JP4926068B2 - 複数の位相板を有する眼用レンズ - Google Patents

Description

本発明は、広くは眼用レンズに関し、さらに具体的には、眼に像をもたらすために屈折および回折の両者を組み合わせる多焦点の眼用レンズに関する。

眼内レンズ（ＩＯＬ）、有水晶体ＩＯＬ、および角膜インプラントなどといった眼用レンズが、眼の視力を向上させるために使用されている。例えば、今日では、白内障の手術の際に取り除かれる眼の生まれつきの水晶体を置き換えるために、ＩＯＬがごく普通に使用されている。さらに最近では、回折型ＩＯＬが、レンズの厚さの低減および老眼の矯正のために好都合に使用されている。例えば、屈折型２焦点レンズは、近見および遠見の両方の視力をもたらすため、入射光を２つの回折次数（ｄｉｆｆｒａｃｔｉｖｅ ｏｒｄｅｒｓ）に分割している。眼用レンズにおける回折光学系の使用は、Ｃｏｈｅｎによって特許文献１−１２に記載されており、これらはすべて、ここでの言及によって本明細書に取り入れられたものとする。Ｆｒｅｅｍａｎも、特許文献１３−１７において眼用レンズにおける回折光学系の使用を説明しており、これらもここでの言及によって本明細書に取り入れられたものとする。

このようなレンズにおいては、光学領域が、一般的には、複数の環状のゾーン（ｚｏｎｅ）またはエシュレット（ｅｃｈｅｌｅｔｔｅｓ）へと分割されており、これらがゾーン間に特定の位相関係をもたらすために、所定のステップ（ｓｔｅｐ）高さによって光軸に対して平行にずらされている。本明細書において、用語「ゾーン・プレート（ｚｏｎｅ ｐｌａｔｅ）」または「位相板」は、この技術分野において一般に理解されているように、ゾーン間のステップ高さ、ゾーン間の円周の間隔、および各ゾーンの表面形状によって少なくとも部分的に特徴付けられる同心に配置された環状のゾーンのパターンであると定義される。ゾーン・プレートは、通常は、各ゾーンを通過する光に所定の位相関係を維持するように構成されている。ＣｏｈｅｎおよびＦｒｅｅｍａｎに加え、Ｆｕｔｈｅｙも、例えば特許文献１８−２０に種々の眼用回折レンズを記載しており、これらもここでの言及によって本明細書に取り入れられたものとする。
米国特許第４，８８１，８０４号明細書 米国特許第４，８８１，８０５号明細書 米国特許第４，９９５，７１４号明細書 米国特許第４，９９５，７１５号明細書 米国特許第５，０１７，０００号明細書 米国特許第５，０５４，９０５号明細書 米国特許第５，０５６，９０８号明細書 米国特許第５，１１７，３０６号明細書 米国特許第５，１２０，１２０号明細書 米国特許第５，１２１，９７９号明細書 米国特許第５，１２１，９８０号明細書 米国特許第５，１４４，４８３号明細書 米国特許第４，６３７，６９７号明細書 米国特許第４，６４１，９３４号明細書 米国特許第４，６４２，１１２号明細書 米国特許第４，６５５，５６５号明細書 米国特許第５，７４８，２８２号明細書 米国特許第４，９３６，６６６号明細書 米国特許第５，１２９，７１８号明細書 米国特許第５，２２９，７９７号明細書

１つの手法においては、位相板またはゾーン・プレートが、個々のゾーン間のステップの光学高さ（すなわち、材料の屈折率と周囲の媒体の屈折率との間の差に物理的な高さを掛けたもの）が可視範囲の設計波長における光の波長の２分の１である複数のゾーンを有している。このような設計においては、設計波長の光の約８０％が、ゼロ次および１次の回折次数の間で均等に分割され、通常はゼロ次の回折次数が、ゾーン・プレートによって回折されておらず、すなわちゾーン・プレートによって影響されていない光であると考えられる。このゾーン・プレートの構成は、（１）ゼロ次の回折次数が遠見視力のための第１のフォーカスまたは焦点を生み、（２）１次の回折次数が近見または中距離の視力に対応する第２のフォーカスまたは焦点を生む２焦点のレンズを生み出すために使用される。さらに、屈折による色分散の成分と回折による色分散の成分とが互いに打ち消し合う傾向にあるため、１次の回折次数によって生み出される色分散（通常は、屈折による色分散と符号が反対である）を、近見視力の焦点の全体としての色収差を低減するために、使用することができる。しかしながら、遠見視力の焦点は、ゾーン・プレートによって回折されていない光のみを含んでいるため、この回折の色分散の利益を受けることができない。したがって、遠見視力は純粋に屈折によるものであり、屈折の色分散によって引き起こされる色収差について、低減を受けることができない。

回折ゾーンまたは位相板を取り入れてなる眼用レンズの特性は、近くの焦点および遠くの焦点における光の量が、すべての瞳孔サイズについて実質的に一定であるような特性である。或る場合には、例えば中間的または少ない光の状況のもとで、瞳孔のサイズが増すにつれ、遠くの焦点における光の量を増すことが望まれる。遠見視力のためだけの光の量を増加させるための１つの方法は、Ｃｏｈｅｎの特許文献１に開示されているように、ゾーン・プレートをレンズの中央部のみに限定し、レンズの外側領域を屈折のみにすることである。他の手法が、ここでの言及によって本明細書に取り入れられたものとするＬｅｅらの米国特許第５，６９９，１４２号に開示されている。Ｌｅｅらは、移行領域においてゾーン間のステップ高さが徐々に減らされているアポダイゼーション・ゾーン（ａｎ ａｐｏｄｉｚａｔｉｏｎ ｚｏｎｅ）を有する回折レンズを教示している。ゾーン間のステップは、得られる波面に望ましくない回折効果を生じうる急激な不連続がもたらされることがないよう、ベース曲線ＢＣに中心合わせされている。これらの設計のどちらも、レンズの外側の屈折部分は、色収差を低減するための回折力の使用による利益を有しておらず、光量の少ない条件下において瞳孔のサイズが大きくなるとき、色収差が大きくなる可能性がある。

多焦点／２焦点ＩＯＬに関する１つの問題は、ハロ（ｈａｌｏｓ）の問題である。この問題は、使用されない焦点の像からの光が焦点ずれの像を生み出し、これが使用される焦点の像に重ねられる場合に現れる。例えば、遠方の点光源または広がりのわずかな光源からの光が、２焦点ＩＯＬによって生み出される遠方の焦点によって眼の網膜上に結像される場合、同時にＩＯＬによって生み出される近い焦点が、ＩＯＬの遠方の焦点によって形成される像の上に焦点のずれた像を重ねる。この焦点のずれた像が、ＩＯＬの遠方の焦点によって生成される焦点の合った像を囲んで、光のリングの形態で現れることがある。

眼科の用途において回折レンズの性能を改善するための装置および方法が、必要とされている。

本発明の１つの態様は、前面、後面、および光軸を有する光学系を備える眼用レンズに関係する。この眼用レンズは、第１の光パワー（ｐｏｗｅｒ）を有する第１の領域および第２の光パワーを有する第２の領域を、さらに有している。第１の領域が、第１の焦点および第２の焦点を形成するように構成された多焦点の位相板を備える一方で、第２の領域は、第３の焦点を形成するための単焦点の位相板を備えている。単焦点の位相板および多焦点の位相板は、好ましくは、少なくとも１つのベース（ｂａｓｅ）曲率の周囲に配置される。特定の実施形態においては、第１の領域が、有限の第１の曲率半径を有する第１のベース曲率を備えており、第２の領域が、第１の曲率半径とは異なる有限の第２の曲率半径を有する第２のベース曲率を備えている。この眼用レンズは、第３の光パワーを有し、第３の位相板を有している第３の領域を、さらに備えることができる。例えば、第３の領域は、単焦点の位相板と多焦点の位相板との間に配置される中間の領域であってよい。

１つの実施形態においては、第１の領域が、光学系の中央に配置され、第２の領域が、第１の領域の外側に配置される。あるいは、第２の領域が、光学系の中央に配置され、第１の領域が、第２の領域の外側に配置される。どちらの実施形態においても、ベース曲率は、球面、放物線、楕円、双曲線、または他の何らかの非球面形である形状を有することができる。第１の領域は、好ましくは多焦点の位相板の回折光パワーよりも大きい屈折光パワーを有することができ、第２の領域は、好ましくは単焦点の位相板の回折光パワーよりも大きい屈折光パワーを有することができる。

単焦点の位相板および多焦点の位相板を、両者とも光学系の前面に配置でき、あるいは光学系の後面に配置することができる。あるいは、単焦点の位相板および多焦点の位相板を、光学系の両表面に配置してもよい。

本発明の他の態様においては、多焦点の位相板および単焦点の位相板の少なくとも一方が、複数の同心ゾーンを有し、隣接ゾーン間に光軸に沿った或るステップを有している。あるいは、多焦点の位相板および単焦点の位相板の少なくとも一方が、自身の表面を横切って変化する屈折率を有している。好ましくは、表面を横切っての屈折率の変化が、光学系の中心からの半径方向であるが、他の構成も可能である。そのような屈折率の変化は、例えば位相ホログラムによって生成できる。

多焦点の位相板は、ＭＯＤが０．５である位相板、またはＭＯＤが１．５である位相板、あるいはより一般的にはＭＯＤがｘ．５である位相板（ｘは整数）など、２焦点の位相板であってよい。単焦点の位相板は、ＭＯＤが１である位相板、ＭＯＤが２である位相板、あるいはより一般的にはＭＯＤがｙ．０である位相板（ｙは整数）であってよい。例えば１つ以上の負の回折次数を生み出す他の種類の位相板も、使用可能である。

本発明のとくに有用な態様においては、第１の領域が、第１の曲率半径を有する第１のベース曲率を備え、第２の領域が、第２の曲率半径を有する第２のベース曲率を備えており、第１の曲率半径が第２の曲率半径と異なっている。さらに、多焦点の位相板が、ＭＯＤが０．５である位相板であってよく、単焦点の位相板が、ＭＯＤが１である位相板であってよい。この構成においては、第１の焦点が、多焦点の位相板のゼロ次の回折次数に対応し、第２の焦点が、多焦点の位相板の第１の回折次数に対応し、第３の焦点が、単焦点の位相板の第１の回折次数に対応する。

第１の焦点を、遠見視力をもたらすために使用でき、第２の焦点を、近見視力または中距離視力をもたらすために使用することができる。第２のベース曲率を、第３の焦点が第１の焦点または第２の焦点と実質的に同じ位置、第１および第２の焦点の間、あるいは第１または第２の焦点と異なる他の何らかの位置に配置されるように構成することができる。多焦点の位相板および単焦点の位相板のいずれかまたは両方を、第２および／または第３の焦点における色収差を調節するように構成することができる。同様に、単焦点の位相板、第２のベース曲率、あるいは両方を、第１の焦点および第２の焦点の少なくとも一方において、第１の領域によって生み出される球面収差または他の収差を低減するように、構成することができる。

本発明のさらなる態様においては、眼用レンズが、前面、後面、および光軸を有する光学系、第１の領域、ならびに第２の領域を有している。第１の領域は、第１の位相板を、有限の第１の曲率半径を有する第１のベース曲率上に配置して有している。第２の領域は、第２の位相板を、有限の第２の曲率半径を有する第２のベース曲率上に配置して有している。さらに、第１の曲率半径が、第２の曲率半径と相違することができる。

本発明の他の態様においては、眼用レンズが、前面、後面、および光軸を有する光学系を有している。この眼用レンズは、第１の屈折光パワーを有する第１の領域をさらに有しており、第１の領域は、（１）第１の曲率半径を有する第１のベース曲率、および（２）第１の焦点と第１の焦点よりも光学系に近く位置する第２の焦点とを形成するための多焦点の位相板を有している。この眼用レンズは、第２の屈折光パワーを有する第２の領域をさらに有しており、第２の領域は、（１）第２の曲率半径を有する第２のベース曲率、および（２）第３の焦点を形成するための単焦点の位相板を有している。好ましくは、第１の領域および第２の領域の両者が屈折光パワーを有するよう、第１の曲率半径および第２の曲率半径の両者が有限である。

本発明のさらに他の態様においては、眼用レンズが、前面、後面、および光軸を有する光学系を備えている。さらに眼用レンズは、第１の屈折光パワーを有する第１の領域を備えており、第１の領域が、多焦点の位相板を、第１の曲率半径を有する第１のベース曲率上に配置して有している。さらに眼用レンズは、第２の屈折光パワーを有する第２の領域を備えており、第２の領域が、単焦点の位相板を、第１の曲率半径と異なる有限の第２の曲率半径を有する第２のベース曲率上に配置して有している。好ましくは、第１の領域および第２の領域の両者が屈折光パワーを有するよう、第１の曲率半径および第２の曲率半径の両者が有限である。

本発明の１つの態様においては、眼用レンズが、前面、後面、第１のベース曲率、および光軸を有する光学系を有している。さらに眼用レンズは、光を第１の焦点および第２の焦点へと導くように構成された多焦点の位相板を有しており、多焦点の位相板は、光軸に平行な方向において第１のベース曲率に中心合わせされた第１の複数のエシュレットを有しており、第１のベース曲率は、第１の曲率半径を有している。さらに眼用レンズは、多焦点の位相板を囲むとともに、結果として第２の焦点へと導かれる光の全体としての振幅および／または分布を変化させるように構成されている中間の位相板を有しており、中間の位相板は、第１のベース曲率に中心合わせされ、あるいは第１の曲率半径と異なる第２の曲率半径を有する第２のベース曲率に中心合わせされた第２の複数のエシュレットを有している。さらに眼用レンズは、屈折光パワーを有するが回折光パワーを有さない外側屈折領域を有している、外側屈折領域が、中間の位相板を囲むとともに、光を第１の焦点へと導くように構成されている。

いくつかの実施形態においては、第１の複数のエシュレットが、隣接エシュレット間に第１のステップ高さを有しており、第２の複数のエシュレットが、隣接エシュレット間に第２のステップ高さを有している。第２のステップ高さは、第１のステップ高さよりも小さくてよい。特定の実施形態においては、第１のステップ高さが、式０．５×λ／（ｎ２−ｎ１）によって決定され、第２のステップ高さが、式Ｂ×λ／（ｎ２−ｎ１）によって決定され、ここで
Ｂは定数であり、
λは設計波長であり、
ｎ２は眼用レンズの屈折率であり、
ｎ１は位相板に隣接する媒体の屈折率であり、
ここで、Ｂは約０．２５、約０．７５、または１より大きく、あるいは１より小さい他の何らかの値である。１つの実施形態においては、第２の複数のエシュレットが、４つのエシュレットを含んでいるが、任意の数のエシュレットを使用することができる。他の実施形態においては、第２の複数のエシュレットが、１つ以上の隣接エシュレット間の第１のステップ高さ、および１つ以上の隣接エシュレット間の第２のステップ高さを有することができる。そのような実施形態においては、第１のステップ高さを、式０．３７５×λ／（ｎ２−ｎ１）によって決定でき、第２のステップ高さが、式０．１２５×λ／（ｎ２−ｎ１）によって決定される。

本発明のさらに他の態様においては、眼用レンズが、前面、後面、および光軸を有する光学系を有している。さらに眼用レンズは、多焦点の位相板、単焦点の位相板、および多焦点の位相板と単焦点の位相板との間に位置する中間の位相板を有している。多焦点の位相板を、第１の焦点および第２の焦点へと光を導くように構成できる。さらに多焦点の位相板は、第１の複数のエシュレットを、第１の曲率半径を有する第１のベース曲率上に配置して有している。単焦点の位相板は、第２の複数のエシュレットを、第１の曲率半径と異なる第２の曲率半径を有する第２のベース曲率上に配置して有している。中間の位相板は、第３の曲率半径を有する第３のベース曲率上に配置され、結果として第２の焦点へと導かれる光の全体としての振幅および／または分布を変化させるように構成された第３の複数のエシュレットを有している。

眼用レンズの第３の曲率半径は、第１の曲率半径と同じであってよく、あるいは第１の曲率半径よりも大きくても、小さくてもよい。多焦点の位相板および中間の位相板が、一般的には、第１の焦点を含む平面にハロ像を生成する。

特定の実施形態においては、第１の複数のエシュレットが、隣接エシュレット間に第１のステップ高さを有しており、第２の複数のエシュレットが、隣接エシュレット間に第２のステップ高さを有している。第２のステップ高さは、第１のステップ高さよりも小さくてよい。第１のステップ高さを、式０．５×λ／（ｎ２−ｎ１）によって決定でき、第２のステップ高さを、式Ｂ×λ／（ｎ２−ｎ１）によって決定でき、ここで
Ｂは定数であり、
λは設計波長であり、
ｎ２は眼用レンズの屈折率であり、
ｎ１は位相板に隣接する媒体の屈折率であり、
ここで、Ｂは約０．２５、約０．７５、または１より大きく、あるいは１より小さい他の何らかの値である。１つの実施形態においては、第２の複数のエシュレットが、４つのエシュレットを含んでいるが、任意の数のエシュレットを使用することができる。特定の実施形態においては、第２の複数のエシュレットが、１つ以上の隣接エシュレット間の第１のステップ高さ、および１つ以上の隣接エシュレット間の第２のステップ高さを有することができる。そのような実施形態においては、第１のステップ高さが、式０．３７５×λ／（ｎ２−ｎ１）によって決定され、第２のステップ高さが、式０．１２５×λ／（ｎ２−ｎ１）によって決定される。他の実施形態においては、第１の複数のエシュレットが、隣接エシュレット間に第１のステップ高さを有しており、第２の複数のエシュレットが、隣接エシュレット間に複数の異なるステップ高さを有しており、それら複数の異なるステップ高さのそれぞれが、第１のステップ高さよりも小さい。あるいは、それら複数の異なるステップ高さが、光軸からの距離が増すにつれて徐々に減少している。

本発明の実施形態を、以下の詳細な説明を添付の図面と組み合わせて検討することによって、よりよく理解できるであろう。そのような実施形態は、あくまで例示の目的において、本発明の新規かつ非自明な態様を表現している。図面は、以下の１９個の図を含んでおり、同様の番号が同様の部分を指し示している。

本発明の実施形態は、一体となって眼の視力の向上をもたらす屈折光パワーおよび回折光パワーの両者を有する複数の表面領域を有している多焦点の眼用レンズ（例えば、眼内レンズ（ＩＯＬ）、有水晶体ＩＯＬ、および角膜インプラント）に向けられている。本明細書において、用語「力（パワー）」または「光パワー」は、現実または仮想のフォーカスまたは焦点を形成する目的で入射光を向け直すというレンズ、光学系、光学表面、または光学表面の少なくとも一部分の能力を意味する。光パワーは、反射、屈折、回折、またはこれらの何らかの組み合わせによってもたらすことができ、通常はジオプタ（Ｄｉｏｐｔｅｒｓ）という単位で表現される。表面、レンズ、または光学系の光パワーが、一般的には、メートルを単位として表現した場合の表面、レンズ、または光学系の焦点距離の逆数に等しいことを、当業者であれば理解できるであろう。本明細書において、用語「屈折光パワー」または「屈折力（屈折パワー）」は、光が表面、レンズ、または光学系と相互作用するときに光の屈折によって生み出される光パワーを意味する。本明細書において、用語「回折光パワー」または「回折力（回折パワー）」は、例えば位相板の回折次数によって生み出されるように、光が表面、レンズ、または光学系と相互作用するときに光の回折からもたらされる光パワーを意味する。位相板に関して、用語「回折光パワー」または「回折力（回折パワー）」は、当該用語が使用される回折位相板と実質的に同じ様相で設計波長の光を収束または発散させる屈折レンズ由来の実質的に等価な光パワーを意味する。

図１が、眼２２の中に配置され、光軸２１を有している従来技術の２焦点ＩＯＬ２０を示している。ＩＯＬ２０は、例えば特許文献１５のＦｒｅｅｍａｎまたは特許文献１２のＣｏｈｅｎの教示にしたがって製作された位相板２３を有している。位相板２３は、ベース曲率Ｃを有する前面２４に配置されており、コリメート光の形態で眼２２へと進入する遠方の物体からの入射光２６によって照射されている。入射光２６の第１の部分２７は、位相板２３による影響を実質的に受けず、前面２４および後面２８によって屈折を通じて合焦され、遠見視力をもたらすべくほぼ眼２２の網膜３０上に位置する第１の焦点２９を生む。入射光２６の第２の部分３２は、位相板２３によって回折され、近見視力または中距離視力をもたらすべく第２の焦点３４を生む。第２の焦点３４を形成するための前面２４の正味の光パワーは、一般的には、（１）ベース曲率Ｃゆえの前面２４の屈折光パワーと、（２）位相板２３の回折光パワーとの組み合わせになると考えられる。実際の眼においては、第２の焦点３４を形成する光は、網膜３０に向かって伝搬を続けるが、わかりやすくするため、この光が第２の焦点３４で終わるものとして描かれていることを、当業者であれば理解できるであろう。

本明細書において、用語「近見視力」は、ＩＯＬ２０などのレンズまたは画像化システムの少なくとも一部によってもたらされる視力であって、被験者に比較的近い物体の焦点が実質的に被験者の眼の網膜に一致する視力を指す。用語「近見視力」は、おおむね物体が約２５ｃｍ〜約５０ｃｍの距離にある場合にもたらされる視力に相当する。反対に、本明細書において、用語「遠見視力」は、レンズまたは画像化システムの少なくとも一部によってもたらされる視力であって、被験者から比較的遠い物体の焦点が実質的に眼の網膜に一致する視力を指す。用語「遠見視力」は、おおむね物体が被験者から少なくとも約１メートル〜２メートル、好ましくは５〜６メートル超の距離にある場合にもたらされる視力に相当する。用語「中距離視力」は、一般的には、レンズまたは画像化システムの少なくとも一部によってもたらされる視力であって、被験者から中間的な距離にある物体の焦点が実質的に眼の網膜に一致する視力を指す。中距離視力は、おおむね物体が約４０センチメートル〜約１．５メートルの距離にある場合にもたらされる視力に相当する。

再び図１を参照すると、ＩＯＬ２０が、前面２４、後面２８、および位相板２３の組み合わせゆえ、事実上２つの光パワーを有している。入射光２６が、通常は他の高次および低次の回折次数へと回折されると考えられるため、ＩＯＬ２０がさらなる光パワーを有することができることを、理解できるであろう。例えば、位相板２３が特許文献１２のＣｏｈｅｎの教示にしたがって製作される場合、設計波長の光のほぼ８０％が、ゼロ次の回折次数と１次の回折次数との間でほぼ均等に分割される一方で、光の残りの２０％は、位相板２３のより高次の回折次数（例えば、ａ＋１よりも高い回折次数）および／またはより低次の回折次数（例えば、ａ−１以下の回折次数）の間で分割される。

図２は、眼２２に比較的近接して位置する近傍の物体４０について、ＩＯＬ２０の性能を示している。このような状態のもとでは、遠方の焦点２９および近傍の焦点３４が、近傍の焦点３４がほぼ網膜３０に位置し、遠方の焦点２９が網膜３０の後方に位置するように配置される。このように、ＩＯＬ２０は、老眼および／または生まれつきの水晶体の除去に起因して失われた生まれつきの水晶体の調節能力を少なくとも近似する方法で、患者に近見視力および遠見視力の両者を提供する２焦点レンズとして機能することができる。

２焦点ＩＯＬ２０の位相板２３は、一般的には、光軸２１に沿って隣接ゾーン間に特定のオフセットまたはステップ高さを有している複数の環状のゾーン、ファセット（ｆａｃｅｔｓ）、またはエシュレットを有している。本明細書において、「ゾーン」、「ファセット」、または「エシュレット」は、ステップまたは他の位相の不連続の間に配置されたゾーンまたは位相板の部位を意味して相互に交換可能に使用される。

ＩＯＬ２０の２焦点の特性は、隣接するゾーン間のステップ高さを、ステップの各側の光線の光学経路長の差がλ／２（ここで、λは設計波長）となるように選択することによって実現できる。例えば、２焦点ＩＯＬ２０が、ｎ_ＩＯＬの屈折率を有する材料で作られ、前面２４に隣接する材料がｎ_０である場合、ステップ高さｈ_ｓｔｅｐは、
［数式１］

なる関係によって与えられ、本明細書においてλ／２位相板と称される。また、本明細書において、ステップの高さを、その位相高さによって表すことができる。例えば、式（１）によって与えられるステップ高さｈ_ｓｔｅｐは、λ／２位相ステップ高さと称される。当業者であれば理解できるとおり、λ／２位相板が、位相板によって回折される全体の光の約４０％をそれぞれ含んでいるゼロ次および１次の回折次数を生み出すために使用される。この種の位相板を、ステップ高さが設計波長λの０．５倍の光学経路長の差に相当することを表して、ＭＯＤが０．５である位相板と称することができる。

あるいは、ＩＯＬ２０が、隣接ゾーン間のステップの各側への光線の光学経路長の差がλとなるようにステップ高さが設定されている単焦点ＩＯＬの形態であってもよい。このような位相板は、本明細書において、１λ位相板と称され、１λの位相ステップ高さを有していると称される。したがって、たった今使用した材料の屈折率において、
［数式２］

なる関係によって与えられるステップ高さが、入射光２６のエネルギーの事実上１００％が位相板２３の１次の回折次数へと回折され、したがって近傍の焦点３４へと回折される単焦点のＩＯＬをもたらす。この種の位相板を、ステップ高さが設計波長λの１倍の光学経路長の差に相当することを表して、ＭＯＤが１である位相板と称することができる。

あるいは、特許文献２０においてＦｕｔｈｅｙが教示しているように、位相板２３を、ステップの各側への光線の光学経路長の差が３λ／２となるような隣接ゾーン間のステップ高さで構成してもよい。この場合、遠方および近傍の焦点２９、３４の位置は、前面２４および後面２８の屈折力と位相板２３の１次および２次の回折次数との組み合わせによってもたらされる。この種の位相板は、ステップ高さが設計波長λの１．５倍の光学経路長の差に相当することを表して、ＭＯＤが１．５である位相板と称することができる。より大きなＭＯＤの位相板が、ここでの言及によって本明細書に取り入れられたものとする米国特許第５，５８９，９８２号において、Ｆａｋｌｉｓらによって教示されている。

このような約束事にもとづき、ＭＯＤがｘ．５（ここで、ｘは整数）である位相板は、隣接ゾーン間のステップ高さが設計波長λの（ｘ＋１／２）倍の光路長差に相当する位相板であり、ここでｘは１以上の整数である。ＭＯＤがｘ．５である位相板は、位相板に入射する光からのエネルギーの大部分が、一般的には２つの回折次数の間で分割されることを特徴とする。ＭＯＤがｘである位相板は、隣接ゾーン間のステップ高さが設計波長λのｘ倍の光路長差に相当する位相板を指し、ここでｘは１以上の整数である。ＭＯＤがｘである位相板は、入射光からのエネルギーの大部分またはすべてが、ただ１つの回折次数に含まれることを特徴とする。この同じ約束事が、隣接ゾーン間に物理的なステップ高さを有さない位相板にも当てはまる。例えば、位相板２３を、ホログラフィックまたは他のそのような方法を使用して製造して、隣接ゾーン間の位相の変化が、隣接ゾーン間のステップ高さが設計波長λのｘ倍の光路長差に相当する実質的に等価な位相板によって生み出される位相の変化と同じであるＭＯＤがｘの位相板を形成することができる。あるいは、種々のゾーンを、透過型格子の形態で設けることが可能である。

図３を参照すると、本発明の或るいくつかの実施形態において、眼用レンズ１００が光学系１０２を有している。光学系１０２は、前面１０４、後面１０６、および光軸１０８を有している。光学系１０２は、第１のフォーカスまたは焦点Ｆ１および第２のフォーカスまたは焦点Ｆ２を提供、生成、または形成するため、或る光パワーを有し、多焦点の位相板１１２を有している第１の領域１１０を含んでいる。さらに、光学系１０２は、第３の焦点Ｆ３を提供、生成、または形成するため、或る光パワーを有し、単焦点の位相板１２２を有している第２の領域１２０を含んでいる。一般的な約束事として、物体からの光が多焦点の位相板１１２などといった２焦点または多焦点の位相板と相互作用することによって生み出される光線は、図面において、物体からの光が単焦点の位相板１２２などといった単焦点の位相板と相互作用することによって生み出される光線に比べ、より細い線で表現されている。例えば、図３に示されている入力光線１２４は、それぞれ第１の焦点Ｆ１および第２の焦点Ｆ２へと導かれる２つの合焦光線１２４ａおよび１２４ｂへと分割され、これらが細い線で表されている。対照的に、図３に示されている入力光線１２６は、第３の焦点Ｆ３へと導かれるただ１つの合焦光線１２６ａを生み、これがより太い線で表されている。

眼用レンズ１００は、哺乳類の眼の後室または前室に配置するための眼内レンズであってよい。すなわち、眼用レンズ１００を、例えば白内障手術の際の生まれつきの水晶体の除去の後に、眼の生まれつきの水晶体を置き換えるために使用することができる。あるいは、眼用レンズ１００が、虹彩の前、虹彩の後、あるいは虹彩によって定められる平面に配置される有水晶体レンズであってよい。あるいは、眼用レンズ１００が、例えば角膜の間質細胞層に挿入される角膜インプラントであってもよい。また、眼用レンズ１００が、被験者の視力の提供または改善に使用されるコンタクトレンズまたは何らかの他の種類の眼用装置であってよい。あるいは、眼用レンズ１００を、例えば先に埋め込んだＩＯＬまたは角膜インプラントの補足または補正のため、画像化システムの一部として使用してもよく、あるいはＬａｎｇらがここでの言及によって本明細書に取り入れられたものとする米国特許第６，２３１，６０３号において開示しているような調節レンズ・システムにおいて、使用することができる。

眼用レンズ１００は、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）など、剛な光学系において一般的に使用されている任意の材料、またはシリコーン系のポリマー材料、アクリル系のポリマー材料、ポリヒドロキシエチルメタクリレート、ポリホスファゼン、ポリウレタン、およびこれらの混合物などのヒドロゲル形成ポリマー材料、などといった弾性変形または折りたたみが可能な光学系において一般的に使用されている任意の材料で構成できる。材料は、好ましくは、光学的に透明な光学系を形成し、眼の環境において生体適合性を呈する。眼用レンズ１００は、感光性の材料（例えば、感光性樹脂またはハロゲン化銀）または可変の屈折率の材料など、位相板１１２、１２２を形成するために有用な材料で製作でき、あるいはそのような材料を含むことができる。例えば位相板１１２、１２２間の境界または位相板１１２、１２２内の隣接ゾーン間の境界において光を選択的に阻止するため、光学系１０２の一部分を、より不透明な材料で構成できる。そのような材料は、散乱光を少なくするように機能でき、あるいは他の方法で位相板１１２、１２２の一方または両方の性能を定義または変更するように機能できる。

適切なレンズ材料の選択は、当業者のよく知るところである。例えば、Ｄａｖｉｄ Ｊ． Ａｐｐｌｅらの「Ｉｎｔｒａｏｃｕｌａｒ Ｌｅｎｓｅｓ：Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ， Ｄｅｓｉｇｎ， Ｃｏｍｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ， ａｎｄ Ｐａｔｈｏｌｏｇｙ」（１９８９年）、Ｗｉｌｌｉａｍ ＆ Ｗｉｌｋｉｎｓを参照されたい。折りたたみ可能／変形可能な材料は、そのような変形可能材料から作られた光学系を巻き、折りたたみ、あるいは他の方法で変形させて、小さな切開を通して眼へと挿入できるためとくに好都合である。レンズ材料は、例えば約１５０ミクロン〜約１０００ミクロン、好ましくは約１５０ミクロンまたは約２００ミクロン〜約５００ミクロンの範囲の厚さを有する比較的薄くて好ましくは柔軟な光学系部分を可能にする屈折率を、好ましくは有している。眼用レンズ１００が眼内レンズである場合、光学系１０２は、約４ｍｍまたはそれ以下〜約７ｍｍまたはそれ以上、好ましくは約５．０ｍｍ〜約６．０ｍｍ、あるいは約６．５ｍｍの直径を有することができる。

ＩＯＬとして構成される場合、眼用レンズ１００は、光学系１０２を眼の中で中心合わせし、あるいは他のやり方で光学系１０２を眼の中に配置するため、この技術分野において利用できる種々の手段のいずれかを備えることができる。例えば、眼用レンズ１００は、１つ以上の固定用部材またはハプティック（ｈａｐｔｉｃ）を有することができる。ハプティックは、光学系１０２と同じ材料で製作が可能であり、さらには／あるいは１部品のＩＯＬを形成すべく光学系１０２と一緒に一体に形成できる。あるいは、１つ以上のハプティックを、別個に形成して光学系１０２へと取り付け、複数の部品からなる構成としてもよい。固定用部材は、充分な支持強度および弾性を呈し、かつ／または予定される体内または眼内の環境において実質的に生物学的に不活性である種々の材料のいずれかで構成できる。この目的に適した材料として、例えばシリコーン系ポリマー材料、アクリル系ポリマー材料、ポリヒドロキシエチルメタクリレート、ポリホスファゼン、ポリウレタンなどといったヒドロゲル形成ポリマー材料、およびこれらの組み合わせ、などといったポリマー材料が挙げられる。他の実施形態においては、眼用レンズ１００が、嚢袋（ｃａｐｓｕｌａｒ ｂａｇ）の変形に応答し、さらには／あるいは眼の毛様体筋（ｃｉｌｉａｒｙ ｍｕｓｃｌｅ）に応答して光学系１０２を光軸１０８に沿って動かすことができる位置決め手段を有している。

或るいくつかの実施形態においては、単焦点の位相板１２２および多焦点の位相板１１２が、図３に示されているようにどちらも前面１０４に配置されている。代案としては、単焦点の位相板１２２および多焦点の位相板１１２がどちらも、後面１０６に配置される。他の実施形態においては、単焦点の位相板１２２および多焦点の位相板１１２が、光学系１０２の両面１０４、１０６に配置される。例えば、多焦点の位相板１１２を前面１０４に配置できる一方で、単焦点の位相板１２２が後面１０６に配置される。

多焦点の位相板１１２を有する第１の領域１１０を、光学系１０２の中心に配置することができ、単焦点の位相板１２２を有する第２の領域１２０を、第１の領域１１０の外側に配置することができる。あるいは、第２の領域１２０を、光学系１０２の中心に配置することができ、第１の領域１１０を、第２の領域１２０の外側に配置することができる。位相板１１２、１２２はそれぞれ、好ましくは、前方から見たときに円形の外径を有している。

多焦点の位相板１１２が、第１の複数の回折ゾーン、ファセット、またはエシュレット１３０（まとめて、１２８）を有することができる一方で、単焦点の位相板１２２は、第２の複数の回折ゾーン、ファセット（ｆａｃｅｔ）、またはエシュレット１３０（まとめて、１３２）を有している。第１の領域１１０は、典型的には、実質的に円形である中央回折ゾーン１３４を、典型的には環状の形状を有する残りの回折ゾーン１３０で囲んで備えている。回折ゾーン１３０のそれぞれの外径の決定は、この技術分野において周知であり、一般的には、設計波長λおよびレンズの所望の焦点距離の関数である。設計波長λは、例えば可視、赤外、または紫外の波長帯など、電磁スペクトルの範囲の任意のどこかにあってよい。設計波長λは、一般には可視の波長帯にあり、好ましくは約４００ｎｍ〜約８００ｎｍの範囲にあり、より好ましくは約５００ｎｍ〜約６００ｎｍの範囲にあり、さらに好ましくは約５４０ｎｍ〜約５６０ｎｍの範囲にある。いくつかの実施形態においては、設計波長λが約５００ｎｍであり、約５４６ｎｍであり、あるいは約５５０ｎｍである。

図３に示されているように、多焦点の位相板１１２が光学系１０２の中央に配置される場合、多焦点の位相板１１２は、外径Ｄを有する。回折ゾーン１３０のそれぞれは、好ましくは、残りの回折ゾーン１３０のそれぞれと実質的に同じ面積を有するが、中央のゾーン１３４は、随意により、例えばＦｕｔｈｅｙの特許文献１９またはＣｏｈｅｎの特許文献１１に教示されているように、残りの環状の回折ゾーン１３０の面積よりも小さい、または大きい面積を有することができる。

眼用レンズ１００がＩＯＬである場合、直径Ｄを、眼の虹彩が明るい光の条件のもとで単焦点の位相板１２２を通過する光から実質的に防止されるように、選択することができる。外径Ｄは、好ましくは約５ｍｍ未満であり、さらに好ましくは約４ｍｍ未満である。或るいくつかの実施形態においては、設計波長λが約５５０ｎｍであり、外径Ｄが約３．０ｍｍであり、中央の回折ゾーン１３４を含め８つの回折ゾーン１３０を有している。他の実施形態においては、外径Ｄが約３．３ｍｍ、３．６ｍｍ、または３．９ｍｍであり、それぞれ１０、１２、または１４個の回折ゾーン１３０を有している。

回折ゾーン１３０は、好ましくは、隣接するゾーン１３０間にステップ１３８が形成されるように光軸１０８と平行にずらされており、ステップ１３８は、それぞれの回折ゾーン１３０の間に所定の位相関係を生み出すように選択されている。多焦点の位相板１１２の隣接ゾーン１３０間のステップ１３８のサイズは、好ましくは、単焦点の位相板１２２の隣接ゾーン１３０間のステップ１３８のサイズと異なっている。特定のいくつかの実施形態においては、回折ゾーン１３０が、多焦点および／または単焦点の位相板１１２、１２２の種々のゾーン１３０間に所定の位相関係をもたらすような第１の領域１１０、第２の領域１２０、または両者における屈折率の変化によって形成される。本明細書において上述した材料および方法を使用することで、隣接ゾーン１３０間のステップ１３８をなくし、あるいは少なくとも隣接ゾーン１３０間のステップ１３８のサイズを小さくするように、回折ゾーン１３０を形成することができる。好ましくは、表面を横切っての屈折率の変化は、光学系の中心から半径方向である。所定の屈折率の変化は、多焦点の位相板１１２または単焦点の位相板１２２が位相ホログラムである場合に生み出すことができる。そのようなホログラムは、感光性樹脂やハロゲン化銀などといった材料を使用して製造でき、ホログラフィック的に形成された干渉パターンに露出することによって屈折率を変化させることができる。位相板１１２、１２２を製造するための他の手段も、眼用レンズ１００の種々の実施形態において期待でき、これら実施形態と矛盾しない。ホログラムは、代案として、透過率が光軸からの距離とともに変化する透過ホログラムの形態をとってもよい。

多焦点の位相板１１２および単焦点の位相板１２２は、領域１１０、１２０が位相板１１２、１２２によって生み出される回折光パワーとは別個の屈折光パワーを有するよう、ベース曲率Ｃ１上またはベース曲率Ｃ１の周囲に配置することができる。図３に示されているように、領域１１０、１２０の屈折光パワーは、眼用レンズ１００を両凸レンズとして形成することによって生み出すことができるが、例えば平‐凸、平‐凹、凹‐凹、またはメニスカス・レンズなど、他のレンズ形態も使用可能である。さらに、眼用レンズ１００の光パワーは、正であっても、負であってもよい。例えば、眼用レンズ１００が偽水晶体眼のためのＩＯＬである場合、ＩＯＬは、一般的には正の光パワーを有するが、眼用レンズ１００が有水晶体ＩＯＬ（例えば、生まれつきの水晶体を含んでいる眼に使用されるＩＯＬ）として使用される場合には、ＩＯＬは、矯正すべき眼の状態に応じて、正または負の光パワーを有することができる。

前面１０４および後面１０６の全体的な輪郭または形状は、入射光の屈折にもとづいて光学系を生み出すために一般的に使用されている任意の輪郭または形状であってよい。例えば、ベース曲率Ｃ１によって表されているように、前面１０４の全体形状または輪郭は、おおむね有限な全体としての曲率半径Ｒ１（図示されていない）を有する球であってよい（すなわち、平坦でなく、実質的に平坦でもなく、おおよそ可視光またはそれ以下の波長の程度の表面の偏差を有している）。第１の領域１１０の範囲における前面１０４の詳細な輪郭は、ベース曲率Ｃ１と多焦点の位相板１１２の輪郭との合計である。同様に、第２の領域１２０の範囲における前面１０４の詳細な輪郭は、ベース曲率Ｃ１と単焦点の位相板１２２の輪郭との合計である。

あるいは、前面１０４、後面１０６、または両面１０４、１０６の全体的な輪郭または形状は、放物線、楕円、双曲線、または例えば球面収差や非点収差などといった収差を小さくするためのこの技術分野において一般的な任意の非球面形状であってよい。例えば、後面１０６は、米国特許第６，６０９，６７３号および第６，８３０，３３２号ならびに米国特許出願第１０／７２４，８５２号（これらはすべて、ここでの言及によって本明細書に取り入れられたものとする）においてＰｉｅｒｓらが説明しているように、個々の角膜または角膜のグループにもとづいて球面収差を小さくするように設計された非球面であってよい。この技術分野において使用されている前面１０４および後面１０６の他の非球面かつ非対称の表面形状も、眼用レンズ１００の実施形態に矛盾しない。例えば、後面１０６または両面１０４、１０６を、中央レンズ半径Ｒ１および円錐定数ｋを有するものとして定めることができる。そのような実施形態においては、これに限られるわけではないが、表面形状ｚを
［数式３］

によって定めることができ、ここで、ｒは光軸からの半径方向の距離であり、ｚは光の伝搬方向の後退（ｓａｇ）であり、ａ_４、ａ_６、・・・は係数である。

第１および第２の領域１１０、１２０の屈折光パワーは、好ましくは、約−１０ジオプタ〜少なくとも約＋５０ジオプタの範囲にあり、より好ましくは、少なくとも約＋１０ジオプタ〜少なくとも約＋４０ジオプタの範囲にあり、最も好ましくは、少なくとも約＋１０ジオプタ〜少なくとも約＋３０ジオプタの範囲にある。最も好ましい範囲は、例えば白内障手術の後の無水晶体眼に使用されるＩＯＬの典型である。眼用レンズ１００が有水晶体ＩＯＬ（生まれつきの水晶体を依然として有している眼に使用されるＩＯＬ）である場合には、第１および第２の領域１１０、１２０の屈折光パワーは、好ましくは、少なくとも約−３０ジオプタ〜少なくとも約＋３０ジオプタの範囲にあり、より好ましくは、少なくとも約−２０ジオプタ〜少なくとも約＋２０ジオプタの範囲にあり、さらに好ましくは、少なくとも約−１０ジオプタ〜少なくとも約＋１０ジオプタの範囲にある。使用しようとする眼用レンズの特定の用途および種類に応じ、他の屈折光パワーの範囲も好ましい。

好ましくは、第１および第２の領域１１０、１２０の屈折光パワーは、多焦点の位相板１１２および／または単焦点の位相板１２２の回折光パワーよりもはるかに大きい。例えば、眼用レンズ１００が偽水晶体眼のためのＩＯＬである場合、第１および第２の領域１１０、１２０の屈折光パワーが、好ましくは少なくとも約１０ジオプタ〜少なくとも約４０ジオプタである一方で、多焦点および単焦点の位相板１１２、１２２は、少なくとも約＋２ジオプタ〜少なくとも約＋６ジオプタ、好ましくは約＋４ジオプタの屈折光パワーを有する少なくとも１つの回折次数、例えば１次の回折次数を有している。

第２の領域１２０の全体としての光パワーは、第２の領域１２０の屈折光パワーおよび単焦点の位相板１２２の回折光パワーの和と考えることができる。例えば、屈折光パワーが３０ジオプタであって、回折光パワーが＋４ジオプタである場合には、第２の領域１２０の全体としての光パワーは、ほぼ３４ジオプタになると考えられる。多焦点の位相板１１２は少なくとも２つの回折次数を生成するため、第１の領域１１０は、少なくとも２つの有効光パワーを有するものと考えることができる。例えば、第１の領域１１０を、３０ジオプタの屈折光パワーを有し、さらに光パワーを有さないゼロ次の回折次数と＋４ジオプタの屈折光パワーを有する１次の回折次数とを生み出す多焦点の位相板１１２を有するように、構成することができる。この構成を用い、多焦点の位相板１１２を、３０ジオプタの屈折光パワーにほぼ等しい第１の有効光パワーと、３４ジオプタ（すなわち、屈折光パワー（３０ジオプタ）および多焦点の位相板１１２の１次の回折次数の回折光パワー（＋４ジオプタ）の和）の第２の有効光パワーとを有するものと考えることができる。多焦点の位相板１１２によってもたらされる追加の＋４ジオプタの光パワーは、本明細書において、多焦点の位相板１１２の「追加の力」と称される。

眼用レンズ１００には、先の段落で述べたように、考えられる利益が少なくとも２つ存在する。第１に、多焦点の位相板１１２の１次の回折次数によって生み出される追加の力によって、光軸１０８に沿った第１の焦点Ｆ１および第２の焦点Ｆ２の位置を、近見視力および遠見視力の両方をもたらすことができるように構成できる。すなわち、第１の焦点Ｆ１が、遠見視力をもたらすように構成される一方で、多焦点の位相板１１２の追加の力が、第２の焦点Ｆ２が近見視力をもたらすように構成される。あるいは、例えば、眼用レンズ１００が、嚢袋および／または眼の毛様体筋に応答する運動アセンブリによって何らかの調節がもたらされる調節レンズ・システムの一部である場合に、追加の力を、第１の焦点Ｆ１が遠見視力をもたらし、第２の焦点Ｆ２が中距離視力をもたらすように、構成してもよい。

上述の構成について考えられる第２の利益は、多焦点および単焦点の位相板１１２、１２２の１次の回折次数によって生み出される色分散に関係している。１次の回折次数の色分散が、通常は、典型的な屈折材料の色分散と符号が反対であることは、この技術分野において公知である。さらに、回折光パワーが約＋２ジオプタ〜約＋４ジオプタの範囲にある場合にもたらされる負の分散の大きさは、ほぼシリコーンやアクリルなどといった多くの光学材料に存在する正の分散を補償するために必要とされる分散の大きさである。したがって、約２０〜４０ジオプタの光パワーを有する屈折レンズを、例えば約＋２〜＋４ジオプタの追加の力を有する多焦点の位相板と組み合わせることで、屈折色分散と回折色分散とが互いにほぼ打ち消し合うため、全体としての色収差が低減された光学素子がもたらされる。

あるいは、位相板１１２、１２２の回折光パワーが、約＋２ジオプタ〜約＋４ジオプタという上述の範囲の外側であってよい。回折光パワーについて選択される値は、位相板１１２、１２２の屈折光パワー、眼用レンズ１００の全体としての光パワー、および眼用レンズ１００の回折および屈折成分の間の所望の相互作用、などといったパラメータにもとづいて決定できる。位相板１１２、１２２の一方または両方の回折光パワーも、負のジオプタの力であってよい。位相板１１２、１２２を、第１の焦点Ｆ１、第２の焦点Ｆ２、および第３の焦点Ｆ３のうちの１つ以上の色収差を調節するため、他の方法で構成してもよい。また、位相板１１２、１２２を、第１の焦点Ｆ１、第２の焦点Ｆ２、および第３の焦点Ｆ３のうちの１つ以上の他の単色収差（例えば、球面収差、非点収差、など）を調節するように構成することができる。

特定の実施形態においては、多焦点の位相板１１２が、多焦点の位相板１１２に入射する光がもっぱら２つの異なる回折次数の間（例えば、０次および１次の回折次数の間、または１次および２次の回折次数の間）で分割される２焦点の位相板であってよい。第１の領域１１０および多焦点の位相板１１２を、２つの回折次数の光を例えば遠見視力および近見視力または遠見視力および中距離視力もたらすために使用するように、配置することができる。そのような実施形態においては、いくらかの光が、通常は他の回折次数にも含まれている。多焦点の位相板１１２を、３つ以上の回折次数に有意な量の光をもたらすように構成してもよい。例えば、多焦点の位相板１１２が、近見視力、中距離視力、および遠見視力をもたらすため、あるいは被写界深度を実質的に増加させるため、３つの回折次数をもたらすことができる。

図３に示した例示の実施形態においては、多焦点の位相板１１２が、ＭＯＤが１．５である位相板であり、単焦点の位相板１２２が、ＭＯＤが１である位相板であるが、位相板１１２、１２２について、ＭＯＤがｘ．５である位相板および／またはＭＯＤがｙである位相板からなる他の組み合わせも、本発明の実施形態に矛盾しない。多焦点および単焦点の位相板１１２、１２２を、第１の焦点Ｆ１および第３の焦点Ｆ３が同じ位置または実質的に同じ位置に配置されるように、構成することができる。本明細書において、用語「実質的に同じ」は、本発明の実施形態による光学系またはＩＯＬの２つ以上の焦点に関して使用される場合には、（１）本発明の実施形態による光学系またはＩＯＬの２つの部位からの光によって形成される焦点の位置が、個々に、あるいは総合として、それらの部位の被写界深度または焦点深度を超えては異ならないことを意味し、あるいは（２）本発明の実施形態による光学系またはＩＯＬの２つの部位からの光によって形成される焦点の位置の相違の大きさが、臨床的に有意であるためには小さすぎる（例えば、光学系またはＩＯＬの２つの部位によって形成される２つの焦点の位置の相違が小さいために、平均的な患者が、第１の部位の焦点深度に等しい焦点深度を有する従来からのＩＯＬと第２の部位の焦点深度に等しい焦点深度を有する従来からのＩＯＬとの間の視覚における違いを知覚できない）ことを意味する。

多焦点の位相板１１２を、それぞれが光学系への入射エネルギーの約４０％を含んでいる第１の屈折次数および第２の屈折次数を生み出すように構成することができる。多焦点の位相板１１２およびベース曲率Ｃ１を、第１の回折次数が第１の焦点Ｆ１に対応して遠見視力をもたらす一方で、第２の回折次数が第２の焦点Ｆ２に対応して近見視力または中距離視力をもたらすように、選択することができる。さらに、もっぱら第１の回折次数のみをもたらすＭＯＤが１である位相板１２２を、やはり遠見視力をもたらすように構成することができる。

多焦点の位相板１１２外径Ｄを、中程度〜明るい光の状態のもとでは、第２の領域１２０および単焦点の位相板１２２が光をほとんど、あるいはまったく受け取ることがないよう、眼の瞳孔とほぼ同じ寸法となるように選択することができる。この結果、眼によって受け取られる光の大部分が、第１の領域１１０および多焦点の位相板１１２によって受け取られ、近見視力および遠見視力がほぼ等しい割合でもたらされる。通常の室内光やほのかな照明などといった光の少ない状況下では、通常は、眼の虹彩が、より大きな直径へと広がり、より多くの光が第２の領域１２０およびＭＯＤが１である位相板１２２に進入する。すなわち、光の少ない状況下では、単焦点の位相板１２２に進入する光がすべて遠見視力の提供に使用されるため、虹彩が広がるにつれてより多くの光が遠見視力へと導かれる。したがって、眼用レンズ１００は、好都合にも、入手できる光のうちのより高い割合を遠見視力へと導くことによって、光の少ない状況下においてより良好な遠見視力をもたらす。このようなレンズは、「遠見重視レンズ（ｄｉｓｔａｎｔ ｄｏｍｉｎａｎｔ ｌｅｎｓ）」と称されることもある。

他の実施形態においては、例えば図４に示されているように、多焦点の位相板１１２が、ＭＯＤが１．５である位相板であり、単焦点の位相板１２２が、ＭＯＤが２である位相板である。このような実施形態においては、第１の焦点Ｆ１が遠見視力をもたらし、第２の焦点Ｆ２が近見視力または中距離視力をもたらす一方で、単焦点の位相板１２２が、近見視力または中距離視力をもたらすことができる第３の焦点Ｆ３を生み出す。すなわち、眼用レンズ１００が、第２の焦点Ｆ２および第３の焦点Ｆ３が実質的に同じ位置に配置されるように構成されている。

多焦点の位相板１１２の外径Ｄが、やはり明るい光の条件のもとでの眼の瞳孔とほぼ同じ寸法となるように選択されるならば、そのような光の条件のもとで、第２の領域１２０および単焦点の位相板１２２は、光をほとんど、あるいはまったく受け取らない。しかしながら、この構成においては、眼の瞳孔がより大きな直径へと広がるとき、ＭＯＤが２である単焦点の位相板１２２へと進入するすべての光が近見視力または中距離視力の提供へと向けられるため、瞳孔が広がるにつれて、より多くの光が近見視力または中距離視力へと向けられる。したがって、この実施形態においては、眼用レンズ１００が、光の少ない状況下においてより良好な近見視力または中距離視力をもたらし、「近見重視レンズ（ｎｅａｒ ｄｏｍｉｎａｎｔ ｌｅｎｓ）」と称される。

図５を参照すると、いくつかの実施形態においては、眼用レンズ１００の多焦点の位相板１１２が、ＭＯＤが０．５である位相板であり、単焦点の位相板１２２が、ＭＯＤが１である位相板である。このような実施形態においては、位相板１１２、１２２の両者を、ただ１つのベース曲率Ｃ１に配置することができる。ＭＯＤが０．５である位相板１１２は、通常は、ゼロ次の回折次数および１次の回折次数を生み出すが、これらをそれぞれ、遠見視力および近見または中距離視力に対応するように構成することができる。さらに、ＭＯＤが１である位相板１２２は、近見または中距離の視力をもたらし、第２の焦点Ｆ２に対応するただ１つの第１の回折次数を有している。したがって、ＭＯＤが０．５である位相板１１２によって生み出される第２の焦点Ｆ２と、ＭＯＤが１である位相板によって生み出される第３の焦点Ｆ３が、実質的に同じ位置に配置される。

好ましくは、ＭＯＤが０．５である位相板１１２のゼロ次および１次の回折次数が、それぞれの回折次数が光学系１０２によって受け取られる入射エネルギーの約４０％を含むように構成されるが、これら２つの回折次数について、他の割合も可能である。好ましくは、眼用レンズ１００が、両方の位相板１１２、１２２の１次の回折次数によって生み出される負の分散が、第１および第２の領域１１０、１２０の屈折力によって生み出される正の分散と平衡するように、位相板１１２、１２２を選択することによって、近見または中距離の視力について色収差の低減を好都合にもたらすように構成される。

図５に示されているように、眼用レンズ１００は、当該眼用レンズ１００が使用されている眼の瞳孔が光の少ない条件下で広がるにつれて、ＭＯＤが１である位相板１２２がより多く露光されるため、近見重視のレンズである。しかしながら、特定の場合には、眼用レンズ１００が遠見重視のレンズであることが好ましいかもしれない。この目的を達成する１つの方法は、本明細書においてさらに詳しく後述するとおり、第２の領域１２０が屈折光パワーのみを有するよう、単焦点の位相板１２２をまるごと取り除くことである。この手法について考えられる１つの問題は、単焦点の位相板１２２の負の分散によってもたらされる色収差の好ましい低減が、なくなってしまう点にある。

眼用レンズ１００が遠見重視のレンズであると同時に色収差の低減を提供可能であるというこの潜在的課題を克服するため、新規な方法を開発した。図６を参照すると、いくつかの特定の実施形態において、眼用レンズ１００が、光学系１０２、第１の領域１１０、および第２の領域１２０を有している。第１の領域１１０は、多焦点の位相板１１２を、第１の曲率半径Ｒ１（図示されていない）を有することができる第１のベース曲率Ｃ１に配置して有しており、第２の領域１２０は、単焦点の位相板を、第２の曲率半径Ｒ２（図示されていない）を有することができる第２のベース曲率Ｃ２に配置して有しており、曲率Ｒ１、Ｒ２は、一般的には有限である（すなわち、平坦でなく、実質的に平坦でもなく、おおよそ光の波長またはそれ以下の程度の表面の偏差を有している）。このような実施形態において、第１の曲率半径Ｒ１は、第２の曲率半径Ｒ２と異なっている。第１の領域１１０および第２の領域１２０はそれぞれ、有限の曲率半径Ｒ１、Ｒ２によってそれぞれ生み出される屈折光パワーを有している。

多焦点の位相板１１２は、第１フォーカスまたは焦点Ｆ１および第２のフォーカスまたは焦点Ｆ２を提供、生成、または形成するように構成でき、焦点Ｆ１、Ｆ２の位置は、領域１１０の屈折光パワーによって左右することが可能である。例えば、図５に示した眼用レンズ１００の実施形態と同様、近見または中距離の視力よりはむしろ遠見視力をもたらすため、第２のベース曲率Ｃ２を、第１の焦点Ｆ１と第３の焦点Ｆ３とが実質的に同じ位置に配置されるように構成することができる。この実施形態の１つの予期せぬ結果は、ＭＯＤが０．５である位相板１１２の１次の回折次数が、近見または中距離の視力に色収差の低減をもたらす一方で、ＭＯＤが１である位相板１２２の１次の回折次数が、今や遠見視力について色収差の低減をもたらす用に構成されているため、遠見視力および近見または中距離の視力の両者について、色収差に少なくともいくらかの低減がもたらされる点にある。

いくつかの実施形態において、ベース曲率Ｃ１、Ｃ２の形状が、球状または実質的に球状である一方で、他の実施形態においては、ベース曲率Ｃ１、Ｃ２のうちの１つ以上が、非球面および／または非対称の形状である（例えば、球形以外の表面形状を有している）。本明細書において、用語「実質的に球状」は、表面の形状について、球の表面の形状からの偏差が可視光の少なくとも約１０波長未満、好ましくは可視光の５波長未満、さらに好ましくは可視光の１波長未満であることを意味する。非球面が、曲率半径（例えばＲ１、Ｒ２）によっておおまかに特徴付けられ、当該非球面の少なくとも一部分の形状が、当該特徴の曲率半径を有する球の形状から外れていることを、当業者であれば理解できるであろう。そのような実施形態においては、非球面のベース曲率を、それぞれ半径Ｒ１、Ｒ２によって特徴付けることができる。例えば、ベース曲率の一方または両方を、式（３）などの非球面の式によって定めることができ、そこではＲ１および／またはＲ２が、対応するベース曲率の中央レンズ半径を表している。

他の特定の実施形態においては、図７に示されているように、ＭＯＤが１である位相板１２２および第２のベース曲率Ｃ２の曲率半径Ｒ２を、第２の領域１２０によって生み出される第３の焦点Ｆ３が第１の領域１１０によって生み出される第１の焦点Ｆ１および第２の焦点Ｆ２のどちらにも位置しないように、第１の領域１１０と別個独立に構成できる。例えば、第２のベース曲率Ｃ２を、第３の焦点Ｆ３が光軸に沿って第１の焦点Ｆ１と第２の焦点Ｆ２との間に配置されるように、構成することができる。そのような実施形態においては、第１の焦点Ｆ１が遠見視力を提供できる一方で、第２の焦点Ｆ２は近見視力を提供でき、第３の焦点Ｆ３が中距離視力を提供できる。あるいは、ＭＯＤが１である位相板１２２および第２のベース曲率Ｃ２を、例えば黄斑変性症に対応するために、第３の焦点Ｆ３を光軸１０８上または光軸１０８から或る距離だけ離れた任意の好ましい位置に位置させるように、構成することができる。一般に、位相板１２２および第２のベース曲率Ｃ２を定めるパラメータを、位置、色収差、あるいは他の合焦のパラメータまたは特性に関して、第１および第２の焦点Ｆ１、Ｆ２から完全に独立した焦点をもたらすように選択することが可能である。例えば、眼用レンズ１００の第２の領域１２０を、位相板１２２によって回折される光の大部分が、とりわけ正の量の色分散をもたらすａ−１次の回折次数に含まれるように構成することができる。

さらに他の実施形態においては、多焦点の位相板１１２が、ＭＯＤがｘ．５である位相板であって、単焦点の位相板１２２が、ＭＯＤがｙである位相板であり、ここでｘおよびｙは、本明細書において上述したとおり整数である。例えば、ｘは、ｘ番目の回折次数が第１の焦点Ｆ１に対応して遠見視力をもたらし、（ｘ＋１）番目の回折次数が第２の焦点Ｆ２に対応して近見または中距離の視力をもたらすよう、２以上であってよい。単焦点の位相板１２２を、眼用レンズ１００が遠見重視レンズまたは近見重視レンズのどちらであるべきかに応じて、回折光パワーの大部分が第１の焦点Ｆ１（例えば、ｙ＝ｘ）または第２の焦点Ｆ２（例えば、ｙ＝ｘ＋１）にそれぞれ対応するように、構成することができる。あるいは、眼用レンズ１００を、位相板１１２、１２２の少なくとも一方によって回折される光の大部分がａ−１の回折次数に含まれるように構成することができる。

本明細書においてすでに概説した種々のパラメータおよび好ましい範囲に加え、眼用レンズ１００の実施形態は、第１および第２のベース曲率Ｃ１、Ｃ２のそれぞれの曲率半径Ｒ１、Ｒ２の独立した選択など、さらなる独立パラメータをレンズ設計者に提供する。いくつかの実施形態においては、位相板１１２、１２２の一方の回折ゾーン１３０間のステップ高さが、他方の位相板１１２、１２２について選択される設計波長とは異なる設計波長にもとづいて選択される。例えば、単焦点の位相板１２２の回折ゾーンまたはエシュレット１３０間のステップ高さを、多焦点の位相板１１２の設計波長に比べ、より青い波長に向かってずらされた設計波長にもとづいて選択できる。単焦点の位相板１２２について青色にずらされた設計波長を選択することで、例えば、青色の波長帯の光について眼の感度がより高いことから、より良好な暗所視を提供することができ好都合である。一般に、図面のうちの１つに示した眼用レンズ１００の１つの実施形態に関して検討した設計パラメータまたは構成を、他の図に示した眼用レンズ１００の実施形態においても利用可能である。

図８を参照すると、眼用レンズ１００が、或る屈折光パワーを有する第３の領域１４０をさらに有することができ、ここで第３の領域１４０が、第３の位相板１４２を有している。第３の位相板１４２は、例えば多焦点の位相板であってよく、あるいは単焦点の位相板であってよい。このような実施形態において、第３の領域１４０を、図８に示すように、第１の領域１１０と第２の領域１２０との間に配置することができる。あるいは、第３の領域１４０を、第１の領域１１０および第２の領域１２０の外側に配置することができる。第３の領域１４０は、さらに曲率半径Ｒ３を有する第３のベース曲率Ｃ３を有することができ、ここで第３のベース曲率Ｃ３は、第１および第２の領域１１０、１２０のベース曲率Ｃ１、Ｃ２と異なっており、あるいは少なくとも一方のベース曲率Ｃ１、Ｃ２と実質的に同じである（例えば、ベース曲率Ｃ１と同じ曲率半径を有している）。特定の実施形態においては、ベース曲率Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３の形状が球形または実質的に球形であるが、他の実施形態においては、ベース曲率Ｃ１、Ｃ２、またはＣ３のうちの１つ以上が、非球面および／または非対称の形状であってよい。

特定のいくつかの実施形態においては、第３の領域１４０が、第３の位相板１４２が多焦点および単焦点の位相板１１２、１２２の間に配置されるよう、第１の領域１１０と第２の領域１２０との間に位置する中間領域であってよい。このような実施形態において、中間の位相板１４２を、多焦点の位相板１１２および単焦点の位相板１２２の間の推移をもたらすように構成できる。例えば、中間の位相板１４２の回折ゾーン１３０のステップ１３８を、多焦点および単焦点の位相板１１２、１２２のステップ・サイズの間のステップ・サイズを有するように、構成することができる。１つの実施形態においては、中間の位相板１４２の回折ゾーン１３０間のステップ高さが一定であり、多焦点の位相板１１２および単焦点の位相板１２２について選択された設計波長と異なる設計波長にもとづいて選択されている。そのような選択は、２焦点または多焦点のレンズによって形成されるハロの縁をぼかすために、好都合に使用可能である。他の実施形態においては、中間の位相板１４２の回折ゾーン１３０間のステップ高さが、例えば半径の関数として、第３の領域１４０を横切って変化している。

本明細書において検討される眼用レンズ１００の実施形態のいずれにおいても、多焦点の位相板１１２および単焦点の位相板１２２を、特定の用途または設計に最も適する様相で配置することができる。例えば、単焦点の位相板１２２を眼用レンズ１００の中央に配置し、多焦点の位相板１１２を単焦点の位相板１２２の外側に配置することができる。あるいは、両方の位相板１１２、１２２が、どちらも眼用レンズ１００の中央には配置されないよう、環状の形状を有してもよい。例えば、眼用レンズ１００の中央が、空洞、屈折性の光学素子、または何らかの他の種類の光学素子であって、その周囲に位相板１１２、１２２が配置されてもよい。

図９を参照すると、特定のいくつかの実施形態においては、眼用レンズ１００の第１の領域１１０が、第１の単焦点の位相板１４４を第１のベース曲率Ｃ１上に配置して有しており、眼用レンズ１００の第２の領域１２０が、第２の単焦点の位相板１４５を第２のベース曲率Ｃ２上に配置して有している。第１のベース曲率Ｃ１の光パワーは、第１の単焦点の位相板１４４の光パワーよりも大きくてよく、第２のベース曲率Ｃ２の光パワーは、第２の単焦点の位相板１４５の光パワーよりも大きくてよい。好ましくは、第１のベース曲率Ｃ１の有限の第１の曲率半径Ｒ１が、第２のベース曲率Ｃ２の有限の第２の曲率半径Ｒ２と異なっている。この方法で、第１の曲率半径Ｒ１および第２の曲率半径Ｒ２が、２つ以上の焦点をもたらす際に第１および第２の単焦点の位相板１４４、１４５に適合するように好都合に選択できる独立した設計パラメータとなる。

第１の単焦点の位相板１４４を、遠見視力をもたらす色補償済みの第１の焦点ＦＭ１を生み出すように構成でき、第２の単焦点の位相板１４５を、近見または中距離視力をもたらす色補償済みの第２の焦点ＦＭ２をもたらすように構成できる。これは、好都合にも、瞳孔が比較的小さい明るい屋外の光の条件下での良好な遠見視力、および瞳孔が広がって第２の単焦点の位相板１４５をより大きく露出する暗い屋内の光の条件下での良好な近見または中距離視力の両方を、患者にもたらすと考えられる。

位相板１４４、１４５においては、同程度の大きさの光パワーを有する屈折素子に比べ、典型的には色分散の量が大きいことを、理解できるであろう。本明細書においてすでに述べたように、位相板１４４、１４５の色分散は、やはり通常は、屈折素子の色分散に対して符号が反対である。結果として、第１および第２の単焦点の位相板１４４、１４５を、回折によるそれらの色分散が、比較的大きい光パワーを有する第１および第２のベース曲率Ｃ１、Ｃ２の色分散とほぼ同じ大きさかつ反対の符号となるよう、比較的小さい光パワーを有するように好都合に構成することができる。このようにして、第１の単焦点の位相板１４４と第１のベース曲率Ｃ１との組み合わせ、および第２の単焦点の位相板１４５と第２のベース曲率Ｃ２との組み合わせについて、結果としての色収差を大幅に低減することができる。

他の実施形態においては、位相板１４４、１４５が、どちらも多焦点の位相板または２焦点の位相板であってよい。さらに他の実施形態においては、眼用レンズ１００を、位相板１４４、１４５の少なくとも一方によって回折される光の大部分がより高次または低次の回折次数（例えば、ゼロ次または１次の回折次数以外の回折次数）に含まれるように、構成することができる。図３〜９の任意の１つにおいて示した眼用レンズ１００の実施形態について利用できる種々の設計パラメータを、適切であれば、本明細書において説明される眼用レンズ１００の他の実施形態においても使用可能であることを、理解できるであろう。

図１０を参照すると、特定のいくつかの実施形態においては、眼用レンズ２００が、前面２０４、後面２０６、および光軸２０８を有する光学系２０２を有している。さらに眼用レンズ２００は、光を第１の焦点Ｆ２０１および第２の焦点Ｆ２０２へと導くように構成された多焦点の位相板２１２、光を第３の焦点Ｆ２０３へと導くように構成された単焦点の位相板２１４、および多焦点の位相板２１２と単焦点の位相板２１４との間に位置する中間または移行の位相板２２０を有している。多焦点の位相板２１２は、第１の複数のエシュレット２３０（まとめて、２２１）を第１の曲率半径Ｒ２０１を有する第１のベース曲率Ｃ２０１上に配置して有しており、単焦点の位相板２１４は、第２の複数のエシュレット２３０（まとめて、２２２）を、好ましくは第１の曲率半径Ｒ２０１と異なる第２の曲率半径Ｒ２０２を有する第２のベース曲率Ｃ２０２上に配置して有している。中間の位相板２２０は、第３の複数のエシュレット２３０（まとめて、２２３）を有しており、これら第３の複数のエシュレット２３０（まとめて、２２３）が、結果として第１の焦点Ｆ２０１および／または第２の焦点Ｆ２０２へと導かれる光の全体としての振幅および／または分布を変化させるように構成されている。第３の複数のエシュレット２３０（まとめて、２２３）は、第３の曲率半径Ｒ２０３を有する第３のベース曲率Ｃ２０３上に配置されている。

図３〜９の任意の１つにおいて示した眼用レンズ１００の実施形態について利用できる種々の設計パラメータを、適切であれば、眼用レンズ２００の実施形態にも取り入れ可能であることを、理解できるであろう。例えば、図１０に示した実施形態と対照的に、多焦点の位相板２１２を、光学系２０２の外周側に配置でき、単焦点の位相板２１４を、光学系２０２の中心または中心付近に配置できる。さらには、代案として、位相板２１２、２１４を、前面２０４にではなく後面２０６に配置することができる。他の実施形態においては、位相板１２２および位相板２１２、２１４を、光学系２０２の両方の表面に配置することができる。さらには、眼用レンズ１００に関して説明した材料および形状のいずれも、眼用レンズ２００に取り入れることが可能である。

図１０に示した例示の実施形態を再び参照すると、例えば遠方点の源からの入射光線一式２３２が、眼用レンズ２００の位相板２１２、２１４、２２０に入射している。以下の検討における光線の使用は、あくまで説明のためのものであり、眼用レンズ２００の特定の進歩的態様を指摘することを意図している。入射光線２３２が眼用レンズ２００と相互作用し、対応する合焦光線２３４が生み出される。さらに具体的には、単焦点の位相板２１４に入射する光線２３２が、合焦光線２３４を表している図１０により太い線で示されているように、第３の焦点Ｆ２０３へと向かう合焦光線２３４を生成する。多焦点の位相板２１２および中間の位相板２２０に入射する光線２３２が、合焦光線２３４を表している図１０により細い線で示されているように、第１および第２の焦点Ｆ２０１、Ｆ２０２の間で分割された合焦光線２３４を生成する。図示の実施形態においては、第１および第３の焦点Ｆ２０１、Ｆ２０３が、実質的に同じ位置に配置されている。特定のいくつかの実施形態においては、第１の焦点Ｆ２０１および／または第３の焦点Ｆ２０３を、遠見視力をもたらすように配置でき、第２の焦点Ｆ２０２を、近見または中距離視力をもたらすように配置することができる。位相板２１２、２２０によって第１および第２の焦点Ｆ２０１、Ｆ２０２へと導かれる光線の大きさまたは光の量が、少なくとも部分的には、位相板２１２、２２０の隣接エシュレット２３０間のステップに依存して決まることを、当業者であれば理解できるであろう。第２の焦点Ｆ２０２へと合焦する合焦光線２３４は、伝搬を続けて、第１および／または第３の焦点Ｆ２０１、Ｆ２０３を通過する像平面２３８上に、焦点ずれの像を形成する。この焦点ずれの像は、本明細書において、この技術分野におけるこの用語の一般的使用に一致して、「ハロ像」と称される。像平面２３８は、図１に示すように平坦であってよく、例えば眼用レンズ２００がＩＯＬとして眼に埋め込まれ、像平面２３８が眼の網膜である場合のように、回転楕円体などのより一般的な形状を有してもよい。

図１１を参照すると、図１０に示した眼用レンズ２００が、眼用レンズ２００の特定の進歩的態様を説明するため、入射光線２３２および合焦光線２３４のうちのいくつかを選択して示されている。具体的には、単焦点の位相板２１４の外周のすぐ内側に入射する入射光線２４０が、合焦光線２４０ａとして第３の焦点Ｆ２０３へと導かれている。さらに、中間の位相板２２０の外周の内側に入射する入射光線２４１が、第１の焦点Ｆ２０１へと向かう合焦光線２４１ａおよび第２の焦点Ｆ２０２へと向かう合焦光線２４１ｂという２つの光線へと概略的に分割されている。同様に、多焦点の位相板２１２の外周の内側に入射する入射光線２４２が、第１の焦点Ｆ２０１へと向かう合焦光線２４２ａおよび第２の焦点Ｆ２０２へと向かう合焦光線２４２ｂという２つの光線へと概略的に分割されている。理解できるとおり、光線２４０ａ、２４１ａ、ｂ、および２４２ａ、ｂは、多焦点の位相板２１２、中間の位相板２２０、および単焦点の位相板２１４によって生み出される光線の種々の軌跡の代表である。例えば、合焦光線２４０ａは、中間の位相板２２０の外周のちょうど内側に入射して第１の焦点Ｆ２０１へと導かれるすべての光線に対応する光線２４４ａの軌跡に属する。同様に、合焦光線２４１ａ、２４１ｂ、２４２ａ、および２４２ｂは、それぞれ光線２４６ａ、２４６ｂ、２４８ａ、および２４８ｂの軌跡に属する。

図１２を参照すると、図１１の像平面２３８の正面図が示されており、光線２４２ａ、２４４ａ、２４４ｂ、２４６ａ、２４６ｂの軌跡の像平面２３８との交差が示されている。像平面２３８と光線２４４ａ、２４６ａ、および２４８ａとの交差が、これらの光線からの光が像平面２３８へと合焦されているため、黒塗りの円２５０で表されている。円２５２および２５４は、それぞれ像平面２３８と光線２４６ｂおよび２４８ｂの軌跡との交差を表している。円２５２、２５４の内側に含まれる光（黒塗りの円２５０に含まれている光りを除く）が、多焦点の眼用レンズに一般的につきまとう種類のハロ像の形成に寄与している。図１１および１２を観察すると、特定の実施形態において、中間の位相板２２０に入射する光が実質的に円２５２、２５４の間に位置する一方で、多焦点の位相板２１２に入射する光が実質的に円２５４の内側に位置することを、理解できるであろう。これは、位相板２１２、２２０に入射する光が、図１１および１２に示した幾何学的な光線の表示にしたがって振る舞う範囲において、真実であろう。すなわち、眼用レンズ２００について完全な物理的な光の表現が使用される場合には、いくらかの光が上述の領域の外へと散乱されることを理解できるであろう。同様に、より広い源からの光が使用される場合、いくらかの光が上述の領域の外へと散乱されることを理解できるであろう。

本発明の実施形態は、ハロ像の形状がそのようなハロによって引き起こされる外乱の知覚レベルに影響を有しうるという認識からもたらされている。この認識に照らし、中間の位相板２２０などといった中間の位相板を、結果として第２の焦点Ｆ２０２へと導かれる光の全体としての振幅および／または分布を変化させ、ハロ像に一般的に関係する外乱のレベルを軽減するように、好都合に構成できることを見いだした。この利益を達成する少なくとも１つの方法は、式１（すなわち、λ／２位相板）によって与えられる格子ステップ高さとは異なる格子ステップ高さｈ_ｓｔｅｐを有する位相板を形成することによって、例えばゼロ次および１次の回折次数へと進むエネルギーの量を調節することである。１つの実施形態においては、多焦点の位相板２１２がλ／２の位相板であり、単焦点の位相板２１４が１λの位相板であり、中間の位相板２２０が
［数式４］

であるように構成され、本明細書においてλ／４の位相板と称される。そのような実施形態においては、中間の位相板２２０を通って伝えられる利用可能なエネルギーの約１０％が、１次の回折次数へと進み、利用可能なエネルギーの約８０％が、ゼロ次の回折次数へと進む。

図１３および１４を参照し、中間の位相板２２０を例えばλ／４の位相板として構成した場合に考えられる利益を、次に説明する。図１３は、図１２の断面１３‐１３に沿った強度のプロファイルのグラフ表示であり、強度を光軸２０８からの距離に対してプロットしたものである。図示の強度プロファイルは、（１）単焦点の位相板２１４および位相板２１２、２２０のゼロ次の回折次数によって生み出される黒塗りの円２５０内の合焦光の強度（Ｉ_{ｆｏｃｕｓｅｄ}）、（２）中間の位相板２２０の１次の回折次数によって生成され、円２５２の内側に含まれるハロ像に寄与している光の強度（Ｉ_{ｈａｌｏ，ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ}）、および（３）中間の位相板２２０の１次の回折次数によって生成され、円２５４の内側に含まれるハロ像に寄与している光の強度（Ｉ_{ｈａｌｏ，ｍｕｌｔｉｆｏｃａｌ}）を、断面１３‐１３に沿ってプロットすることによって得ることができる。図１３のプロットは、光を例えば図１１に示されているように光線として表すことができる幾何学的な光学系の近似にもとづいている。

図１４は、遠方の光源（点光源、またはより広い光源）からの光によってもたらされる強度プロファイルを、例えば位相板２１２、２１４、２２０の有限の開口の回折効果を考慮に入れた物理的な光学系の処理にもとづいて表している。また、図１４のプロットは、光源がより広いがゆえの影響、および光源が単に設計波長λのみならず広いスペクトルにわたる光を含んでいることから来る分散の影響も、考慮に入れている。これらのプロットにおいて、Ｉ_ｈａｌｏは、多焦点の位相板２１２および中間の位相板２２０によって生み出されてハロ像に寄与する１次の回折次数の組み合わせの影響を含んでいる。Ｉ_{ｆｏｃｕｓｅｄ}およびＩ_ｈａｌｏの加算が、図１５に示されており、ここではＩ_{ｆｏｃｕｓｅｄ}が、強度プロットのうちでゼロ次の回折次数の光が支配的である部分を表しており、Ｉ_ｈａｌｏが、強度プロットのうちで多焦点の位相板２１２および中間の位相板２２０から来る１次の回折次数の光が支配的である部分を表している。これらのプロットが必ずしも比例尺ではないことは、理解できるであろう。例えば、最大ピーク強度Ｉ_ｍａｘは、一般的には、プロットのＩ_ｈａｌｏ部分に見られる強度よりも少なくとも１桁高い。プロットＩ_ｈａｌｏの外周部分が大いに傾斜していることも、理解できるであろう。この種の周囲が斜めの強度プロファイルのハロ像が、一般的には被験者に知覚されにくく、したがって、例えば強度が外周において比較的急峻に切断されている図１６に示されるプロファイル（Ｉ_ｈａｌｏの外周部分のいくらかの丸みは、物理的な光学系および光の分散の影響によって引き起こされている）が生み出すハロ像に比べて、より許容可能であることが、見いだされた。図１６に示されているプロファイルは、中間の位相板が存在しない眼用レンズ（例えば、全光学領域にわたる多焦点の位相板を有しているＩＯＬ、あるいは（１）中央部分が２焦点のλ／２の位相板を有する一方で、（２）周辺部分が単焦点の１λの位相板を有するか、回折位相板を持たない単なる屈折ゾーンであるＩＯＬ）の典型であることが明らかになっている。

特定の実施形態においては、眼用レンズ２００の中間の位相板２２０が、光軸に沿って同じ高さを有している２つ以上のエシュレット２３０を含んでいる。例えば、同じ高さを有するエシュレット２３０の数は、３〜５個、あるいはそれ以上であってよく、より良好な屈折性能が求められる場合には、エシュレット２３０の数がより多い方が好ましく、中間ゾーン２２０についてより小さな外径が好ましい場合には、エシュレット２３０の数がより少ない方が好ましい。例えば、図１７を参照すると、中間のゾーン・プレート２２０が、それぞれエシュレット２３０間の位相ステップがλ／４である４つのエシュレットを有することができる。さらに図１７は、多焦点の位相板２１２および単焦点の位相板２１４のエシュレット２３０のうち、中間のゾーン・プレート２２０の近くに配置された、いくつかのエシュレット２３０を示している。図１７に示した例示の実施形態においては、中間の位相板２２０のエシュレット２３０が、光軸２０８に平行な方向においてベース曲率Ｃ２０３に中心を位置させるような方法で、ベース曲率Ｃ２０３上に配置されている（図１１を参照）。同様の方法で、位相板２１２、２１４のエシュレット２３０は、光軸２０８に平行な方向においてベース曲率Ｃ２０１、Ｃ２０２に中心を位置させるように、それぞれベース曲率Ｃ２０１、Ｃ２０２上に配置されている。位相板２１２、２１４、２２０のエシュレット２３０をこのように配置することで、位相板が配置されている全表面（例えば、図１７に示されている前面２０４）にわたって、一貫した位相関係が維持されることが見いだされた。このような種類の位相の考慮は、特許文献２にてＣｏｈｅｎによって検討されている。特定の実施形態においては、位相板２１２、２１４、２２０の間の所望の位相関係が、図１７に示されるように隣接するゾーン・プレート間のステップ・サイズを変化させることによって維持される。例えば、隣接するエシュレット２３０の間の位相ステップ高さが、光軸２０８に沿ったエシュレットの位相高さとともに、多焦点の位相板２１２ついてλ／２であり、中間の位相板２２０についてλ／４である。しかしながら、位相板の間の所望の位相関係を維持するために、多焦点の位相板２１２の最後のエシュレット２５８と中間の位相板２２０の最初のエシュレット２６０との間の位相ステップ高さは、３λ／８へと調節される。同様に、やはり図１７に示されているように、中間の位相板２２０と単焦点の位相板２１４との間には、５λ／８の位相ステップ高さが使用される。対照的に、米国特許第５，６９９，１４２号の図１Ｄは、この実施形態の図１７に見られるようにエシュレットそのものの表面をベース曲線に中心合わせするのではなく、エシュレット間のステップをベース曲率に中心合わせしている。

他の実施形態においては、中間の位相板２２０が、それぞれ３λ／４の位相高さを有する３つ、４つ、５つ、またはそれ以上のエシュレット２３０を含んでいる。このようなエシュレット２３０の配置構成を、１次の回折次数へのエネルギーの量を増やすために使用することができる。この構成を、第２の焦点Ｆ２０２におけるエネルギーの量を増し、周縁における強度が光軸２０８により近い強度プロファイルよりも高い強度プロファイルを断面１３‐１３に沿って生み出すために、使用することができる。一般に、エシュレット間に任意の所定の位相高さを有する任意の数のエシュレットを、２つ以上の回折次数の間に所定のエネルギー分布をもたらし、ハロによって生じる強度分布に所定の作用をもたらすために、使用することが可能である。

特定の実施形態においては、このような強度プロファイルの改変を、例えばここでの言及によって本明細書に取り入れられたものとする米国特許第６，４７４，８１４号においてＧｒｉｆｆｉｎが述べているように、眼に所定の瞳孔径をとらせるために使用することができる。これに代え、あるいはこれに加え、曲率半径または第２のベース曲率Ｃ２０２の他の何らかのパラメータを、エネルギーを第１の焦点Ｆ２０１または第１の焦点Ｆ２０１と第２の焦点Ｆ２０２との間に配置された中間の焦点などといった他の何らかの焦点へと向け直すべく、変更することができる。

さらに他の実施形態においては、中間の位相板２２０が、多焦点の位相板２１２により近く配置され、或る１つの位相高さを有している２つのエシュレット２３０と、単焦点の位相板２１４により近く配置され、別の位相高さを有している２つのエシュレット２３０とを含んでいる。例えば、中間の位相板２２０が、３λ／８の位相高さを有し、多焦点の位相板２１２に近接して位置している２つのエシュレット２３０と、λ／８の位相高さを有し、単焦点の位相板２１４に近接して位置している２つのエシュレット２３０とを含むことができる。このような中間の位相板２２０のエシュレットの交互交代を、図１４および１５に示した強度プロファイルの周縁の傾きをさらに変更するために使用することができる。

図１８を参照すると、特定の実施形態において、眼用レンズ３００が、前面３０４、後面３０６、および光軸３０８を有する光学系３０２を有している。さらに、眼用レンズ３００は、光を第１の焦点Ｆ３０１および第２の焦点Ｆ３０２へと導くように構成された多焦点の位相板３１２と、屈折光パワーを有するが回折光パワーを有さない外側屈折領域３１４と、内側の位相板３１２を囲むとともに、結果として第２の焦点Ｆ３０２へと導かれる光の全体としての振幅および／または分布を変化させるように構成された中間の位相板３２０とを有している。多焦点の位相板３１２は、第１の複数のエシュレット３３０（まとめて、３２１）を、曲率半径Ｒ３０１（図示されていない）を有することができる第１のベース曲率Ｃ３０１の周囲に配置して有している。外側の屈折領域３１４は、中間の位相板３２０を囲むとともに、光を第３の焦点Ｆ３０３および／または第１の焦点Ｆ３０１へと導くように構成されている。中間の位相板３２０は、第２の複数のエシュレット３３０（まとめて、３２２）を、第１のベース曲率Ｃ３０１または第２のベース曲率Ｃ３０２の周囲に配置して有している。図３〜１７の任意のいずれかに示した眼用レンズ１００の実施形態について利用できる種々の設計パラメータが、適切であれば、眼用レンズ２００の実施形態にも取り入れ可能であることを、理解できるであろう。

特定の実施形態において、外側の屈折領域３１４を、多焦点の位相板３１２の第１のベース曲率Ｃ３０１とは異なる第３のベース曲率Ｃ３０３上に配置されるように、構成することができる。例えば、外側の屈折領域３１４を、例えば眼の瞳孔がより大きいときに眼用レンズをより近見視力優先にするため、入射光を第１の焦点Ｆ３０１ではなく第２の焦点Ｆ３０２へと導くように選択された曲率半径を有する第３のベース曲率Ｃ３０３上へと、配置することができる。あるいは、第３のベース曲率Ｃ３０３が、光を第１および第２の焦点Ｆ３０１、Ｆ３０２の間の焦点Ｆ３０３へと導き、あるいは光軸３０８上または光軸３０８外の他の何らかの位置へと導くように構成された曲率半径を有することができる。異なる曲率半径を有する他に、外側の屈折領域３１４を、代案として、あるいは追加として、ベース曲率Ｃ３０１の形状と異なって形作ることができる。例えば、外側の屈折領域３１４は、球面収差などといった光学収差を低減するように構成された非球面の形状を有することができる。あるいは、外側の屈折領域３１４を、１つ以上の曲率半径を有する多焦点または２焦点のレンズとして構成してもよい。

特定の実施形態においては、中間の位相板３２０のエシュレット３３０が、いくらかの入射光を第１の焦点Ｆ３０１へと導くゼロ次の回折次数、およびいくらかの入射光を第２の焦点Ｆ３０２へと導く１次の回折次数を有するように構成されている。図１９を参照すると、中間の位相板３２０を、中間の位相板３２０への入射光のわずかに約１０％のみが第２の焦点Ｆ３０２へと導かれるよう、λ／４に位相高さを有する複数のエシュレット３３０（例えば、図示の実施形態の４つのエシュレット）を備えて構成することができる。そのような実施形態においては、第２の焦点Ｆ３０２へと導かれる光の量が少なくなることで、第１の焦点Ｆ３０１の周囲のハロ像の周縁が大いに傾けられ、ハロ像を視認する被験者にとって外乱が低減される。上述した眼用レンズ２００の中間の位相板２２０の構成を、ここで中間の位相板３２０にも好都合に適用して、同様の結果を得ることができることを、理解できるであろう。

他の実施形態においては、中間の位相板３２０を形成する第２の複数のエシュレット３３０（まとめて、３２２）を、ベース曲率Ｃ３０１と異なる曲率半径を有しており、あるいはベース曲率Ｃ３０１と異なる他の何らかの特徴を有している第３のベース曲率Ｃ３０３に中心合わせすることができる。例えば、中間の位相板３２０の１次の回折次数の光が第２の焦点Ｆ３０２ではなく第１の焦点Ｆ３０１に向かって導かれるよう、第３のベース曲率Ｃ３０３の曲率半径を、第１のベース曲率Ｃ３０１の曲率半径よりも大きくなるように構成できる。あるいは、中間の位相板３２０のベース曲率を、光を第１および第２の焦点Ｆ３０１、Ｆ３０２の間の焦点へと導くように選択された曲率半径を備えて、構成することができ、あるいは眼用レンズ３００または眼の収差の低減など、所望の光学的効果をもたらすように他の方法で構成することができる。

以上、本発明の実施について考えられる最良の態様、およびそれを製作および使用する方法およびプロセスについて、これに関する技術分野の当業者が本発明を製作および使用できるように、完全、明快、簡潔、かつ正確な表現にて、説明を提示した。しかしながら、上述した本発明について、完全に均等な変形および代替の構成が容易に可能である。したがって、本発明は、ここに開示した特定の実施形態に限定されるものではない。むしろ、本発明の主題を詳しく特定して明確に請求する以下の特許請求の範囲によって包括的に表現されるとおり、本発明の技術的思想および技術的範囲において生じる変形および代替の構成が、本発明に包含される。

従来技術の２焦点の眼内レンズの側面図であり、遠方の物体からの光がどのように眼の網膜上に合焦されるのかを示している。 従来技術の２焦点の眼内レンズの側面図であり、近くの点光源物体からの光がどのように眼の網膜上に合焦されるのかを示している。 複数の回折位相板を有する本発明による回折眼用レンズの１つの実施形態の側面図であり、外周の位相板が遠見視力をもたらすように構成されている。 複数の回折位相板を有する回折眼用レンズの第２の実施形態の側面図であり、外周の位相板が近見または中距離視力をもたらすように構成されている。 主として２つの回折次数を生成する複数の回折位相板を有している回折眼用レンズの第３の実施形態の側面図であり、外周の位相板が近見または中距離視力をもたらすように構成されている。 主として２つの回折次数を生成する複数の回折位相板を有している回折眼用レンズの第４の実施形態の側面図であり、外周の位相板が遠見視力をもたらすように構成されている。 主として２つの回折次数を生成する複数の回折位相板を有している回折眼用レンズの第５の実施形態の側面図であり、外周の位相板が、中央の位相板によって生み出される焦点の間に位置するフォーカスまたは焦点をもたらすように構成されている。 ３つの回折位相板を有する回折眼用レンズの第６の実施形態の側面図である。 ２つの位相板を有する回折眼用レンズの第８の実施形態の側面図であり、それぞれの位相板が、異なる有限の曲率半径に配置されている。 ２焦点の位相板と単焦点の位相板との間に中間の位相板を配置して有する回折眼用レンズの第９の実施形態の側面図である。 図１０に示した回折眼用レンズであり、中間の位相板、２焦点の位相板、および単焦点の位相板の外周に入射する入射光線を示している。 図１０に示した回折眼用レンズによって生み出される焦点の内の１つに位置する像平面の正面図である。 図１２の断面１３‐１３に沿った強度プロファイルのグラフ表示である。 図１２に示した断面１３‐１３に沿う光の強度分布のグラフ表示であり、物理的な光学系の効果を含んでいる。 図１２に示した断面１３‐１３に沿う光の強度分布のグラフ表示であり、図１４に示した種々の成分の和を示している。 中間の位相板を含んでいない眼用レンズについての光の強度分布のグラフ表示である。 本発明による眼用レンズの１つの実施形態であり、中間の位相板、２焦点の位相板、および単焦点の位相板のエシュレットの輪郭を示している。 ２焦点の位相板と屈折領域との間に中間の位相板を配置して有する回折眼用レンズの第１０の実施形態の側面図である。 本発明による眼用レンズの１つの実施形態であり、中間の位相板、２焦点の位相板、および屈折領域のエシュレットの輪郭を示している。

Claims (30)

1. 前面、後面、および光軸を有する光学系と、
   第１の屈折光パワーを有するとともに、（１）有限の第１の曲率半径を有する第１のベース曲率と、（２）第１の回折光パワーを伴った第１の回折次数を有している多焦点の位相板とを備え、第１の焦点および第２の焦点を形成するように構成されている第１の領域と、
   第２の屈折光パワーを有するとともに、（１）第１の曲率半径とは異なる有限の第２の曲率半径を有する第２のベース曲率と、（２）第２の回折光パワーを伴った第１の回折次数を有している単焦点の位相板とを備え、第３の焦点を形成するように構成されている第２の領域と、
   を備え、
   前記第１の領域が光学系の中央に配置され、前記第２の領域が前記第１の領域の外側に配置されていること、もしくは前記第２の領域が光学系の中央に配置され、前記第１の領域が前記第２の領域の外側に配置されていることを特徴とする眼用レンズ。
2. 第１および第２のベース曲率の少なくとも一方が球面である、ことを特徴とする請求項１に記載の眼用レンズ。
3. 第１および第２のベース曲率の少なくとも一方の形状が非球面である、ことを特徴とする請求項１に記載の眼用レンズ。
4. ベース曲率のうちの少なくとも１つが非対称な形状である、ことを特徴とする請求項１に記載の眼用レンズ。
5. ベース曲率のうちの少なくとも１つが、放物線、楕円、または双曲線の形状である、ことを特徴とする請求項１に記載の眼用レンズ。
6. 前記単焦点の位相板および前記多焦点の位相板の両者が、光学系の同じ面に配置されている、ことを特徴とする請求項１に記載の眼用レンズ。
7. 前記単焦点の位相板および前記多焦点の位相板が、光学系の両表面に配置されている、ことを特徴とする請求項１に記載の眼用レンズ。
8. 前記多焦点の位相板および前記単焦点の位相板の少なくとも一方が、自身の表面を横切って変化する屈折率を有している、ことを特徴とする請求項１に記載の眼用レンズ。
9. 表面を横切っての屈折率の変化が、光学系の中心からの半径方向である、ことを特徴とする請求項８に記載の眼用レンズ。
10. 位相板の少なくとも一方が位相ホログラムである、ことを特徴とする請求項１に記載の眼用レンズ。
11. 前記第１の屈折光パワーが前記第１の回折光パワーよりも大きく、前記第２の屈折光パワーが前記第２の回折光パワーよりも大きい、ことを特徴とする請求項１に記載の眼用レンズ。
12. 前記多焦点の位相板が２焦点の位相板である、ことを特徴とする請求項１に記載の眼用レンズ。
13. 前記多焦点の位相板が、ＭＯＤが０．５である位相板、またはＭＯＤが１．５である位相板である、ことを特徴とする請求項１に記載の眼用レンズ。
14. 前記単焦点の位相板が、ＭＯＤが１である位相板、またはＭＯＤが２である位相板である、ことを特徴とする請求項１に記載の眼用レンズ。
15. 前記多焦点の位相板が、ＭＯＤがｘ．５である位相板であり、前記単焦点の位相板が、ＭＯＤがｙ．０である位相板であって、ｘおよびｙが整数である、ことを特徴とする請求項１に記載の眼用レンズ。
16. 第１の焦点および第３の焦点が実質的に同じ位置に配置されている、ことを特徴とする請求項１に記載の眼用レンズ。
17. 第２の焦点および第３の焦点が実質的に同じ位置に配置されている、ことを特徴とする請求項１に記載の眼用レンズ。
18. 第３の位相板を備える中間領域をさらに備え、該中間領域が、前記単焦点の位相板と前記多焦点の位相板との間に配置されている、ことを特徴とする請求項１に記載の眼用レンズ。
19. 第３の屈折光パワーを有し、第３の位相板を備えている第３の領域をさらに有し、該第３の領域が光学系の中央に配置され、前記第１および第２の領域が該第３の領域の外側に配置されていること、もしくは該第３の領域が前記第１と第２の領域の間に配置されていること、もしくは該第３の領域が前記第１および第２の領域の外側に配置されている、ことを特徴とする請求項１に記載の眼用レンズ。
20. 前記第２の曲率半径が前記第１の曲率半径よりも大きい、ことを特徴とする請求項１に記載の眼用レンズ。
21. 前記多焦点の位相板が、ＭＯＤが０．５である位相板、またはＭＯＤが１である位相板である、ことを特徴とする請求項２０に記載の眼用レンズ。
22. 前記第１の焦点が、前記多焦点の位相板のゼロ次の回折次数に対応し、前記第２の焦点が、前記多焦点の位相板の第１の回折次数に対応し、前記第３の焦点が、前記単焦点の位相板の第１の回折次数に対応している、ことを特徴とする請求項２０に記載の眼用レンズ。
23. 前記第１の焦点が遠見視力をもたらし、前記第２の焦点が近見視力または中距離視力をもたらす、ことを特徴とする請求項２０に記載の眼用レンズ。
24. 前記第２のベース曲率が、前記第１の焦点および前記第３の焦点が実質的に同じ位置に配置されるように構成されている、ことを特徴とする請求項２０に記載の眼用レンズ。
25. 前記第２のベース曲率が、前記第３の焦点が前記第１の焦点と第２の焦点との間に配置されるように構成されている、ことを特徴とする請求項２０に記載の眼用レンズ。
26. 前記第１の焦点が遠見視力をもたらし、前記第２の焦点が近見視力をもたらし、前記第３の焦点が中距離視力をもたらす、ことを特徴とする請求項２０に記載の眼用レンズ。
27. 前記多焦点の位相板が前記第２の焦点における色収差を調節するように構成されている、ことを特徴とする請求項２０に記載の眼用レンズ。
28. 前記単焦点の位相板が前記第３の焦点における色収差を調節するように構成されている、ことを特徴とする請求項２０に記載の眼用レンズ。
29. 前記単焦点の位相板、第２のベース曲率、または両方が、前記第１の領域によって生み出される第１の焦点および第２の焦点の少なくとも一方における収差を調節するように構成されている、ことを特徴とする請求項２０に記載の眼用レンズ。
30. 前記単焦点の位相板、第２のベース曲率、または両方が、第１の領域によって生み出される第１の焦点および第２の焦点の少なくとも一方における色収差を調節するように構成されている、ことを特徴とする請求項２０に記載の眼用レンズ。

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