JP2019519346A - 眼内レンズ及びそれに関連する設計、並びにモデリング方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本出願は、2016年5月5日出願の米国仮特許出願第S/N 62/332186号及び2016年5月6日出願の米国仮特許出願第S/N 62/332675号の優先権を主張するものであり、これらの米国仮特許出願の主題はその全体が、参照により本明細書に援用される。
多焦点IOLは、複数の異なる屈折度数を示し、異なる屈折度数により、物体の像をユーザの網膜に、異なる距離で光学的に同時に合焦させる。拡張焦点深度(EDOF)IOLは拡張範囲を規定し、この拡張範囲に渡って、物体の様子を単焦点IOLにより実現されるものよりも焦点が合った状態で見ることができる。このような多焦点及びEDOFにより、ユーザは、近方視力及び遠方視力を機能的に回復し、白内障手術後の老眼を軽減することができる。
−Nn,mは、光学ゾーン群mの全てについて一定値を有し、Rmは、光学ゾーン群mの全てについて一定値を有することを特徴とする;
−Nn,mは、光学ゾーン群mの全てについて可変値を有し、Rmは、光学ゾーン群mの全てについて一定値を有することを特徴とする;
−Nn,mは、光学ゾーン群mの全てについて一定値を有し、Rmは、光学ゾーン群mの全てについて可変値を有することを特徴とする;
−Nn,mは、光学ゾーン群mの全てについて可変値を有し、Rmは、光学ゾーン群mの全てについて可変値を有することを特徴とする;
−Nn,mは、光学ゾーン群mの全てについて可変値を有し、Rmは、光学ゾーン群mの全てについて可変値を有することを特徴とする。
第m輪帯の半径rmは次式により与えられ、
遠方焦点及び近方焦点にそれぞれ対応する加入度数3.0ジオプター(D)の2焦点IOL。この設計形状は、各回折ゾーンに関する表面積比Rmが一定であり、かつ回折効率が均一(単調)に低下する(すなわち、ステップ高さが均一(単調)に減少する)回折構造を有する。表2及び図3A〜図7Dは、設計パラメータ及び特性予測を開示し、例示している。
h’は、異なる屈折率n’に対応する調整対象のステップ高さであり、
hは、表2に指定されるステップ高さであり、
Cは、調整係数であり、
nは、表2に対応する材料屈折率であり、
n’は、異なる材料屈折率である。具体的な設計は、1.40〜1.58の屈折率の材料に関して可能である。
遠方焦点、中間焦点、及び近方焦点にそれぞれ対応する加入度数1.75D及び3.5Dの3焦点IOL。この設計形状は、各回折ゾーンの表面積比が一致していて、しかも隣接ゾーンの回折効率が変化する(ステップ高さが交互に高低する)回折構造を有する。表3及び図8A〜図12は、設計パラメータ及び特性予測を開示し、例示している。
式中、
h’は、異なる屈折率n’に関して調整されるステップ高さであり、
hは、表3に指定されるステップ高さであり、
Cは、調整係数であり、
nは、表3に対応する材料屈折率であり、
n’は、異なる材料屈折率である。具体的な設計は、1.40〜1.58の屈折率の材料に関して可能である。
連続する焦点深度が2.5Dよりも大きい度数に拡張されている(従来の屈折IOLの最大度数0.5Dと比較して)拡張焦点深度IOL(EDOF IOL)。この設計形状は、二重ブレーズド位相型構造が対称であり(背中合わせ)、表面積比が一定であり、各回折ゾーン内の最大位相ずれが一定である回折構造を有する。表4及び図13〜図15は、設計パラメータ及び特性予測を開示し、例示している。
hは、表4に指定されるステップ高さであり、
Cは、調整係数であり、
nは、表4に対応する材料屈折率であり、
n’は、異なる材料屈折率である。具体的な設計は、1.40〜1.58の屈折率を有する材料に関して可能である。
遠方視力、中間視力、及び近方視力を確保する別の3焦点設計。設計は、面積比及び回折効率の両方をこれらの回折ゾーンに渡って変化させるアプローチを採る。例2において開示される3焦点設計とは異なり、この設計により、遠方視力から中間視力までのギャップを無くすことができ(例えば、遠方視力から中間視力までの連続する視力を生成する遠方視力における約2.0Dの焦点深度)、機能性近方視力を確保することもできる。表5及び図16〜図17は、設計パラメータ及び特性予測を開示し、例示している。
h’は、異なる屈折率n’に対応する調整対象のステップ高さであり、
hは、表5に指定されるステップ高さであり、
Cは、調整係数であり、
nは、表5に対応する材料屈折率であり、
n’は、異なる材料屈折率である。具体的な設計は、1.40〜1.58の屈折率の材料に関して可能である。
方程式(1)は、以下に詳述されるこれらの2つの方法のうち1つの方法を使用することにより導出される:
方法1
同心ゾーンの半径を導出する1つの方法は、フレネル位相板を設計するために使用される方法と同様であり、この方法では、光軸上最大放射強度のZ位置を所望の焦点として設定し、次に輪帯の半径を、光軸上最大放射方程式を解いて求める。上記計算から、以下のことが明らかになる:
光軸上光強度Iがフレネル数(Nf)により次式の通りに導出され、
I0は一定の強度であり、
Iは、厳密なz位置に対応する光軸上光強度であり、
Nfはフレネル数であり、
光軸上強度(I)は、Nf=−2m,...−4,−2,0,2,4...2m(m=整数)が成り立つ場合に最大になり、
式中、
aは、フレネル領域の半径であり、
λは波長であり、
zはZ位置の距離であり、
fは焦点距離である。
輪帯回折ゾーンの半径を導出する第2の方法は、フラウンホーファ回折による格子方程式に基づいているが、回折レンズの場合、各輪帯は個々の局所格子として処理され、局所格子の周期が輪帯の直径に等しくなるようにし、輪帯の半径を、格子方程式を解いて求める。
Λmは、第m回折次数の格子周期であり、
Θmは、回折レンズの輪帯に対応する第m回折次数の回折角である。
式中、m=0,1,2...の整数である。
2つの主要な理論を採用して、回折多焦点IOL及びEDOF IOLの光学特性を評価する計算及び光線追跡方法を確立する。確立した方法により、MTF、スルーフォーカスMTF(TF MTF)、及び結像シミュレーションのような光学特性シミュレーション指標の全てを生成する。
コヒーレント像は磁場に対して線形に変化する。
像平面Ui(u,v)の磁場は、オブジェクト平面Ug(u,v)の磁場の畳み込みで表わされ、コヒーレント像系h(u,v)の振幅インパルス応答で表わされる;
コヒーレント像伝達関数(又は、振幅伝達関数)は、PSFのFTで記述されるので、コヒーレント像伝達関数はスケーリングし直した瞳関数である。
インコヒーレント像は放射強度に対して線形に変化する。ヒトの眼は、光電磁場の放射Ii(u,v)又はIg(u,v)と相互作用する。
像平面における放射分布は、PSFの畳み込み(例えば、|h(u,v)|2)で表わされ、オブジェクトの放射分布、
Claims (8)
- 多焦点眼内レンズ(M−IOL)であって:
前面及び後面を有するレンズ光学部を備え、前記前面及び後面のうち少なくとも一方は、複数m(m=0,1,2,3,...)個の隣接する光回折輪帯ゾーンを含む離散的な位相プロファイルにより特徴付けられ、各光回折輪帯ゾーンは、半径rm及び各それぞれのrmにおけるステップ高さhmにより特徴付けられ、hmの少なくとも幾つかの値は、hm+x(x=1,2,3,...)に等しくなくてもよく、
rm=(2mλf)1/2の関係があり、式中、λは設計波長であり、fは、IOLに関して選択される加入度数に対応する焦点距離(1000mm/Add Power(加入度数))であり、更に、Nnは、当該特定の光学ゾーンmにおける第n加入度数に対応する第n回折次数(n=0,1,2,3,...)の特定の光学ゾーンmにおける回折効率であり、
重み係数は、前記個々の光学ゾーンmと前記IOLの前記合計有効(回折)光学面積との表面積比Rmにより導出され、
- Nn,mは、前記光学ゾーン群mの全てについて一定値を有し、Rmは、前記光学ゾーン群mの全てについて一定値を有することを特徴とする請求項1に記載のM−IOL。
- Nn,mは、前記光学ゾーン群mの全てについて可変値を有し、Rmは、前記光学ゾーン群mの全てについて一定値を有することを特徴とする請求項1に記載のM−IOL。
- Nn,mは、前記光学ゾーン群mの全てについて一定値を有し、Rmは、前記光学ゾーン群mの全てについて可変値を有することを特徴とする請求項1に記載のM−IOL。
- Nn,mは、前記光学ゾーン群mの全てについて可変値を有し、Rmは、前記光学ゾーン群mの全てについて可変値を有することを特徴とする請求項1に記載のM−IOL。
- Nn,mは調整関数f(rm)を有し、調整関数f(rm)は、第m回折ゾーンに関して厳密な位相プロファイルのフーリェ変換で記述されて、使用可能な回折次数に渡る光分布を最適化し、使用不可能な回折次数への光の広がりを最小限に抑える請求項1に記載のM−IOL。
- 光線追跡環境において選択されるM−IOLの光学特性をシミュレーションする光モデリング方法であって:
眼の光学特性をモデルに選択接続されているM−IOLでシミュレーションすることができる光線追跡眼球モデルを設定すること、
ユーザ定義面を構成して前記光線追跡眼球モデルにおいて選択される前記M−IOLの離散的な表面位相プロファイルを入力すること、を含み、前記離散的な表面位相プロファイルは、表面を介して局所回折構造プロファイルに基づいて追跡される各光線の位相パラメータを調整することができるユーザ定義関数に関連付けられる光モデリング方法。 - 更に:
光線を回折面で前記光線追跡モデルの射出瞳に変調をかける位相パラメータで追跡し、真の瞳関数を構成すること、
光学伝達関数(OTF)を導出すること、
変調伝達関数(MTF)を導出すること、
設計のスルーフォーカス特性を記述した異なる焦点ボケ位置における前記MTFを導出すること、
系の点広がり関数(PSF)を導出すること、及び
結像シミュレーションを行なうことを含む請求項7に記載の方法。
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MORENO, VICENTE ET AL.: "High efficiency diffractive lenses: Deduction of kinoform profile", AMERICAN JOURNAL OF PHYSICS, vol. 65, no. 6, JPN7021000643, 1997, pages 556 - 562, XP055642957, ISSN: 0004453997, DOI: 10.1119/1.18587 * |
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