JP2798399B2 - 多焦点眼科用レンズ - Google Patents

多焦点眼科用レンズ

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Description

【発明の詳細な説明】 （利用分野） 本発明は、多焦点眼科用レンズに関し、より詳しくは
光学位相板を有するコンタクトレンズおよび眼内レンズ
の改良に関する。本明細書中に用いられる「位相板」
は、領域板と領域における光学面との組み合わせを利用
するレンズの単一の光学部分のことであり、この組み合
わせは、光を回折させ、領域板の種々の次数（例えば、
零次、一次等）の焦点における光の所定の強度分布を生
じせしめる所定の波頭を作り出す。
本発明は、コンタクトレンズに関し、より特別には、
例えば同心環状領域を用いている２焦点位相板や「調整
された」フレネルレンズのような、位相板光学系を利用
したコンタクトレンズに関する。このようなレンズは、
通常、例えばアレン・エル・コーエン（Allen L.Cohe
n）により、アメリカ合衆国特許第4,210,391号、4,338,
005号及び4,340,283号において記述されている設計にな
らうものである。上記のコーエンのレンズ設計では、同
心環状領域の半径“rn"は、ほぼｎ1/2に比例し、領域が
１以上の焦点に集光させるように区切られている（本明
細書中では、「コーエンレンズ設計」と呼ぶ）。
位相板光学系を有するコーエンレンズ設計は、レンズ
自体を非常に薄くすることができる。２焦点または多焦
点効果を得るために、コンタクトレンズは位相板をもつ
よう設計される。位相板の比着色特性は、多焦点特性を
有するコンタクトレンズを含むコタクトレンズの設計に
組み入れられることもできる。
位相板をもつコンタクトレンズが装用者にとっての何
らかの問題を生み出すことは以前から知られている。ひ
とつは、位相板を形成する環状に配されたエジェレット
（eshelettes）間の段差の非光学系エッジから生じ、光
の干渉によってコンタクトレンズ装用者に対して眩惑を
起こす強い光が現れるグレア（glare）である。
いま１つの潜在的な問題は、（ｉ）ソフトコンタクト
レンズにおいては、代謝老廃物の付着した目の表面を洗
浄する涙液の交換をなすために、角膜へのレンズの密着
において、十分な移動性を有する必要、および、（ii）
装用中において必要な移動性を満足すべきソフトコンタ
クトレンズの不十分な移動性から発生する。
ソフトコンタクトレンズにおけるコーエンレンズ設計
の環状領域板配列での多数の多焦点フレネルエシャレッ
トは、レンズの移動性を制限しやすい。このようなレン
ズ設計に、レンズが装用中に約0.5mm〜1mm程度の移動が
可能であるような十分な移動性を組み込むことが望まし
い。このことは、レンズの下に蓄積された代謝老廃物の
処理が行えるレンズの能力を向上させる。
特に、非光学系エッジからのグレア効果を最小にす
る。および／または、上述した装用中における必要な移
動度を有している上記のコーエンの特許の環状配列内に
設計された多焦点コタクトレンズを提供することが、本
発明の目的である。
（発明の概要） 本発明は、光学領域内に位相板および純粋な屈折部を
有する、例えばコンタクトレンズや眼内レンズのような
眼科用レンズに関する。
より特別には、本発明は、光学領域内に位相板および
純粋な屈折部を有するコーエンレンズ設計の眼科用コン
タクトレンズに関する。
本明細書中の「純粋な屈折部（pure refractive port
ion）」なる語は、「オプティクス（Optics）」第９版2
2ページ、フィンチャムら（Fincham et al.）による
「幾何光学の基本法則（Fundamental Laws of Geometri
cal Optics）」に従って作用する１またはそれ以上の数
のレンズの領域を意味する。これらのレンズ領域は、滑
らか、または、比較的滑らかな前面および後面により特
徴付けられる。これより後は、純粋な屈折部は「チャン
ネル」、「純粋な屈折チャンネル」および「位相チャン
ネル」としても引用されることがある。
本発明の好ましい実施例によれば、純粋な屈折部は、
位相板の焦点倍率を決定する。
さらに別の実施例によれば、本発明は、位相板および
通過光を対称的に減速させる純粋な屈折部（以下、簡単
に「対称チャンネル」と記す）を含むコーエンレンズ設
計の多焦点レンズに関する。
対称チャンネルは、位相板の光波を構造的に干渉する
ために、光を回折して、所望の焦点に像を結ぶ、また
は、像を強調する。対称チャンネルは、基本的には単焦
点能を呈するものとみなされる。
好ましい実施例において、位相板部分は光学領域の中
央に位置し、純粋な屈折部は光学領域の残りの周辺環状
部を形成する。さらに好ましい実施例によれば、純粋な
屈折部は、純粋な屈折チャンネルを形成するように、レ
ンズのベースカーブから所定距離をもって配置される。
またさらに好ましい実施例によれば、純粋な屈折チャン
ネルは、コンタクトレンズのベースカーブに平行になる
ように設計され、光学領域の位相板部分の零次回折焦点
に集光する。
本発明の最も好ましい実施例によれば、位相板は光学
領域の中央部を占めており、零次と一次の回折焦点の間
に均等に分光するように位相板は半波長エシェレットを
もって設計される。これは、多焦点能を有する各位相板
領域を用い、多焦点合わせを達成するための光波干渉と
ともに、複数の位相板を利用することにより、コーエン
レンズ設計を用いる便利な方法である。最も好ましい実
施例の最も好ましい面において、純粋な屈折チャンネル
は、位相板の周辺に位置し、レンズのベースカーブより
下方４分の１波長の深さのところに配置される。
本発明の実際の好ましい実施例によれば、変移領域
は、純粋な屈折チャンネルと位相板との境目に位置し、
環状屈折チャンネルの周端部は、レンズが目に対して装
用状態に変形するように、開いたままになっている。
（実施例） 本発明は、特に、レンズの光学領域よりも面積が小さ
い範囲内に配置される位相板を有するように設計された
コンタクトレンズに関するものである。これはまず、第
１図のレンズにより示され、図示の光学領域OZが４つの
環状領域（r1,r2,r3,r4）に分割され、環状屈折部が周
辺に配置される。コンタクトレンズの光学領域のこの幾
何構成による利点は、 ＊装用者に与えるグレアが殆どなく、 ＊レンズの移動特性が改善され、 ＊位相板の倍率に屈折能が付加されることである。
位相板領域の半径の関係は、コーエンレンズ設計の特
性式に従う。即ち、 rm＝（2mwf）1/2 m:m次の領域を示す整数 w:光波長 f:1次回折の焦点距離 である。
第２図のコンタクトレンズは、光学領域の中央部に連
続半波長位相板を有する。これは、２焦点コンタクトレ
ンズであり、光を均等に零次回折と１次回折との間に分
光する。領域板エシェレットの深さ“h"は、次式で与え
られる。
ｈ＝w/2（ｎ′−ｎ） ｎ′：コンタクトレンズの屈折率 ｎ ：目の涙液層の屈折率 さらに、このレンズの純粋な屈折部Ｒは、位相板部分
と同じベースカーブをもって連続しており、それによっ
て、位相板の零次回折焦点に集光する。
一般的に、レンズが位相板光学系を含む面積よりも大
きい光学領域で構成されていると、屈折光および回折光
は、レンズの１あるいは複数の焦点において干渉を受け
る。このことは、ある場合には、集光像の品質を下げる
結果となる。これは、位相板エシェレットPPEによる振
幅PPAが結局、屈折部Ｒによる位相が90度ずれている振
幅RAとなる、結局、合成振幅Ａとなる第２図によって示
される。
本発明の好ましい実施例では、コンタクトレンズが、
その光学領域内に純粋な屈折チャンネルだけでなく位相
板も組み込んでいる場合、位相板像の品質を低下させる
よりもむしろ向上させるために、チャンネルを別のもの
にすることが望ましい。
本発明の特徴的な実施例では、レンズの種々の領域の
結果的に生ずる位相は、最大限の構造的干渉を達成する
ために、一致させられる。例えば、それらの領域は、互
いに環状に配置され、この構成は、レンズの形状と、昔
からの種々の領域から光学領域における種々の変形領域
を補償するために、変化してもよく、そして、本発明の
目的は達成される。
集光像を強調し、本発明の別の利点を得る本発明の製
作物は、位相板焦点のうちの１つの結果的に生ずる位相
と、位相を一致させる対称チャンネルを利用する。この
実施例を含んだ結果的なレンズは、対称的な移相によっ
て、位相板とチャンネルとの間に存する位相関係を変え
る隣接した純粋な屈折チャンネルを有する位相板を備え
る。
チャンネルは、好ましくは、集光して、屈折光と回折
光の干渉効果を改善する。このようなチャンネルは、位
相板領域と純粋な屈折部表面の内側または外側に配置さ
れる。
第３図は、光学領域の純粋な屈折部と位相板部分との
間の位相を一致させるため、上述の対称的位相を強調す
る位相チャンネルを有するよう設計されたレンズを図示
するものである。第３図では、位相板エシェレットPPE
による振幅PPAと、純粋な屈折位相チャンネルPCによる
振幅PCAとは、ほぼ位相が一致しており、合成振幅Ａに
なっている。これらの位相は、レンズのベースカーブか
ら深さw/4（ｎ′−ｎ）のところに位相チャンネルを配
置することで、一致させられる。
所望であれば、位相板と位相チャンネルは変移領域に
おいて分割させられても良い。第４図は、位相チャンネ
ルから位相板を分割させる、そのような変移領域を有す
るレンズを示す。第４図のベクトル図に示すように、こ
の変移領域は、結果的に生じる光の振幅全体に殆ど影響
を与えていない。以下に示すように、変移領域は、レン
ズの位相チャンネルが目に対して装用状態変形の補償を
行うことのできるソフトレンズ断面設計を可能にする。
ソフトコンタクトレンズの構成において、ソフトコン
タクトレンズは装用状態に変形し、ぴったりとするよう
目の表面の形態をとる。装用状態のしくみは、ソフトコ
ンタクトレンズの中央厚をｄ、涙液層の厚みをｅとし
て、第５図Ａおよび第５図Ｂに示される。しかしなが
ら、装用状態に変形するために、第５図Ｂにおいて、涙
液層の欠乏およびコンタクトレンズ表面における凹所に
よる空気レンズの付加を勘案して、レンズの中央厚を
ｄ′とされる。装用状態の標準コンタクトレンズ公式は
以下のとおりである。
ｄ′＝ｄ＋ｅ（ｎ−１）／（ｎ′−１） 変移領域を備えるソフトコンタクトレンズは、装用状
態変形を補償する位相チャンネルの深さを調節すること
で、目になめらかに装用される。本発明の別の実施例
は、特に第６図に示される。第６図において、レンズは
半波長位相板と、レンズのベースカーブ情報w/4（ｎ′
−１）の深さの位相チャンネルとを備える。このレンズ
では、ベースカーブの周辺部は、チャンネルの形成を防
ぎ、完全装用状態変形を考慮するために、切り取られ
る。
本実施例の別の図は第７図および第８図に示される。
第７図は、目Ｅの涙液層TL上に載っている位相チャンネ
ルPCを有するレンズLCが示される。一方、第８図は、目
Ｅの涙液層TLに載っている変移領域と装用状態補償位相
チャンネルCPCを有するレンズCLを示す。このレンズ
は、レンズの前面に環状のくぼみＤを装用部の直上方に
備えている。
本発明は、１つの光学領域内で純粋な屈折要素と同時
に回折要素を利用する公知のどのようなコンタクトレン
ズにも適用できる。特別な例として、第９図に、代わり
の半波長２焦点位相板を示す。このレンズの例では、零
次回折焦点には、90度＋57.5度に等しい位相の変移を起
こすチャンネルが必要である。この場合、チャンネルの
深さは、次式によって決定される。
深さ＝ｗ（180−147.5）/360（ｎ′−ｎ） ＝0.09/（ｎ′−ｎ） 第10図は、ベースカーブBCに合った後面を有するコン
タクトレンズCLを示す。中央部のベースカーブへの切り
込みは、零次および正の一次回折焦点に均等に光を回折
するように設計されたエシェレットPPEを有する半波長
位相板である。このレンズには、後面ベースカーブへの
切り込みによる位相チャンネル、位相板の周辺には、零
次回折焦点に光を屈折させる４分の１波長位相板を備え
ている。
さらに、屈折チャンネルから位相板を分割させるため
の変移領域を含む同様のレンズ設計が、第11図に示され
る。本発明のこの実施例では、後面がベースカーブBCに
合うコンタクトレンズCLは、（ｉ）ベースカーブ中央部
の切り込み、エシェレットPPEを有する半波長位相板、
（ii）エシェレットPPEの周辺ベースカーブへの切り込
み、半波長位相チャンネルPC、および、（iii）PPEとPC
の境目における、位相板エシェレットの半分を含む変移
領域TZを有している。
第12図の実施例は、レンズの装用状態変形補償のため
に、周辺位相チャンネルPCの深さを減少させた第11図の
レンズの変形例を示す。この場合のチャンネルは、好ま
しいレンズの装用状態を容易にするために、開いたまま
になっている。
第13図は、一次回折のために設計され、周辺が一致し
た装用状態変形補償の環状位相チャンネルCPUと中央部
が置換された正の位相板を有するコンタクトレンズCLの
断面図を示す。このレンズの位相板は、レンズのベース
カーブに平行ではない。これは、位相チャンネルが、本
発明の上記の説明による零次回折焦点よりも、むしろ一
次回折焦点において光を集めるようにされているためで
ある。このため、レンズの純粋な屈折部は、距離倍率よ
りもむしろ付加倍率を決定する。
第14図の実施例は、零次回折のための中央位相チャン
ネルPUとともに周辺部に配置された正位相板を有するコ
ンタクトレンズCLの断面図を示す。
第15図の実施例は、零次回折のための中央装用状態変
形補償位相チャンネルCPCの周辺部に配置された負位相
板を備えたコンタクトレンズCLを示す。このレンズの位
相チャンネルは、レンズのベースカーブに平行である
が、距離倍率よりもむしろ付加倍率を決定することがで
きることに留意すべきである。このことは、零次および
一次回折焦点に光を集めるようにされた負位相板を用い
ているという事実より明らかである。
本発明に含まれる好ましいレンズは、直径が約4mm〜5
mm、即ち約4.5mmの同心円状位相板を含む約6mm〜8mmの
光学領域、および、約0.5mm〜2.0mm幅の環状チャンネル
を有する。
レンズの移動度が非常に大きいが、本発明の実施によ
り得られるグレアの減少のレベルが、最も望ましい状況
では、レンズは光学領域の外部のキール（keel）構造を
考慮して変形されてもよく、移動度のレベルを下げる
が、なお、本発明の利点を有する。
本発明のレンズは、従来技術の過程により製造され
る。例えば、ソフトコンタクトレンズのベース位相が無
水物によるものは、本発明のレンズ構造を得るために研
磨されてもよい。レンズは本発明のレンズ構造のかたど
りされたものでもよい。レンズは、ガラス、および、コ
ンタクトレンズの製造に用いられる従来のプラスティッ
クで製造されてもよい。
【図面の簡単な説明】
第１図は、４つの領域と周辺屈折部を有する中央位相板
を含む光学領域「OZ」からなるコンタクトレンズの正面
図である。 第２図は、ベースカーブの中央部に切り込まれた環状位
相板エシェレット「PPE」と、周辺環状屈折部「Ｒ」と
を含む光学領域を有するコンタクトレンズの横断面図を
示し、また、零次焦点における結果的ベクトル振幅を示
す図である。 第３図は、ベースカーブの中央部に切り込まれた環状位
相板エシェレット「PPE」と、環状変移領域「TZ」によ
り分割された位相チャンネル「PC」の形態をとる周辺環
状屈折部とを含む光学領域を有するコンタクトレンズの
横断面図を示し、また、零次焦点での結果的ベクトル振
幅を示す図である。 第４図は、ベースカーブの中央部に切り込まれた環状位
相板エシェレット「PPE」と、環状変移領域「TZ」によ
り分割された周辺環状位相チャンネル「PC」とを含む光
学領域を有するコンタクトレンズの横断面図を示し、ま
た、零次焦点での結果的ベクトル振幅を示す図である。 第５図Ａおよび第５図Ｂはそれぞれ、非装用状態の涙液
レンズを示す涙液層「TL」に載っているソフトコンタク
トレンズ「CL」と、装用状態のときのくぼみ面「Ｄ」に
より形成された空気レンズを示す涙液層「TL」に載って
いるソフトコンタクトレンズ「CL」の横断面図である。 第６図は、ベースカーブの中央部に切り込まれた位相板
エシェレット「PPE」と、装用状態補償用周辺位相チャ
ンネル「CPU」とを含む光学領域を有するコンタクトレ
ンズの横断面図である。 第７図は、目「Ｅ」の涙液層「TL」に載っている位相チ
ャンネル「PC」を含む光学領域を有するコンタクトレン
ズ「CL」の横断面図である。 第８図は、目「Ｅ」の涙液層「TL」に載っている装用状
態補償位相チャンネル「CPC」を含む光学領域を有する
コンタクトレンズ「CL」の横断面図であり、コンタクト
レンズ「CL」が目の上で装用状態となったときに生じる
レンズ前方表面のくぼみ「Ｄ」を示す。 第９図は、ベースカーブの中央部に切り込まれた交換半
波長位相板と、周辺屈折位相チャンネルとを含む光学領
域を有するコンタクトレンズの横断面図であり、また、
零次焦点における結果的ベクトル振幅を示す図である。 第10図は、ベースカーブ「BC」に切り込まれた位相板エ
シャレット「PPE」と、位相チャンネル「PC」とを含む
光学領域を有するコンタクトレンズ「CL」の横断面図で
ある。 第11図は、ベースカーブ「BC」に切り込まれた位相板エ
シェレット「PPE」と、変移領域「TZ」により位相板か
ら分割された位相チャンネル「PC」とを含む光学領域を
有するコンタクトレンズ「CL」の横断面図である。 第12図は、ベースカーブ「BC」に切り込まれた位相板エ
シェレット「PPE」と、目への装用状態を考慮するため
に、合成変移領域と位相チャンネルとして形成される単
一の補償位相チャンネル「CPC」とを含む光学領域を有
するコンタクトレンズ「CL」の横断面図である。 第13図は、一次回折のために設計される周辺装用状態補
償位相チャンネル「CPU」とともに、中央に配置された
負位相板を含む光学領域を有するコンタクトレンズ「C
L」の横断面図である。 第14図は、零次回折のために設計され、中央に配置され
た位相チャンネル「PC」の周辺に配置された正位相板を
含む光学領域を有するコンタクトレンズ「CL」の横断面
図である。 第15図は、零次回折のために設計され、中央に配置され
た装用状態補償位相板「CPC」とともに周辺に配置され
た負位相板を含む光学領域を有するコンタクトレンズ
「CL」の横断面図である。 CL……コンタクトレンズ OZ……光学領域 Ｒ……屈折部 PPE……位相板エシェレット

Claims (12)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】光学領域内に一次および二次の回折能を有
    する多焦点領域板を含むとともにさらにその光学領域
    （OZ）内に純粋な屈折部（Ｒ）を有する多焦点眼科用レ
    ンズにおいて、上記純粋な屈折部（Ｒ）が実質的に単焦
    点であって上記多焦点領域板の一次回折能と二次回折能
    のいずれかに実質的に相当する屈折能を有していること
    を特徴とする多焦点眼科用レンズ。
  2. 【請求項２】請求項１に記載の多焦点眼科用レンズにお
    いて、上記純粋な屈折部がそれを実質的に透過する光
    を、上記多焦点領域板の上記対応する回折能の回折焦点
    にて上記領域板により上記焦点に収束された光に位相を
    実質的に揃えるように構成されていることを特徴とする
    多焦点眼科用レンズ。
  3. 【請求項３】請求項１または２に記載の多焦点眼科用レ
    ンズにおいて、上記一次および二次回折能が上記多焦点
    領域板の零次および一次の回折焦点に対応していること
    を特徴とする多焦点眼科用レンズ。
  4. 【請求項４】請求項１から３のいずれか一に記載の多焦
    点眼科用レンズにおいて、純粋な屈折部（Ｒ）が上記レ
    ンズの光軸の周りに回転対称な１以上の領域を構成して
    いることを特徴とする多焦点眼科用レンズ。
  5. 【請求項５】請求項４に記載の多焦点眼科用レンズにお
    いて、上記純粋な屈折部（Ｒ）が実質的に環状の領域を
    含むことを特徴とする多焦点眼科用レンズ。
  6. 【請求項６】請求項４に記載の多焦点眼科用レンズにお
    いて、上記純粋な屈折部（Ｒ）が実質的に円形の領域を
    含むことを特徴とする多焦点眼科用レンズ。
  7. 【請求項７】請求項１から５のいずれか一に記載の多焦
    点眼科用レンズにおいて、上記領域板が中央部に配置さ
    れており、純粋な屈折部（Ｒ）が上記光学領域（OZ）の
    残る周辺環状部を含んでいることを特徴とする多焦点眼
    科用レンズ。
  8. 【請求項８】請求項１から７のいずれか一に記載の多焦
    点眼科用レンズにおいて、上記眼科用レンズがコンタク
    トレンズ（LC）もしくは眼内レンズのいずれかの形態を
    有していることを特徴とする多焦点眼科用レンズ。
  9. 【請求項９】請求項３から８のいずれか一に記載の多焦
    点眼科用レンズにおいて、上記純粋な屈折部（Ｒ）がレ
    ンズのベースカーブ（BC）に平行に設計され、上記光学
    領域（OZ）の領域板部の零次の回折焦点に光を収束する
    ことを特徴とする多焦点眼科用レンズ。
  10. 【請求項１０】請求項１から９のいずれか一に記載の多
    焦点眼科用レンズにおいて、上記純粋な屈折部（Ｒ）が
    上記レンズのベースカーブ（BC）からずれていることを
    特徴とする多焦点眼科用レンズ。
  11. 【請求項１１】請求項１から10のいずれか一に記載の多
    焦点眼科用レンズにおいて、上記領域板が零次と一次の
    回折焦点の間で等しく光を分割するように設計されてい
    ることを特徴とする多焦点眼科用レンズ。
  12. 【請求項１２】請求項11に記載の多焦点眼科用レンズに
    おいて、純粋な屈折部（Ｒ）が上記領域板の周辺にて上
    記レンズのベースカーブ（BC）に平行に配置されるとと
    もに、上記ベースカーブ（BC）から上記領域板エシェレ
    ットの深さの1/2の深さに設定されていることを特徴と
    する多焦点眼科用レンズ。
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