JP2023534079A - 多焦点レンズ - Google Patents

Abstract

本発明は、レンズ表面２上にいくつかの同心回折ゾーン７、８、９、１０を有する多焦点レンズ１であって、各回折ゾーンにおいて回折位相構造が規定され、回折位相構造は、以下の関数によってまたは関数の平滑化バージョンによって表現することができ、【数２０】TIFF2023534079000030.tif34151ξは、半径方向における各回折ゾーン内での位置を示し、Φ(ξ)は、ξによって示される位置を通過する光が受ける位相シフトを示し、ｗ１及びｗ２は、半径方向における各回折ゾーンの空間分割を規定し、ｐ１、ｐ２、及びｐ３は傾きを示し、ｑ２及びｑ３は定数である、多焦点レンズ１に関する。位置ξは、レンズ表面の中心までの半径方向距離に２乗のオーダーで依存するとともに、各回折ゾーンの半径方向の幅に対して正規化され、傾きｐ１、ｐ２、及びｐ３は負である。【選択図】図１

Description

本発明は、レンズ表面にいくつかの同心回折ゾーンを有する多焦点レンズに関する。本発明はさらに、レンズ表面にいくつかの同心回折ゾーンを有する多焦点レンズを製造するための方法と、この方法によって製造可能である多焦点レンズとに関する。

欧州特許第２３７５２７６号明細書（ＥＰ２３７５２７６Ｂ１）（特許文献１）には、光回折効果を示すための環状の回折パターンを有する回折型多焦点レンズが開示されている。環状の回折パターンは、レンズの表面上に繰り返して同心円状に形成される。欧州特許に開示された回折型多焦点レンズでは、すでに良好な光学特性が得られているが、光学特性のさらなる改善が、たとえば、色収差、特定の視程に対する視力他に対して要求されている。

欧州特許第２３７５２７６号明細書

本発明の目的は、光学特性が改善された、レンズ表面にいくつかの同心回折ゾーンを有する多焦点レンズを提供することである。
本発明の第１の態様において、レンズ表面にいくつかの同心回折ゾーンを有する多焦点レンズであって、各回折ゾーンにおいて回折位相構造が規定され、回折位相構造は、３つの位相項を含む以下の区分的関数によって、または以下の区分的関数の平滑化バージョンによって表現することができ、

ここで、ξは、半径方向における各回折ゾーン内での位置を示し、Φ(ξ)は、ξによって示される位置を通過する光が受ける位相シフトを示し、ｗ_１及びｗ_２は、３つの位相項による半径方向における各回折ゾーンの空間分割を規定し、ｐ_１、ｐ_２、及びｐ_３は、３つの位相項の傾きを示し、ｑ_２及びｑ_３は定数であり、ξは、レンズの表面の中心までの半径方向距離に２乗のオーダーで依存するとともに、各回折ゾーンの半径方向の幅に対して正規化され、傾きｐ_１、ｐ_２、及びｐ_３は負である、多焦点レンズが提供される。

レンズ表面にいくつかの同心回折ゾーンを有する多焦点レンズであって、各回折ゾーンにおいて回折位相構造が規定され、回折位相構造は、等式（１）による区分的関数によって表現することができ、パラメータξは、レンズの表面の中心までの半径方向距離に２乗のオーダーで依存するとともに、各回折ゾーンの半径方向の幅に対して正規化され、傾きｐ_１、ｐ_２、及びｐ_３は負である多焦点レンズによって、色収差の低減などの光学特性の改善、特定の視程における高い視力他が可能になることが分かっている。詳細には、本レンズによって、薄明視及び暗所視照明条件の下で、特に瞳孔が大きいときに、潜在的な異常光視症効果の低減をもたらすことができる。また、位相シフト関数Φ(ξ)を平滑化することによって、回折位相構造の機械加工性を向上させることができ、また回折面上の鋭い遷移領域によって生じ得る不要な光散乱効果を減らすことができる。位相シフトは、優先的に、５４６ｎｍの光の設計波長及びレンズの光軸と平行に伝搬する入射光を基準とする。

レンズ表面上の点のレンズの表面の中心までの半径方向距離、すなわち、半径方向位置、または半径は、好ましくは、レンズの中心軸までの距離（中心軸に垂直に測定する）の形で与えられる。中心軸はレンズ表面の回転対称性の軸であってもよい。しかし、原理的には、レンズの表面の中心までの半径方向距離はレンズ表面に沿って測定してもよい。レンズ表面が平坦である場合、すなわち湾曲していない場合、レンズ表面上の点の半径方向位置を測定する２つの選択肢は一致する。

同心回折ゾーンは優先的に環状ゾーンである。最も内側の環状の回折ゾーンは優先的にレンズ表面の中心を囲む。レンズ表面の中心は、当然のことながら限りなく小さく、したがって実質的にレンズ表面上の円形ゾーンであると見なすことができる。

レンズは、優先的に、回折次数０、＋１、及び＋２を伴う３焦点レンズである。３つの焦点が提供されているために、単焦点及び２焦点レンズと比べて、焦点範囲は比較的広くすることができる。これは、人が特定の日常活動に対して何らかのさらなる眼鏡を必要としないという効果があり得る。また、具体的に、３つの回折次数０、＋１、＋２を用いることによって、さらに眼の色収差が最小限になり、その結果、さらに色覚障害の潜在的リスクが緩和される。

関数Φ(ξ)のパラメータは、条件ｗ_１＝１－ｗ_２、ｐ_１＝ｐ_３、ｐ_１≠ｐ_２、ｐ_３≠ｐ_２、及びｐ_１，ｐ_２，ｐ_３＜０のうちの少なくとも１つを満たし得る。詳細には、パラメータは、条件の組み合わせ、特にこれらの条件のすべてを満たし得る。

関数Φ（ξ）が依存する変数ξは、半径の２乗の線形関数として表現でき得る。線形関数は、回折ゾーンの外側境界における半径の２乗と回折ゾーンの内部境界における半径の２乗との間の差に対して正規化されている。

一実施形態では、定数ｑ_２及びｑ_３は正である。これは特に、以下で「遠方優勢」レンズタイプ及び「近方優勢」レンズタイプと名付けられるレンズのタイプに対してそうである。定数ｑ_２及びｑ_３が正であるため、回折プロファイルの半分超が屈折面から突き出る。その結果、光学特性をさらに改善することができる。詳細には、一実施形態では、傾きｐ_１は－１．１～－１．０の範囲内であり、傾きｐ_２は－１．１～－１．０の範囲内であり、傾きｐ_３は－１．１～－１．０の範囲内であり、定数ｑ_２は０．３～０．４の範囲内であり、定数ｑ_３は１．０～１．１の範囲内である。これらの範囲にパラメータがあるレンズは、遠方優勢レンズタイプのレンズであると規定してもよい。これらの特徴は、近方視力、中間視力、及び遠方視力に対する３焦点をもたらすことが分かっている。比較的高い遠焦点コントラストレベルならびに十分に高い中間焦点及び近焦点コントラストレベルが実現される。こうして、遠方視力に対して非常に高い視力を提供することができ、中間視力及び近方視力に対しても十分に高い視力を提供することができる。

傾きｐ_１は－１．２～－１．０の範囲内であり、傾きｐ_２は－１．３～－１．２の範囲内であり、傾きｐ_３は－１．２～－１．０の範囲内であり、定数ｑ_２は０．７～０．８の範囲内であり、定数ｑ_３は１．０～１．２の範囲内であることも可能である。これらの範囲にパラメータがあるレンズは、近方優勢レンズタイプのレンズであると規定してもよい。これらの特徴は、近方視力、中間視力、及び遠方視力に対する３焦点をもたらすことが分かっている。比較的高い近焦点コントラストレベルならびに十分に高い中間焦点及び遠焦点コントラストレベルが実現される。こうして、近方視力に対して非常に高い視力を提供することができ、中間視力及び遠方視力に対しても十分に高い視力を提供することができる。

また、一実施形態では、傾きｐ_１は－１．２～－０．４の範囲内であり、傾きｐ_２は－１．０～－０．１の範囲内であり、傾きｐ_３は－１．２～－０．４の範囲内であり、定数ｑ_２は－０．２～０．３の範囲内であり、定数ｑ_３は０．４～１．２の範囲内である。これらの範囲にパラメータがあるレンズは、「中間視力」レンズタイプと名付けられ得るレンズタイプのレンズであると規定してもよい。これらの特徴によって、中間視程における焦点深度を拡大することができ、遠距離から近加入度数距離までくぼみがない視力を目標とすることができる。また、これらの特徴によって近距離視力の改善につながり、同時に良好な遠距離視力を確実にすることができる。

優先的に、中間の位相項の半径方向の幅が内側の位相項の半径方向の幅の２倍となり、外側の位相項の半径方向の幅の２倍となるように、定数ｗ_１は０．２５であり、定数ｗ_２は０．７５である。定数ｗ_１及びｗ_２に対するこれらの特定値によっても、光学特性の改善につながることが分かっている。

優先的に、レンズ表面の中心までの各回折ゾーンの半径方向距離が大きくなると、回折ゾーンの半径方向の幅は小さくなる。また、優先的に、回折ゾーンが設けられるレンズの表面はレンズの前面である。さらに、回折ゾーンはレンズの表面の中心部分上に広がっていることが好ましい。優先的に、最も外側の回折ゾーンの外縁は、表面の中心までの半径方向距離が３．２ｍｍ以下または４．０ｍｍ以下である。詳細には、遠方優勢タイプ及び近方優勢タイプのレンズの場合、表面の中心までの半径方向距離は３．２ｍｍ以下であり、中間視力レンズタイプのレンズの場合、表面の中心までの半径方向距離は４．０ｍｍ以下である。これらの具体的な特徴も光学特性の改善につながることが分かっている。

いくつかの回折ゾーンが設けられる表面がレンズの屈折面であり、最も外側の回折ゾーンが、回折構造を含まない屈折ゾーンに囲まれるようになっていることが好ましい。その結果、レンズ表面は、優先的に、ベースの屈折力をもたらす屈折面（すなわち、湾曲面）である。優先的に、レンズは、ベースの屈折力をもたらす２つの屈折面を含み、優先的に、これらの屈折面のうちの１つに回折ゾーンが設けられる。したがって、レンズは、優先的に、レンズ表面を有し、回折ゾーンを伴う内部領域によって屈折力及び回折力が得られ、レンズ表面の外部領域（内部領域を囲む）によって屈折力のみが得られる。屈折特性は遠焦点光照射野に寄与する。屈折面を用いることによって遠方視力が向上する。さらに、屈折面は非球面レンズ面であることが好ましい。非球面レンズ面を用いることによって、全体的な結像性能をさらに向上させることができる。詳細には、潜在的な偏心に対する眼の感度を下げることができる。また、眼の異常を矯正することができる。

また回折ゾーンの数は少なくとも４つであることが好ましい。詳細には、回折ゾーンの数は正確に４つであってもよい。４つの回折ゾーンを用いることによって、薄明視及び暗所視照明条件の下での潜在的な異常光視症の影響の減少が（特に瞳孔が大きいときに）小さくなり得ることが分かっている。

レンズは、優先的に、アクリルポリマーを含むレンズ材料で形成する。レンズ材料はさらに、紫外光吸収剤（たとえば、ベンゾトリアゾール）及び／または青色光フィルタリング発色団（たとえば、モノメチン）を含んでいてもよい。好ましいレンズ材料に関するさらなる詳細については、欧州特許２３７５２７６号（ＥＰ２３７５２７６Ｂ１）及び米国特許８，５５６，４１６号（ＵＳ８，５５６，４１６Ｂ２）を参照のこと。なおこれらの文献は、参照により本明細書に組み込まれている。

回折型多焦点レンズは、優先的に、接眼レンズ、特にコンタクトレンズまたは眼内レンズである。詳細には、レンズは、嚢外白内障を除去した後に眼の水晶体嚢内に配置することが意図されており、眼の自然水晶体に取って代わる屈折及び回折媒体として機能する。

関数Φ（ξ）の平滑化バージョンは、優先的に、ガウスカーネルを用いて関数Φ（ξ）に畳み込みを行うことによって得る。ガウスカーネルは、優先的に、標準偏差が０．０２～０．０４の範囲内である。好ましい実施形態では、標準偏差は０．０３である。このような標準偏差によって、ａ）比較的容易に製造できることと、ｂ）非常に良好な光学特性を有することとの間の最適化された折衷案につながることが分かっている。

一実施形態では、少なくとも最も内側の回折ゾーンの外縁の、レンズの表面の中心までの半径方向距離（すなわち、その半径方向位置）は、以下によって規定される。

ここで、ｋは各回折ゾーンを示し、ｋ＝１は最も内側の回折ゾーンを示し、ｋは外側方向に整数ステップで上昇し、λは光の波長であり、ｐは加入度数を規定する所定の値である。優先的に、λは５４６ｎｍの設計波長である。加入度数に対する値ｐは、たとえば、１．７５Ｄであってもよい。一実施形態では、特にレンズが遠方優勢レンズタイプまたは近方優勢レンズタイプである場合には、各回折ゾーンの外縁はこの等式によって規定される。

一実施形態では、等式（２）によって最も内側の回折ゾーンの外縁が規定され、他の回折ゾーンの外縁は以下によって規定される。

特に、中間視力レンズタイプのレンズでは、最も内側の回折ゾーンの外縁に対してのみ等式（２）を使用し、さらなる回折ゾーンの外縁に対しては等式（３）を用いる。これらの外縁によって、光学特性のさらなる改善につながる可能性があることが分かっている。

優先的に、定数ｗ_１及びｗ_２は、すべての回折ゾーンに対して同じである。また、一実施形態では、傾きｐ_１、ｐ_２、及びｐ_３、ならびに定数ｑ_２及びｑ_３は、すべての回折ゾーンに対して同じである。これは特に、遠方優勢レンズタイプまたは近方優勢タイプのレンズに対してそうであり得る。さらなる実施形態では、傾きｐ１、ｐ２、及びｐ３、ならびに定数ｑ２及びｑ３は、すべての回折ゾーンに対して同じではない。これは特に、近方優勢タイプまたは中間視力レンズタイプのレンズに対してそうであり得る。詳細には、最も内側の回折ゾーンの傾きｐ１、ｐ２、及びｐ３、ならびに定数ｑ_２及びｑ_３は、他の回折ゾーンの傾きｐ_１、ｐ_２、及びｐ_３、ならびに定数ｑ_２及びｑ_３とは異なり得る。また、これは特に、近方優勢タイプまたは中間視力レンズタイプのレンズに対してもそうであり得る。また、一実施形態では、他の回折ゾーンの傾きｐ_１、ｐ_２、及びｐ_３、ならびに定数ｑ_２及びｑ_３は、他のすべての回折ゾーンに対して同じであり得る。これは特に、近方優勢タイプのレンズに対しでそうであり得る。さらに、一実施形態では、傾きｐ_１、ｐ_２、及びｐ_３、ならびに定数ｑ_２及びｑ_３は、すべての回折ゾーンに対して異なっている。したがって、一実施形態では、同じパラメータｐ_１、ｐ_２、ｐ_３、ｑ_２、及びｑ_３を有する２つの回折ゾーンは存在しない。これは特に、中間視力レンズタイプのレンズに対してそうであり得る。これは光学特性のさらなる改善につながり得ることが分かっている。

本発明のさらなる態様では、レンズ表面にいくつかの同心回折ゾーンを有する多焦点レンズを製造するための方法が提示される。本方法は、
各回折ゾーンに対して、等式（１）によって規定される区分的関数またはこの区分的関数の平滑化バージョンを与えることによって、各回折ゾーンに対する回折位相構造を数学的に与えることであって、ξは、レンズの表面の中心までの半径方向距離に２乗のオーダーで依存するとともに、各回折ゾーンの半径方向の幅に対して正規化され、傾きｐ_１、ｐ_２、及びｐ_３は負である、与えることと、
回折ゾーンが、数学的に与えられた回折位相構造を有するように、回折型多焦点レンズを形成することと、を含む。

本発明の別の態様では、本方法によって製造可能な、レンズ表面にいくつかの同心回折ゾーンを有する多焦点レンズが提示される。

請求項１の多焦点レンズと請求項１５の多焦点レンズを製造するための方法とは、従属請求項に規定されるものと同様及び／または同一の好ましい実施形態を有することを理解されたい。

本発明の好ましい実施形態は、従属請求項の対応する独立請求項との任意の組み合わせである可能性もあることを理解されたい。

多焦点レンズの概略的で典型的な実施形態を示す図である。 レンズ径に沿ったサグプロファイルの概略的で典型的な断面を示す図である。 遠方優勢レンズタイプのレンズのレンズ径に沿った位相プロファイルの概略的で典型的な断面を示す図である。 近方優勢レンズタイプ及び遠方優勢レンズタイプのレンズに対する概略的で典型的なスルーフォーカスコントラスト応答を示す図である。 近方優勢レンズタイプのレンズのレンズ径に沿った位相プロファイルの概略的で典型的な断面を示す図である。 多焦点レンズの概略的で典型的な実施形態を示す図である。 中間視力レンズタイプのレンズに対するレンズ径に沿った位相プロファイルの概略的で典型的な断面を示す図である。 中間視力レンズタイプのレンズに対する概略的で典型的なスルーフォーカスコントラスト応答を示す図である。 レンズ表面にいくつかの環状の回折ゾーンを有する多焦点レンズを製造するための方法の実施形態を典型的に例示するフローチャートである。

図１に、表面２にいくつかの環状の回折ゾーン７、８、９、１０有する多焦点レンズ１の概略的で典型的な実施形態を示す。自然レンズ（取り外されている）をレンズ１と取り替えるために、レンズ１は、眼の中にレンズ１を固定するための固定要素４に取り付けられている。その結果、レンズ１は、嚢外白内障を除去した後に眼の水晶体嚢内に配置されることが意図された眼内レンズであり、眼の自然水晶体に取って代わる屈折及び回折媒体として機能する。しかし、レンズは、コンタクトレンズのような別の種類の接眼レンズとすることもできる。

各回折ゾーン７、８、９、１０において、対応する回折位相構造が規定されている。回折位相構造は、３つの位相項を含む等式（１）によって規定される区分的関数Φ(ξ)によって、または区分的関数の平滑化バージョンによって表現できる。回折ゾーン７、８、９、１０が設けられている表面２はレンズ１の前面である。回折ゾーン７、８、９、１０はレンズ１の前面２の中心部分上に広がっている。この実施形態では、４つの回折ゾーン７、８、９、１０が設けられており、最も外側の回折ゾーンの外縁の表面２の中心３までの半径方向距離は３．２ｍｍに等しい。レンズ表面２の中心３までの各ゾーン７、８、９、１０の半径方向距離が大きくなると、回折ゾーン７、８、９、１０の半径方向の幅は小さくなる。

また、いくつかの環状の回折ゾーン７、８、９、１０が設けられている表面２はレンズ１の屈折面２であり、最も外側の回折ゾーンが、回折構造を含まない屈折ゾーン５によって囲まれている。その結果、レンズ表面２は、対向する第２の後部の屈折面とともにベースの屈折力をもたらす屈折面（すなわち、湾曲面）である。

したがって、前面２は、回折ゾーン７、８、９、１０を伴う内部領域であり、内部領域は屈折及び回折力をもたらし、内部領域を囲む外部領域５は屈折力のみをもたらす。この実施形態では、屈折性の前面２は非球面レンズ面である。後面も非球面または球面とすることができる。後面が球面である場合、その曲率半径は、たとえば、屈折力２０．０Ｄに対して－１８．８４ｍｍとすることができる。後面は環状面とすることもでき、すなわち、非点収差屈折異常を矯正するトロイダル型の形状とすることができる。トロイダル形状を有する屈折面の矢状高さは、以下によって表現することができる。

ここで、ｘは、レンズの光軸に垂直な第１の方向におけるレンズ中心からの距離であり、ｙは、レンズの光軸に垂直で第１の方向に垂直な第２の方向におけるレンズ中心からの距離であり、ｃ_ｘは、第１の方向（ｘ方向とも名付けられ得る）における曲率（すなわち、曲率半径の逆数）であり、ｃ_ｙは、第２の方向（ｙ方向とも名付けられ得る）における曲率である。

レンズ材料は、優先的に、アクリルポリマーを含んでいる。さらに、紫外光吸収剤（たとえば、ベンゾトリアゾール）及び／または青色光フィルタリング発色団（たとえば、モノミチン）を含んでいてもよい。好ましいレンズ材料に関するさらなる詳細については、ＥＰ２３７５２７６Ｂ１及びＵＳ８，５５６，４１６Ｂ２を参照のこと。

関数Φ(ξ)の平滑化バージョンΘ_ｇ(ξ)は、優先的に、ガウスカーネルを用いて関数Φ(ξ)に畳み込みを行うことによって得る。ガウスカーネルは標準偏差が０．０２～０．０４の範囲内である。優先的に、標準偏差は０．０３である。
したがって、平滑化バージョンΘ_ｇ(ξ)は以下の等式によって規定され得る。

ここで、

は畳み込み演算子であり、ｇ(ξ)はガウスカーネルである。畳み込み演算子は、ヒルベルト空間Ｌ^２におけるガウスカーネルによる積分を指す。ガウスカーネルは、優先的に、以下によって規定される。

ここで、σは標準偏差である。

各回折ゾーン７、８、９、１０における中間の位相項の半径方向の幅が、内側の位相項の半径方向の幅の２倍であり、したがって外側の位相項の半径方向の幅の２倍でもあるように、定数ｗ_１は、優先的に、０．２５であり、定数ｗ_２は、優先的に、０．７５である。また、少なくとも最も内側の回折ゾーン７の外縁１１は前述の等式（２）によって規定される。波長λは５４６ｎｍであり、加入度数は、たとえば、１．７５Ｄであり得る。

全般的に、位相値は、以下のように比例関係に基づいて、構造の矢状高さ（サグ）に変換することができる。

λ／２πは、５４６ｎｍの設計波長を用いた波数を示し、ｎ_ＩＯＬは、レンズ材料の屈折率を示し、ｎ_{ａｑｕｅｏｕｓ}は、周囲媒体の屈折率を示す。サグプロファイルを、以下のパラメータセットに対して図２に典型的に例示する。ｐ_１＝ｐ_２＝－０．８６９７、ｐ_３＝－０．３７７１、ｑ_２＝０．５３５２、ｑ_３＝０．３７７１、ならびにｗ_１＝０．２５及びｗ_２＝０．７５屈折率は、たとえば、ｎ_ＩＯＬ＝１．５４４及びｎ_{ａｑｕｅｏｕｓ}＝１．３３６とすることができる。

図２では単に、回折位相プロファイルをサグプロファイルに変換する結果を例示しており、非球面性は考えていないことに注意されたい。したがって、図２は、回折プロファイルを例示しているだけであり、屈折プロファイルは重ね合わせていない。非球面レンズ面２は、以下のサグ関数によって規定することができる：

ここで、ｒは、レンズ表面２の中心３までの半径方向距離を示し、ｃは、レンズ表面２の中心３における曲率を示し、ｋは、円錐定数を示し、α_ｉは、１６次までの多項式の項の係数である。レンズの屈折力が、たとえば、２０．０ジオプタ（すなわち、２０．０Ｄ）である場合、前部の非球面２を、表１に列記したパラメータによって規定することができる。この例では、曲率ｃは１／ｒまたは１／（２３ｍｍ）であり得る。表１に列記した値は単に典型的な値であり、すなわち、非球面レンズ面は他のパラメータによっても規定できることに注意されたい。

表１：レンズの２０．０Ｄ前面を形成する光学パラメータ

ｋ番目のゾーンの外半径はｒ_ｋであり、半径方向範囲はｒ_(ｋ－１)≦ｒ≦ｒ_ｋである。ここで、ｋ∈Ｎ：ｋ＝１．．Ｎはゾーン番号であり、Ｎは回折ゾーンの数であり、この場合はＮ＝４である。各ゾーンの位相は等式（１）によって指定され、ｋ番目のゾーンに対する相対的な半径方向位置ξ_ｋ（０≦ξ_ｋ≦１）は、以下の等式によって与えられる。

相対的な半径方向位置は全般的に、ｋ番目のゾーンにおいてξ＝ξ_ｋとなるように規定される。優先的に、ｒ_０＝０を考慮して、回折ゾーンに対する相対的な半径方向位置は、表２に列記した関係によって表現することができる。

表２：回折ゾーンの相対的な半径方向位置

レンズ１は、優先的に、回折次数０、＋１、及び＋２を伴う３焦点レンズである。以下において、対応する遠方優勢レンズタイプのレンズについて説明する。

遠方優勢レンズタイプのレンズは正の定数ｑ_２及びｑ_３を有し、関数Φ(ξ)のパラメータは、すべての回折ゾーン７、８、９、１０に対して同じである。さらに、傾きｐ_１は－１．１～－１．０の範囲内であり、傾きｐ_２は－１．１～－１．０の範囲内であり、傾きｐ_３は－１．１～－１．０の範囲内であり、定数ｑ_２は０．３～０．４の範囲内であり、及び定数ｑ_３は１．０～１．１の範囲内である。詳細には、これらのパラメータを表３において規定することができる。
表３：遠方優勢レンズタイプのパラメータ

表３では、３つの異なる対応する度数範囲に対する遠方優勢レンズタイプの３つの例を例示している。これらの３つの例では、定数ｗ_１は０．２５であり、定数ｗ_２は０．７５である。また、これらの例では、４つの回折ゾーン７、８、９、１０のそれぞれに対する対応する外縁は、等式（２）によって規定される。

図３に、レンズ径に沿った遠方優勢レンズタイプからのレンズの位相プロファイルを概略的かつ典型的に例示する。

遠方優勢レンズタイプのレンズは、ハイブリッド屈折－回折多焦点眼内レンズ（ＭＩＯＬ）であり、優先的に、（ｉ）３焦点に対する正の回折次数０、＋１、＋２を生成する切断回折プロファイルと（ｉｉ）全体的な結像性能を向上させる非球面光学とを結合している。回折の正の次数によって、患者の眼の色収差を最小限にすることができ、その結果、色覚障害の潜在的リスクが緩和される。そして、非球面光学によって、潜在的な偏心に対する患者の眼の感度が下がる。

図４において、グラフ３０は、遠方優勢レンズタイプのレンズに対する５０ｌｐ／ｍｍの空間周波数におけるシミュレートしたスルーフォーカス応答（ＴＦＲ）を例示する。グラフ３０は、変調伝達関数（ＭＴＦ）の点から理論的評価を行った結果であり、分析を簡単にするために、非円環状のＭＩＯＬを仮定している。グラフ３０は単に、遠方優勢レンズタイプのレンズの異なる回折次数の可能な相対的効率を例示するために用いていることに注意されたい。

図４から分かるように、遠方優勢レンズタイプのレンズによって、比較的高い遠焦点及び中間焦点コントラストレベルと、満足できる程に高い近焦点コントラストとを得ることができる。このようなＴＦＲによって、遠焦点距離においてより高い視力が促進され、中間焦点及び近焦点において十分な視力が得られる。

以下では、近方優勢レンズタイプのレンズについて説明する。

近方優勢レンズタイプのレンズは正の定数ｑ_２及びｑ_３を有し、関数Φ(ξ)のパラメータは、すべての回折ゾーン７、８、９、１０に対して同じであり、４つの回折ゾーン７、８、９、１０の外縁も等式（２）によって規定される。また、傾きｐ_１は－１．２～－１．０の範囲内であり、傾きｐ_２は－１．３～－１．２の範囲内であり、傾きｐ_３は－１．２～－１．０の範囲内であり、定数ｑ_２は０．７～０．８の範囲内であり、及び定数ｑ_３は１．０～１．２の範囲内である。近方優勢レンズタイプのレンズに対して、傾きｐ_１、ｐ_２、及びｐ_３、ならびに定数ｑ_２及びｑ_３が、すべての回折ゾーンに対して同じはないことが可能であり、それでも、優先的に、４つの回折ゾーン７、８、９、１０の外縁は等式（２）によって規定される。詳細には、これらのパラメータを表４において規定することができる。

表４：近方優勢レンズタイプに対するパラメータ

表４では、２つの異なる対応する度数範囲に対する近方優勢レンズタイプの２つの例を例示している。またこれらの例でも、定数ｗ_１は０．２５であり、定数ｗ_２は０．７５である。また、近方優勢レンズタイプの１０．０Ｄ～１５．０Ｄ例に関して、傾きｐ_１、ｐ_２、及びｐ_３、ならびに定数ｑ_２及びｑ_３は、すべての回折ゾーン７、８、９、１０に対して同じではない。詳細には、最も内側の回折ゾーン７の傾きｐ_１、ｐ_２、及びｐ_３、ならびに定数ｑ_２及びｑ_３は、他の回折ゾーン８、９、１０の傾きｐ_１、ｐ_２、及びｐ_３、ならびに定数ｑ_２及びｑ_３とは異なっている。他のすべての回折ゾーン８、９、１０に対する傾きｐ_１、ｐ_２、及びｐ_３、ならびに定数ｑ_２及びｑ_３は同じである。近方優勢レンズタイプの１５．０Ｄ～３０．０Ｄ例に対して、傾きｐ_１、ｐ_２、及びｐ_３、ならびに定数ｑ_２及びｑ_３は、すべての回折ゾーン７、８、９、１０に対して同じである。

図５に、レンズ径に沿った近方優勢タイプからのレンズの位相プロファイルを概略的かつ典型的に例示する。

また近方優勢レンズタイプのレンズは、ハイブリッド屈折－回折レンズであり、（ｉ）３焦点に対する正の回折次数０、＋１、＋２を生成する切断回折プロファイルと（ｉｉ）全体的な結像性能を向上させる非球面光学とを結合している。前述したように、回折の正の次数によって、患者の眼の色収差を最小限にすることができ、その結果、色覚障害の潜在的リスクが緩和される。そして、非球面光学によって、潜在的な偏心に対する患者の眼の感度が下がる。

また図４では、近方優勢レンズタイプのレンズに対する５０ｌｐ／ｍｍの空間周波数におけるＴＦＲを例示するグラフ３１も示す。近方優勢レンズタイプに関しても、図４は単に、レンズの異なる回折次数の可能な相対的効率を例示するために用いていることに注意されたい。図４から分かるように、遠方優勢レンズタイプのレンズのコントラスト応答３０と比べて、近方優勢レンズタイプのレンズの応答３１（すなわち、グラフ３１）は、遠焦点及び中間焦点コントラストレベルは低く、近焦点コントラストは著しく高い。このようなＴＦＲによって、近焦点視力が促進され、中間焦点及び近焦点において十分な視力が得られる。

遠方優勢レンズタイプ及び近方優勢レンズタイプのレンズの回折ゾーンは、光軸に垂直な半径が３．２ｍｍである比較的小さい内部領域をカバーし得る。これは図１に示している。以下では、中間視力レンズタイプのレンズについて説明する。回折ゾーン７、８、９、１０は、光軸に垂直な半径が４．０ｍｍのより大きい領域をカバーし得る。これは図７に示している。

中間視力レンズタイプのレンズに関して、最も内側の回折ゾーンの外縁７のみが等式（２）によって規定され、一方で他の回折ゾーン８、９、１０の外縁は等式（３）によって規定される。中間視力レンズタイプに対しても、定数ｗ_１は優先的に０．２５であり、ｗ_２は優先的に０．７５である。さらに、傾きｐ_１、ｐ_２、及びｐ_３、ならびに定数ｑ_２及びｑ_３は、すべての回折ゾーン７、８、９、１０に対して同じではない。詳細には、傾きｐ_１、ｐ_２、及びｐ_３、ならびに定数ｑ_２及びｑ_３は、すべての回折ゾーン７、８、９、１０に対して異なっている。したがって、同じパラメータｐ_１、ｐ_２、ｐ_３、ｑ_２、及びｑ_３を有する２つの回折ゾーンは存在しない。また、中間視力レンズタイプに対して、傾きｐ_１は－１．２～－０．４の範囲内であり、傾きｐ_２は－１．０～－０．１の範囲内であり、傾きｐ_３は－１．２～－０．４の範囲内であり、定数ｑ_２は－０．２～０．３の範囲内であり、及び定数ｑ_３は０．４～１．２の範囲内である。表５に典型的な値を示す。

表５：中間視力レンズタイプに対するパラメータ

表５では、３つの異なる対応する度数範囲に対する中間視力レンズタイプの３つの例を例示している。

図７に、レンズ径に沿った中間視力タイプのレンズの位相プロファイルを概略的かつ典型的に例示する。図８に、中間視力レンズタイプのレンズの５０ｌｐ／ｍｍの空間周波数におけるＴＦＲを例示する。中間視力レンズタイプのレンズは、優先的に、加入度数が比較的低い老眼矯正多焦点眼内レンズである。それらは、優先的に、距離から中間の視認範囲までの機能的視覚をもたらすことを目標とする。

中間視力レンズタイプのレンズに対して、１番目の環状ゾーンの半径ｒ_１（すなわち、１番目の環状ゾーン７の外縁）は、優先的に、等式（２）に従って、以下により与えられる。

ここで、λは設計波長、すなわち、この場合はλ＝５４６ｎｍであり、ｐは、＋１の回折次数に対する加入度数であり、優先的に、中間視力レンズに対してｐ＝２．０Ｄである。

２番目から４番目の回折ゾーン８、９、１０の周囲ゾーンの半径ｒ_ｋは、たとえば、以下によって与えられる。

ここで、ｆは焦点距離を示す。隣接するゾーンから光線が軸上の焦点に向けて伝搬すると１波長の経路差を形成するという考えに基づいて、等式（１２）を２番目から４番目の環状ゾーンに対して適用する。

以下の等式（１３）は等式（１２）の解析解である。

ここで、λは設計波長、すなわち、優先的に５４６ｎｍであり、ｐは、＋１の回折次数に対する加入度数であり、優先的に、中間視力レンズに対してｐ＝１．０Ｄである。

こうして、一実施形態では、中間視力レンズタイプのレンズに対して、１番目の中心ゾーン（ｋ＝１）は、第２の回折次数に対応して、加入度数ｐ＝２．０Ｄをいることによって形成され、周囲ゾーン（ｋ＝２、３、４）は、１番目の回折次数に対応して、ｐ＝１．０Ｄを用いることによって形成される。

λの高次項は無視できるという仮定で、ｒ_(ｋ－１)に基づいて半径ｒ_ｋを導き出す近似的関係は、以下のようになる。

等式（１１）～（１４）を用いて、中間視力レンズタイプのレンズに対する回折ゾーンの半径を計算することができる。

以下では、レンズ表面にいくつかの環状の回折ゾーンを有する多焦点レンズを製造するための方法の実施形態について、図９に示すフローチャートを参照して典型的に説明する。

ステップ１０１では、各回折ゾーン７、８、９、１０に対して区分的関数（１）をもたらすことによって、各回折ゾーン７、８、９、１０に対する回折位相構造を数学的に得る。ステップ１０２では、回折ゾーン７、８、９、１０が、数学的に与えられた回折位相構造を有するように、回折型多焦点レンズを形成する。レンズの形成は、たとえば、既知の成形手順及び既知の旋盤切削手順を用いることによって、またはレンズを製造するために通常用いる別の手法によって、行ってもよい。

前述の実施形態では、レンズは、関数Φ(ξ)の特定のパラメータを有しているが、ξが、レンズの表面の中心までの半径方向距離に２乗のオーダーで依存するとともに、各回折ゾーンの半径方向の幅に対して正規化され、また傾きｐ_１、ｐ_２、及びｐ_３が負である限り、レンズは他のパラメータを有することもできる。

前述したように、表１に列記した値は単に典型的な値であり、すなわち、非球面レンズ面は他のパラメータによって規定することもできる。たとえば、レンズの屈折力が、たとえば、２０．０Ｄである場合、前部の非球面２は、下表６に列記したパラメータによって規定することができる。曲率ｃは１／ｒ、またはこの例では１／（２３ｍｍ）であってもよい。

表６：レンズの２０．０Ｄ前面を形成する光学パラメータ

前表３～５に列記したパラメータは特定の精度（すなわち、ある特定の数の小数位）を有しているが、精度は異なる可能性がある。好ましい実施形態では、パラメータｐ_１、ｐ_２、ｐ_３、ｑ_２、及びｑ_３の精度は、小数第３位によって与えられる。こうして、パラメータは下表７～９に列記することができる。

表７：遠方優勢レンズタイプのパラメータ

表７では、３つの異なる対応する度数範囲に対する遠方優勢レンズタイプの３つの例を例示している。表３と比べて、すべてのパラメータｐ_１、ｐ_２、ｐ_３、ｑ_２、及びｑ_３に対する小数位の数は３である。表３に関して前述したように、これら３つの例では、定数ｗ_１は０．２５であり、定数ｗ_２は０．７５である。また、これらの例では、４つの回折ゾーン７、８、９、１０のそれぞれに対する対応する外縁は、等式（２）によって規定される。

表８：近方優勢レンズタイプに対するパラメータ

表８では、２つの異なる対応する度数範囲に対する近方優勢レンズタイプの２つの例を例示している、表４と比べて、すべてのパラメータｐ_１、ｐ_２、ｐ_３、ｑ_２、及びｑ_３に対する小数位の数は３である。これらの例でも、定数ｗ_１は０．２５であり、定数ｗ_２は０．７５である。また、近方優勢レンズタイプの１０．０Ｄ～１５．０Ｄ例に関して、パラメータｐ_１、ｐ_２、及びｐ_３、及びパラメータｑ_２及びｑ_３は、すべての回折ゾーン７、８、９、１０に対して同じではない。詳細には、最も内側の回折ゾーン７のパラメータｐ_１、ｐ_２、及びｐ_３、ならびにパラメータｑ_２及びｑ_３は、他の回折ゾーン８、９、１０のパラメータｐ_１、ｐ_２、及びｐ_３、ならびにパラメータｑ_２及びｑ_３とは異なる。他のすべての回折ゾーン８、９、１０に対するパラメータｐ_１、ｐ_２、及びｐ_３、ならびにパラメータｑ_２及びｑ_３は同じである。近方優勢レンズタイプの１５．０Ｄ～３０．０Ｄ例に対して、パラメータｐ_１、ｐ_２、及びｐ_３、ならびにパラメータｑ_２及びｑ_３は、すべての回折ゾーン７、８、９、１０に対して同じである。

表９：中間視力レンズタイプに対するパラメータ

表９では、３つの異なる対応する度数範囲に対する中間視力レンズタイプの３つの例を例示している、表５と比べて、すべてのパラメータｐ_１、ｐ_２、ｐ_３、ｑ_２、及びｑ_３に対する小数位の数は３である。

前述の実施形態では、回折ゾーンを前面に設けて後面には設けていないが、後面に設けて前面に設けないこともできるし、または両面に設けることもできる。

前述の実施形態では、レンズは眼内レンズであるが、レンズを別の種類の接眼レンズ（たとえば、コンタクトレンズ）とすることもできる。

前述の実施形態では、回折ゾーンの数は４であるが、回折ゾーンの数を違うものにすることもできる。たとえば、回折ゾーンの数を２、３、または４超とすることができる。優先的に、回折ゾーンの数を１３以下に、しかし１３を超えないようにすることができる。対応して、優先的に、等式（１２）～（１４）では、ｋ＝２，・・・，ｋ_ｍａｘならば、ｋ_ｍａｘは最大で１３である。

前述の実施形態では、ガウシアン平滑化を用いているが、別の種類の平滑化（たとえば、放物曲線を用いる平滑化手順）を用いることもできる。

当業者であれば、図面、開示、及び添付の特許請求の範囲の検討から、請求に係る発明を実施する際に、開示した実施形態に対する他の変形を理解して実行することができる。

特許請求の範囲において、用語「含む」は他の要素またはステップを排除せず、不定冠詞「ａ」または「ａｎ」は複数を排除しない。特許請求の範囲におけるどんな引用符号も、範囲を限定すると解釈してはならない。

Claims (15)

1. レンズ表面上にいくつかの同心回折ゾーンを有する多焦点レンズであって、各回折ゾーン（７、８、９、１０）において回折位相構造が規定され、前記回折位相構造は、３つの位相項を含む以下の区分的関数によって、または以下の区分的関数の平滑化バージョンによって表現することができ、
   

   

   ここで、ξは、半径方向における前記各回折ゾーン（７、８、９、１０）内での位置を示し、Φ(ξ)は、ξによって示される前記位置を通過する光が受ける位相シフトを示し、ｗ_１及びｗ_２は、前記３つの位相項による前記半径方向における前記各回折ゾーン（７、８、９、１０）の空間分割を規定し、ｐ_１、ｐ_２、及びｐ_３は、前記３つの位相項の傾きを示し、ｑ_２及びｑ_３は定数であり、ξは、前記レンズ（１）の表面（２）の中心までの半径方向距離に２乗のオーダーで依存するとともに、前記各回折ゾーン（７、８、９、１０）の半径方向の幅に対して正規化され、前記傾きｐ_１、ｐ_２、及びｐ_３は負である、前記多焦点レンズ。
2. 前記レンズ（１）は、回折次数０、＋１、及び＋２を伴う３焦点レンズである請求項１に記載の多焦点レンズ。
3. 前記定数ｑ_２及びｑ_３は正である請求項１及び２のいずれかに記載の多焦点レンズ。
4. 前記傾きｐ_１は－１．１～－１．０の範囲内であり、前記傾きｐ_２は－１．１～－１．０の範囲内であり、前記傾きｐ_３は－１．１～－１．０の範囲内であり、前記定数ｑ_２は０．３～０．４の範囲内であり、前記定数ｑ_３は１．０～１．１の範囲内である請求項３に記載の多焦点レンズ。
5. 前記傾きｐ_１は－１．２～－１．０の範囲内であり、前記傾きｐ_２は－１．３～－１．２の範囲内であり、前記傾きｐ_３は－１．２～－１．０の範囲内であり、前記定数ｑ_２は０．７～０．８の範囲内であり、前記定数ｑ_３は１．０～１．２の範囲内である請求項３に記載の多焦点レンズ。
6. 前記傾きｐ_１は－１．２～－０．４の範囲内であり、前記傾きｐ_２は－１．０～－０．１の範囲内であり、前記傾きｐ_３は－１．２～－０．４の範囲内であり、前記定数ｑ_２は－０．２～０．３の範囲内であり、前記定数ｑ_３は０．４～１．２の範囲内である請求項１及び２のいずれかに記載の多焦点レンズ。
7. 中間の位相項の前記半径方向の幅が内側の位相項の前記半径方向の幅の２倍となるように、前記定数ｗ_１は０．２５であり、前記定数ｗ_２は０．７５である請求項１～６のいずれか１項に記載の多焦点レンズ。
8. 前記関数Φ(ξ)の前記平滑化バージョンは、ガウスカーネルを用いて前記関数Φ(ξ)に対して畳み込みを行うことによって得られ、前記ガウスカーネルは標準偏差が０．０２～０．０４の範囲内である請求項１～７のいずれか１項に記載の多焦点レンズ。
9. 少なくとも最も内側の回折ゾーン（７）の外縁（１１）は、以下の式、
   

   

   によって規定され、ここで、ｋは前記各回折ゾーンを示し、λは光の波長であり、ｐは加入度数を規定する所定の値である、請求項１～８のいずれか１項に記載の多焦点レンズ。
10. 請求項９の前記式は前記最も内側の回折ゾーン（７）の前記外縁を規定し、他の回折ゾーン（８、９、１０）の外縁は以下の式によって規定される請求項９に記載の多焦点レンズ。
    

    
11. 前記定数ｗ_１及びｗ_２は、すべての回折ゾーン（７、８、９、１０）に対して同じである請求項１～１０のいずれか１項に記載の多焦点レンズ。
12. 前記傾きｐ_１、ｐ_２及びｐ_３と前記定数ｑ_２及びｑ_３とは、すべての前記回折ゾーン（７、８、９、１０）に対して同じである請求項１～１１のいずれか１項に記載の多焦点レンズ。
13. 前記傾きｐ_１、ｐ_２、及びｐ_３と前記定数ｑ_２及びｑ_３とは、すべての前記回折ゾーン（７、８、９、１０）に対して同じである請求項１～１１のいずれかに記載の多焦点レンズ。
14. 前記傾きｐ_１、ｐ_２、及びｐ_３と前記定数ｑ_２及びｑ_３とは、すべての回折ゾーン（７、８、９、１０）に対して異なっている請求項１～１１のいずれかに記載の多焦点レンズ。
15. レンズ表面上にいくつかの同心回折ゾーンを有する多焦点レンズを製造するための方法であって、
    各回折ゾーン（７、８、９、１０）に対して、３つの位相項を含む以下の区分的関数または前記以下の区分的関数の平滑化バージョンを与えることによって、各回折ゾーン（７、８、９、１０）に対する回折位相構造を数学的に与えることであって、
    

    

    ここで、ξは、半径方向における前記各回折ゾーン（７、８、９、１０）内での位置を示し、Φ(ξ)は、ξによって示される前記位置を通過する光が受ける位相シフトを示し、ｗ_１及びｗ_２は、前記３つの位相項による前記半径方向における前記各回折ゾーン（７、８、９、１０）の空間分割を規定し、ｐ_１、ｐ_２、及びｐ_３は、前記３つの位相項の傾きを示し、ｑ_２及びｑ_３は定数であり、ξは、前記レンズ（１）の表面（２）の中心までの半径方向距離に２乗のオーダーで依存するとともに、前記各回折ゾーン（７、８、９、１０）の半径方向の幅に対して正規化され、前記傾きｐ_１、ｐ_２及びｐ_３は負である、前記与えることと、
    前記回折ゾーン（７、８、９、１０）が前記数学的に与えられた回折位相構造を有するように、回折型多焦点レンズ（１）を形成することと、を含む前記方法。
    

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