JP2013519927A - 調節可能なキラル眼科用レンズ - Google Patents

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Abstract

本発明は、少なくとも２つのキラル光学面の組合せを備える少なくとも一つの光学素子を備えた調節可能な眼科用レンズであり、前記２つの光学面が光ビームのキラル変調を提供するキラル光学面である眼科用レンズに関する。このようなキラル光学面の組合せは、少なくとも一つの調整可能な焦点を提供するようになっており、さらに、キラル光学面の組合せは、調節可能な複数の焦点の焦点距離がキラル光学面の相互位置に依存するようになっている。これらのキラル光学面は、光ビームのキラル変調を生じる。キラル光学面の組合せは、単焦点眼科用レンズおよび複数焦点の眼科用レンズが調節可能な光学度数を得るために用いられる。

Description

＜導入＞
眼科用レンズ（OLsとも言う）は眼の光学誤差を矯正する。例えば、近視、遠視または
老眼のような屈折異常のみならず、乱視のような他の異常を矯正する。眼科用レンズは、例えば、眼鏡レンズまたはコンタクトレンズのように、人の眼の外側に配置することができる。眼科用レンズは、単焦点（一つの焦点距離を有する）、多焦点（複数の焦点距離を有する）または累進多焦点（progressive）（焦点距離の範囲を有する）にできる。単焦
点眼科用レンズは一つの焦点距離で鮮明な視覚を提供し、例えば、読書用眼鏡や、大部分のコンタクトレンズのように最も普通である。多焦点眼科用レンズは、例えば２焦点眼鏡および多焦点コンタクトレンズのように、少なくとも２つの焦点を提供する。またはその代わりに、例えば、累進多焦点眼鏡のように、その中に焦点距離の連続的な範囲を提供する。
眼内レンズ（IOLsとも言う）は、人の眼の内側に配置されている眼科用レンズであり、単焦点、多焦点、累進多焦点、および、遠近調節（accommodating）（可変焦点を有する
）可能とできる。本明細書で述べる発明は、例えば眼鏡、例えば２焦点眼鏡などの、全ての眼科用レンズに適用できる。また、眼内レンズは、以下において、前記レンズの原理および実施態様を例示するために用いる。
眼内レンズは一般に、生得の水晶体を除去後、外科医によって埋め込まれる（インプラントされる）。単焦点眼内レンズ、複数の焦点（通常２または３焦点）を有する回折および屈折多焦点眼内レンズが最も普通である。種々の焦点を有し、眼の遠近調節作用によって駆動される遠近調節眼内レンズが現在開発中である。
眼内レンズは、単一の焦点距離を有する単焦点性を提供することで単焦点にできる。本来の光学要素としての眼と組合せた眼内レンズは、網膜上に単一の対物面の単一の鮮明な像を投影させることができる。眼内レンズは、また、複数の別々の焦点距離を有する多焦点性を提供することで多焦点にできる。多焦点眼内レンズを用いて網膜上に複数の対物面の複数の鮮明な像の組合せを得ることができる。そのうえ、レンズの焦点距離は、固定単焦点眼内レンズとして、または、固定多焦点眼内レンズとして製造時において固定しておくことができる。代わりに、眼内レンズの焦点距離は、調節可能な単焦点眼内レンズ（単一の焦点距離が調節可能であるもの）として、および、調節可能な多焦点眼内レンズ（少なくとも一つの焦点距離が調節可能であるもの）として製造時において調節可能とすることができる。遠近調節眼内レンズは、静止状態で（正視者の眼において）固定した焦点距離を有し、および、遠近調節状態で可変の焦点距離を有する。遠近調節において、眼内レンズの焦点距離は、その眼の調節異常（accommodation）の程度に依存する。遠近調節可
能な眼内レンズにおいてレンズの固定焦点距離が調節可能であることは、正視を獲得するために重要である。
回折眼内レンズは、多焦点性を提供するために、複数の回折ゾーン（diffractive zones）を組合せている。回折多焦点眼内レンズは、多数の急峻な遷移ゾーン（transition zones）を有し、これらのゾーンは光の散乱による著しい像の劣化を引き起こす。回折眼内
レンズのいくつかの事例では、例えば、網膜上に深刻な視覚の乱れをもたらし、所望しないゴースト像（ghost images）を投影する。
屈折多焦点眼内レンズは、滑らかな表面および限られた数の遷移ゾーンを有するため、
散乱による像の劣化を生じない。このような屈折多焦点眼内レンズとしては、米国特許公開公報第２００６／１９２９１９号および国際公開ＷＯ２００７／０３７６９０号公報に開示されているように、多数の光学ゾーンを有した設計のものがある。また、国際公開ＷＯ０１／０８６０５号公報およびＷＯ９２／０６４００号公報に開示されているように、軸方向の対称性を有した設計のものがある。さらに、国際公開ＷＯ０２／０３１２６号公報およびドイツ国公開第１０２４１２０８号公報に開示されているように、非球面の光学面および方位に沿って光学面が傾斜する設計である。さらに、米国特許公開第２００３／２２５４５５号公報に開示されているように、滑らかな三次位相マスクを含んだ設計のものがある。
（発明の関連説明）
ＯＸＹＺ座標系３のＸＹ平面上における光学面２の投影１を示す。半径ベクトルｒ0、４が、この座標系の原点Ｏの点と、投影された面積Ｄの中心Ｏ'とを接続する。半径ベクトルｒ、５は、この座標における面積Ｄ内の任意の点Ｐを示す。角θは、ｒとｒ0の間の角である。 この例では、平面鏡７の前の反時計回りにキラリティをもつ線形のスクリュー・タイプ（linear screw-type）のキラル表面（chiral surface）６を示す。キラル表面の鏡像８は、時計回り方向に線形のスクリュー・タイプである。キラリティのために鏡像は回転および平行移動のいかなる組合せによっても原形の上に重ね合わせられない。 放物面スクリュー・タイプのキラル表面９を示す。この例では、反時計回りのキラリティを有し、遷移ゾーン１０、および滑らかなキラル表面１１を有している。 キラル表面１２を示す。この例では、遷移ゾーン１５および１６を有して、２つの滑らかな横方向にシフトした三次表面１３および１４から構成される。 ２つの別々の焦点を作り出すとともに、図４で説明したキラル表面１２からなる２つの光学面１７、および滑らかな三次表面１８を備える眼科用レンズを示す。 平行な光ビーム（光線の束として描かれている）１９によって照らされ、キラル眼科用レンズ２１を通過して光軸２０に沿って伝播する、連続的な多焦点を提供する眼科用レンズを示す。この例では、レンズは、遷移ゾーン１０および滑らかなキラル表面１１を有する、放物面スクリュー・タイプのキラル表面を有している。このレンズは、拡張された連続的なデフォーカスの範囲２２を作り出す。 平行な光ビーム（光線の束として描かれている）１９によって照らされ、キラル眼科用レンズ２３を通過し、光軸２０に沿って伝播する、別々に多焦点を提供する眼科用レンズを示す。この例では、レンズは、遷移ゾーン２４，２５が前方および後方の表面上でそれぞれ角度的に重なり合わない２つの放射面スクリュー・タイプの表面を備えている。レンズによる屈折後の光線は、光軸に沿って２つの別々の焦点２６および２７に向かって集束する。 前方および後方表面上で重なり合わない２つの遷移ゾーンを有する、図７に描写された眼科用レンズ２３の正面図である。破線２４はレンズの前方表面上の遷移ゾーンを表わし、実線２５はレンズの後方表面上の遷移ゾーンを表わす。 平行な光ビーム（光線の束として描かれている）１９によって照らされる、調節可能な多焦点性を提供する眼科用レンズを示し、この光ビームは、光軸２０に沿って伝播し、角度的に重なり合わない遷移ゾーン３０および３１を有する前方のキラル光学素子２８および後方のキラル光学素子２９を通過する。レンズは、光軸の方向に２つの別々の焦点３２および３３を作り出している。この例では、レンズのそれぞれの光学素子は放物面スクリュー表面をそなえており、後方の素子はその回転３４によって調節可能にするために用いられ、これにより、多焦点レンズの屈折力を、焦点領域を光軸に沿って３５、３６で示すように同時に動かして調節することができる。
＜キラル光学面＞
キラル光学面は、光のキラル位相変調を提供する光学素子の表面である。例えば、一定の屈折率を有する材料で作られた屈折光学素子のキラル表面は、キラル光学面である。数学用語で三次元表面は、それがパリティ変換下で不変でなければキラルと定義される。このことは、表面の鏡像はいかなる回転および平行移動によっても原形の上に写像できないことを意味する。これは図２を参照されたい。キラリティの定義は、例えば、M. Petitjean (J. Math. Phys. 43, 4147-4157, 2002)、および、Salomonら(J. Mater. Chem. 25, 295-308, 1999)により与えられている。両方の文献は、参照として本明細書に含まれる。
キラリティの程度は、トポロジカル電荷（topological charge）または、連続的なキラリティ測定によって定量化することができる。
本明細書の文脈において、キラル光学面とは、半径方向および方位角方向における、ある種の急峻さによって特徴づけられる。この急峻さは、線形または非線形のいずれでも、表面の必要なキラル対掌性が破れない任意の関数に従って進むことができる。キラル光学面はまた、必要的ではないが、例えば図３に示すように、少なくとも一つの遷移ゾーンを含むことができる。
キラル光学面は、例えば、放物面状、球状、角柱状の形状をした、実質的に任意の光学形状から組み立てることができる。例えば、式（１）で定義された三次表面を考える。
図１に示す座標系ＯＸＹＺにおいては、光軸に沿ったＺ軸を有している。Ｕは、例えば、[mm-2]において測定された表面の急峻さである。ａおよびｂは無次元の定数であり、Ｘ軸およびＹ軸が同じ尺度を有している場合、通常ａ＝ｂである。米国特許明細書３３０５２９４号（US-A-3305294）によれば、Ｘ軸に沿って相互にシフトするこのような三次素子の対により（ａ＝ｂ）、焦点が可変できるレンズを作ることができる。（ｘ、ｙ）→（−ｘ、ｙ）または（ｘ、ｙ）→（ｘ、−ｙ）のパリティ変換を適用すれば、この表面がキラルではないことが容易にわかる。しかしながら、２つの三次表面の組合せにより、例えば、式（２）で定義された複合表面のようにキラルに作ることができる。
ここで、ｘ0はシフト（shift）の定数であり、Ｕ1およびＵ2は表面の急峻さのパラメータであり、（通常、Ｕ1≠Ｕ2である）キラル表面である。式（２）で定義された表面は図４に示されている。
拡張された被写界深度（extended depth of field (EDF)を有する眼内レンズのために
１つの光学素子の上に設けられる１つの三次表面について記述されている米国特許公開第２００３／２２５４５５号公報からの類推によって、式（２）によって定義されたキラル複合表面はまた、連続的な多焦点性またはＥＤＦを提供することができることに留意しなければならない。多焦点性の範囲は、ｘ0と組合せたＵ1およびＵ2のパラメータによって
決定され、２つの別々の多焦点性ゾーン（光軸に沿った）を別々に提供するものとして選択される。同様に、３つの三次表面を備える光学素子を用いて、３つの別々の多焦点性ゾーンを得ることなどができる。
式（２）によって定義された光学面と、図５に示され、式（１）によって与えられる三次光学面との組合せは、（米国特許明細書第３３０５２９４号のように）２つの別々の焦点を有するレンズに帰着するということを、当業者であれば容易に結論づけられる。これらの焦点は、光軸、つまりＺ軸に沿って、およびＸＹ平面内において（例えば、Ｖ字状プリズム（wedge prism）のような線形の斜面（linear tilt）が光学面の一つに加えられているとき）、分離できる。
＜数学的な体系（骨組み）＞
同一の光学素子の一対をＯ’点を中心としておよび円柱座標上で可変焦点レンズを形成するように重ね合わせることを仮定すれば、それぞれの素子は、式（３）の関数によって定義される。
ここで、ｚは素子の厚さである。ｒは半径であり、θは極角である。ベクトルｒ0によ
って特徴付けられるＯ’の点は、面積Ｄを有する光学面の中心である。図１を参照されたい。Ｏが回転の中心であるとして、仮に、一つの素子が＋Δθだけ回転され、他の素子が−Δθだけ回転されれば、結果としての厚さは、式（４）のΔθになる。
得られた可変焦点レンズの回転に依存する厚さは、式（５）の形をとる。
例えば、レンズの光学度数がΔθに伴って線形に変化し、Ａが振幅係数であって、式（４）および（５）にテーラー展開を適用すれば、式（６）が求められる。
もし、｜θ｜≪１であれば、式（５）は簡単になり、式（７）になることに留意されたい。
未知の関数Ｓ（ｒ,θ）は、｜θ｜≪１であれば、式（８）の微分方程式から決定する
ことができる。
式（８）の一般解は式（９）の形をとる。
ここでＣは積分乗数である。式（９）を用いれば、式（４）で得られる厚さの結果は式（１０）になる。
残余項（Δθ）3Ａｒｒ0／３は、原点Ｏを頂点に有する円錐である。円錐の急峻さはΔθに沿って立体的に変化する。
いま、回転の中心Ｏが無限に位置している、または、｜ｒ｜,｜ｒ0｜→∞ であるという極限の場合を考える。この場合、回転は線形シフトに等しく、これは直交座標で式（１１）のように便利に表わせる。
式（９）は、式（１２）の形を取る。
これはアルバレス（L. Alvarez）による米国特許明細書第３３０５２９４号に記述された三次表面の主項に一致する。アルバレス素子の一組は、相互に置き換えられて、横方向シフト（lateral shift ）とともに直線的に変化する光学度数を有する可変焦点放物面レンズを生成する。
回転の中心Ｏがレンズの中心Ｏ’または、ｒ0＝０に一致するという他の極限のときに
は、式（９）は簡単になり、式（１３）になる。
および、式（４）によって定義されたような、角度に依存する厚さは式（１４）になる。
式（１３）は、放物面スクリュー・タイプのキラル光学素子の厚さを決定する。光学素子の一つの表面が平坦である最も簡単な形状のときは、他の表面は、放物面スクリュー・タイプのキラル表面、またはその代わりに、図３に示すような、放物面キラル光学面である。
回転による調整可能な屈折力の実現は、S.Bernet およびM.Ritsch-Marteによる先行技
術文献である「回折干渉縞素子による調節可能な屈折力」（Adjustable refractive power from diffractive moire elements, Appl. Optics 47, 3722-3730 (2008)）に記述されていることに留意しなければならない。この先行技術文献は、参照として本明細書に含まれる。しかしながら、著者らはその研究を回折光学素子（diffractive optical elements
(DOEs)）のみに限定した。彼らの設計は、異なる光学度数の追加のセクターレンズ（sector lens）を有する可変焦点フレネルレンズ（varifocal Fresnel lens）に帰着した。最適化したＤＯＥの設計は追加のセクターレンズを避けることが示唆されていた。
式（１４）から分かるように、Ｏ’を中心とする可変焦点レンズの光学度数は、ΔθＡに比例し、回転角Δθにともなって直線的に変化する。しかしながら、この式は、角θの区域が、Δθ≦θ＜２π−Δθの場合にのみ有効である。０≦θ＜Δθおよび２π−Δθ≦θ＜２πの区域では、Δθ−πＡに比例する光学度数に帰着する。そのため、２つの相互に回転したスクリュー・タイプのキラル光学素子は、２つの別々の焦点を作る。図７−９を参照されたい。多焦点の光強度は、２（π−Δθ）および２Δθにそれぞれ比例することに留意されたい。
例えば、W.J.Smithによる数式（Modern Optical Engineering, 3-rd. ed. (McGraw-Hill, New York, 2000)）を用いて、光学度数Φは例えば、屈折率ｎを有する材料から作られた２つの相互に回転するスクリュー・タイプのキラル光学素子を備えるレンズの組合せの焦点距離の逆数であり、次のいずれかの式になる。
Δθ≦θ＜２π−Δθのときには、
０≦θ＜Δθおよび２π−Δθ≦θ＜２π のときには、
厚さの関数が式（１３）に従う一つのキラル光学素子は、例えば、ＥＤＦのような効果的な多焦点性を作り出すことが数学的に立証できる。インコヒーレントな光学系、例えば、グッドマンに見られる「キラル光学素子を挿入した眼」（J.W.Goodman, Introduction to Fourier Optics, (Roberts&Company, 2005)）の光伝達関数（optical transfer function (OTF)）に対する一般的な表現を用いれば、近軸近似で、式（１７）が簡単に見つけ
られる。
ここで、Ｈは、デフォーカス（defocused）ＯＴＦである。ψはデフォーカスパラメー
タ（説明のためにJ.W.Goodmanを参照）であり、ωrおよびωαは極座標における空間周波数である。
ここで（式（１８））で、ωxおよびωyは、直交座標系における対応する空間周波数である。そのため、式（１７）から分かるように、焦点が定まらないこと（defocusing）は、結果としての像（網膜上の）の劣化をもたらさない。しかし、ただ、像の回転をもたらす。この回転は、急峻さのパラメータＡを最大化することで非常に小さくすることができる。図６は、連続的な多焦点性を有する一つのキラル光学素子を備える眼科用レンズを表わす。
＜本発明＞
本発明は、光ビーム（light beam）のキラル変調を提供するキラル光学面を備える調整可能な単焦点および多焦点の眼科用レンズを開示する。キラル光学装置は、特に、この応用に適しており、いかなる先行技術文献にも暗示すらされていない。
（１） 本明細書に開示されたレンズは、少なくとも２つの、共に光ビームのキラル変調を提供するように適応したキラル光学面の一組を備える。この組合せは、少なくとも一つの調節可能な焦点（調節可能な単焦点レンズにあるような一つの焦点、およびその代わりに、調節可能な多焦点レンズにあるような複数焦点）を提供するために適応している。および、この組合は、焦点の調節の程度がキラル光学面の相互の位置に依存するように適応している。キラル表面の定義およびそれらの数学的な取り扱いは、本明細書の他の所、つまり、分離された章に提供されている。このようなレンズは、限定された数の遷移ゾーンを有するほぼ連続的な任意形状の光学面、または、複数の遷移ゾーンを有する回折光学面、または、前記光学面の組合せを有することができる。本明細書の文脈において、任意形状の光学面とは、光軸（Ｚ）を除き、対掌軸Ｘ、Ｙのうち、たった一つの軸のみを有する光学面である。
（２，３） 前記レンズは、それぞれ、相互位置を調整することができるキラル光学面を備える少なくとも２つの光学素子を備えることができる。代わりに、前記レンズは、相互位置が光学素子の製造後に固定された少なくとも２つのキラル光学面を備える一つの光学素子を備えることができる。前記レンズは焦点距離が一度だけ調節でき、その後は焦点
距離が固定されたままであるようにできる。このようなレンズは、例えば、少なくとも一つの組合せを有する光学素子、少なくとも２つのキラル光学面であって、その組合せが少なくとも一つの固定焦点を提供するキラル光学面を備えることができる。焦点の距離は、設計に、つまり、キラル光学面の急峻さの設計に、および、レンズの製造後に固定されたままであることができるキラル表面の相対的位置に、依存する。キラル表面は、素子のある表面上の組合せにより構成でき、または、キラル表面は、同じ光学素子の２つの表面に渡って分布することができる。
（４） 前記レンズは、通常、また、眼の収差（aberration）の、少なくとも１つの補正を提供するために適合した少なくとも１つの補正光学面（correction optical surface）を備える。例えば、屈折異常または任意の他の収差、例えば乱視、またはそれらの代わりにレンズそれ自身によって生じた任意の収差の補正をするための補正光学面を備える。このような収差は、レンズの使用後に、屈折異常のためだけに補正することにとどめることができる。または、このような収差は、例えば、測定誤差による残された収差が残存する、または、そのような残余の誤差は老化に伴う眼の屈折の偏位により時間とともに伸展する、もののために補正することができる。このような補正表面は、全ての現行の眼科用レンズに対して一般的である。
（５、６） 前記レンズは、光軸、即ちＺ軸に対して垂直に伸びている平面であるＸＹ平面における光軸に平行な任意の軸の回りのキラル光学素子の相互回転位置の調整によって調整できる。このようなレンズは、また、製造後に依然として調整可能にできる。回転は、例えば、光軸に沿った回転軸上、または、光学素子の縁上の回転軸上（また、扇状回転ともいう）、または、無限での回転軸上（また、光学素子のシフトともいう）などによる任意の回転ができることに留意されたい。好ましい回転位置はキラル光学素子が同心状に位置していることであり、回転がキラル光学素子の中心軸の回りの回転であることである。
調整可能な多焦点性とは調整可能な複数の焦点距離をいう、しかしまた、焦点距離に依存する強度である調整可能な焦点強度をもいう。合計の光強度は、同じにとどまる。しかし、多焦点に渡る強度の分布は異なるようにできる。焦点における相対的な強度は、また光学素子の間の相互の回転角に依存する。本明細書においては、実際の使用のために調整可能な焦点距離を強調している。しかしながら、キラル光学面の組合せは、ある焦点強度と、ある焦点距離とを組み合せるように設計することができる。例えば、短い焦点距離は、低い光のレベルで読書することを支援するために高い焦点強度と組み合せることができ、またその代わりに、長い焦点距離は、夜間に運転することを支援するため、高い焦点強度と組み合せることができる。
２つのキラル光学面は、光学面の補正をするために組み合せることができ、一素子眼内レンズの一つの分離された物理的な側の上に位置している。しかし、前記表面は、また、例えば、環状の設計のように一つの物理的な側の上に組み合せることができる。光ビームの一部だけをカバーする、付加的な、伝統的な集光光学装置は、例えば、原点をカバーする小さな中央読みとりレンズのように、追加的な焦点を提供するために追加できることに留意されたい。
（７、８） 調整可能な眼科用レンズは、少なくとも一つの補正光学面および少なくとも２つのキラル光学面を有する少なくとも一つの光学素子を備えた調整可能な単焦点レンズであることができる。またはその代わりに、調整可能な眼科用レンズは、少なくとも一つの補正光学面および少なくとも２つのキラル光学面を有する少なくとも２つの光学素子を備えた調整可能な単焦点レンズであることができる。
調整可能な眼科用レンズは、少なくとも１つの補正光学面および少なくとも２つのキラル光学面を有する少なくとも１つの光学素子を備えた調整可能な眼科用の多焦点レンズであることができる。またその代わりに、調整可能な眼科用レンズは、少なくとも１つの補正光学面および少なくとも２つのキラル光学面を有する少なくとも２つの光学素子を備えた調整可能な眼科用の多焦点レンズであることができる。眼科用レンズに含まれるキラル光学面は、少なくとも一つの遷移ゾーンを含む。および、多焦点性を提供するために適応した多焦点光学配置のためのキラル光学面は、所定の形状と組み合わされて追加のキラル光学面の追加の遷移ゾーンと組み合されなければならない少なくとも一つの遷移ゾーンを含まなければならない。そのため、それぞれのキラル光学面に含まれており、重なり合わない構造の遷移ゾーンを有する、少なくとも一つの遷移ゾーンを含む少なくとも２つのキラル光学面の組合せは、多焦点性を提供するために必要である。
例えば、調整可能な多焦点レンズのための、２つのキラル光学面の組合せは、その組合せが調節性を提供し、その光学素子の一つの先端に同一の強度の２つの焦点を投影し、素子の他の先端位置で、前記２つの焦点の組合せに等しい強度の一つの単焦点に、例えば、全エネルギーが光軸上における分布に関わりなく一定にとどまるように、投影するように用いることができる。重なり合わない同一軸上に平行に半径方向に拡張した遷移ゾーンは、例えば、他のキラル光学面の別々のセクターを有してそれぞれのキラル光学面を別々に半分にする、別々のセクターを組み合せることによって同じ強度の２つの焦点を提供する。完全に重なり合う同一軸上に平行に半径方向に拡張した遷移ゾーンは、一つの焦点を提供する。多焦点装置の光学機能は、平面化機能を減少させる。なぜならば、反対の符号のキラル素子のキラル変調は互いに相殺するからである。放物面のキラル光学面の場合、放物線関数、この例では、集束関数は、付加的な補正光学配置の焦点調節力（focusing power）と組合せて眼科用レンズの全焦点調節力を残すとともに増やす。これらの端部の間の遷移ゾーンの回転位置は、時計回り回転に従って強度を減少する一つの焦点、および反時計回り回転に従って強度を減少する他の焦点を有する、複数の焦点の可変相対強度に帰着するであろう。このような調節可能な多焦点レンズは、調整のための充分な自由度を提供することができる。例えば、調節可能な別々の多焦点性は、別々の多焦点を有するレンズが提供できる。例えば、２つの焦点、例えば、一つは眼から有る距離をおいて焦点を結び、もう一つは読書距離で焦点を結ぶようなレンズを提供できる。遠くを見るためのみの視覚を提供するレンズ、または、読書視覚のためのレンズ、または、読書視覚をそれらの視覚の間にいれた任意の距離の視覚のためのレンズ、などの、相対的な強度が調整可能であるレンズが提供できる。
焦点の距離は、キラル光学面の設計に、キラル光学面の急峻さに依存する。しかし、焦点の距離において、最も重要なものはキラル表面の相対位置であり、相対回転位置であるキラル表面の相対位置である。そのため、調整は、光学素子を互いに相対回転することによって達成される。前記回転は、光学素子上に位置した回転軸を有する回転を含む任意の回転であることができる。例えば、その回転軸は、車輪に似た形状で、光学素子の中心に位置した回転軸、または、扇に似た形状で、光学素子の縁の上に位置した回転軸などである。このような扇に似た形状は、例えば、欧州特許第０１８７１７７号に示されている。または、回転は、光学素子の外側に位置した回転軸を有する回転であってもよい。近距離では扇に似た回転が支配的に提供される形状であり、増加している距離では扇に似た回転とシフトとの組合せが提供される形状であり、最後には、無限の距離で光学素子の純粋な線形シフトが提供される形状であるような、前記特定の回転形状に対する所望の光学機能を提供するように適応したキラル光学面を有するように構成できる。
光学素子は、少なくとも一つの光学機能に従った形状を有する２つの光学側面を有する。例えば、任意の形状をした表面、例えば、キラル表面、または、放物面表面または球状レンズ表面を組合せた少なくとも一つの三次表面、または、平面状の表面を有する。
前記レンズは、調整可能な眼内眼科用レンズであることもできる。調整可能な眼内レンズ、調整可能な眼内レンズ、すなわち、調整可能な単焦点眼内レンズ、またはその代わりに、調整可能な多焦点眼内レンズにできる。これらのレンズの光学素子の相対位置は時折、外部手段により調節することができる。例えば、眼の屈折の偏位などに対してレンズを調整するための眼科医による毎年の調整などである。眼内レンズは、例えば老眼を矯正するように、眼の光学的な不調を矯正するために外科医によって眼の中に挿入される。単焦点眼内レンズは、網膜上に、一つの鮮明な、焦点を有して鮮明な像を投影する。多焦点眼内レンズは、複数の重なり合っている鮮明な像を複数の対象面に同時に投影する。例えば、近距離で一つの像、および遠距離で一つの像のように、２つの重なり合っている鮮明な像を投影できる。単焦点レンズを有する患者は、通常、拡張された範囲での鮮明な視覚のために累進性眼鏡を必要とする。多焦点レンズを有する患者は、通常、単焦点眼鏡を必要とする。遠近調節性眼内レンズを有している患者は、通常、眼鏡は必要としない。そのため、眼内レンズは、少なくとも２つの焦点、単焦点性、および眼の少なくとも一つの光学的不調の矯正の組合せを提供するため人の眼に移植するために、本明細書に開示された説明に従って組み立てることができる。代わりに、レンズは、眼に調整させることを許容するため眼それ自体の調整過程によって光学素子の連続的な調整を提供することに適応している構造にフィットさせることができる。
（９） 眼科用レンズ（本明細書に開示された）の少なくとも一つのキラル光学面は、放物面キラル表面、または、図３に示すように、放物面スクリュー・タイプキラル表面を備えてもよい。このような放物面キラル表面は、単独で、ＥＤＦのように多焦点性を提供する。２つの放物面表面は、調節可能な多焦点性、または、光学回折素子の場合に、調整可能な単焦点および薄い設計の眼科用レンズを含むことができる。キラル光学面は、非対掌に、主として任意形状の光学面に、好ましくは放物面キラル光学面にすることができる。放物面キラル光学面は、空間スペクトルにおける零の値の不存在のために良質の光学装置を提供することが証明されているからである。通常、スペクトルの零領域の近傍に情報を保存し、代わりに、最大のＳ／Ｎ比（この意味は、例えば、低い光の散乱である）を提供する。２つのキラル光学面は、右回りまたは左回りに、交互に、反対のキラリティであるが、同じ急峻さは必要としない。好ましい実施態様は、ｚ＝Ａｒ2θに従った形状を有
するキラル光学面を眼の円形の瞳孔（circular pupil）の中に含む。ここで、ｚは、表面のサグであり、ｒは半径方向の座標、θは表面の平面内の極角であり、Ａは、マスクの急峻さである。または、代わりの座標として、ｚ＝φ（ｒ,θ）＝Ａｒ2θに従って、単位半径の瞳孔を定義すれば、ｒは半径方向の座標、および、この表記法において、θは横方向の平面内における極角である。急峻さ、極角、およびキラル光学面の回転の関係物、の程度は、角の急峻さを有する設計パラメータを提供する。これは、この文脈では、線形または非線形である極角に関しては、部分的な導関数は、また、半径方向の急峻さにも応用する。半径方向の急峻さは、この文脈では、半径方向に関して部分的な導関数である。キラル光学面は、原点の中心点およびキラルではない半径方向の遷移ゾーンを含む。そのため、代わりに、キラル光学面を、原点の中心点も、遷移ゾーンも含まずに構成することができる。図４に示すように適応された三次表面は、キラル光学面にでき、本明細書に開示されたレンズの中に含められている。その代わりに他の任意のキラル表面は、キラル光学面にでき、本明細書に開示されたレンズに含められる。
（１０，１１） 前記調整可能な眼科用レンズは、少なくとも一つのキラル光学面を含むことができる。キラル光学面は、その表面が回折キラル光学面に、またはその代わりに、屈折キラル光学面にできる。またはその代わりに、キラル光学面は、少なくとも一つの回折光学面および少なくとも一つの屈折光学面を含む光学面の組合せにできる。反射する鏡のような表面は、キラル変調を提供するために用いることができる。このような表面は、眼科用レンズに含まれるという選択が残る。しかしながら、反射する表面は、現時点で
は、眼科用レンズに含めることは実用的ではない。
（１２，１３） 調整可能な眼科用眼内レンズの構造は、本明細書に記述したような少なくとも一つのキラル光学面、およびまた、人の眼の中にレンズ構造を位置付けるための位置決め手段(またの名を眼内レンズ支持部（haptics）という)を含むキラル眼内光学装
置を備えることができる。
また、調整可能な眼鏡構造は、眼鏡光学装置および、本明細書に記述したような少なくとも一つのキラル光学面を含んでいる少なくとも一つのキラル眼鏡レンズを備える眼鏡構造を有して、人の眼の前方にこの眼鏡構造を位置付けるための位置決め手段（またの名を眼鏡フレームとよぶ）を備えることができる。
キラル変調を提供する一つのキラル表面、またはその代わりに、遷移ゾーンが正確に重なる多数のキラル表面は、徐々に増加する焦点距離の範囲で網膜の上に像を同時に投影する、連続的な多焦点性を提供するために用いることができる。このようなレンズは、網膜上の定められた連続的な範囲の対象面における無限の数の等しく鮮明な像の投影を支援する。連続的な多焦点性は、技術文献では、拡張された焦点深度（Extended Depth of Focus (EDF)）と呼ばれている。ＥＤＦは、通常ささいなものであるが全体としてぼけた像を
引き起こし、その結果として像のコントラストを減少することを引き起こす。一つの遷移ゾーンを有する一つのキラル光学面、または、遷移ゾーンを有しない完全に平坦なキラル光学面は、遷移ゾーンが正確に重なり合う複数のキラル光学面が行うような、連続的な多焦点性を提供する。そのため、遷移ゾーンを有しない、または、限られた数の遷移ゾーンを有する眼科用レンズの組合せは、連続的な多焦点性を提供することができる。この効果は、米国特許公開第２００３／２２５４５５号公報に記述された、キラル光学面ではなく、一つの三次光学面を備えるレンズと同等の効果である。そのため、連続的な多焦点性は、少なくとも一つの光学素子を含んでいる眼科用レンズにより提供される。光軸に沿って伸びる鮮明さの範囲、および、前記範囲に沿う鮮明さの程度は、主にキラル光学面の鮮明さのパラメータに依存している。その範囲の焦点距離、例えば、その範囲の中心から眼科用レンズの主面までの距離として規定された距離は、主に眼の焦点調節力と組合せた矯正光学装置の焦点調節力に依存する。このような連続的な多焦点レンズは、眼内レンズを含む、眼科用レンズとして用いることができる。
反対の符号を有する急峻さの程度の異なるキラル光学面の組合せは、別々の多焦点性および連続的な多焦点性を提供するであろうことに注目されたい。この組合せは、複合的な組合せであるにも関わらず、特定の眼の複合的な要求に適合させることができる。
少なくとも２つの光学素子に渡って分布している２つ以上のキラル光学面は、調整可能な多焦点レンズを提供するために用いることができる。多焦点レンズにおける鮮明さの範囲の程度の大きさは、鮮明さの程度を有する固定した組合せで変えることができる。例えば、光軸方向における限定された範囲と相対的に高い鮮明さの程度との組合せから、光軸に沿った拡張された範囲と相対的に低い鮮明さの程度との組合せまで、または、言い換えれば、光軸方向、つまりＺ軸方向における範囲の拡張は、Ｘ軸またはＹ軸またはそれらの組合せ方向の範囲の拡張を引き起こすであろう。
上記に述べた眼科用レンズは、例えば、レンズに適合した必要とされる眼鏡フレーム、または、眼の上に位置するような位置決め手段を有する眼鏡として眼の前に配置させることができる。また、例えば、角膜に適合するためのコンタクトレンズの縁（rim）など、
必要とされる位置決め手段を有したコンタクトレンズとして配置させることができる。または、眼の内側の適当な位置に配置され固定される眼内レンズとすることができる。眼の前房、または眼の後房に、例えば、眼内レンズ支持部のような必要な位置決め手段によっ
て適合された有水晶体眼内レンズとして、または、無水晶体眼内レンズとして、配置され固定されることができる。代わりに、キラル表面は、異なる視覚の役に立つために、次のように分布することができる。眼鏡は一つのキラル表面を備えることができ、コンタクトレンズは他のキラル表面を備えることができる。またはその代わりに、眼鏡は一つのキラル表面を備え、眼内レンズは他のキラル表面を備えることができる。またはその代わりに、眼内レンズは、一つのキラル表面を備え、コンタクトレンズは、他のキラル表面を備えることができる。
本明細書に開示された多焦点眼科用レンズは、従来の眼科用レンズ、コンタクトレンズ、および眼内レンズのように屈折光学配置を有することができる。また、例えば、黄斑ジストロフィー（macular dystrophy）の治療のための眼内テレスコープ（intraocular telescopes）のように、例えば、米国特許第７００８４４８号明細書および国際公開ＷＯ０
３／０８２１５５号公報におけるように、回折多焦点眼内レンズ、屈折、反射、および回折光学配置の組合せにおけるように回折光学配置を有することができる。

Claims (14)

  1. 少なくとも２つの光学面の組合せを含む少なくとも一つの光学素子を備える調整可能な眼科用レンズにおいて、
    両方の光学面が光ビームのキラル変調を提供するために適応したキラル光学面であり、
    前記キラル光学面の組合せが少なくとも一つの調整可能な焦点を提供するために用いられ、
    前記調整可能な焦点の焦点距離が前記キラル光学面の相互位置に依存するように、前記キラル光学面の組合せが構成されている、ことを特徴とする調整可能な眼科用レンズ。
  2. それぞれ少なくとも一つのキラル光学面を有する少なくとも２つの光学素子を備えることを特徴とする請求項１に記載の眼科用レンズ。
  3. 少なくとも２つのキラル光学面を有する一つの光学素子を備えることを特徴とする請求項１に記載の眼科用レンズ。
  4. 前記光学素子の少なくとも一つが、眼の少なくとも一つの収差、またはレンズそれ自身の少なくとも一つの収差を矯正するために適応した表面要素を備えることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の眼科用レンズ。
  5. 前記相互位置は、光学軸に平行な任意の軸の回りの前記キラル光学素子の相互回転位置であることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の眼科用レンズ。
  6. 前記キラル光学素子は、集中的に配置されており、前記回転は、前記キラル光学素子の中心軸の回りの回転であることを特徴とする請求項５に記載の眼科用レンズ。
  7. 前記レンズが調整可能な単焦点眼科用レンズであることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の眼科用レンズ。
  8. 前記レンズが調整可能な多焦点眼科用レンズであることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の眼科用レンズ。
  9. 前記キラル光学面の少なくとも一つは、放物面キラル光学面であることを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の眼科用レンズ。
  10. 前記キラル光学面の少なくとも一つは、回折キラル光学面であることを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載の眼科用レンズ。
  11. 前記キラル光学面の少なくとも一つは、屈折キラル光学面であることを特徴とする請求項１から１０のいずれかに記載の眼科用レンズ。
  12. 請求項１から１１のいずれかに記載の眼科用レンズを少なくとも一つ備える眼内光学装置と、人の眼の中に調整可能な眼内眼科用レンズ構造を位置させる位置決め手段とを備えることを特徴とする、調整可能な眼内眼科用レンズ構造。
  13. 請求項１から１１のいずれかに記載の眼科用レンズを少なくとも一つ備える眼鏡構造と、人の眼の前に前記眼鏡構造を位置決めするための位置決め手段とを備えることを特徴とする調整可能な眼鏡構造。
  14. 請求項１から１１のいずれかに記載の眼科用レンズを少なくとも一つ備えるコンタクトレンズ構造と、人の眼の前の角膜の上にコンタクトレンズを位置付けるための位置決め手段とを備えることを特徴とする調整可能なコンタクトレンズ構造。
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