収差補正用の眼科用レンズ及び該レンズの製造方法

专利摘要:
本発明は、眼の低次及び高次の波面収差の補正に有用なレンズ、並びに、レンズの厚さの過度の変化が最小限に抑えられたレンズの設計及び製造方法を提供するものである。
公开号:JP2011512551A
申请号:JP2010545153
申请日:2009-01-29
公开日:2011-04-21
发明作者:コリンズ・マイケル；シェハーブ・キャレド；デイビス・ブレット；フランクリン・ロス
申请人:ジョンソン・アンド・ジョンソン・ビジョン・ケア・インコーポレイテッドＪｏｈｎｓｏｎ ＆ Ｊｏｈｎｓｏｎ Ｖｉｓｉｏｎ Ｃａｒｅ， Ｉｎｃ．；
IPC主号:G02C7-04

专利说明:

[0001] 本発明は眼科用レンズに関する。詳細には本発明は、光学収差を補正するレンズを提供する。]
背景技術

[0002] コンタクトレンズを使用した屈折誤差の補正はよく知られている。従来のコンタクトレンズは、焦点のボケ及び乱視などの低次光学収差を補正することはできるが、高次収差は補正されない。近年になって、高次収差を補正するためのコンタクトレンズも同様に開示されている。通常、眼の低次及び高次収差は、球面波面上の任意の位置における波面からのずれとして測定される。収差を補正するには、レンズの１つ以上の表面の形状を、球面波面からのずれが補償されるように設計する。]
発明が解決しようとする課題

[0003] 一部の個人は、これらに限定されるものではないが、大半の個人集団におけるよりもより極端な収差を生ずる円錐角膜、不正乱視、角膜ジストロフィー、及び眼外傷などの眼症状を有する。更に、こうした眼症状のない個人においても、補正に必要な補償のための形状は、光学領域（optic zone）の全体の直径を表わすデータがないようなものである場合がある。また、光学領域及びレンズ辺縁部の一方又は両方が、厚さに過度な変化がある領域を有する場合もある。いずれの場合においても、こうした厚さの変化は、レンズの製造を困難としたり、レンズの眼への装用時に不快感を生じうるものである。]
実施例

[0004] 本発明は、眼の低次及び高次の波面収差を補正するために有用なレンズ、並びに、こうしたレンズを設計及び製造するための方法であって、収差データから測定される元の直径から所望の光学領域の直径に収差を外挿することによって、光学領域の辺縁においてレンズの厚さに過度の変化が実質上存在しないようなレンズの製造方法を提供するものである。本発明のレンズ及び方法は、収差の大きい眼を有する個人にレンズを提供するうえで特に有用である。]
[0005] 第１の実施形態では、本発明は、眼科用レンズを設計するための方法において、ａ．）第１の直径を有する個人の眼について波面収差データを取得する工程と、ｂ．）この収差データを第２の直径に外挿する工程と、ｃ．）この外挿された収差データの各経線に数学的フィルターを適用することによってレンズ表面の厚みの過度の変化を低減する工程とを含み、本質とし、かつ備える方法を提供する。別の方法では、本発明はこの方法に基づいて設計されたレンズを提供する。]
[0006] 本発明の目的において、「過度の変化」とは、１００マイクロメートル以上の光学領域の辺縁部の外周に沿った最小厚さと最大厚さとの間の変化を意味する。光学領域の辺縁部とは、レンズの周辺領域に直接隣接した光学領域、又は光学領域の周囲の非光学領域の直径である。通常、光学領域の辺縁部は約１００マイクロメートル〜約１ｍｍの幅を有する。]
[0007] 本発明の目的では、レンズの任意の点の厚さは、レンズの前面すなわち対物側の表面と、レンズの裏面すなわち眼の側となる表面との間の、裏面に対して直交する方向に沿った距離として測定される。]
[0008] 本発明の第１の工程では、特定の個人の波面収差を測定する。収差の測定を行うための装置としては、これらに限定されるものではないが、波面センサー、アベロスコープ、光学伝達関数を点の拡がり若しくは線の拡がりによって測定する装置、又は、眼の光学波面、光学波面の誤差若しくは収差を測定、推定、内挿、若しくは計算する、同様のあらゆる装置が挙げられる。好適な測定装置としては、例えば、ウェーブフロント・サイエンス社（Wavefront Sciences, Inc.）（ニューメキシコ州アルバカーキ）より市販されるものがある。収差の補正は、眼の収差による歪みを相殺するのに必要な光路の差を与えるレンズの表面形状を計算することによって与えられる。]
[0009] 眼の低次及び高次収差とは一般に、球形波面上の任意の位置における波面からの任意のずれである。これらの収差の古典的な表現としては、球形収差、焦点ボケ、乱視、コマ及び歪みがある。また、こうした収差を数学的な記述子で表わすこともできる。こうした記述子の例としては、テイラー数列多項式などを含む（これらに限定されない）ゼルニケ（Zernike）の多項式、表面近似関数が挙げられる。本発明の方法ではゼルニケ多項式が好ましくは用いられる。ゼルニケ多項式により、波面収差をデカルト座標又は極座標で再構築することができる。]
[0010] 本発明の方法の第２の工程では、収差データを第２の直径に外挿する。好ましい一実施形態では、データを、コンタクトレンズの光学領域の直径とほぼ等しい直径に外挿し、より好ましくは外挿はゼルニケ多項式を用いて行われる。したがって、外挿の計算は、通常約６．５〜９ｍｍの間、好ましくは約８ｍｍである、レンズ表面の光学領域の直径にほぼ一致する直径にわたって行うことができる。好ましくは、この計算を光学領域の直径と比較して大きな直径で行うことによって瞳孔の中心の収差データの中心とコンタクトレンズ表面の光学領域の収差データの中心とのずれを調整することができる。直径の増分は、好ましくは、ずれの距離の少なくとも２倍である。例えば、ずれ調整値が０．３５ｍｍである場合、外挿直径は光学領域の直径よりも好ましくは０．７ｍｍ大きい。より好ましくは、増分は約０．３〜約０．７ｍｍである。]
[0011] レンズの厚さの過度の変化は、波面収差データをより大きな直径に外挿することによって生じうるということは本発明の発見の１つである。本発明の更なる発見は、こうした過度の変化は、外挿された収差に各経線で数学的フィルターを適用することによって低減することができるということである。]
[0012] 好適なフィルターとは、外挿された収差をフィルタリングして滑らかな連続的データを与え、外挿された領域内の過度の変化を低減し、表面関数によって元の収差データの直径の範囲内で有意誤差を生じることなく外挿された直径にわたって収差を近似することができるようなものである。場合により、厚さの変化がフィルタリングの後にも依然として望ましくない値である場合には、光学領域の直径を、好ましくは０．２ｍｍずつ、厚さの変化が許容可能な範囲となるまで減少させることができる。]
[0013] 一実施形態では、使用されるフィルターは、各経線内の連続した点の間の収差振幅間の差に対して適用されるハミング窓などの余弦の形のものであってよい。ハミング法を使用する場合、収差の変化は下式に基づいて定義される。



［式中、ｚは収差振幅であり、
ｎは、ある経線内の第１の点であり、
ｎ−１は、該経線内の第２の点である。］]
[0014] 次いで得られたΔｚの値にハミング窓を掛けると第２のΔｚが得られる。ハミング窓は、以下のようにして掛けられる値（ｙ）である。



［式中、
ｘ（点）は、元の収差データの半径（semi-diameter）からある点までの距離であり、ｘ（範囲）は、元の収差データの半径と最終的な外挿半径との間の距離である。]
[0015] 次いでΔｚの第２の値のそれぞれを経線に沿って足し合わせることにより、該外挿領域の収差データが得られる。各データ経線を外挿された半径にまで完成させることが好ましく、サンプリングを２００マイクロメートル以下に維持することが好ましい。]
[0016] フィルタリングの目的で使用することが可能な他の関数の例として下記のものがある。]
[0017] 更なる別の例として下記のものがある。]
[0018] 更なる別の例として下記のものがある。]
[0019] 更なる別の例として下記のものがある。]
[0020] ハミング窓は、他のフィルターよりも外挿後の近似誤差が少ないことから好ましいフィルターである。当業者であれば、高速フーリエ変換で一般的に使用される他の信号処理用の窓関数を使用することもできる点は認識されるであろう。]
[0021] フィルタリングされたデータは、コンピュータ数値制御（「ＣＮＣ」）旋盤、ポリマーボタンの直接加工、ミリング、レーザーアブレーション、射出成型インサートなど、又はこれらの組み合わせを使用してレンズ又はレンズの金型の表面を加工する機構に対応させて、直線状フォーマット、極同心状フォーマット、又は螺旋状フォーマットの格子パターンに変換することができる。収差を補正するうえでレンズ表面の隆起部又は傾斜部において必要な変化は、レンズの前面、後面に設けるか、又は前面と後面との間で分けることができる。好ましい実施形態では、後面は装用者の角膜のトポグラフィーと一致させられる。]
[0022] レンズの装用者の角膜の逆トポグラフィー隆起マップを用いたレンズでは、角膜のトポグラフィーは、角膜トポグラフィー測定装置（これに限定されない）などの任意の公知の方法によって決定することができる。次いでこのデータをＣＮＣ格子パターン上にマッピングしてレンズ又は金型表面を製造する目的で使用することができる。]
[0023] 本発明において有用なコンタクトレンズはハードコンタクトレンズ又はコンタクトレンズのいずれでもよい。ソフトコンタクトレンズを製造するのに適した任意の材料で形成されたソフトコンタクトレンズが好ましくは使用される。本発明のレンズは、収差補正及び円柱屈折力などの遠近の屈折力以外に様々な補正光学特性の任意のものを表面に組み込むことができる。]
[0024] 本発明のコンタクトレンズは従来の方法のいずれのものによって形成することもできる。例えば、レンズに形成される環状領域は交互に代わる半径を用いたダイアモンド旋盤によって製造することができる。こうした領域は、本発明のレンズを形成するために用いられる金型内部にダイアモンド旋盤加工によって形成することができる。この後、適当な液体樹脂を金型間に入れた後、樹脂を圧縮及び硬化することによって本発明のレンズを形成する。また、この領域をレンズボタンにダイアモンド旋盤加工することもできる。]
[0025] 〔実施の態様〕
（１）眼科用レンズを設計するための方法において、
ａ）第１の直径を有する個人の眼について元の波面収差データを取得する工程と、
ｂ）該収差データを第２の直径に外挿する工程と、
ｃ）該外挿された収差データの各経線に数学的フィルターを適用することによってレンズ表面の厚みの過度の変化を低減する工程と、を含む、方法。
（２） 前記第２の直径が、コンタクトレンズの光学領域の直径にほぼ一致するかこれよりも大きい、実施態様１に記載の方法。
（３） 前記フィルターが、ハミング窓、ハニング窓、パルザン窓、ブラックマン窓、及びウェルチ窓からなる群から選択される、実施態様１に記載の方法。
（４） 前記フィルターが、ハミング窓、ハニング窓、パルザン窓、ブラックマン窓、及びウェルチ窓からなる群から選択される、実施態様２に記載の方法。
（５） 前記ｃ）工程が、
（ｉ）下記式：



［式中、ｚは収差振幅であり、
ｎは、ある経線内の第１の点であり、
ｎ−１は、該経線内の第２の点である］
に基づいて前記元の収差データの変化を定義することと、
（ｉｉ）得られたΔｚの値に下記ハミング窓：



［式中、
ｘ（点）は、元の収差データの半径からある点までの距離であり、ｘ（範囲）は、該元の収差データの半径と最終的な外挿半径との間の距離である］を掛けることと、
（ｉｉｉ）該Δｚの第２の値を該経線に沿って足し合わせることと、によって行われる、実施態様１に記載の方法。
（６） 前記ｃ）工程が、（ｉ）下記式：



［式中、ｚは収差振幅であり、
ｎは、ある経線内の第１の点であり、
ｎ−１は、該経線内の第２の点である］
に基づいて前記元の収差データの変化を定義することと、
（ｉｉ）得られたΔｚの値に下記ハミング窓：



［式中、
ｘ（点）は、元の収差データの半径からある点までの距離であり、ｘ（範囲）は、該元の収差データの半径と最終的な外挿半径との間の距離である］を掛けることと、
（ｉｉｉ）該Δｚの第２の値を該経線に沿って足し合わせることと、によって行われる、実施態様２に記載の方法。
（７） 前記フィルタリングされたデータを、レンズ又はレンズの金型の表面を加工するのに適した形態に変換することを更に含む、実施態様２に記載の方法。
（８） 実施態様１に記載の方法によって製造されたレンズ。
（９） 実施態様２に記載の方法によって製造されたレンズ。
（１０） 実施態様３に記載の方法によって製造されたレンズ。]
[0026] （１１） 実施態様４に記載の方法によって製造されたレンズ。
（１２） 実施態様５に記載の方法によって製造されたレンズ。
（１３） 実施態様６に記載の方法によって製造されたレンズ。
（１４） 実施態様７に記載の方法によって製造されたレンズ。]

权利要求:

請求項1
眼科用レンズを設計するための方法において、ａ）第１の直径を有する個人の眼について元の波面収差データを取得する工程と、ｂ）該収差データを第２の直径に外挿する工程と、ｃ）該外挿された収差データの各経線に数学的フィルターを適用することによってレンズ表面の厚みの過度の変化を低減する工程と、を含む、方法。
請求項2
前記第２の直径が、コンタクトレンズの光学領域の直径にほぼ一致するかこれよりも大きい、請求項１に記載の方法。
請求項3
前記フィルターが、ハミング窓、ハニング窓、パルザン窓、ブラックマン窓、及びウェルチ窓からなる群から選択される、請求項１に記載の方法。
請求項4
前記フィルターが、ハミング窓、ハニング窓、パルザン窓、ブラックマン窓、及びウェルチ窓からなる群から選択される、請求項２に記載の方法。
請求項5
前記ｃ）工程が、（ｉ）下記式：［式中、ｚは収差振幅であり、ｎは、ある経線内の第１の点であり、ｎ−１は、該経線内の第２の点である］に基づいて前記元の収差データの変化を定義することと、（ｉｉ）得られたΔｚの値に下記ハミング窓：［式中、ｘ（点）は、元の収差データの半径からある点までの距離であり、ｘ（範囲）は、該元の収差データの半径と最終的な外挿半径との間の距離である］を掛けることと、（ｉｉｉ）該Δｚの第２の値を該経線に沿って足し合わせることと、によって行われる、請求項１に記載の方法。
請求項6
前記ｃ）工程が、（ｉ）下記式：［式中、ｚは収差振幅であり、ｎは、ある経線内の第１の点であり、ｎ−１は、該経線内の第２の点である］に基づいて前記元の収差データの変化を定義することと、（ｉｉ）得られたΔｚの値に下記ハミング窓：［式中、ｘ（点）は、元の収差データの半径からある点までの距離であり、ｘ（範囲）は、該元の収差データの半径と最終的な外挿半径との間の距離である］を掛けることと、（ｉｉｉ）該Δｚの第２の値を該経線に沿って足し合わせることと、によって行われる、請求項２に記載の方法。
請求項7
前記フィルタリングされたデータを、レンズ又はレンズの金型の表面を加工するのに適した形態に変換することを更に含む、請求項２に記載の方法。
請求項8
請求項１に記載の方法によって製造されたレンズ。
請求項9
請求項２に記載の方法によって製造されたレンズ。
請求項10
請求項３に記載の方法によって製造されたレンズ。
請求項11
請求項４に記載の方法によって製造されたレンズ。
請求項12
請求項５に記載の方法によって製造されたレンズ。
請求項13
請求項６に記載の方法によって製造されたレンズ。
請求項14
請求項７に記載の方法によって製造されたレンズ。