JP7110184B2

JP7110184B2 - 乱視用レンズ

Info

Publication number: JP7110184B2
Application number: JP2019516977A
Authority: JP
Inventors: レナートフリソン; マリアクリスティーナクラトーロ
Original assignee: サイファイエス．ピー．エー．
Priority date: 2016-09-29
Filing date: 2017-09-29
Publication date: 2022-08-01
Anticipated expiration: 2037-09-29
Also published as: IT201600097763A1; CN110087585B; US20190243162A1; EP3518831A1; ES2844982T3; US11181752B2; CN110087585A; EP3518831B1; JP2019530902A; WO2018060940A1

Description

本発明は乱視用の矯正レンズに関し、より具体的には、その理想的な軸に対して回転するときにも有利な挙動を有する矯正レンズに関する。

乱視は、視力が低下する屈折光学的欠陥である。乱視は、角膜、水晶体またはそれら両方から派生する可能性があり、不規則で、非対称な角膜曲率に起因する可能性がある。乱視角膜は、一方向において別の方向におけるよりも強く湾曲し、このことが、点が点状ではなく細長く見える焦点不良をもたらす。

角膜乱視は、レーザー手術、または眼鏡型の円環矯正レンズ、コンタクトレンズおよび眼内レンズによって矯正することができる。手術矯正は、乱視を矯正するため、および眼鏡またはコンタクレンズへの依存性を減らすかまたは無くすために行うことができる。そのような手術は、白内障除去手術後の眼内レンズの移植を含むことができる。

従来技術による円環レンズ１０００が、図１Ａおよび図１Ｂに図式的に示される。具体的には、円環レンズ１０００は、垂直に向けられた２つの経線Ｍ１およびＭ２に対して２つの異なる倍率をもつ光学系を有する。換言すれば、２つの曲率半径Ｒ１およびＲ２が同じレンズ１０００内に共存し、第１のものはより平坦であり、第２のものはより湾曲し、乱視角膜の２つの経線内の倍率の差異によって生じる焦点不良を矯正する機能を有する。

乱視を有する各々の眼は、乱視を矯正するために、眼に対するレンズの２つの経線Ｍ１およびＭ２の特定の位置を必要とする。換言すれば、垂直方向Ｙに対して経線Ｍ１により形成される角度が、各々の眼に特有である。レンズが光学軸Ｚの周りに回転するとき、矯正効率は急速に低下する。そのような低下は、例えば、レンズ１０００がさらに多焦点型である場合に増す。

従って、レンズ１０００が軸Ｚに対して回転しないことが重要である。このことは、レンズがフレームによって固定位置に保持される眼鏡の場合には容易に達成することができる。対照的に、コンタクトレンズまたは眼内レンズの場合には、レンズを特定の位置に保持することはより困難である。

幾つかの円環眼内レンズは、回転を防止するための特別な機械的設計を含む。例えば、ビスケット様設計を有する眼内レンズ、または嚢内での安定性を保証するための４つの輪を有する眼内レンズが知られている。

幾つかの円環レンズは、特に倍率形状または経線の向きを修正することによって修正された光学系を有する。しかし、これらの解決策もまた欠点を有する。一般に、これらの解決策の各々において、高角度回転に対する視力品質の向上は、低い角度分離の値における視力品質の低下に対応する。

従って、本発明の目的は、理想的な矯正位置に対する回転に起因する収差を減らすことができる、可能的には眼内型のレンズを提供することである。

本発明の別の目的は、連続的表面に対応し、ほとんど変形せず、それ故に実施することが容易なレンズを提供することである。

そのような目的は、独立請求項によるレンズによって達成される。

具体的には、本発明者等は、システムをレンズ自体の回転に対してより許容度を大きくする補正項によって修正された光学設計を有するレンズを開発した。

具体的には、本発明の一実施形態は、式Ｃｏｓ［２θ］・Ｓｉｎ［２α］によって変調される補正因子を有する、乱視を矯正するためのレンズに関することができ、ここでθは、ある半径の基準経線、または補正が加えられる経線に対する位置を示し、αは、乱視の理想的な矯正角度に対するレンズの不整合角度を示す。

この実施により、有利なことに、回転に起因する低下に対してより許容度の大きいレンズを得ることが可能になる。

幾つかの実施形態において、レンズは少なくとも第１の部分と第２の部分とを備えることができ、ここで、少なくとも第１の部分は、式Ｃｏｓ［２θ］・Ｓｉｎ［２α］によって変調される補正因子を有し、少なくとも第２の部分は、式Ｃｏｓ［２θ］・Ｓｉｎ［－２α］によって変調される補正因子を有する。

この実施により、有利なことに、正および負の両方向における可能性のある不整合αに対してより許容度の大きいレンズを得ることが可能になる。

幾つかの実施形態において、第１の部分および第２の部分は実質的に同じ寸法を有することができる。

この実施により、有利なことに、正および負の回転値に対してレンズの実質的に対称的な挙動を得ることが可能になる。

幾つかの実施形態において、レンズは複数の第１の部分および複数の第２の部分を備えることができる。

この実施により、有利なことに、例えば、レンズ自体の製造に関する理由により、２つより多い部分へのレンズの分割を実施することが可能になる。

幾つかの実施形態において、レンズは円環レンズすることができる。

この実施により、有利なことに、乱視を矯正するためにレンズを使用することが可能になる。

幾つかの実施形態において、補正因子は、レンズの表面に、ゼルニケ（Ｚｅｒｎｉｋｅ）多項式Ｚ_４およびＺ_５の一次結合から成る変形を導入することによって得ることができる。

この実施により、多項式の適切な結合を用いて、必要な補正を得ることができる。

本発明の別の特徴および利点は、添付の図面を用いて非限定的な例によって示される、好ましい、しかし非排他的な実施形態の以下の詳細な説明からより明白となる。図面中、同じ参照符号は同じ構成要素を示す。

円環レンズ１０００の前面図および断面図を図式的に示す。円環レンズ１０００の前面図および断面図を図式的に示す。図１Ａの円環レンズ１０００の、光軸を中心とする円形断面に関する、簡便さのため０Ｄと１Ｄの間になるように規格化した、倍率のパターンを図式的に示す。理想的な矯正軸に対する円環レンズの不整合を図式的に示す。理想的な軸に対する円環レンズの不整合に起因する残余乱視を図式的に示す。図１Ａの円環レンズ１０００に関する残余乱視効果の計測値を図式的に示す。図１Ａの円環レンズ１０００に関する残余乱視効果の計測値を図式的に示す。図１Ａの円環レンズ１０００に関する残余乱視効果の計測値を図式的に示す。図１Ａの円環レンズ１０００に関する残余乱視効果の計測値を図式的に示す。図１Ａの円環レンズ１０００に関する残余乱視効果の計測値を図式的に示す。図１Ａの円環レンズ１０００に関する残余乱視効果の計測値を図式的に示す。図１Ａの円環レンズ１０００に関する残余乱視効果の計測値を図式的に示す。図１Ａの円環レンズ１０００に関する残余乱視効果の計測値を図式的に示す。図１Ａの円環レンズ１０００に関する残余乱視効果の計測値を図式的に示す。図１Ａの円環レンズ１０００に関する残余乱視効果の計測値を図式的に示す。図１Ａの円環レンズ１０００に関する残余乱視効果の計測値を図式的に示す。図１Ａの円環レンズ１０００に関する残余乱視効果の計測値を図式的に示す。本発明の一実施形態によるレンズ６０００の前面図を図式的に示す。図６のレンズ６０００に関する残余乱視効果の計測値を図式的に示す。図６のレンズ６０００に関する残余乱視効果の計測値を図式的に示す。図６のレンズ６０００に関する残余乱視効果の計測値を図式的に示す。図６のレンズ６０００に関する残余乱視効果の計測値を図式的に示す。図６のレンズ６０００に関する残余乱視効果の計測値を図式的に示す。図６のレンズ６０００に関する残余乱視効果の計測値を図式的に示す。図６のレンズ６０００に関する残余乱視効果の計測値を図式的に示す。図６のレンズ６０００に関する残余乱視効果の計測値を図式的に示す。図６のレンズ６０００に関する残余乱視効果の計測値を図式的に示す。図６のレンズ６０００に関する残余乱視効果の計測値を図式的に示す。図６のレンズ６０００に関する残余乱視効果の計測値を図式的に示す。図６のレンズ６０００に関する残余乱視効果の計測値を図式的に示す。図６のレンズ６０００の前面トポグラフィを図式的に示す。図６のレンズ６０００のための補正要素のみのトポグラフィを図式的に示す。本発明の一実施形態によるレンズ１００００の前面図を図式的に示す。図１０のレンズ１００００の前面トポグラフィを図式的に示す。図１０のレンズ１００００のための補正要素のみのトポグラフィを図式的に示す。

固定半径において経線に沿って評価された円筒レンズの倍率を表す関係は、前記経線を基準経線から分離する角度の余弦の２乗の関数として変化する。

全体の倍率は、図２に示されるチャートによって表すことができる。具体的には、このチャートはレンズの倍率「Ｐ」を、対象の経線と基準経線との間の、ラジアン単位で表された分離角度「Ａｎｇ」の関数として示す。

同じ関係により、矯正レンズが不整合である乱視を有する眼の図式的状況を表すことが可能である。具体的には、図３を参照すると、レンズの経線Ｍ１は、角膜乱視の、軸Ｙで表される主経線とゼロでない角度αを形成することができる。例えば、図４は、線４００１により、経線Ｍ１が４５°－５°の角度αに向けられた、角膜乱視の倍率を示す。線４００３は、経線Ｍ１が４５°＋５°の角度αに向けられ、それ故に線４００１の角膜乱視に関して意図的に不正確にした、角度αに向けられた矯正レンズの乱視倍率を表す。線４００２は、２つの倍率の間の差を表す、矯正されなかった残余乱視を表す。

残余乱視を表す関数関係は、角膜収差および矯正レンズによってなされる矯正をそれらの波面で表すことによって決定することができる。

光学システム（眼を含む）の射出瞳から出る波面の式は、ゼルニケ多項式の級数展開を用いて表すことができ、具体的には、ゼルニケ寄与のみが乱視出現に関連する場合の波面は、次式で与えられる。

ここで、Ｚ４およびＺ５は、ゼルニケ多項式Ｚ_４およびＺ_５（ｎ＝２、ｍ＝２）に関連する係数であり、円筒型欠陥の寄与を表し、ρおよびθは規格化された瞳座標である。ゼルニケ多項式Ｚ_４およびＺ_５は、以下のように規格化された瞳座標ρおよび角度θの関数である。

具体的には、Ｚ４およびＺ５の変化が、下記の角度によって識別される円筒軸の向きを修正する。

ここで、円筒型波面（一般に関係式（１）によって表される）が、乱視性欠陥を有する角膜によって引き起こされる収差に関連付けられると仮定すると、この欠陥を補うために、例えば、水晶体を適切に設計された円環眼内レンズで置き換えることによって得られる、等しく且つ逆の寄与が、波面に加えられることになる。眼内レンズの軸が角膜の軸と完全に位置合わせされるとき、２つの寄与の和が相殺され、屈折性欠陥が矯正される。

しかし、実際には、２つの寄与が角度的に分離され（水晶体嚢内部でのレンズの不完全な位置決めの結果として）、部分的のみの矯正をもたらす。

ＩＯＬレンズの部分的な不整合による残余欠陥を決定するために、（１）によって表される波面に角度α、すなわち、円筒の別の軸回転、が次式のように導入される。

さらに、計算を簡単にするために、眼内レンズに関連付けられる波面が、同じ角度α、しかし反対方向に（従って－α）回転されると仮定すると、

２つの寄与を差し引くことによって（角膜乱視が相殺されるはずである）、全体の波面は次のようになる。

ゼルニケ多項式Ｚ_４およびＺ_５の一次結合の振幅は角度αの関数である。乱視軸γを

のように定めることによって上記の関係式は次のようになる。

ここで、定数項Ｓｉｎ［２α］を認識できるが、これがそれらの振幅を変調する。

光学的倍率は、波面の主曲率の平均として定められるので、残余乱視、すなわち、２つの倍率（角膜および不整合レンズの倍率）の間の差は、次の関係式に比例する。
（式１）Ｃｏｓ［２θ］・Ｓｉｎ［２α］

ここで、θは、補正が適用される半径または経線の、基準経線に対する位置を示し、一方αは、レンズ１０００の角膜表面に対する、換言すれば、理想的な乱視矯正角度に対する、不整合角度を示す。上記の例においては、例えば、αは５度である。この不整合が、レンズ矯正の低下に繋がる。例えば、図５Ａ～図５Ｌは、光学的伝達関数モジュール（ＯｐｔｉｃａｌＴｒａｎｓｆｅｒＦｕｎｃｔｉｏｎＭｏｄｕｌｅ）としても知られる変調伝達関数（ＭｏｄｕｌａｔｉｏｎＴｒａｎｓｆｅｒＦｕｎｃｔｉｏｎ）すなわちＭＴＦ、および、瞳が３ｍｍの直径を有する一例における、角度αの関数として５０ｃｙｃ／ｍｍ単位で表される網膜像の分析を図式的に示す。

具体的には、図５Ａ～図５Ｌは、円環レンズ１０００のＭＴＦのパターンを示し、円環レンズの向きαは、ＭＴＦがどのように低下するかを実証するために、角膜に対して２°の間隔で変化させている。図５Ａおよび図５Ｂにおいて、不整合は最大であり１０度に対応し、図５Ｃおよび図５Ｄにおいて不整合は８度であり、図５Ｅおよび図５Ｆにおいて不整合は６度であり、図５Ｇおよび図５Ｈにおいて不整合は４度であり、図５Ｉおよび図５Ｊにおいて不整合は２度であり、最後に、図５Ｋおよび図５Ｌにおいて、不整合は最小であり０度に対応する。

ＭＴＦを示す画像において、１つの線が接線方向のＭＴＦに対応するのに対し、もう１つの線が矢状方向のＭＴＦに対応する。完全に乱視矯正された眼において、矢状方向および接線方向のＭＴＦは一致する。しかし、レンズが回転し、従ってその主経線が角膜の主経線から不整合となる場合、２つのＭＴＦは、残余乱視の存在のために分裂する。

図５Ａおよび図５Ｂに示されるように、αが１０度であり、従って、考えられる最大分離の場合において、文字Ｆはぼやけて見え、最良焦点の位置におけるＭＴＦは約０．２である。レンズ１０００を角膜に対してより高い精度で整合させ、それにより角度αを減少させることにより、図５Ｂ～図５Ｌにおける進展から分かるように、画像品質は次第に改善される。具体的には、図５Ｋにおいて、ＭＴＦは、最良焦点の位置において０．８よりわずかに大きい値に達する。

本発明の一実施形態において、レンズの前面または後面に、すなわち、円環レンズが得られる同じ面または反対の面に変形が導入され、そのような変形は、結果として得られる波面変化が、上記の式：
（式１）Ｃｏｓ［２θ］・Ｓｉｎ［２α］
において示される残余乱視の寄与に等しく且つ逆となるように、２つのゼルニケ多項式Ｚ_４およびＺ_５の結合から成る付加的な面を既存の面に加えることによって得られる。

全体の眼波面に対するこの寄与を差し引くことは、実際に、光学システムを、レンズ自体の小さい回転に対して、より許容度を大きくする。

図４のチャートから分かるように、補正項４００２は、矯正レンズ倍率の変化４００３を決定する円筒基面の主経線からα度移動されたレンズの円筒変形に対応する。角膜に対するレンズの不正確な位置決め、すなわち回転、による残余倍率は、従って、レンズの円筒基面に、第１の面に対して角度α回転する円筒面を加えることによって相殺される。

しかし、レンズの主経線が、角膜の主経線に対して角度－α回転するとき、補正項の符号が反転し、従って、レンズ上に導入された円筒変形は、もはや欠陥を補正しないことになる。

このために、レンズ面は、図６に示されるように、２つの実質的に対称的な部分６００１と６００２とに分割される。図示された実施形態において、この分割はレンズの主経線に沿って行われる。しかし、本発明はこのケースに限定されず、レンズを２つの部分に分割するために各々の経線を使用することができる。また、この分割は経線によって行う必要がないこと、および２つの部分がレンズのちょうど５０％であることも明白となる。幾つかのケースでは、例えば製造公差を考慮するために、２つの部分のうち一方が、他方よりも大きくなる。

補正円筒面が部分６００１上に作製され、これが、レンズが角度α回転されるときの欠陥を補正する。従って、補正項が部分６００２上に作製され、これが、レンズが反対の角度－α回転するときの欠陥を補正する。それにより、レンズの全体的挙動は、角膜に対して軸が完全に位置決めされた、乱視を矯正する基本的な円環レンズに対して低下するが、小さい変化、具体的には±α°以内の回転、に対して許容度がより大きくなる。

換言すれば、補正は、部分６００１においては、
（式１）Ｃｏｓ［２θ］・Ｓｉｎ［２α］
に等しく、部分６００２においては、
（式２）Ｃｏｓ［２θ］・Ｓｉｎ［－２α］
に等しくなる。

この実施形態により、正および負の両方向における可能性のある不整合αに対して有利な補正挙動を有する円環レンズ６０００を得ることが可能となる。

具体的には、実際に、図７Ａ～図７Ｌに見ることができるように、レンズ６０００は、回転するときに、その挙動が図５Ａ～図５Ｌに示される基本的な円環レンズよりも高いＭＴＦ値によって認識される、視覚品質を改善する。具体的には、図７Ａ～図７Ｆは、瞳が３ｍｍの直径を有する、レンズ６０００の一例において、角度αの関数として５０ｃｙｃ／ｍｍ単位で表されたＭＴＦを図式的に示す。

図から分かるように、ＭＴＦ値は今度は０．６と０．７との間にあり、例えばαが０度に近いかまたは等しい小さな分離に対して大きく低下することなく、例えばαが１０度に等しい場合のような大きな分離に対して、画像品質の明白な改善を伴う。

図８は、レンズ６０００の前面トポグラフィを図式的に示す。

軸は両方ともミリメートル単位で計測される。

上記のように、図のレンズの左側部分に、円筒を－α度に補正する変形が加えられる。図の右側部分には、円筒を＋α度に補正する補正が加えられる。補正の寄与は、２つの半部分に、結合区域に非常に小さい不連続性を生じるような、異なる変形を導入する。図から分かるように、そのような不連続性は実際には、特にレンズ自体の尺度と比べると、目立たない。この図の場合には、図８に示されるように、レンズは直径６ｍｍの口径を有する。

図９は、レンズ６０００に関する補正要素のみのトポグラフィ、すなわち、レンズ６０００と従来の円環レンズとの間の差を図式的に示す。軸は両方共に、ミリメートル単位で計測される。図から分かるように、標準的な円環面からのずれは非常に小さく、１０μｍのオーダである。このことは、上記の補正を、レンズ厚の可能な著しい増加に関係する具体的な欠点なしに、任意のタイプのレンズに組み込むことを可能にする。また、補正は左右２つの半部分上で実質的に対称的な挙動を有することがチャートから分かる。

さらに、補正は、回転軸Ｚの周りに実質的に正弦型のパターンを有し、このことは、そのようなパターンを通常の製造設備を用いて容易に実施することができるので、特に有利である。

代替的な実施形態
上記の実施形態において、レンズは、実質的に等しい２つの部分に分割される。しかし、上で詳述したように、本発明はこの場合に限定されず、２つの部分は異なる寸法を有することができる。

さらに、部分の数は２つに限定されず、必ずしも偶数ではない任意の数にすることができる。例えば、図１０に示される本発明の別の実施形態において、レンズ１００００は、散在する１２のセクタ１０００１および１０００２によって概念的に形成され、それらのうちの半分は、それぞれ部分６００１と類似の補正を有し、もう半分は、それぞれ部分６００２と類似の補正を有する。

図１１は、レンズ１００００の前面トポグラフィを図式的に示し、他方、図１２は、レンズ１００００の補正要素のみのトポグラフィを図式的に示す。

補正因子によってレンズ上に導入される変形は、図１２に示され、補正なしのレンズの表面に対して、非常に小さく１０μｍのオーダのずれを導入する。従って、この場合においてもまた、補正によって導入される厚さの変化は、図１１に示されるように、レンズの厚さに対して実質的に無関係である。

一般に、レンズは任意の数の部分に分割することができる。このようにして生じるレンズ面上の不連続性は、上記のように小さい。しかし、数が多くなると、それらは視力の低下を生じる可能性がある。従って、レンズを分割することができる部分の数には上限が存在する。一般に、変調伝達関数の値の減少および対応する視力の低下を避けるために、細分化の数を相当に増やすことは好ましくないであろう。

数値例
上記のすべての実施形態において、補正の大きさは角度αに依存する。従って、αの各々の値に対して残余乱視を正確に矯正することは不可能である。しかし、レンズの可能な動きの範囲内でαの平均値を選択することができる。

従って、幾つかの実施形態においては、レンズの可能な最大回転角度が評価されることになり、αが最大の可能な角度の半分として選択されることになる。

本発明者等は、多くの実際的な場合において、０～２０度、好ましくは０～１５度、さらにより好ましくは０～１０度の範囲内の回転値が、特に眼内レンズに関して、妥当であると考えることができることを、実験的に見出した。この場合、αの値は、それぞれ、１０度より小さいかまたはそれに等しく、好ましくは７．５度より小さく、さらにより好ましくは、５度より小さいかまたはそれに等しくすることができる。いずれの場合にも、レンズが、より大きい回転を伴う場合に適用されることを意図されたものである場合、回転値は有利により大きくなる。例えば、まぶたによって加えられる移動のために回転角がより大きくなるコンタクトレンズに関しては、３０度より小さい、好ましくは２０度より小さい、さらにより好ましくは１０度より小さい、角度αを考えることができる。逆に、例えば、回転がフレームの存在によって限定される眼鏡レンズに関して、回転が小さい場合には、αは、それぞれ、６度より小さいかまたはそれに等しく、好ましくは４度より小さいかまたはそれに等しく、さらにより好ましくは２度より小さいかまたはそれに等しくすることができる。

上の説明において、一般的なレンズについての言及がなされている。図５Ａ～図５Ｌ、図７Ａ～図７Ｌ、図８、図９、図１１および図１２に示された数値例は、有利なことに、眼内レンズの寸法と適合し得る寸法を有するレンズに関する。しかし、本発明はこの場合に限定されず、眼内レンズ、ＩＯＬ、コンタクトレンズまたは眼鏡レンズの形態で実施することができる。

上の説明においては、種々の実施形態が、それらの理解を容易にするように、独立に説明されている。しかし、当業者には、本発明は説明された単一の実施形態に限定されないことが明白であろう。反対に、そのような実施形態および／または各々の実施形態の幾つかの特徴でさえも一緒に組み合わせて、特許請求の範囲によって定められる本発明の新しい実施形態を得ることができる。

１０００：レンズ
Ｒ１：曲率半径
Ｍ１：経線
Ｒ２：曲率半径
Ｍ２：経線
α：不整合角度
４００１：角膜乱視の倍率
４００２：残余乱視
４００３：矯正レンズの乱視倍率
６０００：レンズ
６００１：レンズの部分
６００２：レンズの部分
１００００：レンズ
１０００１：レンズの部分
１０００２：レンズの部分

Claims

（式１）Ｃｏｓ［２θ］・Ｓｉｎ［２α］
によって変調される屈折力補正因子を、１つの面に亘って、有する、乱視を矯正するためのトーリックレンズ（１００００）であって、
前記トーリックレンズ（１００００）の前記１つの面は、散在するセクタ（１０００１）、（１０００２）によって概念的に形成され、前記補正因子は、前記散在するセクタ（１０００１）および（１０００２）の第１の半部分上および第２の半部分上に加えられ、
前記補正因子は、回転に対する許容度を改善するために、散在するセクタ（１０００１）および（１０００２）の前記第１の半部分および第２の半部分の上で、それぞれ反対の符号を有し、
前記補正因子は、ゼルニケ多項式Ｚ_４（垂直乱視）およびＺ_５（斜めの乱視）の一次結合から生じ、
θは、ある半径の基準経線（Ｍ１）、または補正が加えられる経線に対する位置を示し、
αは、角膜表面に対する前記トーリックレンズ（１００００）の不整合角度を示し、
前記補正因子は、残余乱視に起因する波面変化の計算から生じ、
前記補正因子は、眼の波面に対して差し引かれる、
トーリックレンズ。
前記散在するセクタ（１０００１）および（１０００２）の前記第１の半部分および第２の半部分は、実質的に同じ寸法を有する、請求項１に記載のトーリックレンズ。