【発明の詳細な説明】
多焦点コンタクトレンズ
本発明は多焦点（２焦点を含む）コンタクトレンズ、特に回折力を有する多焦
点コンタクトレンズに関するものである。
米国特許第４６３７６９７号は、レンズを通過する光の少なくとも一部の光が
非対称性ゾーンプレート面により集束される２焦点コンタクトレンズについて記
述している。このゾーンプレート面はレンズを透過して光が回折するように形成
した複数の同心状のゾーンを有し、各ゾーンはそのゾーン幅に亘る非対称のリタ
ーデーションを形成している。この明細書に記載されている発明は、ある形態の
ものにおいては、レンズの表面輪郭によって各ゾーンが規定され非対称リターデ
ーションも形成されている。
特に、ゾーンはレンズ面の段差により規定される。米国特許第４６３７６９７
号のコンタクトレンズは、２焦点レンズとして作用するように設計され、１の形
態として同心状のゾーンは、この同心状ゾーンを形成するレンズ面が同心状ゾー
ン全体に亘って均一な輪郭を有する傾斜した形態となるように形成されている。
この形態の同心状ゾーンは適当な形状のマスクを用いてレーザ加工により直接形
成することができ、或いはダイヤモンド工具を用いて直接切断することもできる
。一般に、この形態のゾーンプレートにより、可視域の大部分の光は零次画像及
び正の１次画像として入射する。遠くの視野を補正するために屈折力が必要なこ
の型式のレンズにおいて、屈折力は零次回折像により乱されることはない。近視
野像についてのレンズ力は回折効果によって与えられ、この付加されたレンズ力
は遠視野を見るためのレンズ力全体と近視野を見るためのレンズ力全体との差で
あり、回折効果によって与えられている。この型式のレンズにおいて、この２焦
点レンズはレンズの光学的部分の全ての点において遠視野からの光及び近視野か
らの光の両方が眼に入射するいわゆる同時観察モードで動作するので、眼に対し
て方向性をもたせることは不要である。
角膜上で回転しない多焦点コンタクトレンズも既知であり、この多焦点コンタ
クトレンズは種々の方法により位置が安定に維持されている。最も一般的な方法
は、バラストを形成すること、すなわちレンズの一方の縁部を一層厚くしかも重
くなるように形成することである。レンズは、より厚い部分を下部に有する楔又
はプリズム形状のものを用いて作ることができる。レンズは、下側部分が他の部
分よりもより広い幅で重くなるように面取り又は切断して、眼に対して特定の方
向に保持することができる。このレンズは、遠視野、近視野及び必要な中間視野
用の個別の区域を含んでいる。バラストを設けることにより、レンズは、使用者
が真すぐ前方を見すえ、まばたきした後安定な下側位置に戻される。この位置に
おいて、レンズの端の部分は、瞳の全面に整列するように位置する。読むために
眼を下方に移動させると、レンズは下側のまぶたと接触して押し上げられ、瞳は
レンズの近視野観察部分を含む部分と整列する。このようなレンズはジャンプに
よる影響を受け易く、すなわち眼が遠視野観察部分から近視野観察部分に偏位し
、近視野観察部分と遠視野観察部分との間の境界を通過する場合に発生する変位
画像が生ずる問題がある。このジャンプによる不具合はいわゆる単一中心２焦点
レンズを用いることにより除去することができるが、２焦点レンズを必要とする
多くの患者はこのレンズに合わない問題が生ずるおそれがある。
コンタクトレンズは、近視野像を合焦させるために回折効果を利用した商品と
して入手されている。このレンズでは、上述したように称されているバラストが
設けられた多焦点レンズとは異なり、眼に対する方向性を定める必要はないが、
眼に対して移動し易く特に読書するため眼を下方に移動させたとき移動し易くな
ってしまう。一般的に多焦点レンズの使用者は、読書や細かい作業を行うのに必
要な光の量が例えば２０才代の人が必要とする光量よりも一層多く必要とする年
代に達している。従って、読書や細かい作業を行う能力は像の光強度によって影
響を受けてしまう。米国特許第４６３７６９７号明細書に記載されているように
、非対称ゾーンプレート面を利用したレンズの場合、ゾーンプレートが個々の同
心状ゾーンの段差高さが均一になるように配置されているとき、近視野の画像の
光強度は、レンズのいかなる部分が使用されても実際上同一にされている。
少なくとも１個の像を合焦させるために回折効果を用いる多焦点コンタクトレ
ンズの性能は、レンズのある部分を介して見た１次の像の光強度をレンズの別の
部分を介して見た同一次数の同一像の光強度よりも増大させることにより一層改
善することが出来る。本発明は、光強度の変化が所望のものとなるようにレンズ
の区域を選択することにより並びにこの区域内において回折効果を変化させるこ
とにより、例えば上記区域の一部を構成する個々のゾーンの段差高さを変化させ
ることにより光強度変化が達成されることに基づいている。
例えば米国特許第４８８１８０５号明細書及び欧州特許出願公開３４３０６７
号明細書に記載されているように、レンズの外周側のゾーンの段差高さが内周側
のゾーンの段差高さと相違する同心状ゾーンを有する２焦点レンズを用いること
が提案されている。これらの明細書の記載内容を理解する限り、これら従来のレ
ンズでは、異なる同心状ゾーンにおいて入射光を異なる回折次数の光に変換する
ように設計されている。これらの設計は本質的に対称的になされており、全ての
ゾーンは円周上の全ての焦点において同一の段差高さとされ、円対称と言うこと
ができる。
本発明の１の概念によれば、ある回折次数（好ましくは、−１及び−１次から
選択する）の少なくとも１個の像を回折によって形成し、レンズのある部分を介
して肉眼により見た像が、レンズの別の部分を介して肉眼により見た同一回折次
数の同一の像と、異なる強度を有することにおいて相異する多焦点コンタクトレ
ンズを提供する。
同心状の非対称ゾーンプレート面を用いるレンズのある部分のある回折次数の
合焦した像と関連する光強度をレンズの別の部分における像の光強度から相異さ
せるため、方向が定められた態様でゾーンの段差高さを変化させる必要がある。
同心状ゾーンの全てに亘って同一の段差高さを有するゾーンの代わりに、レンズ
の予め定めた区域の段差高さを変化させその区域の終端した部分では段差高さを
オリジナルの高さに戻す。この設定は当該区域を通る全てのゾーンについて行い
、予め定めた区域の全体を、レンズの残りの部分の段差高さとは相異する同一の
段差高さとする。この段差高さの変化はゾーン幅の変化と関連しない。段差高さ
の急激な変化を回避することが好ましく、ある段差高さから別の段差高さへなめ
らかに移行させ、ある段差高さの区域を別の段差高さの区域へならめかに移行さ
せることが好ましい。
さらに、本発明は、回折力を有する多焦点コンタクトレンズであって、レンズ
を透過した光が回折するように配置した複数の同心状ゾーンを有し、各ゾーンが
、設計波長の光が必要な回折次数（好ましくは＋１又は−１から選択する）及び
符号の光に変換されるようにゾーン幅に亘って非対称な光のリターデーションを
発生し、前記同心状ゾーンの少なくとも一部が、各ゾーンの段差高さが変化する
ように形成され、レンズのある区域の段差高さが別の区域の段差高さと相異し、
レンズのある区域のある回折次数の回折によって見られた像の光の強度が、レン
ズの別の区域を通して同一像を同一の回折次数で見た場合の像の光強度よりも強
い多焦点コンタクトレンズを提供する。
このような表面形状の形成は、レーザ研削又は例えばコンピュータ制御研削装
置のような適当な装置を用いる削り出しにより行うことができる。レーザ研削の
場合、１個のマスク又は透過率が変化ずるマスクの組み合わせを用いてエネルギ
ー透過率が変化するようにレーザビームをマスクする。このようなマスクを用い
ることにより、特別な形状を形成するために除去するのに必要な材料の量に対応
したエネルギー量を透過させることができる。
表面形状を形成するためにレーザ研削を利用することは好適であり、本発明は
、回折力を有する多焦点コンタクトレンズを製造するに際し、最終的に形成され
るレンズのゾーンプレートパターンを形成するように構成されたマスクを、レー
ザ光源と未処理のレンズ体との間に配置し、マスク領域上でレーザの研削効果を
変調させる手段を用い、前記未処理のレンズ体の表面にゾーンプレートパターン
と研削により形成する多焦点コンタクトレンズの製造方法を含むものである。
一般に、変調手段を適切に配置し、レンズのある部分においてある回折次数の
回折力によって合焦した像の強度がレンズの別の区域を通して見た同一回折次数
の同一の像の強度とは相異するようにレンズ面全体に亘って回折力を変化させる
。
ある製造スキムにおいて、変調手段が第２のマスクを有し、この第２のマスク
のレーザから放出された光の進行方向の透過性が、第２のマスクの表面に沿って
変化し、これによりレーザの研削効果を変調する。
従って、本発明は、回折力を有するコンタクトレンズを製造するに際し、２個
のマスクを通過するレーザビームを用いてレンズ面を研削する工程を有し、一方
のマスクが、各ゾーン幅に亘って密度勾配を有しレンズ面に回折性ゾーンを形成
するのに有効なパターン規定ゾーンを有し、他方のマスクが、レンズ面の種々の
部分が異なる回折強度を与えるようにレンズ面の実際に用いられる領域に亘って
研削密度を変更するのに有効な密度勾配を有するコンタクトレンズの製造方法を
提供する。好ましくは、前記一方のマスクは均一な段差高さの回折性ゾーンを形
成するマスクとし、他方のマスクはレンズ全体に亘る段差高さ又はレンズの少な
くとも一部の段差高さを変えるのに有効なマスクとする。
勿論、２個のマスクを結合して、上述した２個の機能を達成する単一のマスク
を形成することもできる。
レーザ研削手段により本発明のコンタクトレンズを製造することにより、レン
ズを患者の個々の要請に適合させることができる。回折によって像を合焦させる
手段を有しないバラストが設けられた未処理のレンズ（又は肉眼上で特定の向き
に維持する手段を有する他の未処理のレンズ）を肉眼上に配置し、次に肉眼から
取りはずし、レンズの全ての部分又は一部に回折力を与えるように研削すること
もでき、この研削も各ゾーンの段差高さを適切に変化させて独立した個別の区域
が形成されるように制御することもでき、これによりレンズのある部分ある１次
数の像と関連する光強度のレンズの別の部分の同一回折次数の同一の像の光強度
に対する比を使用者の個々の要求に適合するように選択することができる。
好適実施例において、複数のゾーンは同心状のゾーンとして説明したが、同心
状系の一部分だけを包囲するようにレンズを製造することもでき、このレンズ部
分は各ゾーンの段差高さを変えることによりサブ分割し、レンズのある区域の像
の光強度をレンズの他の部分による同一像の光強度と相異するように形成するこ
とができる。
レンズの販売者（眼科医）は、本発明に基づき、レンズの適合性を用いて達成
される事項に別の変数を付加する手段を設け、患者の要求を満足させる性能を一
層増大させることができる。レンズの販売者は、適合させるための道具を有し、
この適合させるための道具を用いてレンズを注文することができるので、研削す
べき実際のレンズは、適合性を決定するために用いられる必要はない。
以下、図面に基づいて本発明によるレンズの製造について説明する。
図１は写真製版によって作られるマスクに好適な勾配したパターンの拡大図で
ある。
図２はスポットの密度が均一に変化する別の勾配パターンの拡大図である。
図３は図１の勾配パターンに基づくマスクと図２の勾配パターンに基づくマス
クの１対のマスクを研削すべきレンズとレーザビーム源との間に配置した状態を
示す線図である。
図３Ａは研削されたレンズの同心状ゾーンの上側の部分における段差高さの変
化を断面として示す。
図４はレンズの位置を規定するために用いる極座標を示す線図である。
図５はレンズの一実施例の極座標角に対する段差高さを示す。
図６は円Ａ及びＢで示す眼の２個の瞳位置を用いてレンズを線図的に示す。
図７はレンズを通過する一連の像光線を示す線図である。
図８はゾーンプレートパターン及び及びレンズ面に段差高さの変化するＤ形セ
グメントを有するレンズを示す線図である。
図９はレンズの別の実施例の最大段差高さになめらかに変化する段差高さを示
す線図である。
コンタクトレンズは、ソフトレンズの場合、水和状態及びキセロゲル状態の両
方において研削することができる。本願人の出願中の英国特許出願第９００８５
８０４号（ＧＢ−Ａ−２２４３１００）は、回折力を与えるコンタクトレンズの
研削を行うシステムについて記述している。
コンタクトレンズはエキシマレーザを用いて研削することもでき、この場合ビ
ームプロファイルは、第１段階においては均一な段差高さの一連の回折ゾーンを
形成するように調整され、第２段階においてはレンズの光学領域に亘ってスムー
スに変化する強度を生ずるように調整され、これらの調整は、研削される面に入
射する前に同一のプロファイルのビームについて行う。
図１はコンピュータ制御写真製版の出力によって形成したスポット密度が変化
するパターンを示し、この出力は光透過性基板上に金属の反射性スポットのコー
ティングの形態として再生することができる。このパターンは一連の同心状領域
を規定し、その一部だけを各ゾーン幅に亘って密度勾配と共に図示する。重ねて
図示した罫線はスケールを図示し、上側の数字はインチで表わし、下側の数字は
センチメータで表わす。次に、このパターンは光学系を用いて研削されるべき表
面上に縮小結像する。尚、この光学系は個々のスポットを解像（再生）せず各ゾ
ーン内において濃度を連続的に変化させる効果を達成する。同時に、例えば図２
に示すように下側から上側に沿ってゆるやかに変化するスポット密度を有する別
の透明基板をビーム中に導入する。図３は、レーザ光源３からレンズ４の研削す
べき表面までの研削レーザビームＬの光路中に配置した第１のマスク１及び第２
のマスク２を示し、第１のマスク１は図１に部分的に示した一連の同心状ゾーン
を有し、第２のマスク２は図２に示したようになだらかな勾配を有している。ビ
ーム光路中の両方のマスク１及び２を用いて研削される表面を両方のマスクプロ
ファイルにより制御し、勾配の形成はゾーン内はマスク１により行い全体につい
てはマスク２により行う。
マスク１の同心ゾーンパターンは英国特許出願公開第２２４３１００号明細書
に記載されている方法で設計され、米国特許第４６３７６９７号に記載されてい
るような一連の同心状ゾーンで形成したレンチキュラ面を有するレンズを製造す
る。回折作用の一部又は全部を凹面の前側表面に与えることも可能であるが、好
ましくは、同心状ゾーンはレンズの凹面状の後側面に形成する。第２のマスクの
効果は、以下に示すように、同心状ゾーンの段差高さを変更することである。
図３Ａは、図３に示す研削されたレンズ４の一連の同心状ゾーンの上側部分を
断面として示す。回折格子の段差の大きさは、レンズの上部から下部に到るまで
順次増大し、これによりブレーズ角γを変化させ、従って、主要な最大回折次数
ｍの焦点は以下の一般式で与えられる。
ａsin（−２γ）＝ｍλO
ここで、λOは選択波長であり、ａは段差の長さである。
段差の光学的作用は通常選択した光の色の波長λOの式として表示され、物を
見る目的の場合この光の色は緑とすることができる。２焦点効果に必要な作用は
０．５λOの範囲であるが、これは１．０λdとして表わすことができる。ここで
、λdは使用波長ではなく“設計”波長である。
この段階でλOを用いる場合、図１のマスクを用いて研削された均一な段差高
さが１．０λOの場合、図２の作用は、この段差高さを種々の区域に亘って変化
する小さな値まで減少させることである。
この作用は隣接する材料の屈折率にも依存するが、簡明なものとするため、こ
こでは“段差高さ”は段差の光学的作用を意味するものとし、λOの“段差高さ
”は通常の全回折効率を有する。
例えば、図２の均一な変化は上部において零の段差高さを与え、下部において
１．０λOの段差高さを与えることができる。各ゾーン毎に段差高さは周期的に
変化する。図４に示すように、レンズの領域を極座標の式で規定すると、すなわ
ち個々の点を半径ｒと０゜と３６０゜との間の角度θとで示すと、図２で述べた
楔フィルタの効果は外側のゾーン（ｒが大）については０からλOまで変化する
段差高さとなり、内側のゾーン（ｒが小）についての段差高さはほぼ同一の平均
値で変化するが、その変化量は一層小さい。図５は一般的な効果を示し、実線は
外側ゾーンの効果を示し、破線は内側ゾーンの効果を示し、最大の段差高さは２
７０゜に位置し、すなわちレンズの下部に向いており、最小の段差高さは９０゜
に位置し、すなわちレンズの上部に向いている。
数学的な表現は次式で与えられる。
ここで、ｈは段差の高さであり、Ｒは最大のゾーン半径であり、θは図４で規定
した向きを表わす角度である。
このようになめらかに発生する楔効果を図６に線図的に示す。図６において、
各円は、段差の高さがより大きく厚くされたゾーン縁部を示す。図６は、レンズ
を瞳が位置Ａにある肉眼上に配置して、主として低い段差高さゾーンを介して外
界を観察し遠くの物体を鮮明に合焦した像として見る場合を示す。レンズを肉眼
上で再配置（例えば肉眼で下方を見るように）すれば、瞳は図６のＢで示す有効
位置を占める。この場合、レンズの段差高さの大きい区域を介して観察し、より
近い物体を鮮明に合焦した像として見ることになる。
図７は像の光の強度を光線を以って示す。尚、図７は像の光強度を光線の形態
として示すが、線図的に示している。回折効果、特に像をなめらかに分割する中
央の区域の回折効果は光線の形態として図示することができない。一方、３〜４
個の回折パターンゾーンをカバーする適当な瞳サイズの場合、これらの光線によ
って適切に表される。図７は、図６に示すレンズ、すなわちレンズの下部に向け
て徐々に大きくなる段差を有しレンズの上部に向けて徐々に小さくなる段差を有
ずるレンズの縦方向断面図である。従って、レンズの下側を通過する回折した光
線は、この部分を通過ずる非回折光線（零次光）よりも高い強度を有している。
従って、レンズの下部を介して見ると、零次回折像Ｆよりも一層高い強度の近視
野像Ｎ（回折により発生した）が見られる。これとは逆に、レンズの上側部分を
通過する非回折光（零次光）は、この上側部分を通過する回折光よりも高い強度
を有し、従ってレンズの上側部分を介して見ると近視野像Ｎよりも高い強度の遠
視線像Ｆ（非回折光は像Ｆに向けて屈折する）が見られる。
図８はレンズの屈折効果に加えて回折効果も発生する同心状ゾーンを有するレ
ンズを線図的に示す。これらのゾーンの段差高さは均一であり（しかし、比較的
低い段差高さである）、これらのゾーンを破線で示す。しかし、Ｄ形のセグメン
トｃにおいて、段差の高さは前述したように勾配を有し、このセグメントの上部
（ほぼ水平である）から下部に向けて徐々に増大する。つまり、前述したように
、セグメントｃの下側部分を介して見ることにより、遠視線像がより高い強度で
見え、レンズの他の領域を介して上側部分を見る場合よりも高い強度の近視野像
が見られる。
通常、本発明により製造される多焦点レンズは前面及び背面の曲率及びレンズ
材料の屈折率による屈折力を有している。同心状ゾーンにより、レンズの屈折力
に加算され又は減算されたレンズカが生ずる。満足するように動作させるために
は、図６及び図８に示すようなレンズは適当な方法で角膜上に適切な向きで配置
する必要がある。この向きの設定は、レンズの一方の側にバラストを設け近視野
観察用の所望区域を角膜の下側部分に優先的に位置させることにより達成するこ
とができる。個々の患者用の遠視野観察のための所望の屈折力を有しバラストが
形成された未処理のレンズ（又は他の向き調整手段）を本発明による不均一な回
折力を有するレンズを形成するレーザ研削法においてレンズ４（図３参照）とし
て用いる。
バラストが形成されたレンズの形成方法は、この技術分野において既知である
。例えば、１９９０年にザ Ｃ．Ｖ．モスビィ カンパニ社から発行された刊行
物“フィティング ガイド フォー リジッド アンド ソフト コンタクト
レンジィズ（Fitting Guide for Rigid and Soft Contact Lenses）の第３１９
頁等に記載されている。さらに、このようなレンズの製造についての詳細は、米
国特許第４４０７７６６号、米国特許第４６４２１１２号、米国特許第５００９
４９７号、米国特許第５１００２２６号及び米国特許第５１９８８４４号を参考
にすることができる。
図８に示す型式のレンズの変形例として、段差高さセグメントＣを全体に亘っ
て均一にすると共にレンズの残りの部分の均一な段差高さよりも高くすることが
できる。このような構成とすることにより、セグメントＣを介して見ることによ
り、より高い強度の遠視野像が得られる他の部分を介して見る場合よりも一層高
い強度近視野像が見られる。
一方、段差高さの急激な変化は望ましくなく、段差高さは順次変化させること
が好ましい。図９は局部的に形成した段差高さの変化を前述した極座標として示
す。レンズの外側ゾーンの場合（実線で示す）、段差高さは、０゜と１８０゜と
の間の範囲において極めて低く、１８０゜を越えると徐々に増大し２７０゜の付
近で（すなわち、レンズの底部部分）平坦なピークの最大値となり、その後徐々
に減少して３６０゜／０゜において極めて低い値となる。レンズの内側ゾーンは
（破線で示す）、同様な高さ変化を呈するが、よりゆるやかに変化し、２７０゜
（すなわち、レンズの下部に向く位置）における最大の段差高さは外側ゾーンの
最大の段差高さよりも低く、０゜から１８０゜（すなわち、レンズの上側部分）
の最小段差高さは外側ゾーンよりも高い。
図９及び図５において、平易に表現するため外側ゾーンの段差高さを単一の実
線で示し、内側の段差高さを単一の破線で図示した。勿論、実際には段差高さは
最内周側から最外周側まで順次変化しており、全ての状態を表示する場合図９及
び図５はゾーンの数に対応した多数の段差高さラインを有することになる。一方
、便宜上、図示の実線及び破線は最外周のゾーンの段差高さ及び最内周のゾーン
の段差高さをそれぞれ示すものと考えることもできる。上述した実施例及び実例
において、用いた回折次数は１次とし回折力は正とし、すなわち＋１次とした。
一方、回折力を負の方向、すなわち−１次の回折を用いることも、或いは他の次
数の回折を利用することができ、正又は負の回折力のいずれも利用することがで
きる。正又は負の回折力は基本レンズの正の屈折力から減算されるので、レンズ
の屈折力により近視野像が得られ、回折作用により遠視野像が得られる。通常、
上述した楔効果は反転するので、レンズの上側においてより強い回折が生じ、レ
ンズの下側部分を介してより強い屈折作用により近視野の物体の鮮明な像が得ら
れる。
回折作用は必要な回折強度又は効率を与える適当な表面リーフ段差高さを有す
る同心状ゾーンを用いて達成されるが、レンズの異なる部分を通して見た場合必
要な画像差を与えるレンズ材料の屈折率変化を用いて達成できるものと理解すべ
きである。Detailed Description of the Invention
Multifocal contact lens
The present invention relates to a multifocal (including bifocal) contact lens, in particular a multifocal having diffractive power.
It relates to point contact lenses.
US Pat. No. 4,637,697 states that at least some of the light passing through the lens is
Described a bifocal contact lens focused by an asymmetric zone plate surface.
I am describing. This zone plate surface is formed so that light passes through the lens and is diffracted
Have multiple concentric zones, each zone having an asymmetrical retardation across its width.
It forms a foundation. The invention described in this specification is in one form
In the case of the asymmetrical retardation, each zone is defined by the surface contour of the lens.
The solution is also formed.
In particular, the zone is defined by the step on the lens surface. US Pat. No. 4,637,697
No. 1 contact lens is designed to act as a bifocal lens
As a condition, the concentric zone is such that the lens surface forming this concentric zone is a concentric zone.
It is formed to have an inclined shape having a uniform contour over the entire area.
This form of concentric zone is directly shaped by laser machining using an appropriately shaped mask.
Can be made or can be cut directly with a diamond tool
. In general, this form of zone plate allows most of the light in the visible to fall into the zeroth order image and
And incident as a positive primary image. It requires refracting power to correct far field of view.
In a lens of the type, the refracting power is not disturbed by the zero-order diffraction image. Myopia
The lens power for the field image is given by the diffraction effect, and this added lens power
Is the difference between the total lens power for viewing the far field and the total lens power for viewing the near field.
Yes, it is given by the diffraction effect. With this type of lens,
Do the point lenses consist of light from the far field and near field at all points in the optical part of the lens?
Since both of these lights operate in the so-called simultaneous observation mode in which they enter the eye,
It is not necessary to give directionality.
Multifocal contact lenses that do not rotate on the cornea are also known.
The position of the lens is stably maintained by various methods. The most common way
Creates a ballast, that is, one edge of the lens is thicker and heavier.
Is to be formed. The lens has a wedge or a thicker section at the bottom.
Can be made using prism-shaped ones. The lower part of the lens is the other part
Chamfer or cut so that it is wider and heavier than
Can be held in the direction. This lens provides far field, near field and required intermediate field
Includes a separate area for By providing a ballast, the lens can be
Looks straight ahead, blinks and then returns to a stable lower position. In this position
In addition, the end portion of the lens is positioned so as to be aligned with the entire surface of the pupil. To read
If you move your eyes downwards, the lens will come into contact with the lower eyelids and push them up,
Align with the portion of the lens that includes the near-field observation portion. Such a lens is a jump
Are more susceptible to the effects of
, Displacement that occurs when passing through the boundary between the near-field observation part and the far-field observation part
There is a problem with the image. The problem caused by this jump is the so-called single-center two-focus
Can be removed by using a lens, but requires a bifocal lens
Many patients may experience problems with this lens.
Contact lenses are products that use the diffraction effect to focus near-field images.
Have been obtained. With this lens, the ballast referred to above is
Unlike the provided multifocal lens, it is not necessary to set the directionality to the eye,
Easy to move with respect to the eyes, especially when moving the eyes downward for reading
Will end up. Generally, users of multifocal lenses need to read or do detailed work.
Years that require more light, for example, than people in their 20s need
You have reached your generation. Therefore, the ability to read or do detailed work is affected by the light intensity of the image.
I will receive a sound. As described in US Pat. No. 4,637,697
, In the case of lenses that use asymmetric zone plate surfaces, each zone plate
When the step heights of the heart-shaped zone are arranged to be uniform, the near-field image
The light intensity is virtually the same no matter what part of the lens is used.
Multifocal contact lens that uses the diffraction effect to focus at least one image
The performance of the lens depends on the light intensity of the primary image seen through one part of the lens
Further improvement by increasing the light intensity of the same image of the same order viewed through the portion.
You can do good. The present invention provides a lens so that the change in light intensity is as desired.
By selecting the area of and as well as changing the diffraction effect within this area.
By changing, for example, the step height of each zone that constitutes a part of the above area
It is based on the fact that a change in light intensity is achieved by doing so.
For example, U.S. Pat. No. 4,881,805 and European Patent Application Publication 343067.
As described in the specification, the step height of the zone on the outer peripheral side of the lens is
A bifocal lens with concentric zones that differ from the step height of the zone
Is proposed. As long as you understand the contents of these specifications,
Transforms incident light into light of different diffraction orders in different concentric zones
It is designed to be. These designs are symmetrical in nature and all
The zone has the same step height at all focal points on the circumference and is called circular symmetry.
Can be.
According to one concept of the invention, one diffraction order (preferably from -1 and -1
At least one image of the
The image seen by the naked eye through the other part of the lens is the same diffraction order seen by the naked eye.
Number of identical images and multifocal contact lenses that differ in having different intensities.
To provide
Some diffractive orders of some parts of the lens using concentric asymmetric zone plate surfaces
The light intensity associated with the focused image differs from the light intensity of the image at another part of the lens.
Therefore, it is necessary to change the step height of the zone in a manner in which the direction is determined.
Instead of a zone that has the same step height over all of the concentric zones, the lens
Change the step height in a predetermined area of and change the step height at the end of the area.
Return to original height. Do this for all zones that pass through the area.
, The entire predetermined area is the same as the step height of the rest of the lens.
Step height This change in step height is not related to the change in zone width. Step height
It is preferable to avoid a sudden change in the
The area with one step height is smoothly transferred to the area with another step height.
Preferably.
Furthermore, the present invention provides a multifocal contact lens having diffractive power,
Has a plurality of concentric zones arranged to diffract the light transmitted through
, The required diffraction order of the light of the design wavelength (preferably selected from +1 or -1) and
Asymmetric retardation of light across the zone width so that it is converted to coded light
Occurs, and at least a part of the concentric zones, the step height of each zone changes
And the height of the step in one area of the lens is different from the height of the step in another area,
The light intensity of the image seen by a certain diffraction order diffraction in an area with a lens
The light intensity of the same image when viewed at the same diffraction order through different areas of the
Provide a multifocal contact lens.
The formation of such surface features may be accomplished by laser grinding or, for example, computer controlled grinding equipment.
It can be carried out by shaving using a suitable device such as a table. Laser grinding
In the case of using one mask or a combination of masks whose transmittance changes,
-Mask the laser beam so that the transmittance changes. Using such a mask
To accommodate the amount of material needed to be removed to form a special shape
The amount of energy generated can be transmitted.
The use of laser grinding to form the surface features is preferred and the present invention provides
Finally formed in the manufacture of diffractive multifocal contact lenses
A mask configured to form the zone plate pattern of the lens
It is placed between the light source and the untreated lens body to improve the laser grinding effect on the mask area.
A zone plate pattern is formed on the surface of the untreated lens body by using a modulating means.
And a method for manufacturing a multifocal contact lens formed by grinding.
In general, the modulation means should be properly arranged to allow for certain diffraction orders in certain parts of the lens.
The intensity of the image focused by the diffractive power is the same diffraction order seen through different areas of the lens.
The diffractive power is changed over the entire lens surface so as to differ from the same image intensity of
.
In one manufacturing scheme, the modulation means comprises a second mask, the second mask
Of the light emitted from the laser in the traveling direction along the surface of the second mask
Change, which modulates the grinding effect of the laser.
Therefore, according to the present invention, when manufacturing a contact lens having diffractive power,
The step of grinding the lens surface with the laser beam passing through the mask of
Mask has a density gradient across each zone width to create diffractive zones on the lens surface
The other mask has a pattern-defining zone effective for
Over the actual used area of the lens surface so that the parts give different diffraction intensities
A method of manufacturing a contact lens having a density gradient effective for changing the grinding density
provide. Preferably, the one mask defines diffractive zones of uniform step height.
The other mask has a step height over the entire lens or a small number of lenses.
Use a mask that is effective for changing the height of at least some steps.
Of course, a single mask that combines two masks to achieve the two functions described above.
Can also be formed.
By manufacturing the contact lens of the present invention by laser grinding means,
Tailored to the individual needs of the patient. Focus image by diffraction
Untreated lens with ballast without means (or specific orientation with the naked eye)
Other untreated lens with means to keep) placed on the naked eye, then from the naked eye
Removing and grinding to give diffractive power to all or part of the lens
This grinding is also possible by appropriately changing the step height of each zone.
Can also be controlled so that some parts of the lens are
Light intensity of the same image of the same diffraction order of another part of the lens of the light intensity associated with the number image
The ratio to can be selected to suit the individual needs of the user.
In the preferred embodiment, the plurality of zones have been described as concentric zones.
It is also possible to manufacture a lens so as to surround only a part of the lens system.
Minutes are sub-divided by changing the step height of each zone, and the image of the area with the lens
Light intensity of the same image from other parts of the lens.
You can
Lens seller (ophthalmologist) achieves with lens compatibility according to the present invention
A means to add another variable to the items to be provided is provided to improve the performance to satisfy the patient's requirements.
The layers can be increased. The lens seller has tools to fit,
You can order the lens with this fitting tool,
The actual lens to be used does not have to be used to determine suitability.
Hereinafter, manufacturing of the lens according to the present invention will be described with reference to the drawings.
Figure 1 is an enlarged view of a gradient pattern suitable for masks made by photolithography.
is there.
FIG. 2 is an enlarged view of another gradient pattern in which the density of spots changes uniformly.
FIG. 3 shows a mask based on the gradient pattern of FIG. 1 and a mask based on the gradient pattern of FIG.
Place a pair of masks between the lens to be ground and the laser beam source.
It is a diagram showing.
FIG. 3A shows the step height variation in the upper part of the concentric zone of the ground lens.
Is shown as a cross section.
FIG. 4 is a diagram showing the polar coordinates used to define the position of the lens.
FIG. 5 shows the step height with respect to the polar coordinate angle of one embodiment of the lens.
FIG. 6 shows the lens diagrammatically with two pupil positions of the eyes indicated by circles A and B.
FIG. 7 is a diagram showing a series of image rays passing through a lens.
FIG. 8 shows a zone plate pattern and a D-shaped cell in which the height of the step changes on the lens surface.
It is a diagram showing a lens having a cement.
FIG. 9 shows a step height that smoothly changes to the maximum step height of another embodiment of the lens.
It is a diagram.
In the case of soft lenses, contact lenses are in both hydrated and xerogel states.
Can be ground in one direction. Applicant's pending UK patent application No. 90085
No. 804 (GB-A-2243100) is a contact lens that gives diffractive power.
Describes a grinding system.
Contact lenses can also be ground using an excimer laser, in this case
The first step is to create a series of diffractive zones of uniform step height.
Adjusted to form, and smoothed over the optical area of the lens in the second stage.
Are adjusted to produce varying strengths on the surface, these adjustments entering the surface being ground.
Do this for beams with the same profile before firing.
Figure 1 shows that the density of spots formed changes according to the output of computer-controlled photolithography.
The output shows a pattern of metallic reflective spots on a transparent substrate.
It can be reproduced in the form of a ting. This pattern is a series of concentric regions
Is defined and only a portion thereof is illustrated with a density gradient across each zone width. Overlap
The ruled lines shown indicate the scale, the upper numbers are in inches, the lower numbers are
Expressed in centimeters. This pattern is then used on the surface to be ground using optics.
A reduced image is formed on the surface. This optical system does not resolve (reproduce) individual spots
Achieves the effect of continuously changing the concentration within the oven. At the same time, for example, in FIG.
As shown in Fig. 4, the spot density that changes gently from the bottom to the top
The transparent substrate of is introduced into the beam. FIG. 3 shows the process of grinding the lens 4 from the laser light source 3.
The first mask 1 and the second mask arranged in the optical path of the grinding laser beam L to the surface to be processed.
2 of the drawings, the first mask 1 comprising a series of concentric zones partially shown in FIG.
And the second mask 2 has a gentle slope as shown in FIG. B
The surface to be ground with both masks 1 and 2 in the beam path.
It is controlled by a file, and the formation of the gradient is performed by mask 1 in the zone and
Mask 2 is used.
The concentric zone pattern of the mask 1 is described in GB-A-2243100.
Designed in the manner described in US Pat. No. 4,637,697
A lens with a lenticular surface formed of a series of concentric zones
It It is possible to give some or all of the diffractive action to the concave front surface, but it is preferable.
Preferably, the concentric zone is formed on the concave back surface of the lens. Of the second mask
The effect is to change the step height of the concentric zones, as shown below.
FIG. 3A shows the upper part of the series of concentric zones of the ground lens 4 shown in FIG.
Shown as a cross section. The size of the step of the diffraction grating is from the top of the lens to the bottom
Progressively increasing, thereby changing the blaze angle γ, and therefore the dominant maximum diffraction order
The focus of m is given by the following general formula.
asin (-2γ) = mλO
Where λOIs the selected wavelength, and a is the length of the step.
The optical effect of the step is usually the wavelength λ of the selected light color.OIs displayed as an expression of
For viewing purposes, this light color can be green. 2 The necessary action for the focus effect
0.5λO, Which is 1.0λdCan be represented as here
, ΛdIs the "design" wavelength, not the working wavelength.
Λ at this stageOWhen using, the uniform step height ground using the mask of FIG.
Is 1.0λOIn the case of, the effect of FIG. 2 is that this step height varies over different areas.
It is to reduce to a small value.
This effect depends on the refractive index of the adjacent material, but for simplicity,
Here, “step height” means the optical action of the step, and λO“Step height
Has the usual total diffraction efficiency.
For example, the uniform variation of FIG. 2 gives a step height of zero at the top and
1.0λOThe height of the step can be given. The height of the step changes periodically for each zone
Change. As shown in FIG. 4, if the area of the lens is defined by the polar coordinate equation,
The individual points are indicated by the radius r and the angle θ between 0 ° and 360 °, which is shown in FIG.
The effect of the wedge filter is 0 to λ for the outer zone (larger r).OChange to
It becomes the step height, and the step height in the inner zone (small r) is almost the same average.
The value changes, but the amount of change is smaller. Figure 5 shows the general effect, the solid line is
The effect of the outer zone is shown, the broken line shows the effect of the inner zone, and the maximum step height is 2
Located at 70 °, that is, facing the bottom of the lens, the minimum step height is 90 °
Located towards the top of the lens.
The mathematical expression is given by
Where h is the height of the step, R is the maximum zone radius, and θ is defined in FIG.
This is an angle that represents the direction in which the user has made a move.
The wedge effect that smoothly occurs in this way is shown diagrammatically in FIG. In FIG.
Each circle represents a zone edge with a larger step height and thicker. Figure 6 shows the lens
Is placed on the unaided eye with the pupil at position A, and is placed outside mainly through the low step height zone.
The case of observing a field and seeing a distant object as a sharply focused image is shown. Naked eye
If repositioned above (eg, with the unaided eye looking down), the pupil will be visible as indicated by B in FIG.
Occupy a position. In this case, observe through the area with a large step height of the lens, and
You will see a close object as a sharply focused image.
FIG. 7 shows the light intensity of the image in terms of light rays. Incidentally, FIG. 7 shows the light intensity of the image as the form of the light rays.
, But is shown diagrammatically. Diffraction effect, especially during the smooth division of the image
Diffraction effects in the central area cannot be illustrated as a ray form. On the other hand, 3-4
With a suitable pupil size covering one diffraction pattern zone, these rays
Is properly represented. FIG. 7 shows the lens shown in FIG.
Has a step that gradually increases toward the top of the lens.
It is a longitudinal cross-sectional view of a slippery lens. Therefore, the diffracted light that passes under the lens
The line has a higher intensity than the non-diffracted ray (zero-order ray) that passes through this part.
Therefore, when seen through the lower part of the lens, myopia of higher intensity than the zero-order diffraction image F is obtained.
Field image N (generated by diffraction) is visible. On the contrary, the upper part of the lens
The non-diffracted light (zero-order light) that passes through has a higher intensity than the diffracted light that passes through this upper part.
Has a higher intensity than the near-field image N when viewed through the upper part of the lens.
A line-of-sight image F (non-diffracted light is refracted toward the image F) is seen.
FIG. 8 shows a laser having concentric zones that produce a diffraction effect in addition to the refraction effect of the lens.
The diagram is shown diagrammatically. The step heights in these zones are uniform (but relatively
Low step height), these zones are indicated by dashed lines. However, D-shaped segment
In step c, the height of the step has a slope as described above, and
Gradually increases from (almost horizontal) to the bottom. That is, as mentioned above
, By looking through the lower part of the segment c, the far-sighted line image has higher intensity.
A near-field image that is visible and of higher intensity than when looking at the upper part through other areas of the lens
Can be seen.
Generally, a multifocal lens manufactured according to the present invention has a front and a back curvature and a lens.
It has a refractive power due to the refractive index of the material. Concentric zone allows lens power
Results in the lens power added to or subtracted from. In order to operate to satisfy
Place the lens as shown in Figures 6 and 8 on the cornea in the proper manner and in the proper orientation.
There is a need to. This orientation is set with a ballast on one side of the lens for near-field
This can be achieved by preferentially locating the desired area for observation in the lower part of the cornea.
You can The ballast with the desired refractive power for far field observations for individual patients
The formed unprocessed lens (or other orientation means) can be used for non-uniform rotation according to the invention.
In the laser grinding method for forming a lens having a bending force, the lens 4 (see FIG. 3) is used.
To use.
Methods for forming ballasted lenses are known in the art
. For example, in 1990, the C.I. V. Publications issued by Mosby Company
Thing "fitting guide for rigid and soft contact
319 of Ranges (Fitting Guide for Rigid and Soft Contact Lenses)
It is described in the page etc. Further details on the manufacture of such lenses can be found in
National Patent No. 4407766, US Patent No. 4642112, US Patent No. 5009
See 497, U.S. Pat. No. 5,100,226 and U.S. Pat. No. 5,19884.
Can be
As a modified example of the lens of the type shown in FIG. 8, the step height segment C is
And height above the uniform step height of the rest of the lens.
it can. With such a configuration, it is possible to see through the segment C.
Higher than when looking through other parts, where a higher intensity far-field image is obtained.
A strong near-field image can be seen.
On the other hand, abrupt changes in step height are not desirable, and step height should be changed sequentially.
Is preferred. FIG. 9 shows the change in the height of the locally formed step as the polar coordinates described above.
You In the case of the outer zone of the lens (shown by the solid line), the step heights are 0 ° and 180 °.
It is extremely low in the range between, and gradually increases beyond 180 ° and gradually increases to 270 °.
Near maximum (ie the bottom of the lens) the maximum of a flat peak, then gradually
The value becomes extremely low at 360 ° / 0 °. The inner zone of the lens
(Shown by the dashed line), similar height changes, but more gradual, 270 °
The maximum step height (that is, the position facing the bottom of the lens) is
Lower than maximum step height, 0 ° to 180 ° (ie upper part of lens)
Has a minimum step height higher than the outer zone.
In FIG. 9 and FIG. 5, the step height of the outer zone is represented by a single actual height for the sake of simplicity.
It is shown by a line, and the height of the step inside is shown by a single broken line. Of course, the actual height of the step is
When changing from the innermost side to the outermost side in sequence and displaying all states
And FIG. 5 will have a number of step height lines corresponding to the number of zones. on the other hand
For convenience, the solid line and the broken line in the figure indicate the step height of the outermost zone and the innermost zone.
It can also be considered as indicating the step height of each. Examples and examples described above
In, the diffraction order used was the 1st order, and the diffracting power was positive, that is, the + 1st order.
On the other hand, it is also possible to use the diffractive force in the negative direction, that is, to use the -1st order diffraction
A number of diffractions can be used, either positive or negative diffracting power can be used.
Wear. Since the positive or negative diffractive power is subtracted from the positive refractive power of the base lens, the lens
A near-field image is obtained by the refractive power of and a far-field image is obtained by the diffractive action. Normal,
Since the above-mentioned wedge effect is reversed, stronger diffraction occurs on the upper side of the lens, and
A sharper image of near-field objects can be obtained through stronger refraction through the lower part of the lens.
Be done.
The diffractive action has a suitable surface leaf step height that gives the required diffraction intensity or efficiency.
Is achieved using concentric zones, but is required when looking through different parts of the lens.
It should be understood that this can be achieved by using the change in the refractive index of the lens material that gives the necessary image difference.
It is.
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フロントページの続き
(81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ，
ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ
Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ
，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，
ＴＤ，ＴＧ)，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，
ＣＺ，ＦＩ，ＨＵ，ＪＰ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，Ｍ
Ｇ，ＭＮ，ＭＷ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ
，ＳＫ，ＵＡ，ＵＳ，ＶＮ─────────────────────────────────────────────────── ───
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(81) Designated countries EP (AT, BE, CH, DE,
DK, ES, FR, GB, GR, IE, IT, LU, M
C, NL, PT, SE), OA (BF, BJ, CF, CG
, CI, CM, GA, GN, ML, MR, NE, SN,
TD, TG), AU, BB, BG, BR, BY, CA,
CZ, FI, HU, JP, KP, KR, KZ, LK, M
G, MN, MW, NO, NZ, PL, RO, RU, SD
, SK, UA, US, VN