JP5539903B2 - 動的な球面収差を有する調節性ｉｏｌ - Google Patents

Description

本発明は、一般に、眼科レンズに関するものであり、更に詳しくは、動的な収差を有する調節性眼内レンズ（ＩｎｔｒａＯｃｕｌａｒ Ｌｅｎｓ：ＩＯＬ）に関するものである。

眼の屈折力は、角膜の屈折力と、水晶体の屈折力と、によって決定され、眼の合計屈折力の約１／３を水晶体が提供している。水晶体は、透明であって両凸状の構造であり、その曲率を毛様筋によって変更して屈折力を調節することにより、様々な距離において眼を物体に合焦させることができる。このプロセスを調節（ａｃｃｏｍｍｏｄａｔｉｏｎ）と呼んでいる。調節の結果、水晶体が示す球面収差は、負の方向にシフトする。

しかしながら、水晶体は、例えば、年齢及び／又は疾病に起因し、白内障を患った人の場合には、透明度が低下し、その結果、網膜に到達する光の量が減少する。白内障の既知の治療法には、不透明になった水晶体を除去して人工の眼内レンズ（ＩＯＬ）と交換するステップが伴う。このようなＩＯＬは、患者の視力を改善することは可能であるが、眼の調節能力が失われるか又は少なくとも大幅に低下するという可能性を有する。具体的には、単焦点ＩＯＬと一般に呼ばれている種類のＩＯＬは、単一の屈折力しか提供しておらず、従って、調節が不可能である。回折型ＩＯＬと一般に呼ばれている別の種類のＩＯＬは、基本的に２つの屈折力を提供しており、通常、これらは、遠見屈折力及び近見屈折力である。従って、これらのＩＯＬも、擬似調節と一般に呼ばれる限られた程度の調節しか提供していない。

毛様筋の運動に応答した互いに対する２つの光学要素の運動を利用して一定程度の連続的な調節を提供するデュアル光学部の調節性ＩＯＬも知られている。しかしながら、このようなＩＯＬの２つの光学部の運動の範囲は、通常、限定されており、従って、これらが調節を提供する視距離の範囲も限定されている。

米国特許第４，６９６，５６９号明細書 米国特許第５，９３５，７３８号明細書 米国特許出願第１１／０００７７０号明細書 米国特許出願第７，３１６，７１３号明細書 米国特許出願第６，６１６，６９１号明細書

従って、改善されたＩＯＬ、具体的には、改善された調節性ＩＯＬと、これらを利用して視力を矯正する方法と、に対するニーズが存在する。

一態様においては、本発明は、眼内レンズ（ＩＯＬ）を提供し、このＩＯＬは、前部光学要素と、後部光学要素と、前部及び後部要素を結合する機構であって、レンズが患者の眼の内部に埋植された際に調節を提供するべく、互いに対するこれらの要素の軸方向の運動を許容する機構と、を具備する。前部及び後部要素のそれぞれのものは、少なくとも１つの非球面表面を含み、これらの表面の非球面性は、調節に伴って変化する合成球面収差を提供するようになっている。機構は、調節が遠見視力から近見視力に変化するのに伴って、約０ｍｍ〜約２ｍｍの範囲において要素間の離隔を調整可能である。

関連する一態様においては、前部及び後部要素の合成収差の結果としてＩＯＬが示す球面収差は、眼が遠見視力から近見視力に調節されるのに伴って、ＩＯＬが埋植されている眼の瞳孔サイズの変化に応答して正の値から負の値に変化する。一例として、この球面収差は、瞳孔直径が調節の際に約６ｍｍから約１．５ｍｍに変化するのに伴って、約＋０．２μｍ〜約−０．５μｍ（マイナス０．５ミクロン）の範囲において変化可能である。いくつかのケースにおいては、このようなＩＯＬの球面収差の動的な変動は、ＩＯＬの屈折力が調節に起因して約０〜約６Ｄの範囲において変化するのに伴って約＋０．２μｍ〜約−０．５μｍ（マイナス０．５ミクロン）の範囲の変化として特徴付け可能である。いくつかのその他のケースにおいては、動的な変動の範囲は、焦点深度を更に増大させるべく、更に大きなものであってよい。

関連する一態様においては、ＩＯＬは、ＩＯＬの光学要素が遠見視力に適した調節状態に対応する距離だけ離隔している際に、わずかな正の球面収差を示すことができる。このような正の球面収差は、例えば、約＋０．２μｍ〜約０μｍの範囲内であってよい。対照的に、ＩＯＬは、ＩＯＬの光学要素が近見視力に適した調節状態に対応する距離だけ離隔している際には、負の球面収差を示すことができる。一例として、このような負の球面収差は、約−０．５μｍ（マイナス０．５ミクロン）〜約０μｍの範囲内であってよい。

その他のケースにおいては、ＩＯＬは、眼が非調節状態（遠見視力に適した状態）にある際には、例えば、約−０．５μｍ（マイナス０．５ミクロン）〜約０μｍの範囲内の球面収差などのわずかな負の球面収差を示すことが可能であり、この球面収差は、眼が更に近い物体を見るために調節されるのに伴って、次第に更に負になる。

関連する一態様においては、前部光学要素は、約６Ｄ〜約４０Ｄの範囲内の単焦点屈折力を提供し、後部光学要素は、約−３０Ｄ（マイナス３０Ｄ）〜約−３Ｄ（マイナス３Ｄ）の範囲内の単焦点屈折力を提供する。

別の態様においては、眼内レンズ（ＩＯＬ）アセンブリが開示され、このＩＯＬアセンブリは、前部レンズと、後部レンズと、これらのレンズを接続する結合機構であって、ＩＯＬアセンブリが患者の眼の内部に埋植された際に、眼の自然な調節力に応答して互いに対するこれらのレンズの軸方向の運動を生成する結合機構と、を含む。これらのレンズは、眼の調節状態の関数として変化する合成球面収差を提供する。例えば、合成球面収差は、眼の調節状態が遠見視力に適したものから近見視力に適したものに変化するのに伴って、正の値から負の値に変化する。或いは、この代わりに、合成球面収差は、調節パワーの範囲の全体にわたって負であってもよく、この収差は、調節パワーが増大するのに伴って減少する（更に負になる）。いくつかのケースにおいては、このような減少は、球面収差対調節のプロットにおける実質的に線形の傾きによって特徴づけ可能である。

別の態様においては、前部光学要素及び後部光学要素を具備するデュアル要素光学部を有する調節性眼内レンズ（ＩＯＬ）が開示され、それぞれの要素は、それぞれの要素の合成球面収差が、光学部が埋植された眼の調節状態の関数として変化するように、球面収差を提供する。一例として、この合成球面収差は、眼の調節状態が遠見視力に適したものから近見視力に適したものに変化するのに伴って、約＋０．２μｍ（プラス０．２ミクロン）〜約−０．５μｍの範囲において変化可能である。

別の態様においては、本発明は、少なくとも１つの非球面表面を具備する前部光学要素と、少なくとも１つの非球面表面を具備する後部光学要素と、を有する眼内レンズ（ＩＯＬ）を提供し、これらの非球面表面は、レンズが患者の眼の内部に埋植された際に瞳孔サイズの関数として変化する合成球面収差を提供するようになっている。例えば、いくつかのケースにおいては、この合成球面収差は、約６ｍｍ以上の瞳孔サイズについては、正であり、且つ、約１．５ｍｍ未満の瞳孔サイズについては、負である。

関連する一態様においては、前述のＩＯＬにおいて、前部光学要素は、約６〜約４０Ｄの範囲内の単焦点屈折力を提供し、且つ、後部光学要素は、約−３０Ｄ（マイナス３０Ｄ）〜約−３Ｄ（マイナス３Ｄ）の範囲内の単焦点屈折力を提供する。

別の態様においては、ＩＯＬが埋植された眼の調節状態の関数として変化するようになっている可変球面収差を示す調節性眼内レンズ（ＩＯＬ）を提供するステップと、このＩＯＬを患者の眼の内部に埋植するステップと、を含む視力を矯正する方法が開示される。

本発明については、「簡単な図面の説明」の節に記載されている添付図面との関連において以下の詳細な説明を参照することにより、更に理解することができよう。

互いに対して軸方向にレンズを運動させる機構によって相互に結合された前部レンズ及び後部レンズを具備する本発明の一実施例による調節性ＩＯＬの概略側面図である。 図１に示されているＩＯＬの前部レンズを概略的に示すものであり、このレンズが非球面の後面を含むことを示している。 図１に示されているＩＯＬの後部レンズを概略的に示すものであり、このレンズが非球面の前面を含むことを示している。 本発明の一実施例によるデュアル光学部の調節性ＩＯＬの概略側面図であり、このＩＯＬは、その前部光学部の表面上に回折構造を具備する。 図３ＡのＩＯＬの前部光学部の表面の概略図であり、回折構造を示している。 回折構造を具備する図３ＡのＩＯＬの前面の概略的な半径方向のプロファイルであり、表面の基礎となる曲率を除去した状態のものである。 球面設計、球面収差を極小化した設計、及び本発明の一実施例による設計という３つの仮想的なＩＯＬ設計の残留球面収差の算出値を調節の関数として示している。 互いに対するその前部及び後部レンズの様々な離隔距離において３つのＩＯＬ設計（球面設計、球面収差を極小化した設計、及び本発明の一実施例による設計）が提供する近軸調節の算出値を示している。 球面設計、球面収差を極小化した設計、及び本発明の一実施例による設計という３つの仮想的なデュアル光学部の調節性ＩＯＬの前部及び後部レンズの０．６ｍｍの離隔の場合の収差の影響による調節の理論的な算出値を示している。 球面設計、球面収差を極小化した設計、及び本発明の一実施例による設計という３つの仮想的なデュアル光学部の調節性ＩＯＬの前部及び後部レンズの１ｍｍの離隔の場合の収差の影響による調節の理論的な算出値を示している。 球面設計、球面収差を極小化した設計、及び本発明の一実施例による設計という３つの仮想的なデュアル光学部の調節性ＩＯＬ設計に対応した６ｍｍ及び３ｍｍの瞳孔サイズにおける遠見視力のための１００ｌｐ／ｍｍにおける変調伝達関数（ＭＴＦ）の理論的な算出値を示している。 球面設計、球面収差を極小化した設計、及び本発明の一実施例による設計という３つの仮想的なデュアル光学部の調節性ＩＯＬ設計に対応した６ｍｍ及び３ｍｍの瞳孔サイズにおける近見視力のための１００ｌｐ／ｍｍにおける変調伝達関数（ＭＴＦ）の理論的な算出値を示している。 球面設計、球面収差を極小化した設計、及び本発明の一実施例による設計という３つの設計における３ｍｍの瞳孔直径の場合の調節パワーの関数としての５０ｌｐ／ｍｍにおけるＭＴＦの算出値に対応したグラフを示している。 球面設計、球面収差を極小化した設計、及び本発明の一実施例による設計という３つの設計における６ｍｍの瞳孔直径の場合の調節パワーの関数としての５０ｌｐ／ｍｍにおけるＭＴＦの算出値に対応したグラフを示している。 球面設計、球面収差を極小化した設計、及び本発明の一実施例による設計という３つの仮想的なデュアル光学部の調節性ＩＯＬ設計の画像品質に対する傾斜及び偏心の影響の算出値を示している。

本発明は、一般に、有効な調節パワーを改善するように、眼の調節状態の関数として動的な球面収差を示す調節性眼内レンズ（ＩＯＬ）を提供する。一例として、このＩＯＬは、２つの光学部を包含可能であり、これらの光学部は、調節可能な軸方向の距離だけ離隔されると共に、眼の自然な調節力に応答して軸方向の距離を変化させる機構を介して相互に結合されており、この結果、調節パワーを提供可能である。それぞれの光学部の少なくとも１つの表面は、増大する調節の関数として減少する球面収差をＩＯＬが提供するように、非球面プロファイルを有することができる。例えば、この球面収差は、調節の増大に伴う負の傾きを特徴とする変動を示すことが可能であり、即ち、この収差は、眼が更に近い物体を見るために調節されるのに伴って、次第に更に負となることができる。

尚、前述の実施例においては、ＩＯＬの動的な収差を球面収差との関連において説明したが、本発明の教示内容は、調節性ＩＯＬ内の非点及び／又は円筒形収差などのその他のタイプの収差を調節の関数として動的に変化させるべく適用することも可能である。例えば、いくつかの実施例においては、デュアル光学部の調節性ＩＯＬの少なくとも１つのＩＯＬは、遠見視力について、（例えば、角膜の円筒形収差を打ち消すことにより）、眼の円筒形収差を、例えば、完全に補正するなどのように、極小化するべく設計された円筒形表面を包含可能である。眼が更に近い物体を見るために調節されるのに伴って、ＩＯＬの２つの光学部の間の軸方向の離隔は変化可能であり、この結果、残留円筒形収差に結び付く。例えば、角膜の円筒形誤差を完全に補正するのではなく、この円筒形表面は、近見視力のための目標の残留円筒形収差を生成すると共に焦点深度の範囲を拡張し、この結果、変化する残留円筒形収差が得られる。換言すれば、このＩＯＬは、増大する調節の関数として動的に変化する円筒形収差を提供している。

更には、後述する多くの実施例においては、収差の動的な変化は、２つの光学部の軸方向の離隔の変化に起因して実現されているが、その他の実施例においては、このような１つ又は複数の収差の動的な変動は、調節性ＩＯＬの２つの光学部間の軸方向の離隔に加えて、横方向のシフトの結果として実現可能である。

図１は、互いに対して軸方向の距離に配置された前部光学要素１２（例えば、レンズ）と、後部光学要素１４（例えば、別のレンズ）と、を含む本発明の一実施例による眼内レンズ（ＩＯＬ）１０を概略的に示している。更に後述するように、このＩＯＬが患者の眼の内部に埋植された際には、２つの要素の間の軸方向の距離は、これらの要素の合成パワーを変化させて調節を提供するように、眼の自然な調節力に応答して変化可能である。前部光学要素１２は、その光学軸ＯＡＡを中心として配設され、且つ、後部光学要素１４は、その個別の光学軸ＯＡＰを中心として配設されている。この場合には、２つの要素の光学軸は、同一直線上にある。従って、以下の説明においては、ＩＯＬ１０の光学軸ＯＡを参照することとする。

調節機構１６は、ＩＯＬが患者の眼の内部に埋植された際に、眼の自然な調節力に応答して相対的な軸方向の運動（光学軸ＯＡに沿った運動）を許容するように、前部及び後部光学要素を１つに結合している。いくつかの実施例においては、この機構は、光学要素の中の他方のものが静止状態に留まっている状態で、光学要素の中の１つのもの（例えば、前部要素１２）を運動させるが、その他の実施例においては、機構１６は、両方の要素を運動させる。光学要素の相対的な運動は、それらの要素の間の軸方向の離隔距離を変化させ、これにより、ＩＯＬの屈折力を変化させる。換言すれば、軸方向の距離の変化は、更に後述するように、眼からの様々な距離に位置した物体を見るための調節を提供可能である。

前部及び後部光学要素と、調節機構と、は、任意の適切な生体適合性材料から形成可能である。このような材料のいくつかの例は、限定を伴うことなしに、ヒドロゲル、シリコーン、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、及びＡｃｒｙｓｏｆと呼ばれるポリマー材料（２−フェニルエチルアクリレートと２−フェニルエチルメタクリレートの架橋コポリマー）を含む。一例として、いくつかのケースにおいては、前部及び後部光学要素は、生体適合性ポリマー材料の１つのタイプから形成され、且つ、調節機構は、別のタイプから形成される。

この実施例においては、前部光学要素１２は、両凸状のプロファイルを具備すると共に、正の屈折力を提供するレンズとして機能し、且つ、後部光学要素１４は、両凹状のプロファイルを具備すると共に、負の屈折力を提供するレンズとして機能する。いくつかの実施例においては、それぞれの要素の表面の曲率は、その要素を形成している材料と共に、前部光学要素が、約６〜約４０ジオプトリー（Ｄ）の範囲内の、或いは、更に好ましくは、約１５〜約３５Ｄの範囲内の屈折力を提供するように、選択可能であり、且つ、後部光学要素は、約−３０Ｄ〜約−３Ｄの範囲内の、且つ、更に好ましくは、約−２５Ｄ〜約−５Ｄの範囲内の屈折力を提供する。一例として、２つの要素の屈折力は、離れた物体（例えば、眼から約２０００ｃｍを上回る距離に位置する物体）を見るためのＩＯＬの合成パワー、即ち、遠見パワーが、約６〜約３４Ｄの範囲内となるように、選択可能である。このＩＯＬの遠見パワーは、２つの光学要素の相互の間の最小限の離隔において実現可能である。調節力に起因して要素間の軸方向の距離が増大するのに伴って、ＩＯＬの屈折力は、約４０ｃｍ以下の距離において物体を見るための（即ち、近見視力の）最大屈折力に到達する時点まで、増大する。この最大付加屈折力（ｍａｘｉｍｕｍ ｏｐｔｉｃａｌ ａｄｄ ｐｏｗｅｒ）は、例えば、約０．１〜約５Ｄの範囲内であってよい。

前部光学要素１２は、前面１２ａと、後面１２ｂと、を含む。同様に、後部光学要素１４も、前面１４ａと、後面１４ｂと、を含む。更に後述するように、この実施例においては、前部要素１２の後面１２ｂ及び後部要素１４の前面１４ａのそれぞれのものは、非球面プロファイルを有しており、前部要素の前面及び後部要素の後面は、実質的に球面プロファイルを具備する。本明細書に使用されている「非球面プロファイル」という用語は、一般に、球体の一部に対応した表面プロファイルからの逸脱を示す表面プロファイルを意味している。いくつかの実施例においては、このような非球面性の逸脱は、表面の対称軸（例えば、レンズの光学軸）を中心として回転対称であってよく、その他の実施例においては、逸脱は、このような回転対称を示す必要はない。

表面１２ｂの非球面性及び表面１４ａの非球面性は、更に後述するように、協働して、２つの要素の間の軸方向の距離の関数として、或いは、更に一般的には、瞳孔サイズの関数として、変化する合成球面収差を提供するように、構成されている。その他の実施例においては、前述の表面１２ｂ及び１４ａ以外のＩＯＬ１０の表面は、選択された程度の非球面性を有することができる。更に一般的には、それぞれの光学要素の表面の少なくとも１つのものは、後述するように、協働して、調節の結果として変化可能である瞳孔サイズの関数として変化する合成球面収差を提供するように、選択された非球面性を有する。

具体的には、ＩＯＬが示す球面収差は、調節の増大（これは、ＩＯＬ光学部の軸方向の離隔の増大に対応可能である）の結果として瞳孔直径が減少するのに伴って、減少可能である。例えば、いくつかのケースにおいては、ＩＯＬは、眼が離れた物体を見るための非調節状態にある際には、小さな正の球面収差を示すことができる。眼が更に近い物体に合焦するために調節されるのに伴って、球面収差は、減少し、且つ、所与の調節パワーにおいて負の値に変化する。眼が更に調節されるのに伴って、球面収差は、次第に更に負になる。いくつかのその他のケースにおいては、遠見視力のためにＩＯＬが示す球面収差は、わずかに負であり、且つ、これは、調節の増大に伴って、次第に更に負になる。

更なる例として、図２Ａに概略的に示されているように、前部要素１２の後面１２ｂは、光学軸に近い半径方向の距離においては、推定球面プロファイル（これは、破線によって示されている）と実質的に合致し、且つ、光学軸から増大する半径方向の距離の関数として推定プロファイルから徐々に逸脱する表面プロファイルを有する。同様に、図２Ｂに概略的に示されているように、後部要素１４の前面１４ａも、（破線で示されている）推定球面プロファイルから逸脱している。

前述のように、これらの表面の非球面性は、２つの要素が示す合成球面収差が瞳孔サイズの関数として変化するように、選択されている。例えば、いくつかの実施例においては、ＩＯＬ１０の前部及び後部光学部の非球面表面の半径方向の表面プロファイルは、次の関係によって定義可能である。

ここで、ｚは、レンズの光学軸から半径方向の距離ｒにおける表面のサグを表しており、ｃは、その頂点における（表面と光学軸の交点における）表面の曲率を表しており、ｃ＝１／ｒであって、ここで、ｒは、頂点から計測した表面上の半径方向の地点を表し、ｋは、円錐定数を表し、ａ₁は２次非球面係数を表し、ａ₂は、４次非球面係数を表し、且つ、ａ₃は、６次非球面係数を表している。

前部要素１２の後面１２ｂについては、いくつかの実施例においては、ｃは、約−６〜約−１５ｍｍ^-1の範囲内であってよく、ｋは、約−２０〜約−６０の範囲内であってよく、ａ₁は、−１Ｅ−２〜約１Ｅ−２の範囲内であってよく、ａ₂は、約−１Ｅ−２〜約１Ｅ−２の範囲内であってよく、ａ₃は、約−１Ｅ−２〜約１Ｅ−２の範囲内であってよい。後部要素１４の前面に１４ａについては、いくつかの実施例においては、ｃは、約−６０〜約６０の範囲内であってよく、ｋは、約−２０〜約−６０の範囲内であってよく、ａ₁は、約−１Ｅ−２〜約１Ｅ−２の範囲内であってよく、ａ₂は、約−１Ｅ−２〜約１Ｅ−２の範囲内であってよく、且つ、ａ₃は、約−１Ｅ−２〜約１Ｅ−２の範囲内であってよい。

更なる例として、次の表１Ａ及び表１Ｂは、本発明のいくつかの実施例による３つの仮想的なデュアル要素の調節性ＩＯＬの例示用の設計パラメータと、そのＩＯＬの前部レンズ（表１Ａ）及び後部レンズ（表１Ｂ）の設計パラメータと、を示している。

使用の際には、患者の眼の内部にＩＯＬ１０を埋植して見えなくなった水晶体を置換可能である。白内障手術の際には、例えば、ダイアモンドブレードを利用することにより、小さな切込みを角膜に形成する。次いで、器具を角膜の切込みを通じて挿入し、水晶体前嚢の一部を、通常は、円形に切断し、不透明になった水晶体に対してアクセスできるようにする。次いで、超音波又はレーザープローブを利用して水晶体を粉砕し、且つ、この結果得られた水晶体の断片を吸引する。次いで、水晶体嚢の後ろ側に接するように、ＩＯＬを患者の水晶体嚢内に挿入する。いくつかのケースにおいては、まず、調節機構に結合されたＩＯＬの後部要素を水晶体嚢内に挿入し、その後に、前部要素を挿入して調節機構に結合している。調節機構は、眼の自然な調節力に応答するように、水晶体嚢と係合する。いくつかの実施例においては、ＩＯＬアセンブリの様々なコンポーネントは、折り畳み可能であり、且つ、注入器を利用することによって水晶体嚢内に挿入可能である。眼の内部に挿入されたら、コンポーネントは、展開してその正常な形状を回復可能である。

離れた物体を見るためには（例えば、眼から約２０００ｃｍを上回る距離に位置する物体を見るために眼が非調節状態にある際には）、眼の毛様筋は弛緩し、毛様体輪の直径を拡大する。そして、毛様体輪の拡大によって毛様小帯の外向きの運動が生成され、これにより、水晶体嚢が平たくなる。いくつかの実施例においては、このように水晶体嚢が平たくなることにより、調節機構１６が前部及び後部光学部を互いに向かって接近させ、これにより、ＩＯＬの屈折力を低減可能である。対照的に、更に近い物体を見るためには（即ち、眼が調節状態にある際には）、毛様筋が収縮し、これにより、毛様体輪の直径が小さくなる。この直径の縮小により、毛様小帯上における外向き半径方向の力が緩和され、平たくなっていた水晶体嚢が元に戻る。そして、この結果、調節機構１６が前部及び後部光学部を互いに離れるように移動させ、これにより、ＩＯＬ１０の合計屈折力が増大する。

瞳孔の直径は、眼が調節されるのに伴って変化することが知られており、具体的には、眼が更に近い物体を見るために調節されるのに伴って、瞳孔の直径は縮小する。前述のように、ＩＯＬ１０が示す合計球面収差は、瞳孔サイズが縮小するのに伴って、即ち、眼が更に近い物体を見るために調節されるのに伴って、減少する（例えば、正の値から負の値に変化し、この負の値は、調節の増大に伴って、次第に更に負になる）。負の球面収差に起因し、光学絞りの異なる半径方向の場所に位置する光は、ＩＯＬの光学軸に沿った異なる地点において合焦することになる。絞りが縮小するのに伴って、ＩＯＬの球面収差に起因し、光は、ＩＯＬの更に近くにおいて合焦され、これにより、ＩＯＬの有効なパワーが向上する。換言すれば、このＩＯＬは、眼の調節状態の関数として変化する動的な球面収差を提供して調節を改善している。

前述のように、いくつかの実施例においては、ＩＯＬ１０は、遠見視力のために、（例えば、約０．１〜１μｍの範囲内の）相対的に小さな正の球面収差を示す。或いは、この代わりに、その他の実施例においては、ＩＯＬ１０は、遠見視力のために、（例えば、約−０．１〜−０．２μｍの範囲内の）相対的に小さな負の球面収差を示す。このような負又は正の球面収差は、遠見視力の焦点深度を改善可能である。眼が更に近い物体を見るために調節されるのに伴って、瞳孔の直径は、ＩＯＬが示す球面収差の随伴する減少に伴って、縮小する。例えば、遠見視力のための小さな正の球面収差を具備した実施例の場合には、球面収差は、正の値から負の値に変化可能であり、この負の値は、眼が更に近い物体を見るために調節されるのに伴って、更に大きな負の値に次第に減少する。遠見視力のための小さな負の球面収差を具備した実施例においては、球面収差は、眼が更に近い物体を見るために調節されるのに伴って、次第に大きな負の値をとる。前述のように、このような負の球面収差は、調節を改善可能である。更には、瞳孔サイズが縮小するのに伴って、焦点深度が自然に増大可能である。

例示用のＩＯＬ１０などの光学系が示す球面収差は、様々な既知の技法によって計測可能である。一例として、「Ｍｅｔｈｏｄ Ｏｆ Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ Ｓｐｈｅｒｉｃａｌ Ａｂｅｒｒａｔｉｏｎ Ａｎｄ Ａｐｐａｒａｔｕｓ Ｔｈｅｒｅｆｏｒ」という名称の特許文献１及び「Ｐｈａｓｅ−Ｓｈｉｆｔｉｎｇ Ｍａｓｋ， Ｅｘｐｏｓｕｒｅ Ｍｅｔｈｏｄ Ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ Ｆｏｒ Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ Ａｍｏｕｎｔ Ｏｆ Ｓｐｈｅｒｉｃａｌ Ａｂｅｒｒａｔｉｏｎ」という名称の特許文献２は、球面収差を計測する方法及び装置について開示しており、これらの内容は、いずれも、本引用により、本明細書にそのすべてが包含される。

いくつかの実施例においては、ＩＯＬを構成する２つの光学部の中の少なくとも１つの表面は、円環状のプロファイルを有する。当技術分野において既知のように、円環状の表面プロファイルは、表面に沿った２つの直交方向に対応する２つの異なる曲率半径を特徴とする。一例として、円環状のプロファイルを当技術分野において既知の方式によって選択し、遠見視力について患者の眼の非点収差を補償可能である。一例として、円環状のプロファイルを図１に示されているＩＯＬ１０の前部光学部１２の後面１２ｂに付与可能である。

尚、前述の実施例においては、調節性ＩＯＬの２つの光学要素のそれぞれのものが単焦点屈折力を提供しているが、その他の実施例においては、その光学要素の少なくとも１つのものが、例えば、基本的に２つの屈折力などのように、複数の屈折力を提供可能である。一例として、図３Ａは、このような実施例による調節性ＩＯＬ１８を概略的に示しており、このＩＯＬは、前部レンズ２０と、後部レンズ２２と、を具備する。調節可能型機構２４が前部レンズ２６を後部レンズに対して結合し、ＩＯＬが患者の眼の内部に埋植された際の眼の自然な調節力に応答して、互いに対するこれらのレンズの軸方向の運動を生成する。以前の実施例と同様に、前部レンズ２０は、両凸状のプロファイルを具備し、且つ、後部レンズ２２は、両凹状のプロファイルを具備する。前部レンズの後面及び後部レンズの前面は、例えば、前述の方式によるなどにより、調節の関数として動的な球面収差（患者が更に近い物体を見るために調節されるのに伴って減少する球面収差）を提供するべく選択された所定の程度の非球面性を有する。

但し、この実施例においては、前部レンズが、遠焦点屈折力と、近焦点屈折力と、を提供するように、回折構造２６が前部レンズの前面２０ａ上に配設されている。具体的には、前部レンズの前面及び後面の曲率と、このレンズを形成する材料の屈折率と、により、このレンズに対して屈折力が付与されている（本明細書においては、これを遠焦点パワーと呼ぶ）。そして、回折構造が、この遠焦点パワーに実質的に対応するゼロ次パワーと、ゼロ次パワーを上回る１次回折パワーと、を提供している。一般に、１次屈折力とゼロ次屈折力との間の差をＩＯＬの付加パワー（ａｄｄ ｐｏｗｅｒ）と呼んでいる。

多くの実施例においては、前部レンズの遠焦点パワーは、約６Ｄ〜約４０Ｄの範囲内であってよく、且つ、その付加パワーは、約１Ｄ〜約４Ｄの範囲内、或いは、更に好ましくは、約２Ｄ〜約４Ｄの範囲内であってよい。以前の実施例と同様に、後部レンズは、単焦点屈折力を提供しており、これは、例えば、約−３０〜約−３Ｄの範囲内であってよい。前部レンズの遠焦点パワーは、後部レンズの単焦点パワーと共に、ＩＯＬの主要なパワーを提供している。調節機構が前部及び後部レンズの間の離隔距離を変化させるのに伴って、このＩＯＬの主要なパワーは、遠見視力に適したパワーから近見視力に適したパワーに変化可能である。いくつかのケースにおいては、このパワーの調節に伴う変化は、約０．５〜約５Ｄの範囲内であってよい。

前部レンズ２０の回折構造によって提供される付加パワーは、前部及び後部レンズの軸方向の運動によって実現されるパワーの調節に伴う変化を改善及び／又は増大可能である。いくつかのケースにおいては、この回折付加パワーは、調節パワーの範囲内になるように選択されている。但し、その他のケースにおいては、付加パワーは、ＩＯＬの調節能力を増大させるように、この範囲外のものであってよい。付加パワーのいくつかの例示用の値は、約３Ｄ〜約４Ｄの範囲内のものであってよい。

回折構造２６は、様々な方法によって実装可能である。一般には、図３Ａ及び図３Ｂに示されているように、回折構造２６は、複数の段差３０によって分離された複数の回折ゾーン２８を含む。いくつかの実装においては、段差の高さは、実質的に均一であるが、その他の実施例においては、レンズの光学軸からの増大する半径方向の距離の関数として変化（例えば、減少）可能である（即ち、段差の高さは、アポダイズされる）。一例として、実質的に均一な段差の高さは、次の関係に従って定義可能である。

ここで、λは、設計波長を表し（例えば、５５０ｎｍである）、αは、様々な次数と関連する回折効率を制御するべく調節可能なパラメータを表し、例えば、αは、２．５になるように選択可能であり、ｎ₂は、光学部の屈折率を表し、ｎ₁は、レンズが配置される媒体の屈折率を表す。

一例として、段差の高さが光学軸からの半径方向の距離の関数として減少するいくつかのその他のケースにおいては、段差の高さは、次の関係に従って定義可能である。

ここで、λは、設計波長を表し（例えば、５５０ｎｍである）、αは、様々な次数と関連する回折効率を制御するべく調節可能なパラメータを表し、αは、例えば、２．５になるように選択可能であり、ｎ₂は、光学部の屈折率を表し、ｎ₁は、レンズが配置される媒体の屈折率を表し、且つ、ｆ_apodizeは、レンズの前面と光学軸の交点からの増大する半径方向の距離の関数としてその値が減少するスケーリング関数を表す。一例として、スケーリング関数ｆ_apodizeは、次の関係によって定義可能である。

ここで、ｒ_iは、ｉ番目のゾーンの半径方向の距離を表し、ｒ_outは、最後の二焦点回折ゾーンの外部半径を表す。２００４年１２月１日付けで出願された「Ａｐｏｄｉｚｅｄ Ａｓｐｈｅｒｉｃ Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｖｅ Ｌｅｎｓｅｓ」という名称の同時係属中の特許文献３に開示されているものなどのその他のアポダイゼーションスケーリング関数も利用可能であり、この特許出願明細書の内容は、本引用により、本明細書に包含される。

いくつかの実施例においては、回折ゾーンは、光学部の光学軸を中心として延長する環状の領域の形態を有する。このような実施例のいくつかのものにおいては、ゾーン境界の半径方向の場所（ｒ_i）は、次の関係に従って選択される。

ここで、ｉは、ゾーン番号であり（ｉ＝０は、中央ゾーンを表す）、ｒ_iは、ｉ番目のゾーンの半径方向の場所を表し、λは、設計波長を表し、且つ、ｆは、付加パワーを表す。

図１及び図３Ａに示されているＩＯＬ１０及び１８などの本発明の様々な実施例においては、当技術分野において既知の様々な調節機構を利用可能である。このような機構の一例が「Ａｃｃｏｍｍｏｄａｔｉｖｅ Ｉｎｔｒａｏｃｕｌａｒ Ｌｅｎｓ Ｓｙｓｔｅｍ」という名称の特許文献４に開示されている。別の機構は、「Ａｃｃｏｍｍｏｄａｔｉｖｅ Ｉｎｔｒａｏｃｕｌａｒ Ｌｅｎｓ」という名称の特許文献５に開示されている。これらの特許は、いずれも、本引用により、そのすべてが本明細書に包含される。

（例）
本発明のいくつかの実施例によるデュアル要素の調節性ＩＯＬの例示用の仮想的な設計の光学性能を個別の球面設計のもの及び球面収差を低減した設計のものと理論的に比較した。

本発明の教示内容による設計の表面パラメータは、前述の表１Ａ及び表１Ｂに付与されている。球面設計については、前部レンズ及び後部レンズの表面パラメータは、次の表２Ａ及び表２Ｂに付与されている。

次の表３Ａ及び表３Ｂは、球面収差を極小化させた理論的なＩＯＬ設計の前部及び後部レンズの表面パラメータを示している。

図４は、調節の関数として前述の仮想的な設計の残留球面収差を示す理論的に算出されたグラフを示している。

このグラフは、球面設計が、ゼロ調節において正の残留球面収差を示し、この球面収差は、調節パワーが増大するのに伴って、正の傾きを伴って増大することを示している。低減された収差を有する設計は、算出された調節パワーの変化にわたって実質的に一定である残留球面収差を示している（これは、小さな正の傾きを示す）。対照的に、本発明の教示内容による設計は、ゼロ調節において小さな正の残留球面収差を示し、この残留調節は、調節パワーが特定の値を超えて増大するのに伴って、負の値に変化する。この残留球面収差は、調節パワーが更に増大するのに伴って、負の傾きを伴って減少する。前述のように、この調節パワーに伴う球面収差の動的な変化は、レンズの有効な調節パワーの改善を含むいくつかの利点を提供する。

図５は、互いに対するその前部及び後部レンズの異なる離隔距離において３つの設計が提供する近軸調節の算出値を示している。この図は、３つの設計が、その要素の離隔の関数として類似した公称的近軸調節を示すことを示している。

しかしながら、前述のように、本発明の教示内容による設計によって提供される動的な球面収差は、瞳孔サイズが減少するのに伴って、改善された有効な調節をもたらす。例として、図６Ａ及び図６Ｂは、前述の３つの設計の前部及び後部レンズの、それぞれ、０．６ｍｍ及び１ｍｍの離隔の場合の収差の影響による調節の理論的な算出値を示している。瞳孔直径が６ｍｍから３ｍｍに減少した際に、球面設計は、このような調節の減少を示しており、且つ、低減された収差を有する設計は、大きな変化を示してはいない。対照的に、この瞳孔直径の減少は、本発明の教示内容による設計の動的な球面収差によって提供される有効な調節パワーの増大に結び付いている。

更なる例として、図７Ａは、３つのレンズによって提供される画像品質の尺度として６ｍｍ及び３ｍｍの瞳孔サイズにおける前述の３つの設計に対応する遠見視力のための１００ｌｐ／ｍｍにおける変調伝達関数（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ：ＭＴＦ）の理論的な算出値を示している。当業者には既知のように、ＩＯＬなどの撮像系のＭＴＦは、物体と関連したコントラストに対するシステムによって形成された物体の画像と関連したコントラストの比率として定義可能である。光学系と関連するＭＴＦは、一般に、その撮像系を照明する光の強度分布の空間周波数に依存するのみならず、照明絞りのサイズ及び照明光の波長などのその他のファクタの影響を受ける可能性もある。多くの実施例においては、ＭＴＦは、約５５０ｎｍの波長を具備する光について計測及び／又は算出可能であるが、その他の波長又は波長の組合せを利用することも可能である。

図７Ａを更に参照すれば、球面設計は、６ｍｍの瞳孔直径において乏しい画像品質を示しており、動的な球面収差を具備する設計の理論的な性能は、低減された収差を有する設計のものに匹敵している。図７Ｂは、６ｍｍ及び３ｍｍにおける３つの設計に対応する近見視力のための１００ｌｐ／ｍｍにおけるＭＴＦの理論的な算出値を示している。この場合にも、球面設計は、６ｍｍの瞳孔直径において乏しい画像品質を示している。低減された収差及び動的な収差の設計は、いずれも、３ｍｍ及び６ｍｍの両方の瞳孔直径において良好な画像品質を示しており、動的な収差の設計は、６ｍｍの瞳孔直径について相対的に低いＭＴＦを示している。

図８Ａ及び図８Ｂは、それぞれ、３ｍｍ及び６ｍｍの瞳孔直径における調節パワーの関数としての３つの設計の５０ｌｐ／ｍｍにおけるＭＴＦの算出値に対応したグラフを示している。３ｍｍの瞳孔サイズについては、３つの設計が示す焦点深度は類似している。６ｍｍの瞳孔サイズについては、３つの設計は、異なる焦点深度を示しており、動的な収差の設計は、そのシステム内に設計された収差に起因し、焦点深度の増大を示している。

図９は、３ｍｍの瞳孔直径における１００ｌｐ／ｍｍに対応したＭＴＦの算出値によって定義される３つの設計の画像品質に対する傾斜及び偏心の影響の算出値を示している。５度及び１０度という２つの傾斜角度と、０．５ｍｍ及び１．０ｍｍという２つの偏心値におけるＭＴＦ値が公称的な及び回折制限されたＭＴＦ値と比較されており、これは、収差低減設計が傾斜及び偏心に対する最大の安定性を実証することを示している。

前述の例などのいくつかの実施例においては、ＩＯＬは、合理的なエッジの厚さ（例えば、約０．３ｍｍ未満のエッジの厚さ）と、約０．５ｍｍ未満の後部要素の後面の最大表面サグ（例えば、約０．３６ｍｍ未満のもの）という機械的な制約を有する。

当業者であれば、本発明の範囲を逸脱することなしに、前述の実施例に対して様々な変更を実施可能であることを理解するであろう。

（関連出願）
なお、本出願は、２００８年２月７日付けで出願された米国仮特許出願第６１／０２６，９３９号に対する優先権を米国特許法第１１９条に基づいて主張するものである。

Claims (16)

1. 調節パワーの関数として動的な球面収差を示す調節性眼内レンズ（ＩＯＬ）であって、
   少なくとも１つの非球面表面を具備する前部光学要素と、
   少なくとも１つの非球面表面を具備する後部光学要素と、
   前記前部光学要素と前記後部光学要素とを結合する機構であって、前記眼内レンズが患者の眼の内部に埋植された際に調節を提供するべく、前記ＩＯＬが埋植される眼の自然な調整力に応答して互いに対する前記要素の軸方向の運動を許容し、前記調節が遠見視力から近見視力に変化するのに伴って、０ｍｍ〜２ｍｍの範囲において前記前部光学要素と前記後部光学要素との間の軸方向の離隔を調整するようになっている機構と、
   を有し、
   前記前部要素及び後部要素の前記非球面表面は、調節に伴って変化する合成球面収差を提供するようになっており、
   前記合成球面収差は、前記眼の調節状態が遠見視力に適切な状態から近見視力に適切な状態に変化するのに伴って、＋０．２０μｍ〜−０．５０μｍの範囲において、正の値から負の値に変化する、ＩＯＬ。
2. 前記ＩＯＬは、遠見視力について、負の球面収差を示し、前記収差は、増大する調節の関数として減少する、請求項１記載のＩＯＬ。
3. 前記要素の中の少なくとも１つの要素の前記非球面表面は、−２０〜−６０の範囲内の円錐定数ｋを特徴とする非球面性を示す、請求項１記載のＩＯＬ。
4. 前記前部光学要素の前記非球面表面は、前記前部光学要素の前面又は後面のいずれかに対応する、請求項１記載のＩＯＬ。
5. 前記後部光学要素の前記非球面表面は、前記後部光学要素の前面又は後面のいずれかに対応する、請求項１記載のＩＯＬ。
6. 前記前部光学要素は、６〜４０ジオプトリーの範囲内の屈折力を提供する、請求項１記載のＩＯＬ。
7. 前記後部光学要素は、−３０〜−３ジオプトリーの範囲内の屈折力を提供する、請求項１記載のＩＯＬ。
8. 前記前部光学要素及び後部光学要素は、生体適合性材料から形成される、請求項１記載のＩＯＬ。
9. 少なくとも１つの前記光学要素は、円環状面を具備する、請求項１記載のＩＯＬ。
10. 調節パワーの関数として動的な球面収差を示す調節性眼内レンズ（ＩＯＬ）であって、
    少なくとも１つの非球面表面を具備する前部光学要素と、
    少なくとも１つの非球面表面を具備する後部光学要素と、
    前記前部光学要素と前記後部光学要素とを結合する機構であって、前記眼内レンズが患者の眼の内部に埋植された際に調節を提供するべく、前記ＩＯＬが埋植される眼の自然な調整力に応答して互いに対する前記要素の軸方向の運動を許容し、前記調節が遠見視力から近見視力に変化するのに伴って、０ｍｍ〜２ｍｍの範囲において前記前部光学要素と前記後部光学要素との間の軸方向の離隔を調整するようになっている機構と、
    を有し、
    前記前部光学要素及び後部光学要素の非球面表面は、前記レンズが患者の眼の内部に埋植された際に瞳孔サイズの関数として変化する合成球面収差を提供するようになっており、
    前記合成球面収差は、前記眼の調節状態が遠見視力に適切な状態から近見視力に適切な状態に変化するのに伴って、＋０．２０μｍ〜−０．５０μｍの範囲において、正の値から負の値に変化する、ＩＯＬ。
11. 前記合成球面収差は、１．５ｍｍ未満の瞳孔サイズについて負である、請求項１０記載のＩＯＬ。
12. 前記合成球面収差は、６ｍｍ以上の瞳孔サイズについて正である、請求項１０記載のＩＯＬ。
13. 前記前部光学要素は、６〜４０ジオプトリーの範囲内の単焦点屈折力を提供する、請求項１０記載のＩＯＬ。
14. 前記後部光学要素は、−３０〜−３ジオプトリーの範囲内の単焦点屈折力を提供する、請求項１０記載のＩＯＬ。
15. 調節パワーの関数として動的な球面収差を示す調節性眼内レンズ（ＩＯＬ）であって、
    少なくとも１つの非球面表面を具備する前部光学部と、
    少なくとも１つの非球面表面を具備する後部光学部と、
    前記眼内レンズが患者の眼の内部に埋植された際に調節を提供するべく、前記ＩＯＬが埋植された眼の自然な調節力に応答して互いに対する前記光学部の軸方向の運動を生成するように、前記前部光学部を前記後部光学部に結合する機構であって、前記調節が遠見視力から近見視力に変化するのに伴って、０ｍｍ〜２ｍｍの範囲において前記前部光学部と前記後部光学部との間の軸方向の離隔を調整するようになっている機構と、
    前記光学部の中の１つの光学部の少なくとも１つの表面上に配設された回折構造と、
    を有し、
    前記前部光学部及び後部光学部の非球面表面は、調節に伴って変化する合成球面収差を提供するようになっており、
    前記非球面表面は、前記ＩＯＬが前記光学部間の増大する軸方向の離隔の関数として減少する球面収差を示すようになっており、
    前記合成球面収差は、前記眼の調節状態が遠見視力に適切な状態から近見視力に適切な状態に変化するのに伴って、＋０．２０μｍ〜−０．５０μｍの範囲において、正の値から負の値に変化する、調節性ＩＯＬ。
16. 前記球面収差は、増大する調節の関数としての負の傾きを特徴とする変化を示す、請求項１に記載のＩＯＬ。

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