JP2022539295A - 人間の目の乱視、コマ収差、老視のウェーブフロント治療のための方法及び装置 - Google Patents

人間の目の乱視、コマ収差、老視のウェーブフロント治療のための方法及び装置 Download PDF

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Abstract

目の乱視、コマ収差、及び老視のウェーブフロント治療のための方法及び装置が提供される。目の瞳孔中央に球面収差を生じるウェーブフロント技術による単焦点レンズは、視力２０／２０を超える視力矯正をもたらし、目の矯正されない乱視及びコマ収差によって引き起こされる像の歪みをなくすことによって視力の質を向上させる。焦点深度拡張型（ＥＤＯＦ）遠近両用レンズ、ＥＤＯＦ三焦点レンズ、及び準調節型レンズを含む、＋０．７５Ｄ～＋３．２５Ｄの老視矯正用の新しい老視矯正レンズが開示され、それらは、単焦点レンズの中央部内の中央区域に正の球面収差と３ディオプター未満の正の焦点オフセット、及び環状区域に負の球面収差を生じさせることによって達成される。これらのウェーブフロントレンズは、コンタクトレンズ、埋め込み型コンタクトレンズ、眼内レンズ（ＩＯＬ）、フェイキックＩＯＬ、調節型ＩＯＬ、角膜インレー、並びに、バーチャルリアリティ（ＶＲ）ディスプレイ、ゲームゴーグル、顕微鏡、望遠鏡用のアイピースに適合させることができる。【選択図】図５Ａ

Description

関連出願データ
本出願は、米国特許仮出願：１）Ｊｕｎｚｈｏｎｇ Ｌｉａｎｇ及びＬｉｎｇ Ｙｕによって２０１９年５月２０日に出願された＃６２／９２０，８５９， ｔｉｔｌｅｄ「Ｗａｖｅｆｒｏｎｔ ｍｏｎｏｆｏｃａｌ ｌｅｎｓｅｓ， ｗａｖｅｆｒｏｎｔ ｂｉｆｏｃａｌｓ， ｗａｖｅｆｒｏｎｔ ｔｒｉｆｏｃａｌｓ， ａｎｄ ｍｅｔｈｏｄｓ ａｎｄ ｄｅｖｉｃｅｓ ｏｆ ｕｓｉｎｇ ｓｐｈｅｒｉｃａｌ ａｂｅｒｒａｔｉｏｎ ｔｏ ｍｉｔｉｇａｔｅ ｅｙｅ’ｓ ａｓｔｉｇｍａｔｉｓｍ ａｎｄ ｆｏｃｕｓ ｅｒｒｏｒｓ」、２）Ｊｕｎｚｈｏｎｇ Ｌｉａｎｇ及びＬｉｎｇ Ｙｕによって２０１９年１１月２６日に出願された＃６２／９７４，３１７， ｔｉｔｌｅｄ「Ｍｅｔｈｏｄｓ ａｎｄ ｄｅｖｉｃｅｓ ｆｏｒ ｗａｖｅｆｒｏｎｔ ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ ｏｆ Ａｓｔｉｇｍａｔｉｓｍ， ｃｏｍａ， ｐｒｅｓｂｙｏｐｉａ ｉｎ ｈｕｍａｎ ｅｙｅｓ」、及び３）Ｊｕｎｚｈｏｎｇ Ｌｉａｎｇ及びＬｉｎｇ Ｙｕによって２０２０年２月１８日に出願された＃６２／９９５／８７２， ｔｉｔｌｅｄ 「Ｗａｖｅｆｒｏｎｔ ｍｏｎｏｆｏｃａｌ， ＥＤＯＦ ｂｉｆｏｃａｌ， ＥＤＯＦ ｔｒｉｆｏｃａｌ， ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｌｙ－ｉｎ－ｆｏｃｕｓ ｌｅｎｓｅｓ ａｎｄ ｗａｖｅｆｒｏｎｔ ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ ｆｏｒ ａｓｔｉｇｍａｔｉｓｍ， ｃｏｍａ， ｐｒｅｓｂｙｏｐｉａ ｉｎ ｈｕｍａｎ ｅｙｅｓ」に基づく優先権を主張するものである。これらの関連出願の開示は、参照により本明細書に組み込まれる。
本出願は、装置、方法、及びアプリケーションの形態の、近視、遠視、乱視、コマ収差、及び老視を含む人間の目の屈折補正に関する。
人間の目の従来の屈折補正は、これまで、目の特定の屈折異常：焦点誤差（近視及び遠視）、乱視（円柱誤差）、及び場合によっては球面収差を補正するように設計されている。これらの屈折補正は、１）乱視矯正用の矯正装置の選択の際の制限、２）自覚的屈折を用いて目の屈折異常を測定する際の制限及び誤差、３）眼科用レンズの製造誤差、４）いくつかの目でのコマ収差又は他の高次収差、などのいくつかの理由で妥協がある。
老視は、人間の視力を低下させる別の因子である。ほとんどの人は、４０歳を過ぎてから小さな活字がはっきりと見えなくなり始めると老視の影響に気づき始める。老視矯正用のデバイスとしては、老眼鏡、遠近両用／三焦点／累進眼鏡、多焦点コンタクトレンズ、及び回折型遠近両用／三焦点眼内レンズ（ＩＯＬ）が挙げられる。
１８２４年にＢｅｎｊａｍｉｎ Ｆｒａｎｋｌｉｎによって発明された遠近両用眼鏡は、２つの異なる屈折力を備えた眼鏡である。遠近両用眼鏡は、遠方視力異常用のベースライン屈折力に加えて、老視矯正用の、ベースライン屈折力の上の追加の屈折力も有する。遠近両用眼鏡の２つの異なる屈折力は、分割された物理的位置に、例えば、遠距離用は上部に、近距離用は下部に配置される。人々が目を上下に動かすとき、遠距離の視力矯正と近距離の視力矯正ではレンズの同じ光学系を使用しない。２つの異なる屈折力のために目を上下に動かす自由が失われたとき、目は遠距離と近距離の物体を見るのに同じ光学系を使用しなければならないので、この分割光学系設計は、コンタクトレンズ、ＩＯＬ、埋め込み型コンタクトレンズ（ＩＣＬ）、角膜インレー、及び外科的手技に採用することはできない。
回折光学系は、単焦点レンズの上に溝付きキノフォーム形状の段差を使用して、１）遠距離用の非偏差「０」次回折からの第１の焦点と、２）偏差「１」次回折からの別の焦点を生成し、同じ入射光から同時多重焦点を生み出す。回折光学系は、遠近両用レンズ（米国特許第５，１１６，１１１号参照）及び三焦点ＩＯＬ（米国特許第８，６３６，７９６号、第９，３２０，５９４号参照）で報告されている。
回折型遠近両用及び三焦点ＩＯＬの利点としては、１）遠近両用又は三焦点レンズを作製するための分割光学系の問題を解決すること、２）術後白内障患者が眼鏡なしで遠距離及び近距離を見ることができるようにすることが挙げられる。しかしながら、回折レンズ（遠近両用／三焦点ＩＯＬ）は、視力の質を著しく低下させるため、ほとんどの術後白内障患者には耐えられない。第１に、回折型遠近両用／三焦点ＩＯＬは、遠距離にある明るい物体の複数の像に起因して、ハロ及びスターバーストなどの夜間症状を引き起こす。第２に、網膜上に投影された回折リングによって引き起こされるクモの巣の夜間症状がよく見られる。
連続的ではない、鋭いエッジを含む回折面（図１参照）は、角膜表面に組織損傷を引き起こしたり、角膜上の通常の涙液の流れを妨害したりするため、回折光学系をコンタクトレンズに適用することはできない。遠近両用眼鏡での分割光学系設計とＩＯＬでの回折光学系との両方がコンタクトレンズに適していないため、多くの多焦点コンタクトレンズが市販されているにもかかわらず、現在のところ、従来技術で信頼できる遠近両用コンタクトレンズは存在しない。老視矯正のための瞳分割に依拠する多焦点コンタクトレンズが報告されている（米国特許第６，８０８，２６２号、第４，７０４，０１６号、第４，８９８，４６１号、第４，７０４，０１６号、第６，８０８，２６２号参照）。物理的光学系、例えば、目の瞳を横切る光線の回折及び干渉を考えた場合、遠距離と近距離との両方の網膜像は不確定である。
人間の視力のために老視を修正する究極の解決策は、目の老化した水晶体の調節を回復させるか、又は目の光学系を調節型ＩＯＬに置き換えることである。過去２０年間で、調節型ＩＯＬの開発に多大な努力がなされた後に、流体ＩＯＬ（図２参照）での調節の達成において最近進歩があった。しかしながら、調節型ＩＯＬのデータの分析は、臨床的に重要な少なくとも３つの問題を示している。第１に、目Ｅ１３－４０１（図２の右上）及びＥ１５－３０１（図２の右下）の０Ｄ付近の遠距離及び３Ｄ付近の近距離の両方の対象調節状態で、＋／－０．５Ｄと同じ大きさの焦点パワーに大きな変動がある。第２に、遠距離調節状態では、調節型ＩＯＬは、０～５秒の時間スケールで目Ｅ１３－４０１（図２の右上）及び１５秒及び２５秒のあたりの時間スケールで目Ｅ０２－４１１（図２の左下）の平均調節誤差が－１．０Ｄになり得る。この大きな焦点誤差は、時々、遠距離ではっきりと見るのを困難にすることがある。第３に、図２の目の調節範囲は、目によって、また一部の目ではその瞬間その瞬間で変化する。
米国特許第８，５２９，５５９ Ｂ２及び米国特許出願第２０１１／００２９０７３ Ａ１は、老視治療のための目の瞳孔中央に球面収差を誘起する方法及び装置を開示している。眼科用レンズの焦点深度を拡張するという利点を提供する一方で、矯正レンズによって球面収差を誘起すると、網膜コントラストが顕著に低下すると考えられる。焦点深度を３．５Ｄまで拡張するために、目の瞳孔中央に反対符号の球面収差を誘起することも提案されている。残念なことに、元の設計では、遠距離でのコントラストが顕著に低下することになる。
その結果、視力矯正のための多くの構成及び方法が当該技術分野では公知であるが、これらの従来の方法及びシステムは、本明細書で上記に説明した１つ又は複数の欠点に悩まされている。
限定ではない実施形態において、埋め込み型レンズ又は装着型レンズとして構成された、目のためのウェーブフロント技術による単焦点レンズは、ａ）球面円柱補正のための直径５ｍｍ～８ｍｍの光学区域にわたって延びるベースラインディオプター度数と、ｂ）直径Ｄ０が２．５ｍｍ～４．５ｍｍの単焦点レンズの中央に少なくとも１つの非球面を有する少なくとも１つの非球面区域とを備え、非球面区域は、目の瞳孔中央に球面収差を誘起し、レンズの中央に誘起された球面収差又はウェーブフロント誤差は、球面円柱補正によって矯正されないまま残った目の残余屈折異常の治療を提供し、残余の矯正されない屈折異常は、乱視、焦点誤差、コマ収差、及び目の瞳孔中央で顕著なより高次の収差を含む。限定ではない実施形態において、埋め込み型レンズ又は装着型レンズとして構成された、目のための遠近両用レンズは、球面円柱補正のための直径５ｍｍ～８ｍｍの光学区域にわたって延びるベースラインディオプター度数と、直径が２．５ｍｍより小さく１．８ｍｍより大きい中央区域での、＋２．０Ｄより小さく＋０．２５Ｄより大きい正の焦点オフセットφ１と、少なくともレンズの中央にある、外径が４．５ｍｍより小さく２．５ｍｍより大きい、２つの中央非球面区域とを含み、中央非球面区域は、第１の区域に正の球面収差及び第２の区域に負の球面収差を誘起するための少なくとも１つの非球面を備え、第１の区域と第２の区域は同軸である。限定ではない実施形態において、埋め込み型レンズ又は装着型レンズとして構成された、目のための三焦点レンズは、球面円柱補正のための直径５ｍｍ～８ｍｍの光学区域にわたって延びるベースラインディオプター度数と、直径Ｄ０が２．１ｍｍより小さく１．６５ｍｍより大きい中央区域にある、＋３．０Ｄより小さく＋１．０Ｄより大きい正の焦点オフセットφ１と、少なくともレンズの中央にある、外径が４ｍｍより小さく２．５ｍｍより大きい、２つの中央非球面区域とを含み、中央非球面区域は、第１の区域に正の球面収差及び第２の区域に負の球面収差を誘起するための少なくとも１つの非球面を備え、第１の区域と第２の区域は同軸であり、中央非球面区域に誘起された焦点オフセットφ１及び誘起された球面収差からのウェーブフロント誤差は、三焦点レンズ、すなわち、第１の「遠距離」焦点、「中距離」の追加の屈折力を備えた第２の焦点、及び「近距離」の追加の屈折力を備えた第３の焦点を生み出し、中央区域での正の焦点オフセットφ１は、三焦点レンズの全焦点範囲よりも小さくなければならない。
限定ではない実施形態において、目のための連続焦点（ＣＩＦ）レンズは、１．０Ｄより大きい焦点範囲の視力矯正のための連続焦点をもたらす多焦点構造を含む直径８ｍｍ未満の光学区域を有し、多焦点構造は、実質的に連続した焦点をもたらすように互いにすぐ近くに隣接する複数の焦点を有し、複数の焦点は、非球面を使用して直径４ｍｍ未満のレンズ中央部に球面収差を誘起するか、又は回折光学系を使用して同時に複数の焦点を生み出すことによって実現される。
限定ではない実施形態において、目のためのウェーブフロント埋め込み型コンタクトレンズ（ＩＣＬ）は、ＩＣＬを前眼房の虹彩に固定する又はＩＣＬを後眼房内の定位置に保持するための触覚区域と、光学レンズ区域とを備え、前記光学レンズ区域は、ｉ）球面円柱補正のための直径５ｍｍ～８ｍｍの光学区域にわたって延びるベースラインディオプター度数と、ｉｉ）正の球面収差と＋３．０Ｄより小さく＋０．５Ｄより大きい正の焦点オフセットφ１を誘起する直径１．６５ｍｍ～２．５ｍｍの中央区域と、ｉｉｉ）負の球面収差を誘起する外径４．５ｍｍ未満の環状区域を含み、中央区域及び環状区域での誘起された球面収差及び焦点オフセットからのウェーブフロント誤差により、光学レンズは、ｉ）準調節型連続焦点レンズ、ｉｉ）ウェーブフロント遠近両用レンズ、ｉｉｉ）ウェーブフロント三焦点レンズのいずれかとなる。
限定ではない実施形態において、目の屈折補正方法は、遠方視力矯正のために少なくとも球面度数ＳＰＨを含む目の屈折異常を判定するステップと、第１の焦点パワーφ１と第２の焦点パワーφ２との間の拡張焦点深度の屈折補正手術を行い、術後の目に将来近視の進行が生じたとしても遠距離で優れた視力を維持できるように目標球面度数ＳＰＨを第１の焦点パワーφ１と第２の焦点パワーφ２の間に設定するステップを含む。
従来技術における屈折型遠近両用ＩＯＬ（上）及び回折型三焦点ＩＯＬ（下）の断面図である。 従来技術における眼内の調節型ＩＯＬの調節の客観的測定を示す図である。 従来技術におけるトーリックコンタクトレンズのパラメータを示す図である。 従来技術におけるトーリックＩＯＬの仕様パラメータを示す図である。 瞳孔径３．５ｍｍの場合の、従来の単焦点コンタクトレンズ又は従来の単焦点ＩＯＬによって矯正されないまま残った０Ｄ～５／８Ｄの乱視（ＣＹＬ）と－０．５Ｄ～＋０．５Ｄの焦点誤差（ＳＰＨ）がある、仮想目の点像分布関数を示す図である。 瞳孔径３．５ｍｍの場合の、従来の単焦点コンタクトレンズ又は従来の単焦点ＩＯＬによって矯正されないまま残った０Ｄ～５／８Ｄの乱視と－０．５Ｄ～＋０．５Ｄの焦点誤差（ＳＰＨ）がある、仮想目の計算された網膜像を示す図である。タンブリングＥは、２０／１６（最小文字）、２０／２０、２０／２５、２０／３０、及び２０／４０（最大文字）の視力に合わせて較正される。 瞳孔径３．５ｍｍの場合の、単焦点コンタクトレンズ又は単焦点ＩＯＬによって矯正されないまま残った５／８Ｄの乱視（ＣＹＬ）と－０．５Ｄ～＋０．５Ｄの焦点誤差（ＳＰＨ）がある、仮想目の点像分布関数を示す図である。さらに、１）自然な目に存在する球面収差の完全な矯正を意味するＳ１＝０、２）自然な目で球面収差の変化がないことを意味するＳ１＝－０．２６、及び３）より多くの球面収差が目に誘起されることを意味するＳ１＝－０．５２、－０．７８、－１．０４、－１．３を含む、矯正された目の球面収差の６つのシナリオが提供される。 図６Ａの場合の点像分布関数から計算された網膜像を示す図である。 瞳孔径３．５ｍｍの場合の、単焦点コンタクトレンズ又は単焦点ＩＯＬによって矯正されないまま残った５／８Ｄの乱視（ＣＹＬ）と－０．５Ｄ～＋０．５Ｄの焦点誤差（ＳＰＨ）がある、仮想目の点像分布関数を示す図である。さらに、１）Ｓ１＝０、２）Ｓ１＝０．２６、及び３）より多くの球面収差が目に誘起されることを意味するＳ１＝０．５２、０．７８、１．０４、１．３を含む、目の球面収差の６つのシナリオが提供される。 図６Ｃの場合の点像分布関数から計算された網膜像を示す図である。 瞳孔径３．５ｍｍの場合の、単焦点コンタクトレンズ又は単焦点ＩＯＬによって矯正されないまま残った３／８Ｄの乱視（ＣＹＬ）と－０．５Ｄ～＋０．５Ｄの焦点誤差（ＳＰＨ）がある、仮想目の点像分布関数を示す。さらに、１）Ｓ１＝０、２）Ｓ１＝－０．２６、及び３）より多くの球面収差が目に誘起されることを意味するＳ１＝－０．５２、－０．７８、－１．０４、－１．３を含む、目の球面収差の６つのシナリオが考えられる。 図６Ｅの場合の点像分布関数から計算された網膜像を示す図である。 瞳孔径３．５ｍｍの場合の、単焦点コンタクトレンズ又は単焦点ＩＯＬによって矯正されないまま残った乱視はなく（ＣＹＬ＝０Ｄ）、－０．５Ｄ～＋０．５Ｄの焦点誤差（ＳＰＨ）がある、仮想目の点像分布関数を示す。さらに、１）Ｓ１＝０、２）Ｓ１＝－０．２６、及び３）より多くの球面収差が目に誘起されることを意味するＳ１＝－０．５２、－０．７８、－１．０４、－１．３を含む、目の球面収差の６つのシナリオが考えられる。 図６Ｇの場合の点像分布関数から計算された網膜像を示す図である。 瞳孔径３．５ｍｍの場合の、従来の単焦点レンズ（左の列）及び１つの例示的な設計でのウェーブフロント技術による単焦点レンズ（右の列）によってコマ収差のみが矯正されないまま残っている仮想目の視力チャートの計算された網膜像を示す図である。目のコマ収差は、瞳孔径６ｍｍの場合に係数１．０ミクロンのゼルニケ多項式によって測定される。３つの異なる向きのコマ収差が考えられる。 瞳孔径３．５ｍｍの場合の、従来の単焦点レンズ（左の列）及び１つの例示的な設計でのウェーブフロント技術による単焦点レンズ（右の列）によってコマ収差のみが矯正されないまま残っている仮想目の視力チャートの計算された網膜像を示す図である。目のコマ収差は、瞳孔径６ｍｍの場合に係数１．５ミクロンのゼルニケ多項式によって測定される。３つの異なる向きのコマ収差が考えられる。 本発明の一態様でのウェーブフロント技術による単焦点レンズの概略図である。 瞳孔径３．５ｍｍの場合の、従来の単焦点レンズ（左の列）と、本発明の例示的なウェーブフロント技術による単焦点レンズ（右の列）を比較した、仮想目の点像分布関数を示す。目の乱視は、ゼロ又は完全に矯正されているとみなされる（ＣＹＬ＝０）。－０．５Ｄ～＋０．５Ｄの焦点誤差（ＳＰＨ）は、単焦点レンズによって矯正されないまま残る。 従来の単焦点レンズ（左の列）と、例示的な設計でのウェーブフロント技術による単焦点レンズ（左の列）を比較した、図８Ａの点像分布関数から計算された網膜像を示す図である。 従来の単焦点レンズ（上）と、例示的な設計でのウェーブフロント技術による単焦点レンズ（下）を比較した、図８Ａの点像分布関数から計算された変調伝達関数（ＭＴＦ）を示す図である。 瞳孔径３．５ｍｍの場合の、表２Ａの例示的なウェーブフロント技術による単焦点レンズでの仮想目の点像分布関数を示す図である。０Ｄ～５／８Ｄの乱視（ＣＹＬ）と、－０．５Ｄ～＋０．５Ｄの焦点誤差（ＳＰＨ）は、ウェーブフロント技術による単焦点レンズによって矯正されないまま残る。 瞳孔径３．５ｍｍ（屋内での視力検査）の場合の、表２Ａの例示的なウェーブフロント技術による単焦点レンズでの同じ仮想目の計算された網膜像を示す図である。 瞳孔径２．５ｍｍ（屋外での昼間視）の場合の、表２Ａのウェーブフロント技術による単焦点レンズでの同じ仮想目の計算された網膜像を示す図である。 瞳孔径５ｍｍ（夜間視）の場合の、表２Ａのウェーブフロント技術による単焦点レンズでの仮想目の計算された網膜像を示す図である。 瞳孔径５ｍｍ（夜間視）の場合の、従来の単焦点レンズでの仮想目の計算された網膜像を示す図である。 瞳孔径３．５ｍｍの場合の、別の例示的な設計（表２Ｂ）のウェーブフロント技術による単焦点レンズでの仮想目の点像分布関数を示す図である。０Ｄ～５／８Ｄの乱視（ＣＹＬ）と、－０．５Ｄ～＋０．５Ｄの焦点誤差（ＳＰＨ）は、ウェーブフロント技術による単焦点レンズによって矯正されないまま残る。 図９Ｆの場合の点像分布関数から計算された網膜像を示す図である。 瞳孔径３．０ｍｍ、３．５ｍｍ、４．５ｍｍ、及び５ｍｍの場合の、Ｂａｕｓｃｈ ＆ Ｌｏｍｂからの「ＰｕｒｅＶｉｓｉｏｎ－ｌｏｗ」多焦点レンズでの仮想目の計算された点像分布関数を示す図である。簡単にするために、ＣＹＬ＝０Ｄのみを考慮する。 Ｂａｕｓｃｈ ＆ Ｌｏｍｂからの「ＰｕｒｅＶｉｓｉｏｎｌｏｗ」多焦点レンズでの仮想目の計算された網膜像を示す図である。 瞳孔径３．０ｍｍ、３．５ｍｍ、４．５ｍｍ、及び５ｍｍの場合の、Ａｌｃｏｎからの「Ａｉｒ Ｏｐｔｉｘ －ｍｅｄ」多焦点レンズでの仮想目の点像分布関数を示す図である。簡単にするために、ＣＹＬ＝０Ｄのみを考慮する。 Ａｌｃｏｎからの「Ａｉｒ Ｏｐｔｉｘ －ｍｅｄ」多焦点レンズでの仮想目の計算された網膜像を示す図である。 本発明の一態様でのウェーブフロント遠近両用、三焦点、連続焦点レンズの概略図である。 瞳孔径３．０ｍｍ、３．５ｍｍ、４．５ｍｍ、及び５ｍｍの場合の、例示的な設計のウェーブフロント遠近両用レンズ（ＷＦ Ｂｉｆｏｃａｌ １Ｄ）での仮想目の点像分布関数を示す図である。簡単にするために、ＣＹＬ＝０Ｄの場合を考慮する。 本発明者らの設計のウェーブフロント遠近両用レンズ（ＷＦ Ｂｉｆｏｃａｌ １Ｄ）での図１０Ａの点像分布関数から計算された網膜像を示す図である。 瞳孔径３．５ｍｍの場合、及び、瞳孔径３ｍｍ～５ｍｍで２０／２０ライン及び２０／４０ラインの場合の、ＷＦ Ｂｉｆｏｃａｌ １Ｄの、計算された網膜コントラスト「スルーフォーカス」のプロットを示す図である。 明所視の場合は５％の低コントラスト視力を有し、薄明視の場合は２５％の低コントラスト視力を有する米国海軍パイロットの２５０目以上の研究からの明所視条件（Ａ）及び薄明視条件（Ｂ）での正常な目の２０／２５、２０／３０、２０／４０、２０／６０の場合の計算された網膜コントラストを示す図である。 瞳孔径３ｍｍ、３．５ｍｍ、及び５ｍｍの場合の、無限遠（－０．２５Ｄ）、４メートル（０Ｄ）、及び＋０．２５Ｄの焦点誤差の遠距離でのＷＦ Ｂｉｆｏｃａｌ １Ｄの計算された変調伝達関数（ＭＴＦ）のプロットを示す図である。 瞳孔径３．０ｍｍ、３．５ｍｍ、４．５ｍｍ、及び５ｍｍの場合の、本発明者らの設計のウェーブフロントＥＤＯＦ Ｂｉｆｏｃａｌ ３Ｄでの仮想目の点像分布関数を示す図である。簡単にするために、ＣＹＬ＝０Ｄの場合のみを考慮する。 本発明者らのウェーブフロントＥＤＯＦ Ｂｉｆｏｃａｌ ３Ｄレンズでの図１３Ａの点像分布関数から計算された網膜像を示す図である。 瞳孔径３ｍｍの場合、及び、瞳孔径３ｍｍ～５ｍｍで２０／２０ライン及び２０／４０ラインの場合の、ＥＤＯＦ Ｂｉｆｏｃａｌ ３Ｄの計算された網膜コントラスト「スルーフォーカス」のプロットを示す図である。 瞳孔径３ｍｍ、３．５ｍｍ、及び５ｍｍの場合の、無限遠（－０．２５Ｄ）、４メートル（０Ｄ）、及び＋０．２５Ｄの焦点誤差の遠距離でのＥＤＯＦ Ｂｉｆｏｃａｌ ３Ｄの計算された変調伝達関数（ＭＴＦ）のプロットを示す図である。 従来技術のウェーブフロント設計と比較した、本発明者らのＥＤＯＦ Ｂｉｆｏｃａｌ ３Ｄの、遠距離（Ａ）及び視力２０／２０の場合のスルーフォーカス（Ｂ）での計算された網膜コントラストを示す図である。 瞳孔径３．０ｍｍ、３．５ｍｍ、４．５ｍｍ、及び５ｍｍの場合の、ウェーブフロント「ＥＤＯＦ Ｔｒｉｆｏｃａｌ ２．７５Ｄ」の１つの設計での仮想目の点像分布関数を示す図である。簡単にするために、ＣＹＬ＝０Ｄの場合のみを考慮する。 ウェーブフロント「ＥＤＯＦ Ｔｒｉｆｏｃａｌ ２．７５Ｄ」レンズでの図１４Ａの点像分布関数から計算された網膜像を示す図である。 瞳孔径３ｍｍの場合、及び、瞳孔径３ｍｍ～５ｍｍで２０／２０ライン及び２０／４０ラインの場合の、ＥＤＯＦ Ｔｒｉｆｏｃａｌ ２．７５Ｄの計算された網膜コントラスト「スルーフォーカス」のプロットを示す図である。 瞳孔径３ｍｍ、３．５ｍｍ、及び５ｍｍの場合の、無限遠（－０．２５Ｄ）、４メートル（０Ｄ）、及び＋０．２５Ｄの焦点誤差の遠距離でのＥＤＯＦ Ｔｒｉｆｏｃａｌ ２．７５Ｄの計算された変調伝達関数（ＭＴＦ）のプロットを示す図である。 瞳孔径３．０ｍｍ、３．５ｍｍ、４．５ｍｍ、及び５ｍｍの場合の、ウェーブフロント準調節型連続焦点「ＱＡＣＩＦ２Ｄ」の１つの設計での仮想目の点像分布関数を示す図である。簡単にするために、ＣＹＬ＝０Ｄの場合のみを考慮する。 ウェーブフロントＱＡＣＩＦ２Ｄレンズでの図１５Ａの点像分布関数から計算された網膜像を示す図である。 瞳孔径３．５ｍｍの場合、及び、瞳孔径３ｍｍ～５ｍｍで２０／２０ライン及び２０／４０ラインの場合の、ＱＡＣＩＦ２Ｄの計算された網膜コントラスト「スルーフォーカス」のプロットを示す図である。 瞳孔径３ｍｍ、３．５ｍｍ、及び５ｍｍの場合の、無限遠（－０．２５Ｄ）、４メートル（０Ｄ）、及び＋０．２５Ｄの焦点誤差の遠距離でのＱＡＣＩＦ２Ｄの計算された変調伝達関数（ＭＴＦ）のプロットを示す図である。 瞳孔径３．５ｍｍの場合、及び、瞳孔径３ｍｍ～５ｍｍで２０／２０ライン及び２０／４０ラインの場合の、ＱＡＣＩＦ２Ａの計算された網膜コントラスト「スルーフォーカス」のプロットを示す図である。 ＣＹＬ＝１／２Ｄの場合のウェーブフロントＱＡＣＩＦ２Ｄレンズでの計算された網膜像を示す図である。 ＣＹＬ＝３／４Ｄの場合のウェーブフロントＱＡＣＩＦ２Ｄレンズでの計算された網膜像を示す図である。 本発明のウェーブフロント単焦点／多焦点レンズと、従来の屈折型単焦点レンズ、回折型単焦点／多焦点レンズの、夜間視、並びに、これらの眼科用レンズによる乱視及び焦点誤差の不完全な矯正の影響を受ける視力の質についての比較を提供する図である。 従来の屈折型単焦点レンズと比較した、本発明のいくつかの例示的な設計のウェーブフロント多焦点レンズの、無限遠（－０．２５Ｄ）、４メートル（０Ｄ）、及び＋０．２５Ｄの焦点誤差の遠距離での夜間の瞳孔径５ｍｍの場合の計算された網膜像を示す図である。 回折型遠近両用レンズの像原理（Ａ）と、それぞれ＋１．７５Ｄ（Ｂ）及び３．５Ｄ（Ｃ）の追加の屈折力を有する回折型遠近両用レンズの遠距離での計算された網膜像のコンポーネントを示す図である。 スルーフォーカス、－０．７５Ｄ～＋０．７５Ｄ、及び矯正されない乱視３／８Ｄでの、単焦点レンズの計算された網膜像を示す図である。 本発明の一態様での液体眼科用レンズを例示する図である。
１．ウェーブフロント技術による単焦点／トーリックレンズ
焦点誤差（ＳＰＨ）及び乱視（ＣＹＬ）は、像のぼやけを引き起こし、視力及び視力の質を低下させる、人間の目の屈折異常である。
シングルビジョンレンズとも呼ばれる単焦点レンズは、眼鏡、コンタクトレンズ、埋め込み型コンタクトレンズ、及びＩＯＬの最も一般的な形態である。単焦点レンズの種類としては、球面単焦点レンズ、非球面単焦点レンズ、及びトーリック単焦点レンズが挙げられる。
球面単焦点レンズは、前面と背面の両方に球面を使用し、近視及び遠視などの目の焦点誤差の補正に用いられる。
トーリック単焦点レンズは、少なくとも１つのトーリック面を使用し、目の焦点誤差だけでなく乱視の視力矯正も提供する。
１Ａ．単焦点／トーリック眼科用レンズによって矯正されないまま残った乱視
トーリックコンタクトレンズによる乱視の矯正は、普通は０．７５Ｄから始まり、段階的増分は０．５Ｄである。これは、Ｃｉｂａ Ｖｉｓｉｏｎ及びＡｌｃｏｎ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ， Ｉｎｃ．からのＡｉｒ Ｏｐｔｉｘトーリックコンタクトレンズのオンライン注文フォームである図３に示されている。ＩＯＬによる乱視矯正も約０．７５Ｄから始まる。図４は、Ａｌｃｏｎ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ， Ｉｎｃ．からのＡｃｒｙＳｏｆ（登録商標）ＩＱトーリックＩＯＬの仕様と、これらのトーリックＩＯＬを使用するためのガイドラインを示している。推奨事項は、０．７５Ｄ～１．０Ｄの乱視は、トーリック単焦点ＩＯＬによって矯正されないまま残ることがあることを示している。
コンタクトレンズ、埋め込み型コンタクトレンズ（ＩＣＬ）、ＩＯＬでの乱視矯正のエラーの原因としては、１）目の屈折で判定される目の乱視が０．７５Ｄ未満の場合に処方で矯正されない乱視、２）段階的増分０．５Ｄのトーリックレンズのトーリックパワーの限られた選択、３）トーリック軸の選択は１０度刻みに限られている、４）角膜上のトーリックコンタクトレンズの回転又は術後沈下（ｐｏｓｔ－ｏｐ ｓｅｔｔｌｅｍｅｎｔ）でのトーリックＩＣＬ及びＩＯＬの回転、が挙げられる。
したがって、人間の目の乱視は、コンタクトレンズ、ＩＯＬ、ＩＣＬを含む既存の単焦点レンズ又はトーリックレンズのいずれによっても十分には矯正されない。目に残る矯正されない乱視は５／８Ｄにもなり得る。
従来の単焦点レンズによって残る目の矯正されない乱視の影響を研究するために、図５Ａで、目の点像分布関数のシミュレーション、図５Ｂで、視力チャートのシミュレートされた網膜像を提供する。
シミュレーションでは、乱視の完全な矯正（ＣＹＬ＝０）と、矯正されない乱視３／８Ｄ及び５／８Ｄがある２つのケースを検討した。矯正されない焦点誤差もＩＯＬ、ＩＣＬ、及びコンタクトレンズで共通であるため、－０．５Ｄ、－０．２５Ｄ、０Ｄ、＋０．２５Ｄ、及び＋０．５Ｄの矯正されない焦点誤差（ＳＰＨ）も検討した。エラーの原因としては、１）屈折検査で無限遠での遠方視力と４メートルでの遠方視力の間の－０．２５Ｄの近視度数、２）ＩＯＬ及びＩＣＬのＳＰＨ度数の限られた選択、３）注文したレンズのＳＰＨ度数の誤差、４）目の屈折の異常が挙げられる。
図５Ａは、瞳孔直径３．５ｍｍの場合の仮想目の点源の網膜像又は点像分布関数を示す。完全な矯正（ＳＰＨ＝０及びＣＹＬ＝０）の場合を除いて、図５Ａでは顕著な像のぼやけが見られる。図５Ａの計算された点像分布関数から、図５Ａの計算された点像分布関数をタンブリングＥ視力チャートと畳み込むことにより、図５Ｂの目の視力チャートの対応する網膜像を計算した。視力チャートは、２０／１６（図５Ｂの各像の一番下の行の最小文字）、２０／２０、２０／２５、２０／３０、及び２０／４０（各像の一番上の行の最大文字）の視力に合わせて較正された様々なサイズの文字Ｅからなる。
点像分布関数の詳細を示すために、図５Ａの点像分布関数の合計寸法サイズは、図５Ｂの網膜像の合計寸法サイズの１／８であることに留意されたい。
本開示でのすべてのシミュレートされた点像分布関数は同じ寸法スケールを有するが、本開示でのすべてのシミュレートされた網膜像も同様に同じ寸法スケールを有し、点像分布関数の寸法スケールは網膜像の寸法スケールの１／８の大きさである。本出願の全体を通してすべてのケースのシミュレーションで、２０／１６（図５Ｂの各像の一番下の行の最小文字）、２０／２０、２０／２５、２０／３０、及び２０／４０（図５Ｂの各像の一番上の行の最大文字）の視力に合わせて較正された様々なサイズの文字Ｅで構成されている同じ視力チャートを用いる。
図５Ａ及び図５Ｂのシミュレーション結果から、従来の単焦点コンタクトレンズ、ＩＣＬ、ＩＯＬは、十分とは程遠いことが分かる。視力の質は、ＳＰＨとＣＹＬの両方がほぼ完全に矯正されている場合にのみ良好である。いくつかの問題がある。
第１に、乱視が適正に矯正されないとき、ＣＹＬ＝５／８Ｄ（図５Ａ及び図５Ｂの３列目）などの乱視に起因する像のぼやけは、５つの焦点ＳＰＨ設定のいずれか１つで２０／２０（チャートの二番目の最小文字）の視力文字一式を認識することを不可能にする。このため、人々は視力が低下している可能性が最も高く、最良の矯正視力は、通常の２０／２０の視力ではなく２０／４０又は２０／３０（チャートの最大又は２番目の文字）の範囲内である。
第２に、乱視が完全に矯正されている場合でも（ＣＹＬ＝０、図５Ａ及び図５Ｂの１列目）、視力がぼやけるため、＋／－０．２５Ｄの焦点誤差があると２０／１６の文字（チャートの最小文字）を解像できなくなる。焦点誤差が＋／－０．５Ｄの場合、２０／４０～２０／１６のすべての文字で視力が完全にぼやける。視力は屋内で４メートルで検査され、屋外の無限遠で－０．２５Ｄの近視性ＳＰＨ異常が発生するため、これは重大である。
第３に、矯正されない乱視が矯正されない焦点誤差＋／－０．２５Ｄと組み合わされている場合、又は矯正されない焦点誤差のみが０．５Ｄのレベルに達している場合、像の歪み（物体間及びそれらの像間の構造変化）がはっきりと観察される。
最後に、トーリックレンズは、図３及び図４に示すように乱視の矯正に限りがあるため同じ問題を有する。
１Ｂ．正常な人間の目の球面収差
球面収差では、正レンズの中央領域を通る平行光線は、レンズの縁を通る光線よりも遠くで収束する。人間の目の光学系は正レンズであり、球面収差は瞳孔周辺で顕著である。２１４眼の研究に基づいて、ゼルニケ球面収差（２．２３６＊（６ｒ４－６ｒ２＋１））は、瞳孔径５．７ｍｍの場合＋０．１３８±０．１０３ミクロンであることがわかり、ここで、ｒは正規化された瞳孔半径（ｒ＝ρ／２．８５）であり、ρは目の瞳孔半径である（Ｊ．Ｐｏｒｔｅｒ ｅｔ．ａｌ．， Ｍｏｎｏｃｈｒｏｍａｔｉｃ ａｂｅｒｒａｔｉｏｎｓ ｏｆ ｔｈｅ ｈｕｍａｎ ｅｙｅ ｉｎ ａ ｌａｒｇｅ ｐｏｐｕｌａｔｉｏｎ， Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ｔｈｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｓｏｃｉｅｔｙ ｏｆ Ａｍｅｒｉｃａ Ａ， Ｖｏｌ．１８， ｉｓｓｕｅ ８， ｐｐ．１７９３－１８０３（２００１））。
Ｐｏｒｔｅｒの平均ゼルニケ球面収差Ｗ１２（ρ）＝０．１３８＊２．２３６＊６＊（ｒ４－ｒ２＋１）から、対応するザイデル球面収差Ｗ（ρ）＝１．８５＊ｒ４＝１．８５＊（ρ／２．８５）４、又はＷ（ρ）＝０．０２８０ρ４が得られる。ザイデル球面収差Ｗ（ρ）から、ディオプター度数プロファイルφ（ρ）を、φ（ρ）＝－（ｄＷ（ρ）／ｄρ）／ρ＝－０．１１＊ρ２として導出することができ、ここで、ρは、単位がミリメートルの極半径である。１）目の屈折力は、人間の目の瞳孔中央よりも瞳孔周辺でより高いことがよく知られている、２）ディオプター度数（－０．１１±０．０８Ｄ／ｍｍ２）は、Ｓ． Ｐｌａｉｎｉｓ， ＤＡ Ａｔｃｈｉｓｏｎ ａｎｄ ＷＮ Ｃｈａｒｍａｎ， “Ｐｏｗｅｒ Ｐｒｏｆｉｌｅｓ ｏｆ Ｍｕｌｔｉｆｏｃａｌ Ｃｏｎｔａｃｔ Ｌｅｎｓｅｓ ａｎｄ Ｔｈｅｉｒ Ｉｎｔｅｒｐｒｅｔａｔｉｏｎ”， Ｏｐｔｏｍｅｔｒｙ ａｎｄ Ｖｉｓｉｏｎ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ， ｖｏｌ．９０， Ｎｏ．１０， ｐｐ１０６６－１０７７によって提供された、反対符号をもつ０．１０±０．０６Ｄ／ｍｍ２のディオプタープロファイルに近いため、Ｐｏｒｔｅｒらのゼルニケ球面収差の係数は、ゼルニケ球面収差自体ではなくその矯正であると思われる。
したがって、正常な目での負のザイデル球面収差をＷ（ρ）＝－１．８５＊（ρ／２．８５）４＝－０．０２８０ρ４と見なすと、瞳孔半径全体の対応する焦点プロファイルは、φ（ρ）＝０．１１＊ρ２である。
また、Ｓ． Ｐｌａｉｎｉｓ、ＤＡ Ａｔｃｈｉｓｏｎ、及びＷＮ Ｃｈａｒｍａｎは、目のザイデル球面収差を「正」として分類しており、これは光学系の古典的な定義（Ｗａｒｒｅｎ Ｊ． Ｓｍｉｔｈ著、Ｍｏｄｅｒｎ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ、第３版、ｐ６５参照）と矛盾することにも言及する必要がある。正の球面収差は、過剰補正型と呼ばれ、一般に発散要素（負レンズ）と関連付けられ、負の球面収差は、過小補正型と呼ばれ、一般に収束要素（正レンズ）と関連付けられる。
人間の目は負の球面収差を有し、目の負の球面収差に起因するウェーブフロント誤差は、次のように表すこともでき、
Ｗ（ρ）＝Ｓ１ ＊（ρ／ｒ０）４
ここで、ｒ０＝０．５＊Ｄ０は瞳孔半径であり、ρは、瞳孔平面内の極半径であり、０～ｒ０の値を有し、負の球面収差は負の係数Ｓ１（Ｓ１＜０）を有する。表１に、４つの異なる瞳孔径：５．７ｍｍ、３．５ｍｍ、３ｍｍ、及び２ｍｍの場合の目の球面収差をミクロン（μｍ）と波長（ラムダ＝０．５５ミクロン）との両方で示す。人間の目の平均球面収差は、瞳孔径３．５ｍｍの場合、－０．２６ミクロンである。
Figure 2022539295000002
目の球面収差は、瞳孔中央では無視することができ、それぞれ、直径２ｍｍの瞳孔では約λ／２０、直径３ｍｍの瞳孔内ではλ／４にすぎないことが表１でよくわかる。ウェーブフロント誤差がλ／４を下回る場合、光学要素は、しばしば回折限界又は完全であると考えられる。他方では、正常な人間の目の平均球面収差は、暗闇で直径５．７の大きな瞳孔の場合に３．４λに達し、したがって、夜間視力の低下において顕著である。
前面及び背面に少なくとも１つの非球面を使用する非球面単焦点レンズは、コンタクトレンズ及びＩＯＬでも見られる。非球面は、２つの目的で用いられる：１）瞳孔周辺で顕著な人間の目の球面収差の補正を提供する、２）大きな屈折力をもつＩＯＬの球面収差をなくす。どちらの場合でも、人間の目及び補正レンズの球面収差が中央光学ゾーンではわずかであるため、非球面単焦点レンズは、直径約３ｍｍの外側のレンズ周辺のみが球面単焦点レンズとは異なる。
１Ｃ．目の瞳孔中央に球面収差を誘起することによる乱視の軽減
本発明の一態様では、眼科用レンズの品質を向上させるために目の瞳孔中央により多くの球面収差を誘起することの利点に関する基本的発見について説明する。
図６Ａは、ＣＹＬ＝５／８Ｄの矯正されない乱視がある、瞳孔直径３．５ｍｍの場合の、人間の仮想目の点像分布関数を示しており、目の球面収差の６つのケースが考えられる：１）従来の非球面レンズによって目の球面収差が完全に補正される場合のＳ１＝０（左から１列目）、２）球面レンズによって目の球面収差が変化しないままである場合のＳ１＝－０．２６（左から２列目）、３）ウェーブフロント技術によるレンズによって目に追加の球面収差が誘起される場合のＳ１＝－０．５２、－０．７８、－１．０４、及び－１．３４。本発明のウェーブフロント技術による単焦点レンズは、１）直径５ｍｍ～８ｍｍの光学区域にわたる標準的な球面円柱補正、２）直径２．５ｍｍ～４．５ｍｍのレンズ中央部に誘起された球面収差を含む。瞳孔直径３．５ｍｍは視力の臨床検査での正常な人間の目の平均瞳孔径であるため、瞳孔直径３．５ｍｍの場合の目の視力をシミュレートする。シミュレーションでは、様々な度合いの焦点誤差（ＳＰＨ）：－０．５Ｄ、－０．２５Ｄ、０Ｄ、０．２５Ｄ、０．５Ｄも検討した。
単焦点コンタクトレンズ、ＩＣＬ、又はＩＯＬによって矯正されないまま残った５／８Ｄの乱視が目にある場合、図６Ａの目の点像分布関数は、Ｓ１＝０の目の球面収差が完全に補正されているとき又はＳ１＝－０．２６の変化がないときのサイズが大きいことがよくわかる。Ｓ１＝－０．５２～Ｓ１＝－１．３の場合に、瞳孔中央により多くの球面収差が誘起されるとき、目の点像分布関数はより小さくなり、サイズが減少する。
図６Ａの点像分布関数から、ＣＹＬ＝５／８Ｄの矯正されない乱視がある、瞳孔直径３．５ｍｍの場合の、図６Ｂに示す視力チャートの目の網膜像を計算した。様々な球面収差Ｓ１＝０、－０．２６、－０．７８、－１．０４、－１．３０の視力での最高品質の像が識別され、ボックスで囲まれている。
図６Ｂのシミュレートされた網膜像から、いくつかの発見がある。第１に、目の球面収差を補正する従来の非球面レンズ（Ｓ１＝０、図６Ｂの１列目）の場合、像のぼやけは、２０／２０（チャートの二番目の最小文字、上から４行目）又はさらには２０／２５の視力文字一式を認識することを不可能にする。矯正されないＣＹＬ＝５／８Ｄが±０．２５Ｄ及び±０．５ＤのＳＰＨ誤差と組み合わされると、２０／４０以下の低い視力と像の歪みが観察される。第２に、目の球面収差が矯正されないままである球面レンズ（Ｓ１＝－０．２６、図６Ａの２番目の列）の場合、５つの焦点設定すべてで像の歪みが見られる。最高の視力の質は、２０／１６～２０／３０のすべての視力文字の像の歪みがある、焦点オフセット＋０．２５Ｄで見られる。＋／－０．２５Ｄ及び＋／－０．５Ｄのすべての像は、２０／４０以下の文字を認識しにくく、ぼやけている。最良の矯正視力は２０／２０より悪くなる可能性があり、位相伝達関数の位相シフトによって引き起こされる像の歪みに起因して、矯正視力の質は低くなる。第３に、目の瞳孔中央により多くの球面収差（Ｓ１の大きさは０．５２ミクロン以上、Ｓ１＝－０．７８、－１．０４、及び－１．３０）を誘起する新しい種類のウェーブフロント非球面レンズの場合、３つの態様で視力の向上が見られる：１）２０／２０又はさらには２０／１６に向上した最高矯正視力、２）歪みをなくすことによる視力の質の向上、３）焦点補正の誤差に対する許容度の増大。
同様に、図６Ｃ及び図６Ｄでは、瞳孔径３．５ｍｍの場合のＳ１＝０．７８、１．０４、及び１．３０ミクロンの正の球面収差を誘起するウェーブフロント非球面レンズは、目の矯正されない乱視が５／８Ｄである場合の視力、視力の質、及び焦点許容度も改善することもわかる。
目に球面収差を誘起すると最良の矯正視力が低下するという普遍的信念に反して、目の瞳孔中央に球面収差を誘起することで、眼科用レンズ（コンタクトレンズ／ＩＣＬ／ＩＯＬ）によって５／８Ｄの乱視が矯正されないまま残る場合の視力及び視力の質を改善することができ、最良の矯正視力を２０／４０及び２０／３０から２０／２０以上に改善することができることが初めて示された。
ウェーブフロント技術による単焦点レンズによって目の瞳孔中央に球面収差を誘起することで、５／８Ｄの矯正されない乱視が軽減し、最良の矯正視力を改善できることを示したので、ＣＹＬ＝３／８Ｄなどのより少ない矯正されない乱視がある又はさらには乱視が完全に矯正されているＣＹＬ＝０Ｄの目に対する誘起された球面収差の影響を確認したいと思う。
図６Ｅは、ＣＹＬ＝３／８Ｄの、瞳孔直径３．５ｍｍの場合の、人間の仮想目の目の点像分布関数を示しており、目の球面収差の同じ６つのケースが考えられる：１）従来の非球面レンズによって目の球面収差が補正される場合のＳ１＝０（左から１列目）、２）従来の球面レンズによって目の球面収差が変化しないままである場合のＳ１＝－０．２６（左から２列目）、３）ウェーブフロント非球面レンズによって目に追加の球面収差が誘起される場合のＳ１＝－０．５２、－０．７８、－１．０４、及び－１．３。また、様々な度合いの焦点誤差：ＳＰＨ＝－０．５Ｄ、－０．２５Ｄ、０Ｄ、０．２５Ｄ、０．５Ｄがある目も考慮する。
図６Ａ及び図６Ｃの結果と同様に、球面収差を誘起することは、図６ＥでのＣＹＬ＝３／８Ｄの乱視を軽減するのと同じ効果を有することが観察される：１）目の点像分布関数は、目の球面収差が完全に補正されているとき（左から１列目のＳ１＝０）又は変化しないままであるとき（左から２列目のＳ１＝－０．２６）に、サイズが大きくなる。目の点像分布関数は、Ｓ１＝－０．７８、－１．０４、及び－１．３の場合の、より多くの球面収差が誘起されるときに、サイズが小さくなる。
図６Ｅの点像分布関数から、瞳孔直径３．５ｍｍの場合の図６Ｆに示された人間の仮想目の視力チャートの網膜像を計算した。Ｓ１＝０、－０．２６、－０．７８、－１．０４、－１．３０の視力での最高品質の像が識別され、ボックスで囲まれている。
単焦点レンズによって３／８Ｄの乱視が矯正されないまま残った場合、図６Ｆ（ＣＹＬ＝３／８Ｄ）及び図６Ｂ（ＣＹＬ＝５／８Ｄ）及び図６Ｄ（ＣＹＬ＝５／８Ｄ）において同様の所見がある：目の瞳孔中央により多くの球面収差（Ｓ１＝－０．７８、－１．０４、及び－１．３０）を誘起する新しい種類のウェーブフロント非球面レンズは、３つの態様で、従来の非球面レンズ（Ｓ１＝０）及び従来の球面レンズ（Ｓ１＝－０．２６）を超えて視力の質を向上させる：１）２０／１６を超える最高矯正視力の向上、２）位相伝達関数の位相シフトに起因する歪みをなくすこと、３）焦点補正の誤差の許容度の増大。
乱視がないか又は乱視が完全に矯正されている仮想目について、図６Ｇは、瞳孔直径３．５ｍｍの場合の目の点像分布関数を示す。１）Ｓ１＝０の場合のＳＰＨ＝０の１焦点設定で、２）Ｓ１＝－０．２６の場合のＳＰＨ＝０、０．２５の２焦点設定で、３）Ｓ１＝－０．５２及びＳ＝－１．０４の場合のＳＰＨ＝０．２５Ｄ、０．５０Ｄの２焦点設定で、Ｓ１＝－０．７８及びＳ１＝－１．３の場合のＳＰＨ＝０、０．２５、０．５０Ｄの３焦点設定で、最もコンパクトな点像分布関数の目が見つかる。
図６Ｈのシミュレートされた視力チャートを見ると、稀なケース（約１／２０）では、１）焦点パワーの誤差に対する許容度を高めながら、コントラストの低下はほとんどない状態で２０／１６以上の同じ最高視力を達成すること、２）焦点補正の小さな誤差によって引き起こされる位相伝達関数の位相シフトに起因する歪みをなくすことによって、単焦点／トーリックレンズによって目の乱視が完全に矯正されている（ＣＹＬ＝０）ときでさえも、目の瞳孔中央により多くの球面収差（Ｓ１＝－０．７８、－１．０４、及び－１．３０）を誘起する新しい種類のウェーブフロント非球面レンズは、従来の非球面レンズ（Ｓ１＝０）及び従来の球面レンズ（Ｓ１＝－０．２６）を超えて視力矯正を改善すると結論付けることができる。
瞳孔中央に誘起された球面収差を超えて焦点オフセットを追加すると、最高品質が達成されることも注目される。
球面円柱補正のための従来のベースラインディオプター度数に加えて、ウェーブフロント技術による単焦点レンズは、従来の定義に従ってレンズを意図的に不完全にする。ウェーブフロント技術による単焦点レンズの中央光学区域に導入されるウェーブフロント誤差は、次のように表すことができ、
Ｗ（ρ，φ）＝Ｓ１ ＊（ρ／ｒ０）４－０．５＊φ＊ρ２
ここで、ｒ０＝０．５＊Ｄ０は、中央非球面区域の半径であり、ρは、瞳孔平面内の極半径であり、０～ｒ０の値を有し、φは単位がディオプターの焦点オフセットであり、Ｓ１はウェーブフロント技術による単焦点レンズに誘起された全球面収差である。
１Ｄ．目の瞳孔中央に球面収差を誘起することによるコマ収差の軽減
目のコマ収差は視力の質を低下させる。コマ収差及び高次収差のウェーブフロント補正は、Ｊ Ｌｉａｎｇ， ＤＲ Ｗｉｌｌｉａｍｓ， ＤＴ Ｍｉｌｌｅｒ，“Ｓｕｐｅｒｎｏｒｍａｌ ｖｉｓｉｏｎ ａｎｄ ｈｉｇｈ－ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ ｒｅｔｉｎａｌ ｉｍａｇｉｎｇ ｔｈｒｏｕｇｈ ａｄａｐｔｉｖｅ ｏｐｔｉｃｓ”， Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ｔｈｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｓｏｃｉｅｔｙ ｏｆ Ａｍｅｒｉｃａ Ａ， Ｖｏｌ．１４， Ｉｓｓｕｅ １１， ｐｐ．２８８４－２８９２（１９９７）によって補償光学を使用して実証されている。高次収差のウェーブフロント補正は、米国特許第５，７７７，７１９号でも提案されている。
目のコマ収差の効果的な補正は、多くの理由で、眼鏡、コンタクトレンズ、及びＩＯＬで、正常な目で効果的に実証されていない。第１に、各目のコマ収差は個別に測定されなければならない。第２に、コマ収差補正レンズ（眼鏡、コンタクトレンズ、ＩＯＬ）は、カスタムメイドでなければならない。第３に、目のコマ収差に対する眼鏡、コンタクトレンズ、ＩＯＬについて、目に対するコマ収差補正レンズのレンズ位置及び向きの正確な位置合わせが達成されなければならない。
本発明の一態様では、図６Ｉ及び図６Ｊに、目の瞳孔中央にさらに球面収差を誘起することによるコマ収差の治療的処置を示す。
図６Ｉは、従来の単焦点レンズ（左の列）及び瞳孔径３．５ｍｍの場合に－０．７８ミクロンの球面収差（Ｓ１）を誘起するウェーブフロント技術による単焦点レンズ（右の列）によってコマ収差のみが矯正されないまま残っている仮想目の視力チャートの計算された網膜像を示す。シミュレートされた目のコマ収差は、瞳孔径６ｍｍに対してゼルニケ係数１．０ミクロンのゼルニケ多項式によって測定される。目のコマ収差によって引き起こされる不快な像のぼやけ及び像の歪み（左の列）は、ウェーブフロントレンズ（右の列）によって効果的に除去される。
図６Ｊは、瞳孔径６ｍｍの場合のコマ収差に対するゼルニケ係数が１．０ミクロンから１．５ミクロンに増加したシミュレーション結果を示す。顕著なコマ収差を軽減するためにウェーブフロントレンズを用いることの有効性は依然として明らかである。
１Ｅ．ウェーブフロント技術による単焦点／トーリックコンタクトレンズ、ＩＣＬ、ＩＯＬ
米国特許第８，５２９，５５９ Ｂ２号及び米国特許出願第２０１１／００２９０７３ Ａ１号は、老視矯正のために目の瞳孔中央に球面収差を誘起する方法及び装置を開示している。本発明における本発明者らの発見の前に、補正レンズによって目により多くの球面収差を誘起することは、像のコントラストに悪影響を与えると広く信じられてきた。本発明では、焦点深度の増加に加えて、目の瞳孔中央に球面収差を誘起することは、視力矯正の質の向上：最高矯正視力（ＢＣＶＡ）の向上、及び、球面円柱補正によって矯正されないまま残る乱視、コマ収差、焦点誤差の軽減にも効果的であることを示した。
図７に目のためのウェーブフロント技術による単焦点レンズを開示する。レンズ７０は、ＩＯＬ（７５、７６）又はコンタクトレンズ（７３、７４）又はＩＣＬとして構成され、１）少なくとも焦点誤差及び／又は円柱誤差を含む遠方視力異常の矯正のためのレンズの直径Ｄ１が５ｍｍ～８ｍｍの光学区域（７１＋７２）にわたって延びるベースラインディオプター度数と、２）目の瞳孔中央に球面収差を誘起するために少なくとも１つの非球面（７３又は７４、７５又は７６）を使用する、レンズの中央の少なくとも中央非球面区域（７２）とを備える。中央非球面区域の直径Ｄ０は、２．５ｍｍ～４．５ｍｍである。ベースラインディオプター度数は、普通は、球面円柱補正として指定される。非球面区域に導入されるウェーブフロント誤差は、遠方視力異常のためのベースラインディオプター度数によって目に矯正されないまま残る残余屈折異常の処置（又は軽減）を提供する。レンズによって目に矯正されないまま残る屈折異常としては、乱視、焦点誤差（近視度数又は遠視度数）、コマ収差、及び少なくとも目の瞳孔中央の視力を低下させるのに有意な他のより高次の収差が挙げられる。矯正されない（残余）屈折異常としては、＋１．０Ｄ未満の老視度数がさらに挙げられる。米国特許第８，５２９，５５９ Ｂ２号及び米国特許出願第２０１１／００２９０７３ Ａ１での２Ｄなどの、老視度数が１．０Ｄを超える場合、矯正視力は、瞳孔径約３．５ｍｍの場合の遠方視力の像のコントラストが顕著に低下することで悪化し、遠距離で２０／２０よりも悪くなる。ウェーブフロント技術による単焦点レンズは、コンタクトレンズ、眼内レンズ（ＩＯＬ）又は調節型眼内レンズ（ＡＩＯＬ）、埋め込み型コンタクトレンズ（ＩＣＬ）、フェイキックＩＯＬとして適合させることができる。
一実施形態では、中央非球面区域はさらに、ベースラインディオプター度数に加えて、－０．７５Ｄ～＋１．２５Ｄの追加の焦点オフセットを誘起するように構成される。
別の実施形態では、中央非球面区域に誘起された球面収差は、Ｓ１ ＊（ρ／ρ０）４のウェーブフロント誤差として表すことができ、ρ０＝０．５＊Ｄ０は、中央非球面区域の半径であり、ρは、瞳孔平面内の極半径であり、０～ρ０の値を有する。ρ０は１．２５ｍｍ～２．２５ｍｍである。
また別の実施形態では、Ｓ１は、正であり、大きさが０．７８＊（Ｄ０／３．５）４を超えるか、又は負で、大きさが０．２６＊（Ｄ０／３．５）４を超える。Ｄ０は、非球面区域の直径である。矯正される目とウェーブフロント技術による単焦点レンズを組み合わせた球面収差は、正常な人間の目の球面収差の統計的平均の２倍以上の大きさである。
球面円柱補正のための従来のベースラインディオプター度数に加えて、本発明のウェーブフロント技術による単焦点レンズは、従来の定義に従って単焦点レンズを意図的に不完全にする。ウェーブフロント技術による単焦点レンズの中央光学区域に導入されるウェーブフロント誤差は、次のように表すことができ、
Ｗ（ρ，φ）＝Ｓ１ ＊（ρ／ｒ０）４－０．５＊φ＊ρ２
ここで、ｒ０＝０．５＊Ｄ０は、中央非球面区域の半径であり、ρは瞳孔平面内の極半径であり、０～ｒ０の値を有し、φは単位がディオプターの焦点オフセットであり、Ｓ１はウェーブフロント技術による単焦点レンズに誘起された全球面収差である。
Figure 2022539295000003
矯正されない乱視の許容度をさらに高め、焦点深度を拡張するための１つの例示的な実施形態において、表２Ａは、例示的なウェーブフロント設計のパラメータを示している。
図８Ａは、従来の単焦点レンズ（左の列）と、表２Ａの誘起された球面収差及び焦点オフセットを有する例示的なウェーブフロント技術による単焦点レンズ（右の列）を比較した、瞳孔径３．５ｍｍの仮想目の点像分布関数を示す。仮想目は、乱視がない（ＣＹＬ＝０）とみなされ、単焦点レンズによって－０．５Ｄ～＋０．５Ｄの焦点誤差（ＳＰＨ）が矯正されないまま残る。ＳＰＨ＝０のときの完全な球面補正を除いて、ウェーブフロント技術による単焦点レンズの点像分布関数（右の列）は、ＳＰＨ＝－０．５Ｄ、－０．２５Ｄ、０．２５Ｄ、及び０．５Ｄのすべての場合で従来の単焦点レンズの点像分布関数（左の列）よりもコンパクトであることがわかる。
図８Ｂは、従来の単焦点レンズ（左の列）と、ウェーブフロント技術による単焦点レンズ（右の列）を比較した、図８Ａの場合の点像分布関数から計算された網膜像を示す。さらに、従来の単焦点レンズ（上）と、例示的な設計のウェーブフロント技術による単焦点レンズ（下）についての、図８Ａの場合の点像分布関数から計算された変調伝達関数（ＭＴＦ）を図８Ｃに示す。
極めて稀な（例えば、２０個の目に１つ未満）ＳＰＨ（ＳＰＨ＝０）及びＣＹＬ（ＣＹＬ＝０）での完全な矯正のためには、予想どおり、ウェーブフロントレンズによって球面収差を誘起することは、像（図８Ｂの中央の横列）及び図８ＣのＭＴＦでわかるようにすべての周波数で網膜像のコントラストを顕著に低下させる。ウェーブフロントレンズでの網膜コントラストは、２０／２０では３０ｃ／ｄｅｇで６８％から１６％に、２０／１６では３７．５ｃ／ｄｅｇで５９％から１２％に、及び２０／１２では４８ｃ／ｄｅｇで４７％から５％に低下する。ＳＰＨ＝０及びＣＹＬ＝０のこの理想的なケースは、ＳＰＨとＣＹＬの両方の完全な焦点補正が極めて稀であり、実際の目の網膜コントラストはコマ収差などの３次ゼルニケ収差によってさらに低下するため、ほとんど又は実際的な影響がないことに注目する必要がある（Ｊ Ｌｉａｎｇ ａｎｄ ＤＲ Ｗｉｌｌｉａｍｓ， “Ａｂｅｒｒａｔｉｏｎｓ ａｎｄ ｒｅｔｉｎａｌ ｉｍａｇｅ ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｎｏｒｍａｌ ｈｕｍａｎ ｅｙｅ”， Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ｔｈｅ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｓｏｃｉｅｔｙ ｏｆ Ａｍｅｒｉｃａ Ａ， Ｖｏｌ．１４， Ｉｓｓｕｅ １１， ｐｐ．２８７３－２８８３（１９９７）参照）。瞳孔径の関数としての平均的なヒトの光学変調伝達関数の式は、ＡＢ ＷａｔｓｏｎによってＪｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｖｉｓｉｏｎ， １３（６）：１８， ｐｐ．１－１１（２０１３）で公開されている。
ＳＰＨは、１）視力テストで無限遠での遠方視力と４メートルでの遠方視力の間の－０．２５Ｄの近視度数、２）製造されたレンズの誤差又は目の屈折異常、に起因して普通は完全には矯正されない。ＳＰＨ＝－０．２５Ｄ及びＳＰＨ＝０．２５の場合、図８Ｃに示すように網膜コントラストは３７．５サイクル／度の空間周波数でたったの約１．２％、視力２０／１６で２．１％、視力２０／１２．５で４８サイクル／度であるため、図８Ｂに示したＳＰＨとＣＹＬの両方が完全に補正された従来の単焦点レンズでは、仮想目は視力２０／１６以下の文字を認識することができない。従来の単焦点レンズのＭＴＦは、３６サイクル／度～４８サイクル／度の全空間周波数範囲で２．５％未満であり、最良の矯正視力が２０／１６よりも低く制限されることになる。
これは本発明者らのウェーブフロント技術による単焦点レンズとは全く異なる。ウェーブフロント設計は、網膜コントラストを、ＳＰＨ＝－０．２５Ｄでは１．２％未満から１４％に、視力２０／１６で３７．５サイクル／度でＳＰＨ＝０．２５では５％に向上させ、網膜コントラストを、視力２０／１２．５で４８サイクル／度でＳＰＨ＝－０．２５Ｄでは２．１％から１１％に向上させる。したがって、ウェーブフロント技術による単焦点レンズは、図８Ｂに示すように仮想目が最高矯正視力２０／１６、又はさらにはＳＰＨ＝－０．２５Ｄでは２０／１２．５を達成することを可能にする。従来の単焦点レンズと比較したときに、本発明者らのウェーブフロント技術による単焦点レンズは、視力２０／４０で１５サイクル／度、視力２０／３０で２０サイクル／度などの低い空間周波数では網膜コントラストの僅かな低減という小さい代償を払い、２４サイクル／度（視力２０／２５）よりも高い空間周波数ではより良好な視力を獲得し、像のコントラストと鮮明さを向上させることも観察される。
ＳＰＨ＝－０．５Ｄ及びＳＰＨ＝０．５Ｄの場合、図８Ｃに示すように網膜コントラストは１５サイクル／度及び３０サイクル／度でほぼゼロであるため、図８Ｂに示すように仮想目は従来の単焦点レンズで２０／４０及び２０／２０の文字を見ることができない。１５サイクル／度から３１サイクル／度の間の位相伝達関数（ＰＴＦ）の位相反転に起因して、図８Ｂに示すように２０／３０及び２０／２５の文字が歪むことも注目される。ＰＴＦの位相反転により、対応する空間周波数の位置が半サイクルずれることになる。これに対して、ウェーブフロント技術による単焦点レンズは、図８Ｂに示すように仮想目が２０／４０～２０／１６のすべての視力文字を歪みなしに見ることを可能にする。ＳＰＨ＝－０．５Ｄの場合、ウェーブフロント技術による単焦点レンズは、４８サイクル／度で１１％の網膜コントラストで２０／１２文字を見ることもできる。ウェーブフロント技術による単焦点レンズによる、従来の単焦点レンズの質の良くない網膜像のぼやけの除去は、１）１５サイクル／度から４０サイクル／度の間で目のＭＴＦの網膜コントラストがほぼ１００％失われることを防ぐこと、２）従来のレンズの目のＰＴＦの位相反転を排除すること、によって達成される。
表２Ａに示した例示的なウェーブフロント技術による単焦点レンズの残余乱視、焦点誤差、及びその瞳孔径の依存性の矯正を研究するために、図９Ａ～図９Ｄに光学シミュレーションを提供する。
図９Ａは、表２Ａの例示的なウェーブフロント技術による単焦点レンズについての、瞳孔直径３．５ｍｍの場合の人間の仮想目の計算された点像分布関数を示す。また、瞳孔径３．５ｍｍ（屋内での視力検査）の場合の図９Ｂで、異なる瞳孔径のタンブリングＥチャートの人間の目の網膜像を計算した。
瞳孔径が３．５ｍｍの同一条件下で図５Ｂの従来の単焦点レンズと図９Ｂのウェーブフロントレンズでの網膜像を比較すると、３つの態様で顕著な差異が観察される。
第１に、図５Ｂの従来の単焦点レンズとは異なり、図９Ｂのウェーブフロント技術による単焦点レンズでは乱視の解消が見られる。図９Ｂの同じ焦点誤差（ＳＰＨ）で異なる乱視（ＣＹＬ）の値の下で計算された網膜像にほとんど又は全く差異はない。
第２に、ウェーブフロント技術による単焦点レンズは並外れた視力を提供する：１）目の残余乱視とは無関係に少なくとも±０．２５Ｄの焦点誤差の許容度で２０／１６の視力を得ることができる、２）５／８Ｄまでの残余乱視と±０．５Ｄの焦点誤差で２０／２０の視力が達成される。
第３に、図５Ｂに示すような残余焦点誤差及び／又は残余円柱誤差によって引き起こされる従来のレンズの像の歪みがなくなるため、ウェーブフロント技術による単焦点レンズで視力の質が改善される。フーリエ光学系では、光学系の像のぼやけは、１）変調伝達関数（ＭＴＦ）によって測定される物体の様々な空間周波数での像のコントラストの損失、２）位相伝達関数（ＰＴＦ）によって測定される物体の様々な空間周波数間の位相シフト又は位相反転によって特徴付けられる。所与の空間周波数での位相反転は、網膜像の特別な周波数での半サイクルの位置シフトをもたらす。半サイクルだけ変位した空間周波数が、物体の変位していない空間周波数と組み合わされると、最終的な網膜像がぼやけるだけでなく歪むことになり、文字が歪んで見づらくなる。
ウェーブフロント技術による単焦点レンズは、ほとんどの正常な目の視力矯正を改善すると結論付けることができるが、単焦点での最良の矯正視力が２０／１０の小さい群（例えば、２０人に１人）で視力又はコントラストが低下する可能性がある。
最新のカメラは、オートフォーカスを使用して焦点誤差を動的に補正し、非球面レンズと複数のレンズ要素を使用して球面収差、乱視、及びコマ収差を補正する。球面収差は、その定義上、光学系の画質を低下させ、これはカメラレンズだけでなく夜間の瞳孔径が大きい人間の目にももちろん当てはまる。球面収差を使用して視力及び視力の質を改善することは直感に反するが、図５Ａ及び図５Ｂに示すように、最新技術のＩＯＬ及びコンタクトレンズでの眼科矯正の不完全な性質を考慮すると完全に理にかなっている。
目のための眼科用レンズの品質は、例えば、屋外及び昼光では２．５ｍｍ、夜間視では５ｍｍといった、様々な瞳孔径の場合の視力を考慮する必要がある。図９Ｃと図９Ｄは、瞳孔径がそれぞれ２．５ｍｍに減少した又は５ｍｍに増加した場合の同じ仮想目の計算された網膜像を示す。
瞳孔径３．５ｍｍの場合の図９Ｂの計算された網膜像に比べて、瞳孔径２．５ｍｍの場合の図９Ｃの網膜像は、乱視と焦点誤差の各組み合わせの場合の視力文字のコントラストと読みやすさがはるかに優れている。
目ごとに異なる夜間の目の高次収差を考慮する必要があるため、夜間視での網膜点像分布関数及び網膜像のシミュレーションは困難である。簡単にするために、単焦点レンズによって矯正されないまま残る乱視及び焦点誤差は、３／８Ｄ及び５／８Ｄの乱視及び／又は＋／－０．２５Ｄ及び＋／－０．５Ｄの焦点誤差の場合に妥当な目の高次収差よりもさらに顕著であると仮定する。
図９Ｄ及び図９Ｅは、瞳孔直径５ｍｍの場合の、それぞれ、例示的なウェーブフロント技術による単焦点レンズ（図９Ｄ）及び従来の単焦点レンズ（図９Ｅ）での仮想目の計算された網膜像を示す。ウェーブフロント技術による単焦点レンズのウェーブフロント誤差は、４ｍｍの瞳孔径を超えることはないが、矯正されない乱視及び焦点誤差は、５ｍｍの瞳孔径全体に広がる。ＳＰＨ＝０及びＣＹＬ＝０の稀なケースを除いて、例示的なウェーブフロント技術による単焦点レンズの瞳孔径５ｍｍの場合の夜間視性能は、視力及び視力の質に関して従来の単焦点レンズよりも著しく優れていることは明らかである。図９Ｄ（ウェーブフロント単焦点）と図９Ｅ（従来の単焦点）を比較した夜間の効果は、図９Ｂ（ウェーブフロント単焦点）と図５Ｂ（従来の単焦点）を比較した瞳孔径３．５ｍｍでの比較よりも劇的に見える。
したがって、従来の単焦点レンズによって乱視、コマ収差、及び焦点誤差が矯正されないまま人間の目に残ると考えられるとき、瞳孔中央での球面収差は、もはや視力装置の眼科用レンズ及びアイピースを設計する際の負の因子ではないと結論付けることができる。
ウェーブフロント技術による単焦点レンズの別の例示的な実施形態では、非球面区域に導入されるウェーブフロント誤差は、負の球面収差（Ｓ１＜０）と負の焦点オフセットである。表２Ｂは、第２の例示的なウェーブフロント技術による単焦点レンズのパラメータを示している。
図９Ｆは、第２の例示的なウェーブフロント技術による単焦点レンズの、瞳孔直径３．５ｍｍの人間の仮想目の、点源の計算された網膜像、点像分布関数を示す。図９Ｆの計算された点像分布関数から、図９Ｇに示すタンブリングＥチャートの網膜像も計算した。


Figure 2022539295000004
負の球面収差（Ｓ１＜０）及び負の焦点オフセットを用いる表２Ｂの第２の例示的なウェーブフロント技術による単焦点レンズは、正の球面収差（Ｓ１＞０）及び正の焦点オフセットを用いる表２Ａの第１のウェーブフロント技術による単焦点レンズと同様の利点を共有する。また、それらの間に１つの明らかな違いがあり、第２の例示的なウェーブフロント技術による単焦点レンズ（表２Ｂ）は、正の焦点誤差ＳＰＨ＝０．２５Ｄ及び０．５０Ｄの場合により良好な視力の質を有し、一方、第１の例示的なウェーブフロント技術による単焦点レンズ（表２Ａ）は、正の焦点誤差ＳＰＨ＝０．２５Ｄ及び０．５０Ｄの場合により良好な視力の質を有する。
ウェーブフロント技術による単焦点レンズの一実施形態では、誘起された全球面収差は負（Ｓ１＜０）であり、誘起された焦点オフセットφは、負であり、大きさは０．７５Ｄ未満（φ＞－０．７５Ｄ）である。誘起された負の球面収差（Ｓ１）は、中央非球面区域で－０．７１ミクロン～－７．５１ミクロンであり、これは非球面区域の１．２５ｍｍ～２．２５ｍｍの異なる半径ｒ０の瞳に誘起された球面収差（Ｓ１）を示す表２Ｃに従って瞳孔径２．５ｍｍ～４．５ｍｍにスケール変更される。
別の実施形態では、誘起された全球面収差は正（Ｓ１＞０）であり、誘起された焦点オフセットφは、正であり、大きさは０．７５Ｄ未満（φ＜０．７５Ｄ）である。誘起された正の球面収差（Ｓ１）は、中央非球面区域で０．７１ミクロン～７．５１ミクロンであり、これは非球面区域の１．２５ｍｍ～２．２５ｍｍの異なる半径ｒ０の瞳に誘起された球面収差（Ｓ１）を示す表２Ｃに従って瞳孔径２．５ｍｍ～４．５ｍｍにスケール変更される。
Figure 2022539295000005
さらに別の実施形態では、誘起された球面収差はさらに、ρｎのウェーブフロント誤差として特徴付けられる一般化された球面収差を含み、ｎは３以上の整数である。一般化された球面収差によるウェーブフロント誤差は、一般化された多項式φ（ρ）＝ｃ３ρ３＋ｃ４ρ４＋ｃ５ρ５＋ｃ６ρ６．．．によって表すことができる。或る場合には、誘起された球面収差はさらに、ρｎのウェーブフロント誤差として特徴付けられるより高次の球面収差を含み、ここで、ｎは、４よりも大きい偶数の整数である。
Figure 2022539295000006
ウェーブフロント技術による単焦点レンズのさらなる実施形態を表２Ｄに提供する。ＷＦＭ－ＣＬ１及びＷＦＭ－ＣＬ２は、老視のない患者のウェーブフロントコンタクトレンズ用に最適化されている。ＷＦ－ＥＤＯＦ Ｍ１及びＷＦ－ＥＤＯＦ Ｍ２は、老視矯正患者のウェーブフロントＥＤＯＦ単焦点レンズ用に最適化されており、コンタクトレンズ、ＩＯＬ、調節型ＩＯＬに適合させることができる。表２Ｅに、非球面の中央区域に誘起された球面収差を示す。
Figure 2022539295000007
これらすべての設計（ＷＦＭ－ＣＬ１、ＷＦＭ－ＣＬ２、ＷＦ－ＥＤＯＦ Ｍ１、ＷＦ－ＥＤＯＦ Ｍ１）と、表２Ａ及び表２Ｂの設計は、埋め込み型コンタクトレンズ（ＩＣＬ）に使用することができる。ＩＣＬは、レンズの限られた選択（ＳＰＨ又はＣＹＬ）、円柱軸の誤差、レンズ製造誤差、屈折処方誤差、目の老視の同様の問題を共有する。ＩＣＬは、外科的手技を伴うため、コンタクトレンズよりも寛容ではない。
いくつかの実施形態では、ウェーブフロント技術による単焦点レンズは、直径９ｍｍ～１６ｍｍのウェーブフロントコンタクトレンズとして構成され、前面及び背面を備え、前面及び背面のうちの少なくとも一方は、中央非球面区域に球面収差を誘起するために非球面である。
一実施形態では、ウェーブフロントコンタクトレンズは、焦点オフセットが＋０．１２Ｄ～＋１．２Ｄであり、瞳孔中央に誘起された球面収差が直径２．５ｍｍ～４．５ｍｍの中央非球面区域で０．３１ミクロン～７．５１ミクロンであるように構成される。
別の実施形態では、ウェーブフロントコンタクトレンズは、瞳孔中央に誘起された球面収差が直径２．５ｍｍ～４．５ｍｍの中央非球面区域で－０．３１ミクロン～－７．５１ミクロンであり、焦点オフセットの大きさが０．５Ｄ未満であるように構成される。
また別の実施形態では、ウェーブフロントコンタクトレンズはさらに、中央非球面区域に誘起された球面収差（Ｓ１）は、個々の目で測定された球面収差及び他のより高次収差に基づいて個別に決定されるように構成される。
さらに別の実施形態では、ウェーブフロントコンタクトレンズはさらに、治療的処置のための目の高次収差の補正を含み、目の高次収差は、目の乱視及び焦点誤差を除いた収差である。
別の実施形態では、ウェーブフロント単焦点コンタクトレンズはさらに、トーリックコンタクトレンズとして構成される。
また別の実施形態では、コンタクトレンズの背面はさらに、レンズがトーリックレンズでもある場合に目の上でのレンズの回転を防ぐためにレンズ周辺部が非球面形状になるように構成される。
いくつかの実施形態では、ウェーブフロント技術による単焦点レンズは、直径およそ６ｍｍ、例えば、５ｍｍ～７ｍｍのウェーブフロント単焦点眼内レンズ（ＩＯＬ）として構成され、前面及び背面を備え、前面及び背面のうちの少なくとも一方は、非球面区域に球面収差を誘起するために非球面である。ウェーブフロント単焦点ＩＯＬはさらに、触覚区域を備える。
一実施形態では、ウェーブフロント単焦点ＩＯＬは、負の焦点オフセットの大きさが０．７５Ｄ未満であり、誘起された球面収差が直径２．５ｍｍ～４．５ｍｍの中央非球面区域で－０．３１ミクロン～－７．５ミクロンであるように構成される。
別の実施形態では、ウェーブフロント単焦点ＩＯＬは、焦点オフセットが＋０．２５Ｄ～＋１．２０Ｄであり、誘起された球面収差が直径２．５ｍｍ～４．５ｍｍの中央非球面区域で０．３１ミクロン～７．５ミクロンであるように構成される。
また別の実施形態では、ウェーブフロント単焦点ＩＯＬはさらに、トーリックＩＯＬとして構成される。
さらに別の実施形態では、ウェーブフロント単焦点ＩＯＬは、調節型ＩＯＬとして構成される。
いくつかの実施形態では、ウェーブフロント技術による単焦点レンズ（コンタクトレンズ、ＩＯＬ、及び調節型ＩＯＬ、ＩＣＬ）はさらに、ａ）瞳孔周辺での正常な目の球面収差を補正する、ｂ）人間の目の瞳孔周辺での球面収差を修正するために、中央非球面区域の外側に非球面区域を含むように構成される。
Ｓ．Ｐｌａｉｎｉｓ、ＤＡ Ａｔｃｈｉｓｏｎ、及びＷＮ Ｃｈａｒｍａｎは、多焦点コンタクトレンズの４つの主要ブランドを研究し、その結果を２０１３年に“Ｐｏｗｅｒ Ｐｒｏｆｉｌｅｓ ｏｆ Ｍｕｌｔｉｆｏｃａｌ Ｃｏｎｔａｃｔ Ｌｅｎｓｅｓ ａｎｄ Ｔｈｅｉｒ Ｉｎｔｅｒｐｒｅｔａｔｉｏｎ”， Ｏｐｔｏｍｅｔｒｙ ａｎｄ Ｖｉｓｉｏｎ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ， ｖｏｌ．９０， Ｎｏ．１０， ｐｐ１０６６－１０７７で公開した。目に装着したときに非球面を使って球面収差を変化させる５つのコンタクトレンズ：ＡｌｃｏｎからのＡｉｒ Ｏｐｔｉｘ －ｌｏｗ、－ｍｅｄ、－ｈｉｇｈと、Ｂａｕｓｃｈ ＆ ＬｏｍｂからのＰｕｒｅＶｉｓｉｏｎ －Ｌｏｗ、－Ｈｉｇｈが見つかった。
「ｌｏｗ」が付いているＢａｕｓｃｈ ＆ ＬｏｍｂからのＰｕｒｅＶｉｓｉｏｎ及びＡｌｃｏｎからのＡｉｒ Ｏｐｔｉｘのディオプタープロファイルは、それぞれ、直径約６ｍｍでφ（ρ）＝０．６７－０．１８ρ２及びφ（ρ）＝０．５４－０．１５ρ２である。それらは本質的に、それぞれ、正常な群での目の平均球面収差（０．１１２ρ２）の補正と、低度の老視矯正用のベースライン補正を超える＋０．６７Ｄ及び０．５４Ｄの正の焦点オフセットのための非球面レンズである。消費者は、これらのいわゆる多焦点コンタクトレンズを入手するために割増の料金を払って、処方で＋０．５０Ｄ又は＋０．７５ＤのオフセットＳＰＨ度数を備えたあまり高価でないシングルビジョンレンズを実際に購入することができていた。図１０Ａ及び図１０Ｂは、Ｂａｕｓｃｈ ＆ ＬｏｍｂからのＰｕｒｅＶｉｓｉｏｎ －ｌｏｗレンズの計算された点像分布関数及び視力チャートの計算された網膜像を示す。２つの結論がある。第１に、予想どおり、低度の老視＋０．５Ｄ～＋１．０Ｄが軽減されるように目の最良焦点がベースライン補正（ＳＰＨ＝０）からレンズ全体で加入ＳＰＨ＝＋０．６７Ｄにシフトしている。同時に、遠距離での視界－０．０８Ｄ及び＋０．１７Ｄはひどくぼやける。第２に、目の球面収差の補正を提供する一方で、これらのいわゆる多焦点コンタクトレンズは、１）図１０Ａ及び図１０Ｂで見られるように遠距離でひどい視界をもたらす、２）図６Ａ～図６Ｈに示されるＳ１＝０の場合の目の矯正されない乱視の軽減をもたらすことができないため、本発明で説明されるウェーブフロント技術による単焦点レンズとして適合させることはできない。
「ｍｅｄ」が付いているＡｉｒ Ｏｐｔｉｘ多焦点コンタクトレンズのディオプタープロファイルは、直径２．８ｍｍの瞳孔の中央でφ（ρ）＝１．１４－０．４４ρ２である。正常な群での目の平均球面収差（０．１１２ρ２）と個々の目のベースライン焦点誤差の補正後に、このレンズは、φ’（ρ）＝１．１４－０．３３ρ２のディオプタープロファイルを残す。図１０Ｃ及び図１０Ｄは、それぞれ、「Ａｉｒ Ｏｐｔｉｘ －ｍｅｄ」レンズの計算された点像分布関数及び視力チャートの網膜像を示す。瞳孔径３ｍｍ及び３．５ｍｍの場合の屋内で容認できる視力は＋０．５Ｄ～＋１．２５Ｄで、最良視力は＋０．５Ｄ付近に設定される。しかしながら、「Ａｉｒ Ｏｐｔｉｘ－ｍｅｄ」レンズの老視矯正も、遠距離での視力－０．２５Ｄ～＋０．２５Ｄのために大きな代償を払う。加えて、図１０Ｃ／１０Ｄで見られるように０Ｄ及び－０．２５Ｄでの遠方視力はひどく、Ａｉｒ Ｏｐｔｉｘ ｍｅｄレンズを装着するほとんどの人は、シミュレートされた結果に基づくと、６メートル付近で２０／４０を見る運転免許試験に合格することはできないため、「Ａｉｒ Ｏｐｔｉｘ ｍｅｄ」レンズは本発明で説明されるウェーブフロント技術による単焦点レンズに用いることはできない。これらのレンズが適応外使用のために処方されている場合でも、Ａｉｒ Ｏｐｔｉｘ ｍｅｄは焦点オフセットと誘起された負の球面収差の組み合わせが間違っている。
「ｈｉｇｈ」が付いているＰｕｒｅＶｉｓｉｏｎ多焦点コンタクトレンズ（Ｂａｕｓｃｈ ＆ Ｌｏｍｂ）及びＡｉｒ Ｏｐｔｉｘ多焦点コンタクトレンズ（Ａｌｃｏｎ）のディオプタープロファイルは、それぞれ、直径２．４ｍｍ及び２．８ｍｍの瞳孔の中央でφ（ρ）＝１．９３－０．５０ρ２及びφ（ρ）＝１．５８－０．６９ρ２である。正常な群での目の平均球面収差（０．１１２ρ２）と個々の目のベースライン焦点誤差の補正後に、これらのレンズは、それぞれ、φ’（ρ）＝１．９３－０．３９ρ２及びφ’（ρ）＝１．５８－０．５８ρ２のディオプタープロファイルが残る。「ｈｉｇｈ」が付いているＰｕｒｅＶｉｓｉｏｎ ａｎｄ Ａｉｒ Ｏｐｔｉｘ多焦点レンズの構造は、遠距離での視力がＡｉｒ Ｏｐｔｉｘ ｍｅｄレンズよりもさらに深刻に低下するため、本発明で説明されるウェーブフロント単焦点レンズに適合させることはできない。これらのレンズが適応外使用のために処方されている場合でも、焦点オフセットと誘起された負の球面収差の組み合わせが間違っている。
２．ウェーブフロント焦点深度拡張型（ＥＤＯＦ）遠近両用レンズ
遠近両用レンズは２つの異なる屈折力を有し、普通は、遠距離での視力のための第１の焦点と、老視矯正のための第２の焦点を提供する。
回折型遠近両用レンズは、＋１．７５Ｄ～４．０Ｄの範囲の２つの焦点間のディオプター分離を備えたＩＯＬに利用可能である。先に述べたように、回折型多焦点ＩＯＬに伴う問題としては、１）同時の遠近両用像に起因するハロ及びスターバーストの夜間症状、２）回折構造に関連するクモの巣型の夜間症状、３）近くの焦点が合わないことによって引き起こされる遠方の大きな物体のゴースト像、４）目の焦点誤差又は乱視に起因する焦点間の低い視力及び像の歪みが挙げられる。
コンタクトレンズは、シャープな回折面に起因して眼鏡のスプリットパワー設計又はＩＯＬの回折設計を用いることができないため、遠距離での視力を著しく低下させることなく老視矯正を提供することができる遠近両用コンタクトレンズは現在のところ存在しない。いわゆる多焦点コンタクトレンズ（ＡｌｃｏｎからのＡｉｒ Ｏｐｔｉｘ及びＢａｕｓｃｈ ＆ ＬｏｍｂからのＰｕｒｅＶｉｓｉｏｎ）は単焦点レンズであり、図１０Ａ～図１０Ｄでは患者の遠方視力が著しく損なわれているので、遠近両用レンズとして認定することはできないことを示した。
瞳孔中央に反対符号の球面収差を誘起することが米国特許第８，５２９，５５９ Ｂ２号及び米国特許出願第２０１１／００２９０７３ Ａ１号で提案されている。老視矯正ＩＯＬの３Ｄの所望の焦点深度（ＤｏＦ）を得るために、＋４．０Ｄの焦点オフセット（＋３．０Ｄの所望のＤＯＦより＋１Ｄ大きい）が中央非球面区域に導入されている。この設計は、ＩＯＬ試験での標準直径である瞳孔径３ｍｍ又は３．５ｍｍ（屋内での視力検査）の場合の遠距離で網膜コントラストが大幅に低下することになる。
瞳孔中央に反対符号の球面収差を誘起することに基づいて設計されたＭｉｎｉ Ｗｅｌｌ Ｒｅａｄｙ ＩＯＬ（Ｓ１ｆｉ Ｓ．ｐ．Ａ）は、特別な構成を使用して遠距離での低コントラスト問題を解決しており、高コントラストの遠距離の第１の焦点と＋１．０Ｄ～＋２．５Ｄの第２の拡張された焦点深度を有するＥＤＯＦ遠近両用レンズを提供する。しかしながら、Ｍｉｎｉ Ｗｅｌｌ Ｒｅａｄｙ ＩＯＬにも、焦点深度が２．５Ｄであり、３３ｍｍの近距離で読むのに必要な３Ｄよりもはるかに小さいという少なくとも１つの欠点がある。
本発明の一態様では、表３Ａで２つのＥＤＯＦ遠近両用レンズについて説明し、一方は約３Ｄの高度の老視矯正のためにＥＤＯＦ Ｂｉｆｏｃａｌ ３Ｄとラベル付けされており、他方は約＋１．０Ｄの低度の老視のためにＥＤＯＦ Ｂｉｆｏｃａｌ １Ｄとラベル付けされている。近距離用の拡張された焦点深度を有するＭｉｎｉ Ｗｅｌｌ Ｒｅａｄｙ ＩＯＬ（“Ａ Ｎｅｗ Ｅｘｔｅｎｄｅｄ Ｄｅｐｔｈ ｏｆ Ｆｏｃｕｓ Ｉｎｔｒａｏｃｕｌａｒ Ｌｅｎｓ Ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｓｐｈｅｒｉｃａｌ Ａｂｅｒｒａｔｉｏｎ”， Ｒ Ｂｅｌｌｕｃｃｉ ａｎｄ ＭＣ Ｃｕｒａｔｏｌｏ， Ｊ Ｒｅｆｒａｃｔ Ｓｕｒｇ． ２０１７；３３（６）：３８９－３９４参照）とは異なり、本発明者らのＥＤＯＦ遠近両用レンズは、遠距離用の拡張された焦点深度を有し、これはＩＯＬ／ＩＣＬ手術で遠方視力での最良の矯正視力２０／２０を達成する可能性を高める。
Figure 2022539295000008
限定ではない実施形態において、目のための図１１のＥＤＯＦ遠近両用レンズ（１１０）は、埋め込み可能又は装着型レンズとして構成され、１）遠方視力異常の矯正のための、中央区域（１１１）、中間環状区域（１１２）、及び外側環状区域（１１３）を含む合計直径Ｄ２が５ｍｍ～８ｍｍのレンズの光学区域（１１１、１１２、１１３）にわたって延びるベースラインディオプター度数と、２）直径が２．５ｍｍより小さく１．８ｍｍより大きい中央区域（１１１）での、２．０Ｄより小さく＋０．２５Ｄより大きい正の焦点オフセットφ１と、３）レンズの少なくとも１つの表面が第１の区域（１１１）に正の球面収差及び第２の区域（１１２）に負の球面収差を誘起するために非球面であることを特徴とする、少なくとも目の瞳孔中央を覆う、外径が４．５ｍｍより小さく２．５ｍｍより大きい２つの非球面区域（１１１及び１１２）とを備える。第１の区域と第２の区域は同軸である。第２の区域はさらに、いくつかの実施形態において、１．５Ｄより小さい正の焦点オフセットを有するように構成することができる。ウェーブフロントＥＤＯＦ遠近両用レンズは、コンタクトレンズ、眼内レンズ（ＩＯＬ）、調節型眼内レンズ（ＡＩＯＬ）、ＩＣＬ（埋め込み型コンタクトレンズ又は後房型有水晶体眼内レンズ）、又は目の角膜及び水晶体と一緒に機能するフェイキックＩＯＬとして構成することができる。
第１の例示的な設計では、２つの焦点間に１．０Ｄ＋／－０．２５Ｄの追加の屈折力を備えたＥＤＯＦ遠近両用レンズを提供する。例示的なウェーブフロント遠近両用レンズ（「ＥＤＯＦ Ｂｉｆｏｃａｌ １Ｄ」とラベル付けされている）のパラメータを表３Ａに示す。
ＥＤＯＦ遠近両用レンズは直径５ｍｍ～８ｍｍの光学区域を有すると想定する。このレンズは、単焦点レンズと同じように遠方視力異常を矯正するためにレンズの光学区域にわたって延びるベースラインディオプター度数を有する。
遠近両用レンズはまた、目の瞳孔中央を覆う２つの非球面区域を有し、その外径Ｄ０は３．５ｍｍ（半径１．８７５）である。非球面区域は、レンズの少なくとも１つの表面が第１の区域に正の球面収差及び第２の区域に負の球面収差を誘起するために非球面であることを特徴とする。非球面区域に誘起された球面収差は、目の瞳孔にわたるウェーブフロント誤差（ＯＰＤ）として表され、すなわち、
ρ≦１．１５の場合、ＯＰＤ（ρ）＝０．７＊（ρ／ｒ０）４
１．１５＜ρ≦１．７５の場合、ＯＰＤ（ρ）＝－１．１１＊（ρ／ｒ１）４
ここで、ρは瞳孔平面内の極半径である。第１の区域の正の球面収差は、境界ρ＝ｒ０＝１．１５で０．７０ミクロンのピーク値を有する。第２の区域の負の球面収差は、境界ρ＝ｒ１＝１．７５ｍｍで－１．１１ミクロンのピーク値を有する。目の瞳孔中央を覆う非球面区域は、３．５ｍｍの直径を有する。
ベースラインディオプター度数と、非球面区域に誘起された球面収差に加えて、中央（第１の）区域に１．０Ｄの正の焦点オフセットが存在し、環状（第２の）区域に０．３７Ｄの正の焦点オフセットが存在する。
ウェーブフロント遠近両用レンズの性能をシミュレートし、ＳＰＨ＝－０．２５Ｄ～ＳＰＨ＝＋１．５Ｄの計算された点像分布関数（ＰＳＦ）を図１２Ａに示し、視力チャートの計算された網膜像を図１２Ｂに示す。パラメータＳＰＨは、目のスルーフォーカスの焦点誤差を指定するために用いられる。ＳＰＨ＝０Ｄは、米国での視力検査の一般的な距離である４メートルでの最良の矯正視力を指定する。ＳＰＨ＝－０．２５Ｄは、無限遠での矯正視力を指定し、これは目標遠距離が従来の視力検査の４メートルである場合、－０．２５Ｄだけ近視である。ＳＰＨ＝＋１．０Ｄは、＋１．０Ｄの老視矯正を指定する。視力検査の場合の３．０ｍｍ及び３．５ｍｍと夜間視の場合の４．５ｍｍ及び５．０ｍｍの４つの瞳孔直径を検討した。
図１０Ａ及び図１０ＣのＰＳＦとは異なり、図１２ＡのＷＦ Ｂｉｆｏｃａｌ １Ｄレンズの計算されたＰＳＦは、少なくとも－０．２５Ｄ～＋０．２５Ｄの焦点範囲をカバーする第１の焦点と、＋０．７５Ｄ～＋１．５Ｄの焦点範囲をカバーする第２の焦点を有することが観察される。
図１２Ｃは、瞳孔径３．５ｍｍの場合、及び、瞳孔径３ｍｍ～５ｍｍで２０／２０ライン及び２０／４０ラインの場合の、ＷＦ Ｂｉｆｏｃａｌ １Ｄの計算された「スルーフォーカス」網膜コントラストのプロットを示す図である。本発明者らのＥＤＯＦ ｂｉｆｏｃａｌ １Ｄは、２つの態様で従来の遠近両用レンズとは僅かに異なる作用をする。第１に、遠距離用の第１の焦点は、瞳孔径３．０ｍｍ及び３．５ｍｍの視力検査で－３／８Ｄ～＋３／８Ｄの拡張された焦点深度である。第２に、＋０．７５Ｄ～＋１．５Ｄの老視矯正用の第２の焦点は、＋１．２５Ｄで視力２０／２０のためのギャップを有する。図１２Ｂの計算された網膜像では、ウェーブフロント遠近両用特性に加えて、＋１．２５Ｄで僅かに低下した視力及び視界が確認された。
図１２ＣのスルーフォーカスＭＴＦから最良の矯正視力を推定するには、各視力ラインの閾値コントラストを知る必要がある。図１２Ｄは、それぞれ、明所視条件（Ａ）及び薄明視条件（Ｂ）での、正常な目の２０／２５、２０／３０、２０／４０、２０／６０の場合の、計算された網膜コントラストを示す図である。これらはＪ Ｌｉａｎｇ、Ｄ Ｔａｎｚｅｒ、Ｔ Ｂｒｕｎｓｔｅｔｔｅｒが通常の矯正されない視力が２０／２０～２０／１０の米国海軍パイロットの２５０以上の目を研究して得られた非公開のデータである。上の明所視曲線（Ａ）は、１）明所視条件で５％の低コントラストの視力チャートを読み取る各被検者の最良の主観的視力、２）５％の低コントラスト視力の主観検査中の各目の計算されたＭＴＦから得られた。図１２Ｄの（Ａ）から、明所視の場合の平均閾値コントラストは、２０／２５（２４サイクル／度）、２０／３０（２０サイクル／度）、及び２０／４０（１５サイクル／度）で２％未満であると推定される。薄明視曲線（Ｂ）は、１）薄明視条件で２５％の低コントラストのチャートを読み取る各目の最良の主観的視力、２）２５％の低コントラスト視力の主観検査中の瞳孔径の場合の各目の計算されたＭＴＦから得られた。図１２Ｄの（Ｂ）から、薄明視の場合の平均閾値コントラストは、２０／２５（２４サイクル／度）、２０／３０（２０サイクル／度）、及び２０／４０（１５サイクル／度）で約５％～６％であると推定される。
図１２Ｅは、瞳孔径３ｍｍ、３．５ｍｍ、及び５ｍｍの場合の、無限遠（－０．２５Ｄ）、４メートル（０Ｄ）、及び＋０．２５Ｄの焦点誤差の遠距離でのＷＦ Ｂｉｆｏｃａｌ １Ｄの計算された変調伝達関数（ＭＴＦ）のプロットを示す図である。図１２Ｅには、ＡＢ ＷａｔｓｏｎによってＪｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｖｉｓｉｏｎ， １３（６）：１８， ｐｐ．１－１１（２０１３）で提供された式に基づいて計算される「正常な目」としてラベル付けされた正常な目の平均ＭＴＦと、同じように５０％の遠近両用レンズを使用した正常な目の平均ＭＴＦから計算される「回折型遠近両用４０％」としてラベル付けされた回折型遠近両用レンズの推定ＭＴＦも示す。回折型遠近両用レンズは通常、「０」又は「１」次回折像のどちらにも寄与しない約２０％のエネルギー損失を有する。本発明者らのＷＦ Ｂｉｆｏｃａｌ １Ｄは、遠距離で５０％の回折型多焦点レンズよりも良好なコントラストをもたらし、正常な人間の目と比較したときに、２０ｃ／ｄｅｇ（２０／３０以下の特徴）を超える空間周波数ではコントラスト損失がなく、２０ｃ／ｄｅｇ未満の空間周波数では僅かなコントラスト損失がある。従来の単焦点レンズ及び回折型多焦点レンズでの視力の質を低下させる目の矯正されない乱視及びコマ収差を本発明者らのＷＦ Ｂｉｆｏｃａｌ １Ｄレンズによって軽減することができるので、これは特に実際の目に当てはまる。
図１２Ｃ及び図１２Ｅでのデータから、ＥＤＯＦ ｂｉｆｏｃａｌ １Ｄでいくつかの発見がある。第１に、このＥＤＯＦ ｂｉｆｏｃａｌは、比較的高いコントラストで２０／１６以上の視力を患者に提供できると期待される。第２に、瞳孔径４．５ｍｍ及び５ｍｍでの夜間視は遠距離では並外れている。したがって、１Ｄの老視矯正用の遠近両用レンズが、遠距離での網膜コントラストの損失をほとんど又はまったく伴わずに発明される。ウェーブフロント遠近両用レンズの別の利点は、矯正されない乱視（約０．５Ｄ）への許容度である。
表３Ａの「ＥＤＯＦ ｂｉｆｏｃａｌ ３Ｄ」の例示的な設計では、この遠近両用レンズはまた、目の瞳孔中央を覆う非球面区域を有する。非球面区域に誘起された球面収差は、目の瞳孔にわたるウェーブフロント誤差（ＯＰＤ）として表され、すなわち、
ρ＜ｒ０＝１．１の場合、ＯＰＤ（ρ）＝１．０＊（ρ／ｒ０）４
１．１＜ρ≦ｒ１＝１．７５の場合、ＯＰＤ（ρ）＝－２．２２＊（ρ／ｒ１）４
ここで、ρは瞳孔平面内の極半径である。第１の区域の正の球面収差は、境界ρ＝ｒ０＝１．１で１．０ミクロンのピーク値を有する。第２の区域の負の球面収差は、境界ρ＝ｒ１＝１．７５で－２．２２ミクロンのピーク値を有する。
ベースラインディオプター度数と、非球面区域に誘起された球面収差に加えて、中央（第１の）区域に１．６５Ｄの正の焦点オフセットが存在し、環状（第２の）区域に１．１５Ｄの正の焦点オフセットが存在する。
ウェーブフロントＥＤＯＦ遠近両用３Ｄの性能をシミュレートし、ＳＰＨ＝－０．２５Ｄ～ＳＰＨ＝＋３．２５Ｄの計算された点像分布関数（ＰＳＦ）を図１３Ａに示し、視力チャートの計算された網膜像を図１３Ｂに示す。ＳＰＨ＝０Ｄは、米国での視力検査の一般的な距離である４メートルでの最良の矯正視力を指定する。ＳＰＨ＝－０．２５Ｄは、無限遠での矯正視力を指定し、ＳＰＨ＝＋３．０Ｄは、＋３．０Ｄの老視矯正を指定する。視力検査の場合の３．０ｍｍ及び３．５ｍｍと夜間視の場合の４．５ｍｍ及び５．０ｍｍの４つの瞳孔径を検討した。
図１３ＡのＷＦ Ｂｉｆｏｃａｌ ３Ｄレンズの計算されたＰＳＦは、拡張された焦点範囲０Ｄ～＋１．２５Ｄをカバーする第１の焦点と、焦点範囲＋２．７５Ｄ～３．２５Ｄをカバーする第２の焦点を有することが観察される。＋２．２５Ｄでの焦点は狭すぎ、弱すぎて、焦点領域とは見なされない。
図１３Ｃは、瞳孔径３．５ｍｍの場合、及び、瞳孔径３ｍｍ～５ｍｍで２０／２０ライン及び２０／４０ラインの場合の、ＥＤＯＦ Ｂｉｆｏｃａｌ ３Ｄの計算された「スルーフォーカス」網膜コントラストのプロットを示す図である。本発明者らのＥＤＯＦ ｂｉｆｏｃａｌ ３Ｄは、２つの態様で従来の遠近両用レンズとは僅かに異なる作用をする。第１に、遠距離用の第１の焦点は、瞳孔径３．０ｍｍ及び３．５ｍｍの視力検査で０Ｄ～＋１．２５Ｄの拡張された焦点深度である。第２に、老視矯正用の第２の焦点は＋２．７５Ｄ～＋３．２５Ｄである。図１３Ｂの計算された網膜像ではＥＤＯＦ遠近両用特性が確認された。
図１３Ｄは、瞳孔径３ｍｍ、３．５ｍｍ、及び５ｍｍの場合の、無限遠（－０．２５Ｄ）、４メートル（０Ｄ）、及び＋０．２５Ｄの焦点誤差の遠距離でのＷＦ Ｂｉｆｏｃａｌ ３Ｄの計算された変調伝達関数（ＭＴＦ）のプロットを示す図である。図１３Ｄには、「正常な目」としてラベル付けされた正常な目の平均ＭＴＦと、「回折型遠近両用４０％」としてラベル付けされた回折型遠近両用レンズの推定ＭＴＦも示す。本発明者らのＷＦ Ｂｉｆｏｃａｌ ３Ｄは、より遠距離で回折型多焦点レンズと同等の又はより良好なコントラストをもたらし、正常な人間の目と比較したときに、３０ｃ／ｄｅｇ（２０／２０以下の特徴）を超える空間周波数ではコントラスト損失がなく、３０ｃ／ｄｅｇ未満の空間周波数では僅かなコントラスト損失がある。従来の単焦点レンズ及び回折型多焦点レンズでの視力の質を低下させる目の矯正されない乱視及びコマ収差を本発明者らのＷＦ Ｂｉｆｏｃａｌ ３Ｄレンズによって軽減することができるので、これは特に実際の目に当てはまる。
図１３Ｃ及び図１３Ｄから、ＥＤＯＦ ｂｉｆｏｃａｌ ３Ｄレンズでいくつかの発見がある。第１に、このＥＤＯＦ ｂｉｆｏｃａｌは、高いコントラスト及び拡張された焦点深度で２０／１６以上の視力を患者に提供できると期待される。第２に、瞳孔径４．５ｍｍ及び５ｍｍでの夜間視は遠距離と近距離で優れている。このウェーブフロント遠近両用レンズの別の利点は、０．５Ｄまでの矯正されない乱視への許容度である。
従来技術のウェーブフロント設計（米国特許第８，５２９，５５９ Ｂ２号及び米国特許出願第２０１１／００２９０７３ Ａ１）を用いて遠距離での低コントラストの問題を解決することは、ＥＤＯＦ ｂｉｆｏｃａｌ ３Ｄを使用して、中央非球面区域での焦点オフセットを、ウェーブフロント遠近両用レンズの３Ｄの合計焦点深度より１．３５Ｄ小さい＋１．６５Ｄに低減するという最適解を見つけることで可能となる。対照的に、従来技術のウェーブフロント設計の中央非球面区域では、３Ｄの合計焦点深度よりも１．０Ｄ大きい＋４．０Ｄの焦点オフセットが見られる。本発明者らの本発明のＥＤＯＦ ｂｉｆｏｃａｌ ３Ｄによるコントラストの著しい改善が図１３Ｅにプロットされており、従来技術のウェーブフロント設計（米国特許第８，５２９，５５９ Ｂ２号及び米国特許出願第２０１１／００２９０７３ Ａ１）と本発明者らの新しいＥＤＯＦ Ｂｉｆｏｃａｌ ３Ｄを比較した、遠距離（Ａ）での網膜コントラストと、視力２０／２０（Ｂ）でのスルーフォーカスコントラストが示されている。図１３Ｅは、業界標準で多焦点レンズをテストするための寸法である３ｍｍのレンズ直径で得られる。
一実施形態では、非球面区域に誘起された球面収差は、瞳孔にわたるウェーブフロント誤差又はＯＰＤとして表され、すなわち、
ρ≦ｒ０の場合、ＯＰＤ（ρ）＝Ｓ１ ＊（ρ／ｒ０）４
ｒ０＜ρ≦ｒ１の場合、ＯＰＤ（ρ）＝（－Ｓ２）＊（ρ／ｒ１）４
ここで、ρは瞳孔平面内の極半径であり、Ｓ１は、正であり、第１の区域（１１１）の正の球面収差を表し、ｒ０＝０．５＊Ｄ０は、０．８７ｍｍより大きく１．２５ｍｍより小さい第１の区域の半径である。（－Ｓ２）は負であり、第２の区域の負の球面収差を表し、ｒ１は、２．２５ｍｍより小さく１．２０ｍｍより大きい第２の区域（１１２）の外径である。非球面区域の第２の区域はさらに、焦点オフセットφ２を追加するように構成することができ、この焦点オフセットは－１．０Ｄ～＋１．０Ｄである。一実施形態では、正の球面収差Ｓ１は０．２０ミクロンより大きく１．５０ミクロンより小さい。表３Ｂは、中央非球面区域の直径が１．７５ｍｍ～２．４ｍｍであるウェーブフロント遠近両用レンズの計算された正の球面収差を示す。一実施形態では、負の球面収差（－Ｓ２）の大きさは０．２５ミクロンより大きく６ミクロンより小さい。表３Ｃは、環状非球面区域の外径が２．５ｍｍ～４．４ｍｍであるウェーブフロント遠近両用レンズの計算された負の球面収差を示す。
さらに別の実施形態では、非球面区域はさらに、ρｎの複数の項の合計として特徴付けられる一般化された球面収差を誘起し、ｎは３以上の整数である。
いくつかの実施形態では、ウェーブフロント遠近両用レンズは、直径９ｍｍ～１６ｍｍの遠近両用コンタクトレンズとして構成される。ウェーブフロント遠近両用コンタクトレンズは前面及び背面を有し、前面及び背面のうちの少なくとも一方は、レンズの中央で非球面である。
一実施形態では、ウェーブフロントＥＤＯＦ遠近両用コンタクトレンズの背面はさらに、レンズがトーリック遠近両用コンタクトレンズである場合に目の上でのレンズの回転を防ぐためにレンズ周辺部が非球面形状になるように構成される。
Figure 2022539295000009
Figure 2022539295000010
いくつかの実施形態では、ウェーブフロント遠近両用レンズは、直径５ｍｍ～７ｍｍのウェーブフロント遠近両用ＩＯＬとして構成され、非球面はＩＯＬの前面又は背面である。一実施形態では、ウェーブフロント遠近両用ＩＯＬはさらに、調節型ＩＯＬとして構成される。
別の実施形態では、ウェーブフロント遠近両用レンズは、直径約６ｍｍ又は５ｍｍ～７ｍｍのウェーブフロント角膜インレーとして構成され、非球面は角膜インレーの前面又は背面である。
３．ウェーブフロントＥＤＯＦ三焦点レンズ
回折型三焦点ＩＯＬは、眼鏡なしのＩＯＬ手術で高い率をもたらすだけでなく、術後の目に、１）同時多重像に起因するハロ及びスターバーストの夜間症状、２）回折構造に関連するクモの巣型の夜間症状、３）中間及び近くの焦点が合わないことによって引き起こされる遠方の大きな物体のゴースト像といった、回折光学系によって生み出される実際には存在しないものが見えるようにする。
＋３Ｄの老視矯正ＩＯＬのために瞳孔中央に反対符号の球面収差を誘起することが、米国特許第８，５２９，５５９ Ｂ２号及び米国特許出願第２０１１／００２９０７３ Ａ１号で提案されている。所望の３Ｄ焦点深度（ＤｏＦ）を得るために、所望のＤｏＦよりも＋４．０Ｄ大きい焦点オフセットが中央非球面区域に導入されている。
Figure 2022539295000011
米国特許第８，５２９，５５９ Ｂ２号及び米国特許出願第２０１１／００２９０７３ Ａ１号の設計には少なくとも３つの問題がある。第１に、この設計には遠距離で低コントラストの問題があり、これはＭｉｎｉ Ｗｅｌｌ Ｒｅａｄｙ ＩＯＬの改良された設計で注目され対処された。第２に、オリジナルの設計とＭｉｎｉ Ｗｅｌｌ Ｒｅａｄｙ ＩＯＬは、運転及びＴＶを見るための遠距離、コンピュータで作業するための中距離（約０．６ｍ）、及び本又は小さな活字を読むための近距離（約０．３ｍ）での優れた視力を必要とする患者の活動的なライフスタイルを満足させる三焦点レンズではない。第３に、コンタクトレンズ、埋め込み型コンタクトレンズ、及び角膜インレーのための全焦点範囲が２．０Ｄ～２．５Ｄの三焦点眼科用レンズも、これらのレンズは目の水晶体と協働するため、欠如している。
これらの問題に対処するために、本発明の一態様では、表４Ａに新しいクラスのウェーブフロントＥＤＯＦ三焦点レンズを提供する。第１に、３つの焦点：第１の「遠用」焦点、小さな追加の屈折力をもつ第２の「中間」焦点、及び大きな追加の屈折力をもつ第３の「近用」焦点、をもつウェーブフロント三焦点レンズを作製することができた。これらの三焦点レンズは、「遠」距離、「中」距離、及び「近」距離での機能的な視界をもたらす。第２に、これらの三焦点レンズは、ＩＯＬだけでなく、コンタクトレンズ、ＩＣＬ、及び角膜インレーの場合も、２．２５Ｄ～３．２５Ｄの幅広い老視範囲をカバーする。第３に、３Ｄの老視矯正のための遠距離での低コントラストの問題を解決すること、これはベースラインディオプター度数から「近方」の追加の屈折力までの合計老視範囲よりも小さい焦点オフセットφ１を用いる最適解を発見することによって可能となる。第４に、三焦点レンズは、遠距離での拡張された焦点深度を有する。
表４Ａの「ＥＤＯＦ Ｔｒｉｆｏｃａｌ ２．７５Ｄ」の１つの例示的な設計では、このレンズは目の瞳孔中央を覆う２つの非球面区域を有し、その外径は３．０ｍｍである。非球面区域は、レンズの少なくとも１つの表面が第１の区域に正の球面収差及び第２の区域に負の球面収差を誘起するために非球面であり、第１の区域と第２の区域が同軸であることを特徴とする。非球面区域に誘起された球面収差は、目の瞳孔にわたるウェーブフロント誤差（ＯＰＤ）として表され、すなわち、
ρ＜ｒ０＝０．９２の場合、ＯＰＤ（ρ）＝０．８０＊（ρ／ｒ０）４
０．９２＜ρ≦ｒ１＝１．５の場合、ＯＰＤ（ρ）＝－２．２＊（ρ／ｒ１）４
ここで、ρは瞳孔平面内の極半径である。第１の区域の正の球面収差は、境界ρ＝ｒ０＝０．９２で０．８０ミクロンのピーク値を有する。第２の区域の負の球面収差は、境界ρ＝ｒ１＝１．５で－２．２ミクロンのピーク値を有する。
ベースラインディオプター度数と、非球面区域に誘起された球面収差に加えて、直径１．７５ｍｍ（半径０．８７５ｍｍ）の中央（第１の）区域に＋２．０Ｄの正の焦点オフセットが存在する。
ＥＤＯＦ Ｔｒｉｆｏｃａｌ ２．７５Ｄの性能をシミュレートし、－０．２５Ｄ～＋３．０Ｄの計算された点像分布関数（ＰＳＦ）を図１４Ａに示し、視力チャートの計算された網膜像を図１４Ｂに示す。パラメータＳＰＨは、目のスルーフォーカスの焦点誤差を指定するために用いられる。ＳＰＨ＝０Ｄは、４メートルでの最良の矯正視力を指定する。ＳＰＨ＝－０．２５Ｄは、無限遠での矯正視力を指定し、これは目標遠距離が従来の視力検査の４メートルである場合、－０．２５Ｄだけ近視である。ＳＰＨ＝＋３．０Ｄは、＋３．０Ｄの老視矯正を指定する。視力検査の場合の３．０ｍｍ及び３．５ｍｍと夜間視の場合の４．５ｍｍ及び５．０ｍｍの４つの異なる瞳孔直径を検討した。
図１４Ｃは、瞳孔径３．５ｍｍ、２０／２０ライン、及び２０／４０ラインの場合のＥＤＯＦ Ｔｒｉｆｏｃａｌ ２．７５Ｄの計算された「スルーフォーカス」網膜コントラストのプロットを示す図である。
図１４Ａの計算されたＰＳＦ及び図１４Ｃの「スルーフォーカス」プロットから、ＥＤＯＦ Ｔｒｉｆｏｃａｌ ２．７５Ｄは、３つの別個の焦点：遠距離での視界のための拡張された焦点範囲－０．２５Ｄ～＋０．７５Ｄをカバーする第１の焦点と、中距離のための焦点範囲＋１．２５Ｄ～＋２．０Ｄをカバーする第２の焦点と、近距離のための第３の焦点２．２５Ｄ～３．０Ｄをもつことが観察される。
図１４Ｄは、瞳孔径３ｍｍ、３．５ｍｍ、及び５ｍｍの場合の、無限遠（－０．２５Ｄ）、４メートル（０Ｄ）、及び＋０．２５Ｄの焦点誤差の遠距離でのＥＤＯＦ Ｔｒｉｆｏｃａｌ ２．７５Ｄの計算された変調伝達関数（ＭＴＦ）のプロットを示す図である。図１４Ｄには、「正常な目」としてラベル付けされた正常な目の平均ＭＴＦと、「回折型遠近両用４０％」としてラベル付けされた回折型遠近両用レンズの推定ＭＴＦも示す。本発明者らのＥＤＯＦ Ｔｒｉｆｏｃａｌ ２．７５Ｄは、遠距離で回折型多焦点レンズと同等の又はより良好なコントラストをもたらし、正常な目と比較したときに、３０ｃ／ｄｅｇ（２０／２０以下の特徴）を超える空間周波数ではコントラスト損失がなく、３０ｃ／ｄｅｇ未満の空間周波数では幾らかのコントラスト損失がある。従来の単焦点レンズ及び回折型多焦点レンズでの視力の質を低下させる目の矯正されない乱視及びコマ収差を本発明者らのＥＤＯＦ Ｔｒｉｆｏｃａｌ ２．７５Ｄレンズによって軽減することができるので、これは特に実際の目に当てはまる。
図１４Ｃ及び図１４Ｄから、ＥＤＯＦ Ｔｒｉｆｏｃａｌ ２．７５Ｄレンズでいくつかの発見がある。第１に、ＥＤＯＦ ｂｉｆｏｃａｌは、比較的高いコントラスト及び拡張された焦点深度で２０／１６以上の視力を提供できると期待される。第２に、瞳孔径４．５ｍｍ及び５ｍｍでの夜間視は、遠距離と近距離で優れている。このウェーブフロント遠近両用レンズの別の利点は、０．５Ｄまでの矯正されない乱視への許容度である。
表４Ａは、米国特許第８，５２９，５５９ Ｂ２号及び米国特許出願第２０１１／００２９０７３ Ａ１号の設計の遠距離での低コントラストの問題を解決するＥＤＯＦ三焦点レンズの他の３つの実施形態と、以下の特徴：１）遠距離のための拡張された焦点深度、２）＋１．２５Ｄ～＋１．７５Ｄの老視矯正での第２の焦点、３）全焦点範囲を２．２５Ｄ～３．２５Ｄに拡張する第３の焦点を提供する。
Figure 2022539295000012
Figure 2022539295000013
遠距離での網膜コントラストが高いウェーブフロント三焦点レンズの発明は、中央非球面区域で＋１．６２Ｄ及び＋２．７Ｄの低い焦点オフセットの最適解を見つけることによって可能となる。これらのＥＤＯＦ三焦点設計は、コンタクトレンズ、ＩＯＬ、調節型ＩＯＬ、フェイキックＩＯＬ、ＩＣＬ、及び角膜インレーに適合させることができる。
いくつかの実施形態では、図１１のウェーブフロントＥＤＯＦ三焦点レンズは、埋め込み可能又は装着型レンズとして構成される。これは、１）焦点誤差及び／又は円柱誤差を含む遠方視力異常の矯正のための、直径Ｄ２が５ｍｍ～８ｍｍのレンズの光学区域（１１１、１１２、１１３）にわたって延びるベースラインディオプター度数と、２）直径Ｄ０が２．１ｍｍより小さく１．６５ｍｍより大きい中央区域（１１１）での、＋３．０Ｄより小さく＋１．０Ｄより大きい正の焦点オフセットφ１と、３）少なくともレンズの中央にある、外径が４ｍｍより小さく２．５ｍｍより大きい、目の瞳孔中央を覆う、２つの中央非球面区域（１１１、１１２）とを備え、中央非球面区域は、レンズの少なくとも１つの表面が第１の区域（１１１）に正の球面収差及び第２の区域（１１２）に負の球面収差を誘起するために非球面であり、第１の区域と第２の区域が同軸であることを特徴とする。ベースラインディオプター度数を超えるウェーブフロント誤差は、単焦点レンズを三焦点レンズに、すなわち、第１の「遠距離」焦点、「中距離」の追加の屈折力を備えた第２の焦点、及び「近距離」の追加の屈折力を備えた第３の焦点に変換し、中央区域にある正の焦点オフセットφ１は、三焦点レンズの全焦点範囲よりも小さくなければならない。
ウェーブフロントＥＤＯＦ三焦点レンズの一実施形態では、非球面区域に誘起された球面収差は、光路差（ＯＰＤ）、又は目の瞳孔にわたるウェーブフロント誤差で表され、すなわち、
ρ≦ｒ０の場合、ＯＰＤ（ρ）＝Ｓ１ ＊（ρ／ｒ０）４
ｒ０＜ρ≦ｒ１の場合、ＯＰＤ（ρ）＝（－Ｓ２）＊（ρ／ｒ１）４
ここで、ρは瞳孔平面内の極半径である。Ｓ１は、正であり、境界ρ＝ｒ０でＳ１のピーク値を有する第１の区域の正の球面収差を表し、ｒ０は、第１の区域の半径であり、０．８２ｍｍより大きく１．１ｍｍより小さい。（－Ｓ２）は負であり、境界ρ＝ｒ１で（－Ｓ２）のピーク値を有する第２の区域の負の球面収差を表し、ｒ１は、第２の区域の外径であり、１．２ｍｍより大きく２ｍｍより小さい。
別の実施形態では、第１の区域の正の球面収差Ｓ１は、０．３０ミクロンより大きく２ミクロンより小さい。
また別の実施形態では、負の球面収差（－Ｓ２）の大きさは、０．５０ミクロンより大きく８．５ミクロンより小さい。
さらに別の実施形態では、非球面区域はさらに、ρｎの項を含む光路差として特徴付けられる一般化された球面収差を誘起し、ｎは３以上の整数である。
また別の実施形態では、ウェーブフロント三焦点レンズはさらに、非球面区域の第２の区域に焦点誤差φ２を追加するように構成され、焦点誤差は－１．０Ｄ～＋１．０Ｄである。
いくつかの実施形態では、ウェーブフロント三焦点レンズは、直径９ｍｍ～１６ｍｍのウェーブフロント三焦点コンタクトレンズとして構成され、非球面は、コンタクトレンズの前面又は背面である。三焦点コンタクトレンズの背面はさらに、コンタクトレンズがトーリックレンズでもある場合に目の上でのレンズの回転を防ぐためにレンズ周辺部が非球面形状になるように構成される。
他の実施形態では、ウェーブフロント三焦点レンズは、ウェーブフロント三焦点ＩＯＬとして構成され、直径約６ｍｍ、５ｍｍ～７ｍｍの光学区域を有する。ウェーブフロント三焦点ＩＯＬは前面及び背面を有し、前面又は背面のうちの少なくとも一方は、レンズの中央で非球面である。
４．準調節型レンズ
調節型ＩＯＬは、今日、以下の欠点のうちの１つ又は複数に悩まされている：１）効果的な老視矯正には不十分な狭い調節範囲、２）所望の調節状態を自由に達成するには不十分な人工調節の制御、３）人工調節の大きな変動により視力が不安定になる、４）目の矯正されない乱視に起因する低い視力。
本発明の一態様では、目のための新しいクラスのウェーブフロントレンズである、準調節型連続焦点（ＱＡＣＩＦ）レンズを開示する。ＱＡＣＩＦレンズは、直径８ｍｍ未満の光学区域を有し、１．０Ｄを超えて２Ｄまでの焦点範囲でほぼ連続した焦点を提供する。２Ｄの焦点範囲は白内障手術に用いられるＩＯＬの３Ｄより小さいが、２Ｄの焦点深度をもつＱＡＣＩＦレンズは、ＩＣＬ、フェイキックＩＯＬ、又はコンタクトレンズを使用する、白内障のないすべての老視の目の治療に十分に良好である。ＱＡＣＩＦレンズは、ほぼ連続した焦点を生み出すのに十分に近い複数の焦点をもつ特殊な多焦点構造によって実現することができる。多焦点レンズは、１）非球面を使用して直径４ｍｍ未満のレンズ中央部に球面収差を誘起するか、又は２）回折光学系を使用して同時多重焦点を生み出すことによって実現することができる。
表５ＡのＱＡＣＩＦレンズ「ＱＡＣＩＦ２Ｄ」の１つの例示的な設計では、レンズは目の瞳孔中央を覆う２つの非球面区域を有し、その外径は３．５ｍｍである。非球面区域は、レンズの少なくとも１つの表面が第１の区域に正の球面収差及び第２の区域に負の球面収差を誘起するために非球面であり、第１の区域と第２の区域が同軸であることを特徴とする。非球面区域に誘起された球面収差は、目の瞳孔にわたるウェーブフロント誤差（ＯＰＤ）として表され、すなわち、
ρ＜ｒ０＝１．２５の場合、ＯＰＤ（ρ）＝１．０＊（ρ／ｒ０）４
１．２５＜ρ≦ｒ１＝１．７５の場合、ＯＰＤ（ρ）＝－１．１１＊（ρ／ｒ１）４
ここで、ρは瞳孔平面内の極半径である。第１の区域の正の球面収差は、境界ρ＝ｒ０＝１．２５ｍｍで１．０ミクロンのピーク値を有する。第２の区域の負の球面収差は、境界ρ＝ｒ１＝１．７５ｍｍで－１．１１ミクロンのピーク値を有する。
ベースラインディオプター度数と、２つの非球面区域に誘起された球面収差に加えて、直径２．５ｍｍ（半径１．２５ｍｍ）の中央（第１の）区域に＋１．２５Ｄの正の焦点オフセットが存在し、外径３．５ｍｍ（半径１．７５ｍｍ）の環状（第２の）区域に＋０．７５Ｄの正の焦点オフセットが存在する。
ウェーブフロントＱＡＣＩＦ２Ｄの性能をシミュレートし、計算された点像分布関数（ＰＳＦ）を図１５Ａに示し、視力チャートの計算された網膜像を図１５Ｂに示す。パラメータＳＰＨは、目のスルーフォーカスの焦点誤差を指定するために用いられる。ＳＰＨ＝０Ｄは、４メートルでの最良の矯正視力を指定する。ＳＰＨ＝－０．２５Ｄは、無限遠での矯正視力を指定する。ＳＰＨ＝＋２．０Ｄは、＋２．０Ｄの老視矯正を指定する。視力検査の場合の３．０ｍｍ及び３．５ｍｍと夜間視の場合の４．５ｍｍ及び５．０ｍｍの４つの瞳孔直径を検討した。
図１５ＡのＳＰＨ＝－０．２５Ｄ～ＳＰＨ＝＋２．０Ｄの計算された点像分布関数から、このレンズは、０Ｄ付近、＋０．７５Ｄ付近と、最後の１つは＋１．５Ｄ及び＋２．０Ｄに２つのピークがある＋１．７５Ｄ付近を中心とした、３つの焦点ゾーンをもたらす。視力検査での瞳孔径３ｍｍ及び３．５ｍｍの場合、これらの焦点は、ＳＰＨ＝＋１．２５Ｄでの比較的弱い焦点を除いて、焦点範囲ＳＰＨ＝－０．２５Ｄ～ＳＰＨ＝２．０Ｄ全体にわたってレンズをほぼ焦点整合する拡張された焦点深度を形成するのに十分に近い。
図１５Ｃは、瞳孔径３．５ｍｍの場合、及び、瞳孔径３ｍｍ～５ｍｍで２０／２０ライン及び２０／４０ラインの場合の、ＱＡＣＩＦ２Ｄの計算された「スルーフォーカス」網膜コントラストのプロットを示す図である。ＱＡＣＩＦレンズは、拡張された焦点深度－０．２５Ｄ～１．０Ｄでの第１の焦点で視力２０／２０以上をもたらし、＋１．５０Ｄ～＋１．７５Ｄで２０／２０又は２０／２５をもたらすことができる。－０．２５Ｄ～＋２．０Ｄのスルーフォーカスで２０／３０以上の視力が期待される。これらの発見は、図１５Ｂの計算された網膜像では矛盾する可能性がある。したがって、すべての瞳孔径で＋１．２５Ｄ及び瞳孔径３ｍｍで＋２．０Ｄでの視力が僅かに低下した、ほぼ連続焦点のレンズが見られる。
図１５Ｄは、瞳孔径３ｍｍ、３．５ｍｍ、及び５ｍｍの場合の、無限遠（－０．２５Ｄ）、４メートル（０Ｄ）、及び＋０．２５Ｄの焦点誤差の遠距離でのＱＡＣＩＦ２Ｄの計算された変調伝達関数（ＭＴＦ）のプロットを示す図である。図１５Ｄには、「正常な目」としてラベル付けされた正常な目の平均ＭＴＦと、「回折型遠近両用４０％」としてラベル付けされた回折型遠近両用レンズの推定ＭＴＦも示す。本発明者らのＱＡＣＩＦ２Ｄは、遠距離で回折型多焦点レンズより良好なコントラストをもたらし、正常な人間の目と比較したときに、３０ｃ／ｄｅｇ（２０／２０以下の特徴）を超える空間周波数ではコントラスト損失がなく、３０ｃ／ｄｅｇ未満の空間周波数では僅かなコントラスト損失がある。従来の単焦点レンズ及び回折型多焦点レンズでの視力の質を低下させる目の矯正されない乱視及びコマ収差を本発明者らのＱＡＣＩＦ２Ｄレンズによって軽減することができるので、これは特に実際の目に当てはまる。
ＱＡＣＩＦ２Ｄレンズは、比較的高いコントラストで２０／１６以上の視力を患者に提供できると予想され、瞳孔径４．５ｍｍ及び５ｍｍでの夜間視は並外れている。
図１５Ｅ及び図１５Ｆは、目にそれぞれ１／２Ｄ及び３／４Ｄの矯正されない乱視がある場合のＱＡＣＩＦ２Ｄレンズでの計算された網膜像を示す。０．５Ｄの矯正されないＣＹＬがある図１５Ｅの像は、ＣＹＬ＝０の図１５Ｂの像とほぼ同一であることがよくわかる。図１５Ｆに示された０．７５Ｄの矯正されない乱視の場合でさえも、視力は＋０．２５Ｄ～＋１．２５Ｄで依然として良好である。
乱視の解消に加えて、ＱＡＣＩＦ２Ｄはまた、３ｍｍ～５ｍｍの瞳孔径に依存せず、これは図１５Ａ／１５Ｅ／１５Ｆの網膜像と、図１５ｃのスルーフォーカスプロット（Ｂ）及び（Ｃ）で検証することができる。これは、大きな瞳孔径の光学系が焦点誤差と乱視に対してより敏感である図５Ｂ及び図１０Ｂに示された従来のレンズとは全く異なる。
例示的なレンズの２つの基本特徴：１）ＳＰＨ＝－０．２５Ｄ～ＳＰＨ＝＋２．０Ｄでの２０／２０又は２０／２５の優れた視力、２）瞳孔径３ｍｍ～５ｍｍにほぼ依存しない、に基づいてＡＩＯＬの人工調節を行わなくても、このタイプのレンズは２．０Ｄの準調節型連続焦点（ＱＡＣＩＦ）レンズとして分類される。
ＱＡＣＩＦ２Ｄ光学系を備えたＩＣＬ又はフェイキックＩＯＬは、白内障のない、近視／遠視、乱視、及び老視の４５歳以上のすべての人を治療することができ、眼鏡に依存せず老眼鏡から解放する。
図１５Ｇは、準調節型連続焦点レンズ「ＱＡＣＩＦ２Ａ」の別の設計を示す。これは、拡張された焦点深度－０．２５Ｄ～＋０．５Ｄでの第１の焦点、＋１．２５Ｄを中心とした第２の焦点、及び＋１．７５Ｄでの第３の焦点をもつ、瞳孔径に依存しないＥＤＯＦ三焦点レンズをもたらす。ＱＡＣＩＦ２Ａは、ＱＡＣＩＦ２Ｄを補うために用いることができる。ＱＡＣＩＦ２ＡとＱＡＣＩＦ２Ｄが２つの目に別々に適用される場合、患者は、－０．２５Ｄ～＋２．０Ｄの全焦点範囲とすべての瞳孔径３ｍｍ～５ｍｍで視力２０／２０以上を期待することができる。
ＱＡＣＩＦレンズの２つのさらなる設計も表５Ａに示す。それらは、２．０Ｄの焦点範囲でほぼ連続した焦点と、矯正されない乱視の高い許容度という同様の特徴を共有する。
いくつかの実施形態では、ウェーブフロント準調節型連続焦点（ＱＡＣＩＦ）レンズは、埋め込み可能又は装着型レンズとして構成される。このウェーブフロントＱＡＣＩＦレンズは、１）焦点誤差及び／又は円柱誤差を含む遠方視力異常の矯正のための、直径５ｍｍ～８ｍｍのレンズの光学区域にわたって延びるベースラインディオプター度数と、２）正の焦点オフセットφ１と正の球面収差Ｓ１を有する中央非球面区域と、正の焦点オフセットφ１は２．０Ｄより小さく０．７５Ｄより大きく、正の球面収差Ｓ１は直径が２．７５ｍｍより小さく１．９ｍｍより大きい中央非球面区域で０．２５ミクロンより大きく２．７５ミクロンより小さく、３）負の球面収差を誘起する、外径が４．５ｍｍより小さく２．５ｍｍより大きい、中央非球面区域の外側の環状非球面区域と、を備える。直径１．９ｍｍ、２．２ｍｍ、及び２．７５ｍｍの場合の、中央非球面区域でのＱＡＣＩＦレンズの正の球面収差が計算され、表５Ｂに示される。
ウェーブフロントＱＡＣＩＦレンズは、コンタクトレンズ、眼内レンズ（ＩＯＬ）、調節型眼内レンズ（ＡＩＯＬ）、フェイキックＩＯＬ、ＩＣＬ（埋め込み型コンタクトレンズ又は後房型有水晶体眼内レンズ）、又は角膜インレーとして構成される。
一実施形態では、中央非球面区域の外側の環状非球面区域はさらに、０より大きく１．５Ｄより小さい正の焦点オフセットを有するように構成される。
Figure 2022539295000014
Figure 2022539295000015
別の実施形態では、非球面区域に誘起された球面収差は、光路差（ＯＰＤ）、又は目の瞳孔にわたるウェーブフロント誤差で表され、すなわち、
ρ≦ｒ０の場合、ＯＰＤ（ρ）＝Ｓ１ ＊（ρ／ｒ０）４
ｒ０＜ρ≦ｒ１の場合、ＯＰＤ（ρ）＝（－Ｓ２）＊（ρ／ｒ１）４
ここで、ρは瞳孔平面内の極半径であり、Ｓ１は、正であり、境界ρ＝ｒ０でＳ１のピーク値を有する第１の区域の正の球面収差を表し、ｒ０は、第１の区域の半径であり、０．９ｍｍより大きく１．４ｍｍより小さい。（－Ｓ２）は負であり、境界ρ＝ｒ１で（－Ｓ２）のピーク値を有する第２の区域の負の球面収差を表し、ｒ１は、第２の区域の外径であり、１．２５ｍｍより大きく２．２５ｍｍより小さい。
また別の実施形態では、負の球面収差（－Ｓ２）の大きさは、環状非球面区域の外径が４．５ｍｍより小さく２．５ｍｍより大きい場合に０．１５ミクロンより大きく４．７５ミクロンより小さい。直径２．５ｍｍ、３．０ｍｍ、及び３．７５ｍｍの場合の環状非球面区域の負の球面収差が計算され、表５Ｃに示される。
さらに別の実施形態では、非球面区域はさらに、ρｎの項を含む光路差として特徴付けられる一般化された球面収差を誘起し、ｎは３以上の整数である。
一実施形態では、ウェーブフロントＱＡＣＩＦレンズは、直径９ｍｍ～１６ｍｍのウェーブフロントコンタクトレンズとして構成され、非球面は、コンタクトレンズの前面又は背面である。このコンタクトレンズの背面はさらに、コンタクトレンズがトーリックレンズでもある場合に目の上でのレンズの回転を防ぐためにレンズ周辺部が非球面形状になるように構成される。
Figure 2022539295000016
別の実施形態では、ウェーブフロントＱＡＣＩＦレンズは、ウェーブフロントＩＯＬとして構成され、直径約６ｍｍ、５ｍｍ～７ｍｍの光学区域を有する。ウェーブフロントＩＯＬは、前面及び背面を有し、前面及び背面のうちの少なくとも一方は、レンズの中央で非球面である。
また別の実施形態では、ＱＡＣＩＦ ＩＯＬはさらに、調節型ＩＯＬとして構成される。
さらに別の実施形態では、ウェーブフロントＱＡＣＩＦレンズは、目の虹彩と水晶体との間に埋め込まれるウェーブフロントＩＣＬとして構成され、非球面は、ウェーブフロントＩＣＬレンズの前面又は背面である。
別の実施形態では、ＱＡＣＩＦ ＩＣＬは、ベースライン度数の大きさが１．０Ｄ未満の場合に光学系の厚さの変化を通じて実現される。
また別の実施形態では、ウェーブフロントＱＡＣＩＦレンズは、視力矯正のために目の角膜に埋め込むことができるウェーブフロント角膜インレーとして構成され、非球面は、ウェーブフロント角膜インレーの前面又は背面である。
別の態様では、目のためのウェーブフロント埋め込み型コンタクトレンズ（ＩＣＬ）であって、ａ）ＷＯ１９９９０６２４３４Ａ１の例ではＩＣＬを前眼房の虹彩に固定する又は米国特許第６，１０６，５５３号の例ではＩＣＬを後眼房内の定位置に保持するための触覚区域と、ｂ）ｂ１）球面円柱補正のための直径５ｍｍ～８ｍｍの光学区域にわたって延びるベースラインディオプター度数と、ｂ２）正の球面収差と＋３．０Ｄより小さく＋０．５Ｄより大きい正の焦点オフセットφ１を誘起する直径１．６５ｍｍ～２．５ｍｍの中央区域と、ｂ３）負の球面収差を誘起する外径４．５ｍｍ未満の環状区域とを含むウェーブフロントレンズと、を備えるウェーブフロントＩＣＬを開示する。中央区域及び環状区域での誘起された球面収差及び焦点オフセットからのウェーブフロント誤差により、光学レンズは、１）準調節型連続焦点レンズ、２）ウェーブフロント遠近両用レンズ、３）ウェーブフロント三焦点レンズのいずれかとなる。
一実施形態では、ウェーブフロントＩＣＬは、必要な球面収差を誘起するための中央非球面区域及び環状非球面区域を有する。
また別の態様では、目の屈折補正方法であって、ａ）遠方視力矯正のために少なくとも球面度数ＳＰＨを含む目の屈折異常を判定するステップと、ｂ）目に－０．５Ｄ～－１．２５Ｄの術後近視の進行がある場合でも術後の目が遠距離で優れた視力を保持できるように、術後の目に第１の焦点パワーφ１から第２の焦点パワーφ２の拡張された焦点深度をもたらし、目の球面度数ＳＰＨをφ１からφ２の間にする、屈折補正手術を行うステップと、を含む方法を開示する。一実施形態では、拡張された焦点深度をもたらす屈折補正手術は、拡張された焦点深度を有するウェーブフロントＩＣＬを埋め込むことを含む。例えば、ＱＡＣＩＦ２Ｄの光学系を備えるＩＣＬがＳＰＨ＝０ＤではなくＳＰＨ＝＋０．７５Ｄの目標遠距離で目に埋め込まれる場合、目は、術後２０／２０視力を有するだけでなく、図１５Ｂ／１５Ｃに示したように－０．２５Ｄ～＋１．０Ｄの焦点範囲で優れた視力も有する。これは、１）１Ｄまでの若年成人の術後近視の進行を軽減することができる、２）１Ｄ未満の術後近視の進行は、術後の目が老視を発症する４０歳以降から有益に始まる、ことから有利である。
５．ウェーブフロント単焦点、遠近両用、三焦点、及びＱＡＣＩＦレンズの利点
従来の単焦点及び回折型多焦点レンズは、光学設計及び実験室でのテスト結果に基づいて優れている可能性があるが、それらを実際に人間の目の中又は上に入れたときにそれらの性能には多くの問題がある。
開示されるウェーブフロントレンズ（単焦点及び多焦点）は、従来技術での単焦点／多焦点レンズのいくつかの基本的な問題を解決する：１）回折型多焦点レンズに関連するハロ及びスターバーストをなくす、２）多焦点レンズの焦点間のぼやけたゾーンをなくす、３）従来の単焦点レンズ及び回折型多焦点レンズの像の歪みをなくすことによって患者の視力の質を向上させる、４）２０／２０の焦点深度を拡張し、矯正されない乱視への許容度を高めることによって最良の矯正視力２０／２０を達成する可能性を高める。これは図９Ｂ／９Ｇ、図１２Ｃ、図１３Ｃ、図１４Ｃ、及び図１５Ｃに示されている。
図１６Ａは、本発明のウェーブフロント単焦点／多焦点レンズと、従来の屈折型単焦点レンズ及び回折型単焦点／多焦点レンズとの比較を提供する図である。
図１７Ａは、従来の屈折型単焦点レンズと比較した、本発明の例示的な設計のウェーブフロント多焦点レンズの、夜間の瞳孔径５ｍｍでの計算された網膜像を示す。３つの焦点設定：無限遠での遠方視力のための－０．２５Ｄ、４メートルでの目標視力チャートのための０Ｄ、＋０．２５Ｄの老視のための＋０．２５Ｄを考慮する。図１６Ｂの各四角の角度寸法は０．２５度のアークである。空にある太陽の角度寸法（約０．５度のアーク）に比べて、３つの遠距離での点像分布関数のパターンは非常に小さい：１）従来の単焦点レンズの場合は約１／１２、及び、２）本発明者らのウェーブフロントＥＤＯＦ遠近両用レンズ、ＥＤＯＦ三焦点、及びＱＡＣＩＦレンズの場合は１／１４～１／６。
回折型多焦点レンズは、単焦点レンズ＋キノフォーム回折面として構築される（図１７Ｂの（Ａ）参照）。回折型多焦点レンズの網膜像は、設計された遠方視力矯正のための偏差のない回折次数「０」の回折像、追加の屈折力をもつ偏差のある回折次数「１」の回折像、及び他の偏差のある「より高」次の回折像からなる。したがって、目のウェーブフロント誤差の影響を受ける回折次数「０」の焦点整合像に加えて、それぞれ＋１．７５Ｄ及び＋３．５Ｄの追加の屈折力のための図１７Ｂの（Ｃ）に示された「追加の屈折力」の焦点誤差をもつ回折次数「１」の焦点ずれ像が存在する。したがって、近くの焦点の焦点ずれ像に起因して回折型多焦点レンズにハロ及びスターバーストが関連することは避けられない。加えて、回折レンズに伴う夜間症状は、１）鋭いエッジのパターンによって引き起こされる光の散乱と光の影、２）キノフォームの各ステップでの不連続位相による回折パターン、によって引き起こされる可能性がある。
したがって、本発明者らのウェーブフロント多焦点レンズは、焦点誤差を完全に補正した単焦点レンズと同様の夜間視性能をもつと結論付けることができる。回折型多焦点レンズの夜間のハロ及びスターバーストが効果的に排除される。さらに、本発明者らのウェーブフロント多焦点レンズは、単焦点ＩＯＬの目標遠方視力が最良の遠方視力の４メートルではなく老視を軽減するための１メートル付近である場合、従来の単焦点ＩＯＬよりも優れている。
従来の多焦点レンズの他の２つの基本的な問題は、１）焦点間がぼやけて見えること、２）像の歪みに関連した低い視力の質である。図１０Ｂの単焦点レンズのスルーフォーカスの計算された網膜像から、容認できる視力は、乱視の完全な矯正（ＣＹＬ＝０）のための約＋／－０．２５Ｄの短い焦点深度を有することがわかる。しかしながら、目に矯正されない乱視がある場合、焦点深度がさらに減少する。図１７Ｃは、矯正されない乱視３／８Ｄを伴う－０．７５Ｄ～＋０．７５Ｄの単焦点レンズのスルーフォーカスの計算された網膜像を示す。１）焦点誤差が０．２５Ｄに達するとすぐに網膜像の歪みが生じる、２）２０／２０の焦点深度は＋／－０．２５Ｄよりもはるかに小さいと結論付けることができる。遠距離での回折効率４０％の回折型遠近両用ＩＯＬの場合、網膜像は、ＣＹＬ＝０の図１０Ｂ及びＣＹＬ＝３／８Ｄの図１７Ｃの像と類似しているが、すべての空間周波数にわたってコントラストの低下（１～４０％）がある。したがって、１．５Ｄよりも大きい追加の屈折力をもつ多焦点レンズの場合、焦点のいずれかから約０．２５Ｄの焦点誤差がある任意の焦点距離の焦点間がぼやけて見える又は歪んで見えると予想される。
焦点間が完全にぼやけて見える又は歪んで見えることは、図９Ｂ／９Ｄ／９Ｇ、図１５Ｂ／１５Ｅ、図１２Ｂ、図１３Ｂ、図１４Ｂに示された本発明者らのウェーブフロント遠近両用、三焦点、及びＱＡＣＩＦレンズで効果的に解決される。老視用の本発明者らのウェーブフロントレンズは、各設計の焦点範囲全体で視力２０／４０以上の連続視力を提供する。
６．液体眼科用レンズ
本発明の一態様では、図１８に液体眼科用レンズ（１８０）を開示する。これは、１）前面光学素子（１８１）と背面光学素子（１８２）で形成された可撓性バッグと、前面光学素子と背面光学素子で形成された可撓性バッグに充填された液体（１８３）を有する、液体レンズ部分と、２）液体レンズ区域の液体に浸漬され、液体レンズの屈折特性を変化させるように構成された、固体光学素子（１８４）と、３）固体光学素子（１８４）を可撓性バッグに固定するための取り付け機構（１８５）とを備える。
一実施形態では、液体レンズ部分は、公称屈折力のための非調節状態と異なる屈折力のための調節状態との間で変形可能であるように構成され。固体光学素子（１８４）は、前面及び背面と、液体の屈折率（ｎ２）とは異なる屈折率ｎ１を有する。
液体レンズを外科的に目に取り付けるための多くの機構は、従来技術では液体レンズの調節制御のためのものである。一実施形態では、液体眼科用レンズはさらに、目の毛様体筋の動きによって加わる力に応答して変形するように構成された触覚部分を備え、触覚部分は、液体レンズ部分と流体連通する内部液体体積を有する。
また別の実施形態では、液体レンズ部分に浸漬される固体光学素子は、組み合わせる液体レンズの球面度数を変化させるように構成された光学的に球面レンズである。この設計により、液体レンズの前面要素及び背面要素に同じ構造を使用してＩＯＬ度数要件が異なる大勢の人々に適合させることができる。液体レンズは、浸漬される固体光学素子なしで、前面（１０１）、背面（１０２）、及び液体の１つの構造設計で、２９ＤのＩＯＬ度数を有する。その形状を変形させて４．０Ｄまでの固定の調節範囲を実現することができる。浸漬される固体光学素子を＋１１．０Ｄ～－１１．０Ｄの１つの屈折力のために選択できる場合、液体レンズの同じ構造と浸漬されるレンズの組み合わせは、＋１８Ｄ～＋４０Ｄの焦点範囲を実現する。変形可能な液体レンズに１つの構造を用いることの１つの利点は、変形可能な液体レンズの異なる構造に起因する調節制御の潜在的変動を減らすことである。
また別の実施形態では、液体レンズ部分に浸漬される固体光学素子は、液体レンズに円柱度数を追加するように構成された光学的にトーリックレンズである。これにより、液体レンズの前面要素及び背面要素に調節型ＩＯＬの同じ構造を使用して調節型トーリックＩＯＬに適合させることができる。
さらに別の実施形態では、液体レンズ部分に浸漬される固体光学素子は、直径およそ３．５ｍｍ、例えば、２．２ｍｍ～４．５ｍｍの液体レンズの中央区域に球面収差及び焦点オフセットを誘起し、誘起された球面収差及び焦点オフセットは、人間の目に埋め込まれるときに液体ＩＯＬによって矯正されないまま残る乱視、コマ収差、焦点誤差、老視の軽減をもたらす。
７．老視矯正のためのウェーブフロント角膜インプラント
一態様では、目の老視矯正用に構成されるウェーブフロント角膜インプラントを開示する。ウェーブフロント角膜インプラントは、直径Ｄ１が２．０ｍｍ～４．５ｍｍの光学素子を備える。光学素子は、均一な厚さのベース区域と、屈折補正のためのアドオン区域を有する。全厚は、１０ミクロン～５０ミクロンである。アドオン区域は、１）直径Ｄ０が１．５ｍｍ～２．５ｍｍの中央区域での１．０Ｄ～２．５Ｄの正の焦点パワーφ１と、２）中央区域での正の球面収差と、３）中央区域の外側の環状区域での負の球面収差を含むウェーブフロント誤差を目に誘起する。
一実施形態では、環状区域はさらに、－１．０Ｄ～＋１．０Ｄの焦点誤差を誘起することができる。
米国特許第８，０５７，５４１ Ｂ２号、第８，９００，２９６Ｂの正レンズの形態の従来の角膜インレーとは異なり、ウェーブフロント遠近両用設計、ウェーブフロント三焦点設計、及びＱＡＣＩＦ設計のうちの１つを用いるウェーブフロントインレーは、＋１．０Ｄ～＋２．５Ｄの追加の屈折力で、遠距離で２０／２０以上、近距離で２０／２０以上の優れた視力をもたらす。
均一な厚さのベース区域は、平行プレートとして、又は正常な角膜の曲率半径のように約７．８ｍｍの曲率半径を有するように構成することができる。一実施形態では、アドオン区域は、角膜インプラント全体でのみ厚さが変化するように構成される。
別の実施形態では、角膜インプラントは、生物適合性材料で作製され、成形又は旋盤加工のプロセスで作成される。
別の実施形態では、角膜インプラントは、ドナーからのヒト角膜組織で作製され、ＵＶ光を用いるレーザーアブレーション及び／又は短パルスレーザでのレーザ切断を用いるプロセスを通じて作製される。
また別の実施形態では、角膜インプラントのアドオン光学区域は、厚さの変化と屈折率の変化を含む。屈折率の変化は、短パルスレーザを使用して実現することができる。角膜インプラントに屈折率の変化を採用することは、屈折率の変化は０．００１～０．０３の範囲内で非常に小さいため、ウェーブフロントマップの微調整が可能になるという利点がある。
さらに別の実施形態では、ウェーブフロント角膜インプラントは、レーザーアブレーション／切断と、短パルスレーザを用いる角膜組織の屈折率の変化のプロセスで、ドナーからのヒト角膜組織で作製される。
一実施形態では、アドオン区域はさらに、遠方視力異常の１）従来の球面補正、又は２）球面円柱補正のために、角膜インプラントにわたって延びるベースラインディオプター度数を含む。
別の実施形態では、角膜インプラントのアドオン区域はさらに、ρｎの項のウェーブフロント誤差として特徴付けられる一般化された球面収差を誘起し、ｎは３以上の整数である。
８．人間の目の老視矯正のためのウェーブフロント外科的手技
本発明の一態様では、人間の目の老視矯正のための外科的手技のウェーブフロント方法を開示する。ウェーブフロント手技は、１）第１のレーザビームを使用して、瞳孔中央に、直径Ｄ１が２．０ｍｍ～４．５ｍｍの、光学効果がウェーブフロント誤差Ｗ１（ｒ）によって表される中央アイランドを生成し、２）第２のレーザビームを使用して、瞳孔中央での屈折率の変化により角膜組織の屈折率をδｎ及び組織の深度分布ｄ（ｒ）だけ変化させることを含む。第１のレーザに起因する中央アイランドの効果Ｗ１（ｒ）と、角膜に第２のレーザビームを用いるレーザ書き込みを通じて作製された屈折率分布型（ＧＲＩＮ）光学系との組み合わせにより、ａ）直径Ｄ０が１．５ｍｍ～２．５ｍｍの中央区域での１．０Ｄ～＋２．５０Ｄの正の焦点パワーφ０と、ｂ）中央区域での正の球面収差と、ｃ）中央区域の外側の環状区域での負の球面収差と、ｄ）環状区域での－１．０Ｄ～＋１．０Ｄの焦点誤差とを含む、組み合わされたウェーブフロント誤差が生じる。
一実施形態では、ウェーブフロント手技はさらに、遠方視力異常のために必要に応じて、第１のレーザを使用して、ベースライン屈折補正、或いは従来の球面補正又は球面円柱補正を生成することを含み、ベースライン屈折補正は、ＵＶビームを用いる組織アブレーション又は短パルスレーザを用いる組織除去のいずれかによって行われる。
９．コンタクトレンズフィッティングのためのウェーブフロントレンズ
本発明の一態様では、人間の目をテストするためのウェーブフロントコンタクトレンズを開示する。テストコンタクトレンズは、１）直径５ｍｍ～９ｍｍの光学区域にわたって延びる、特定の目に関するものではなく理論上の、仮想ベースラインディオプター度数と、ｂ）少なくとも１つの非球面を使用して目の瞳孔中央に追加の球面収差を誘起する、レンズ中央での直径２．２ｍｍ～４．５ｍｍの少なくとも中央非球面区域とを備える。
いくつかの実施形態では、仮想ベースラインディオプター度数は、ａ）屈折力のない光学的に平凹、ｂ）目の乱視の矯正、ｃ）仮想球面円柱補正、のうちの少なくとも１つを含む。
一実施形態では、テストコンタクトレンズはさらに、中央非球面区域での焦点オフセットを含む。
別の実施形態では、中央非球面区域は、第１の区域に正の球面収差及び第２の区域に負の球面収差を誘起するための少なくとも１つの非球面を有するように構成され、第１の区域と第２の区域は同軸である。
別の態様では、コンタクトレンズを処方するための方法を開示する。この方法は、１）球面度数のＳＰＨ及び／又はＣＹＬ及びＡＸＩＳによって指定される乱視を含む、コンタクトレンズの球面円柱補正を決定するステップと、２）２ａ）直径５～９ｍｍの光学区域にわたって延びる仮想ベースラインディオプター度数と、２ｂ）少なくとも１つの非球面を使用して目の瞳孔中央に追加の球面収差を誘起する、レンズ中央での直径Ｄ０が２．２ｍｍ～４．５ｍｍの少なくとも中央非球面区域と、を備えるテストコンタクトレンズであるウェーブフロントコンタクトレンズを、テストする目の上に配置するステップと、３）フォロプターを使用してコンタクトレンズの決定された球面円柱補正を主観的に更新するステップと、４）テストする目の上に配置されたウェーブフロントコンタクトレンズの更新された球面円柱補正及び光学特性に基づいてコンタクトレンズを処方するステップとを含む。
また別の態様では、コンタクトレンズを処方するためのシステムについて説明する。このシステムは、１）目の収差を測定するウェーブフロントモジュールと、２）２ａ）焦点誤差ＳＰＨ及び／又はＣＹＬ及びＡＸＩＳによって指定される乱視からなる、コンタクトレンズの球面円柱補正を決定するための、及び、２ｂ）従来の球面円柱補正の下での目の推定される残余屈折異常を軽減するために矯正する目に球面収差を誘起する、レンズ中央部での直径２．２ｍｍ～４．５ｍｍの少なくとも非球面コンポーネントを決定するための、プロセッサモジュールと、３）少なくとも球面度数ＳＰＨを維持または変更することによってコンタクトレンズの決定された球面円柱補正を主観的に更新するためのフォロプターモジュールと、４）更新された球面円柱補正とレンズの中央部にある非球面コンポーネントに基づいてコンタクトレンズを処方するための出力モジュールと、を備える。
一実施形態では、従来の球面円柱補正の下での目の推定される残余屈折異常としては、乱視、コマ収差、焦点誤差、及び老視が挙げられる。
別の実施形態では、コンタクトレンズの決定された球面円柱補正を主観的に更新することはさらに、テストする目の上にウェーブフロントコンタクトレンズを配置することを含み、ウェーブフロントコンタクトレンズは、レンズ中央部に直径２．２ｍｍ～４．５ｍｍの少なくとも非球面コンポーネントを含み、レンズの非球面コンポーネントは、矯正する目に球面収差を誘起する。このシステムはさらに、従来のコンタクトレンズとウェーブフロントコンタクトレンズとの間での選択を提供することができる。
さらに別の実施形態では、１）３０サイクル／度を超える高い空間周波数での変調伝達関数のコントラストを高め、最良の矯正視力を２０／２０以上に改善する、２）像の歪みをなくす、特に３０サイクル／度未満の低い空間周波数での位相伝達関数（ＰＴＦ）の位相反転をなくす目的で、視力最適化のためにレンズの中央部での少なくとも非球面コンポーネントを決定する。
１０．目の高次収差のための治療的処置
視力矯正のために目の瞳孔中央に球面収差を誘起することは有力であり、矯正されない乱視、焦点誤差、コマ収差、及び老視の軽減をもたらす。本発明者らのウェーブフロント技術によるレンズは、目の高次収差の治療的補正を改善するのにも効果的である。
一態様では、目の治療的処置のためのコンタクトレンズであって、ａ）遠方視力異常の矯正のために直径５ｍｍ～８ｍｍのレンズの光学区域にわたって延びる、焦点誤差、乱視、及びコマ収差、球面収差などの高次のゼルニケ収差を含むベースラインウェーブフロント屈折補正と、ｂ）遠方視力異常の矯正における不完全性を軽減するために目の瞳孔中央に球面収差を誘起する、レンズの中央にある少なくとも１つの非球面区域と、を備えるコンタクトレンズを開示する。
一実施形態では、遠方視力異常の矯正における不完全性は、以下の欠点のうちの１つ又は複数を含む：１）ベースラインウェーブフロント補正と目のウェーブフロント誤差との見当合わせ誤差、２）ベースラインウェーブフロント屈折補正におけるいくつかの収差を補正する際の制限、及び３）遠方視力異常のためのベースラインウェーブフロント補正を測定する際の不完全性。
一実施形態では、治療用コンタクトレンズはさらに、直径６．０～１３ｍｍの光学的に透明な外側区域を含む。
別の実施形態では、治療用コンタクトレンズは、ＥＤＯＦ単焦点レンズ、ＥＤＯＦ遠近両用レンズ、ＥＤＯＦ三焦点レンズ、及びＱＡＣＩＦレンズとして構成される。
１１．目を含む視力装置を改善するための方法及び装置
視力矯正のために目の瞳孔中央に球面収差を誘起することは、従来の補正レンズによって矯正されないまま残る乱視、コマ収差、焦点誤差、及び老視を補正するのに有力であることが見出されている。これはまた、イメージセンサとして目を含む視力装置を改善するために適用することができる。
本発明の一態様では、イメージセンサとして人間の目を使用する改善された視力装置を開示する。視力装置は、１）光学像モジュールと、２）目に最も近いレンズ又はレンズのグループであるアイピースモジュールとを備える。アイピース又は光学像モジュールのいずれかは、直径Ｄ０が２．２ｍｍ～４．５ｍｍの少なくとも人間の目の瞳孔中央に球面収差を誘起する。
一実施形態では、視力装置は、バーチャルリアリティ（ＶＲ）デバイス、実体顕微鏡及び手術用顕微鏡を含む顕微鏡、単眼鏡又は双眼鏡を含む望遠鏡、暗視ゴーグル及びゲームゴーグルを含むビジョンゴーグルのうちの１つである。
別の実施形態では、光学像モジュールは、ａ）近くの物体の顕微鏡ビュー、ｂ）遠くの物体の望遠鏡ビュー、ｃ）電子ディスプレイビュー、のうちの１つを提供する。
また別の実施形態では、アイピースは、光軸の近くの小さい開口数内に球面収差を誘起する、４．５ｍｍまでの目の瞳孔直径を覆う、中央非球面区域を有する。
さらに別の実施形態では、アイピースの中央非球面区域はさらに、誘起された球面収差を超える焦点オフセットを含む。
一実施形態では、アイピースは、ａ）直径Ｄ０が１．５ｍｍ～２．５ｍｍの中央区域での＋１．０Ｄ～＋２．５Ｄの正の焦点パワーと、ｂ）中央区域の追加の正の球面収差と、ｃ）中央区域の外側の外径２．５ｍｍ～４．５ｍｍの環状区域での負の球面収差とを含むウェーブフロント誤差を誘起するために中央に非球面区域を有する。
さらに別の実施形態では、アイピースはさらに、視力装置が直径４．５ｍｍを超える目の瞳孔に用いられる場合に瞳孔周辺での人間の目の球面収差を補正する。
一実施形態では、アイピースは、直径Ｄ０が３．０ｍｍ～４．５ｍｍの少なくとも瞳孔中央での観察者の目に反対符号の球面収差を誘起する。
別の実施形態では、少なくとも観察者の目の瞳孔中央に球面収差を誘起することは、従来のアイピースに位相プレートを追加することによって達成される。アイピースはさらに、様々な度合いの近視又は遠視がある目の焦点調節と、アイピースの光軸と目の瞳孔中央との位置合わせを支援する瞳孔追跡装置を提供することができる。
さらに別の実施形態では、視力装置はさらに、手術器具又はヘッドマウント装置と一体化される。
本発明の別の態様では、目に最も近いレンズ又はレンズのグループであり、１つの非球面を備える、少なくとも直径Ｄが２．２ｍｍ～４．５ｍｍの光学系の中央区域に球面収差を誘起するためのアイピースを開示する。一実施形態では、アイピースはさらに、視力装置が直径４．５ｍｍを超える目の瞳孔に用いられる場合に瞳孔周辺での人間の目の球面収差を補正する。
１９世紀に発見されて以来、球面収差は、乱視、コマ収差のような像のぼやけを引き起こす光学的欠陥と考えられてきた。しかしながら、本発明では疾患を治療するための薬剤に用いられるいくつかの有害物質及び薬物が有効となるのに十分なだけ少量で制御された様態で人体に送達されるときと同様に、球面収差は、乱視、コマ収差、焦点誤差、及び老視を含む眼科用レンズによって矯正されないまま残った一般的な屈折異常の処置のために制御された様態で目の瞳孔中央にレンズで意図的に送達され得ることを示した。これらの矯正されない屈折異常は、ほとんどすべての目の視力矯正の質を低下させ、低い視力、歪んで見える、及び夜間症状を引き起こす。
球面収差が誘起されたこれらのレンズが目の中に又は上に配置されるとき、目の視軸からのレンズの偏心が可能となる。レンズの偏心があるときの光学的品質をシミュレートし、０．５ｍｍ以内のレンズの偏心はレンズの性能に影響しないか又は無視できるとの結論に至った。
また、目の瞳孔周辺での過剰な球面収差は夜間視を低下させる可能性があることも指摘しなければならない。瞳孔周辺での球面収差は、従来の非球面レンズと同じように扱うことができる。ウェーブフロントレンズ（単焦点レンズ、遠近両用レンズ、三焦点レンズ、ＱＡＣＩＦレンズ）は、中央非球面区域を超えた瞳孔周辺での光学特性にいくつかのオプションがある。これらのウェーブフロントレンズは、１）中央非球面区域の外側の球面区域、２）トーリックレンズ全体でのトーリック形状、３）高い屈折力で補正レンズの球面収差を変更するための及び／又は瞳孔周辺での正常な目の平均球面収差を補正するための、中央非球面区域の外側の非球面区域、を含むように構成することができる。
開示される発明の実施形態への詳細な言及を行い、その１つ又は複数の例を添付図に示している。各例は、本技術を限定するものではなく本技術を説明するために提供されている。実際には、本明細書は本発明の特定の実施形態に関して詳細に説明しているが、当業者は、上記の理解を得れば、これらの実施形態の変更、変形、及び均等物を容易に想像できることが理解されるであろう。例えば、一実施形態の一部として図示又は説明された特徴を別の実施形態と共に使用してさらに別の実施形態を生み出すことができる。したがって、本主題は、付属の請求項及びそれらの均等物の範囲内のすべてのこのような修正及び変形をカバーすることが意図されている。本発明へのこれらの及び他の修正及び変形は、付属の請求項により具体的に記載されている本発明の範囲から逸脱することなく、当業者によって実施され得る。さらに、当業者は、上記の説明が単なる例であり、本発明を限定することを意図していないことを理解するであろう。

Claims (63)

  1. 埋め込み型レンズ又は装着型レンズとして構成された、目のためのウェーブフロント技術による単焦点レンズであって、
    ａ）球面円柱補正のための直径５ｍｍ～８ｍｍの光学区域にわたって延びるベースラインディオプター度数と、
    ｂ）直径Ｄ０が２．５ｍｍ～４．５ｍｍの単焦点レンズの中央に少なくとも１つの非球面を有する少なくとも１つの非球面区域と、
    を備え、前記非球面区域は、目の瞳孔中央に球面収差を誘起し、前記レンズの中央に誘起された球面収差（ウェーブフロント誤差）は、球面円柱補正によって矯正されないまま残った目の残余屈折異常の治療を提供し、前記残余の矯正されない屈折異常は、乱視、焦点誤差、コマ収差、及び目の瞳孔中央で顕著な他のより高次の収差を含む、
    レンズ。
  2. 前記目の残余の矯正されない屈折異常はさらに、＋１ディオプター未満の老視を含む、請求項１に記載のレンズ。
  3. コンタクトレンズ、眼内レンズ（ＩＯＬ）、調節型眼内レンズ（ＡＩＯＬ）、埋め込み型コンタクトレンズ（ＩＣＬ）、及びフェイキックＩＯＬとして構成される、請求項１に記載のレンズ。
  4. 前記中央非球面区域はさらに、球面円柱補正に加えて－０．７５Ｄ～＋１．２Ｄの追加の焦点オフセットを誘起するように構成される、請求項１に記載のレンズ。
  5. 前記中央非球面区域に誘起された球面収差は、Ｓ１ ＊（ρ／ｒ０）４のウェーブフロント誤差として表され、ここで、ｒ０＝０．５＊Ｄ０は中央非球面区域の半径であり、ｒ０は１．２５ｍｍ～２．２５ｍｍであり、ρは、瞳孔平面内の極半径であり、０～ｒ０の値を有する、請求項１に記載のレンズ。
  6. 前記Ｓ１は、正であり、大きさが０．７８＊（Ｄ０／３．５）４を超えるか、又は負で、大きさが０．２６＊（Ｄ０／３．５）４を超え、ゆえに、矯正される目からの球面収差とウェーブフロント技術による単焦点レンズからの球面収差を組み合わせた大きさは、正常な人間の目の球面収差の統計的平均の２倍以上である、請求項５に記載のレンズ。
  7. 前記中央非球面区域に誘起された球面収差及び追加の焦点オフセットは、
    Ｗ（ρ，θ）＝Ｓ１ ＊（ρ／ｒ０）４－０．５＊φ＊ρ２
    として表され、ここで、ｒ０＝０．５＊Ｄ０は、中央非球面区域の半径であり、ρは、瞳孔平面内の極半径であり、０～ｒ０の値を有し、φは焦点オフセットであり、Ｓ１はウェーブフロント技術による単焦点レンズに誘起された全球面収差である、請求項４に記載のレンズ。
  8. 前記誘起された焦点オフセットφは、負であり、大きさは０．７５Ｄ未満（φ＞－０．７５Ｄ）であり、前記全球面収差Ｓ１は、負であり、前記中央非球面区域において－０．７１ミクロン～－７．５１ミクロンである、請求項７に記載のレンズ。
  9. 前記誘起された焦点オフセットφは、正であり、０．７５Ｄ未満（φ＜０．７５Ｄ）であり、前記全球面収差Ｓ１は、正であり、前記中央非球面区域において０．７１ミクロン～７．５ミクロンである、請求項７に記載のレンズ。
  10. 前記中央非球面区域はさらに、ρｎの複数の項の合計として特徴付けられる一般化された球面収差を誘起するように構成され、ｎは３以上の整数である、請求項５に記載のレンズ。
  11. 前記単焦点レンズは、直径９ｍｍ～１６ｍｍのウェーブフロント技術による単焦点コンタクトレンズとして構成され、前記非球面は、前記コンタクトレンズの前面又は背面である、請求項４に記載のレンズ。
  12. 前記焦点オフセットは、正であり、大きさがゼロより大きく１．２Ｄより小さく、前記瞳孔中央に誘起された球面収差は、直径２．５ｍｍ～４．５ｍｍの中央非球面区域で０．３１ミクロン～７．５１ミクロンである、請求項１１に記載のレンズ。
  13. 前記誘起された球面収差は、負であり、直径２．５ｍｍ～４．５ｍｍの中央非球面区域で－０．３１ミクロン～－７．５１ミクロンであり、焦点オフセットの大きさは０．５Ｄ未満である、請求項１１に記載のレンズ。
  14. 前記Ｓ１は、個々の目で測定された球面収差に基づいて個別に決定される、請求項１２又は請求項１３に記載のレンズ。
  15. 治療的処置のために目の高次収差の補正をさらに含み、前記目の高次収差は、目の乱視及び焦点誤差を除く収差である、請求項１１に記載のレンズ。
  16. 前記コンタクトレンズはさらに、ウェーブフロント技術によるトーリックコンタクトレンズとして構成される、請求項１１に記載のレンズ。
  17. 前記コンタクトレンズの背面はさらに、目の上でのレンズの回転を防ぐためにレンズ周辺部が非球面形状になるように構成される、請求項１６に記載のレンズ。
  18. 直径５ｍｍ～７ｍｍのウェーブフロント技術による単焦点眼内レンズ（ＩＯＬ）として構成され、前記非球面は、前記ＩＯＬの前面又は背面のいずれかである、請求項４に記載のレンズ。
  19. 前記焦点オフセットは負であり、大きさがゼロより大きく０．７５Ｄより小さく、前記誘起された球面収差は、直径２．５ｍｍ～４．５ｍｍの中央非球面区域で－０．３１ミクロン～－７．５ミクロンである、請求項１８に記載のレンズ。
  20. 前記焦点オフセットは、正であり、＋０．２５Ｄ～＋１．２０Ｄであり、前記誘起された球面収差は、直径２．５ｍｍ～４．５ｍｍの中央非球面区域で０．３１ミクロン～７．５１ミクロンである、請求項１８に記載のレンズ。
  21. さらにトーリックＩＯＬとして構成される、請求項１８に記載のレンズ。
  22. 前記ＩＯＬは、調節型ＩＯＬとして構成される、請求項１８に記載のレンズ。
  23. ａ）瞳孔周辺での正常な目の球面収差を補正する、ｂ）人間の目の瞳孔周辺での球面収差を修正するために、中央非球面区域の外側に非球面区域を含むようにさらに構成される、請求項１に記載のレンズ。
  24. 埋め込み型レンズ又は装着型レンズとして構成された、目のためのウェーブフロント遠近両用レンズであって、
    球面円柱補正のための直径５ｍｍ～８ｍｍの光学区域にわたって延びるベースラインディオプター度数と、
    直径が２．５ｍｍより小さく１．８ｍｍより大きい中央区域での、＋２．０Ｄより小さく＋０．２５Ｄより大きい正の焦点オフセットφ１と、
    少なくとも中央にある、外径が４．５ｍｍより小さく２．５ｍｍより大きい、２つの中央非球面区域と、
    を備え、前記中央非球面区域は、第１の区域に正の球面収差及び第２の区域に負の球面収差を誘起するための少なくとも１つの非球面を備え、前記第１の区域と第２の区域は同軸である、レンズ。
  25. 前記第２の区域はさらに、１．５Ｄより小さい正の焦点オフセットを有する、請求項２４に記載のレンズ。
  26. コンタクトレンズ、眼内レンズ（ＩＯＬ）、調節型眼内レンズ（ＡＩＯＬ）、ＩＣＬ（埋め込み型コンタクトレンズ又は後房型有水晶体眼内レンズ）、フェイキックＩＯＬとして構成される、請求項２４に記載のレンズ。
  27. 前記誘起された正の球面収差及び負の球面収差は、光路差（ＯＰＤ）、又は瞳孔にわたるウェーブフロント誤差で表され、すなわち、
    ρ≦ｒ０の場合、ＯＰＤ（ρ）＝Ｓ１ ＊（ρ／ｒ０）４
    ｒ０＜ｒ≦ｒ１の場合、ＯＰＤ（ρ）＝（－Ｓ２）＊（ρ／ｒ１）４
    ここで、ρは瞳孔平面内の極半径であり、Ｓ１は、正であり、第１の区域の正の球面収差を表し、ｒ０＝０．５＊Ｄ０は、０．８７ｍｍより大きく１．２５ｍｍより小さい第１の区域の半径であり、（－Ｓ２）は負であり、第２の区域の負の球面収差を表し、ｒ１は、第２の区域の外径であり、２．２５ｍｍより小さく１．２５ｍｍより大きい、請求項２４に記載のレンズ。
  28. 前記中央区域のピークの正の球面収差は、０．２０ミクロンより大きく１．５０ミクロンより小さい、請求項２７に記載のレンズ。
  29. 前記環状区域のピークの負の球面収差は、大きさが０．２５ミクロンより大きく６ミクロンより小さい、請求項２７に記載のレンズ。
  30. 前記非球面区域はさらに、ρｎの複数の項の合計として特徴付けられる一般化された球面収差を誘起し、ｎは３以上の整数である、請求項２７に記載のレンズ。
  31. 前記遠近両用コンタクトレンズは、直径９ｍｍ～１６ｍｍであり、前記非球面は、前記遠近両用コンタクトレンズの前面又は背面のいずれかである、請求項２６に記載のレンズ。
  32. 前記遠近両用コンタクトレンズの背面はさらに、レンズがトーリック遠近両用コンタクトレンズである場合に目の上でのレンズの回転を防ぐためにレンズ周辺部が非球面形状になるように構成される、請求項３１に記載のレンズ。
  33. 前記遠近両用レンズは、直径５ｍｍ～７ｍｍのウェーブフロント遠近両用眼内レンズ（ＩＯＬ）として構成され、前記非球面は、前記ＩＯＬの前面又は背面である、請求項２６に記載のレンズ。
  34. 前記ＩＯＬはさらに、調節型ＩＯＬとして構成される、請求項３３に記載のレンズ。
  35. 前記遠近両用レンズは、視力矯正のために目の角膜に埋め込むことができるウェーブフロント角膜インレーとして構成され、前記非球面は、ウェーブフロント角膜インレーの前面又は背面である、請求項２４に記載のレンズ。
  36. 埋め込み型レンズ又は装着型レンズとして構成された、目のためのウェーブフロント三焦点レンズであって、
    球面円柱補正のための直径５ｍｍ～８ｍｍの光学区域にわたって延びるベースラインディオプター度数と、
    直径Ｄ０が２．１ｍｍより小さく１．６５ｍｍより大きい中央区域にある、＋３．０Ｄより小さく＋１．０Ｄより大きい正の焦点オフセットφ１と、
    少なくとも三焦点レンズの中央にある、外径が４ｍｍより小さく２．５ｍｍより大きい、２つの中央非球面区域と、
    を備え、
    前記中央非球面区域は、第１の区域に正の球面収差及び第２の区域に負の球面収差を誘起するための少なくとも１つの非球面を備え、前記第１の区域と第２の区域は同軸であり、
    前記中央非球面区域に誘起された焦点オフセットφ１及び誘起された球面収差からのウェーブフロント誤差は、三焦点レンズ、すなわち、第１の「遠距離」焦点、「中距離」の追加の屈折力を備えた第２の焦点、及び「近距離」の追加の屈折力を備えた第３の焦点を生み出し、前記中央区域での正の焦点オフセットφ１は、三焦点レンズの全焦点範囲よりも小さくなければならない、レンズ。
  37. コンタクトレンズ、眼内レンズ（ＩＯＬ）、調節型眼内レンズ（ＡＩＯＬ）、ＩＣＬ（埋め込み型コンタクトレンズ又は後房型有水晶体眼内レンズ）、フェイキックＩＯＬ、又は角膜インレーとして構成される、請求項３６に記載のレンズ。
  38. 前記誘起された正の球面収差及び負の球面収差は、光路差（ＯＰＤ）、又は瞳孔にわたるウェーブフロント誤差で表され、すなわち、
    ρ≦ｒ０の場合、ＯＰＤ（ρ）＝Ｓ１ ＊（ρ／ｒ０）４
    ｒ０＜ｒ≦ｒ１の場合、ＯＰＤ（ρ）＝（－Ｓ２）＊（ρ／ｒ１）４
    ここで、ρは瞳孔平面内の極半径であり、内径ｒ０は、０．８２ｍｍより大きく１．１ｍｍより小さく、Ｓ１は中央区域のピークの正の球面収差であり、外径ｒ０は、１．２０ｍｍより大きく２ｍｍより小さく、（－Ｓ２）は、環状区域のピークの負の球面収差である、請求項３６に記載のレンズ。
  39. 前記中央区域のピークの正の球面収差は、０．３ミクロンより大きく２ミクロンより小さい、請求項３８に記載のレンズ。
  40. 前記環状区域のピークの負の球面収差は、０．５ミクロンより大きく８．５ミクロンより小さい、請求項３８に記載のレンズ。
  41. 前記非球面区域はさらに、ρｎの複数の項の合計として特徴付けられる一般化された球面収差を誘起し、ｎは３以上の整数である、請求項３８に記載のレンズ。
  42. 前記三焦点レンズは、直径９ｍｍ～１６ｍｍのウェーブフロント三焦点コンタクトレンズとして構成され、前記非球面は、コンタクトレンズの前面又は背面である、請求項３７に記載のレンズ。
  43. 前記三焦点コンタクトレンズの背面はさらに、コンタクトレンズがトーリックレンズでもある場合に目の上でのレンズの回転を防ぐためにレンズ周辺部が非球面形状になるように構成される、請求項４２に記載のレンズ。
  44. 前記三焦点レンズは、直径５ｍｍ～７ｍｍウェーブフロント三焦点眼内レンズ（ＩＯＬ）として構成され、前記非球面は、前記ＩＯＬの前面又は背面である、請求項３７に記載のレンズ。
  45. 目のための連続焦点（ＣＩＦ）レンズであって、１．０Ｄより大きい焦点範囲の視力矯正のための連続焦点をもたらす多焦点構造を含む直径８ｍｍ未満の光学区域を有し、前記多焦点構造は、実質的に連続した焦点をもたらすように互いにすぐ近くに隣接する複数の焦点を有し、前記複数の焦点は、非球面を使用して直径４ｍｍ未満のレンズ中央部に球面収差を誘起するか、又は回折光学系を使用して同時に複数の焦点を生み出すことによって実現される、レンズ。
  46. 球面円柱補正のための直径５ｍｍ～８ｍｍの光学区域にわたって延びるベースラインディオプター度数と、
    ２．０Ｄより小さく０．７５Ｄより大きい正の焦点オフセットφ１と、直径が２．７５ｍｍより小さく１．９ｍｍより大きい中央非球面区域で０．２５ミクロンより大きく２．７５ミクロンより小さい正の球面収差Ｓ１とを有する、中央非球面区域と、
    負の球面収差を有する、外径が４．５ｍｍより小さく２．５ｍｍより大きい、中央非球面区域の外側の環状非球面区域と、
    を備え、前記ベースラインディオプター度数を超えるウェーブフロント誤差により、レンズは、１ディオプター以上２ディオプターまでほぼ連続焦点となる、準調節型連続焦点（ＱＡＣＩＦ）レンズとしてさらに構成される、請求項４５に記載のレンズ。
  47. コンタクトレンズ、眼内レンズ（ＩＯＬ）、調節型眼内レンズ（ＡＩＯＬ）、ＩＣＬ（埋め込み型コンタクトレンズ又は後房型有水晶体眼内レンズ）、フェイキックＩＯＬ、又は角膜インレーとして構成される、請求項４６に記載のレンズ。
  48. 前記中央非球面区域の外側の環状非球面区域はさらに、０より大きく１．５Ｄより小さい正の焦点オフセットを有するように構成される、請求項４６に記載のレンズ。
  49. 前記誘起された正の球面収差及び負の球面収差は、光路差（ＯＰＤ）、又は瞳孔にわたるウェーブフロント誤差で表され、すなわち、
    ρ≦ｒ０の場合、ＯＰＤ（ρ）＝Ｓ１ ＊（ρ／ｒ０）４
    ｒ０＜ｒ≦ｒ１の場合、ＯＰＤ（ρ）＝（－Ｓ２）＊（ρ／ｒ１）４
    ここで、ρは瞳孔平面内の極半径であり、Ｓ１は、正であり、前記中央非球面区域での正の球面収差を表し、ｒ０＝０．５＊Ｄ０は、直径が１．４ｍｍより小さく０．９ｍｍより大きい中央非球面区域の半径であり、（－Ｓ２）は負であり、第２の区域の負の球面収差を表し、ｒ１は、２．２５ｍｍより小さく１．２５ｍｍより大きい環状非球面区域の外径である、請求項４６に記載のレンズ。
  50. 前記負の球面収差（－Ｓ２）の大きさは、４．５ｍｍより小さく２．５ｍｍより大きい環状非球面区域の外径にわたって０．１５ミクロンより大きく４．７５ミクロンより小さい、請求項４９に記載のレンズ。
  51. 前記非球面区域はさらに、ρｎの複数の項の合計として特徴付けられる一般化された球面収差を誘起し、ｎは３以上の整数である、請求項４９に記載のレンズ。
  52. 前記コンタクトレンズは直径９ｍｍ～１６ｍｍであり、前記非球面は、コンタクトレンズの前面又は背面である、請求項４７に記載のレンズ。
  53. 前記コンタクトレンズの背面はさらに、コンタクトレンズがトーリックレンズでもある場合に目の上でのレンズの回転を防ぐためにレンズ周辺部が非球面形状になるように構成される、請求項５２に記載のレンズ。
  54. 前記ＩＯＬは直径５ｍｍ～７ｍｍであり、前記非球面は、前記ＩＯＬの前面又は背面である、請求項４７に記載のレンズ。
  55. 目のためのウェーブフロント埋め込み型コンタクトレンズ（ＩＣＬ）であって、
    ＩＣＬを前眼房の虹彩に固定する又はＩＣＬを後眼房内の定位置に保持するための触覚区域と、
    光学レンズ区域と、
    を備え、前記光学レンズ区域は、ｉ）球面円柱補正のための直径５ｍｍ～８ｍｍの光学区域にわたって延びるベースラインディオプター度数と、ｉｉ）正の球面収差と＋３．０Ｄより小さく＋０．５Ｄより大きい正の焦点オフセットφ１を誘起する直径１．６５ｍｍ～２．５ｍｍの中央区域と、ｉｉｉ）負の球面収差を誘起する外径４．５ｍｍ未満の環状区域とを含み、
    前記中央区域及び環状区域での誘起された球面収差及び焦点オフセットからのウェーブフロント誤差により、光学レンズは、ｉ）準調節型連続焦点レンズ、ｉｉ）ウェーブフロント遠近両用レンズ、ｉｉｉ）ウェーブフロント三焦点レンズのいずれかとなる、ウェーブフロントＩＣＬ。
  56. 前記中央区域及び前記環状区域は、球面収差を誘起するために非球面である、請求項５５に記載のウェーブフロントＩＣＬ。
  57. 目の屈折補正方法であって、
    遠方視力矯正のために少なくとも球面度数ＳＰＨを含む目の屈折異常を判定するステップと、
    第１の焦点パワーφ１と第２の焦点パワーφ２との間の拡張焦点深度の屈折補正手術を行い、術後の目に将来近視の進行が生じたとしても遠距離で優れた視力を維持できるように目標球面度数ＳＰＨを第１の焦点パワーφ１と第２の焦点パワーφ２の間に設定するステップと、
    を含む、方法。
  58. 前記屈折補正手術は、拡張された焦点深度を有するウェーブフロントＩＣＬを埋め込むことを含む、請求項５７に記載の方法。
  59. 液体眼科用レンズであって、
    前面光学素子と背面光学素子で形成された可撓性バッグと、前記前面光学素子と背面光学素子で形成された可撓性バッグに充填された液体とを有する、液体レンズ部分と、
    前記液体レンズ区域の液体に浸漬され、前記液体レンズの屈折特性を変化させるように構成された固体光学素子と、
    前記固体光学素子を前記可撓性バッグに固定するための取り付け機構と、
    を備える液体眼科用レンズ。
  60. 前記レンズ部分は、公称屈折力のための非調節状態と異なる屈折力のための調節状態との間で変形可能であるように構成され、さらに、前記固体光学素子は、前面及び背面と、前記液体の屈折率（ｎ２）とは異なる屈折率ｎ１を有する、請求項５９に記載の液体眼科用レンズ。
  61. 前記液体レンズ部分に浸漬される固体光学素子は、組み合わせる液体レンズの球面度数を変化させるように構成された光学的に球面レンズである、請求項５９に記載の液体眼科用レンズ。
  62. 前記液体レンズ部分に浸漬される固体光学素子は、前記液体レンズに円柱度数を追加するように構成された光学的にトーリックレンズである、請求項５９に記載の液体眼科用レンズ。
  63. 前記液体レンズに浸漬される固体光学素子は、外径２．２ｍｍ～４．５ｍｍの液体レンズ部分の中央区域（又は複数）に球面収差（又は複数）及び焦点オフセット（又は複数）を誘起し、前記誘起された球面収差及び焦点オフセットは、液体眼科用レンズによって矯正されないまま残る乱視及び焦点誤差の軽減をもたらす、請求項５９に記載の液体眼科用レンズ。
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