JP2010533876A - 軸外反射防止性である眼内レンズ - Google Patents

Abstract

例示的な実施形態は、第１の屈折率をもつレンズ本体（４１０）および反射防止被膜（４２０）を有するコーティング眼内レンズ（４００）を提供する。該被膜は、レンズ本体の少なくとも一部分を覆い、レンズ本体の第１の屈折率より小さい第２の屈折率を有する。反射防止被膜は、レンズ本体に入射する軸外光から生じた反射強度を少なくとも２．５倍の率で減少させ、光透過を高める。別の例示的な実施形態は、約１．５２〜約１．６０の範囲の屈折率をもつレンズ本体、およびレンズ本体の少なくとも一部分上に反射防止被膜を有するコーティング眼内レンズを提供する。

Description

本明細書に記載の実施形態は、一般に眼内レンズに関し、より特定すれば、軸外光に対して反射防止性である眼内レンズに関する。

人間の眼は、最も単純な言葉で言えば、角膜と称する透明な外側部分を貫いて光を透過、屈折させ、更に、水晶体を経て、眼の後部にある網膜上に像を結ぶことにより、視力を得るように機能する。結んだ像の質は、眼のサイズ、形状および長さ、ならびに角膜および水晶体の形状および透明度を含む、多くの要因に依存する。

幾つかの眼の状態のために、眼内レンズ（「ＩＯＬ」）の挿入により視力の矯正が必要となることがある。例えば、外傷、老化または疾患が原因で水晶体の透明度が低下すると、網膜まで透過できる光が減少するために、視力が悪化する。眼の水晶体のこの欠陥は、医学では白内障の名で知られている。この状態の治療は、水晶体の外科的除去およびＩＯＬの埋め込みである。一般に、白内障水晶体の除去およびＩＯＬの埋め込みの処置は、ありきたりで、ほぼ常套的になっている。他の状態は、生来の水晶体を眼から除去する必要がなく、前眼房（即ち、生来の水晶体および虹彩の前方にある）または後眼房（即ち、生来の水晶体の前方にあるが、虹彩の後方にある）のいずれかに有水晶体眼内レンズの挿入で済むこともある。

ＩＯＬは、加齢性老眼を発現した人々を補助するために、「二焦点」の場合もある。こうしたＩＯＬは、二焦点能を欠いた標準的ＩＯＬより複雑な光学設計を有する。二焦点ＩＯＬの中には、他の標準的ＩＯＬ同様に平滑で湾曲した中央視覚領域を、周辺光回折域と共に有するものがある。例えば、ＲｅＳＴＯＲ（登録商標）ＩＯＬ（ＲｅＳＴＯＲは、Ａｌｃｏｎ Ｌａｂｓ， Ｆｏｒｔ Ｗｏｒｔｈ， Ｔｅｘａｓの登録商標である）は、遠近共に像の質を改良するために、アポダイズ回折型光学素子（ａｐｏｄｉｚｅｄ ｄｉｆｆｒａｃｔｉｖｅ ｏｐｔｉｃｓ）を使用している。アポダイズ回折型光学素子の技術は、標準的ＩＯＬとして以前から使用されているアクリルＩＯＬに適用され、１９９４年以来２１００万強の症例に埋め込まれてきた。アポダイズ回折型ＩＯＬは、図１に示すように、ＩＯＬ１０の中央視覚領域１２の周辺領域１４に配列された、一連の微細な鋸歯状突出部１６を有する。こうした突出部１６は、レンズ表面から上方へ延び、二焦点効果を促進するために光を回折する壁１８を生成している。

一部のＩＯＬ装着者は、カメラを向けられ、または写真撮影される人にとって美観上望ましくない、光の反射を認めてきた。他の一部のＩＯＬ装着者は、ＩＯＬ関連反射現象に起因すると思われる無用な視覚像を認めてきた。こうした現象には、とりわけ、グレア、ハロー、異常光視症および反射が含まれる。無用な像および美観上不適当な反射率は、視覚障害とはならないが、とはいえ、それぞれ、市場で依然未解決の問題となる。

したがって、無用な視覚像などの無用なＩＯＬ関連反射現象を最小限に抑えるために、反射防止性を有するＩＯＬを開発することが望ましい。それに加え、反射防止性が、現在のＩＯＬ中に容易に組み込まれることも望ましい。更に、軸外反射防止ＩＯＬの望ましい他の特徴および特性も、後出する詳細な説明および添付した特許請求の範囲から、付属の図面ならびに前出の技術分野および背景技術と合わせ考えれば、明らかとなろう。

例示的な実施形態は、第１の屈折率をもつレンズ本体および反射防止被膜を有するコーティング眼内レンズを提供する。該被膜は、レンズ本体の少なくとも一部分を覆い、レンズ本体の第１の屈折率より小さい第２の屈折率を有する。反射防止被膜は、レンズ本体に入射する軸外光から生じた反射強度を少なくとも２．５倍の率で減少させ、光透過を増加させて、所望の網膜像を強化する。

実施形態の別の例は、第１の屈折率をもつ回折型レンズ本体および回折型レンズ本体の少なくとも回折性部分上に反射防止被膜を有する、コーティング眼内レンズを提供する。反射防止被膜は、回折型レンズ本体の第１の屈折率より低い屈折率を有する。それに加え、反射防止被膜は、軸外入射光から生じたレンズ本体における反射強度を少なくとも２．５倍の率で減少させる。

別の例示的な実施形態は、約１．５２〜約１．６０の範囲の屈折率をもつレンズ本体、およびレンズ本体の少なくとも一部分上に反射防止被膜を有するコーティング眼内レンズを提供する。反射防止被膜は、レンズ本体に接着している第１の被膜層、および第１の被膜層に接着している第２の被膜層を有する。第１の被膜層は、レンズ本体より低い屈折率を有し、第２の被膜層は、第１の被膜層より低い屈折率を有する。

様々な実施形態を、以下の概略的な一定の尺度ではない作図と合わせて説明するが、作図中の類似番号は類似要素を示す。

従来技術における二焦点眼内レンズの一部分の拡大図である。 レンズ本体の各区域を表すレンズ本体および光入射角の側面図である。 表面壁からの光散乱を表す回折型レンズ本体の拡大図である。 単一被膜を有するＩＯＬレンズ本体の例示的な実施形態の断面図である。 二層被膜を有するＩＯＬレンズ本体の例示的な実施形態の断面図である。 軸外光反射を最小化するための許容膜厚の選択ゾーンを示す、式（Ａ１）および（Ａ２）のグラフ表示である。

以下の詳細な説明は、性質上単なる例示に過ぎず、説明する実施形態、または説明する実施形態の応用および使用を制限することを意図していない。更に、前出の技術分野、背景技術、発明の概要、または以下の詳細な説明において提示される、表明または暗示したいずれの理論にも拘泥する意図はない。

本明細書および特許請求の範囲において、用語「ＩＯＬ」または「眼内レンズ」は、全てのＩＯＬ、例えば、有水晶体ＩＯＬ、二焦点ＩＯＬ、多焦点ＩＯＬおよび標準ＩＯＬを包含するように、広く読み取るべきである。

上記に示したように、レンズ表面の性質が原因の望ましくない視覚現象が少なくとも２種類ある。一方の種類では、レンズの表面反射のために、他の人に、装着者の瞳孔内に明るい反射が見えることを可能にする場合があり、この反射は、写真中またはビデオディスプレー上でも見えることもある。したがって、それは、一部の装着者にとって美観上の問題になり得る。望ましくない視覚現象の第２種類は、一部の装着者にとって視覚性能に関わり、例えば、フレアおよびハローとなって現れる。この表面反射は、網膜対比の低下および／または他の視覚障害を起こし得る。回折型ＩＯＬまたは表面を調節した他のＩＯＬの場合、二焦点ＩＯＬにおける壁などのＩＯＬの構造的特徴は、光を眼の後方部分内に反射し、光が網膜に当たった際、視覚障害を生じる恐れがある。

本明細書では「軸上光」とも称する直射光（即ち、レンズ表面にほぼ９０°の角度で入射する）から生じ得る反射現象と、９０°より小さい角度からレンズ表面およびレンズ縁部に当たる「軸外」入射光から生じ得る反射現象とを識別することが、更に重要である。図２は、眼内レンズ本体１００に入射する光を例示している。光線１１０は、軸上と見なし得るが、光線１２０は、レンズ表面（の接線）に対してα°の角度をなし、軸外光線と見なされる。角度α°は、約１５°〜約５０°の範囲で通常変化し得るが、レンズ材料に応じてより広い範囲、約１０°〜約７０°の範囲まで取り得る。図２に示すように、軸上光線１１０および軸外光線１２０は、レンズ本体１００上のどこにでも入射し得る。しかし、軸外光線の入射は、特に光線１２０がレンズの縁部１２５に入射する場合、反射に関わる視覚障害を起こす。こうした障害は、「ゴースト」を示すこともあり、実像と反対の動きを示すこともある。こうした障害は、瞳孔の大きな装着者に伴うことが多い。

図３に示すように、壁３１４を備えた一連の鋸歯状突出部３１２が含まれる、回折型ＩＯＬ３００の回折性表面３１０の拡大部分がある。壁３１４に入射した光線３２０は、示したように、隣接壁３１４に当たるように前方へ少なくとも部分的に反射され、そのあと反射されることもあり、または、最初に当たった壁３１４から直接反射されることもある。この光散乱は、本明細書では「反射」と総称する、無用なフレア、ハローおよびその他の現象を起こし得る。反射の除去は、装着者の受容および満足を改善し得る。

例示的な実施形態によれば、選択的な光入射角の範囲に有効な反射防止被膜がＩＯＬに施され得る。したがって、反射防止被膜は、例えば軸外光だけに機能的となり得る。こうした実施形態は、若い患者および瞳孔の大きな他の患者に特に有用である。瞳孔の大きなこうした患者は、大きな視野角に曝され、したがって軸外光源を受け易い。ある実施形態の一例によれば、ＲｅＳＴＯＲ（登録商標）ＩＯＬを反射防止被膜でコーティングすることにより、軸外光反射現象を減少または除去する。図４は、レンズ本体４１０が単一層反射防止被膜４２０でコーティングされた、反射防止被膜コーティングＩＯＬレンズ４００の例示的実施形態を示す。図示した被膜４２０は、レンズ本体４１０の全体を覆っているが、該被膜は、レンズ本体４１０の周辺領域だけを覆ってもよい。例えば、レンズをコーティングする工程の間、レンズ本体の中央領域４４０をマスキングで保護してもよく、または他の何らかの適当な技法を適用してもよい。

光の軸外反射に関しては、一般に、２種の媒体の表面または界面からの反射率は、２つの式で表現し得る。

式中、ｒ_１、ｒ_２は振幅反射係数であり、Ｘは位相である。

量Ｘは、

と定義され、ｎは被膜の屈折率であり、ｔは被膜の厚さであり、λは波長であり、αは光の入射角である。その目的は、透過率が増加するように反射率を最小化することである。こうした２式の使用によって、レンズ表面上の軸外入射光からの反射を最小化または除去するために有効である、適当な反射防止被膜の選択が可能となる。

例示的な実施形態は、軸外反射率を減少させる反射防止被膜コーティング高屈折率ＩＯＬを提供する。こうした高屈折率ＩＯＬは、約１．４６〜約１．６０の範囲の屈折率を有する。ＩＯＬに施した被膜の屈折率は、反射防止特性を実現するためにＩＯＬの屈折率より小さい。例えば、レンズの屈折率が１．５２の場合、被膜の厚さは、上記の式（Ａ１）、（Ａ２）に基づいて約８５ｎｍであり得る。被膜の厚さは、反射を減少させるために、対象とする軸外角度と直接関係している。例えば、厚さ約１００ｎｍの反射防止被膜は、軸上または軸上光の反射を減少させ得る。レンズおよび被膜の屈折率が同じ場合、該１００ｎｍ被膜と同程度に４０度軸外光の反射を同様に減少させるためには、ほんの７０ｎｍの被膜厚で十分である。

一般に、光反射のために、被膜厚および屈折率は、上記式から分かるように関連している。本技術の被膜の主要目的は、軸外光からの反射を減少させると同時に、軸外光の透過および軸上光の透過に対する任意の有害作用を最小化することである。したがって、ある範囲の屈折率に対して、式（Ａ１）および（Ａ２）を用いてこの目的を実現する、ある範囲の被膜厚が確立され得る。図６のグラフを参照すると、各曲線は、厚さの等しい２被膜層を含む被膜の例示的実施形態について、被膜厚による軸上（軸上の）光および軸外光の反射率の変化を表す。グラフのｘ軸は、全被膜厚ではなく、同一の各被膜層の厚さを表す。（全被膜厚は、この事例では、各被膜厚の２倍となろう）。「Ａ」と印したゾーンでは、軸外光の反射率が低く、軸上光の反射率は、許容できるがゾーンＢより大きい。ゾーンＢでは、軸外光の反射率は、ゾーンＡより高く、したがって目的がこのような反射率を低下させることである場合、望ましいとは言えない。しかし、軸上光の反射率は、ゾーンＡより低い。したがって、ゾーンＢは、軸上光の反射率を最小化するには望ましいとも思われるが、軸外光の反射率は、ゾーンＡの方が良い。ゾーンＣの被膜厚約１１５ｎｍを超えると、軸上光の反射率は急激に上昇する。したがって、軸上光の反射率に関して、このゾーンは、ゾーンＡまたはＢほど好ましくはない。以上３ゾーンのうち、ゾーンＡは、軸上光の反射率または透過率にさしたる悪影響を及ぼすことなく、軸外光の反射を最小化するために最良の領域であると思われる。したがって、本技術では、ゾーンＡ、および約６５〜約８５ｎｍの範囲の全厚を有する各被膜が好ましい。

他の例示的実施形態では、眼内レンズは、軸外反射率を低下させる多重層または少なくとも二重層の被膜を有する。図５は、レンズ本体５１０が第１の被膜層５２０でコーティングされたＩＯＬ５００を示す。第２の被膜層５３０は、第１の被膜層５２０の上に積層されている。第１の被膜層５２０は、レンズ本体５１０に密着している。こうした実施形態では、第１の反射防止被膜層５２０は、ＩＯＬレンズ本体の屈折率ｎ_ＩＯＬより小さい屈折率ｎ_１を有する。第１の反射防止被膜層５２０の上に施されている、第２の反射防止被膜層５３０は、第１の反射防止被膜層５２０屈折率ｎ_１より小さい屈折率ｎ_２を有する。ある種の状況では、二重コーティングレンズは、付加的な有益性をもたらし得る。例えば、第１の被膜層は、ＩＯＬレンズ本体の表面に容易に強く結合し得るが、第２の層は、ＩＯＬレンズ本体の材料に対するより、第１の被膜層に対して良好に接着し得る。したがって、２層の使用は、レンズ本体に対する接着の観点からコーティングの改善を可能にし得る。それに加え、多重被膜は、各被膜が、上記の式（Ａ１）および（Ａ２）から明らかなように、ある範囲の波長に最適であるので、反射の減少または除去から観て、性能の向上を可能にする。複数被膜の使用は、各被膜の厚さおよび屈折率の選択において、柔軟性または自由度を増加させ、反射防止を実現する。

２層コーティング眼内レンズの実施形態の例は、軸外光の反射を１桁（即ち、倍率１０）以上減少させることができる点で、有利となる。２つの被膜層を施した例示的実施形態では、第１の被膜層（即ち、レンズと直接、接触している層）は、約６５〜約８５ｎｍの範囲の厚さを有し得る。第２の被膜層は、約４５〜約８５ｎｍの範囲の厚さを有し得る。したがって、全被膜厚は、約１１０〜約１７０ｎｍの範囲になり得る。

コーティングＩＯＬの例示的実施形態によれば、反射防止被膜または二重被膜は、ＩＯＬ表面全体またはＩＯＬの周辺区域および縁部だけに施してもよい。その被膜または二重被膜の施用に使用されるプロセスに応じて、周辺区域または縁部だけのコーティングが可能となるようにレンズをマスキングしてもよい。被膜または二重被膜を施すために、多様なプロセスを使用し得る。こうしたプロセスには、それだけに限らないが、化学蒸着、プラズマ化学蒸着、スパッタリング、噴霧、浸漬コーティングまたはスピンコーティングが挙げられる。

実施例：ＩＯＬのプラズマコーティング。プラズマチャンバーリングを１層のアリルアミン（ＡＬＡＭ）プラズマポリマーでコーティングした。アリルアミンモノマーを、磁気撹拌子を入れた５０ｍｌ丸底フラスコに添加した。丸底フラスコを、ステンレス鋼ガスラインに取り付けた取出し用真空アダプターでプラズマチャンバーに連結した。フラスコおよびアダプターを密封した。ガスラインをプラズマチャンバーに直接連結し、ガスの流速を絞り弁を介して調節した。フラスコを、磁気撹拌プレート上に置いた加熱マントル上に配置した。ＡＬＡＭは、蒸発を引き起こすために加熱する必要はなかったが、高真空下でのフラスコ内容物の膨張によるフラスコの冷却を補うために、マントルを穏やかに加熱した。温度は、２５℃に維持し、フラスコとマントルの間に熱電対を入れることによりモニターした。

以下の段階的手順をＡＬＡＭの堆積のために用いた。真空チャンバー内の圧力を１０ｍＴｏｒｒ未満まで低下させた。ガス流速絞り弁を開放し、チャンバーの圧力を４０ｍＴｏｒｒに到達させた。次いで、ＲＦシステムを２００秒間、２００ワットに設定した。その後、プロセスを終了し、チャンバーを大気圧に戻した。

その結果、アリルアミンポリマーの被膜厚が８０ｎｍのレンズが得られ、非コーティングレンズと比較して、軸外光反射率を約２８倍の率で低下させることができた。

以上の詳細な説明では少なくとも１つの例示的実施形態を提示したが、膨大な数の変形実施形態が存在することを認識されたい。１つまたは複数のこの例示的実施形態は、単なる例に過ぎず、説明した実施形態の範囲、応用性または構成を制限することを決して意図していないことも認識されたい。むしろ以上の詳細な説明は、当業者に１つまたは複数のこの例示的実施形態を実施するための便利な道筋を提供することになろう。添付した特許請求の範囲およびその法的等価物に示されるような範囲から逸脱せずに、多様な変更を要素の機能および配置に加えることができることを理解されたい。

Claims (20)

1. 第１の屈折率を有するレンズ本体と、
   前記レンズ本体の少なくとも一部分の上に少なくとも１つの被膜層を含む反射防止被膜であって、前記反射防止被膜が第２の屈折率を有し、前記第２の屈折率が前記レンズ本体の前記第１の屈折率より小さく、前記反射防止被膜が、軸外入射光から生じた反射強度を少なくとも約２．５倍の率で低下させ、少なくとも１つの前記被膜層が、約６５ｎｍ〜約８５ｎｍの範囲の厚さを有する反射防止被膜と
   を含むコーティング眼内レンズ。
2. 前記レンズ本体の前記第１の屈折率が、約１．５２〜約１．６０の範囲にある、請求項１に記載のコーティング眼内レンズ。
3. 前記反射防止被膜の厚さが、約６５ｎｍ〜約８５ｎｍである、請求項１に記載のコーティング眼内レンズ。
4. 軸外入射光から生じた、前記レンズ本体の縁部における反射強度が、少なくとも約２８倍の率で低下する、請求項１に記載のコーティング眼内レンズ。
5. 前記反射防止被膜が、軸外入射光から生じた、前記レンズの少なくとも縁部における反射強度を低下させる、または除去する、請求項１に記載のコーティング眼内レンズ。
6. 第１の屈折率を有する回折型レンズ本体と、
   前記回折型レンズ本体の少なくとも１つの回折性部分の上にある反射防止被膜であって、前記回折型レンズ本体より低い屈折率を有しており、軸外入射光から生じた前記レンズ本体における反射強度を、少なくとも約２．５倍の率で低下させる反射防止被膜と
   を含むコーティング眼内レンズ。
7. 前記反射防止被膜の厚さが、約６５ｎｍ〜約８５ｎｍである、請求項６に記載のコーティング眼内レンズ。
8. 前記反射防止被膜が、第２の反射防止被膜の上に重なった第１の反射防止被膜を備える、請求項６に記載のコーティング眼内レンズ。
9. 前記第１の反射防止被膜の屈折率が、前記第２の反射防止被膜の屈折率より大きい、請求項８に記載のコーティング眼内レンズ。
10. 前記第１の反射防止被膜が、前記レンズ本体に密着している、請求項９に記載のコーティング眼内レンズ。
11. 前記レンズ本体の前記第１の屈折率が、約１．５２〜約１．６０の範囲にある、請求項６に記載のコーティング眼内レンズ。
12. 前記反射防止被膜が、軸外入射光から生じた、前記レンズ本体の少なくとも縁部における反射強度を低下させる、または除去する、請求項６に記載のコーティング眼内レンズ。
13. 前記反射防止被膜が、軸外入射光から生じた前記レンズ本体における反射強度を、少なくとも約２８倍の率で低下させる、請求項６に記載のコーティング眼内レンズ。
14. 約１．５２〜約１．６０の範囲の屈折率を有するレンズ本体と、
    前記レンズ本体の少なくとも一部分の上にある反射防止被膜であって、前記反射防止被膜が、前記レンズ本体に接着する第１の被膜層および前記第１の被膜層に接着する第２の被膜層を含んでおり、前記第１の被膜層が前記レンズ本体より低い屈折率を有し、前記第２の被膜層が前記第１の被膜層より低い屈折率を有する反射防止被膜と
    を含むコーティング眼内レンズ。
15. 前記反射防止被膜が、軸外入射光から生じた、前記レンズ本体の少なくとも縁部における反射強度を低下させる、または除去する、請求項１４に記載のコーティング眼内レンズ。
16. 前記反射防止被膜が、軸外入射光から生じた前記レンズ本体における反射強度を、少なくとも約２８倍の率で低下させる、請求項１４に記載のコーティング眼内レンズ。
17. 前記反射防止被膜の厚さが、約６５ｎｍ〜約８５ｎｍである、請求項１４に記載のコーティング眼内レンズ。
18. 前記レンズ本体が、回折型レンズ本体からなる、請求項１４に記載のコーティング眼内レンズ。
19. 前記反射防止被膜が、軸外入射光から生じた、前記レンズ本体の少なくとも縁部における反射強度を低下させ、または除去し、前記縁部が、鋸歯光学形状を備える、請求項１８に記載のコーティング眼内レンズ。
20. 前記反射防止被膜が、軸外入射光から生じた前記レンズ本体における反射強度を、少なくとも約２．５倍の率で低下させる、請求項１４に記載のコーティング眼内レンズ。

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