JP2014530638A - 拡張焦点深度眼内レンズを含む方法および装置 - Google Patents

Abstract

拡張焦点深度ＩＯＬを含む方法および装置。

Description

本発明は、概して眼内レンズに関する。

眼内レンズ（ＩＯＬ）を眼に挿入する事例は多数存在する。例えば、人間の眼の水晶体は白内障が原因で濁ることがある。濁った水晶体を外科的に除去してＩＯＬで置き換えることができる。加えて、ＩＯＬは屈折矯正を行うためにも使用される。

偽水晶体モノビジョンは、ＩＯＬを用いて優位眼を遠方視力になるように矯正すると共に非優位眼を近方視力になるように矯正することにより、遠景から近景まで眼鏡を使わずに両眼視を達成しようと試みる老眼矯正方法である。この方法の目的は、優位眼を正視眼とし、非優位眼を近視眼（例えば、１．５〜２．５ディオプターのデフォーカス）とすること、すなわち、高コントラストの遠方視力および近方視力を達成することである。偽水晶体モノビジョンに標準的な単焦点ＩＯＬを使用することには、様々な理由から問題がある。例えば、標準的な単焦点ＩＯＬでは、生得的な遠近調節は温存されない。目標とする屈折矯正を、優位眼における正常視と非優位眼における近視であると想定した場合、優れた近視力を得るためには大幅な屈折左右不同が必要になる。しかしながら、この結果として、近距離における立体視の喪失、貧弱な中間視力、視覚入力に対する片目の不快な抑制が生じる。

近方視力眼用のＩＯＬが、遠方視力眼における正常視を達成するのに必要とされるＩＯＬ度数よりも２．０ディオプター大きな度数を有する、従来式の偽水晶体モノビジョン手技の一例を図１Ａおよび図１Ｂに示す。これらのＩＯＬは眼の球面収差を除去（または、少なくとも実質的に除去）するとともに高レベルのコントラストおよび視力を提供する非球面ＩＯＬである。また、特に明記しない限り、本願明細書において眼の度数の差を記載する場合には、眼は同一の生体測定（すなわち、角膜曲率測定法で測定された同じ角膜湾曲、および同じ軸方向長さ）を有することに留意されたい。また、上記の２．０ディオプターの差は、ＩＯＬの視度度数の差、すなわち、ＩＯＬ面における度数の差である。そのため眼の屈折率に生じる差、すなわち、角膜面における差は、ＩＯＬ面における度数の差とはわずかに異なる。角膜面における値を図１Ａおよび図１Ｂに示す（後述する類似した手法も同様に示す）。例えば、図１Ａおよび図１Ｂを参照すると、２．０ディオプター大きなＩＯＬを使用した場合には、眼の生体測定に基づき約１．３ディオプターの近視正デフォーカスになる。また、説明の便宜を図ることのみを目的として、視力ＶＡ０．５（すなわち、視力０．５（２０／４０ｖｉｓｉｏｎ））を最小許容値とみなすこととする。図１Ａを参照すると、遠方視力眼および近方視力眼にとって焦点が最も良く合うのはそれぞれ０．２ディオプターおよび１．５ディオプターであり、近方視力眼はデフォーカスが１．９ディオプターになるまで許容視力を有している。図１Ｂに示すように、中間の視力のほとんどは１．０未満（すなわち、正常視力（２０／２０ｖｉｓｉｏｎ）未満）である。また、図１Ｂから明らかなように、近方視力眼に２．０ディオプターを超えるデフォーカスが存在する場合には、立体視力の喪失が生じ得る。

少なくとも本発明のいくつかによる眼内レンズは、焦点距離を画定すると共に同じ焦点距離の球面ＩＯＬよりも大きな球面収差を眼に付与するよう構成された単焦点非球面レンズを含む。少なくともいくつかの実施例において、レンズ本体は光学中心、外縁、光学中心から外縁と光学中心との間の半径まで延在する第１の領域、および第１の領域から半径方向外向きに延在する第２の領域を画定し、第２の領域はレンズ本体と眼とによって画定される光学系内で低光量条件において生じ得る縦高次収差を低減するよう構成されている。

本発明のいくつかによる方法は、光学素子（例えば、ＩＯＬまたはコンタクトレンズ）を用いて、または角膜屈折矯正手術を用いることにより高次収差（例えば、球面収差、トレフォイル収差、またはコマ収差）を眼に付与して、その眼の焦点深度を改善することを含む。例えば、いくつかの実施例において、非球面ＩＯＬを眼に挿入して眼に球面収差を付与することにより、その眼の焦点深度を改善することができる。少なくともいくつかの事例において、光学素子は、レンズ本体と眼とにより画定される光学系内で低光量条件において生じ得る縦高次収差を低減するよう構成された単焦点光学素子（例えば、単焦点ＩＯＬまたは単焦点コンタクトレンズ）である。

本発明の少なくとも１つによる偽水晶体モノビジョン手法は、球面収差を除去する（または少なくとも実質的に除去する）と共に遠方視力用に設定された非球面ＩＯＬを一方の眼に挿入し、さらに眼に球面収差を付与してそれにより焦点深度を増加させる近方視力用に設定された（例えば、遠方視力眼より２．０〜２．５ディオプター大きな）ＩＯＬを他方の眼に挿入することを含む。

本発明の少なくとも１つによる偽水晶体モノビジョン手法は、球面収差を除去する（または少なくとも実質的に除去する）と共に遠方視力用に設定された非球面ＩＯＬを一方の眼に挿入し、さらに中間視力用に設定された（例えば、遠方視力眼より１．０〜１．５ディオプター大きな）ＩＯＬを他方の眼に挿入することを含む。

本発明の少なくとも１つによる偽水晶体モノビジョン手法は、球面収差を除去する（または少なくとも実質的に除去する）と共に遠方視力用に設定された非球面ＩＯＬを一方の眼に挿入し、さらに眼に球面収差を付与してそれにより焦点深度を増加させる中間視力用に設定された（例えば、遠方視力眼より１．０〜１．５ディオプター大きな）ＩＯＬを他方の眼に挿入することを含む。少なくともいくつかの事例において、ＩＯＬは、レンズ本体と眼とによって画定される光学系内で低光量条件において生じ得る縦球面収差を低減するよう構成された単焦点非球面ＩＯＬである。

いくつかの例示的な実施例において、球面収差を付与するＩＯＬの代わりに他の高次収差を付与するＩＯＬを用いることもできる。

いくつかの例示的な実施例において、色消しレンズ（例えば、屈折要素と回折要素による複合型レンズ）を遠方視力用に設定された眼に使用し、それにより遠方視力に設定された眼におけるコントラストを改善することもできる。

また、本発明は、上記の方法を実施するのに適切な特性を有するＩＯＬ、コンタクトレンズまたはその他の光学素子も含む。

また、本発明は、一対のＩＯＬ、コンタクトレンズまたはその他の光学素子、すなわち一方の眼用のＩＯＬが上記の方法を実施するのに適した特性を有するものも含む。

本方法および装置に関連した、様々な利点が存在する。例えば、従来の偽水晶体モノビジョンと比較して、本発明の方法および装置は両眼のうちの少なくとも一方の眼の焦点深度を拡張することにより、両眼視覚機能を改善することができる。
本発明の好ましい実施例の詳細な説明を、添付の図面を参照しながら行うことにする。

従来式の偽水晶体モノビジョン手法を施行後の各眼の視力を、デフォーカスの関数として示すグラフである。 図１Ａに示した偽水晶体モノビジョン手法を施行後の両眼視力を、デフォーカスの関数として示すグラフである。 球面収差を除去するＩＯＬを含む眼の５０サイクル／ｍｍにおけるコントラストを、デフォーカスの関数として示すグラフである。 球面ＩＯＬを含む眼の５０サイクル／ｍｍにおけるコントラストを、デフォーカスの関数として示すグラフである。 眼に球面収差を付与する非球面ＩＯＬを含む眼の５０サイクル／ｍｍにおけるコントラストを、デフォーカスの関数として示すグラフである。 球面収差を除去するＩＯＬを含む眼のランドルト環視力表である。 球面ＩＯＬを含む眼のランドルト環視力表である。 眼に球面収差を付与する非球面ＩＯＬを含む眼のランドルト環視力表である。 近方視力眼が球面収差を眼に付与するＩＯＬを含む、本発明による偽水晶体モノビジョン手技を施行後の各眼の視力を、デフォーカスの関数として示すグラフである。 図４Ａに示した偽水晶体モノビジョン手法を施行後の両眼視力を、デフォーカスの関数として示すグラフである。 別の偽水晶体モノビジョン手法を施行後の各眼の視力を、デフォーカスの関数として示すグラフである。 図５Ａに示した偽水晶体モノビジョン手法を施行後の両眼視力を、デフォーカスの関数として示すグラフである。 中間視力眼が球面収差を眼に付与する非球面ＩＯＬを含む、本発明による別の偽水晶体モノビジョン手法を施行後の各眼の視力を、デフォーカスの関数として示すグラフである。 図６Ａに示した偽水晶体モノビジョン手法を施行後の両眼視力を、デフォーカスの関数として示すグラフである。 図１Ａおよび図６Ａに示した偽水晶体モノビジョン手法を施行後の両眼視力を、デフォーカスの関数として示すグラフである。 本発明の少なくとも１つの実施例によるＩＯＬおよび眼を含む光学系の概略図である。 本発明の一実施例によるＩＯＬおよび従来型球面ＩＯＬの形状係数を、レンズ度数の関数として示すグラフである。 本発明の一実施例によるＩＯＬおよび従来型球面ＩＯＬのデフォーカスを、レンズ度数の関数として示すグラフである。 本発明の一実施例によるＩＯＬおよび従来型球面ＩＯＬの球面収差を、レンズ度数の関数として示すグラフである。 本発明の一実施例によるＩＯＬおよび従来型球面ＩＯＬの球面収差を、レンズ度数の関数として示すグラフである。 ＭＴＦと空間周波数との関数を示すグラフである。 本発明の少なくとも１つの実施例によるＩＯＬおよび眼を含む光学系の概略図である。 本発明の実施例によるＩＯＬを含む光学系の縦球面収差を、正規化された半径方向距離の関数として示すグラフである。 中間視力眼が図６Ａに示したＩＯＬより大きな球面収差を眼に付与するＩＯＬを含む、別の偽水晶体モノビジョン手法を施行後の各眼の視力を、デフォーカスの関数として示すグラフである。 図１２Ａに示した偽水晶体モノビジョン手法を施行後の両眼視力を、デフォーカスの関数として示すグラフである。 中間視力眼が図１２Ａとは異なる方法で球面収差を眼に付与する非球面ＩＯＬを含む、本発明による別の偽水晶体モノビジョン手法を施行後の視力を、各眼のデフォーカスの関数として示すグラフである。 図１３Ａに示した偽水晶体モノビジョン手法を施行後の両眼視力を、デフォーカスの関数として示すグラフである。 本発明の実施例によるＩＯＬを含む光学系の縦球面収差を、正規化された半径方向距離の関数として示すグラフである。

以下は、本発明を実施する、現在公知のベスト・モードの詳細な説明である。この説明は、限定的に解釈すべきものではなく、単に本発明の一般的原理を例示することだけを目的として行われる。例示的な実施例が、眼に正の球面収差を付与するＩＯＬに関連して後述されるが、本発明はまだ開発途中のものも含め、その他の高次収差（例えば、トレフォイル収差、他のフォイル収差およびコマ収差）に対するものだけでなく、（自然の球面収差を除去するのに必要とされる量を超えて）負の球面収差を導入するＩＯＬおよび眼インプラントにも応用可能である。

以下に詳述するように、本発明には、ＩＯＬを用いて球面収差（もしくはその他の高次収差）を一方の眼もしくは両眼に付与して眼の焦点深度を改善する、様々な矯正技術が含まれる。本明細書において、このような改善を拡張焦点深度と称し、例えば焦点距離が等しい球面ＩＯＬよりも多くの球面収差を眼に付与するＩＯＬをＥＤＦ ＩＯＬと称することとする。また、本発明には、そのようなＥＤＦ ＩＯＬおよびそれらの製造方法も含まれる。

最初に、コントラスト（視力に関連する）とデフォーカスの例示的な関係を示すグラフである図２Ａ〜図２Ｃを参照すると、焦点深度が増加するにつれてコントラストは低下し、球面収差が増加するにつれて焦点深度は増加する。そのため、コントラスト値０．１を、画像を解像するのに十分なコントラストであるとみなすこととする。図２Ａに示すように、眼の球面収差を除去する非球面ＩＯＬを使用すると、その結果として近傍焦点のコントラストは非常に高くなり（０．０ディオプターにおけるコントラストは０．８を超える）、焦点深度は狭くなる（約１．０ディオプター未満）。図２Ｂに示すように、球面ＩＯＬを使用すると、その結果として近傍焦点におけるコントラストはわずかに低下し（０．０ディオプターにおけるコントラストは０．８未満）、焦点深度はわずかに大きくなる（約１．０ディオプター）。図２Ｃを参照すると、眼に球面収差を付与する非球面ＩＯＬを使用した場合には、その結果として近傍焦点におけるコントラストはさらに低くなり（０．０ディオプターにおいてコントラスト約０．２、なおかつ最高コントラストは０．５ディオプターにおける０．６へとシフトしている）、焦点深度はわずかに深くなる（約１．２５ディオプター）。同様の関係が、図３Ａ〜図３Ｃに示すランドルド環視力表に示されている。

少なくとも本発明のいくつかによる偽水晶体モノビジョン手技には、一方の正常視眼（すなわち、遠方視力眼）および他方の近視眼（すなわち、近方視力眼）における視力の設定が含まれる。多くの例において、しかし必ずしもそうとは定められてはいないが、優位眼は遠方視力眼となり、非優位眼は近方視力眼となる。図４Ａを参照すると、１つの例示的手法において、球面収差を除去する（少なくとも実質的に除去する）非球面ＩＯＬが遠方視力眼に挿入されている。図１Ａおよび図１Ｂに例示されている従来式の手技と同様に、近方視力眼に挿入されるＩＯＬは、遠方視力眼用のＩＯＬよりも度数が２．０〜２．５ディオプター大きい（図示されている例では２．０ディオプター）。しかしながら、ここで近方視力眼に挿入されているＩＯＬは、眼に球面収差を付与するＥＤＦ ＩＯＬである。図１Ａの近方視力眼と比較すると、図４ＡのＥＤＦ ＩＯＬが挿入された近方視力眼では周辺焦点が近軸焦点から移動しており、なおかつ最良焦点位置における視力が、おそらく臨床的に有意とはならないわずかな程度低下している。また、焦点深度も臨床的に有意に増大している。この臨床的に有意な増大は、近距離の視力表における視力の向上よりも、遠方視力眼の視力を示す線と合成した線に現れる場合がある。近方視力眼が持てる可能性のある最高視力は遠方視力眼の視力未満であるが、近方視力眼の焦点深度は遠方視力眼の焦点深度より大きくなる。図１Ａおよび図１Ｂに示した方法と比較して、増大した焦点深度により約０．３ディオプター分の許容可能な近方視力が付与されている。その結果として、さらに図４Ｂを参照すると、遠方視力眼における高い視力が維持されたまま、図１Ａおよび図１Ｂに示した方法と比較して中間視力が改善されている。換言すると、近方視力眼にＥＤＦ ＩＯＬを使用した場合には、手法の他の状況は同じままで、中間および近方の両眼視力が改善される。

いくつかの実施例において、遠方視力眼における非球面ＩＯＬを、球面収差を低減または除去することに加えて色収差を低減する色消しＩＯＬとすることもできる。例えば、回析−屈折複合型ＩＯＬを使用することができる。このようなレンズは、遠方視力眼の視力の可能性をさらに向上させる。

図４Ａおよび図４Ｂを参照しつつ上記で説明したものに類似した他の例示的実施形態において、ＥＤＦ ＩＯＬを遠方視力眼および近方視力眼の両方に使用することにより、両眼の焦点深度を増加させることもできる。

例えば図５Ａおよび図５Ｂに示すように、少なくとも本発明のいくつかによる例示的な偽水晶体モノビジョン手法には、一方の眼を遠方視力用に設定すると共に、他方の眼を（上記で論じた近方視力の代わりに）中間視力用に設定することが含まれる。球面収差を除去する（または少なくとも実質的に除去する）非球面ＩＯＬが、遠方視力眼に挿入される。図１Ａおよび図１Ｂに示した従来式の例とは異なり、遠方視力眼と他方の眼との間の差はそれほど大きくない（ｍｏｄｅｓｔ）ので、したがって、この手法を適度な（ｍｏｄｅｓｔ）偽水晶体モノビジョン手法と称し、この他方の眼を中間視力眼と称することとする。中間視力眼に挿入されるＩＯＬは、遠方視力眼用のＩＯＬより約１．０〜１．５ディオプター大きいものとすることができる（図示した例では、遠方視力眼用ＩＯＬよび１．５ディオプター大きい、もしくはデルタ（δ）＝＋１．５ディオプター）。その結果として、さらに図５Ｂを参照すると、改善された視力が維持されたまま、図１Ａおよび図１Ｂに示した手法（デルタ（δ）＝＋２．０Ｄ）と比較して中間視力および立体視力が著しく改善されている。近方視力はそれほど良好ではないが、近方視力については必要に応じて眼鏡を使用することができる。

いくつかの実施例において、遠方視力眼における非球面ＩＯＬを、球面収差を低減または除去するのに加えて色収差を低減する色消しＩＯＬとすることもできる。例えば、回析−屈折複合型ＩＯＬを使用することもできる。このようなレンズは、遠方視力眼の視力をさらに向上させる。

図６Ａおよび図６Ｂを参照すると、例えば図５Ａおよび図５Ｂに示した適度なモノビジョン手法における中間視力眼に、ＥＤＦ ＩＯＬを使用することもできる。この手法には、球面収差を除去する（または少なくとも実質的に除去する）非球面ＩＯＬの遠方視力眼への挿入、および遠方視力眼用ＩＯＬよりも約１．０〜１．５ディオプター大きなＩＯＬの中間視力眼への挿入（図示されている例では、デルタ（δ）＝＋１．５ディオプター）が含まれる。しかしながら、ここで中間視力眼に挿入されているＩＯＬは、眼に球面収差を付与するＥＤＦ ＩＯＬである。図５Ａの中間視力眼と比較すると、図６ＡのＥＤＦ ＩＯＬを備えた近方視力眼の周縁焦点が近軸焦点から移動しており、なおかつ最良焦点位置におけるコントラストが低下している。また、焦点深度も増大している。中間視力眼の視力は遠方視力眼の視力よりもわずかに低下することになるが、中間視力眼の焦点深度は遠方視力眼の焦点深度よりも大きくなる。増大した焦点深度により、近方視力眼には約０．３ディオプター分の許容可能な近方視力が付与される。その結果として、さらに図６Ｂを参照すると、遠方視力眼における高い両眼視力が維持されたまま、図５Ａおよび図５Ｂに図示した手法と比較して中間視力がさらに改善されると共に近方視力もよりいっそう良好になっている。換言すると、適度なモノビジョン手法において中間視力眼にＥＤＦ ＩＯＬを使用した場合には、手法の他の状況は同じままで、中間および近方の両眼視力が改善される。

また、ＥＤＦ ＩＯＬを用いる適度なモノビジョン手法は、例えば図１Ａおよび図１Ｂに示した手法（デルタ（δ）＝＋２．０ディオプター、ＥＤＦではない）のような従来式のモノビジョン手法の、実質的な改良であるという点にも留意されたい。図６Ｃを参照すると、中間視力眼にＥＤＦ ＩＯＬを用いる適度なモノビジョン手法の中間視力は実質的に改善されており、近方視力は比較的軽度の視力の低下を伴うが同程度の視力である。

いくつかの実施例において、図６Ａおよび図６Ｂの遠方視力眼における非球面ＩＯＬを、球面収差を低減または除去するのに加えて色収差を低減する色消しＩＯＬとすることもできる。例えば、回析−屈折複合型ＩＯＬを使用することもできる。このようなレンズは、遠方視力眼の視力をさらに向上させる。

図６Ａおよび図６Ｂを参照しながら上記で説明したものに類似した他の例示的実施形態において、ＥＤＦ ＩＯＬを遠方視力眼および中間視力眼の両方に使用することにより、両眼の焦点深度を増加させることもできる。

ＥＤＦ ＩＯＬは、他の方法にも使用することができる。例えば、遠方視力眼用に設定されるＩＯＬの一方を、最良の視力を提供するために球面収差を除去する非球面ＩＯＬとすると共に、他方を、焦点深度を増大させるために眼に球面収差を付与するＥＤＦ ＩＯＬとして、両眼の各々に挿入することもできる。ここでも同様に、球面収差を除去する非球面ＩＯＬを、色収差も除去する色消しＩＯＬとすることもできる。あるいは、近方視力用に設定されるＩＯＬの一方を、最良の視力を提供するために球面収差を除去する非球面ＩＯＬとすると共に、他方を、焦点深度を増大させるために眼に球面収差を付与するＥＤＦ ＩＯＬとして、両眼の各々に挿入することもできる。球面収差を除去する非球面ＩＯＬを、色収差も除去する色消しＩＯＬとすることもできる。

患者が上記した手技の結果に満足できない場合には、ＩＯＬの影響を相殺または変更する眼鏡を使用することもできる。これには、ＥＤＦ ＩＯＬによって付与される球面収差が最良の夜間視力には役立たない、夜間に運転するときのような状況が含まれることもある。その場合には、眼の全体的な球面収差を元に戻すかまたは低減する眼鏡またはコンタクトレンズを着用することもできる。あるいは、低光量条件における球面（またはその他の高次）収差を低減するよう構成されたＥＤＦ ＩＯＬを使用することもできる。このようなＥＤＦ ＩＯＬについて、以下で図１１Ａ〜図１４を参照しながら説明する。

ＥＤＦ ＩＯＬ自体に関して説明すると、上記の通り、このＥＤＦ ＩＯＬは眼の球面収差の量を制御することにより焦点深度を改善する。図６Ｄの参照符号１０で特定される、係るＥＤＦ ＩＯＬの一例は、レンズ本体１１、および所望の焦点深度を達成するのに必要とされる制御された球面収差を提供する非球面レンズ面１２を有している。支持部（図示せず）が提供されることもある。例示されている実施例においては非球面１２が前面となり、後面は球面になっているが、前面の代わりに、または前面に加えて、後面を非球面にすることもできる。ＥＤＦ ＩＯＬ １０は、角膜１６および網膜１８を備える眼１４も含む、光学系の一部として示されている。このようなＩＯＬを設計するプロセス、およびその結果として生じる例示的なＥＤＦ ＩＯＬについては後述する。円環ＩＯＬおよびコンタクトレンズは、本発明にしたがい眼に高次収差を付与するために使用することのできる、適切な光学装置の別の例である。

ＥＤＦ ＩＯＬの適切な材料には、これに限定されないが、ＨＯＹＡ ＡＦ−１黄色疎水性アクリル樹脂材料が含まれ、下記の考察（該当する場合）はこの材料の使用を想定している。別の例示的な物質には、これに限定されないが、ヒドロゲルおよびＰＭＭＡが含まれる。本発明はこれに限定されるものではないが、例示的な１組のＩＯＬ設計仕様書（または「要求仕様」）を表１に示す。

平均的な人間と同様の光学特性（例えば、角膜形状および軸上性能）を有する仮定的な眼モデルを用い、水晶体をＥＤＦ ＩＯＬで置き換えることにより、ＥＤＦ ＩＯＬのｉｎ−ｓｉｔｕ性能を評価することができる。適切な眼モデルの一例が、表２に記載されているＬｉｏｎ ａｎｄ Ｂｒｅｎｎａｎのモデル眼である。瞳孔半径は変化することがあり、灰色の部分の値はＩＯＬの度数に依存するという点に留意されたい。

後述する性能シミュレーションは、ＺＥＭＡＸ（登録商標）光学設計プログラム（ＺＥＭＡＸ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）を用いて行った。光学構成要素の屈折率は、ｅ光線（波長０．５４６０７４マイクロメートル）に対して選択した。
単純なレンズ方程式を用いて、非球面の前面の頂点半径および球面の後面の半径を導出した：

形状係数は、次式により算出した：

上記（表２）のモデル眼における光学素子前面の非球面性を、ＺＥＭＡＸ（登録商標）光学設計プログラムを使用して最適化した。レンズ設計を最適化するために使用したメリット関数は、縦収差である。表３は、度数２０．０ディオプターのＩＯＬの焦点深度を改善するための所定の縦球面収差を記載しており、ここでＺｏｎｅはＮＲＤであり（後述）、Ｔａｒｇｅｔは単位ｍｍで示される縦球面収差（ＬＳＡ）である。

度数が２０．０ディオプター以外のＩＯＬの縦球面収差は、次の方程式により算出される：

仮定的モデル眼を使用し、角膜収差の分布範囲をカバーする３つの異なる角膜シミュレーションを行うことにより、焦点深度を評価した。

単純なレンズの公式を用いて、非球面である前面の頂点半径および球面である後面の半径を導出した。１０．０から３０．０ディオプターまでの全度数範囲を、１０．０〜１２．５ディオプター、１３．０〜１５．０ディオプター、１５．５〜１７．５ディオプター、１８．０〜２０．０ディオプター、２０．５〜２２．５ディオプター、２３．０〜２５．０ディオプター、２５．５〜２７．５ディオプター、および２８．０〜３０．０ディオプターの、８つの帯域に分割した。前方頂点半径を１つの帯域内に固定し、次いで公知のレンズの度数、縁部の厚みまたは中心の厚み、材料の屈折率、および水の屈折率を用いて後方半径を算出した。形状係数に関する設計上の要求条件を満たすために、固定された前方頂点半径を最初に推定し、次に８つの各帯域内で調整を行った。形状係数分布の結果を図７に示す。

半径および形状係数の設計結果を、レンズ度数範囲１０．０ディオプターから３０．０ディオプターまで０．５ディオプターごとに表４に示す。非球面部分の設計については、前方頂点半径を固定してから円錐定数を最適化し、次に各帯域に対する収差要件が満たされるよう４次および６次の高次非球面係数を最適化した。それに応じて非球面性が組み込まれた前面を変更して中心の厚みまたは縁部の厚みを再計算した。前面の非球面性の設計にはＺＥＭＡＸ（登録商標）光学設計プログラムを使用した。光学系の入射瞳直径を、ＩＯＬ前面における約５．１ｍｍに相当する６．０ｍｍに設定した。光学系の焦点を近軸焦点に拘束しながら、ＩＯＬ前面の非球面パラメータを唯一の変数として調整を行った。縦収差を最適化のメリット関数とした。ＺＥＭＡＸ（登録商標）の最適化サイクルにおいて、メリット関数が到達する可能性のある最も低い値に到達するまで非球面係数が系統的に調整された。最適化を実行する手順は、ＺＥＭＡＸ（登録商標）ユーザ・ガイドに記載されている。

表５（下記）は、最適化に使用した、２１．５ディオプターのＩＯＬを備えるモデル眼の処方の一例である。各帯域で使用できたのは１つの汎用前方非球面設計のみだったので、最適化は各帯域の中間度数、すなわち１１．５ディオプター、１４．０ディオプター、１６．５ディオプター、１９．０ディオプター、２１．５ディオプター、２４．０ディオプター、２６．５ディオプター、および２９．０についてのみ行った。基準が常に維持されていることを確実なものとするために、帯域の両極値で光学性能を確認した。

非球面プロファイル設計により、最終的に高次偶数次非球面係数を有する放物面が生成された。偶数次非球面性表面のサグ値は、次式で表される：

各帯域に対する円錐定数および高次係数を表６（下記）に示す。

焦点深度が改善されたＥＤＦ ＩＯＬにより、光学系は設計した度数範囲全体にわたって、少なくともデフォーカス量が１．０ディオプターの性能に到達できるようになる。図８、９Ａおよび図９Ｂは、１０．０ディオプターから３０．０ディオプターまでのＩＯＬ度数に対する、光学系の焦点深度および総球面収差のプロットである。これらのプロットの数量データを表７（下記）に示す。前方プラットフォームを段階的に区分して設計したので区分外側限界におけるレンズ性能が帯域中央のレンズと比較して低下することが懸念されたにもかかわらず、データは性能低下が重大でないことを示した。これは、狭い段階的区分幅を使用することのおそらく利点である。図８に示した度数範囲全体を通しての最小焦点深度は瞳孔サイズ３．０ｍｍにおける１．１８ディオプター（平均１．２９ディオプター、標準偏差０．０７ディオプター）であり、この値は球面ＩＯＬによる最小焦点深度０．８１ディオプターよりも非常に良好である。図９Ａおよび図９Ｂを参照すると、平均球面収差は、入射瞳４．０ｍｍのとき０．１１４３マイクロメートル（最低０．１０９９マイクロメートル、最高０．１２２１マイクロメートル、標準偏差０．００３４マイクロメートル）、入射瞳６．０ｍｍのとき０．６２１５マイクロメートル（最低０．５９９３マイクロメートル、最高０．６４９７マイクロメートル、標準偏差０．０１２９マイクロメートル）であり、この値は球面ＩＯＬを用いた場合の平均球面収差である、入射瞳４．０ｍｍのときの０．０６８３マイクロメートルおよび入射瞳６．０ｍｍのときの０．３５１７マイクロメートルと比較して、著しく高い値であった。

仮定的眼モデルを用い、コンピュータ・シミュレーションによりＥＤＦ ＩＯＬの焦点深度を典型的な球面ＩＯＬの焦点深度と比較して、角膜収差分布の影響を調べた。

人間の眼には生得的に角膜の球面収差不全を伴う母集団が広く分布していることを考慮し、収差範囲を有する角膜を備えた仮定的モデル眼を使用してＥＤＦ ＩＯＬの像質を評価した。仮定的モデル眼とプラス・マイナス０．１マイクロメートルの球面収差を用いてレンズの変調伝達関数（ＭＴＦ）デフォーカス性能を評価した。角膜の球面収差は、前方角膜面の円錐定数を調整することによってモデル化した。これらのモデル角膜に使用したパラメータを表８に示す。

シミュレーションに使用したＥＤＦ ＩＯＬおよび球面ＩＯＬは度数２１．５ディオプターのＩＯＬであり、ＥＤＦ ＩＯＬの前方側に非球面プロファイルが付与されていることを除き、どちらも同じ前方頂点半径および後方頂点半径を有していた。瞳孔サイズ３．０ｍｍで空間周波数５０ｃ／ｍｍにおけるＭＴＦデフォーカス特性を評価し、コントラスト値０．１の主ローブ幅から焦点深度の量を算出した。

ＥＤＦ ＩＯＬおよび球面ＩＯＬは平均的な仮定的角膜から逸脱した２種類の球面収差（ＳＡ）角膜を備えているが、性能に著しい変化は見られなかった。ＥＤＦ ＩＯＬの偽調節値は、１．３０６ディオプター（平均ＳＡ）から１．２０２（平均ＳＡ−０．１マイクロメートル）および１．３５１（平均ＳＡ＋０．１マイクロメートル）までの範囲であった。一方、球面ＩＯＬの偽調節値は０．９８１（平均ＳＡ）から０．９２７（平均ＳＡ−０．１マイクロメートル）および１．１２０（平均ＳＡ＋０．１マイクロメートル）までの範囲であった。ＥＤＦ ＩＯＬの偽調節値は全ての状況に対して依然として１．０ディオプターを超えていた。

傾きおよび偏心を含む、評価すべきレンズ配置エラーについては、ＩＳＯ規格の評価方法を採用した。ＺＥＭＡＸ（登録商標）モデルを設定して、ＩＯＬが傾きおよび偏心すると、どのように像質が低下するかをシミュレートした。３．０ｍｍの瞳孔の５０ｃ／ｍｍにおけるＭＴＦ値を、傾きおよび偏心の値の関数として算出した。傾き角の増加と共に系の像質は低下したが、しかしながら、ＥＤＦ ＩＯＬは特定の範囲内、例えば最大６度までは、コントラストが０．１未満に低下しない性能を示した。偏心の増加と共に系の像質は低下したが、しかしながら、やはりＥＤＦ ＩＯＬは特定の範囲内、例えば最大０．５ｍｍまでは、コントラストが０．１未満に低下しない性能を示した。

色収差補正に関して説明すると、遠方視力眼にとっての最良の視力は、角膜の分散性に起因した色収差を含む、全ての角膜異常を矯正することにより達成することができる。回析−屈折複合型設計による偽水晶体ＩＯＬを使用して、色収差を矯正することができる。

符号の正負が逆のアッベ数を用いた回折設計および屈折設計を利用することにより、回析−屈折複合型色消しＩＯＬ設計を容易に実現することができる。複合型ＩＯＬの総度数は、次式のように定義することができる。

所与のアッベ数の色収差は、下記の条件で消滅することになる：

回析−屈折複合型色消しレンズは、ＺＥＭＡＸ（登録商標）光学設計プログラムによって最適化することができる。図１０は、回析−屈折複合型色消しＩＯＬをＺＥＭＡＸで最適化した結果としての、４．０ｍｍにおける眼系の多色変調伝達関数（ＭＴＦ）を示す。回析−屈折複合型色消しＩＯＬのＭＴＦは回折限界に到達しなかったが、ＭＴＦは従来式の非球面のＩＯＬよりも著しく良好であることは明確であった。

ＥＤＦ ＩＯＬを挿入した眼の焦点深度をより改善するためには、および、中間視力と近方両眼視力とをさらに改善するためには、ＥＤＦ ＩＯＬまたは他の光学素子を用いて眼に付与した高次収差（例えば、球面収差、トレフォイル収差、またはコマ収差）のレベルを、上述したＥＤＦ ＩＯＬおよび光学素子よりも増加させることが望ましいと本発明者らは判断した。例えば、いくつかの実施例において、非球面ＥＤＦ ＩＯＬを眼（例えば、モノビジョンまたは適度なモノビジョン手法における近方視力眼）に挿入して上述した球面収差よりもさらに大きな球面収差を眼に付与することにより、その眼の焦点深度をさらに増大させることができる。本発明者らはまた、特に明るい日光条件および屋内照明条件における焦点深度の増大は有益であるが、球面収差（または、その他の高次収差）の増加は低光量条件（例えば、夜間の運転）における像質低下に結びつく、という判断も下した。適度なモノビジョン手法における近方視力眼への、付加的な球面収差の使用がその例証である。明るい日光条件においては、瞳孔直径は比較的小さくなり（例えば、３ｍｍ未満）、かつ焦点は一般的に遠くの対象物上にあるので、焦点深度は拡張されるが近方視力眼における付加的な球面収差は最小限に抑えられる。屋内光条件においては、瞳孔直径が少し大きくなり（例えば、約３ｍｍ）、かつ人々は一般的に読書をするか中間距離にある対象物に焦点を合わせるので、眼とＩＯＬとによって画定される光学系はＩＯＬの中央部分における付加的な球面収差の利点を十分に利用することができる。上述したＥＤＦ ＩＯＬに関連する視力および焦点深度と比較すると、近方視力眼の視力はわずかに低下し、かつ焦点深度は増加することになる。低光量条件においては、瞳孔直径は比較的大きくなり（例えば、３ｍｍより大きく）、かつ一般的に遠方視力および中間視力がより重要になるが、ＩＯＬの外側領域が著しい量の付加的な縦球面収差を生じるため視力は低下する。換言すれば、付加的な球面収差に関連した利点が存在する一方で、低光量条件に対する通常の生理反応と組み合わされた場合には一定の不利益も存在する。後述するＩＯＬは、低光量条件における瞳孔の通常の生理反応に適応することにより、球面収差が増加しているにもかかわらず低光量条件における視力を改善できるよう構成されている。

例えば図６Ａおよび図６Ｂに関して上述したＩＯＬとは非球面性の量の増加以外が同一のＩＯＬを本願明細書においてＥＤＦ＋ＩＯＬと称し、増加した非球面性および低光量条件に対する瞳孔の通常の生理反応に適応する能力の両方を有するＩＯＬを本願明細書においてＤＦ＋Ａ ＩＯＬと称することとする。

ＥＤＦ＋Ａ ＩＯＬの一例が、図１１Ａの参照符号１０ａで特定されている。ＥＤＦ＋Ａ ＩＯＬ １０ａは、レンズ本体１１ａと、所望の焦点深度を達成し、さらに低光量条件に対する瞳孔の通常の生理反応に適応するのに必要とされる制御された球面収差を提供する非球面レンズ面１２ａとを有している。支持部（図示せず）が提供されることもある。例示した実施例においては非球面１２ａが前面で、後面は球面であるが、前面の代わりに、またはこれに加えて、後面を非球面とすることもできる。ＥＤＦ＋Ａ ＩＯＬ １０ａを、同じく瞳孔１６および網膜１８を備える眼１４を含む光学系の一部として示す。また、後述する縦球面収差値は、図１１Ａにおける「ＬＳＡ」によって特定される領域内で、網膜１８からＩＯＬに向かって測定される値であり、したがってその数値は負の値であるという点にも留意されたい。したがって、例えば−１．０ｍｍのＬＳＡは−０．５ｍｍのＬＳＡより大きなＬＳＡである。このようなＩＯＬの設計プロセス、およびその結果として生じる例示的なＥＤＦ＋Ａ ＩＯＬについては後述する。円環ＩＯＬおよびコンタクトレンズは、本発明にしたがい眼に高次収差を付与するのに適した光学素子の別の例である。

このようなＩＯＬを設計するプロセスは、上述されているプロセスと同様である。例えば、例示的なＩＯＬ設計明細書（表１）、モデル眼（表２）、および材料を、上述されているＩＯＬと同様のものとすることができる。上記のＥＤＦ ＩＯＬと、ＥＤＦ＋ＩＯＬならびにＥＤＦ＋Ａ ＩＯＬとの違いについては後述する。

光学素子前面の非球面性は、上記（表２）のモデル眼において、ＺＥＭＡＸ（登録商標）光学設計プログラムを使用して最適化した。レンズ設計の最適化に使用したメリット関数は、縦収差である。表９は、ＩＯＬ度数が２０．０ディオプターの例示的ＥＤＦ＋Ａ ＩＯＬについての、所定の縦球面収差を記載している：

２０．０ディオプター以外のＩＯＬ度数の縦球面収差は、上述した方程式で算出することができる。表４に関して上述した方法で導出した半径および形状係数の設計結果を、レンズ度数範囲１０．０ディオプターから３０．０ディオプターまで０．５ディオプターごとに表１０に示す。

非球面プロファイル設計により、最終的に高次偶数次非球面係数を有する放物面が生成された。偶数次非球面性表面のサグ値は、上記のｚ（ｒ）方程式で表される。各帯域ごとの円錐定数および高次係数を、表１１に示す。

上述したＥＤＦ＋Ａ ＩＯＬの性能について説明すると、図１１Ｂは、正規化された半径方向距離（ＮＲＤ）の関数としての光学系、すなわち、上記のＥＤＦ ＩＯＬ（すなわち、表１〜表７）、上記のＥＤＦ＋Ａ ＩＯＬ（すなわち、表９〜表１１）、およびＥＤＦ＋ＩＯＬ（付加的な非球面性を備えるＥＤＦ ＩＯＬ）における縦球面収差を示す。また、比較を行う目的で、従来式の球面ＩＯＬを備えた光学系も図１１Ｂに示す。ＮＲＤの数値は瞳孔直径と共に増加するので、したがって、数値がゼロに近ければ明るい光条件でＩＯＬの中心部が作用することを示し、数値が１．０に近ければ低光量条件でＩＯＬの直径全体が寄与することを示す。球面ＩＯＬ、ＥＤＦ ＩＯＬ、およびＥＤＦ＋ＩＯＬのＬＳＡの大きさはＮＲＤスケールの下端では比較的小さく（例えば、０．３）、３種類のＩＯＬ間のＬＳＡの差異も比較的小さい。ＬＳＡ／ＮＲＤ曲線（もしくは「プロファイル」）の傾きの大きさ、すなわち曲線に沿った点における接線の傾きの大きさは、３種類全てのＩＯＬにおいて、０から１．０まで連続的に増加する。ここでもやはり、−１．０のＬＳＡは−０．５のＬＳＡより大きなＬＳＡであるという点に留意されたい。ＥＤＦ＋ ＩＯＬのＬＳＡ／ＮＲＤ曲線の傾きの大きさは、球面ＩＯＬおよびＥＤＦ ＩＯＬの傾きの大きさよりも急激に増加する。このため、ＮＲＤスケールの上端において、各曲線（および関連するＬＳＡ値）は大きく離れることになる。このように、ＥＤＦ＋ＩＯＬにおける付加的な非球面性はＮＲＤスケールの比較的下（「高光量」）端ではＬＡＳを著しく増加させないが、ＥＤＦ＋ＩＯＬにおける付加的な非球面性はＮＲＤスケールの比較的上（「低光量」）端においてはＥＤＦ ＩＯＬと比較して著しい量のＬＳＡを付与する。

ＥＤＦ＋ＩＯＬと同様に、ＮＲＤスケールの下端におけるＥＤＦ＋Ａ ＩＯＬのＬＳＡの大きさは比較的小さく、ＥＤＦ ＩＯＬとＥＤＦ＋Ａ ＩＯＬのＬＳＡの差も比較的小さい。また、ＥＤＦ＋Ａ ＩＯＬのＬＳＡ／ＮＲＤ曲線の傾きの大きさも、ＥＤＦ ＩＯＬの傾きの大きさよりも急激に増加する。しかしながら、ＥＤＦ＋ＩＯＬとは対照的に、ＬＳＡ／ＮＲＤ曲線の傾きの大きさは、０ＮＲＤから１．０ＮＲＤまで連続的に増加しない。むしろ、ＮＲＤが増加するにつれてＬＳＡ／ＮＲＤ曲線の傾きの大きさが減少し始める変曲点が存在する（例えば、０．４と０．８ＮＲＤ間の点）。図１１Ｂに示すように、ＥＤＦ ＩＯＬおよびＥＤＦ＋ＩＯＬの曲線はＮＲＤスケールの比較的上端で離れているが、ＥＤＦ ＩＯＬおよびＥＤＦ＋Ａ ＩＯＬの曲線はＮＲＤスケールのさらに上端で収束する（さらに、全ての実施例でそうなるわけではないが、例示的な実施例においては２つの曲線は接触する）。このように、ＥＤＦ＋Ａ ＩＯＬの付加的な非球面性はＮＲＤスケールの比較的高（「低光量」）端においてＥＤＦ ＩＯＬより幾分大きなＬＳＡを付与するが、その増加はＥＤＦ＋ＩＯＬに関連するＬＳＡよりもはるかに小さい。

ＥＤＦ ＩＯＬおよびＥＤＦ＋ＩＯＬと比較したＥＤＦ＋Ａ ＩＯＬの利点を図１２Ａ〜図１３Ｂに示す。図１２Ａおよび図１２Ｂは、図６Ａおよび図６Ｂに示したものに類似した適度なモノビジョン手法におけるＥＤＦ＋ＩＯＬの使用例を示す。この手法には、球面収差を除去する（または、少なくとも実質的に除去する）非球面ＩＯＬを遠方視力眼に挿入し、遠方視力眼用のＩＯＬよりも約１．０〜１．５ディオプター大きいＩＯＬを中間視力眼に挿入すること（図示した例ではデルタ（δ）＝＋１．５ディオプター）が含まれる。しかしながら、ここで中間視力眼に挿入されるＩＯＬは、ＥＤＦ ＩＯＬよりも多くの球面収差を眼に付与するＥＤＦ＋ＩＯＬである。図１２Ａを参照すると、屋内／読書光条件で比較した場合、ＥＤＦ ＩＯＬを備えた中間視力眼に比べてＥＤＦ＋ＩＯＬを備えた中間視力眼の視力はわずかに低下しているが、焦点深度はより大きくなっている。しかしながら、低光量条件では、ＥＤＦ＋ＩＯＬを備えた中間視力眼の視力は著しく低下している。したがって、図１２Ｂに示す通り、中間視力眼におけるＥＤＦ＋ＩＯＬの付加的な非球面性は、屋内光においては付加的な焦点深度と改善された近方視力をもたらすが、低光量条件においては中間視力および近方視力を著しく低下させる。

上記ＥＤＦ＋Ａ ＩＯＬを用いた適度なモノビジョン手法を示す図１３Ａおよび図１３Ｂを参照すると、低光量条件に対する瞳孔の生理反応への対応能力により、低光量条件における視力はＥＤＦ＋ＩＯＬに関連した視力よりも良好である。また、この手法には、球面収差を除去する（または実質的に除去する）非球面ＩＯＬを遠方視力眼に挿入し、遠方視力眼のＩＯＬよりも１．０〜１．５ディオプター大きな（図示した例では、デルタ（δ）＝＋１．５ディオプター）ＩＯＬを中間視力眼に挿入することも含まれる。しかしながら、ここで中間視力眼に挿入されるＩＯＬは、ＥＤＦ＋ＩＯＬと同じ非球面性を眼に付与するが、低光量条件における瞳孔サイズの拡大に対する適応能力も有するＥＤＦ＋Ａ ＩＯＬである。図１３Ａを参照すると、屋内／読書光条件で比較した場合、ＥＤＦ ＩＯＬを備えた中間視力眼に比べてＥＤＦ＋Ａ ＩＯＬを備えた中間視力眼の視力はわずかに低下するが、焦点深度はより大きくなる。また、低光量条件においてＥＤＦ＋Ａ ＩＯＬを備えた中間視力眼の視力低下はわずかに大きくなるが、この低下はＥＤＦ＋ＩＯＬに関連する低下よりも著しく小さい。したがって、図１３Ｂに示す通り、中間視力眼におけるＥＤＦ＋Ａ ＩＯＬの付加的な非球面性は、低光量条件における中間視力および近方視力の著しい低下を伴うことなく、屋内光における付加的な焦点深度とより良好な近方視力をもたらす。

色収差補正に関して、遠方視力眼にとっての最良の視力は、角膜の分散性に起因した色収差を含む、全ての角膜異常を矯正することにより達成することができる。上記の方法で近方視力眼にＥＤＦ＋ＩＯＬおよびＥＤＦ＋Ａ ＩＯＬを使用する場合、回折・屈折複合型設計による偽水晶体ＩＯＬを使用して色収差を矯正することができる。

また、球面ＩＯＬよりも大きな球面収差を眼に付与すること、および低光量条件で生じる縦球面収差の量を減らすことの両方を行う、表９〜表１１に関して上述したＥＤＦ＋Ａ ＩＯＬは、ＩＯＬの単なる一例に過ぎないという点も強調されるべきである。そのため、別の例を表１２〜表１４に示す。上述した説明は、この例にも適用可能である。ここで、ＥＤＦ＋＋Ａ ＩＯＬは、ＥＤＦ＋Ａ ＩＯＬよりも大きな球面収差を眼に付与する。表１２は、ＩＯＬ度数が２０．０ディオプターの例示的ＥＤＦ＋＋Ａ ＩＯＬの、所定の縦球面収差の一覧を示す。

２０．０ディオプター以外のＩＯＬ度数の縦球面収差は、上記の方程式により算出することができる。上記で表４を参照して説明した方法により導出される半径設計および形状係数を、１０．０から３０．０ディオプターまで０．５ディオプターごとに表１３に示す。

非球面プロファイル設計により、最終的に高次偶数次非球面係数を有する放物面が生成された。偶数次非球面性表面のサッグ数は、上記のｚ（ｒ）方程式によって記載される。各帯域ごとの円錐定数および高次係数は、表１４に示されている。

表１２〜表１４に概要を示したＥＤＦ＋＋Ａ ＩＯＬの性能について説明すると、図１４は、上記のＥＤＦ ＩＯＬ（すなわち、表１〜表７）、上記のＤＦ＋＋Ａ ＩＯＬ（すなわち、表１２〜表１４）、およびＥＤＦ＋＋ＩＯＬ（すなわち、ＥＤＦ＋＋Ａ ＩＯＬと同じ量の付加的な非球面性を備えるＥＤＦ ＩＯＬ）の、正規化された半径距離、すなわち、正規化された、個々のレイトレースの光学軸からの半径方向距離の関数としての光学系における縦球面収差を例示する。ＥＤＦ ＩＯＬおよびＥＤＦ＋＋ＩＯＬは、どちらもＮＲＤスケールの下端におけるＬＳＡの大きさは比較的小さく、２つのＩＯＬ間のＬＳＡの差異も比較的小さい。両ＩＯＬのＬＳＡ／ＮＲＤ曲線（または「プロファイル」）の傾きの大きさは０ＮＲＤから１．０ＮＲＤまで増加するが、ＬＳＡ／ＮＲＤ曲線の傾きの大きさはＥＤＦ＋＋ＩＯＬがより急激に増加する。このため、２つの曲線（および関連するＬＳＡ値）大きく離れることになり、ＮＲＤスケールの上域端におけるその差は、ＥＤＦ＋ＩＯＬに関連する差よりも大きい。このように、ＥＤＦ＋＋ＩＯＬにおける付加的な非球面性は、ＮＲＤスケールの下（「高光量」）端においてはＥＤＦ ＩＯＬと比較してＬＳＡを著しく増加させないが、ＥＤＦ＋＋ ＩＯＬにおける付加的な非球面性は、ＭＲＤスケールの上（「低光量」）端においてはＥＤＦおよびＥＤＦ＋ＩＯＬと比較と比較して著しく大きな量のＬＳＡを付与する。

ＥＤＦ＋＋Ａ ＩＯＬのＬＳＡの大きさは、ＮＲＤスケールの下端では比較的小さく、ＥＤＦ ＩＯＬとＥＤＦ＋＋Ａ ＩＯＬのＬＳＡの差も比較的小さい。ＥＤＦ＋＋Ａ ＩＯＬのＬＳＡ／ＮＲＤ曲線の傾きの大きさも、ＥＤＦ ＩＯＬの傾きの大きさよりも急激に増加する。しかしながら、ＥＤＦ＋＋ＩＯＬとは対照的に、ＬＳＡ／ＮＲＤ曲線の傾きの大きさは、０ＮＲＤから１．０ＮＲＤまで連続的に増加しない。むしろ、ＬＳＡ／ＮＲＤの傾きの大きさがＮＲＤの増加と共に減少し始める変曲点が存在する（例えば、０．４と０．８ＮＲＤとの間の点）。さらに、１．０ＮＲＤ付近には、傾きがゼロに到達して符号が変化する部分も存在する。図１４に示すように、ＥＤＦ ＩＯＬおよびＥＤＦ＋＋ＩＯＬの曲線はＮＲＤスケールの比較的上端で離れているが、ＥＤＦ ＩＯＬおよびＥＤＦ＋＋Ａ ＩＯＬの曲線はＮＲＤスケールのさらに上端で収束する（さらに、全ての実施例でそうなるわけではないが、例示的な実施例においては２つの曲線は接触する）。このように、ＥＤＦ＋＋Ａ ＩＯＬにおける付加的な非球面性は、ＮＲＤスケールの比較的上（「低光量」）端ではＥＤＦ ＩＯＬと比較してある程度のＬＳＡを付与するが、その増加はＥＤＦ＋＋ＩＯＬに関連する増加よりも、はるかに少ない。

最後に、下記の表１５は、２０ディオプターで設計した場合の、入射瞳４ｍｍおよび６ｍｍにおける角膜、モデル眼、およびＩＯＬの波面非球面収差（単位マイクロメートル）設計モデルを要約したものである。

また、本発明には、曲線がＥＤＦ＋Ａ ＩＯＬ曲線の上およびＥＤＦ＋＋Ａ ＩＯＬ曲線の下に位置するＩＯＬだけでなく、ＲＤスケールの上端におけるＬＳＡ量の増加に減少傾向が見られる限り、ＬＳＡ対ＮＲＤ曲線がＥＤＦ＋Ａ ＩＯＬ（図１１Ｂ）とＥＤＦ＋＋Ａ ＩＯＬ（図１４）との間に位置するようになるＩＯＬも含まれる。

本発明は、上記の例示的実施形態には限定されない。多数の他の変更態様、および／または、上記の好ましい実施例への追加物が、当業者にとって直ちに明らかとなるであろう。あくまで一例であり、限定するものではないが、矯正を超えて非球面性を導入する、負の非球面性を付与するＩＯＬも使用することができる。本発明の適用範囲は、係る変更態様、および／または、付加物の全てにまで拡張される。

Claims (24)

1. 眼内レンズであって、
   焦点距離を画定すると共に同一焦点距離の球面ＩＯＬよりも多くの高次収差（ＨＯＡ）を眼に付与するよう構成された単焦点レンズ本体、
   を具備する眼内レンズ。
2. 請求項１に記載の眼内レンズにおいて、
   前記レンズ本体が、光学中心と、外縁と、前記光学中心から前記外縁と前記光学中心との間の半径まで延在する第１の領域と、前記第１の領域から半径方向外向きに延在する第２の領域とを画定し、
   前記第２の領域が、前記レンズ本体と前記眼とにより画定される光学系内で低光量条件において生じ得る長手方向のＨＯＡを低減するよう構成されている眼内レンズ。
3. 前記レンズ本体が、前記光学系内に、前記第１の領域の少なくとも一部の範囲内ではＮＲＤが増加するにつれて傾きが増加し、かつ第２の領域の少なくとも一部の範囲内ではＮＲＤが増加しても傾きが増加しない高次収差−正規化された半径距離比（ＨＯＡ−ＮＲＤ比）プロファイルを生成する、請求項２に記載の眼内レンズ。
4. 前記ＨＯＡ−ＮＲＤプロファイルは、前記第１の領域の全範囲内でＮＲＤが増加するにつれて傾きが増加する、請求項３に記載の眼内レンズ。
5. 前記ＨＯＡ−ＮＲＤプロファイルは、前記第２の領域の実質的に大部分の範囲内でＮＲＤが増加するにつれて傾きが減少する、請求項３に記載の眼内レンズ。
6. 前記第１の領域および前記第２の領域が、前記ＨＯＡ−ＮＲＤプロファイルの変曲点により分離される、請求項３に記載の眼内レンズ。
7. 前記変曲点が、０．４ＮＲＤから０．８ＮＲＤの間にある、請求項３に記載の眼内レンズ。
8. 前記ＨＯＡが、球面収差と、トレフォイル収差と、コマ収差と、から成る群の中から選択される、請求項１〜７のいずれか一項に記載の眼内レンズ。
9. 前記ＨＯＡが球面収差である、請求項１〜７のいずれか一項に記載の眼内レンズ。
10. 前記レンズ本体が、入射瞳が６ｍｍのとき眼に０．４マイクロメートルの球面収差を付与し、かつ入射瞳が４ｍｍのとき眼に０．１マイクロメートルの球面収差を付与する２０ディオプターの単焦点非球面レンズ本体を具備する、請求項１に記載の眼内レンズ。
11. 眼に単焦点光学素子を追加することにより眼に高次収差（ＨＯＡ）を付与して眼の焦点深度を改善するステップ、
    を含む方法。
12. 前記ＨＯＡが、球面収差と、トレフォイル収差と、コマ収差と、から成る群の中から選択される、請求項１１に記載の方法。
13. 前記単焦点光学素子が、前記眼に球面収差を付与する単焦点非球面ＩＯＬを具備する、請求項１１に記載の方法。
14. 前記単焦点非球面のＩＯＬが、入射瞳が６ｍｍのとき眼に０．４マイクロメートルの球面収差を付与し、かつ入射瞳が４ｍｍのとき眼に０．１マイクロメートルの球面収差を付与する２０ディオプターの単焦点非球面ＩＯＬである、請求項１３に記載の方法。
15. 請求項１３に記載の方法であって、
    前記眼が、第１の眼を含み、
    前記方法が、単焦点非球面ＩＯＬを挿入することにより第２の眼の前記球面収差を矯正するステップ、をさらに含む方法。
16. 前記非球面ＩＯＬにより前記第２の眼の色収差を矯正するステップをさらに含む、請求項１５に記載の方法。
17. 請求項１１に記載の方法であって、
    前記単焦点光学素子が、光学中心と、外縁と、前記光学中心から前記外縁と前記光学中心との間の半径まで延在する第１の領域と、前記第１の領域から半径方向外向きに延在する第２の領域とを画定し、
    前記第２の領域が、前記単焦点光学素子と前記眼とにより画定される光学系内で低光量条件において生じる長手方向のＨＯＡを低減するよう構成されている方法。
18. 請求項１７に記載の方法であって、
    前記単焦点光学素子が、単焦点非球面ＩＯＬを具備し、
    前記ＨＯＡが、球面収差を含み、
    前記長手方向ＨＯＡが、長手方向の球面収差を含む方法。
19. 前記単焦点光学素子が、前記光学系内に、前記第１の領域の少なくとも一部の範囲内ではＮＲＤが増加するにつれて傾きが増加し、かつ前記第２の領域の少なくとも一部の範囲内ではＮＲＤが増加しても傾きが増加しない高次収差−正規化された半径距離比（ＨＯＡ−ＮＲＤ比）プロファイルを生成する、請求項１７に記載の方法。
20. 請求項１９に記載の方法であって、
    前記単焦点光学素子が、単焦点非球面ＩＯＬを具備し、
    前記ＨＯＡが、球面収差を含む方法。
21. ＨＯＡ−ＮＲＤプロファイルは、前記第１の領域の全範囲内で、ＮＲＤが増加するにつれて傾きが増加する、請求項１９に記載の方法。
22. ＨＯＡ−ＮＲＤプロファイルは、前記第２の領域の実質的に大部分の範囲内で、ＮＲＤが増加するにつれて傾きが増加する、請求項１９に記載の方法。
23. 前記第１の領域および前記第２の領域が、ＨＯＡ−ＮＲＤプロファイルの変曲点により分離される、請求項１９に記載の方法。
24. 前記変曲点が、０．４ＮＲＤから０．８ＮＲＤの間にある、請求項２３に記載の方法。

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