JP5462288B2 - レンズを形成および修正するためのシステムならびにそれによって形成されたレンズ - Google Patents

Description

本発明は、レンズを形成および修正するためのシステムと、該システムによって形成されるレンズとに関する。

レンズは視力を改善するために眼内にインプラントされる。一般に、２種類の眼内レンズがある。１つの種類は、眼の水晶体を交換するものであり、通常、白内障水晶体を交換するものである。別の種類は、既存の水晶体を補足するために使用され、恒久的な矯正レンズとして機能する。置換型のレンズは、後房にインプラントされる。有水晶体ＩＯＬ（眼内レンズ）と呼ばれる補足型のレンズは、眼の屈折障害を矯正するために前房または後房にインプラントされる。

眼内レンズの形成に使用される一般的な技術には２つある。１つの技術は成型であり、光学ポリマー材料が、所定のジオプトリー度数を有する所望の形状に形成される。これらのレンズは、標準のジオプトリー度数で利用可能であり、典型的には約０．５ジオプトリー度数だけ異なる。成型技術に関する問題は、それがオーダーメイドのレンズを作るには非常に高価な方法であるということであり、従って、殆どの患者にとっては、明瞭な視界を得るための近似的なアプローチに過ぎない。一部の患者については、ジオプトリー度数が０．２５以上誤っていることがある。さらに、そのようなレンズは、レーシック手術などの角膜治療を経験したことがある人を含む、異常な形をした角膜を持つ患者には、一般にはそれほど有効ではない。

使用される別の技術は、旋盤およびフライス盤であり、円盤形状のレンズのブランクが所望の形状に旋盤およびフライス盤で加工される。眼内レンズに使用される材料の特性により、約２３．３℃（−１０°Ｆ）などの低くした温度でレンズを機械加工することが望ましい。旋盤およびフライス盤加工に関する問題は、約２３．３℃（−１０°Ｆ）でのレンズの光学的性質が体温でのレンズの光学的性質と異なることがあるということであり、従って、そのようなレンズは、単に最適な視力を近似するものである。さらに、レンズが暖まると湿気を吸収し、レンズの寸法が変化し、従ってレンズのジオプトリー度数が変化することがある。

一部の患者にとっては、レンズは、角膜の球面収差を矯正するために非球面であるか、または、一定の範囲のジオプトリーに亘る角膜乱視を矯正または緩和するために円環状（トーリック）であることが望ましい。市販のＩＯＬは、一般にこれらの光学的欠点を均一に修正することができない。なぜならば、何百もの（何千とまではいかなくても）、ジオプトリー度数ならびに非球面および円環状レンズの特徴がすべて異なる、様々な種類のレンズをインベントリに入れておくことが必要となるからである。

従来の製造技術に関連した別の問題は、レンズが、多くの場合、レーシック（ＬＡＳＩＫ）手術（レーザ光線による近視手術）を受けた患者の必要性に対応することができないということである。レーシック手術は、近視、遠視、および／または非点収差を矯正することができる。しかしながら、レーシック処置で生じる角膜の変化によって、非球面性に対する適切な調節ができるＩＯＬを見つけることは非常に困難になる。従来のＩＯＬは、レーシック処置を受けた患者または異常な角膜を持った患者に対して一般には十分ではない。なぜならば、そのような患者に適したＩＯＬをインベントリに入れておくのが難しいからである。

ＩＯＬなどの光学ポリマー材料の屈折率を修正する技術は、Ｋｎｏｘらの特許文献１で議論されている。この技術は、光学材料の小さな面積の屈折率を変更するためにレーザを使用し、約０．０６までの屈折率の変化を生じさせるが、これは殆どの用途に対して不適当なジオプトリー度数の変化である。

米国特許出願公開第２００８／０００１３２０号

従って、先行技術の製造技術の不都合を克服し、さらに、レーシック処置をした患者に対するものを含む最適な視力を近似すべく複数の補正特徴をレンズのオーダーメイドに提供することを可能にする、眼内レンズを形成するシステムの必要性がある。

本発明は、この必要性を満足するシステムを提供し、また、このシステムによって形成および修正されるレンズを提供する。このシステムによって形成されるレンズは、特有の特性を有している。レンズは、典型的にはＩＯＬであるが、下で議論するように、本発明は他の用途を有している。
この発明にかかるレンズは、一定の屈折率を有する光学材料から形成された本体を備えている。本体は、対向する内面および後面と、光軸とを有している。本体は、修正部位を含む。修正部位は、レーザビームによって形成されており、修正前の材料とは異なる屈折率を有している。レンズは、多くの特有の特徴を有しており、次の特徴のうちの少なくとも１つ、次の特徴のすべて、または次の特徴の任意の組合せを有することによって特徴づけられることができる：
（ｉ）本体中の十分に修正された修正部位は、本体の屈折率が本体のジオプトリー度数を±０．５以上だけ変更すべく十分に修正されていること（つまり、少なくとも０．５の正のジオプトリー度数変化または−１０などの−０．５以上の負のジオプトリー度数変化）；
（ｉｉ）修正部位のうちの少なくとも幾つかは、波長５５５ｎｍの光について、非修正部位の光路長よりも０．１〜約１波長い光路長を有すること；
（ｉｉｉ）修正部位のうちの少なくとも幾つかは、前記光軸を中心とするほぼ円形のパターンで存在すること；
（ｉｖ）十分に修正された修正部位では、前記光軸にほぼ平行な方向に前面に投影される光の９０％以上は、１つ以上の修正部位を通過すること；
（ｖ）修正部位のうちの少なくとも幾つかは、前記光軸にほぼ平行な軸を有する高さ５μｍ以上の直円筒状の形状であること；
（ｖｉ）後面および前面の両方は、ほぼ平坦であること；および
（ｖｉｉｉ）修正部位がそれぞれ、５〜５０μｍの深さを有すること。

典型的には、本体の第１の層には、少なくとも１，０００，０００個以上の修正部位があり、第１の層は、前面にほぼ平行であり、この層は、約５０μｍの厚さである。修正部位の環状リング・パターンと呼ばれる円形パターンを使用することができる。

所望の光学的効果を得るために修正部位が使用され、より従来の構造が使用されない場合、好ましくは、光軸と概して平行な方向に本体の前面に投影された光の少なくとも９９％が少なくとも１つの修正部位を通過する、十分な修正部位である。従って、レンズによって提供される光学的効果は実質的にすべて、修正部位によって提供されることができる
。

レンズは、ジオプトリー度数の調節を提供することができ、また、トーリックの調節および／または非球面の調節を提供するために使用されることができる。
本発明の利点は、レンズの本体であり、最大の厚さが約５０〜約４００μｍのオーダの非常に薄いものにすることができ、眼内レンズの場合に、眼の後房に容易に挿入することを可能にする。これは、医師に対して、従来の眼内レンズの設置の際に可能であるよりも小さい眼球切開を可能にする。好ましくは、本体の最大の厚さは約２５０μｍである。

前面および後面が実質的に平面である本発明のバージョンの利点は、眼の後房へのＩＯＬの配置に干渉することがある本体上の特徴がないことである。
典型的には、修正部位は、約５〜約５０μｍの深さを有している。修正部位はそれぞれ、１〜１０個のサイトを有することができ、サイトはそれぞれ、１点（つまり、サイト）に集束した単一バーストの約１００個の一連の赤外線レーザパルスによって典型的には形成される。修正部位のうちの少なくとも幾つかは、互いに隣接することができる。

修正部位の複数の層が存在することができ、層はそれぞれ、約５０μｍの厚さを有することができる。典型的には、層は、互いに約５μｍ離隔している。
レンズの複数層のバージョンでは、第１の層中の修正部位のうちの少なくとも幾つかは、非修正部位の光路長よりも少なくとも０．１波長長い光路長を有することができ、波長は、第１の波長の光に関している。第２の層は、非修正部位の光路長よりも少なくとも０．１波長長い光路長を有する修正部位を修正することができ、その波長は、少なくとも５０ｎｍだけ第１の波長と異なる第２の波長の光に関する。第３の層がさらに存在する場合があり、光路長差は、第３の波長の光の少なくとも０．１波長であり、第３の波長は、第１および第２の波長の両方と少なくとも５０ｎｍ異なる。例えば、第１の層は、緑色の光に関し、第２の層は、赤色の光に関し、第３の層は、青色の光に関することができる。

本発明の複数層のバージョンでは、第１の層は、第１の焦点で光を集束させることができる。第２の層は、第１の焦点から離隔した第２の焦点で光を集束させることができ、付加層は、さらに追加の点で光を集束させることができる。

典型的には、レンズの材料は、重合体マトリクスを含む。随意に、好ましくはこの材料の少なくとも０．０１重量％の量の吸収体を使用することができ、この吸収体は、レーザビーム波長の光用である
本システムは、このレンズを形成すべく重合体ディスクの光学的性質を修正する装置をさらに備えている。本装置は、パルス・ビームを放射するレーザと、このビームのパルス繰返数を制御する変調器と、ディスクの第１の領域にビームを集束させる集束レンズと、この領域の複数の修正部位に、集束したビームを分配するスキャナとを備えることができる。さらに、レンズ用のホルダと、ディスクの複数の領域を修正することができるようにディスクを移動させる手段とがある。好ましくは、変調器は、５０〜１００ＭＨｚの繰返数のパルスを生成する。レーザによって放射されるパルスは、約５０〜約１００フェムト秒の持続および約０．２ｎＪのエネルギレベルを有することができる。集束レンズは、５μｍ未満のスポット・サイズに集束させる顕微鏡対物レンズであることができる。

スキャナは、ラスタ・スキャナまたは飛点スキャナであることができ、ラスタ・スキャナの場合、約５００μｍの視界をカバーする。
本システムは、これらのレンズを形成する方法をさらに提供する。レンズを形成する場合、光学材料から形成されたディスクが保持され、次に、修正部位が、保持されたディスクにレーザビームで形成される。

本方法は、レーザからパルス・ビームを放射すること、ビームのパルス繰返数を変調器で制御すること、レンズの第１の領域にビームを集束させること、その領域の複数の修正部位に、集束したビームを分配すること、および、ディスクの多数の領域の修正部位を修正すべくレンズを移動させることを含むことができる。

本方法および本システムは、後房または前房に配置される眼内レンズ、コンタクトレンズ、または自然な水晶体などのレンズの光学的性質を修正するために使用されることもできる。これは、あたかもちょうどそれらが、レンズがインプラントされる前に使用される修正レンズを形成するのと同じ手順を使用しているかのように、レンズの修正部位を形成することによって影響されることがある。１つの違いは、様々な領域を修正するにはレンズがその場所にあるままで移動されないということであるが、本装置の集束システムは、その場所にあるままのレンズの様々な領域を照らすために使用される。その場での処理中に、患者の眼は、眼科手術中に使用される従来の技術によって安定化させることができる。

本発明の特徴を有する眼内レンズの正面図。 図１Ａのレンズの平面図。 ２層の修正部位を有する眼内レンズの本体の一部を示す模式図。 複数層の修正部位を有するレンズ本体を示す模式図。それら層のうちの幾つかは、眼内へのレンズの配置後に形成される。 球面焦点効果を生じさせるように修正した図１のレンズの１つの層の模式図。 図４Ａに示される層の平面図。 非球面焦点効果を生じさせるように修正した図１のレンズの１つの層の模式図。 非点収差に対応すべく焦点ずらし経線を設けた図１のレンズの１つの層の模式図。 水平経線での図４Ｄのレンズの層の模式的平面図。 修正部位の形成に利用される原理を示す模式図。 修正部位の形成に利用される原理を示す模式図。 前述のレンズを形成する、本発明にかかる装置のレイアウトを示す模式図。 図７の装置に有用なアルゴリズムのフローチャート。 レンズの形成に使用される材料における紫外線吸収体を含むことの効果を示すグラフ。 レーザパルスエネルギの関数として、修正部位の屈折率の変化間の関係を示すグラフ。 固定パルス・エネルギでのレーザビームパルスの数の関数として、修正したレンズの屈折率の変化間の関係を示すグラフ。 層状ラスタ走査法を使用した本発明にかかるレンズの形成を示す模式図。 層状飛点走査法を使用した本発明にかかるレンズの形成を示す模式図。 屈折率の変化の位置毎の変化によって、屈折層構造を生じさせる過程を示す模式図。 どのように水晶体をその場所にあるままで（ｉｎ ｓｉｔｕ）矯正することができるかを示す模式図。

本発明によれば、オーダーメイドの眼内位相シフト膜（Ｃ−ＩＰＳＭ：Ｃｕｓｔｏｍｉｚｅｄ Ｉｎｔｒａｏｃｕｌａｒ Ｐｈａｓｅ Ｓｈｉｆｔｉｎｇ Ｍｅｍｂｒａｎｅ）と呼ばれるオーダーメイド眼内レンズは、パルス・レーザビームを生じさせるレーザ・ユ
ニットを使用して製造される。より具体的には、レーザ・ユニットは、随意に５０ＭＨｚのレーザビームパルスを生じさせることができ、各パルスは、約１００フェムト秒の長さであり、エネルギレベルは、約０．２〜約１ナノジュールである。本発明で想定されるように、レーザビームの焦点は、屈折率「ｎ」を有するプラスチック材料の表面上を移動される。これは、材料の屈折率の変化（Δｎ）のパターンを生成することによって、サブ表面層を修正する。

好ましくは、オーダーメイド眼内レンズ（Ｃ−ＩＰＳＭ）は、平坦なプラスチック・シートから作られ、それは、第１の側および第２の側を有し、２つの側の間の厚さは、約５０〜約４００ｍｍである。オーダーメイド眼内レンズ（Ｃ−ＩＰＳＭ）の製造中に、レーザ・ユニットは、深さがわずか約５０μｍのサブ表面層を修正する。その層中の変更された材料層の目的は、Ｃ−ＩＰＳＭを受容すべく患者の光学収差を補償することである。具体的には、これは、光学系（例えば、眼）によって光ビームに導入される光学収差を補償する。

プラスチック・シートに生じた屈折率変化のパターンは、所定の方法で層によって生成された電子の乱れおよび熱に、プラスチック材料を露出することによって生じる。特に、この屈折率の変化は、レーザビームを材料の多量の接触対象箇所に連続して集束させることにより達成される。各修正部位での結果は、スポットを通過する光の光路差（ＯＰＤ）である。所定の屈折率変化（Δｎ）（例えば、Δｎ＝０．０１）を有する所定材料（例えば、プラスチック）について、および、その材料を通じた所定の距離（例えば、５μｍ）について、或る波長（λ）の光に対するＯＰＤ（つまり、位相変化）を確立することができる。特に、λ／１０のＯＰＤは、５μｍ毎の対象箇所深さに対して確立することができる。従って、各スポットに必要な屈折に応じて、スポット深さは５〜５０μｍになる。

屈折率変化量（Δｎ）は、様々な対象箇所の位置毎に変更することができる（例えば、Δｎ＝０．００１の最低値からΔｎ＝０．０１の最高値の間）。従って、必要な屈折に応じて、Δｎ＝０．００１からΔｎ＝０．０１の間の値を使用することができ、モジュロ２π位相ラッピング技術を利用する。

各修正部位は、所定回数のレーザ・バースト（つまり、「ｉ」回のバースト）を使用してレーザ・ユニットによって生成されることができる。好ましくは、各バーストは約５０パルスを含み、その継続時間は約１マイクロ秒である。各バースト中に、材料のほぼ筒状の体積変化が約１μｍの直径で約５μｍの深さで生じる。従って、対象箇所は、少なくとも１個のサイトを含み、典型的には１０個までのサイトを含む。一般に、各バーストは、波長（λ／１０）の約１０分の１のＯＰＤを生じさせる。「ｉ」回のバーストに対して、ＯＰＤ＝ｉ（×（λ／１０））である。好ましくは、本発明に対して、５μｍ毎の位置深さの約λ／１０の変化がある（つまり、「ｉ」は１〜１０の範囲である）。例えば、０．３λのＯＰＤを生じさせることが望まれる状況を考慮する。この場合、レーザ・ユニットは、２０μｍの深さ（つまり、ｉ＝３）に初期バーストを集束させる。その後、レーザ・ユニットは、もう２回、対象箇所に再度集束させ、レーザビームの焦点は、それぞれの後続のバーストに対して毎回、５μｍの距離だけ後退させる。回数「ｉ」は、対象箇所で望まれる屈折量に応じて選択される（例えば、ｉ＝２に対して０．２λ、およびｉ＝７に対して０．７λ）。対象箇所は、レーザビームの焦点を後退するのではなく前進することによって生じさせることができる。

本発明の別のバージョンによれば、Δｎの変化を利用して、各修正部位は、レーザ・バースト当たりの可変回数のパルスを使用して、レーザ・ユニットによって生成される。各レーザ・バーストは、サイトを生じさせ、対象箇所当たり１〜１０個のサイトがある。好ましくは、各バーストは、５パルスから５０パルスを含んでおり、継続時間は、約１００
ナノ秒から１マイクロ秒である。各バースト中に、材料のほぼ筒状の体積変化が約１μｍの直径で約５μｍの深さで生じる。一般に、上述したように、各バーストは、１００分の１波長（λ／１００）から１０分の１波長（λ／１０）のＯＰＤを生じさせる。従って、１スポット、１バースト当たりの或る回数のパルスを維持することによって、例えば、５パルスで、１つの特定のスポットのそれぞれの後続の位置で、所定のＯＰＤ、この例では、（１０×（λ／１００））から生じる１０分の１波長（λ／１０）が得られる。フェムト秒のレーザビームが横方向（つまり、プラスチック膜の表面に平行）に移動される際に、一の対象箇所から他の対象箇所までΔｎの変化によってＯＰＤの変化を招く。

オーダーメイド眼内レンズ（Ｃ−ＩＰＳＭ）に望まれる屈折特性が決定されると、眼内レンズの前面層のテンプレートが演算される。その後、この情報は、製造ステーションに送られ、眼内レンズの層の個々のピクセルをプログラムするために使用される。続いて、このオーダーメイド眼内レンズのインプラント後は、入って来る光が、擬似有水晶体眼内の光学部品で屈折し、眼の網膜上に改善された像を形成する。

オーダーメイド眼内レンズ（Ｃ−ＩＰＳＭ）による入射光束の屈折は、任意の入射光束中の個々のビームの光路長をほぼ互いに等しくなるようにする。このように、画像情報を運ぶ入射光束は、オーダーメイド眼内レンズ（Ｃ−ＩＰＳＭ）によって補償され、適切な測定データによって証拠づけられる擬似有水晶体眼の屈折収差を担う。

オーダーメイド眼内レンズ（Ｃ−ＩＰＳＭ）の微細構造化した表面層の光学性能に関して、幾つかの屈折および回折の光学的原理は、オーダーメイド眼内レンズ（Ｃ−ＩＰＳＭ）の性能の様々な修正に使用されることができる。その設計は、屈折（位相ラッピング有りまたは無し）および回折位相（ＧＲＩＮ）構造を含む。球面、非球面、無彩色、二重焦点、および多焦点の実施形態も可能である。

［レンズ］
本発明の特徴を有するレンズは、眼内にインプラントされる任意の種類のレンズであることができ、コンタクトレンズ、前房または後房に配置される眼内レンズ、および角膜レンズを含む。後房に配置されるＩＯＬは、天然の水晶体が存在する場合に、多くの場合、有水晶体であることができ、天然の水晶体が白内障手術などによって除去される場合、擬似有水晶体である。本発明は、レンズをインシチュ（ｉｎ ｓｉｔｕ）で修正することにも有用であり、これは、前房内のコンタクトレンズ、後房または前房内のＩＯＬ、天然の角膜および天然の水晶体などのレンズを含む。

図１Ａおよび図１Ｂに関して、本発明の特徴を有する眼内レンズ１０は、前面１４および後面１６を有する中央のディスク形の本体１２を備えている。好ましくは、前面１４および後面１６の両方は、ほぼ平坦である（つまり、それらは凹凸曲面などの曲面を殆どあるいは全く有していない。本発明の技術の使用は、プラノ−プラノ眼内レンズの形成を可能にする。多くの眼内レンズでは従来のものであるが、後房内にレンズを保持する一対のハプティック部１８がある場合がある。

用語「前」および「後」は、人間の眼内に通常配置されるレンズの面を参照しており、前面１４は外側を向き、後面１６は網膜の方へ内側に向いている。レンズ１０は、光軸１９を有しており、それは、光がレンズ１０を通じて伝搬する経路を定義する想像線である。図１Ａおよび図１Ｂに示される本発明のバージョンでは、光軸１９は、レンズの機械的な軸と一致するが、これは必要ではない。

下記のように、レンズの光学的効果がすべて本体１２の修正部位によって提供されることが好ましいが、矯正可能な光学的効果は、凸面、凹面、または複雑曲面などの、前面、
後面、または両面を有することなどによって、従来の方法で提供されることもできる。本発明にかかる修正部位によって光学的補正をすべて提供する必要はないが、好ましい。

本発明の特徴を有するレンズは、近視（近眼）、遠視（遠眼）、および非点収差などに対して、視力誤差を矯正するために使用されることができる。レンズは、非球面状および／または円環状レンズであることができる。

レンズ１０の本体１２は、光学材料で作られ、それは、現在存在する任意の材料か、または、眼内へのインプラント用のレンズを作るのに適した将来存在するであろう任意の材料である。典型的には、その材料は重合体（ポリマー）である。詳細に下記するように、本体１２に使用する材料は、レーザで処理される際に屈折率の変化を示す。

そのような材料の非限定例は、コンタクトレンズおよびＩＯＬなどの眼科用装置の製造に使用されるものを含む。例えば、本発明は、シロキシ含有ポリマー、アクリルポリマー、他の親水性または疎水性ポリマー、それらの共重合体およびそれらの混合物に適用されることができる。

光学材料として使用することができるシロキシ含有ポリマーの非限定例は、米国特許第６，７６２，２７１号、第６，７７０，７２８号、第６，７７７，５２２号、第６，８４９，６７１号、第６，８５８，２１８号、第６，８８１，８０９号、第６，９０８，９７８号、第６，９５１，９１４号、第７，００５，４９４号、第７，０２２，７４９号、第７，０３３，３９１号、および第７，０３７，９５４号に記述されている。

親水性ポリマーの非限定例は、Ｎ−ビニルピロリドン、２−ヒドロキシエチルメタクリラート、Ｎ，Ｎ−ジメチルアクリルアミド、メタクリル酸、ポリ（エチレングリコールモノメタクリラート）、１，４−ブタンジオールモノビニルエーテル、２−アミノエチルビニルエーテル、ジ（エチレングリコール）、モノビニルエーテル、エチレングリコールブチルビニルエーテル、エチレングリコールモノビニルエーテル、グリシジルビニルエーテル、グリセリルビニルエーテル、ビニルカーボナート、およびビニルカルバマートの単位を含むポリマーを含む。

疎水性ポリマーの非限定例は、Ｃ１−Ｃ１０アルキルメタクリラート（例えば、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸プロピル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸オクチル、またはメタクリル酸２−エチルヘキシル、好ましくは、機械的性質を制御するためにメタクリル酸メチル）、Ｃ１−Ｃ１０アルキルアクリラート（例えば、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸プロピル、またはアクリル酸ヘキシル、好ましくは、機械的性質を制御するためにアクリル酸ブチル）、Ｃ６−Ｃ４０アリールアルキルアクリラート（例えば、アクリル酸２−フェニルエチル、アクリル酸ベンジル、アクリル酸３−フェニルプロピル、アクリル酸４−フェニルブチル、アクリル酸５−フェニルペンチル、アクリル酸８−フェニルオクチル、またはアクリル酸２−フェニルエトキシ、好ましくは、屈折率を増加させるためにアクリル酸２−フェニルエチル）、およびＣ６−Ｃ４０アリールアルキルメタクリラート（例えば、メタクリル酸２−フェニルエチル、メタクリル酸３−フェニルプロピル、メタクリル酸４−フェニルブチル、メタクリル酸５−フェニルペンチル、メタクリル酸８−フェニルオクチル、メタクリル酸２−フェノキシエチル、メタクリル酸３，３−ジフェニルプロピル、メタクリル酸２−（１−ナフチルエチル）、メタクリル酸ベンジル、またはメタクリル酸２−（２−ナフチルエチル）、好ましくは、屈折率を増加させるためにメタクリル酸２−フェニルエチル）の単位を含むポリマーを含む。

好ましい材料は、Ｎ−ベンジル−Ｎ−イソプロピルアクリルアミド、メタクリル酸エチ
ル、およびジメタクリル酸エチレングリコールによって架橋したアクリル酸ブチルから作られる疎水性アクリルポリマーである。

この材料は、随意に、ベンゾトリアゾールのアクリル誘導体などの紫外線光ブロッカーを含むことがある。
典型的なＩＯＬについては、本体１２は、約６ｍｍの直径を有しており、好ましくは約５０μｍ〜約４００μｍの厚さ２０を有しており、最も好ましくは約２５０μｍである。これは、従来のＩＯＬよりも薄い厚みである。レンズ１０が後房に配置されるべく折り畳まれる場合、その相対的な厚さのために、外科医は、従来のレンズの場合よりも小さな切開で済ませることができる。これは患者の安全を増大させることができ、術後の回復期間を短くし、外科的に引き起こされる非点収差を減少させることができると考えられる。また、前房および後房が平坦である本発明のバージョンでは、レンズを挿入するのが簡単であり、それによって、白内障手術の幾つかの事例で精神的外傷を少なくする。

レンズ１０によって提供される光学効果は、本体１２の修正した対象箇所の存在という結果であり、修正部位はレーザビームによって形成され、修正前のレンズ材料とは異なる屈折率を修正部位に持たせる。

図２は、典型的なレンズ本体１２の一部を示し、それは、レンズ本体１２の前面１４にほぼ平行な、２つの離隔した平面層（上側層２２および下側層２３）を有する。層２２および２３は、好ましくは５０μｍの厚さである。各層の一部だけが示されており、典型的な修正部位は、上側層２２に対してのみ示されている。層２２は、典型的な隣接した修正部位２４ａ〜２４ｊを含む。修正部位２４はそれぞれ、約１μｍの直径を持った筒形状であり、その軸芯は、レンズの光軸１９にほぼ平行である。修正部位２４ａ〜２４ｊはそれぞれ、レーザからの単一パルスによって形成された一又は複数のサイト２６を含む。サイトはそれぞれ、典型的には約５μｍの高さであり、従って、修正部位は、約５μｍ〜約５０μｍの高さである。図２に示されるように、修正部位２４ａは、１０個のサイト２６を含んでおり、修正部位２４ｂは、９個のサイトを含み、１個のサイトを含んだ修正部位２４ｊにまで続いている。

修正部位に存在する材料の屈折率の変化は、光路長の変化を生じさせる。特に、各修正部位の光路長は、選択された波長の光に対して、非修正部位の光路長と比較して約０．１波増加される。一般に、約５５５ｎｍの波長を有する青色の光が矯正のベースとなる。なぜならば、その波長の光は、人間の眼内によって典型的に最良に受けられるからである。従って、修正部位はそれぞれ、非修正部位の光路長よりも約０．１〜約１波分長い光路長を有しており、ここでは、波長は、５５５ｎｍの波長の光に対してのものである。

好ましくは、十分な修正部位があり、光軸１９にほぼ平行な方向へのレンズ１０の前面１４に投影される光の、少なくとも９０％、より好ましくは少なくとも９９％が、少なくとも１つの修正部位２４を通過する。

図３は、膜形状である多層微細構造のオーダーメイド眼内レンズ１０の模式図を示しており、約６ｍｍの直径６２、約５００μｍの幅６４のディスク状の平坦な外観を呈している。微細構造のオーダーメイド眼内レンズの屈折特性は、典型的には５０μｍの厚さである薄い層に記入されており、６６〜８８として示されている。最初は、例えば後面１６と平面６９との間の後層が、深さ６５に生成される。従って、層７２，７４，７６，７８，８０，８２，８４，８６および８８も微細構造である。付加層６６，６８および７０は、インプラントされるオーダーメイド眼内レンズの屈折特性の体内での微調整処理中に微細構造化されることもでき、厚さ６７を有する、平面６９および７１の間の眼内位相シフト膜の前部を覆う。

層６６〜８８はそれぞれ、修正部位を含んでおり、典型的には１，０００，０００個以上で約３０，０００，０００個までの修正部位を含み、各層は、典型的にはレンズ本体１４の前面１４とほぼ平行な平面内にある。

図４は、様々な光学的効果の達成のために使用される修正部位のパターンを示している。図４Ａおよび図４Ｂに示される層は、約＋０．４ジオプトリーの量の球面調節を提供する。それは、光軸１９と同心で中央領域４０８を囲む３つの環状リング４０２，４０４および４０６を含む。従って、修正部位は、光軸と同心の円形パターンである。最も外側の半径のリング４０２の外縁は、ｒ_４であり、光軸１９から３ｍｍである（つまり、それは本体１２の周縁にある）。第２のリング４０４の外縁（ｒ_３）は、光軸１９から２．５ｍｍである。第３のリング４０６の外縁は、ｒ_２であり、光軸１９から２ｍｍである。中央領域４０８の外縁ｒ_１は、１．４ｍｍである。リングはそれぞれ、複数の隣接した修正部位からなり、各修正部位におけるサイトの数は、修正部位が光軸１９に近づくほど増加する。従って、第１のリング４０２の外縁の修正部位は、１個のサイトを有し、従って約５０μｍの高さである一方で、光軸１９に最も近い修正部位は、１０個のサイトを有しており、従って約５μｍの高さである。

図４Ｃに示される層は、非球面焦点効果を提供するようにパターン化されている。この層では、最も内側のリング４０６’および中央領域４０８’は、図４Ａのリング４０６および中央領域４０８と同じパターンをそれぞれ有する。しかしながら、外側リング４０２’および４０４’は、逆にした修正部位を有しており、径方向内方の修正部位のサイトの数よりも多くの修正部位のサイトが、光軸１９から遠くにある。図４Ｃのｒ_１、ｒ_２およびｒ_３は図４Ａに示されるバージョンと同じなので、図４Ｂの模式的平面図は、図４Ｃに示されるレイアウトにも適用可能である。

図４Ｄは、レンズの水平経線での非点収差および／またはトーリック量を提供するための修正部位のパターンを示している。このバージョンでは、すべてのリング４０２”，４０４”，および４０６”ならびに中央領域４０８”は、任意の単一リングの修正部位が光軸１９に近づくほど、高さ減少し、水平経線における焦点ずれ効果を呈する。

図４Ｄの層の平面図が図４Ｅに示されており、図４Ｄに示される層は、水平に配置されている。図４Ｄの非点収差接続層の垂直経線は、図４Ａに示されるものと同じである。水平経線は−０．４ジオプトリー度数を提供し、垂直経線は＋０．４ジオプトリー度数を提供する。４５°対角線では、屈折効果はない。

図示の層の様々な領域間には滑らかな遷移がある。
各修正部位は、非常に小さい直径（約１μｍオーダ）を有する。リングの外側からリングの内側への遷移は、サイトの数で安定して段階的に減少する必要はない。なぜならば、互いに隣接する同数のサイトを有する複数の修正部位がある場合があるからである。

レンズ１０によって提供される光学効果は、リングの数を変更することによって容易に増減されることができる。例えば、図４Ａに模式的に示したレンズでは、リングはそれぞれ、０．１ジオプトリー度数を提供し、従って、図４Ａに示されるレンズは、０．４ジオプトリー度数を提供する。１０ジオプトリー度数を有するレンズを作るためには、リングがそれぞれ０．１ジオプトリーに貢献し、レンズが約１００個のリングで作られ、それらのリングのうちの９９個が図４Ａのリング４０２，４０４および４０６と同じ一般的な構成を有し、中央リングが図４Ａに示される中央リング４０８の構成を有する。しかしながら、同じ表面積により多くのリングがあるので、リングはそれぞれ、図４Ａのリングよりも遥かに狭い幅を有する。

図５および図６は、本発明を特徴づけるために使用されることができるモジュロ２π位相ラッピング技術の原理を示している。具体的には、形成する微細構造は、近接した光線のアレイ（例えば、光線５４２，５４４および５４６）内の光路長差を補償するために生成され、その結果、隣接した個々の光ビーム５４２，５４４および５４６はすべて、相互に位相が一致する。この議論では、個々の隣接した光ビーム５４２，５４４および５４６は、典型的なものであると考えられる。

図５では、第１の光ビーム５４２および第２の光ビーム５４４の正弦特性は、時間の関数として示されている。光ビーム５４２および５４４が互いに位相が一致する場合（それらは図５にはない）、第２の光ビーム５４４は、第１の光ビーム５４２の上に重畳して示されるであろう。しかしながら、示されるように、光ビーム５４２および５４４は、互いに対して位相が一致しておらず、この位相差は、位相シフト５９０として示されている。概念的には、位相シフト５９０は、時間差または進行距離差のいずれかについて考えられることができる。例えば、特定の時点５９２では、第１の光ビーム５４２は、自由空間中の或る位置にある。しかしながら、位相シフト５９０によって、第２の光ビーム５４４は、次の時点５９４までこの同じ位置にはない。図５に示す状況では、第１の光ビーム５４２が、それが時点５９２から時点５９６に進行する際、完全な期間または３６０°の周期（２πラジアン）を進み、第１の光ビーム５４２と第２の光ビーム５４４との間の位相シフト５９０の大きさは、２π未満であると想定する。

図６に図示した第１の光ビーム５４２および第３の光ビーム５４６に関して、第１の光ビーム５４２に対する時点５９２は、第３の光ビーム５４６に対する時点５９８に対応する。従って、第１の光ビーム５４２と第３の光ビーム５４６との間に存在する合計位相シフト６０４は、２πより大きい。熟考されるように、本発明については、合計位相シフト６０４は、２πに等しいモジュラー位相シフト５００、および２π未満である個々の位相シフト５０２を実際には含む。この表記を使用して、任意の２つの光ビーム間の合計位相シフト６０４は、ｎ２πに等しい合計モジュラー位相シフト５００として（「ｎ」は整数である）、および個々の位相シフト５０２は、２π未満である所謂モジュロ２π位相シフトとして表現されることができる。従って、整数「ｎ」は、様々な値であることが可能であり（例えば、０，１，２，３…）、特に、光ビーム５４４（図３Ａ）についてはｎ＝０である一方で、光ビーム５４６（図３Ｂ）についてはｎ＝１である。すべてのケースで、各光ビーム５４４，５４６の合計位相シフト６０４は、それを基準としての対応する光ビーム５４２と比較することによって決定される。その後、モジュラー位相シフト５００は、特定の光ビーム５４４，５４６に対する個々の位相シフト５０２を得るために合計位相シフト６０４から減算することができる。しかしながら、まず、合計位相シフト６０４が決定される。

図４Ａを参照して、各修正部位では、モジュラー位相シフト５００（＝ｎ×２π）が合計位相シフト６０４から除算され、個々の位相シフト５０２を得る。例えば、図４Ａでは、モジュラー位相シフト５００の量は、中央区画で０×２π＝０、第２の区画（ｒ_１〜ｒ_２）で１×２π、第３の区画（ｒ_２〜ｒ_３）で２×２π＝４π、そして第４の区画（ｒ_３〜ｒ_４）で３×２π＝６πである。個々の位相シフト５０２（０〜２π、０．０〜１．０波に対応する）は、５μｍ〜５０μｍの深さの修正部位に記入される。

従って、図４Ａをさらに参照して、微細構造のオーダーメイド眼内レンズによって課されるような、瞳孔軸からの距離に依存した局所的な位相シフトがプロットされており、光軸１９では１．０波と等価である２πの位相シフトから変化し、径方向位置ｒ_１では０である。微細構造のオーダーメイド眼内レンズに衝突する初期の光学ビームが平行にされ、同一の光路長を持った個々の光線を呈し、平面の光学波を形成する、と仮定する。微細構
造のオーダーメイド眼内レンズを通じた個々の光線の進行の結果、集束した光学波が生成される。半径ｒ_１で限定される領域内の、光学ビームの中央部では、光学的位相シフトは、光軸からの距離に対して二次的に変化する。位置ｒ_１では、０．０波と等価な零の位相シフトが実施される。半径ｒ_１から横に隣接した光線は、１．０波と等価な２πの位相シフトを受け、モジュロ２π位相ラッピング技術の区域境界で、１．０波と等価な２πの特徴的な位相ジャンプをもたらす。図５に関して、それぞれ２π（シフト５００）の倍数の、２π量のそのような位相ジャンプは、「次の波に乗る」ように視覚化されることができ、それは、隣接した光ビームに対して１周期２π全体分だけ遅れる。一般に、径方向位置ｒ_１，ｒ_３，ｒ_４の各々では、局所的な位相シフトは、１．０波に対応する２π分ジャンプする一方で、これらのジャンプの間で、位相は、１．０波と等価な２πの値から０．０波と等価な零に二次的に変化する。

一般に、Ｘが約４８であり、Ｙが約１５である場合に、少なくとも＋０．５（＋０．５〜＋Ｘ）または少なくとも−０．５（−０．５〜−Ｙ）だけ本体のジオプトリー度数を変更させるべく本体の屈折率が十分に修正された十分な修正部位が存在する。

本発明の多層バージョンでは、典型的には、それらの層は、少なくとも１μｍ、好ましくは少なくとも５μｍ離隔されている。
この多層バージョンでは、光の特定の選択された波長に対して様々な層を最適化することが可能である。例えば、第１の層は、緑などの第１の波長の光に対して最適化されることができ、第２の層は、赤色の光などの少なくとも５０ｎｍだけ第１の波長と異なる第２の波長の光に対するに対して最適化されることができ、第３の層は、青色の光などの少なくとも５０ｎｍだけ第１および第２のの両方と異なる第３の波長の光に対して最適化されることができる。

また、様々な層が、様々な焦点に光を集束させるように形成されることができる。
多層の別の使用は、単一層に視力矯正をすべて行なわせるのではなく、単一層に複数の光学的補正を行なわせることである。従って、第１の層にジオプトリー調節を提供させ、他の層にトーリックの調節または非球面の調節などの他の光学的補正を提供させることが可能である。従って、第１の層は、ジオプトリー調節を提供することができ、第２の層の修正部位は、トーリックの調節を提供することができ、第３の層は、非球面の調節を提供することができる。

［レンズを製作および修正するシステム］
本発明は、レンズを形成すべく光学ポリマー材料にしっかりと焦点を合わせた十分なエネルギの非常に短いレーザパルスを使用する。焦点での高い光強度は、光子の非線形吸収（典型的には多重光子吸収）をもたらし、焦点での材料の屈折率の変化を導く。焦点域のちょうど外側の材料の領域は、レーザ光線によって最も小さく影響される。従って、光学ポリマー材料の選択した領域はレーザで修正され、これらの領域における屈折率の明確な変化を生じさせる。

従って、レンズは、０．０５ｎＪ〜１０００ｎＪのパルス・エネルギを有する集束した可視または近赤外線レーザで、光学ポリマー材料の選択した領域の照射によって形成されることができる。照射領域では、散乱損失が殆どないかまたはまったくなく、それは、照射領域に形成された構造が、コントラスト向上なしには適切な拡大をしても明瞭に見えないことを意味している。

本方法で部分的に使用される集束したレーザのパルス・エネルギは、照射されている光学材料の種類、どのくらいの屈折率の変化が望まれるか、および、材料内に刻みたい構造の種類に依存する。また、選択したパルス・エネルギは、構造を光学材料に書き込む走査
速度に依存する。典型的には、より大きなパルス・エネルギが、より大きな走査速度に必要とされる。例えば、幾つかの材料は、０．２ｎＪ〜１００ｎＪのパルス・エネルギを必要とする一方で、他の光学材料は、０．５ｎＪ〜１０ｎＪのパルス・エネルギを必要とする。

パルス幅は、パルスのピークパワーが光学材料の非線形な吸収閾値を超えるのに十分強いように維持されている。しかしながら、使用される集束対物レンズのガラスは、そのガラスの正分散によってパルス幅を著しく増加させることができる。補償のスキームは、集束対物レンズによって導入される正分散を補償することができる対応する負分散を提供するために使用される。従って、この出願における用語「集束される」は、集束対物レンズによって導入される正分散を補正するための補償スキームを使用して光学ポリマー材料内でレーザからの光を集束することを指す。補正スキームは、少なくとも２つのプリズムおよび少なくとも１つのミラー、少なくとも２つの回折格子、チャープ・ミラーおよび分散補償ミラーからなるグループから選択された光学配置を備えることができ、焦点対物レンズによって導入される正分散を補償する。

集束対物レンズによる補正スキームの使用は、０．０１ｎＪ〜１００ｎＪまたは０．０１ｎＪ〜５０ｎＪのパルス・エネルギおよび４ｆｓ〜２００ｆｓのパルス幅でパルスを生じさせることができる。場合によっては、０．２ｎＪ〜２０ｎＪのエネルギおよび４ｆｓ〜１００ｆｓのパルス幅を持ったレーザパルスを生じさせることが有利なことがある。これに代えて、０．２ｎＪ〜１０ｎＪのエネルギおよび５ｆｓ〜５０ｆｓのパルス幅を持ったレーザパルスを生じさせることが有利なことがある。

このレーザは、紫から近赤外放射の範囲の波長を持った光を生じさせることができる。様々な実施形態では、このレーザの波長は、４００ｎｍ〜１５００ｎｍ、４００ｎｍ〜１２００ｎｍまたは６００ｎｍ〜９００ｎｍの範囲である。

図７は、修正部位を形成するのに好ましい装置７０２を模式的に示している。この装置７０２は、レーザ７０４（好ましくは、２光子顕微鏡で使用されるようなフェムト秒レーザ）、制御ユニット７０６、走査ユニット７０８、レンズ・ディスク１２用のホルダ７１０、および修正部位が形成されるディスク１２を移動させる手段７１２を備えている。適切なレーザは、Ｃａｌｍａｒ Ｌａｓｅｒ社（カリフォルニア州サニーヴェール）から利用可能である。レーザによって放射されるパルスはそれぞれ、約５０〜約１００フェムト秒の持続時間および少なくとも約０．２ｎＪのエネルギレベルを有することができる。好ましくは、レーザ７０４は、７８０ｎｍの波長、約５０ｆｓのパルス幅で、毎秒約５０００万パルス生じさせ、各パルスは約１０ｎＪのパルス・エネルギを有し、レーザは５００ｍＷのレーザである。放射されたレーザビーム７２１は、典型的には約５０ＭＨｚ〜１００ＭＨｚの繰返数で、パルスの周波数を制御する音響光学変調器７２４を通じて反射鏡７２２によって案内される。レーザビーム７２１は、レーザによって放射される際に典型的には２ｍｍの直径を有する。その後、レーザビーム７２１は、パルスをビームのマニホルドに空間的に分配する走査ユニット７０８を通じて進行する。そのパターンは、ラスタ走査パターンまたは飛点パターンであることができる。走査ユニット７０８は、コンピュータ制御システム７２６によって制御され、ディスク１２の修正部位の所望の構成を提供する。

レーザから放射されるビーム７２１は、約２〜約２．５ｎｍの直径を有する。その後、ビーム７２１は、スキャナ７０８を出た後で、修正部位を形成するのに、典型的には約１〜約３μｍの直径を有する修正部位を形成するのに適した大きさに集束される。集束は、望遠レンズ対７４２および７４４、ならびに顕微鏡対物レンズ７４６によって達成されることができ、別の反射鏡７４８が、レンズ対から顕微鏡対物レンズにビームを案内する。
集束する顕微鏡対物レンズは、３．３ｍｍの作動距離を持った４０ｘ／０．８の対物レンズであることができる。走査および制御ユニットは、好ましくは独国ハイデルベルグにあるハイデルベルク・エンジニアリング社（Ｈｅｉｄｅｌｂｅｒｇ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ）から利用可能なハイデルベルク・スペクトラリス（Ｈｅｉｄｅｌｂｅｒｇ Ｓｐｅｃｔｒａｌｉｓ）ＨＲＡ走査ユニットである。

走査ユニットの光学部品は、ディスク１４または光学部品のいずれかを移動させる必要なしに、約１５０〜約４５０μｍの直径を有する領域を修正することを可能にする。典型的には、５０μｍの厚さの単一層は、約１分で領域を微細構造化されることができる。

ディスク１２の他の領域を修正するには、移動手段７１２によってホルダ７１０を移動させることが必要である。移動手段７１２は、様々な層に修正部位を提供すべく「ｚ」方向、また同じ深さで様々な領域を処理すべく「ｘ」および「ｙ」方向の移動を可能にする。移動手段７１２は、眼内ディスクの直径全体を覆うための正確な位置決めシステムとして作用し、典型的には６ｍｍの直径を有する。

ホルダ７１０は、ブラケット、レンズに対する大きさの凹部を有するコンベヤ・ベルト、レンズ用の凹部を有するトレー、および所望の屈折パターンの形成対して十分に安定したレンズを保持することができる任意の他の構造であることができる。

移動手段は、典型的にはモータによって駆動される任意の機械的構造であることができ、ｘ，ｙおよびｚ方向への移動を提供する（つまり、三次元動作）。モータは、ステッピング・モータであることができる。典型的には、その移動は、約１０ｍｍ／秒以下である。

レンズ製造手順は、１つの走査範囲（典型的には４５０μｍの直径）から２光子顕微鏡の次の走査範囲（ラスタ走査または飛点走査）へのｘｙｚ位置決めによるステッピング動作を使用する。２光子顕微鏡は、深さ走査を提供する。典型的には、１つの屈折層は、２光子顕微鏡の範囲内で完成されることができる。これに代えて、ｚ方向位置決めは、ディスク１４のより深い層への拡張範囲を提供するために、機械的なｚ方向位置決めによって提供される。

制御ユニット７０６は、記憶装置、プロセッサ、ディスプレイ、ならびにマウスおよび／またはキーボードなどの入力手段を備えた任意のコンピュータであることができる。制御ユニットは、走査ユニット７０８に制御指示を提供することによって、および、移動手段７１２に必要な場合に、ディスク１２の修正部位の所望のパターンを提供するようにプログラムされる。

ディスクを形成するための典型的なプログラムが図８に示されており、ビームは静止を維持され（つまり、スキャナが使用されない）、対象ディスクが機械的に移動される。プログラムが開始すると、ユーザは、ステップ８０１で所望のレンズを選択するように促される。次に、ユーザは、ステップ８０２でレーザ・パルシング中にディスク１４を走査するための所望の速度を提供する。この速度が安全な速度（典型的には４ｍｍ／秒以下の移動）であるとコンピュータが判断する場合に限り、プログラムは、ステップ８０３で入力を受け付ける。次に、プログラムは、レーザが最大パワーを使用するように設定し、ステップ８０４で継続の確認をユーザに促す。このステージでは、プログラムは、ステップ８０５でレンズへの書き込みを回避する最後の機会をユーザに提供する。ユーザが書込みの中止を選択した場合、プログラムは終了する。そうでなければ、プログラムは、ステップ８０６でログファイルを修正し、保持および進行を記録するのに適切な変数を記録する。

レーザは、ｘおよびｙ方向の両方に１つの極端で位置の中で始まる。それは定位置を構成する。修正したレンズの層はそれぞれ、サイトの厚さに等しい深さのミニ層のスタックと見なすことができる。与えられたミニ層では、レーザは１次元（例えば、ｘ方向）に亘って進行する一方で、他の２つの（例えば、ｙおよびｚ方向）を一定に保持し、それによって一連（シリーズ）のサイトを書き込む。プログラムは、ステップ８０７で現在のシリーズの始点を構成するグリッド位置を見つけることによって各シリーズを始める。次に、プログラムは、ステップ８０８で、適切な場所にそのシリーズを書き込む。プログラムは、与えられたシリーズの外側程度までレーザを走査したときに、ステップ８０９でこのシリーズが完了したことを反映させるべくログファイルを修正する。その後、プログラムは、ステップ８１０で、形成すべき後続のシリーズがあるか否かを判断すべく入力指示を尋ねる。この処理は、与えられたミニ層のすべてのシリーズの修正部位が形成されるまで継続する。新しいシリーズを準備する必要がある場合は常に、プログラムは、第２の変数（例えば、ｙ）を進行させ、新しいシリーズ８０７を開始すべく第１の次元（例えば、ｘ）をリセットする。レーザが、ミニ層のすべてのグリッド位置に亘って走査すること、各々を連続的に考慮すること、および適切な時点でシリーズを書き込むことを終了すると、プログラムは、そのミニ層に対する書込みを終える。次に、ステップ８１１で、スキャナは、第１および第２の次元をそれらの元の位置にリセットし、それによってレーザをその原点に戻す。ステップ８１２で、プログラムは、その層が完了したことを示すべくログファイルを更新する。

次に、ステップ８１３で、プログラムは、ユーザの所望するレンズを達成するために、より多くのミニ層が必要であるか否かを判断すべく尋ねる。より多くのミニ層が必要な場合、プログラムは、第３の次元（例えば、ｚ方向）を進行させ、上記の処理を繰り返し、新しい層８１７の第１のラインのための第１のグリッド位置を見つけることを開始する。これ以上のミニ層が必要でない場合、ステップ８１４で、プログラムは、３つの次元すべての元の原点にレーザを戻し、ステップ８１５で、書込みが完了したことおよびシステム時間の両方を反映すべくログファイルを修正し、実行を終了する。典型的には１〜１０個のミニ層を有する層が完成すると、準備を必要とする任意の付加層が同じ処理を使用して準備されることができる。随意のプログラムでは、スキャナ７０８の焦点は、より深いサイトを形成すべくｚ方向（深さ）に移動されることができる。一般に、同じ深さのサイトがすべて形成されると、層中の次の深さのサイトがすべて、層中のサイトがすべて完成するまで形成される。

記憶装置は、データを格納する一又は複数の装置であることができ、それは、読出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）、磁気ディスク記憶媒体、光記憶媒体、フラッシュメモリ装置、および／または情報を格納する他の機械可読媒体を含む。

その制御は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、ミドルウェア、マイクロコード、またはそれらの組合せによって実施されることができる。ソフトウェア、ファームウェア、ミドルウェア、またはマイクロコードで実施される場合、必要なタスクを行なうプログラム・コードまたはコード・セグメントは、記憶媒体または他の記憶装置などの機械可読媒体に格納されることができる。プロセッサは、必要なタスクを行なうことが可能である。コード・セグメントは、手順、機能、サブプログラム、プログラム、ルーチン、サブルーチン、モジュール、ソフトウェア・パッケージ、クラス、または指示の組合せ、データ構造、またはプログラム文を表わすことがある。コード・セグメントは、情報、データ、引数、パラメータ、または記憶内容を受渡しおよび／または受信することによって、別のコード・セグメントまたはハードウェア回路に結合されることが可能である。情報、引数、パラメータ、データなどは、メモリ共有、メッセージの受渡し、トークンの受渡し、およびネットワーク送信などを含む適切な手段を通じて、受渡し、転送、または送
信されることが可能である。

随意に、適応光学モジュール（ＡＯモジュール）は、写像性および焦点深度に関して、屈折矯正の効果をシミュレートすべく使用されることができる。ＡＯモジュールは、レーザ７０４によって生成される予め補償した個々の光ビームのために、位相点補償器およびアクティブ・ミラーからなることができる。光のビームにおける非対称収差を補償するための適応した光学装置は、米国特許第７，６１１，２４４号に記述された発明に対して有用である。適応光学フィードバック制御によって人間の屈折特性を予め補償する方法および装置は、米国特許第６，１５５，６８４号に記述されている。アクティブ・ミラーの使用は、米国特許第６，２２０，７０７号に記述されている。

２光子信号に対する光学的分解能（Δｘｙ，Δｚ）は次のようになる：２Δｘｙ＝２ｘ（０．３２５λ）／（ＮＡ０．９１）＝６２２ｎｍ（ｌ／ｅ２直径）、Δｚ＝２ｘ０．５３２λｘｌ／（ｎ−√ｎ２−ＮＡ２）＝３１０２ｎｍ（ＮＡ＝開口数（例えば、０．８））。これによってサイトの大きさを得る。

ラスタ走査モードにおける典型的な走査フィールドは、次のものになる：１５０μｍ視界：５Ｈｚで１５３６×１５３６ピクセルまたは１０Ｈｚで７８６×７８６ピクセル、３００μｍ視界：５Ｈｚで１５３６×１５３６ピクセルまたは９Ｈｚで７８６×７８６ピクセル、４５０μｍ視界：５Ｈｚで１５３６×１５３６ピクセルまたは９Ｈｚで７８６×７８６ピクセル。

修正部位を形成しながらの品質管理のために、レーザは、レンズの材料の自動螢光から光を生じさせるために使用されることができる。修正部位は、修正していない材料よりも多くの螢光を生じさせる。放射される螢光の適切な増加が検出されない場合、それは修正部位を形成する処理が適切に進んでいないことを示す。自動螢光の検出に適したシステムは、「角膜を特徴づけ、眼科レンズを得るためのシステム」と題する、同日出願の、同時係属中の米国特許出願第１の２／７１７，８６６号の図７に示されている（代理人管理番号１９３３０−１）。また、検出される自動螢光は、検出された修正部位が基準位置を有することを利用して、追加の修正部位を形成する顕微鏡対物レンズ７４６からのレーザビームのシステムの焦点を位置決めするために使用されることができる。

レンズ１０によって任意の特定の患者に提供される光学的効果は、レンズを設計するための従来の技術を使用して決定されることができる。例えば、米国特許第５，０５０，９８１号（Ｒｏｆｆｍａｎ）、第５，５８９，９８２号（Ｆａｋｌｉｓ）、第６，６２６，５３５号（Ａｌｔｍａｎ）、第６，４１３，２７６号（Ｗｅｒｂｌｉｎ）、第６，５１１，１８０号（Ｇｕｉｒａｏら）、および第７，２４１，３１１号（Ｎｏｒｒｂｙら）に記述される技術を参照。適切な技術は、前述の同時係属中の米国特許出願第１の２／７１７，８６６号に記述されている（管理番号１９３３０−１）。

随意に、レーザビーム波長の光に対する吸収体は、修正部位を形成するのに必要なエネルギ量を低減すべくディスクに含まれることができる。この目的に使用されるエネルギは、可及的に小さいことが望ましい。なぜならば、過剰なエネルギに対する露出が、本体１２のクラックまたは他の望ましくない機械的な変化を生じさせることがあるからである。レーザ７０４で使用されることができる紫外線吸収体の例は、２−（５−クロロ−２−Ｈ−ベンゾトリアゾール−２−イル）−６−（１，１−ジメチル−エチル）−４−（プロペニルオキシプロピル）フェノールなどのベンゾトリアゾールの誘導体、および３−ビニル−４−フェニルアゾフェニルアミンなどの３９０ｎｍの波長を吸収する黄色染料であるベンゾフェノール誘導体である。好ましくは、提供される紫外線吸収体の量は、レンズ本体１２の形成に使用される材料の少なくとも０．０１重量％であり、最大でも約１重量％で
ある。

図９では、芳香族の紫外線吸収体の濃度（％）に依存するプラスチック材料の恒久的な構造変化を達成するための閾値エネルギ（Ｉ）（ｎＪ）が示されている。典型的な特性は、紫外線吸収体の集束の閾値エネルギに対する強い依存を示し７８０ｎｍの基準入射のフェムト秒レーザパルスの波長の半分である、３９０ｎｍ波長で２光子吸収処理の増大した可能性に起因して、紫外線吸収体の集束による局所的な恒久的な構造変化の増強を示す。プラスチック製のホストの分子の局所的な相互作用は、局所的で部分的なプラスチック材料の微結晶化を生じさせ、屈折率ｎの増加Δｎを得る。商用眼内レンズ材料に使用されるような紫外線吸収体の０．８％の集束では、約０．１ｎＪの閾値エネルギが必要である。対照的に、ドープしていないバルクのプラスチック材料では、約１ｎＪの閾値エネルギが必要である。記述した閾値エネルギは、約１μｍの直径のスポット・サイズに基づいており、それぞれ約０．０１Ｊ／ｃｍ^２および０．１Ｊ／ｃｍ^２の閾値レーザ流束量を得る。

図１０は、フェムト秒レーザパルスによってプラスチック材料の屈折率を変更するレーザ材料相互作用処理を示している。図１０Ａでは、屈折率の変化Δｎがパルス・エネルギの関数としてプロットされ、図１０Ｂでは、屈折率の変化Δｎは、固定パルス・エネルギ（例えば、０．２ｎＪ）での焦点領域におけるパルス数の関数としてプロットされている。図１０Ａの曲線１０５０は、０．１ｎＪから８ｎＪに増加するパルス・エネルギによって、屈折率ｎの変化Δｎが約０．１％から約１．０％へと強められていることを示している。屈折率ｎの測定可能な変化Δｎの最初の発生に対する閾値は、曲線１０５０の位置１０５２に示されている。約８ｎＪのパルス・エネルギレベルで、約０．８Ｊ／ｃｍ^２のレーザ束に対応して、プラスチック材料の光破断に対する閾値に到達し、材料の付随的損害および不透明化をもたらし、プラスチック材料を通じて送信される光の望ましくない散乱損失を促進する。曲線１０５０から分かるように、可能なパルス・レーザ・エネルギの範囲は０．０５ｎＪ〜８ｎＪの２桁に亘って延びて、約０．２ｎＪのパルス・エネルギでの、この範囲の下限で生じる製造工程の安全操業を可能にする。ドープしていないプラスチック材料では、対応する製造工程に対する安全な範囲は、ほぼ１桁の大きさに亘って延びる。さらに、紫外線吸収体の組込みによって促進される低いパルス・エネルギは、材料特性の特に滑らかな修正を可能にし、非常に低い光散乱損失を持った眼内位相シフト膜を提供する。図１０Ｂでは、曲線１０６０は、焦点体積の約５０レーザパルスの蓄積効果が１％オーダの屈折率変化Δｎを得ることを示しており、５０μｍの厚さのプラスチック材料層における１．０波の光路長差（ＯＰＤ＝（Δｎ）×厚さ）を達成するのに十分であり、０．２ｎＪの低いパルス・エネルギを選択する。

図１１では、走査ユニット７０８がラスタ走査パターンを提供する眼内位相シフト・レンズの製造工程が例示されている。１０個の隣接したミニ層の連続した位置決めを示す手順（フィールドはそれぞれ、密に離隔したラスタ走査パターンを含む）が示されている。ラスタ走査ミニ層１１７６，１１７８，１１８０，１１８２，１１８４，１１８６，１１８８，１１９０，１１９２，および１１９４のスタック１１７０は、ｘ−（１１７２）およびｙ−（１１７４）座標系に示されており、約５０μｍの厚さ１２０２に亘って延びている（つまり、ミニ層はそれぞれ約５μｍである）。個々のミニ層の横方向の大きさは、ｘ（１１９８）およびｙ（１１９９）寸法に対して１５０μｍから４５０μｍの間で典型的には変動し、１スポット当たり１μｍの直径の焦点体積におけるレーザパルスの重畳の１０倍の変化を可能にする。表面１９９６は、層の端部である。

図１２では、走査ユニット７０８が層状飛点パターンを提供する眼内位相シフト・レンズの製造が示されている。例として、１０回の密に離隔した円形走査の連続した位置決めが示されている。円形走査１２１６，１２１８，１２２０，１２２２，１２２４，１２２６，１２２８，１２３０，１２３２，および１２３４のスタック１２１０は、ｘ（１２１
２）およびｙ（１２１４）座標系に示されており、約５０μｍの厚さ１２３８に亘って延びている（つまり、個々の円形走査またはミニ層の間の距離は約５μｍである）。円形走査の直径１２３６は、数μｍ程度から約４５０μｍであることができ、その結果、分解可能なスポット当たりのレーザパルスの重畳量は、広い範囲に亘って変化することができる。１ライン当たりのスポットのシーケンス速度は、走査ラインの長さを変更することによって必要に応じて選択されることができる。個々の走査ラインは、様々な形状を呈することがある。最小の走査詳細の分解能は、約１μｍの直径の２光子顕微鏡の分解能限界に対応することができる。一方で、図１１に関して記述されるように、ラスタ走査手順は、２光子顕微鏡の最小のラスタ走査フィールドから与えられるように約１５０μｍの分解能に限定されている。実際の用途では、眼内位相シフト膜の製造工程は、補足的な方法で２重走査システムによって達成される。この処理の大部分は、時間最適化ラスタ走査法で行なわれる一方で、要求される屈折特性の細かい部分は、その固有の高い空間分解能で飛点スキャナによって提供される。

図１３では、屈折率変化Δｎの点毎の変動による屈折層状構造の生成が示されている。一般に、屈折構造は、眼内位相シフト・レンズ本体１２の直方体形状の層に組み入れられる。図１３では、眼内位相シフト膜装置の一部が示されており、それは、例えば、１５０μｍ、３００μｍ、および４５０μｍの幅をそれぞれ持った３つの近隣する縞１３４４，１３４８，１３５０，および１３８４からなる。本体１４の領域の全体寸法は、９００μｍの幅１３４０および５０μｍの厚さ１３４２になる。ｘ方向およびｙ方向の１走査ライン当たりの標準ピクセル数が１５３６×１５３６ピクセルとして選択されるので、走査ライン１３４６，１３５０，および１３５４当たりのパルス密度は、それぞれ１μｍ当たり１０パルス、１μｍ当たり５パルス、および１μｍ当たり３パルスになり、それぞれ１スポット当たり１００パルス、１スポット当たり２５パルス、および１スポット当たり９パルスの２次元重畳係数を得る。

［インシチュ修正］
実質的に、上で議論したものと同じ方法および装置がレンズをインシチュで修正するために使用されることができる。これは、眼内レンズ、角膜レンズ、角膜コンタクトレンズ、および天然の水晶体を含む。殆どの例では、レンズは、ジオプトリー度数、トーリック、および／または非球面性などの光学的特徴を既に有する。本方法は、微調整レンズに有用であり、レーシック手術のオプションを提供する。

インシチュ修正に対しては、レンズホルダ７１０またはレンズを移動させる手段７１２の必要がない以外は、図７の装置が使用される。もっと正確に言えば、集束システムによって提供される修正のフィールドが、修正されるレンズの一部だけをカバーする程度まで、この集束システムは、追加の領域に集束するように変更されることができる。図１４に関して、天然の水晶体の約６ｍｍの直径の層１４１０が、図７の装置を使用して修正されることができる。層１４１０は、修正部位を含み、各々の修正部位は、１〜１０個のサイトを有する。典型的には、約２ｍｍの直径の領域は、１つの走査フィールドとして修正される。次に、図７の装置のレンズ・システムが、連続して移動され、追加の領域を修正する。領域はそれぞれ、修正部位の一又は複数の平面を有することができる。

オーダーメイドのレンズ設計および現場での修正の概念は、例えば、角膜を修正することによって、生きている人間の眼のオーダーメイドの屈折矯正を達成するために使用されることができる。ここで記述される方法を使用した人間の角膜中での屈折層の生成が選択される。例えば、コラーゲン組織で１％の屈折率変化を想定して、角膜の前部基質内の５０μｍの厚さの層の露出は、±２０ジオプトリーまでの屈折矯正を促進するのに十分である。一連の修正部位の層は、好ましくは角膜表面の下、１００μｍ〜１５０μｍの位置にある。円環状および非球面の屈折障害の矯正、そして同様により高いオーダの光学収差を
達成することができる。必要な矯正の演算は、本技術分野で周知の技術または前述の同時係属中の出願第１の２／７１７，８６６号（代理人管理番号１９３３０−１）に記述される技術によって、オーダーメイドＩＯＬの設計の場合と同様に達成されることができる。現場での組織変更処理は、２光子顕微鏡７０４によって促進されることができ、様々な角膜組織の自動螢光結像に基づいてオンライン手順制御を提供する。

重合体レンズ材料とは対照的に、角膜組織は均質ではない。角膜の構造は、螢光および二次高調波生成（ＳＨＧ）結像モードを利用して２光子顕微鏡使用によって視覚化されることができる。

図１４では、人間の水晶体の前部内の屈折層の生成が図示されている。好ましくは、層１４１０が選択され、それは、前部水晶体嚢の下、１００μｍの位置にある。水晶体組織を修正するための用途は、遠視の人間の眼に多焦点性を生じさせるのに特に適しており、近視を促進するか、または、近視もしくは遠視および非点収差（トーリック）を矯正する。

角膜および水晶体組織の現場での修正は、レーシック手術、屈折レンズ交換（ＲＬＥ）処置、および有水晶体レンズ処置を最終的には代用することができると信じられており、非侵襲的な患者に優しい選択肢を提供する。

本発明がその好ましいバージョンに関して非常に詳細に記述されたが、他のバージョンも可能である。従って、添付の特許請求の範囲は、そこに含まれる好ましいバージョンの記述に限定されるべきではない。

Claims (15)

1. 人間の眼における使用のために形成されるレンズであって、
   ａ）第１の屈折率を有する重合体光学材料から形成された本体（１２）であって、対向する前面（１４）および後面（１６）と１つの光軸（１９）とを有する本体と、
   ｂ）本体の１つの層（２２）に形成された連続したパターンの微細構造に構成された複数の連続した修正部位であって、修正部位の重合体光学材料は集束されたレーザ光への露出から生じる光子の非線形吸収によって生じる第２の屈折率を有し、第２の屈折率は第１の屈折率と異なり、各修正部位は直円筒状の形状であり、前記光軸（１９）にほぼ平行な軸を有し、５μｍ以上の軸方向深さを有する修正部位とを備え、
   前記修正部位の連続したパターンの微細構造によってレンズの光学的効果が調節される、レンズ。
2. 前記連続したパターンの微細構造は、
   ａ）屈折構造である、
   ｂ）位相ラッピング構造による屈折を含む、
   ｃ）位相ラッピング構造によらない屈折を含む、
   ｄ）回折位相構造を含む、
   ｅ）環状リング・パターンを含む、
   ｆ）光学的効果が本体のジオプトリー度数を±０．５以上だけ変更することを含む、
   ｇ）修正部位のうちの少なくとも幾つかが、波長５５５ｎｍの光について、非修正部位の光路長よりも０．１〜１波長長い光路長を有する、
   ｈ）修正部位のうちの少なくとも幾つかが、前記光軸を中心とするほぼ円形のパターンで構成されている、
   ｉ）本体（１２）が、前記光軸にほぼ平行な方向に前面に投影される光の９０％以上が１つ以上の修正部位を通過する前記層に形成された連続したパターンの微細構造に構成された十分に修正された修正部位を備える、
   ｊ）本体の前記層に形成された連続したパターンの微細構造に、１，０００，０００個以上の修正部位が存在する、
   ｋ）後面（１６）および前面（１４）の両方は、ほぼ平坦である、
   のうちの１つ以上を含む、請求項１に記載のレンズ。
3. 前記材料は少なくとも０．０１重量％の紫外線吸収体を含む、請求項１に記載のレンズ。
4. 紫外線吸収体は３９０ｎｍの波長に吸収を有する黄色染料を含む、請求項３に記載のレンズ。
5. ａ）レンズによって提供される矯正光学的効果はほぼすべて、修正部位によって提供される、
   ｂ）光学的効果は−１５〜＋４２のジオプトリー度数を含む、
   ｃ）光学的効果によってレンズ（１０）に対しトーリック調節が行われる、
   ｄ）光学的効果によってレンズ（１０）に対し非球面調節が行われる、
   ｅ）前記面のうちの少なくとも１つは、ほぼ凸面である、
   ｆ）本体は、円盤形状である、および
   ｇ）光学的効果は１５以上のジオプトリー度数を含む、
   のうちの１つ以上を含む、請求項１に記載のレンズ。
6. 眼内レンズ（１０）であるように形成され、前記本体（１２）は、１つ以上のハプティック部（１８）を有する請求項１に記載のレンズ。
7. 前記面のうちの少なくとも１つは、ほぼ凹面であり、前記面のうちの少なくとも１つは、ほぼ凸面である請求項１に記載のレンズ。
8. 本体の最大の厚さは、５０〜４００μｍであり、本体の最大の厚さは、２５０μｍである請求項１に記載のレンズ。
9. 修正部位はそれぞれ、１μｍの直径と５０μｍ以下の軸方向深さとを有し、修正部位はそれぞれ、５〜５０μｍの軸方向深さを有する、請求項１に記載のレンズ。
10. 前記層は５０μｍの厚さを有する請求項９に記載のレンズ。
11. 第２の層をさらに備え、第２の層に少なくとも２つの修正部位が存在し、第２の層は第１の層から離隔している、請求項１に記載のレンズ。
12. 各層は前記光軸（１９）にほぼ垂直である、請求項１〜１１のいずれか一項に記載のレンズ。
13. ５０μｍの厚さを有する第２の層に少なくとも２つの修正部位が存在し、第２の層は第１の層から少なくとも１μｍだけ離隔している請求項１２に記載のレンズ。
14. 第２の層は、第１の層から少なくとも５μｍだけ離隔しており、第２の層の修正部位はそれぞれ、少なくとも５μｍの軸方向深さを有する請求項１３に記載のレンズ。
15. 各修正部位は軸方向に配置されている１〜１０個のサイトを有し、各サイトは１つのレーザ・バーストによって形成されている請求項１〜１４のいずれか一項に記載のレンズ。

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