JP2009524493A - 超低分散（ｅｄ）材料を使用する改良された診断眼科レンズ - Google Patents

Abstract

アッベ数、Ｖ_d＞８０を有することによって定義された、超低分散材料を使用する改良された診断眼科用レンズが提供される。そのような単一要素の診断眼科用レンズは、倒像検眼鏡かまたはスリットランプ生体顕微鏡かのいずれかとともに、眼を検査するのに使用されてもよい。
【選択図】図４

Description

本願は、２００６年１月２６日に出願された米国特許仮出願第６０／７６２，２７５号に基づいており、且つ、この優先権を主張し、これは、その全体を参照してここに組み込まれる。

ここに述べられる実施形態は、診断眼科レンズに関し、特に、倒像検眼鏡またはスリットランプ生体顕微鏡（slit lamp biomicroscope）によって眼を検査するために使用されるレンズに関する。現在述べられた実施形態の少なくとも１つの形態を述べる目的のために、診断レンズは、たとえば、超低分散（ＥＤ）材料から作られ、アッベ数Ｖ_d＞８０によって定義されるシングレットであり、機械的ハウジングに装着されて、レンズ装置またはアセンブリを形成する。

材料の分散は、波長（λ）に対する屈折率（ｎ）の変動である。可視光では、大半の透明な材料は、屈折率（ｎ）対波長（λ）の変化の間に下記の関係を有する。すなわち、

この関係から、波長（λ）が増大するにつれて、材料の屈折率（ｎ）が減少することになる。このようにして、物質界面において、たとえば空気−ガラス間で、光が屈折する角度は波長とともに変動し、色の角分散を生じる。これは、可視等の広いスペクトル上に画像形成するために、色分散として導入される。これは、色収差として画像形成に現れ、レンズの性能および画像品質を低下する。このようにして、光学設計において分散を低下することは、レンズが提供する全体的な画像品質を多いに改良することができる。

可視領域で材料の分散特性を定義する１つのやり方は、アッベ数（またはＶ数）として知られている。透明な材料のアッベ数は、多数のやり方で表すことができ、多くの適用の中でもっとも一般的なものは、所与の材料における屈折率（ｎ）の関係を下記のように定義するものである。

ただし、ｄは、黄フラウンホーファーヘリウムｄ線（５８７．６ｎｍの波長で）であり、一方、ＦおよびＣはフラウンホーファースペクトル線（それぞれ４８６．１ｎｍおよび６５６．３ｎｍ）である。この関係は、高アッベ数（Ｖ_d）を備えた材料は低分散を有し、色分散補正を必要とする光学設計において魅力のあるものであることを示す。

さらに、材料のアッベ数（Ｖ_d）対屈折率（ｎ_d）をプロットすることによって、アッベダイアグラムまたは「ガラスマップ」を構築することができる。そのようなダイアグラムまたはマップは、典型的に、その分野の製造業者によって提供される。これは、材料、および、より一般的には、ガラスが、その特性および組成に基づいて、容易にカテゴライズされることを可能にする。たとえば、フリントガラスは、Ｖ_d＜５０を有するものとして定義され、非常に重いフリントガラスはおよそ２０のＶ_dを有する。クラウンガラスは、Ｖ_d＞５０を有するものとして定義され、非常に軽いクラウンガラスはおよそ６５までのＶ_dを有する。さらにより高いアッベ数を達成するために、したがって、ガラス形態におけるより低い分散を達成するために、フッ化物化合物をガラス溶解物内に導入し、ガラスが蛍石の光学特性に近づくことを可能にすることが必要であった。蛍石、たとえば、フッ化カルシウム（ＣａＦ₂）、フッ化リチウム（LｉＦ）等は、典型的に非常に高いアッベ数を有するが、構造は結晶であり、このため、蛍石は非常に柔らかくなり、割れおよびエッチングを受けやすいという傾向がある。したがって、その光学特性は望ましいが、レンズ表面が外部環境に露出されるときには、機械的に望ましくない。これは結果として、ガラス製造業者が蛍石状ガラスを開発し、フッケイクラウン（fluor-crowns）と呼ばれるガラスまたは超低分散（ＥＤ）ガラスの新しいカテゴリーを形成することになった。それらは、低分散を有する点で蛍石と同一の好ましい光学特性を有するが、結晶構造は有さない。そのため、蛍石に対して改良された機械的特性を示し、割れおよび厳しい環境を受けにくくする。これらの超低分散ガラスは、アッベ数Ｖ_d＞８０を備えたガラスとして定義されるようになり、このアッベ数は大半の蛍石が入るのと同じ領域である。例として、日本のガラス製造業者、株式会社オハラ（Ohara Corp.）が、現在、３種類の超低分散ガラスを製造している。すなわち、Ｓ−ＦＰＬ５１（ｎ_d＝１．４９７、Ｖ_d＝８１．６）、Ｓ−ＦＰＬ−５２（ｎ_d＝１．４５６、Ｖ_d＝９０．３）、および、Ｓ−ＦＰＬ−５３（ｎ_d＝１．４３８７５、Ｖ_d＝９５．０）である。

眼科の分野において、患者の眼の内部構造、特に網膜または眼底、の標準検査を行うために、検査員は典型的に、倒像検眼鏡かまたはスリットランプ生体顕微鏡かのいずれかとともに診断眼科用レンズを使用する。

米国特許第４，６２７，６９４号、「スリットランプ生体顕微鏡とともに使用するための倒像眼底検査レンズ（Indirect Ophthalmoscopy Lens for Use With Slit Lamp Biomicroscope）」には、スリットランプ生体顕微鏡とともに使用するために、回転の２つの非球面表面を有する均質で透明な光学材料から作られたシングレットを備える診断眼科用レンズ設計が記載されている。この特許は、参照としてここに組み込まれる。

米国特許第４，７３８，５２１号、「倒像眼底検査用のレンズ（Lens for Indirect Ophthalmoscopy）」にもまた、倒像検眼鏡（単眼または両眼）とともに使用するために、回転の２つの非球面表面を有する均質で透明な光学材料から作られたシングレットを備える診断眼科用レンズ設計が記載されている。この特許は、参照としてここに組み込まれる。

これらの特許には、診断眼科用レンズ設計の基本的概念が記載されている。すなわち、透明な光学材料から作られた単一のレンズ要素であって、倒像検眼鏡およびスリットランプ生体顕微鏡とともに使用するためであり、患者の眼の検査を行う目的のために、網膜または眼底の画像を得るためである。引用された診断眼科用レンズは、２つの基礎的な機能を実行するために、患者の眼の角膜から規定された適切な作動距離に置かれなければならない（手で持つか、または、そうでなければ、一時的に装着される）。第１に、これは、倒像検眼鏡かまたはスリットランプ生体顕微鏡かのいずれかで見出された源から、患者の眼内に、瞳孔を通って、光を集中させる凝縮レンズとして作用し、それによって、患者の網膜を照明する。第２に、診断眼科用レンズは、眼構造物自体の外部の平面に位置して、患者の網膜表面の間接画像を形成する。湾曲した網膜表面のこの間接画像は、ほぼ平らな画像平面を形成し、典型的には、重大な画像収差がなく、倒像検眼鏡かまたはスリットランプ生体顕微鏡かのいずれかを使用して、検査員が便利に観察することができるようになる。
米国特許第４，６２７，６９４号 米国特許第４，７３８，５２１号

しかし、これらのレンズの性能は、まだ改良することができ、ここで述べられる実施形態は、改良された診断眼科用レンズおよび／またはレンズアセンブリまたは装置に関する。

ここで述べられる実施形態の１つの態様において、改良された診断眼科用レンズ設計が提供され、これは、１つの形態において、８０よりも大きなアッベ数（Ｖ_d）を有する材料から製作される単一のレンズ要素から構成され、患者の眼の検査を容易にするために倒像検眼鏡とともに使用することができる。これらの材料としてはフッケイクラウンガラス、超低分散（ＥＤ）ガラス、蛍石、または、ポリマーを含むが、それらに限定されない。倒像検眼鏡とともに使用するための診断眼科用レンズの屈折力は、約１０〜約５５ジオプターの間がよい。

ここで述べられる実施形態の別の態様において、改良された診断眼科用レンズ設計が提供され、これは、１つの形態において、８０よりも大きなアッベ数（Ｖ_d）を有する材料から製作される単一のレンズ要素から構成され、患者の眼の検査を容易にするためにスリットランプ生体顕微鏡とともに使用することができる。これらの材料としてはフッケイクラウンガラス、超低分散（ＥＤ）ガラス、蛍石、または、ポリマーを含むが、それらに限定されない。スリットランプ生体顕微鏡とともに使用するための診断眼科用レンズの屈折力は、約６０〜約１３０ジオプターの間がよい。

ここで述べられる実施形態の別の態様において、診断眼科用レンズアセンブリは、８０よりも大きなアッベ数（Ｖ_d＞８０）を有する材料から形成されたレンズ要素と、上記レンズ要素が位置決めされるハウジングと、を備える。

ここで述べられる実施形態の別の態様において、レンズ要素の表面は非球面である。

ここで述べられる実施形態の別の態様において、レンズ要素の表面は球面である。

ここで述べられる実施形態の別の態様において、レンズ要素の１つの表面は非球面であり、レンズ要素の別の表面は球面である。

ここで述べられる実施形態の別の態様において、上記レンズアセンブリは、倒像検眼鏡とともに使用される。

ここで述べられる実施形態の別の態様において、上記レンズ要素の屈折力は、約１０〜約５５ジオプターである。

ここで述べられる実施形態の別の態様において、上記レンズアセンブリは、スリットランプ生体顕微鏡とともに使用される。

ここで述べられる実施形態の別の態様において、上記レンズ要素の屈折力は、約６０〜約１３０ジオプターである。

ここで述べられる実施形態の別の態様において、材料は、フッケイクラウンガラスである。

ここで述べられる実施形態の別の態様において、材料は、超低分散ガラスである。

ここで述べられる実施形態の別の態様において、材料は、蛍石である。

ここで述べられる実施形態の別の態様において、材料は、ポリマーである。

ここで述べられる実施形態の別の態様において、レンズ要素は、単一のレンズ要素である。

ここで述べられる実施形態の別の態様において、診断眼科用レンズアセンブリを形成するための方法は、超低分散材料から診断眼科用使用のためのレンズ要素を形成すること、およびレンズ要素をハウジング内に位置決めすること、を含む。

ここで述べられる実施形態の別の態様において、方法は、レンズアセンブリを倒像検眼鏡とともに使用することをさらに含む。

ここで述べられる実施形態の別の態様において、方法は、レンズアセンブリをスリットランプ生体顕微鏡とともに使用することをさらに含む。

ここで述べられる実施形態の別の態様において、超低分散材料は、８０よりも大きなアッベ数を有する。

ここで述べられる実施形態の別の態様において、診断眼科用レンズシステムは、超低分散材料から形成されたレンズ要素と、レンズ要素が位置決めされるハウジングと、を備える。

ここで述べられる実施形態の別の態様において、システムは、倒像検眼鏡をさらに備える。

ここで述べられる実施形態の別の態様において、システムは、スリットランプ生体顕微鏡をさらに備える。

図面に述べられる実施形態は、例示的な性質のものであり、特許請求の範囲によって定義されるものを限定することは意図しない。さらに、図面および実施形態の個別の特徴は、詳細な説明を考慮することにより完全に明らかになり、理解される。

ここで述べられる実施形態は、眼科検査の場で使用される診断眼科用レンズに関する。現在述べられた実施形態の診断眼科用レンズを使用して、網膜または眼底の逆リアル空間像を形成してもよく、倒像検眼鏡かまたはスリットランプ生体顕微鏡かのいずれかとともに使用されるときに、検査員が患者の眼の内部を見るのを可能にする。

ここで述べられる実施形態の診断眼科用レンズは、１つの形態において、超低分散（ＥＤ）材料から製作されアッベ数Ｖ_d＞８０によって定義された単一のレンズ要素を含み、フッケイクラウンガラス（fluor-crown glass）、超低分散（ＥＤ）ガラス、蛍石、または、基準に合致するポリマーを含むが、それらに限定されない。レンズ要素は、典型的に、ハウジング（その例は、図４および５に詳細に説明される）に位置決めされ、レンズ装置またはアセンブリを形成する。

特に、出願人は、８０より大きいアッベ数Ｖ_dを有する材料から作られた単一のレンズ要素を備える診断眼科用レンズは、色分散を有意に減少し、したがって、より低いアッベ数、したがってより高い分散特性、を有する材料から作られたレンズ要素と比較して、結果として得られた画像の色収差を減少することを発見した。

図１および２は、ここで述べられる実施形態が実施されてもよい例示的なシステムまたは環境を例示する。注記されるように、レンズまたはレンズ装置またはアセンブリは、典型的に、注記された光学装置とともに、検査員によって手動で操作されることを認識すべきである。しかし、場合によっては、レンズ（またはレンズアセンブリまたは装置）には、適切な装着構造物が設けられてもよい。

図１は、ここで述べられる実施形態にしたがった診断眼科用レンズ６を使用して、眼４の照明された網膜または眼底２の画像を形成するための概略図を示す。また、レンズ（またはレンズ要素）がアセンブリ（または装置）を形成するように位置決めされるハウジング７も示される。網膜または眼底の画像８は、本質的に平らであるように示され、倒像検眼鏡またはスリットランプ生体顕微鏡のいずれかの焦点面に形成され、患者を検査する検査員がこれを見ることができる。

図２は、網膜の間接画像を形成するために倒像検眼鏡またはスリットランプ生体顕微鏡１０を備えた実施形態の使用を示す。図２において、診断眼科用レンズ１２は、検査下の眼１４から一定の距離に位置する。レンズ１２用のハウジング１３も示される。倒像検眼鏡またはスリットランプ生体顕微鏡１０は、関連照明路を有するランプ（図示せず）を含む。ランプは、照明の源として作用し、これは、間接リアル網膜像を形成するために、網膜の表面をハイライトする。ランプから放出された光は、診断眼科用レンズの表面にぶつかるまで、照明路に沿って移動する。この点で、診断眼科用レンズは、眼１４の瞳孔１６を通って網膜表面１８に光を集中させる。レンズ１２は、次いで、網膜１８の表面に沿ったすべての点から反射した光線を受け取り、眼の外部の領域に網膜表面の逆拡大間接画像を形成する。間接画像を形成した後に、画像形成された光線は、画像形成路に沿って倒像検眼鏡１０に向けて進む。倒像検眼鏡またはスリットランプ生体顕微鏡１０で、画像形成路に沿って従った光線は、倒像検眼鏡またはスリットランプ生体顕微鏡の対物レンズ２０によって受け取られ、今度は、医師が見ることができる網膜像を作るように作用する。

図３は、波長対屈折率のプロットを経由して材料分散のグラフ表示３０を示す。特に注目すべきは、カーブ３２をマークした「蛍石」であり、これは、ここで述べられる実施形態の診断眼科用レンズに使用される８０よりも大きなアッベ数を備えた材料の特性を模倣するものである。検討されたレンズが使用される可視波長領域３４もハイライトされる。診断眼科用レンズに普通に使用される他の材料タイプに比較して、この領域では分散カーブがより平らであることに注意されたい。このカーブの平坦さは、このカテゴリーの材料が比較的低い分散を有することを示す。

従来、診断眼科用レンズを製作するために使用される組成物は、主に、高い屈折率およびより高い分散の材料であった。出願人は、診断眼科用レンズの材料を低い分散の材料に変えることによって、レンズが色分散を呈する傾向を減少することができ、その全体的性能を改良することができることを発見した。

特に、８０よりも大きなアッベ数Ｖ_dを有する材料組成は、結果として、より低いアッベ数、したがってより高い分散、を備えた材料から製作されたレンズと比較して、色分散が低いレンズになる診断眼科用レンズの形成を可能にする。８０よりも大きな固有アッベ数Ｖ_dを有するレンズを製作するために適切な数種の材料のタイプが入手可能である。

下記の材料のタイプは、超低分散（ＥＤ）のカテゴリーに入り、現在市販されている材料から選択したもので、それらは例として下表に示される。

大半の実施形態において、現在述べられた実施形態の間接診断眼科用レンズシステム（または装置またはアセンブリ）は、８０よりも大きなアッベ数Ｖ_dを有する均質な透明材料から作られた単一のレンズ要素を有する。これは、既存の最新技術を改良するものであるが、ここで述べられる実施形態にしたがったレンズ要素は、いずれの適切な技術を使用して形成されてもよい。

図１、２および４から明らかなように、レンズ要素の前部表面および後部表面は、各々、非球面であっても球面であってもよい。言い換えると、両表面は非球面であってもよく、両方とも球面であってもよく、または、一方が非球面で他方が球面であってもよい（本願に使用されるように、レンズ要素の「後部表面」は、通常の使用中に患者の眼にもっとも近くに位置決めされる表面を意味する）。

ここで述べられる実施形態の診断眼科用レンズは、様々な光学特性を有するように構成されてもよい。たとえば、倒像検眼鏡とともに使用されるために、この診断眼科用レンズは、１つの形態で、約１０〜約５５ジオプターの間の屈折力を有してもよい。さらに、スリットランプ生体顕微鏡とともに使用されるために、現在述べられた実施形態の診断眼科用レンズは、１つの形態で、約６０〜約１３０ジオプターの間の屈折力を有してもよい。

図４は、ここで述べられる実施形態の１つにしたがった単一要素の診断眼科用レンズアセンブリまたは装置５０の断面図を示す。アセンブリを形成するために、レンズ要素は適切な材料から形成される（たとえば、超低分散材料、または、８０よりも大きなアッベ数を有する材料）。次いで、レンズ要素、たとえばレンズまたはレンズ要素５２が、ハウジング５４に装着されるかまたは位置決めされ、これは、その周囲のまわりにレンズ要素を保持する。ハウジング５４は、様々な適切な形態を取ってもよく、レンズ要素５２を保護するように作用し、一方、その中心開口部を通る、妨げられない光学路も可能にする。１つの形態において、ハウジング５４は、その外側表面５６に機械加工されたかまたは他のやり方で設けられた触覚表面（たとえば、ギザギザのある表面または波形の表面）を有してもよい。通常の手で持った使用中に、医師は、ハウジング５４を手で把持することによって診断眼科用レンズ５０の位置および配向を調整してもよく、次いでこれを患者の眼に対する適切な関係に配向し、そのため、たとえば、網膜表面を見ることは、たとえば、前述の倒像検眼鏡またはスリットランプ生体顕微鏡を使用することによって得ることができる。触覚表面５６は、レンズの診断適用中に医師がハウジングをしっかり握り易くする。

図５は、図４のレンズ５０の斜視図を示す。上記に暗に示されたように、ハウジング５４およびレンズ要素５２は、前述の光学装置とともに使用されるために装着構造物内に置かれてもよい。しかし、いずれの場合でも、１つの形態において、レンズ要素５２は、様々なやり方のいずれかで、ハウジング５４内に位置決めされる。たとえば、ねじ山（たとえば図４に示されるように）が、たとえばハウジング内の保持リング用に設けられてもよく、レンズ要素の適切な位置決めを可能にする。スナップ嵌めまたは摩擦嵌めもまた使用されてもよい。加えて、ねじ山または摩擦嵌め／スナップ嵌めの代替としてまたはそれらと組み合わせて、接着剤が使用されてもよい。

本願に述べられた特定の例示および実施形態は、例示的性質のみであり、特許請求の範囲によって定義されるものを限定するようには意図しない。さらなる実施形態および実施例は、本明細書を考慮して当業者には明らかであり、特許請求の範囲内である。

現在述べられた実施形態の診断眼科用レンズによって形成される網膜像を例示する図である。 倒像検眼鏡かまたはスリットランプ生体顕微鏡かのいずれかを備えた現在述べられた実施形態の診断眼科用レンズの使用を例示する図である。 波長対屈折率のプロットを経由して材料分散を表すグラフである。 現在述べられたものの実施形態の１つの例としてハウジングに装着された例示的なレンズの断面図である。 図４のレンズの斜視図である。

Claims (20)

1. 診断眼科用レンズアセンブリであって、
   ８０よりも大きなアッベ数（Ｖ_d＞８０）を有する材料から形成されたレンズ要素と、
   前記レンズ要素が位置決めされるハウジングと、
   を備える診断眼科用レンズアセンブリ。
2. 前記レンズ要素の表面は非球面である請求項１記載の診断眼科用レンズアセンブリ。
3. 前記レンズ要素の表面は球面である請求項１記載の診断眼科用レンズアセンブリ。
4. 前記レンズ要素の１つの表面は非球面であり、前記レンズ要素の別の表面は球面である請求項１記載の診断眼科用レンズアセンブリ。
5. 前記レンズアセンブリは、倒像検眼鏡とともに使用される請求項１記載の診断眼科用レンズアセンブリ。
6. 前記レンズ要素の屈折力は、約１０〜約５５ジオプターである請求項１記載の診断眼科用レンズアセンブリ。
7. 前記レンズアセンブリは、スリットランプ生体顕微鏡とともに使用される請求項１記載の診断眼科用レンズアセンブリ。
8. 前記レンズ要素の屈折力は、約６０〜約１３０ジオプターである請求項１記載の診断眼科用レンズアセンブリ。
9. 前記材料は、フッケイクラウンガラスである請求項１記載の診断眼科用レンズアセンブリ。
10. 前記材料は超低分散ガラスである、請求項１記載の診断眼科用レンズアセンブリ。
11. 前記材料は蛍石である、請求項１記載の診断眼科用レンズアセンブリ。
12. 前記材料はポリマーである、請求項１記載の診断眼科用レンズアセンブリ。
13. 前記レンズ要素は単一のレンズ要素である、請求項１記載の診断眼科用レンズアセンブリ。
14. 診断眼科用レンズアセンブリを形成するための方法であって、
    超低分散材料から診断眼科用使用のためのレンズ要素を形成することと、
    前記レンズ要素をハウジング内に位置決めすることと、
    を備える方法。
15. 前記レンズアセンブリを倒像検眼鏡とともに使用することをさらに備える請求項１４記載の方法。
16. 前記レンズアセンブリをスリットランプ生体顕微鏡とともに使用することをさらに備える請求項１４記載の方法。
17. 前記超低分散材料は、８０よりも大きなアッベ数を有する請求項１４記載の方法。
18. 診断眼科用レンズシステムであって、
    超低分散材料から形成されたレンズ要素と、
    前記レンズ要素が位置決めされるハウジングと、
    を備えるシステム。
19. 倒像検眼鏡をさらに備える請求項１８記載のシステム。
20. スリットランプ生体顕微鏡をさらに備える請求項１８記載のシステム。

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