Multifocal contact lenses

【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）＝ｍλ _O ここで、λ _O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λ _O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０．５λ _Oの範囲であるが、これは１．０λ _dとして表わすことができる。 ここで、λ _dは使用波長ではなく“設計”波長である。 この段階でλ _O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１．０λ _O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、λ _O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１．０λ _O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λ _O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。

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