだ。最適化の誤差関数は、指定されるレイトレ−シング交差パタ−ンを持つ二乗平均平方根（ＲＭＳ）波面誤差として解釈された。この最適化サイクルにおいて、Ｚｅｍａｘ（登録商標）設計プログラムは、誤差関数が最小値に達するまで非球面係数を体系的に調整した。各帯域において１つの後面ユニバ−サル設計しか使用されなかったので、最適化は、その帯域の中間出力値について（例えば、１６Ｄから１７．５Ｄまでの帯域においては１７Ｄについて、また１８Ｄから１９．５Ｄまでの帯域においては１９Ｄについて）のみ行われた。設計基準を満たすようにするために、各帯域について、その帯域の２つの端で光学性能がチェックされた。上の表１はこのようにして設計された複数のレンズのパラメ−タを記している。

当業者は、本発明の範囲から逸脱することなく上記の実施態様にさまざまな変更を加えることができることが分かるだろう。

本発明の１つの実施態様に従ったＩＯＬの概略側面図である。 望ましいレンズ平面（ＨＰ）からずれるレンズの主平面を示す、図１のレンズの別の側面図である。 約１６Ｄから約２５ｄまでの出力範囲全体にわたるレンズ出力の関数として理論的に設計された複数のレンズ例の形状係数及び主平面シフトを示すグラフを示す図である。 ３ｍｍの瞳孔サイズで複数の異なる角膜非対称について球面及び非球面レンズを有する模型の眼に関して計算された複数のＭＴＦ曲線を示す図である。 ５ｍｍの瞳孔サイズで複数の異なる角膜非対称について球面及び非球面レンズを有する模型の眼に関して計算された複数のＭＴＦ曲線を示す図である。

Claims (18)

1. 約１６Ｄから約２５Ｄまでの範囲の光出力を提供し、前面及び後面を有する光学レンズを備えた眼科用レンズにおいて、
   前記前面及び後面のうち少なくとも一方が、前記光学レンズが前記光出力範囲全体にわたって約−０．２０２ミクロンから約−０．１９０ミクロンまでの範囲のマイナス球面収差を示すような非球面基本輪郭により特徴づけられる眼科用レンズ。
2. 前記非球面基本輪郭が約−７３から約−２７までの範囲の円錐定数により特徴づけられる、請求項１に記載の眼科用レンズ。
3. 前記非球面基本輪郭が下記の関係式
   

   

   ここで、
   ｚは、レンズの光軸からの半径距離ｒにおける表面のサグを示し、
   ｃは、その頂点（光軸と表面との交差点）における表面の曲率を示し、
   ｋは、円錐定数を示し、
   ａ₁は、二次非球面係数を示し、
   ａ₂は、四次非球面係数を示し、
   ａ₃は、六次球面係数を示す、
   関係式によって定義される眼科用レンズにおいて、
   ｃが約０．０３６９（１／２７．１）ｍｍ^-1から約０．０５４１（１／１８．５）ｍｍ^-1までの範囲であり、ｋが約−７３から約−２７までの範囲であり、ａ₁が約−０．０００２０９ｍｍ^-1から約−０．０００２６４ｍｍ^-1までの範囲であり、ａ₂が約−０．００００２９７ｍｍ^-3から約−０．００００１３１ｍｍ^-3までの範囲であり、ａ₃が約０．０００００９７８ｍｍ^-5から約−０．０００００８４６ｍｍ^-5までの範囲である、請求項１に記載の眼科用レンズ。
4. 前記光学レンズが約−０．０１６から約０．０７１までの範囲の形状係数を示す、請求項１に記載の眼科用レンズ。
5. 前記光学レンズが生体適合性の高分子材料を含む、請求項１に記載の眼科用レンズ。
6. 前記高分子材料がアクリル、シリコン及びヒドロゲル材料から成るグル−プから選択される、請求項５に記載の眼科用レンズ。
7. 前記眼科用レンズがＩＯＬを含む、請求項１に記載の眼科用レンズ。
8. 約１６Ｄから約２５Ｄまでの範囲の光出力を提供し、選択された平面から約−０．０１９ｍｍから約＋０．０１８ｍｍまでの範囲のオフセット変化を示す主平面を有する、前面及び後面を有する光学レンズを備えた眼科用レンズにおいて、
   前記前面及び後面のうち少なくとも一方が、前記光学レンズが前記光出力範囲全体にわたって約−０．２０２ミクロンから約−０．１９０ミクロンまでの範囲のマイナス球面収差を示すような非球面基本輪郭により特徴づけられる眼科用レンズ。
9. 前記光学レンズがこれに結合される複数のハプティックを含み、かつ前記選択された平面が前記ハプティックと前記光学レンズの接合点によって形成される平面を含む、請求項８に記載の眼科用レンズ。
10. 前記眼科用レンズがＩＯＬを含む、請求項８に記載の眼科用レンズ。
11. 約１６Ｄから約２５Ｄまでの範囲の公称光出力を提供し、前面及び後面を有する光学レンズを備えた眼科用レンズにおいて、
    前記前面及び後面のうち少なくとも一方が、眼に埋め込まれたとき角膜のプラス球面収差に対抗して、前記光学レンズ及び角膜を含む光学システムが約＋０．１４ミクロン未満の残留プラス球面収差を示すように、マイナス球面収差を与えるために非球面基本輪郭を示すことを特徴とする眼科用レンズ。
12. 前記残留球面収差が約＋０．００６から約＋０．０９ミクロンまでの範囲である、請求項１１に記載の眼科用レンズ。
13. 前記非球面基本輪郭が約−７３から約−２７までの範囲の円錐定数により特徴づけられる、請求項１１に記載の眼科用レンズ。
14. 前記光学レンズが約−０．０１６から約０．０７１までの範囲の形状係数を示す、請求項１１に記載の眼科用レンズ。
15. 前記光学レンズが軟質アクリル高分子材料を含む、請求項１１に記載の眼科用レンズ。
16. 前記眼科用レンズがＩＯＬを含む、請求項１１に記載の眼科用レンズ。
17. 屈折性前面及び屈折性後面を有し、前記前面及び後面が協働して約１６Ｄから約２５Ｄまでの範囲の光出力を提供する光学レンズを備えた眼科用レンズにおいて、
    前記前面及び後面のうち少なくとも一方が下記の関係式
    

    

    ここで、
    ｚは、レンズの光軸から半径距離ｒにおける表面のサグを示し、
    ｃは、その頂点（光軸と表面との交差点）における表面の曲率を示し、
    ｋは、円錐定数を示し、
    ａ₁は、二次非球面係数を示し、
    ａ₂は、四次非球面係数を示し、
    ａ₃は、六次球面係数を示す、
    関係式に従うことにより特徴づけられ、
    ｃが約０．０３６９（１／２７．１）ｍｍ^-1から約０．０５４１（１／１８．５）ｍｍ^-1までの範囲であり、ｋが約−７３から約−２７までの範囲であり、ａ₁が約−０．０００２０９ｍｍ^-1から約−０．０００２６４ｍｍ^-1までの範囲であり、ａ₂が約−０．００００２９７ｍｍ^-3から約−０．００００１３１ｍｍ^-3までの範囲であり、ａ₃が約０．０００００９７８ｍｍ^-5から約−０．０００００８４６ｍｍ^-5までの範囲であることを特徴とする眼科用レンズ。
18. 前記眼科用レンズがＩＯＬを含む、請求項１４に記載の眼科用レンズ。

Images