JPH02137814A - 眼科用多焦点回折レンズ - Google Patents

眼科用多焦点回折レンズ

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JPH02137814A JP63286596A JP28659688A JPH02137814A JP H02137814 A JPH02137814 A JP H02137814A JP 63286596 A JP63286596 A JP 63286596A JP 28659688 A JP28659688 A JP 28659688A JP H02137814 A JPH02137814 A JP H02137814A
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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】 (利用分野) 本発明は、光学位相板を有するコンタクトレンズおよび
眼内レンズの改良に関する。本明細書中に用いられる「
位相板」は、領域板と領域における光学面との組み合わ
せを利用するレンズの単の光学部分のことであり、この
組み合わせは、光を回折させ、領域板の種々の次数(例
えば、零次、−次等)の焦点における光の所定の強度分
布を生じせしめる所定の波頭を作り出す。
本発明は、コンタクトレンズに関し、より特別には、例
えば同心環状領域を用いている2焦点位相板や「調整さ
れた」フレネルレンズのような、位相板光学系を利用し
たコンタクトレンズに関する。このようなレンズは、通
常、例えばアレン・エル・コーエン(Allen L、
 Cohen)により、アメリカ合衆国特許第4,21
0,391号、4,338,005号及び4.340,
283号において記述されている設計にならうものであ
る。上記のコーエンのレンズ設計では、同心環状領域の
半径“r、nは、はぼn■72に比例し、領域が1以上
の焦点に集光させるように区切られている(本明細書中
では、「コーエンレンズ設計」と呼ぶ)。
位相板光学系を有するコーエンレンズ設計は、レンズ自
体を非常に薄くすることができる。2焦点または多焦点
効果を得るために、コンタクトレンズは位相板をもつよ
う設計される。位相板の沈着色特性は1.多焦点特性を
有するコンタクトレンズヲ含むコンタクトレンズの設計
に組み入れられることもできる。
多焦点レンズにおいてもまた、瞳孔拡大および瞳孔収縮
に適応するl;めに、レンズを通る光強度を変化させる
特性をもつように設計される必要がある。瞳孔は、周囲
の照度に応じて、3〜6mに変化することが知られてい
る。使用者の必要に応じて、遠くと近点との間のエネル
ギー分布を変えることができるのが望ましい。例えば、
かすかな照度において、コンタクトレンズの使用者は、
自動車の運転中には、遠くを見ることにかかりきりにな
る。その状況に応じたコンタクトレンズを用いることが
望ましい。逆に、使用者は、遠くを見るのに適度な光強
度をいまだ必要とするレンズの近点への最大限の配向性
を得ようと努めるかも知れない。使用者の要求、あるい
は、光強度に応じて変化できるレンズを用いることが望
ましい。
光強度による問題の特性は、第1図および第2図を参照
して説明される。第1図に示されるレンズの一部は、次
式によって与えられるエシャレットの深さhを有する半
波長2焦点位相板の部分横断面図である。
h−π/2(n’−n) W :光波長 n′:コンタクトレンズの屈折率 n :目の涙液層の屈折率 第1図において、個々の光の振幅a@+alは、それぞ
れエシャレットEにより形成される。また、零次および
一次回折焦点f@+flにおいて形成される結果として
の全体の光の振幅An、AIも、第1図に示されている
。この例では、ベクトルa、。
atの平行性は、光強度が2つの焦点に均等に分割され
ていることを示している。零次および一次回折焦点fa
、f+における光強度は、次式で与えられる。
1 、m5inc”(1/2) (零次回折焦点における光強度) 1 、 = 5ine”(1/2) (−次回近焦点における光強度) ベクトルa・、aiが平行であるとき、2焦点位相板が
、その2つの回折焦点に均等に入射光を分割することは
必ずしも必要ではない。このことは、次式で与えられる
エシャレットの深さdをもつ2焦点位相板の部分横断面
図をである第2図に示されている。
d糟aIIh ここに、h−π/2(n’−n)、O<a<2第2図の
場合は、光強度は、2つの焦点に均等に分割されてはい
ない。この例の零次および一次回折焦点f、、f、にお
ける光強度は、次式により求められる。
J 、 = 5inc”(a/2) (零次回折焦点における光強度) 1 、−5ine”(1−a/2) (−次回近焦点における光強度) この場合、光の振幅Ao、A+は移相され、半波長2焦
点位相板により生じる平行な非垂直振幅となる。移相分
eは次式により求められる。
e=(1−a)π/2 現在の技術の発達はめざましいものがあるが、瞳孔直径
の変化および瞳孔の偏心に対するレンズの適応性改善の
必要は常にある。近点を見るときは通常収縮する人間の
目の瞳孔の調節機能とともに遠くから近点に集光を変移
することのできる特徴を有するコーエン設計のレンズの
2焦点能を備えることが望ましい。
位相板をもつコンタクトレンズが装用者にとっての2〜
3の問題を生み出すことは以前から知られている。ひと
つは、位相板を形成する環状に配されたエシャレット(
eshalettes)間の段差の非光学系エツジから
生じ、光の干渉によってコンタクトレンズ装用者に対し
て眩惑を起こす強い光が現れるグレア(glare)で
ある。
いま1つの潜在的な問題は、(i)ソフトコンタクトレ
ンズにおいては、代謝老廃物の付着した目の表面を洗浄
する涙液の交換をなすために、角膜へのレンズの密着に
おいて、十分な移動性を有する必要、および、(i)装
用中において必要な移動性を満足すべきソフトコンタク
トレンズの不十分な移動性から発生する。
ソフトコンタクトレンズにおけるコーエンレンズ設計の
環状領域仮配列での多数の多焦点フレネルエシャレフト
は、レンズの移動性を制限しやすい。このようなレンズ
設計に、レンズが装用中に約0.5nw−1mm程度の
移動が可能であるような十分な移動性を組み込むことが
望ましい。このことは、レンズの下に蓄積された代謝老
廃物の処理が行えるレンズの能力を向上させる。
特に、非光学系エツジからのグレア効果を最小にする、
および/または、上述した装用中における必要な移動度
を有している上記のコーエンの特許の環状配列内に設計
された多焦点コンタクトレンズを提供することが、本発
明のいまひとつの特徴である。
(発明の概要) 本発明は、光学領域内に位相板および純粋な屈折部を有
する、例えばコンタクトレンズおよび眼内レンズのよう
な眼科用レンズに関する。本発明の好ましい実施例は、
光学領域内に少なくとも2つの位相板を含む眼科用コン
タクトレンズに関する。本発明は、各位相板から放射す
る波頭の干渉の影響の結果によっての波頭の生成を目的
とする。
いまひとつの実施例において、本発明は、レンズのエシ
ャレットが面するベースカーブ面に対して調和的に配列
される種々の深さおよび高さの位相板のエシャレットの
利用による回折焦点倍率間に、2焦点位相板によって集
められた光強度を次第に変位させる光学領域内に位相板
を有しているコンタクトレンズに関する。
ひとつの好ましい実施例において、本発明は、レンズの
エシャレットが面するベースカーブ面に対して調和的に
配列される種々の深さおよび高さの位相板のエシャレッ
トによって作用される回折焦点倍率間に、2焦点位相板
によって集められl;光強度を次第に変位させる光学領
域内に位相板を有しているコーエンレンズ設計のレンズ
に関する。
さらに好ましい実施例において、装用された2焦点位相
板の(フレネル型構成の)エシャレットの少なくとも優
勢な数の高さの中点はほぼ、レンズ内の同様の想像上の
カーブした、あるいは、真っすぐな平面上にあり、それ
らの点は基本的には角膜から垂線上に等距離にある。上
記の文脈においては、「装用された」2焦点位相板レン
ズとは、適正な使用範囲に装用が可能なレンズをも含ん
でいる角膜上に装用されたレンズのことである。なおも
好ましい実施例において、エシャレットの、本質的には
全ての、最も好ましくは全てのエシャレットの高さの中
点は、レンズ内の同様の想像上のカーブした、あるいは
、真っすぐな平面上に本質的にあり、それらの点は、基
本的には角膜から垂線上に等距離にある。
(実施例) 本発明のレンズの2焦点能は、近点を見るときは通常収
縮する人間の目の瞳孔の調節機能とともに遠くから近点
へ集光を変移させることのできる特徴から生じる。本発
明に係るレンズは、レンズ周辺におけるエシャレットの
深さを小さくすることでグレアのレベルを下げることが
でき、そして、これらのエシャレットの非屈折面積を小
さくする。
本発明は、1以上の寸法の異なる位相板、好ましくは、
2またはそれ以上の寸法の異なる位相板の複合体として
形成された光学領域を有するコーエンレンズ設計のコン
タクトレンズを含む。上記のコーエンレンズ以外には、
多焦点コンタクトレンズの光学領域内の複合位相板に関
する技術の指導原理はない。たとえ、分割集光部分間の
位相関係が、このような組み込みをなす際に考慮される
べきであっても、従来の技術には、種々の位相板が機能
的に満足のいく方法で相互に作用して上述の問題を解決
するような複合レンズの形成方法を示唆するものではな
い。
各位相板は、同一焦点に全放射光を集めるために、共通
の位相板公式に従うように決定される。
位相板領域の半径の関係は、次式のコーエンレンズ設計
の特性に従う。
”” (2mw () I/2 W:光波長 fニー次回折焦点距離 ここで、Wとfは、全ての位相板に共通である。
特に、複合レンズのm次領域の位置は、r、に関する公
式にのみ依存し、その領域の属する位相板とは独立して
いる。
コーエンレンズ設計の分割位相板、または、いまひとつ
の位相板の付加部分である分割位相板が、光の位相を一
致させるとすれば有利である。このことをなす一つの方
法は、第2図に示されるように、定移相を移相eに補正
する位相板チャンネルと組み合わされた各位相板を備え
ることである。
第3図の2焦点コンタクトレンズは、2つに分かれた位
相板を含む光学領域を有する。この特長において、全光
学領域は、上述の好ましい単一の位相板間隔に応じて配
置される。しかし、この特長は、位相板間の変移部にお
いて生じる移相を説明することができない。そのため、
第3図には、2つの位相板のエシャレットE、E’ J
こより形成される独立の光の振幅a Or a a″は
、同位相ではないことを示している。結果として、零次
回折焦点【。において形成される結果的な光の合t、t
s@Aaは、その最大振幅変から減少する。同様のこと
が、−次回近焦点flについても言える。
第4図はまた、2つに分かれた位相板を含む光学領域を
有する2焦点コンタクトレンズを示す。
しかし、この場合は、チャンネルの深さbhが光の位相
を一致させるために設けられる。この深さは次式により
決められる。
bh=(1−ah)/2 このチャンネルのために、零次および一次回折焦点fo
、flに形成される結果的な光の合成振幅A、、A、は
、その最大振幅変を得る。上記の深さdにチャンネルを
設定することは、結果的にはエシャレットの全ての中央
を通る線が、基本的にはベースカーブに平行になり、最
も深いエシャレットの半分の深さだけベースカーブから
離れて配置される必要性と等価であることに注目すべき
である。
ソフトコンタクトレンズは通常装用状態変形の現象を組
み入れている。−収約にソフトコンタクトレンズは装用
状態に変形し、ぴったりとするように目の表面の形態を
とるようにされる。第5図Aおよび第5図Bは、中央軍
をT1涙液層の厚みをLとしたソフトコンタクトレンズ
を示す。しかしながら、装用状態に変形によって、涙液
層の欠乏およびコンタクトレンズ表面における凹所りに
よる空気レンズの付加を勘案するために、レンズの中央
軍をT″とされる。そのため、装用状態に変形するため
、標準コンタクトレンズ公式にこれらの要因を考えて、
以下の式が得られる。
T″−T十L(n−1)/(n’−1)それぞれが組み
込みチャンネルを有する異なった位相板の複合体として
設計されたソフトコンタクトレンズは、装用状態への変
形を補償するために位相チャンネルの深さを調節するこ
とで、位相板を目に簡単に滑らかに装用状態となるよう
にする。レンズのベースカーブ上に深さchの位相チャ
ンネルを有するレンズは第6図に示され、Chは次式で
決定される。
ah−bh(n’−n)/(nl) 第7図に示される本発明の実施例は、ベースカーブBC
に沿った後面を有するコンタクトレンズCLである。ベ
ースカーブ中央部の切り込みは、半波長の深さであるエ
シャレットの3つの環状領域を有する半波長位相板であ
る。ベースカーブの中間部の切り込みは、3つの環状領
域を有するいま一つの位相板である。この位相板のエシ
ャレットは、わずかに深さが少なく、レンズのベースカ
ーブかられずかに離れて配置される。ベースカーブの最
外部はさらに別の3つの環状領域位相板に切り込まれる
。位相板のこの最も周辺の位相板のエシャレットの深さ
は、最も浅く、ベースカーブから最も離れて配置される
。本発明によれば、全エシャレットの中央を通る線はベ
ースカーブに平行であり、ベースカーブから4分の!波
長だけベースカーブから離れて配置される。
第8図に示される本発明の実施例は、ベースカーブBC
に沿った後面を有するコンタクトレンズCLである。こ
のレンズは、それぞれが所定の深さに切り込まれた3つ
の環状エシャレットを含む3つに分割された環状位相板
を含む。このレンズにおいて、最外の2つの位相板はレ
ンズのベースカーブから離れて配置され、本発明に係る
ベースカーブに対してレンズが装用状態に変形するよう
に補償する移相チャンネルを形成する。そのため、この
レンズの全てのエシャレットの中央を通る線はベースカ
ーブに平行ではなく、レンズが目の上に載せられ、装用
状態となるまではむしろ角度がついている。そして中央
部は基本的にはベースヵ−ブに平行である。
第9図に示す本発明の実施例は、ベースカーブBCを有
するように設計されたコンタクトレンズCLである。こ
のレンズは、連続的に変化する種々の深さのエシャレッ
トを有する位相板の複合体である。外側のエシャレット
は最も浅く、レンズのベースカーブから増加的に離れて
配置され、本発明に係る移相チャンネルを形成する。レ
ンズの周辺部は、コンタクトレンズの完全な装用状態へ
の変形を補償するように、少なくとも最外エシャレット
に接しているベースカーブの点において、べ=スカーブ
から切り取られている。さらに、本発明によれば、全エ
シャレットの中央を通る線はベースカーブに平行である
。この実施例において、エシャレットの深さは、レンズ
中央から外側に向かうにつれて単調に減少する。
第1O図に示す本発明の実施例は、ベースカーブBCを
有するように設計されたコンタクトレンズCLであり、
連続的に変化する種々の深さのエシャレットを有する位
相板の複合体からなる。この場合、最外エシャレットは
最も深く、本発明に係るベースカーブに対してレンズが
装用状態に変形するレンズのベースカーブから離れて配
置される。この実施例に8いて、エシャレットの深さは
、レンズ中央から外側に向かうにつれて単調に増加して
いる。この場合、全てのエシャレットの中央を通る線は
、レンズが目の上に装用されるまでは、レンズのベース
カーブよりも平坦である。
本発明に含まれる好ましいレンズは、直径が約41ff
11〜5mm、即ち約4.5nwnの同心円状位相板を
含む約6mm〜8mnの光学領域、および、約0.5+
nm−2,Omm幅の環状チャンネルを有する。
レンズの移動度が非常に大きいが、本発明の実施により
得られるグレアの減少のレベルが、最も望ましいと考え
られる状況では、レンズはキール(keel)構造を考
慮して変形されてもよく、移動度のレベルを下げるが、
なお、本発明の利点を有する。
本発明のレンズは、従来技術の過程により製造される。
例えば、ソフトコンタクトレンズのベース位相が無水物
によるものは、本発明のレンズ構造を得るために研磨さ
れてもよい。レンズは本発明のレンズ構造の型取りされ
たものでもよい。レンズは、ガラス、および、コンタク
トレンズの製造に用いられる従来のプラスティックで製
造されてもよい。
【図面の簡単な説明】
第1図は、深さhに形成されたエシャレットEを有する
半波長2焦点位相板の横断面図である。 これは、個々のエシャレットEによって形成される光の
振幅all+alのそれぞれの特徴を示している。ベク
トル解析は零次および一次回折焦点fo。 flで形成される結果的な光の合成振幅A0.A。 を示す。 第2図は、深さahに形成されたエシャレットEを有す
る2焦点位相板の横断面図である。これは、個々のエシ
ャレットEによって形成される光のm輻a o + a
 +のそれぞれの特徴を示している。 ベクトル解析は零次および一次回折焦点f、、f。 で形成される結果的な光の合成振幅A、、A、を示第3
図は、それぞれ深さhおよびahに形成されたエシャレ
ットEおよびE゛を有する2つに分割された位相板から
なる2焦点レンズの横断面図である。これは、零次回折
焦点f0において形成される個々の光の振幅a0および
aolと、−次回近焦点f1において形成される個々の
光の振幅a。 およびalと、零次回折焦点f。および−次回近焦点f
1において形成される結果的な光の合成振幅A。および
A1の特徴を示している。 第4図は、2つに分割された位相板と深さbhの位相チ
ャンネルとからなる2焦点レンズの横断面図である。こ
れは、分割された位相板の個々のエシャレットEおよび
E″により形成される個々の光の振幅a O+ a O
″+alおよびa、″の特徴を示す。 これは、零次回折焦点f。において形成される結果的な
光の合成振幅へ〇と、−次回近焦点f1において形成さ
れる結果的な光の合成振幅A、の特徴を示している。 第5図Aおよび第5図Bはそれぞれ、非装用状態の涙液
レンズを示す涙液層TLに載っているソフトコンタクト
レンズCLと、装用状態に変形したときのくぼみ面りに
より形成された空気レンズを示す涙液層TLに載ってい
るソフトコンタクトレンズCLの横断面図である。 第6図は、エシャレットの深さがり、ahをそれぞれ有
する2つに分割された位相板と、深さChの位相チャン
ネルとを含む2焦点レンズの横断面図である。 第7図は、ベースカーブBCを有するように設計された
コンタクトレンズCLの横断面図である。 このレンズは、所定の深さに切り込まれた3つのエシャ
レットをそれぞれ含む3つに分割された位相板を有する
。最外の2つの位相板は、レンズのベースカーブから離
れて配置され、本発明に係るベースカーブにレンズが装
用状態の変形を補償する移相チャンネルを形成する。 第8図は、ベースカーブBCを有するように設計された
コンタクトレンズCLの横断面図である。 このレンズは、所定の深さに切り込まれた3つのエシャ
レットをそれぞれ含む3つ1こ分割された位相板を有す
る。最外の2つの位相板は、レンズのベースカーブから
離れて配置され、本発明に係るベースカーブにレンズが
装用状態の変形を補償する移相チャンネルを形成する。 第9図は、ベースカーブBCを有するように設計された
コンタクトレンズCLの横断面図である。 このレンズは、連続的に変化する種々の深さのエシャレ
ットを有する位相板の複合体を含む。最外エシャレット
は、最も浅く、レンズのベースカーブから増加的に離れ
て配置され、本発明に係る移相チャンネルを形成する。 第1θ図は、ベースカーブBCを有するように設計され
たコンタクトレンズCLの横断面図である。このレンズ
は、連続的に変化する種々の深さのエシャレットを有す
る位相板の複合体を含む。 最外エシャレットは、最も深く、レンズのベースカーブ
から離れて配置され、本発明に係るベースカーブに対し
てレンズが装用状態に変形する。 CL・・・コンタクトレンズ BC・・・ベースカーブ E・・・エシャレット 第1図 特許用1111人  アレン・エル・コーエン代 理 
人 弁理士 青山 葆 はか1名第2図 9r楚【層状11Lニス゛ 藪用υCALニス′ 第3図 ヒーr’−1 第7図 第9図 第8図 第10図

Claims (17)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)光学領域内に1以上の位相板を含む眼科用コンタ
    クトレンズ。
  2. (2)光学領域内に少なくとも2枚の位相板があること
    を特徴とする特許請求の範囲第1項記載の眼科用コンタ
    クトレンズ。
  3. (3)各位相板は、同じ位相板方程式に従うことを特徴
    とする特許請求の範囲第1項記載の眼科用コンタクトレ
    ンズ。
  4. (4)位相板方程式は、 r_m=(2mwf)^1^/^2 w:光波長 f:1次回折の焦点距離 であることを特徴とする特許請求の第3項記載の眼科用
    コンタクトレンズ。
  5. (5)レンズは、レンズのベースカーブ面に対して調和
    的に配列される種々の深さおよび高さの位相板のエシャ
    レット(eshelettes)の利用による回折焦点
    倍率間に、2焦点位相板によって集められた光の強度を
    次第に変移させる光学領域内に位相板を有していること
    を特徴とする特許請求の範囲第1項記載の眼科用コンタ
    クトレンズ。
  6. (6)レンズは、コーエンレンズ設計(Cohenle
    ns design)であることを特徴とする特許請求
    の範囲第5項記載の眼科用コンタクトレンズ。
  7. (7)各独立位相板は、同じ位相板方程式に従うことを
    特徴とする特許請求の範囲第6項記載の眼科用コンタク
    トレンズ。
  8. (8)位相板方程式は、 r_m=(2mwf)^1^/^2 w:光波長 f:1次回折の焦点距離 であることを特徴とする特許請求の第7項記載の眼科用
    コンタクトレンズ。
  9. (9)エシャレットの深さは、レンズ中央から外側に向
    かって単調に増加することを特徴とする特許請求の範囲
    第8項記載の眼科用コンタクトレンズ。
  10. (10)エシャレットの深さは、レンズ中央から外側に
    向かって単調に減少することを特徴とする特許請求の範
    囲第8項記載の眼科用コンタクトレンズ。
  11. (11)各エシャレットは、その特定の深さに応じてベ
    ースカーブから離れて配置させられていることを特徴と
    する特許請求の範囲第6項記載の眼科用コンタクトレン
    ズ。
  12. (12)最も深さの大きいエシャレットは、深さhであ
    り、レンズのベースカーブに触れるように配置され、異
    なる深さahのエシャレットはそれぞれ、ベースカーブ
    から距離bh=(1−ah)/2だけ離れて配置させら
    れていることを特徴とする特許請求の範囲第6項記載の
    眼科用コンタクトレンズ。
  13. (13)エシャレットの深さは、レンズ中央から外側に
    向かって単調に増加することを特徴とする特許請求の範
    囲第11項記載の眼科用コンタクトレンズ。
  14. (14)各エシャレットは、レンズが装用状態に変形す
    るように所定の深さに応じてベースカーブから後退させ
    られていることを特徴とする特許請求の範囲第11項記
    載の眼科用コンタクトレンズ。
  15. (15)最も深さの大きいエシャレットは深さhであり
    、レンズのベースカーブに触れるように配置され、異な
    る深さahである別のエシャレットは、式 ch=bh(n’−n)/(n−1) n’:コンタクトレンズの屈折率 n:目の涙液層の屈折率 で与えられる距離chをもって、ベースカーブから離れ
    て配置されることを特徴とする特許請求の範囲第14項
    記載の眼科用コンタクトレンズ。
  16. (16)エシャレットの深さは、レンズ中央から外側に
    向かって単調に増加することを特徴とする特許請求の範
    囲第14項記載の眼科用コンタクトレンズ。
  17. (17)エシャレットの深さは、レンズ中央から外側に
    向かって単調に減少し、レンズの周部は、コンタクトレ
    ンズの完全な装用状態に変形するように、最外部エシャ
    レットに接する点に対して少なくともベースカーブから
    切り込まれていることを特徴とする特許請求の範囲第1
    4項記載の眼科用コンタクトレンズ。
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