JPH05502613A - 可変焦点レンズ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 前記ゲル内で予め決められた姿勢で分散支持された複数の光線屈折粒子と、 力の場を発生するための手段と、 力の場を発生するための前記手段に接続された前記粒子に印加される力の場の強 度及び持続時間の少なくとも一方を制御するための制御システムとを有し、度と 乱視の矯正の特性の少なくとも一方を含む前記レンズ装置の特性を、選択的に調 節するために、前記外被に対する前記粒子の姿勢を新たな姿勢に変えるべく、前 記力の場によって加えられる外部の力に、前記粒子が反応し、前記外部の力が取 除かれた後、前記粒子が、前記ゲル内の前記新たな姿勢に留まることを特徴とす る受動的がっ安定的可変焦点レンズ装置。

１つ、調節信号を発生するための前記制御手段に接続された手段を有し、前記制 御手段が、前記粒子に前記力の場を印加するための前記調節信号に応答するする ことを特徴とする請求項１８に記載のレンズ装置。

２０、前記光線屈折粒子か、フェロ磁性物質とプラスチック物質とで形成され、 前記力の場が、電磁界であることを特徴とする請求項１９に記載のレンズ装置。

明細書 可変焦点レンズ 発明の背景 本発明は一般に眼内レンズに関するものであり、特に眼内レンズに於ける度を調 整し、乱視を矯正するための装置に関する。

人間の目の水晶体は瞳孔の後方の中心に位置し、角膜によって保護されている。

正常な目に於ては、水晶体は略球面の部分を画定する両凸形の表面を持ち、透明 で概ね対称な形をしている。レンズと角膜は協働して網膜上に光を集める。一方 網膜は神経及び頭脳と協働して網膜上に投射する光を像として知覚させる。

角膜と水晶体に於ける光の屈折量は、およそ６０ジオプトリの視覚的補正量に相 当し、角膜てはおよそ４０ジオプトリ、水晶体ではおよそ２０ジオプトリの視覚 的補正量に相当する。目には、その他の屈折の機構が存在するが、説明を簡単に するためにここでは考慮しない。

白内障は、通常は透明である目の水晶体が進行的に不透明になる状態をいう。こ の不透明性は、通常長期間に亘って徐々に増大し、水晶体を通過する光の量は不 透明の度合が増すに従って減少する。白内障の水晶体の光を伝達する能力が減少 するに従い、目が像を知覚する能力も減少する。

最後には盲目の状態が起きる。白内障の水晶体の不透明性を除去する方法は現在 知られておらず、一般には、不透明な水晶体を外科的に取除き、瞳孔を通して網 膜へ光を直接的に通過させることが必要となる。白内障の水晶体は、角膜と常膜 の接合部の上方部分を略水平に切開することによって取除かれる。

一旦水晶体か外科的に取除かれると、光は瞳孔を通過し直接的に網膜に伝達され る。上述したように、目の水晶体は光の焦点機能という重要な機能を実行する。

従って水晶体が取除かれたことにより、目の視覚的なシステムはおよそ２０ジオ プトリ　“短く”なり光はもはや網膜上に適正な焦点を結ばない。眼鏡、コンタ クトレンズ及び眼内レンズは視覚の補助器具の３つのタイプであり、白内障の外 科手術の後、網膜上に再び光の焦点を集めるために使用することができる。

眼鏡は目の角膜から隔てられたレンズを用いるもので、レンズと角膜とか互いに 隔てられていることにより７％以上の像の拡大が引起される。そして頭脳は、一 方の目に於けるこのような拡大作用を十分に補償することができず、結果として 目標物か２重に見えることになる。これは一方の目だけに白内障が発生した場合 に特に問題となる。眼鏡もかなり狭い周辺視野を持つ。

コンタクトレンズは目の角膜の上に直接装着されるので空間的な隔たりの問題が 生じない。結果として、眼鏡を用いるよりもコンタクトレンズを用いる方が像の 拡大される度合がより小さくなり、頭脳はコンタクトレンズを装着した目とコン タクトレンズを装着しない目によって知覚された像を融合することができる。し かしながらコンタクトレンズが完璧という訳ではない。例えばコンタクトレンズ は極めて壊れやすく、また角膜上の適正な位置から容易に移動してしまう。加え て結膜炎の原因となるレンズの表面に於ける蛋白質の堆積のために、コンタクト レンズは定期的に取外されなければならない。更に白内障の手術の必要な、年を とった多くの人々は、コンタクトレンズを適切に装着または除去するのに必要と される手の器用さを持たない。

眼内レンズは、取除かれた白内障の水晶体にとって代わるための視覚の補助器具 として、１９５５年に最初に利用された。眼内レンズは目の中に配置されており 、眼内レンズによって置換えられた自然の水晶体の視力を精密に模擬する。眼鏡 とは異なり、適切に製造され配置された眼内レンズには像の歪みは全く存在しな い。またコンタクトレンズと異なり、眼内レンズの上では蛋白質の堆積がなく、 患者による手入れも必要としない。

外科医は、通常眼内レンズを目の中に挿入するために瞳孔に整合した角膜に切開 または通路を作る。通常、眼内レンズの取付は部材は柔軟であり、もし必要であ れば通路を通過させるために折曲げることもできる。従って手術によって作成さ れる通路の最小の長さは略円形の外周を持つ概ね硬質のレンズ本体または光学素 子の直径によって決定される。勿論、目に対する損傷の危険を最小にするために 目の通路は可能な限り小さく作られることが望ましい。

現在の眼内レンズの移植の実施は、白内障の手術のような手術の時に取除かれる 人間の目の通常の水晶体を、ＰＭＭＡ　（ポリメチルメタクリル酸塩）物質のよ うな適切な生物学的に適合する物質によって形成された、前方の区画のレンズま たは後方の区画のレンズのような眼内レンズで置換えることである。とはいえ眼 内レンズに関する現在の問題の１つは、手術に先たって眼内レンズの度を決定す る必要があることである。この問題点は例えば超音波スキャンの実行及びまたは 手術に先だって患者の屈折力を評価すること、そして目の適切な屈折力を決定す るために眼内レンズの適切な度の臨床的な推定を行なうことによって克服される 。しかしながら最良の医療技術と洗練された視覚的道具が利用できたとしても、 眼科医は遠方から近距離への視覚の修正を決して行なうことができず、移植され たレンズの度は、遠方と近距離の視覚について正確に焦点を集める眼鏡を用いず に、患者に対して十分正確に機能することはない。

従来技術の眼内レンズは、球面部分を画定する湾曲した表面を持った平凸構造ま たは両凸構造の概ねいずれかである。白内障の水晶体の除去が行なわれたものと 同様の切開を通して、眼内レンズが目の中に配置される。上述されたようにこの 切開部分は、角膜と業膜か接合する部分に近い目の上方部分に沿って概ね設けら れる。手術を受けた患者全体のおよそ３分の１は重度の乱視となり、およそ３分 の１は明瞭に物を見るために手術後の眼鏡によって球面の調節を行なう必要があ る。事実上すべての場合に手術それ自体が乱視を引き起こし、その乱視は手術後 最初の数週間または数カ月の間、大きく変動する。

手術後に引き起された乱視は、白内障の水晶体を取除き眼内レンズが挿入された 切開部分を目が治癒しようとする特性にその原因がある。更に、目の縫合わされ た切開部分は、皮膚の切開部分に比べ、ゆっくりと不完全に治癒されるけ傾向が ある。例えば、皮膚の縫合わされた切開部分は、概ね５日から７日で治療され、 一方、目の切開部分は、縫合わせ方法を用いると、治療されるまでに８週間から １年間を要する。この遅い治癒速度は、目の組織の性質、少ない血管及び手術後 のコーチシンの使用に帰因する。目が治癒を行っている間、傷の部分は広がる傾 向があり、従って手術前には球面の形状を持つ角膜は球面以外の形状となってい る。切開部分は水平方向に沿っているので傷の広がりは略垂直子午線に沿う。従 って従来は球面の形状を持っていた目の視覚システムは、水平子午線と異なる視 界の度を提供する視覚システムの垂直子午線を持つ“円環体レンズの゛状態にな る。視覚システムのこの非球面状の構造は一般的に“乱視″と呼ばれる。

この誘発された乱視の段階は、施された縫合の型式、縫い糸の有無または使用さ れた縫い糸の型式と数、外科医によって施された縫合技術と技術的な技量と配慮 及び、目の物理的な特質によって変化する。例えば細いナイロンの糸を使用した 場合、絹または吸収される糸を使用した場合に比べ、結果として球面からの逸脱 は少ない。概ね、誘発された乱視は０．５から５ジオプトリの間を変化する。手 術によって引起される乱視は、概ね垂直子午線の傾斜の急勾配によって起される が、乱視の方向と童は、正確に予想することができない。手術後の乱視は概ね処 方された眼鏡によって矯正され、その眼鏡は目が治るに従い何度も交換される必 要がある。

場合によっては眼科医が最善の努力を払ったにも拘らず、球面の計算違いや乱視 の必要条件の変化等が原因で患者の目の内部に外科的に配置された眼内レンズに よる良好な視力が得られないことがある。手術自体が白内障の手術後に乱視の量 と軸の重大な変化を引起すので、乱視の正確な量と軸は手術後通常数週間まで正 確に決定できない。古い眼内レンズは取除くことができず、異なった度の新しい 眼内レンズは患者の視力を過度の危険に曝すことなしに外科手術によって設置さ れるので正確に焦点のあった視力を提供するために患者は眼鏡に頼らなければな らない。言換えれば、重く、大きくそして強い度の眼鏡を着用する必要性をなく すにも拘らず、患者は通常最適な焦点の視力のために眼鏡を着用しなければなら ない。

幾つかの試みが、手術後に予想される乱視を矯正するために、レンズ外部の力を 印加することで度が変化する可変焦点眼内レンズを提供するために行われてきた 。

米国特許第４．７８７，９０３号は、ポリメチルメタクリル酸塩のような高い屈 折率の物質によって作られた環状のフレネル（プリズム）レンズを含む眼内レン ズを開示している。滑らかな外面を提供するために合成物質がフレネル要素を覆 い、合成物質は、例えば電気的な力または輻射エネルギによって励起された時、 その屈折率か変化する結晶の格子または液体の水晶物質のような適切な物質によ って作られる。眼内レンズは、連結したループにエネルギ供給する外部電源によ って発生させられた電界からの力を受けるために、相補的なループまたはその他 のエネルギピックアップ装置を持つ。連結されたループは眼鏡のフレームによっ て支持され、レンズの使用者または眼科医によって目のソケットに差込まれるか または配置される。あるオーバレイ物質は異なった屈折率を持つ２つ以上の状態 に切替え可能であり、一方他の物質は連続的に変化する屈折率を提供しエネルギ が取除かれた時、安定するかまたは最初の値に戻るということを特許明細書で記 載している。しかしながらそのような物質はその特許に於て明らかにされていな い。

米国特許第４，６０１，５４５号は、液体水晶のような視覚的に能動的な分子の 物質を含む、度を変化することのできるレンズシステムを開示している。屈折率 の可変勾配は、電圧の幾何学的に形成されたマトリックスのような制御された刺 激電界をレンズに印加することによって得られる。対応する水平と垂直の導体の マトリックスは、離散的な点に於て選択的に制御された印加電圧によって発生さ せられた静電界を印加し、それによって屈折率の勾配が発生させられる。

米国特許第４，５６４，２６７号は、少なくとも１つの電気光学的水晶によって 形成されたレンズを含む複合レンズに電界を加えることによって電気的に制御さ れる可変焦点距離レンズを開示している。電気光学的水晶は第１と第２の透明な 電極板の間に並べられ、各電極板は複数の同心円の環状の透明電極を有する。電 極に接続された電源は、レンズ作用を持つ屈折率の分布を生み出す水晶に交差す る電界を発生する。電界は分は与えられた電位に従って変化するレンズの焦点距 離を変化をさせる。

米国特許第４，３７３，２１８号は、レンズの屈折率を変化させるための電極と マイクロプロセッサの組合わせに於て使用される液体水晶物質を含むための拡大 可能な流体サックを有する度を変えることができる眼内レンズを開示している。

電極は、人間の目の宝膜の中に移植することのできるマイクロプロセッサに対し て所望の調節に比例する入力信号を供給するために毛様体の中に配置される。マ イクロプロセッサは、目の相対的な位置に基づいた所望の調節を得るために、屈 折率を制御する液体の水晶体物質に加える電位を発生する。マイクロプロセッサ の出力電圧は、拡大可能な流体サックの内側の被覆を構成する薄く透明な物質で あることか可能な電極に印加される。

発明の概要 本発明は、人間の目の内に移植される眼内レンズとして形成可能な可変焦点レン ズに関する。可変焦点レンズは、カメラで使用される等、他の目的にも応用され る。

本発明に基づく可変焦点レンズは、その中に光線屈折粒子が分散支持された、例 えばシリコンのような高い粘性を有する適切な物質によって形成された透明なゲ ルを包む、プラスチックまたはそれに類似の物質によって形成された透明な外被 を有する。しかしながら、外被は、レンズの形状を保持する皮またはゲル状物質 の外側層であることも可能である。ゲルの物理的及び電気的な特性は、光線屈折 粒子をゲル内の固定された位置に保持する。光線屈折粒子は、ゲル内の所定の位 置で光線屈折粒子の姿勢を回転させまたは変化させる外部の力に反応する適切な 物質から構成されている。従って、光線屈折粒子の姿勢が変化した時、レンズの 屈折率が変化し、レンズの度及び乱視の矯正か光線屈折粒子の選択的な回転また は整合によって行なわれることが可能である。

外部の電磁気的な力またはその他の適切なエネルギ源か、レンズが正確に焦点を 合わせるまでレンズを調節するために加えられる。流動に対する高い抵抗力を有 するゲルは、外部の力が取除かれた後、光線屈折粒子を変化した姿勢に保持する 。

眼内レンズを適用する時、レンズを移植された患者の視力は完璧なまたは完璧に 近い視力に矯正される。他のエネルギ源によって起こされた完璧な視力からの逸 脱を補正するために加えられる外部の力の場を、レンズを移植された患者か必要 とするまで、レンズの変更された度及びまたは乱視の矯正は、安定な状態にある ので、目を良好な焦点に保つための眼鏡を交換する必要性は取除かれる。更に、 本発明に基づくレンズは安定であるので、外部の力の場が取除かれた後、焦点及 びまたは乱視の矯正が保持される。そのようなレンズは、連続的な力の源、回路 及び電極の行列によってレンズ物質に結合されている力の源、レンズに連続的な 力を供給するためのパワーカップリングループのいずれをも必要としない。

図面の簡単な説明 本発明の上述された利点及びそれと同様に他の利点が、添付の図面の観点に従っ て考慮する時、後述する好適実施例の詳細な記述から当業者にとって明らかなも のになる。

第１図は、自然の水晶体を除去する以前の通常の人間の目の側断面図である。

第２図は、概ね従来技術の眼内レンズの正面図である。

第３図は、第２図の垂直子午線上の線３−３に沿ったレンズの断面図である。

第４図は、第２図の平子午線Ｆの線４−４に沿ったレンズの断面図である。

第５図は、第２図に示された眼内レンズを挿入した後の第１図の人間の目の側断 面図である。

第６図は、本発明に基づく眼内レンズ装置の正面図である。

第７図は、第６図に示すレンズ装置の線７−７に沿った断面図であり、複数の光 線屈折粒子を示す。

第８図は、第７図と実質上等しい断面図であり、９０度回転した光線屈折粒子を 示す。

第９図は、本発明に基づく眼内レンズ装置の模式的側面図であり、光源からの光 線を焦点に集める２つの拡大された光線屈折粒子を示す。

第１０図は、第９図と同様な図であり、磁界か存在することによって、傾斜した 姿勢に時計方向に回転した光線屈折粒子を示す。

第１１図は、第９図と同様な図であり、反対の極性の磁界の存在によって、傾斜 した姿勢に反時計方向に回転した光線屈折粒子を示す。

第１２図は、本発明に基つくレンズ装置の正面図であり、乱視矯正のための光線 屈折粒子の分割を示す。

第１３図は、本発明に基つくレンズ内の光線屈折粒子を回転させる磁界を発生さ せるための基本的な制御装置の模式的ブロック図である。

第１４図は、第１３図の制御装置と共に用いられる器具の正面図である。

第１５図は、第１４図に示される器具を操作するための、自動化された制御装置 の模式的ブロフク図である。

第１６図は、本発明に基つく可変焦点レンズを利用したカメラを操作するための 、自動化された制御装置の模式的、ブロック図である。

好適実施例の記述 第１図は、全体が符号１０が付された通常の人間の目を示している。目１０は略 球形の宝膜１４の開口部を覆う角膜１２を有する。宝膜１４の開口部の中の角膜 １２の内部には、瞳孔１８を有する虹彩１６が存在する。瞳孔１８の背後には、 目の内側の表面上の網膜２２の上に入射光の焦点を合せる水晶体２０が存在し、 網膜は図には示されていないか視神経２４によって頭脳に接続されている。水晶 体２０は瞳孔１８の背後の中心に位置し、角膜１２によって保護されている。正 ′當な目１０に於て水晶体２ｏは透明で実質的に対称であり、略球面の部分を画 定する相対する凸状の表面を有する。水晶体２０と角膜１２は協働し、網膜２２ の上に入射光の焦点を結ぶ。一方網膜２２は視神経２４及び頭脳と協働し、網膜 に投射された光は像として知覚される。

角膜１２と水晶体２２に於ける光の屈折は、およそ６０ンオプトリの視覚的補正 量に相当し、角膜１２てはおよそ４０ジオプトリ、水晶体２０ては゛およそ２０ ジオプトリ視覚的補正量に相当する。目１０に於てその他の屈折構造か存在する が、ここでは説明を簡単にするために考慮しないことにする。

白内障は、目１０の通常は透明である自然な水晶体２０が進行的に不透明になる 状態をいう。この不透明性は、通常長期間に亘って徐々に増大し、水晶体２０を 通過する光の量は不透明の度合か増すに従って減少する。白内障の水晶体２０の 光を伝達する能力が減少するに従い、目１０が像を知覚する能力も減少し、最後 には盲目の状態か起きる。

白内障の水晶体２０の不透明を除去する既知の方法は存在しないので、一般には 、不透明な水晶体２０を外科的に取除き、瞳孔１８を通し網膜２２へ光を直接的 に通過させることが必要となる。白内障の水晶体２０は、角膜１２と宝膜］４の 接合部の上方部分を略水平に切開することによって取除かれる。

一旦水晶体２０か外科的に取除かれると、光は瞳孔１８を通過して容易に網膜２ ２に伝達される。とはいえ目の水晶体２０は十分な光の焦点機能を実行する。従 って水晶体２０が取除かれたことにより、目の視覚的なシステムはおよそ２０ジ オプトリ“短く”なり、光はもはや網膜２０の上に適正な焦点を結ばない。白内 障を除去するために水晶体２０が取除かれた時、人工レンズによって置換えるこ とが必要である。第２図に示す従来技術に於ける眼内レンズ２８のような眼内レ ンズが、白内障の手術の後に網膜２２の−にに光の焦点を結はせるために通常に 使用される。

眼内レンズ２８は、視覚的補正のために例えば円環体レンズ部分を画定するシリ コーンのような生物学的に不活性で透明な物質によって構成される。眼内レンズ ２８は部分的に球形であり、正面から見た場合およそ６ミリメードルの直径を持 った略円形である。触覚３０の一組は、第５図に示すように目１０の後部の空間 の位置に眼内レンズ２８を支持する脚として機能する。各触覚３０は、眼内レン ズ２８の外周に取付けられた直線状の端部から目に取付けるための曲りだ端部へ およそ４ミリメートル延在する。従って眼内レンズ２８と触覚３０の合計の長さ はおよそ１４ミリメートルとなる。

第５図に示すように、眼内レンズ２８は虹彩１６の後部に挿入される。このタイ プのレンズは後部の部屋のレンズとして知られており、種々の設計の眼内レンズ の内、最も新しく最も一般的なものである。

従来技術の眼内レンズ２８は、目の後部の空間以外の位置のために制作可能であ ることが理解されるべきである。

例えば、眼内レンズ２８は、角膜１２と虹彩１６の間の領域である前部の部屋に 配置することも可能である。しかしながらレンズを角膜に非常に接近して配置す ることは、内皮に外傷を与えるという結果を起すことになるので、しばしば好ま しくないと考えられる。

眼内レンズの適切な移植に関する問題は、患者の目の中に配置されるレンズの正 確な処方または手術後の屈折力の正確な決定である。例えば眼科医は、超音波に よる目の直径と深さを測定する様々な測定装置を用いることで、患者の自然な水 晶体２０の従来の度の測定を試みることか可能である。臨床実験に関連したこれ らの測定により、眼科医が使用される眼内レンズ２８の適切な屈折率または度を 比較的正確に決定することができる。

しかし場合によっては、眼科医の最善の努力にも拘らず目の中に外科的に配置さ れたレンズは正確な屈折率とはならず、患者は補助を受けない良好な視力を得る ことができない。手術後の治癒期間に亘って、患者は鮮明に区別された像に焦点 を結ぶことを妨げる様々な量の乱視と屈折力の不足を持つ。白内障手術後の乱視 の存在の一部は、外科的な切開と、切開が治癒するに従う角膜の湾曲の変化が原 因である。

眼内レンズの湾曲は対称的になるはずであり、第３図に示された線３−３の断面 に沿った垂直子午線は、第４図に示された線４−４の断面に沿った水平子午線に 比べ、視覚的強度が弱いものとなる。中心２８ａに於けるレンズ２８の厚さは一 定に保持される。従って垂直及び水平子午線のそれぞれの視覚的強度に於ける差 は、異なった光の屈折特性という結果になる２８ｂと２８ｃの個々の垂直子午線 に於ける異なった構造的な輪郭（異なった曲率の半径）によって生み出される。

このように眼内レンズ２８は球面の部分を画定する。目の中に挿入する時、眼内 レンズ２８を適切に整合させるために、触覚３０は垂直子午線から偏っており垂 直子午線に略平行に延在する。

即ち、上述したように、従来技術の眼内レンズ２８は、固定された乱視のための 矯正と固定された度を持つ。第６図から第９図には、符号３２を付された、本発 明に基づく受動的かつ安定的な眼内レンズ装置か示されており、そのレンズは、 レンズの度を選択的に変化させるための手段及び乱視の矯正を選択的に行なうた めの手段と共に供給される。レンズ装置３２は、流動に対する比較的高い抵抗力 を有する透明なケル３６を囲みそして包む、プラスチックまたはそれに類似する 物質によって形成された、透明で、柔軟て、略円形の外被３４を含む。ゲル３６ は、シリコーンような物質である。すでに示された一対の触覚３０は、外被３４ に取着される。レンズ装置３２の外被３４は、瞳孔１８に面する凸状の表面及び 後方の凸状の表面を有するが、外被３４は、他の形状に形成されることも可能で ある。概ね、前方及び後方の表面のそれぞれは、任意の９通りの組合わせの内の 凹状、凸状及び平面の内の１つである。

複数の間隔を置いて並べられた光線屈折粒子３８は、ケル３６の内部に固定され ている。光線屈折粒子３８は、第７図に示すように概ね引き伸された側面の形状 を有する。

ケル３６は、ゲル３６の持つ流動に対する高い抵抗力によっで、光線屈折粒子３ ８を固定された位置に保持する。光線屈折粒子３８は、外部の力の場に反応して 光線屈折粒子が回転または姿勢を変化する可能性を有する適切な物質によって形 成される。例えは、第１の物質は、なるべくならばプラス千ンクのような固体で あることか望ましく、光線屈折体を供給し、原子の熱的な運動のランダム傾向に も拘らず高い程度の磁気的整合性を達成するフェロ磁性物質のような第２の物質 と結合している。フェロ磁性物質は、任意の５つの元素即ち、鉄、コバルト、ニ ッケル、カドリニウム及びジスプロシウム（Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｇｄ及びＤｙ） またはこれら５つの元素及び他の元素との多種の合金である。フェロ磁性物質は 、その高い程度の磁気的整合性のために、電磁界に応答する。ある場合には、光 線屈折粒子３８内のフェロ磁性物質は“永久に”磁化されるか、電磁界の向きに 応答して一時的に整合する。

光線屈折粒子３８は、任意の角度に回転可能である。もし光線屈折粒子３８が、 第７図に示すように始めに垂直に配置されているならば、電磁界を印加すること で各光線屈折粒子は、新たな姿勢に回転し、例えば第８図に示すように９０度回 転することによって、水平の配置に変化する。

光線屈折粒子３８が回転する角度は、電磁界の強度、レンズ３２からの電磁界の 距離及び電磁界が印加される時間を調節することよって変化させることが可能で ある。

光線屈折粒子を、選択的に回転させることも可能である。

例えば、第１の千を決められた数の光線屈折粒子を、遠方から手元に焦点を変化 させるための調節を行なうために、約２．５ジオプトリの屈折力を機能上加える 第１の力に応答させることか可能である。患者は、医師の手を借りずにそのよう な変化をさせるための器具を提供される。そのような変化は、器具か外された後 、または器具の電源が切られた後、安定であるか、または第１の力が取除かれた 時、レンズと共に最初の配置に戻る一時的なものである。第２の予め決められた 数の光線屈折粒子は、第１の予め決められた数の光線屈折粒子を含む場合と含ま ない場合とがあり、より大きな屈折力のため、または乱視矯正を変化させるため に、医師または訓練された専門家によって加えられる第２の力たけに応答する。

透明な粒子の物質とフェロ磁性物質は、外被３４に入射しゲル３６を透過する光 線を、光線屈折粒子３８によって確実に屈折する方法で結合される。例えば、フ ェロ磁性物質は、内部の固体物質を包む薄い外側フィルムを形成する。

フェロ磁性物質は十分に薄いので、それを透過した光線は、内部の光学的に透明 な物質によって屈折される。一方、フェロ磁性物質は、その内部に光学的に透明 な物質が形成される孔を持った形状に形成されることもできる。

レンズ３２は、第９図から第１１図に模式的に示されている。もしフェロ磁性物 質が、予め磁化されているならば、各光線屈折粒子３８が、十及び−の記号でそ れぞれ示されるような、正に磁化された極及び負に磁化された極をもつような残 留磁化を示す。そのような一対の粒子３８は、第９図に拡大して示されている。

光線屈折粒子３８は、レンズ３２の垂直軸に沿って縦方向に並んでおり、その正 極は、レンズ３２の外周の方向を向いている。第１０図に示すように、正極（Ｎ 極）の磁界が、レンズ３２の片方の側面に印加された時、正の磁界から外側に向 かい、レンズ３２を通過する概ね水手な経路内の磁束に沿った力が、光線屈折粒 子３８に発生する。光線屈折粒子３８の各正極（Ｎ極）は、磁界によって反発力 を受け、負極（Ｓｌ’ｆｆ）は、吸引力を受ける。ゲル３６は、流動に対する高 い抵抗力をもつので光線屈折粒子３８の中心は、ケルの中で固定された位置を保 ち、光線屈折粒子３８の両端は、中心を軸にして回転する。電磁界は、光線屈折 粒子３８の一方の極を吸引し、もう一方の極を遠さけることによって、第１０図 に示すように、光線屈折粒子３８を回転させるかまたは、その姿勢を変える。

光線屈折粒子３８か回転することによって、レンズ３２の屈折率が変化し、それ によってレンズ３２の度が変化する。第９図に示すように、もし外被３４の形状 による屈折を考慮しなげれは、光源４２からの光線４０は、光線屈折粒子３８に 接するまで、経路Ａに沿って可変焦点眼内レンズ３２の中に入射する。光線屈折 粒子３８は、光線４０を焦点Ｃに向かう経路Ｂに沿って屈折させまたは折曲げる 。

焦点Ｃは、概ね網膜の黄斑である。

第１０図に示すように、正極（Ｎ極）の電磁界４４が、レンズ３２に近づけられ た時、電磁界４４は、電磁界４４に向かって負極（Ｓ極）を吸引し、電磁界４４ から正極（Ｎ極）を反発させることによって、光線屈折粒子３８を、傾斜した姿 勢に回転させる。ゲル３６は、流動に対する高い抵抗力を有するので、電磁界４ ４か取除かれた後、光線屈折粒子３８を回転五の姿勢に保持する。従って、レン ズの変更された特性は、安定（保持された状＠）であり、その安定状態は、その 状態を発生する持続した電磁界の存在を必要としないので、受動的である。光線 屈折粒子３８の極性か逆の場合には、負の極性（Ｎ極）の電磁界か、光線屈折粒 子３８を回転させるために使用される。

第１１図に示すように、光線は、光線屈折粒子３８に接するまで、経路Ａに沿っ てレンズ３２の中に入射する。傾斜した光線屈折粒子３８は、新しい焦点Ｅへの 経路りに沿って、光線４０を屈折させる。より大きな光の屈折、即ちレンズのよ り強い屈折力のために、焦点Ｅは、焦点Ｃよりもレンズ３２に接近している。従 って、光線屈折粒子３８か回転させられた時、光線の屈折は増加し、レンズ３２ の度も増加する。光線屈折粒子３８は、選択された角度まで回転させられるので 、レンズ３２の度は、任意の所望の値に調節され、いつでも変更できる。レンズ ３２は、目に移植後、角膜と適合させられ、レンズの度は、後に目の視力が変化 した時にも変更できる。

光線屈折粒子３８はまた、乱視の矯正のためにも回転させられる。磁界を集中さ せることのできる限度内に於て、光線屈折粒子３８の一部を、粒子３８の隣接す る部分とは異なった姿勢にすることか可能である。レンズ３２は、異なった姿勢 の光線屈折粒子３８を有する各領域に分割される。例えば、第１２図に示すよう に、レンズ３２は４つの領域または区域４６．４８．５０及び５２に分割される 。

もし、相対する区域４６及び４８の光線屈折粒子３８が、ある屈折力となる姿勢 で、相対する区域５０及び５２の光線屈折粒子３８か、その他の屈折力となる姿 勢ならば、レンズ３２は、例えば、区域４６及び４８に整合している乱視を矯正 するために、選択的に調節可能である。

目１０の任意の子午線に沿って存在する乱視は、レンズ３２の中心に関する必要 な回転によって、区域４６．４８．５０及び５２．を整合させることで矯正され る。乱視の程度が、通常の方法を利用することによって、前もって決定される。

電磁界４４は、予め決められた領域内の光線屈折粒子３８の姿勢を変更するため に、レンズ３２のその領域に印加される。

第１３図には、レンズ３２の光線屈折粒子３８の姿勢を変えるだめの制御システ ムのブロック図か示されている。

電源５４は、電磁界強度コントローラ５６の人力に接続された出力を有する。電 磁界強度コントローラ５６の出力は、第１のコイル５８に接続されている。電磁 界強度コントローラ５６の第２の出力は、第２のコイル６０に接続されている。

各コイル５８及び６０は、ホルダ６２に固定されている。ホルダは、前述された 任意のレンズアセンブリの関連するアクチュエータ本体に隣接するように、コイ ル５８及び６０を配置するための任意の適切な装置である。電磁界強度コントロ ーラ５８は、選択された傾斜に基ついて、関連する光線屈折粒子３８を動かすた めに、各コイル５８及び６０に個別に、広範囲の電力を供給するように選択的に 調節可能である。コイル５８及び６０は、それぞれ１つのコイルを表すか、また は所望の電磁界の強度及び形状を発生するために必要な任意の他の番号のコイル を表わす。

第１４図に示すようにホルダ６２は、レンズ３２の光線屈折粒子３８を回転させ るための、全体が符号６４を付された器具の一部を形成する。円盤の形状をした ホルダ６２は、器具６４を整合させるだめの適切な手段を有する。例えばホルタ ６２は、レンズの目印とレーザビームを整合させるために、レンズと観測孔にレ ーザビームを射影する装置であるサイトガイド６６と共に提供される。一方、レ ンズ３２は、紫外線または赤外線の下でのみ感知される目印と共に提供され、サ イトガイド６６は必要な光線ビームを発生する。コイル５８及び６０は、円盤状 のホルダ６２に固定されて、各コイルは、必要な電磁界の一部を発生するために 配置されている。ホルダ６２に固定された補助的なコイル６８は、模式的に図示 され、任意の所望された数の同様なコイルを表わす。コイル５８は、一対のリー ド線７０によって、第１３図に示す電磁界強度コントローラ５６のような、任意 の適切なコントローラに接続される。同様にコイル６０は、リード線７２によっ て、適切なコントローラに接続される。

第１３図及び第１４図に示すように、電磁シールド７４が、レンズ３２のある領 域を電磁界から遮蔽するために備えられる。例えば、シールド７４は、コイル６ ０とレンズ３２（図示されていない）の間に置かれ、隣接する領域の光線屈折粒 子が電磁界によって回転させられるのとは異なり、選択された領域の光線屈折粒 子か回転させられることを妨げる。

器具６４は、状況に応して唄者かレンズ本体の形状を変えるために使用する装置 に組入れられる。例えは、器具６４は、一対のメカネの中に組立てられるかまた は、手で握って制御できるような形状に組立てられ、手元の視界と遠方の視界の 間で焦点を変化させるために、生者によって操作される。

第１５図には、レンズ３２の光線屈折粒子３８の姿勢を自動的に変えるための制 御か示されている。前述された電源５４は、制御ユニット８０の人力に接続され ている。制御ユニット８０の一対の出力は、ホルダ６２に固定されたコイル５８ 及び６０に接続されている。制御ユニット８０は、一般的な用途、即ち標準のオ ペレーティングソフトウェアシステム及び、所望の強度、持続時間及び形状の電 磁界を発生するために電源５４からコイル５８及び６０に印加される電力の強度 及び持続時間を制御する制御ユニット８０の人力に接続されたキーボード８２を 通して命令を受信するためのプロクラムを何する、プログラムされたマイクロプ ロセッサを備えている。加えて、位置センサ８４は、操作されるレンズ装置に関 するコイル５８及び６０とホルダ６２の位置を表わす信号を発生させるために、 制御ユニット８０の人力に接続される。位置センサ８４は、レンズ装置上の任意 の物理的な特徴を検知するための概ね光に対する感度を有する任意の適切な装置 である。例えば、位置センサ８４は、外被３４上の目印を検知することができる 。

そのような眼内レンズの利用は、白内障の治療中の患者に、必要な眼鏡またはコ ンタクトレンズを着用することの必要性を除去する。眼鏡またはコンタクトレン ズの除去は、白内障治療中の患者にとって莫大な利益に等しく、患者の多くは年 若いており、眼鏡またはコンタクトレンズの着用に悩まされることがなくとも、 十分な辛苦を持っている。

更に外部の力の源は、患者によって異なった焦点短離の調整のために選択的に操 作される一対の眼鏡または必要であれば手で保持される装置の中に組入れること が可能である。

本発明は、レンズの形状を変えるための、力の源とレンズの間の物理的または電 気的な接続を必要としない点で、従来技術の装置を上まわる利点を何する。本発 明の可変焦点レンズは、眼内レンズとしての応用に加え様々な応用を有する。例 えば可変焦点レンズは、カメラのレンズとして使用される。本発明のレンズは、 固定レンズ、調節可能なレンズまたは複数の交換可能なレンズを有するカメラの 代わりにまたはそれらのカメラと共に使用することができる。

第１６図には、カメラ８８の可変焦点レンズ８６を操作するための制御システム の部分的な模式図と部分的なブロック図が示されている。可変焦点レンズ８６は 、流動に対する高い抵抗力を有する光学的に透明なゲル３２を取囲む、プラスチ ックまたはそれに類似する物質で形成された、光学的に透明て、柔軟て、略円形 の外被９０を含む。間隔を置いて配置された、複数の光線屈折粒子９４は、ゲル ９２の中に固定されている。ゲル９２は、流動に対する高い抵抗力によって、光 線屈折粒子９４を固定した位置に保持する。光線屈折粒子は、例えは、電磁界に 反応するフェロ磁性物質と結合した光学的に透明な物質といった、外部の力に反 応する適切な物質で形成される。

カメラ８８の制御システムは、前述された眼内レンズの制御システムと概ね同様 である。電源９６は、電磁界強度制御ユニツト９８の人力に接続されている。電 磁界強度制御ユニット９８は、電磁界を発生させるための、単一のコイルまたは 複数のコイルを表わすコイルの配列１００に接続される出力を有する。電磁界強 度制御ユニット９８は、焦点調節信号を確認するための位置センサからの入力を も有する。電磁界強度制御ユニット９８は、人カポタン１０４からの焦点信号に 応答する。電磁界強度制御ユニット９８は、レンズ８６に印加される電磁界の強 度及びレンズ８６に印加される電磁界の持続時間を制御することで、焦点を変化 させる。代わって、電磁界強度制御ユニット９８は、レンズ８６に関するコイル の配列１００の位置を調節できる。

位置センサ１０２または人カポタン１０４は、焦点を変えるための命令を電磁界 制御ユニット９８に入力するために使用される。例えは、観測者かレンズを通し て観察しないカメラでは、ボタンを使用して、目標物との推定された距離に比例 する信号が人力される。観察者がレンズを通して観察するカメラでは、位置セン サが、焦点調節信号を発生させるために焦点リングに接続される。

光線屈折粒子は、外部の力に反応する任意の適切な物質で作られると考えられる へきである。例えば、光線屈折粒子は、粒子を回転させるための特別な超音波周 波数に曝すことによって引起される振動に反応する、適切な物質で形成されるか または、表面を覆われる。更に、光線屈折粒子は、レーザのような他の種類のエ ネルギに反応する適切な物質で形成されることも可能である。

要約すると、可変焦点手段は、レンズ装置の度を変えるために用意された。調節 可能なレンズは、多種の応用に使用され、例えば、カメラのレンズまたは人間の 目に移植するだめの眼内レンズとして使用される。眼内レンズとして使用される 時、可変焦点レンズはまた、目の外科手術によって引起こされた、手術後の乱視 の影響を除去するか、または減少させる。本発明は、ケルとゲルの中に固定され ている複数の光線屈折粒子を包む、光学的に透明で、柔軟で、略円形の外被を有 する眼内レンズを利用する。光線屈折粒子は、度と乱視の特性を含む、レンズ装 置の特性を調節するために、粒子の姿勢をケル内の新たな姿勢に変えるための外 部の力に反応する。光線屈折粒子は、粒子の姿勢か変化することを妨げる流動に 対するケルの高い抵抗力のために、外部の力ｆか取除かれた後も、ゲル内の新た な姿勢に留まる。光線屈折粒子は、電磁気的な力の場、超音波周波数の発生源及 びレーサエネルギの発生源等の、異なった種類の外部の力に反応することかでき る。

特許法令の法的規定に基づき、本発明はその好適実施例を表現するため考慮して 記述された。とはいえ、本発明はその技術的観点または視点から逸脱することな しに、明確に図示され記述されたように実施可能であることか注目される。

ＦＩＧ、　６　ＦＩＧ、７　ＦＩＧ−８ＦＩＧ、１６ ＦｊＧｉ３　６０　７４ ＦＩＧ、１４ ＦＩＧ、Ｉ５ 要約書 可変焦点レンズ装置は、透明で略円形の外被３４、流動に対する比較的高い抵抗 力を有する、外被に包まれた透明なケル３６及び、ゲル内で予め決められた姿勢 で分散支持された複数の光線屈折粒子３８を含む。外部の力の場４４か、レンズ 装置に印加された時、度の特性及び乱視の矯正の特性の少なくとも一方を含むレ ンズ■の特性を、選択的に調節するために、選択的に焦点調節可能な粒子は、前 記外被に対する新たな姿勢へ変化するように反応し、外部の力の場か取除かれた 後、前記粒子が、ゲル内での新たな姿勢を保持する。前記粒子に印加される力の 場の強度及び持続時間の少なくとも一方を制御するための制御システム８０は、 力の場を発生するために、コイル５８．６０及び電源５４に接続される。

国際調査報告

Claims (20)

【特許請求の範囲】
1. １．透明で、略円形の外被と、 前記外被で包まれた、流動に対する比較的高い抵抗力を有する透明なゲルと、 前記ゲル内で予め決められた姿勢で分散支持された複数の光線屈折粒子とを有し 、 度と乱視の矯正の特性を含むレンズの特性を選択的に調節するために、前記外被 に対する前記粒子の姿勢を新たな姿勢に変えるべく、外部の力に前記粒子が反応 し、前記外部の力が取除かれた後、前記粒子が、前記ゲル内の前記新たな姿勢に 留まることを特徴とする目に移植するための受動的かつ安定的可変焦点眼内レン ズ装置。
2. ２．前記外被が、前記ゲルの外側表面として形成されることを特徴とする請求項 １に記載のレンズ装置。
3. ３．前記外被が、プラスチック物質で形成されることを特徴とする請求項１に記 載のレンズ装置。
4. ４．前記光線屈折粒子が、前記ゲル内の新たな姿勢に前記光線屈折粒子の姿勢を 変化させるために、電磁気的な外部の力に反応することを特徴とする請求項１に 記載のレンズ装置。
5. ５．前記光線屈折粒子が、フェロ磁性物質を含むことを特徴とする請求項１に記 載のレンズ装置。
6. ６．前記光線屈折粒子が、フェロ磁性物質及びプラスチック物質によって形成さ れることを特徴とする請求項１に記載のレンズ装置。
7. ７．前記光線屈折粒子が、フェロ磁性物質で覆われた透明な物質によって形成さ れることを特徴とする請求項１に記載のレンズ装置。
8. ８．前記外被が、目の瞳孔に面した、凸状、凹状または平面状のいずれかの表面 及び、凸状、凹状または平面状のいずれかの後方の表面を有することを特徴とす る請求項１に記載のレンズ装置。
9. ９．透明で、略円形の外被と、 前記外被で包まれた、流動に対する比較的高い抵抗力を有する透明なゲルと、 前記ゲル内に予め決められた姿勢で分散支持された複数の光線屈折粒子と、 電磁界を発生するための手段とを有し、度と乱視の矯正の特性を含む前記レンズ 装置の特性を選択的に調節するために、前記外被に対する前記粒子の姿勢を新た な姿勢に変えるべく、電磁界によって印加される外部の力に、前記粒子が反応し 、前記外部の力が取除かれた後、前記粒子が、前記ゲル内の前記新たな姿勢に留 まることを特徴とする受動的かつ安定的可変焦点レンズ装置。
10. １０．前記光線屈折粒子が、フェロ磁性物質を含むことを特徴とする請求項９に 記載のレンズ装置。
11. １１．前記光線屈折粒子が、フェロ磁性物質及びプラスチック物質によって形成 されることを特徴とする請求項９に記載のレンズ装置。
12. １２．前記光線屈折粒子が、フェロ磁性物質で覆われた透明な物質によって形成 されることを特徴とする請求項９に記載のレンズ装置。
13. １３．第１の姿勢の複数の第１の前記光線屈折粒子を有する前記ゲルの第１の領 域と、第２の姿勢の複数の第２の前記光線屈折粒子を有する前記ゲルの第２の領 域とを有し、乱視を矯正することを特徴とする請求項９に記載のレンズ装置。
14. １４．前記電磁界を発生するための前記手段によって発生させられた前記電磁界 から、前記ゲルの選択された領域を遮蔽するための電磁シールドを有することを 特徴とする請求項９に記載のレンズ装置。
15. １５．前記電磁シールドが、比較的低い抵抗率を有する物質によって形成される ことを特徴とする請求項１４に記載のレンズ装置。
16. １６．電磁界を発生するための前記手段が、電磁界を発生するための前記手段と 前記外被とを整合させるためのサイトガイドを有することを特徴とする請求項９ に記載のレンズ装置。
17. １７．前記粒子に印加される電磁界の強度または持続時間の少なくとも一方を制 御するための制御システムを有することを特徴とする請求項１に記載のレンズ装 置。
18. １８．透明で、略円形の外被と、 前記外被内の、流動に対する比較的高い抵抗力を有する透明なゲルと、 前記ゲル内で予め決められた姿勢で分散支持された複数の光線屈折粒子と、 力の場を発生するための手段と、 力の場を発生するための前記手段に接続された前記粒子に印加される力の場の強 度及び持続時間の少なくとも一方を制御するための制御システムとを有し、度と 乱視の矯正の特性の少なくとも一方を含む前記レンズ装置の特性を、選択的に調 節するために、前記外被に対する前記粒子の姿勢を新たな姿勢に変えるべく、前 記力の場によって加えられる外部の力に、前記粒子が反応し、前記外部の力が取 除かれた後、前記粒子が、前記ゲル内の前記新たな姿勢に留まることを特徴とす る受動的かつ安定的可変焦点レンズ装置。
19. １９．調節信号を発生するための前記制御手段に接続された手段を有し、前記制 御手段が、前記粒子に前記力の場を印加するための前記調節信号に応答するする ことを特徴とする請求項１８に記載のレンズ装置。
20. ２０．前記光線屈折粒子が、フェロ磁性物質とプラスチック物質とで形成され、 前記力の場が、電磁界であることを特徴とする請求項１９に記載のレンズ装置。