▶ ヴェセイェ・ビヨンテクノロジ・ヴェ・イラチ・サナイ・アノニム・シルケティの特許一覧
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-02-22
(45)【発行日】2024-03-04
(54)【発明の名称】新世代眼科多焦点レンズ
(51)【国際特許分類】
G02C 7/06 20060101AFI20240226BHJP
G02B 3/10 20060101ALI20240226BHJP
G02B 5/18 20060101ALI20240226BHJP
G02C 7/04 20060101ALI20240226BHJP
【ＦＩ】
G02C7/06
G02B3/10
G02B5/18
G02C7/04
【請求項の数】
15
(21)【出願番号】P 2022523666
(86)(22)【出願日】2019-11-08
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2023-03-10
(86)【国際出願番号】 EP2019080758
(87)【国際公開番号】W WO2021089178
(87)【国際公開日】2021-05-14
【審査請求日】2022-11-08
(73)【特許権者】
【識別番号】518090959
【氏名又は名称】ヴェセイェ・ビヨテクノロジ・ヴェ・イラチ・サナイ・アノニム・シルケティ
【氏名又は名称原語表記】ＶＳＹ ＢＩＹＯＴＥＫＮＯＬＯＪＩ ＶＥ ＩＬＡＣ ＳＡＮＡＹＩ ＡＮＯＮＩＭ ＳＩＲＫＥＴＩ
(74)【代理人】
【識別番号】100101454
【弁理士】
【氏名又は名称】山田 卓二
(74)【代理人】
【識別番号】100131808
【弁理士】
【氏名又は名称】柳橋 泰雄
(72)【発明者】
【氏名】ホルムストレム，スヴェン ターゲ シーグヴァルド
【審査官】酒井 康博
(56)【参考文献】
【文献】国際公開第２０１９／０２０４３５（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特表２０１２－５０９１５２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２００８－５３４０３３（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０２Ｃ ７／０６
Ｇ０２Ｂ ３／１０
Ｇ０２Ｂ ５／１８
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
近位、中間及び遠位の焦点を少なくとも備える眼科多焦点レンズであって、前記レンズは、レンズ本体の表面の一部を横切り、前記レンズ本体の光軸から半径方向ｒにおいて同心状に延びた対称な回折グレーチングを備え、前記レンズ本体は、中間視覚の屈折焦点を提供するように設計され、前記回折グレーチングは、前記レンズ本体への入射光の位相を変化させるようにｒ２空間において周期的に配置された単一連続周期関数として示される位相プロファイルφ（ｒ）を有し、少なくとも、ｍを１または２から選択された正の整数値として、回折次数＋ｍにおける近位の回折焦点及び回折次数－ｍにおける遠位の回折焦点を提供する対称なウエーブスプリッタとして機能し、前記レンズ本体は、前記レンズ本体の前記表面の一部を横切り、前記レンズ本体の光軸から半径方向ｒの所定の距離にわたって延び、前記回折焦点の１つと一致する焦点を提供し、前記レンズ本体への入射光の位相を変化させるように配置された連続位相プロファイル関数ψ（ｒ）を有する屈折単焦点中央ゾーンを備え、
前記回折グレーチングは前記レンズ本体の半径方向における遷移ポイントから備えられ、前記単焦点中央ゾーンが前記遷移ポイントで終端し、前記遷移ポイントで尖ったエッジを避けるため、前記回折グレーチング及び前記単焦点中央ゾーンが前記遷移ポイントで同一の振幅値を有し、
前記回折グレーチングが、鋭いエッジを有さず、山及び谷が交互に現れる振幅値を有する高さプロファイルを備え、
前記遷移ポイントが、前記回折グレーチングの谷振幅値よりも山振幅値により近く位置付けられており、
前記振幅値、前記谷振幅値及び前記山振幅値が、高さプロファイル関数Ｈ（ｒ）に基づくことを特徴とする眼科多焦点レンズ。
【請求項2】
ｒ２空間から見て、前記レンズ本体の半径方向ｒで計測された前記遷移ポイント及び前記山振幅値の間の距離が、ｒ
２空間における前記回折グレーチングの周期の０．２倍より小さい、請求項１に記載の眼科多焦点レンズ。【請求項3】
前記回折グレーチング及び前記単焦点中央ゾーンが、前記レンズ本体の前記光軸に対して対称に、前記レンズ本体の前記表面の一部を横切って半径方向ｒに延びている。請求項１または２に記載の眼科多焦点レンズ。【請求項4】
前記レンズ本体、前記回折グレーチング及び前記単焦点中央ゾーンが、前記光軸を含む前記レンズ本体の第１の領域で単焦点特性を提供し、前記レンズ本体の半径方向において前記第１の領域を越えて延びた前記レンズ本体の第２の領域で多焦点特性を提供し、前記レンズ本体の半径方向において前記第２の領域を越えて前記レンズ本体の外周端に向けて延びた前記レンズ本体の第３の領域で２焦点特性を提供するように配置されている、請求項１から３の何れか１項に記載の眼科多焦点レンズ。【請求項5】
前記単焦点中央ゾーンが、遠位視覚の回折焦点に一致する焦点を備える、請求項１から４の何れか１項に記載の眼科多焦点レンズ。【請求項6】
前記遷移ポイントが、前記単焦点中央ゾーンが０．８－１．３ｍｍの範囲の直径を有し、遠位及び近位視覚の目標焦点に分布した入射光の強度の比率が、０．８－２．０の近位／遠位の比率範囲内にあるような半径方向における位置にある、請求項１から５の何れか１項に記載の眼科多焦点レンズ。【請求項7】
前記単焦点中央ゾーンの前記位相プロファイル関数ψ（ｒ）が下式で規定され、【数1】
ｆは、前記単焦点中央ゾーンの焦点距離、［ｍｍ］
λは、設計波長、［ｍｍ］であって、
特に、前記単焦点中央ゾーンの前記位相プロファイル関数ψ（ｒ）が下式で規定される、
【数2】
【請求項8】
前記回折グレーチングの前記位相プロファイル関数φ（ｒ）が下式で規定され、【数3】
Ａ（ｒ）は、前記レンズ本体の半径方向における前記位相プロファイル関数φ（ｒ）の振幅変調関数であり、
Ｆ［α（ｒ）＊Ｇ（ｒ）］は、前記ウエーブスプリッタ機能を提供する前記レンズ本体の半径方向における関数であり、
Ｇ（ｒ）は、ｒ２空間における連続位相関数であり、
α（ｒ）は、Ｇ（ｒ）の偏角マグニチュード変調関数であり、
Ｓ（ｒ）はｒ２空間におけるＧ（ｒ）の偏角変調関数、［ｍｍ２］であり、
Ｔはｒ ２ 空間における前記回折グレーチングの周期またはピッチであり、
Ｂ（ｒ）は連続周期位相プロファイル関数の振幅変調関数である、
請求項１から７の何れか１項に記載の眼科多焦点レンズ。
【請求項9】
前記回折グレーチングの前記位相プロファイル関数φ（ｒ）が下式で規定され、【数4】
Ａ（ｒ）は、１．０５及び１．１５の間の範囲の定数を有し、
α（ｒ）は、２．５及び３の間の範囲の定数を有する、
請求項８に記載の眼科多焦点レンズ。
【請求項10】
前記回折グレーチングは、回折次数＋１、０、－１の回折焦点を備えた対称な光学ウエーブスプリッタとして機能するように設計され、前記回折グレーチングの前記位相プロファイル関数φ（ｒ）が下記２式で規定され、
【数5】
Ａ（ｒ）は、前記レンズ本体の半径方向における前記位相プロファイル関数φ（ｒ）の振幅変調関数であり、
Ｇ（ｒ）は、ｒ ２ 空間における連続位相関数であり、
Ｓ（ｒ）は、ｒ２空間におけるＧ（ｒ）の偏角変調関数、［ｍｍ２］であり、
Ｔは、ｒ２空間における前記回折グレーチングの周期またはピッチ、［ｍｍ］であり、
Ｂ（ｒ）は連続周期位相プロファイル関数の振幅変調関数であり、
【数6】
α１、α２、α３は、位相プロファイル関数のそれぞれのフーリエ係数の位相を表し、
μ１、μ２、μ３は、最適化された定数であり、
｜αｋ｜＝Ｎにおいて、Ｎは正の定数であり、｜αｋ｜は、ｋ＝１、２、３における回折グレーチングのフーリエ係数αｋの振幅を表し、
ｘは、φｌｉｎ（ｘ）が延びる軸である、
請求項１から７の何れか１項に記載の眼科多焦点レンズ。
【請求項11】
近位、中間及び遠位の焦点を少なくとも備える眼科多焦点レンズの製造方法であって、前記レンズは、レンズ本体の表面の一部を横切り、前記レンズ本体の光軸から半径方向ｒにおいて同心状に延びた対称な回折グレーチングを備え、前記レンズ本体は、中間視覚の屈折焦点を提供するように設計され、前記回折グレーチングは、前記レンズ本体への入射光の位相を変化させるように配置された、ｒ２空間で周期的に配置された単一連続周期関数として示され、少なくとも、ｍを１または２から選択された正の整数値として、回折次数＋ｍにおける近位の回折焦点及び回折次数－ｍにおける遠位の回折焦点を提供する対称光学スプリッタとして機能し、前記方法は、
－前記多焦点レンズの近位、中間及び遠位の目標焦点を定めるステップ、
－中間視覚の前記目標焦点を有する前記透光性レンズ本体を提供するステップ、及び
－近位及び遠位視覚の目標焦点を有する前記回折グレーチングを提供するステップ
を含み、
更に、
－前記レンズ本体の前記表面の一部を横切り、前記レンズ本体の前記光軸から半径方向ｒの所定の距離にわたって延び、遠位及び近位視覚の前記目標焦点の１つと一致する焦点を提供する前記レンズ本体への入射光の位相を変化させるように配置された位相プロファイル関数ψ（ｒ）を有する単焦点中央ゾーンを提供するステップ、
－前記回折グレーチングの前記位相プロファイル関数φ（ｒ）に基づいて前記回折グレーチングの振幅プロファイルＨ（ｒ）を定め、前記単焦点中央ゾーンの前記位相プロファイル関数ψ（ｒ）に基づく前記単焦点中央ゾーンの振幅プロファイルψ（ｒ）を定めるステップ、
－前記レンズ本体の半径方向における遷移ポイントを定めるステップであって、前記遷移ポイントで前記単焦点中央ゾーンが終端し、前記回折グレーチング及び前記単焦点中央ゾーンが前記遷移ポイントで同一の振幅値を有し、前記遷移ポイントが、前記グレーチングの谷振幅値よりも山振幅値により近く位置付けられるステップ、及び
－定めた前記遷移ポイントに従って前記単焦点中央ゾーン及び前記回折グレーチングを適用するステップ、
を含み、
前記振幅値、前記谷振幅値及び前記山振幅値が、高さプロファイル関数Ｈ（ｒ）に基づく方法。
【請求項12】
前記遷移ポイントが、ｒ２空間から見て、前記レンズ本体の半径方向ｒで計測された前記遷移ポイント及び前記山振幅値の間の距離が、ｒ
２空間における前記回折グレーチングの周期の０．２倍より小さい、請求項１１に記載の方法。【請求項13】
少なくとも、前記単焦点中央ゾーンの前記振幅プロファイルｈ（ｒ）及び前記回折グレーチングの前記振幅プロファイルＨ（ｒ）が、前記遷移ポイントにおいて前記単焦点中央ゾーン及び前記回折グレーチングの一致した振幅値を提供するように適用される、請求項１１または１２に記載の方法。【請求項14】
－各々の目標焦点に分布した光の強度が、各々の個別目標焦点に対する所定の強度範囲内にあり、－前記目標焦点に分布した光の強度の合計が、所定の合計範囲内にあり、
－遠位及び近位視覚の前記目標焦点に分布した光の強度の比率が、所定の比率範囲内にあるような、
瞳孔に対応した所定の開口サイズにおいて、
前記レンズの入射光の前記目標焦点における分布に基づいて前記回折グレーチングの半径方向における前記遷移ポイント及びシフトを定めるステップを更に含む、請求項１１から１３の何れか１項に記載の方法。
【請求項15】
コンタクトレンズ、眼内レンズ、無水晶体症コンタクトレンズ、無水晶体症眼内レンズ、スペクタクルレンズの１つとして配置される請求項１から１０の何れか１項に記載の眼科多焦点レンズ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、全般的に眼科多焦点レンズに関し、特に、異なる瞳孔サイズに応じて調整された配光を伴う回折次数を提供する眼科眼鏡、眼科コンタクトレンズ及び眼内多焦点回折レンズに関する。
【背景技術】
【0002】
診療科眼科は、解剖学、生理学及び人の目の病気の分野にある。
【0003】
人の目は、解剖学的に複雑である。目の主構造体は、角膜、目の外側正面にある球状の透明な組織；目の色の付いた部分である虹彩；目の中に受けた光の量を均一化させる虹彩の中の適応可能な開口である瞳孔；光線を網膜状で焦点を合わせる目の中の小さな透明な円板である水晶体を含み、網膜は、目の後ろ側を形成し、網膜は、感知した光を、視神経を介して頭脳へ送る電気信号に変換し、網膜とレンズとの間の後方の空洞には、ガラス質の透明なゼリー状の物質で満たされる。レンズと角膜との間の前側及び後ろ側の室には、水性の透明な水状の液体で満たされる。
【0004】
自然な水晶体レンズは、柔軟で透明な両凸構造を有し、角膜と共に、光を網膜上に焦光するように光を反射する。レンズは、前側で後ろ側より平らになっており、毛様小帯と称する吊り下げ靱帯によりレンズが接続された毛様筋により湾曲が制御される。レンズの湾曲を変化させることにより、様々な距離の被写体の焦点を合わせるように、目の焦点距離が変化する。目から至近距離にある被写体を見るため、毛様筋が収縮し、レンズが厚くなり、その結果、丸い形状になって、高い屈折力を有する。遠い距離の被写体に対する焦点合わせに変更する場合には、レンズの弛緩及び焦点距離の増加を要する。湾曲を変更し、目の焦点距離を網膜上に被写体の鮮明な画像を形成するように適合させることを、遠近調節と称する。
【0005】
人では、水晶体レンズの屈折力は、自然な環境下で概略１８－２０ジオプトリであり、目の全光学出力の約１／３である。角膜が、目の全光学出力の残りの４０ジオプトリを供給する。
【0006】
目が年老いていくと、白内障と称する目の曇りにより、レンズの不透明度が増加し、糖尿病、外傷、ある医薬品及び過剰な紫外線を受けることにより、白内障を起こすことがあり得る。白内障は痛みがなく、結果として、曇ったぼやけた視界となる。白内障の治療には、曇ったレンズを取り除いて、一般的に眼内レンズ（ＩＯＬ）と称する人工のレンズに交換する手術が含まれる。
【0007】
他の加齢に関連する影響として、小さな字や近くの絵をはっきり見るのが困難なことで示される老眼と称するものがある。老眼は、一般的に、目の中の自然なレンズの厚みを増すことや柔軟性に欠くことにより生じると信じられている。加齢に関連する変化は、レンズを囲む毛様筋にも生じる。柔軟性が減ることにより、目の近くの被写体の焦点を合わせるのが難しくなる。
【0008】
近視、近眼のような他の視覚障害を矯正するため、様々な眼内レンズが採用されている。例えば、角膜が大きすぎる湾曲を有することにより、目で離れた被写体を見ることができなくなる。角膜の影響は、離れた光線を網膜上でなく、網膜より前側で焦点を合わせることで示される。遠視は、通常でなく扁平な角膜により生じ、目に入った光線が網膜の後ろ側で焦点が合い、近い被写体で焦点を合わせることができない。遠視は、視覚困難の他の一般的な原因であり、不均一な形状の角膜により画像がぼやける。多くの場合、白内障の手術の間、患者の目に眼内レンズが移植され、除去したレンズの光学出力の損失を補償する。従来のＩＯＬは単焦点で、典型的には、遠い（長距離の）焦点合わせを提供するのみであり、使用者は、例えば、読むためには、追加の眼科レンズ（例えば、眼鏡またはコンタクトレンズ）を使用する必要がある。ある近代的なＩＯＬは、多焦点の光学的な設計で、この問題を解決している。これにより、遠くの焦点合わせに加えて、近く及び／または中間距離の視覚を提供する。今日、市場に存在する多焦点眼内レンズは、２焦点または３焦点である。実際、４つの目標焦点距離を有する、例えば４焦点レンズと称する多焦点眼内レンズや、５つの目標焦点距離を有する、例えば５焦点レンズと称する多焦点眼内レンズが提案されている。
【0009】
多焦点眼科レンズは、屈折及び回折という２つの原理を利用している。これらの原理を用いた多焦点コンタクトレンズもある。老眼は、眼鏡またはコンタクトレンズで矯正され、多焦点光学系も選択できる。
【0010】
本記載では、これらの原理の間の物理的な差を図示するため、光の波モデルを採用している。このモデルでは、電磁波が、特定の方向に、特定の速度で、特定の波長、振幅及び位相を有して伝搬する。
【0011】
屈折は、光波が、空気や液体のような１つの媒体から、ガラスまたは樹脂のような光波の異なる伝搬速度を有する他の媒体に進むときに受ける偏光である。
【0012】
最も基本的な形式では、回折は、光波が対象物の凹凸に当たったときに、第２の光波の源となる物理効果に基づく。これらの第２の光波は、建設的または破壊的に互いに干渉し合う。干渉光波により運ばれる光路の長さの差異が、波長の半分の整数の倍数のとき、建設的な干渉が生じる。つまり、振幅が強化する態様で加算される。このことを、波が同位相であるとも称する。特定のポイントに到達した光波の間の光学経路の差異が、半波長の奇数倍のとき、破壊的な干渉が生じる。つまり、１つの波の頂部が、他の波の谷部と合致し、波を一部でまたは完全に互いに消滅させる。このことを、波が同位相にないと称する。
【0013】
多焦点眼科レンズは、一般的に両凸形状、平凸形状、両凹または平凹形状のレンズ本体を有し、曲率や厚みは、屈折により光学軸における第１の焦点を提供するように適合される。レンズ本体の前側及び後ろ側の表面の１つの面または両方の面において、透過表面レリーフまたは回折を備えることができ、透過表面レリーフまたは回折は、透過光を回折するように設計され、レンズ本体のそれぞれの表面における同心円状のリングまたは領域に配置される、一定のまたは間欠の空間を有する稜線及び／または溝を有する。間欠した空間、または稜線及び／または溝のピッチは、実質的にレンズの光学軸における破壊的及び建設的な干渉のポイントを定める。稜線及び／または溝の形状及び高さは、干渉による建設的な干渉のポイントにおいて提供される入射光の量を制御する。建設的な干渉のポイントは、一般的に、回折次数または焦点と称する。例えば、屈折の焦点と異なる、３焦点レンズの第２及び第３の焦点を提供するように、回折レリーフを設計することができる。
【0014】
多焦点眼科レンズの１つの共通なクラスでは、鋸歯タイプまたはバイナリのグレーチングを備える。本記載では、鋸歯タイプまたはギザギザのタイプという用語は、直線状または湾曲した単調な傾斜受光面のような単調な傾斜受光面を有する、繰り返し隣接して配置された複数のプリズム形状の透明な回折光学要素（ＤＯＥ）を備えた透光性回折グレーチングまたはレリーフのクラスを示す。本記載の目的において、バイナリタイプのレリーフという用語は、繰り返し間隔をあけて配置された複数の矩形またはプリズム形状の透光性を有するＤＯＥを備えた透光性回折レリーフのクラスを示す。
【0015】
レンズとして機能する場合、ギザギザのクレーチングの繰り返す間隔またはピッチは、中心またはレンズの光軸から半径方向に、単調に小さくなる必要がある。特に、第１の間隔がレンズの中心で始まり、第２の間隔が（１＊ｋ）０．５で始まる。ここで、ｋは、正の定数である。そして、第３の間隔が（２＊ｋ）０．５で始まり、第４の間隔が（３＊ｋ）０．５で始まり、更に続く。このように、回折光学系において、グレーチングを所謂ｒ２空間で表すことに優位性がある。
【0016】
ｒ２空間は、｜２λｆ｜で記載することができる。ここで、λは設計波長であり、ｆは第１回折次数の光学パワーの逆数である。回折レンズの間隔が、物理的な間隔で等距離でなくとも、これらは周期的である。これを把握する１つの方法は、ｒ２空間を見ることである。これを把握する他の方法は、各々の間隔において、焦点への光路長さの差が、厳密に１波長λずつ増加することである。周期性の源は、各々の間隔において、光路の長さの同一の増加である。
【0017】
このような基本的なレリーフの回折次数のような焦点の計算は周知であり、回折光学レンズの当業者にとって単純な事項である。一般的に、眼科レンズの使用について、基本的なレリーフまたはグレーチングの間隔やピッチは、目標の焦点を提供する第１及び／または第２回折次数を有するように選択される。このような基本的なレリーフにより、大半の光が低い回折次数で回折する。設計工程において、回折焦点で結合された所望の光の強度プロファイルに到達し、これらの基本的なグレーチングまたはレリーフの第１及び／または第２回折次数に回折するような振幅プロファイルを有するように構成される。しかし、このような進め方が、レンズに入射する光の最適の分布を導くものではない。何故ならば、多くの光は使われていないより高い回折次数に分布され、レンズの焦点の間の相対的な光分布の調整及び制御を、異なる瞳孔の大きさにおいて困難にし、多焦点レンズの全体的効率を著しく低下させるからである。
【0018】
回折レリーフまたはゴレーチングでの鋭い遷移は、機械加工の困難性を生じさせ、完成したレンズにおいて、光の散乱及び迷光、色収差、眩輝のような望まない光学現象が生じる。例えば、日光の直射または反射や、夜間の車のヘッドランプのような人工光といった明るい光の存在下で、視覚が困難になる。薄明視の状態下のような、ほのかな明かりで視覚される白色または色付きのリングやスポットのような後光効果が生じる。このような望まない光学効果のその他の例として、段差のある回折レリーフまたはグレーチングの鋭いエッジを滑らかにすることが提案される。滑らかには、サインまたはコサイン関数、多項式、フィルタリングまたはスパーガウス関数を用いた重畳積分を用いることができる。滑らかにすることにより、鋸歯タイプまたはバイナリタイプのＤＯＥの鋭いエッジや段差を、例えば、レンズの半径方向に伸ばしたり、分散させたりする効果が得られる。
【0019】
回折表面を比較するとき、重要なファクタは、回折効率である。回折効率は、どれだけの光学パワーを所望の回折次数に向けられたかの測定値となり、特に回折レンズ関しては、どれだけの光学パワーが所望の光学焦点に向けられたかの測定値である。２焦点レンズでは、レンズ本体の表面が、識別可能な２つの距離において、可能な限り良い視界を提供できるように最適化され、位相整合のフレネルレンズの原理を用いて、可能な限り最高の回折効率に達することができ、これにより、鋸歯タイプまたはギザギザのタイプの回折パターンを活用できる。参考として、刊行物"Refractive and diffractive properties of planar micro-optical elements", by M. Rossi et al., in Applied Optics Vol. 34, No. 26 (1995) p. 5996-6007が挙げられ、この刊行物は、参照として本書に組み込まれる。
【0020】
鋸歯タイプまたはギザギザのタイプの回折パターンでは回折プロファイルにおける不連続性の結果として、フレネルレンズは、眩輝に関して上記の全ての欠点を有する。それとともに、同じものを容易に正確に製造するのが困難である。しかし、３焦点レンズでは、レンズは、３つの焦点において可能な限り良好な視覚を提供し、鋭いエッジを有することなく、最適なグレーチングが得られる。
【0021】
等しい強度分布を有する３焦点リニアクレーチングの場合、刊行物"Analytical derivation of the optimum triplicator",by F. Gori et al., in Optics Communication 157 (1998), p. 13-16”が挙げられ、この刊行物は、参照として本書に組み込まれる。
【0022】
刊行物"Theory of optimal beam splitting by phase gratings. I. One-dimensional gratings", by L. A. Romero and F. M. Dickey, in Journal of the Optical Society of America Vol. 24, No. 8 (2007) p. 2280-2295"も挙げられ、この刊行物は、参照として本書に組み込まれる。この刊行物は、より一般的に記載され、少なくとも奇数の次数に等しく分割する最適なグレーチングが提供されている。後者の書面では、所定の目標次数のセットと、このような目標次数の中の所定の強度分布を見出すための数学的手段が提供されている。最適なグレーチングは、記載された強度分布において、最も高い回折効率を有するリニア回折グレーチングと定義される。
【0023】
刊行物Gori et al及びRomero et alでは、ビームスプリッタの意図のみによるリアアフェーズグレーチングが議論されている。
【0024】
出願人の国際出願ＷＯ２０１９／０２０４３５のように、Gori et. alによる３焦点グレーチングを、多焦点眼科レンズの設計に用いることができる。
【0025】
後述するように、ＷＯ２０１９／０２０４３５に記載の態様では、一般的なリニアグレーチングを提供できる。もし、リニアグレーチングの形状がｒ２空間におけるレンズプロファイルの形状に一致していれば、リニアグレーチングをレンズに変形させることができる。このように、リニアグレーチングを、構成するレンズの半径の２乗に変形させることができる。
【0026】
ＷＯ２０１９／０２０４３５Ａは、回折レリーフまたはグレーチングを備える多焦点眼科レンズを設計するための一般的なアプローチを開示しており、回折レリーフまたはグレーチングの回折プロファイルは、レンズ本体の半径方向における単閉鎖表示または関数により数学的に記載される。
【0027】
このような数学的な表示は、回折次数（－ｍ、＋ｍ）における目標焦点に分配された光量の所定に強度分布において想像できる最高の効率を有する入射光の分割が可能な回折グレーチングの位相プロファイル及び／または高さプロファイル、または振幅プロファイルを表すことができる。このようなグレーチングは、中央の次数で、（屈折焦点を作る）ゼロ次数を含む。もし、Ｍ＝１であれば、３焦点レンズを作れるし、もしｍ＝２であれば、５焦点レンズを提供できる。
【0028】
このようなグレーチングを設計する一つの有益な方法は、はじめに所望の目標次数及びこの次数間の所望の光分布を定め、そしてこれらの特性を提供する最適なグレーチングを設計する。
【0029】
レンズ本体の半径方向に延びる連続周期位相プロファイル関数を有する眼科レンズは、非継続またはジグザグのタイプの位相プロファイル関数を有するレンズに比べて、視界が快適でなく性能に劣る。例えば、関数が機能する変数、項、式のような引数の各々の点や値において、（１）関数がこのような点で規定され、（ｉｉ）右側及び左側からの点が存在して等しいように引数がなるときの関数の制限、（ｉｉｉ）点がこの点での関数の値に等しいように引数がなるときの関数の制限となるように、関数が働くとき、関数が連続すると称される。
【0030】
連続周期位相プロファイル関数を有するレンズは、特に、ジオプトリの計算ミスに対して鈍感になる。このことは、例えば、眼内レンズを装着する場合に医者や技師、または、コンタクトレンズを装着する場合の検眼医の正確でない計測装置に起因し、特に使用者により要求される内部光学パワーの修正における計算ミスとなる。更に、レンズを装着した後、レンズの傾斜及びずれにより生じる眼内レンズの場合の位置ずれ（偏心）に対する繊細さは、連続周期位相プロファイル関数を有するレンズでは無視することができると報告されている。このようなレンズは、レンズを進む入射光の光路で不均一性による眩輝、散乱が生じる可能性が低く、光輪を作りにくい。
【0031】
連続周期位相プロファイル関数を有するレンズは、特に、滑らかな曲線を有する場合、例えば、鋸歯タイプまたはバイナリタイプのグレーチングまたはレリーフに比べて、計算されたプロファイルに応じて、より容易に製造できるという利点を有する。
【0032】
上記の利点の結果は、より大きい部分において、連続周期位相プロファイル関数を有する回折グレーチングでは、鋭いエッジを有する同心リングまたは領域を要さないところから生まれる。
【0033】
連続周期位相プロファイル関数により規定された回折グレーチングの光学伝送機能または光搬送機能を有するレンズは、目標焦点の選択の自由だけでなく、選択された目標焦点の各々における光の分配の制御も提供するレンズ本体の半径または光軸への半径方向の距離の関数として、位相プロファイル関数の引数を調整することにより、このようなレンズの回折及び／または屈折焦点における相対的な光分布を調整することができる。これにより、例えば、異なる瞳孔サイズにおいて、目標焦点における光分布の調整を、個々に、異ならせて実施できる。よって、レンズ表面全体を、多焦点に向けて最適化できる。
【0034】
実際、人の目にＩＯＬを埋め込んだ後、全体として新しい目の焦点特性を計測する必要がある。つまり、ＩＯＬの埋め込みの結果の第１の客観的な表示として、新しいレンズと使用者の目の残余部分とからなる完全な視覚システムを一体的に計測する。実際、例えば、大半の医者は、オートレフラクトメータによる単純な計測に頼る。自答的なレフラクトメータまたはオートレフラクトメータは、例えば、人の屈折エラーの客観的な計測及び眼鏡またはコンタクトレンズの処方箋を提供するように、目の検査中に用いられるコンピュータ制御の装置である。これは、光が人の目に入ったときに、どのように光が変化するか計測することにより達成される。オートレフラクトメータは、患者の目が適切に像に焦点付けられたときに定められる。
【0035】
多焦点眼内レンズを移植された後、レンズの利点の前の適応時間が、使用者により十分評価される。これが、使用者の目の中及び頭の中における適応プロセスによる。臨床的な観察により、移植の後、使用者ははじめに遠位焦点に対して適応し、多焦点レンズに関して、数日、数週間たって、最終的に２つの焦点、例えば、近く及び中間の焦点に対して適応することが示される。しかし、全ての瞳孔サイズに対して多焦点で全く最適化されたレンズにおいて、遠位焦点に対する適応時間が増加することもある。このことは、使用者にとって喜ばしくなく不快である。
【0036】
ＩＯＬにおいて全ての焦点を正しく測定するため、プロトコールが存在するが、このようなプロトコールを完全に提供するには、しばしば過大な時間消費として捉える必要があり、例えば、測定により、多焦点ＩＯＬの１つの光学強度のみが得られる場合もある。測定は、しばしば医者、眼科医、検眼医が行う場合だけでなく、定期的に医療技師が代わりに回折遠位焦点を計測する場合があり、手術が成功するか否かの間違った結論を導く虞がある。
【0037】
鋸歯タイプのＩＯＬにおいて、例えば、測定は、確かに一般的に遠位焦点を示す。しかし、ＷＯ２０１９０２０４３５の教えに従って製造されたレンズでは、多焦点で最適化するとき、使用者の異なる瞳孔サイズで３以上の焦点を提供し、これはレンズの屈折強度なので、このようなタイプのＩＯＬの測定された１つの焦点は、通常、中間焦点となる。オートレフラクトメータを用いて実際に測定された焦点は、回折焦点の１つではなく、たびたび中間または屈折焦点であることを、測定に関わった人に確信させるのは非常に困難である。
【0038】
ＷＯ２０１９０２０４３５から、眼科レンズの多焦点特性は、光軸近傍のレンズ本体の表面の半径方向における第１領域に限定されることが知られており、一方、レンズ本体の半径方向で第１領域を越えて、レンズ本体の外周端部に向けた更なる外側において、例えば、レンズが２焦点の特性を有する第２領域を備えることができる。例えば、第２領域において、中間及び遠位焦点の焦点を提供することができる。しかし、このタイプのレンズを測定するとき、オートレフラクトメータが、しばしば中間、例えば、屈折焦点を示す場合がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0039】
よって、全ての目標焦点における相対的な光強度を調整または制御して、目標とする３以上の回折次数または焦点における自由度を提供する改良された眼科レンズの設計が必要であり、特に、異なる瞳孔サイズにおいて、使用者または患者の適応時間を改善し、遠位及び近位焦点の何れかにおいて、容易に回折焦点を測定する可能性を提供できることが必要となる。
【課題を解決するための手段】
【0040】
第１の態様では、少なくとも近位、中間及び遠位を見るための焦点を備える眼科多焦点レンズが提供される。透光性レンズ本体を有するレンズは、レンズ本体の光軸からレンズ本体の表面を横切って、同心に半径方向ｒに延びる回折クレーチングを備える。レンズ本体は、中間視覚のための屈折焦点、及びレンズ本体への入射光の位相を変化させるように配置された１つの連続周期関数として表され、少なくとも回折次数＋ｍの近位視覚及び回折次数－ｍの遠位視覚のための回折焦点を提供する光学ウエーブスプリッタとして機能する位相プロファイルφ（ｒ）を有する周期回折グレーチングを備えるように設計される。ここで、ｍは正の整数である。
【0041】
本開示に係るレンズ本体は、レンズ本体の光軸からレンズ本体の表面を横切って、半径方向ｒに所定の距離延び、回折焦点の１つと一致する焦点を提供するレンズ本体への入射光の位相を変化させるように配置された連続位相プロファイル関数ψ（ｒ）を有する単焦点中央ゾーンを備え、単焦点中央ゾーンが終端するレンズ本体の半径方向の位置における遷移ポイントから、回折グレーチングが備えられる。遷移ポイントにおいて、回折グレーチング及び単焦点中央ゾーンが同一の振幅値を有する。
【0042】
本開示は、回折グレーチングにより提供される回折焦点の１つと一致する焦点を有する単焦点部分を眼科レンズの中心に備えることにより、ＩＯＬを移植した後、比較的小さな瞳孔サイズにおいて、もし、単焦点部分の焦点が目標の回折焦点の１つと一致する場合、レンズ及びレンズと目の組み合わせのような患者の完全な視覚システムの目標の回折焦点の１つを正確に測定できるという見識に基づく。
【0043】
回折次数＋１の近位視覚のための目標焦点、回折次数-１の遠位視覚のための目標焦点及びゼロ次数とも示される目標中間焦点を仮定する。単焦点中央ゾーンの焦点が遠位視覚の目標焦点と一致するとき、目標遠位視覚に対するレンズと目の組み合わせのような患者の視覚システムの適応を、単焦点中央ゾーンのサイズの範囲における瞳孔サイズに対して計測することができる。同様に、単焦点中央ゾーンの焦点が近位視覚の目標焦点と一致する場合も同様である。
【0044】
オートレフラクトメータが、患者の瞳孔の周囲における計測を行う。しかし、光の状態によって、しばしば医者は、瞳孔が概略３ｍｍ以下の径であると計測する。本開示により製造されたレンズを計測したとき、典型的な瞳孔のサイズは、１－２ｍｍの径を有する。つまり、このような寸法から、計測を行う人は、計測は、単焦点中央ゾーンの焦点に基づく結果を示すと知る。
【0045】
更に、本開示では、瞳孔サイズの大きな範囲において、単焦点中央ゾーンにより提供される強い遠位焦点または近位焦点を得ることができる。外部周囲条件及び／または日中の条件において、遠位または近位焦点が支配的である。これにより、例えば、ＷＯ２０１９０２０４３５に開示されたような先行文献の多焦点レンズに比べて、全ての焦点が、使用者の視覚システムで許容されるまでにおいて、単焦点中央ゾーンにより提供される焦点合わせを適応させる時間の短縮と、より快適な経験を導く。
【0046】
上記のように、鋭いエッジを有する同心リングまたはゾーンを備えず、連続周期位相プロファイル関数を有するレンズは、レンズを通る光の光路の不均一性に起因する眩輝または散乱が生じる可能性が低く、例えば、鋸歯タイプまたはバイナリタイプのグレーチングまたはレリーフに比べて、計算されたプロファイルに応じて、より容易に製造できる。
【0047】
これらの利点は、レンズ本体の半径方向の位置における遷移ポイントにおいて、本開示でも維持される。遷移ポイントは、単焦点中央ゾーンが終端し、回折グレーチングが開始する。単焦点中央ゾーンの高さプロファイルまたは振幅プロファイル、及び回折グレーチングの高さプロファイルまたは振幅プロファイルが一致した振幅値を有する。つまり、レンズ本体の表面を横切るレンズの全体的な光学プロファイルの振幅または高さの飛躍を、効果的避けることができる。これにより、レンズを進む光の光路における不均一性を防ぐことができる。
【0048】
ミクロ機械加工やダイモンド旋削による眼科レンズの製造における重要なステップは、例えば、切削痕を取り除くように機械研磨することである。品質要求及び眼内レンズの医学的規定に従うため、全ての視覚可能な切削痕を取り除く必要がある。しかし、非常に低いレベルの切削痕を取り除くには、高価な機械を要し、低速施策を要する。切断の後、レンズを磨くことができれば、加工をより速く行うことができる。
【0049】
回折レンズの高さプロファイルにおける鋭い角度は、機械研磨を複雑にする。レンズの高さプロファイルの観点から、機械研磨が不可能な場合、危険な化学薬品を要する化学研磨を用いるか、または研磨を要しないようにレンズを製造するかの何れかを行う必要がある。後者の場合、低い歩留り及び高価な機械の一方または両方により、製造コストが非常に高騰する。
【0050】
本開示に係るスムーズな回折形状により、研磨が許容され、これにより、高さプロファイルで鋭い遷移部を有するレンズに比べて、大きく歩留りを増加させることができる。
【0051】
本開示に係る眼科多焦点レンズの１つの実施形態では、回折グレーチングがウエーブタイプの回折パターンを備える。例えば、周期回折グレーチングの位相プロファイルφ（ｒ）が、連続ウエーブタイプ関数を備え、頂部と谷部の振幅値が交互に現れ、遷移ポイントが、回折グレーチングの谷部の振幅値よりも頂部の振幅値により近く位置する。
【0052】
遷移ポイントが、回折グレーチングの谷部の振幅値よりも頂部の振幅値により近くで生じるとき、レンズの回折効率が増加することが見て取れる。つまり、遷移ポイントが、レンズ本体の表面の回折グレーチングのピークに近いとき、回折効率が増加する。
【0053】
本開示に係る眼科多焦点レンズのその他の実施形態では、遷移ポイントと、レンズ本体の半径方向ｒにおいて計測された頂部振幅値との間の距離が、ｒ２空間で見るとき、ｒ２空間における回折グレーチングの周期またはピッチの０．２５より小さく、好ましくは、ｒ２空間における回折グレーチングの周期またはピッチの０．２より小さい。
【0054】
回折グレーチングの回折プロファイルの計測から、２乗ｒ軸において測定を表示することにより、回折グレーチングの周期を定めることができる。
【0055】
よって、単焦点中央ゾーンの振幅プロファイルから回折グレーチングの振幅プロファイルまでの比較的スムーズな遷移、及び改善された回折効率が、頂部振幅値の横の回折グレーチングの振幅プロファイルの上昇または降下エッジにおける遷移ポイントを研磨することにより得られる。
【0056】
つまり、回折グレーチングの特定の山振幅値の先導するまたは上昇するエッジ、及び追従するまたは下降するエッジの１つにおいて、単焦点中央ゾーンと回折グレーチウングとが合流する。例えば、このようなウエーブタイプ周期回折プロファイルのこのようなエッジでは、この山振幅値に向けた何れかの方向において、半径方向の距離が減じられるとともに、レンズ本体の表面が減じられる。
【0057】
本開示の１つの実施形態において、少なくとも単焦点中央ゾーンの半径の１つにおいて、回折グレーチングの位相プロファイル関数φ（ｒ）に基づいて、回折グレーチングの振幅プロファイルＨ（ｒ）の偏角及び／または振幅を適応させ、単焦点中央ゾーンの位相プロファイル関数ψ（ｒ）に基づいて、単焦点中央ゾーンの位相プロファイルｈ（ｒ）の偏角及び／または振幅を適応させる。
【0058】
本開示に係る眼科多焦点レンズの回折グレーチング及び単焦点中央ゾーンは、レンズ本体の表面の一部を横切るように、半径方向に、両方とも対称に、レンズ本体の光軸に関して対称に延びることができる。対称な実施形態では、光軸が、レンズ本体の中心から半径方向ｒに移動したレンズ本体の表面の点を含むことができる。実際、殆どの場合、対称な実施形態が適用される。本開示に係る眼科用多焦点レンズの実施形態では、回折グレーチングの周期位相プロファイルφ（ｒ）の偏角及び振幅の一方または両方が、レンズ本体の光軸からの半径方向ｒにおける距離の関数として変化する。
【0059】
連続周期位相プロファイル関数を有する回折グレーチングを備える眼科レンズの焦点の光分布は、位相プロファイル関数の偏角及び振幅の一方または両方を、レンズ本体の光軸への半径方向または放射状の距離の関数として変調することにより、相対的に大きな強度範囲にわたって優れて調整できることが、ＷＯ２０１９０２０４３５から知られている。
【0060】
このような態様により、様々な瞳孔のサイズに対して、レンズの各々の焦点における所望の相対的な光分布を、本開示に係る回折焦点の１つにおける光量に対する短焦点中央ゾーンの貢献に関わらず、または貢献によって、効果的に確立することができ、中央ゾーンの半径を適合させる、及び／または中央ゾーンの振幅プロファイルｈ（ｒ）の振幅を適合させる、及び／または回折グレーチングの振幅プロファイルＨ（ｒ）の偏角及び／または振幅を適合させるといったような、上記の任意の方法により、遷移ポイントをセットすることにより、焦点における目標光分布における影響を修正する。
【0061】
本開示に係る眼科多焦点レンズの実施形態において、回折グレーチング及び単焦点中央ゾーンは、
光軸、回折クレーチングにより提供される回折焦点の１つと一致する第１領域の焦点を含むレンズ本体の第１領域において、単焦点の特性を提供し、
レンズの半径方向において第１領域を越えて延びるレンズ本体の第２領域において、多焦点特性を提供し、
レンズ本体の外周端部に向けて半径方向において第２領域を越えて延びるレンズ本体の第３領域において、２焦点特性を提供する
ように配置される。
光軸、回折クレーチングにより提供される回折焦点の１つと一致する第１領域の焦点を含むレンズ本体の第１領域において、単焦点の特性を提供し、
レンズの半径方向において第１領域を越えて延びるレンズ本体の第２領域において、多焦点特性を提供し、
レンズ本体の外周端部に向けて半径方向において第２領域を越えて延びるレンズ本体の第３領域において、２焦点特性を提供する
ように配置される。
【0062】
このような実施形態により、眼科レンズの多焦点特性は、レンズ本体の表面の半径方向において、例えば、レンズの第１領域のような単焦点中央ゾーン及びレンズ本体の外周端部の間に位置する第２領域に限定される。半径方向において更に外側の第２領域を越えてレンズ本体の外周端部に向けて、レンズは、２焦点特性を有する第３領域を備える。
【0063】
このタイプのレンズは、使用者の瞳孔サイズに対して、好ましく調整された最適化された回折効率を提供する。第１、第２及び第３領域の寸法は、強いまたは比較的強い周囲の光状態に対して、例えば、本を読むとき、人の瞳孔サイズは、主にレンズの第１及び第２領域をカバーするように配置され、光学パワーの殆どが、近位及び中間距離の視覚のための焦点に向くように配置される。少ない光の状態では、夜に車を運転するとき、例えば、瞳孔サイズは比較的大きくなり、レンズの全ての表面領域をカバーするように配置され、光学パワーの殆どが、中間及び遠位の視覚のための焦点に向くように配置される。当業者は、それぞれの表面領域における焦点の間の光学パワーの比率は、レンズの単焦点第１領域が、近位または遠位の焦点の何れに寄与するかによる。
【0064】
本開示に係る眼科多焦点レンズの実施形態において、単焦点中央ゾーンは、遠位視覚のための回折焦点と一致する焦点を生成する。
【0065】
ＩＯＬを移植した後、例えば、患者は、遠位視覚の方が、近位視覚及び中間距離視覚の一方または両方よりも速く適合することが観察される。上記の実施形態では、患者に、例えば遠位視覚のような１つの良く規定された単焦点を与え、患者は素早く適合し、移植の後の早い段階で既に日常の活動の多くを上手く実行できるようになる。更に、この実施形態では、特定の単焦点中央ゾーンのみが遠位視覚を与えることを知っているので、医者は容易にレンズを評価できる。患者の瞳孔の寸法が単焦点中央ゾーンの直径より小さいとき、（オート）レフラクトメータを用いて視覚システムを測定した場合でも、遠位視覚の測定が保証される。
【0066】
本開示に係る眼科レンズは、半径方向の位置に遷移ポイントを有し、単焦点中央ゾーンまたは第１領域が０．８－１．３ｍｍの範囲の直径を有し、遠位視覚及び近位視覚に対する目標焦点に分配される入射光の強度の比が、０．８－２．０の遠／近比率範囲であるように設計された、回折グレーチングの位相プロファイル関数φ（ｒ）と、単焦点中央ゾーンの位相プロファイル関数ψ（ｒ）を有し、当該眼科レンズは、実際、移植されたレンズの過半をカバーする。
【0067】
単焦点ゾーンのプロファイルの形状または高さは、単焦点レンズから知られている複数の連続屈折プロファイルから選択することができる。非球面の表面は、実際に知られた単焦点レンズの最も一般的な形状の中にある。
【0068】
本開示の多焦点眼科レンズの実施形態によれば、単焦点中央ゾーンは、下式で規定される連続位相プロファイル関数ψ（ｒ）を備える。
【0069】
【数1】
【0070】
ｒ：レンズ本体の光軸からの半径方向における距離、［ｍｍ］、
ｆ：単焦点中央ゾーンの焦点距離、［ｍｍ］、及び
λ：設計波長、［ｍｍ］
ｆ：単焦点中央ゾーンの焦点距離、［ｍｍ］、及び
λ：設計波長、［ｍｍ］
【0071】
幾何光学または光線光学を用いた近軸近似において、
レンズのこのような光線及び光軸の間の角度θが、ｔａｎθ≒ｓｉｎθとみなせるような、例えば、＜＜１ラジアンのような小さな値に維持され、
単焦点中央ゾーンの上記の位相プロファイル関数（１）が下式まで減少する。
レンズのこのような光線及び光軸の間の角度θが、ｔａｎθ≒ｓｉｎθとみなせるような、例えば、＜＜１ラジアンのような小さな値に維持され、
単焦点中央ゾーンの上記の位相プロファイル関数（１）が下式まで減少する。
【0072】
【数2】
【0073】
代替的な単焦点中央ゾーンの屈折プロファイルは、下式で規定される。
【0074】
【数3】
【0075】
ｚ（ｒ）：光軸から距離ｒにおけるサグ
ｒ：レンズ本体の光軸からの半径方向における距離、［ｍｍ］、
Ｒ：曲率半径、［ｍｍ］、及び
κ：レンズの形状を規定する円錐定数、
ｈ：（光軸からの）半径座標、及び
Ａ２ｎ：（より高次の非球面光学要素を許容する）修正多項式の係数。
ｒ：レンズ本体の光軸からの半径方向における距離、［ｍｍ］、
Ｒ：曲率半径、［ｍｍ］、及び
κ：レンズの形状を規定する円錐定数、
ｈ：（光軸からの）半径座標、及び
Ａ２ｎ：（より高次の非球面光学要素を許容する）修正多項式の係数。
【0076】
用語”サグ”は、円筒から開始し、端部ｚ（ｒ）の1つから非球面レンズをカットすることにより、中心光軸からそれぞれ距離ｈでカットする深さを提供することから思いつくことができる。ここで、Ｒｈａ円柱の曲率半径である。
【0077】
前述のように、リニア位相グレーチングのために計算された所望の多焦点グレーチングを提供し、そのグレーチングを回折レンズまたは回折レンズの一部に変換することは、しばしば有効である。例えば、Ｇｏｒｉらにより、光学的に三重化する最適な方法が証明されている。例えば、入射光を各次数で同じ光強度を有するように３の次数に分割するビームスプリッタが下式で提供される。
【0078】
【数4】
【0079】
φｌｉｎ（ｘ）：リニア位相グレーチングの位相プロファイル、ｘ：グレーチングが延びる軸または距離、［ｍｍ］。
この規定では、１周期は厳密に１単位長さである。
この規定では、１周期は厳密に１単位長さである。
【0080】
本開示に係る多焦点眼科レンズの実施形態において、回折グレーチングが、ウエーブスプリッタとして稼働するように配置され、回折次数＋１及び－１の２つの回折焦点を備え、位相プロファイル関数が、ＷＯ２０１９０２０４３５に開示された、例えば、下式のような単一連続期間閉鎖形式表現または関数により表される。
【0081】
【数5】
【0082】
ｒ：レンズ本体の光軸からの半径方向の距離、または外側への半径、［ｍｍ］、
Ａ（ｒ）：レンズ本体の半径方向の位相プロファイル関数の振幅変調関数、
Ｆ［α＊Ｇ］：ウエーブスプリッタ機能を提供するレンズ本体の半径方向の関数、
Ｇ（ｒ）：ｒ２空間における連続周期関数、
α（ｒ）：Ｇの偏角マグニチュード変調関数、
Ｓ（ｒ）：ｒ２空間におけるＧの偏角変調関数、［ｍｍ］、
Ｔ：ｒ２空間における回折グレーチングの周期またはピッチ、［ｍｍ２］、及び
Ｂ（ｒ）：連続周期位相プロファイル関数の振幅調整関数。
偏角マグニチュード変調関数α（ｒ）及び偏角変調関数Ｓ（ｒ）の少なくとも１つが、レンズ本体の光軸の半径方向の距離の関数として、変調された偏角を備える。
Ａ（ｒ）：レンズ本体の半径方向の位相プロファイル関数の振幅変調関数、
Ｆ［α＊Ｇ］：ウエーブスプリッタ機能を提供するレンズ本体の半径方向の関数、
Ｇ（ｒ）：ｒ２空間における連続周期関数、
α（ｒ）：Ｇの偏角マグニチュード変調関数、
Ｓ（ｒ）：ｒ２空間におけるＧの偏角変調関数、［ｍｍ］、
Ｔ：ｒ２空間における回折グレーチングの周期またはピッチ、［ｍｍ２］、及び
Ｂ（ｒ）：連続周期位相プロファイル関数の振幅調整関数。
偏角マグニチュード変調関数α（ｒ）及び偏角変調関数Ｓ（ｒ）の少なくとも１つが、レンズ本体の光軸の半径方向の距離の関数として、変調された偏角を備える。
【0083】
式（４）において、均等な光強度分布を有する３焦点ビームスプリッタにおける最高回折効率を有するリニア位相グレーチングが規定される。もし、偏角がｘからｘ２に変更された場合、レンズの修正ゾーン距離を伴う位相プロファイルが提供される。もし、これが式（５）の位相プロファイル関数φ（ｒ）に適用される場合、Ｆ［α＊Ｇ］は、逆タンジェント関数であり、Ｇ（ｒ）はサイン関数である。Ｓ（ｒ）＝０、Ａ（ｒ）＝１及びＢ（ｒ）＝０の場合、ｘ２空間から見たとき、リニア位相グレーチングと同一に見えるような回折グレーチングに到達する。レンズとして、それは、±１回折次数または０次数における焦点で最高の効率を有するように入射光を分割する平面回折グレーチングの連続周期位相プロファイル関数である。
【0084】
異なる瞳孔サイズに応じた目標焦点における光分布を調整するため、上記の連続周期プロファイル関数（４）の偏角を変調するため、α（ｒ）及びＳ（ｒ）の両方を個々に選択することができる。
【0085】
偏角変調関数Ｓ（ｒ）の定数は、連続周期位相プロファイル関数の位相シフトを表し、位相プロファイル関数の傾斜の開始を定め、これにより、＋１回折次数においてより光が回折されるか、または－１回折次数においてより光が回折されるかが、それぞれ、サイン及び位相シフト値に依存する。
【0086】
Ｓ＝±０．２５＊Ｔのような、グレーチング周期Ｔの一部として位相シフトＳ（ｒ）を表すことは有利なことである。当業者は、回折グレーチングの周期Ｔの整数値を含む特定の位相が、単一周期Ｔ内の対応する位相シフトとして同じ効果を奏すると評価する。
【0087】
本開示によれば、連続周期位相プロファイル関数（５）の振幅変調関数Ａ（ｒ）及び振幅変調関数Ｂ（ｒ）の少なくとも１つの適用により、回折及び屈折焦点における光分布を更に調整することができる。
【0088】
振幅変調関数Ａ（ｒ）及びＢ（ｒ）は、瞳孔のサイズに応じて±１次数及び０次数の間で分配される光量の更なる制御を提供する。一般的に、位相プロファイルにおける最大位相遅延が設計波長未満の場合、振幅変調関数の何れかまたは両方の増加により、０次次数または屈折焦点に比べて、±１次の次数、例えば、回折焦点において回折される光量を増加させるであろう。一方、振幅変調関数の何れかまたは両方の減少により、回折焦点に比べて、屈折焦点において提供される光量を増加させるであろう。
【0089】
振幅変調関数は、アポダイズのため、レンズの中心または光軸からの半径方向の距離の関数として変化することができる。振幅を変更することは、屈折焦点のような中間における相対的な光強度を制御する態様である。本開示に係る実際の実施形態として、振幅変調関数Ａ（ｒ）及びＢ（ｒ）は、レンズ本体の一部において一定であることができる。
【0090】
偏角マグニチュード変調関数または光分布パラメータα（ｒ）により、本開示の中間視覚の焦点のような、０次次数で分配された光量を調整することができる。本開示によれば、α（ｒ）がレンズ本体の一部にわたって一定値を有することができる。特に、α（ｒ）の値が、例えば、２及び３の間の範囲にあることができる。
【0091】
これにより、本開示に係る眼科レンズの実施形態において、回折グレーチングの位相プロファイル関数（４）は、下式に規定するように減少する。
【0092】
【数6】
【0093】
Ｓ（ｒ）は、ｒ２空間において－０．５＊Ｔ及び０．５＊Ｔの間の範囲の定数を有し、
Ａ（ｒ）が定数を有し、
α（ｒ）が２．５及び３の間の範囲の定数を有する。
Ａ（ｒ）が定数を有し、
α（ｒ）が２．５及び３の間の範囲の定数を有する。
【0094】
例えば、研磨によるようなレンズの仕上げ工程により。回折グレーチングの高さの減縮を考慮するため、１．０５－１．１５の間のように、レンズ表面にわたって、振幅変調関数Ａ（ｒ）の値は、一定にすることができる。このような仕上げ工程を要さないレンズ本体では、Ａ（ｒ）の値を１にすることができる。
【0095】
本開示によれば、単焦点中央ゾーンの位相プロファイル関数及び／または回折グレーチングの位相プロファイル関数を算術的に分析的に計算することができるが、コンピュータの計算により、一方または両方の位相プロファイル関数を提供することができる。位相フロファイル関数はフーリエ級数で表され、各々の回折次数は、それぞれのフーリエ係数で表される。目標焦点を伴う回折次数のフーリエ係数の２乗絶対値または加算２乗絶対値の合計が最大となるように、位相プロファイル関数を計算できる。
【0096】
式（４）では、均等な強度分布を有する３焦点グレーチングのための最適なリニア位相グレーチングが示されている。所望の特性を有する特定の光学グレーチングを設計することは、しばしば有益である。Ｒｏｍｅｒｏらによる既に述べた書面において、所望の目標焦点のセット及びそれらの間の特定の強度分布のための最適なリニア位相グレーチングを見つける方法論が開示されている。３焦点グレーチングの場合、Ｒｏｍｅｒｏらに基づく、リニア位相グレーチングの完全な単純化していない式φｌｉｎ（ｘ）は、下式で表される。
【0097】
【数7】
【0098】
γ１、γ２、γ３は、それぞれ、それぞれの回折次数－１、０、１の相対的な強度を示し、
α１、α２、α３は、位相プロファイル関数のそれぞれのフーリエ係数の位相を表し、
μ１、μ２、μ３は、最適化された定数であり、
｜αｋ｜＝Ｎにおいて、Ｎは正の定数であり、｜αｋ｜は、ｋ＝１、２、３における回折グレーチングのフーリエ係数αｋの振幅を表し、
ｘは、グレーチングが延びる軸方向を示す。
この定義において、１周期は１ユニット長さである。
α１、α２、α３は、位相プロファイル関数のそれぞれのフーリエ係数の位相を表し、
μ１、μ２、μ３は、最適化された定数であり、
｜αｋ｜＝Ｎにおいて、Ｎは正の定数であり、｜αｋ｜は、ｋ＝１、２、３における回折グレーチングのフーリエ係数αｋの振幅を表し、
ｘは、グレーチングが延びる軸方向を示す。
この定義において、１周期は１ユニット長さである。
【0099】
ｘをレンズ半径ｒの２乗に置き換えることにより、式（７）におけるグレーチングを、レンズの３焦点部分として用いることができる。より正確には、式（５）の等価式に到達するため、ｘは、１／Ｔ（ｒ２－Ｓ（ｒ））に置き換わるべきである。
【0100】
上記の式（５）に等価のレンズ式は、式（７）のリニアグレーチングから形成できる。
【0101】
式（７）で規定された位相プロファイルφｌｉｎ（ｘ）は下式に到達する。
【0102】
【数8】
【0103】
φ（ｒ）は、レンズ回折グレーチングの連続周期位相プロファイル関数であり、
ｒは、レンズ本体の光軸からの半径方向の距離または外側に向けた半径［ｍｍ］であり、
Ａ（ｒ）は、連続周期位相プロファイル関数の振幅変調関数であり、
Ｂ（ｒ）は、連続周期位相プロファイル関数の振幅変調関数であり、
Ｓ（ｒ）は、ｒ２空間［ｍｍ２］における偏角変調関数及びｒ２空間ｒ２空間［ｍｍ２］における回折グレーチングのＴ周期またはピッチである。
ｒは、レンズ本体の光軸からの半径方向の距離または外側に向けた半径［ｍｍ］であり、
Ａ（ｒ）は、連続周期位相プロファイル関数の振幅変調関数であり、
Ｂ（ｒ）は、連続周期位相プロファイル関数の振幅変調関数であり、
Ｓ（ｒ）は、ｒ２空間［ｍｍ２］における偏角変調関数及びｒ２空間ｒ２空間［ｍｍ２］における回折グレーチングのＴ周期またはピッチである。
【0104】
このため、Ｒｏｍｅｏらからの理論は、それぞれ正及び負の回折次数に対応する遠位及び近位の焦点に適用される。これは、本願の記載で他に用いられた反対のものである。理論的な観点から、この次数及び焦点の逆転は不適切である。
【0105】
Ｒｏｍｅｒｏらによる数式から、次数（－１、０、＋１）において等しく分割する光学３焦点グレーチングを見出すため、下記の式に到達した。
【0106】
【数9】
【0107】
この定義は、９０度（０．２５＊Ｔ）シフトの場合を除き、上記の式（４）に一致している。レンズを適切に形成するとき、このシフトを考慮する必要がある。
【0108】
均等な強度分布の代わりに、例えば、回折グレーチングが（１．２、１、１）の（近位、中間、遠位）の分割を有するように提供された場合、これらの要求を満たす最適な回折グレーチングを表現する方法は、式（７）に関するＲｏｍｅｒｏらの教えを、下式に規定される定数を有するように提供することによる。
【0109】
【数10】
【0110】
本開示に係る多焦点眼科レンズのその他の実施形態では、回折格子が、＋１、０、－１の回折次数の回折焦点を備えた対称な光学ウエーブスプリッタとして機能するように配置される。レンズ回折グレーチングの単一連続周期位相プロファイル関数φ（ｒ）が、上記の式（７）及び（８）により規定される。特定の実施形態では、式（１０）による定数が、式（７）及び（８）に適用される。
【0111】
レンズ本体の表面は、フーリエフィルタリングまたはカーネル畳み込みを適用することにより修正することができ、回折次数の間のエネルギ分布を変更し、望まない迷光を除くように、レンズプロファイルを滑らかにしたり、少し修正するために、他の既知の信号処理を適用することができる。このような修正は、ｒ２空間で適用すると、しばしば容易に行うことができる。
【0112】
本例えば、４焦点レンズと称する４つの目標焦点を有する多焦点眼科レンズや、５焦点レンズと称する５つの目標焦点を有する多焦点眼科レンズの光分布を設計し、調整するのに、開示による教えを同等に適用できることに、更に注視すべきである。
【0113】
上記で説明したような±１の第１外接次数とは異なる、少なくとも、近位及び遠位の視覚を有する対称または非対称なビームスプリッタの屈折及び回折焦点において、所望の光分布を提供するための位相関数または位相プロファイル関数を計算するため、数値的方法が必要となる。
【0114】
次の実施態様では、少なくとも近位、中間、遠位を視覚するための焦点を含む、眼科多焦点レンズを製造する方法を提供する。レンズは、レンズ本体の表面の一部を横切るレンズ本体の光軸から半径方向ｒにおいて同心に延びた回折グレーチングを備えた透光性を有するレンズ本体を有する。レンズ本体は、中間視覚のための屈折焦点を提供するように設計され、回折グレーチングは、レンズ本体への入射光の位相を変化させ、少なくとも、回折次数＋ｍの近位視覚のための回折焦点、及び回折次数－ｍの遠位視覚のための回折焦点
を提供する光学ウエーブスプリッタとして機能するように配置された、単一連続周期関数として表現される位相プロファイルφ（ｒ）を有するように設計される。ここで、ｍは、正の整数であり、方法は、
－多焦点レンズの近位、中間及び遠位の目標焦点を定めるステップ、
－中間視覚の目標焦点を有する光等価レンズ本体を提供するステップ、及び
－近位び遠位の目標焦点を有する回折グレーチングを提供するステップ
を含み、
－レンズ本体の光軸から半径方向にｒだけレンズ本体を横切って延び、遠位及び近位の目標焦点の１つと一致する焦点を提供するように、レンズ本体の入射光の位相を変えるように配置された連続位相プロファイル関数ψ（ｒ）を有する単焦点中央ゾーンを提供するステップ、
－回折グレーチングの位相プロファイル関数φ（ｒ）に基づいて回折グレーチングの振幅プロファイル関数ｈ（ｒ）、及び単焦点中央ゾーンの位相プロファイル関数φ（ｒ）に基づいて単焦点中央ゾーンの振幅プロファイルＨ（ｒ）を定めるステップ、
－単焦点中央ゾーンが終端し、遷移ポイントで、回折グレーチング及び単焦点中央ゾーンが同じ振幅値を有する、レンズ本体の半径方向の位置における遷移ポイントを定めるステップ、及び
－定めた遷移ポイントに応じて、単焦点中央ゾーン及び回折グレーチングを適用するステップ
により特徴付けられる。
を提供する光学ウエーブスプリッタとして機能するように配置された、単一連続周期関数として表現される位相プロファイルφ（ｒ）を有するように設計される。ここで、ｍは、正の整数であり、方法は、
－多焦点レンズの近位、中間及び遠位の目標焦点を定めるステップ、
－中間視覚の目標焦点を有する光等価レンズ本体を提供するステップ、及び
－近位び遠位の目標焦点を有する回折グレーチングを提供するステップ
を含み、
－レンズ本体の光軸から半径方向にｒだけレンズ本体を横切って延び、遠位及び近位の目標焦点の１つと一致する焦点を提供するように、レンズ本体の入射光の位相を変えるように配置された連続位相プロファイル関数ψ（ｒ）を有する単焦点中央ゾーンを提供するステップ、
－回折グレーチングの位相プロファイル関数φ（ｒ）に基づいて回折グレーチングの振幅プロファイル関数ｈ（ｒ）、及び単焦点中央ゾーンの位相プロファイル関数φ（ｒ）に基づいて単焦点中央ゾーンの振幅プロファイルＨ（ｒ）を定めるステップ、
－単焦点中央ゾーンが終端し、遷移ポイントで、回折グレーチング及び単焦点中央ゾーンが同じ振幅値を有する、レンズ本体の半径方向の位置における遷移ポイントを定めるステップ、及び
－定めた遷移ポイントに応じて、単焦点中央ゾーン及び回折グレーチングを適用するステップ
により特徴付けられる。
【0115】
光軸またはレンズの中心と繋がったレンズの表面において、リング、楕円または他の回転形状のゾーンのように延びた変化するＤＯＥの高さや位置を特定する単焦点中央ゾーン及び回折グレーチングの振幅プロファイルまたは高さプロファイルを、例えば、レーザマイクロ機械加工、ダイアモンド旋削、３Ｄプリント、または他の機械加工またはリソグラフ表面処理技術によって、レンズ本体に適用できる。
【0116】
本開示に係る眼科多焦点レンズの製造方法の１つの実施形態では、回折グレーチングが山及び谷を繰り返す振幅値を有する波型の回折パターンを備え、遷移ポイントが、回折グレーチングの谷の振幅値よりも山の振幅値に近くに位置するように定められる。
【0117】
特に、遷移ポイントは、ｒ２空間で見たとき、レンズ本体の半径方向ｒで測定された遷移ポイント及び谷の振幅値の間の距離が、ｒ２空間における回折グレーチングの周期またはピッチの０．２５倍より小さい、より好ましくは、ｒ２空間における回折グレーチングの周期またはピッチの０．２倍より小さい。
【0118】
本開示の眼科多焦点レンズの製造方法の他の実施形態では、少なくとも、単焦点中央ゾーンの振幅プロファイスルｈ（ｒ）の1つと、回折グレーチングの振幅プロファイルＨ（ｒ）とが、遷移ポイントにおいて、単焦点中央ゾーン及び回折グレーチングの振幅値が一致するように適用される。
【0119】
本開示の眼科多焦点レンズの製造方法の更なる実施形態では、遷移ポイント及び回折グレーチングの半径方向におけるシフトが、所定の口径において、下記のように、レンズの入射光の目標焦点における分布に基づいて定められる；
－目標焦点の各々に分配された光強度は、個別の目標焦点の各々における所定の強度範囲内にあり、
－目標焦点に分分配された合計光強度は、所定の合計範囲内にあり、
－遠位及び近位視覚の目標焦点で分配された光強度の比が、所定の比の範囲内にある。
－目標焦点の各々に分配された光強度は、個別の目標焦点の各々における所定の強度範囲内にあり、
－目標焦点に分分配された合計光強度は、所定の合計範囲内にあり、
－遠位及び近位視覚の目標焦点で分配された光強度の比が、所定の比の範囲内にある。
【0120】
レンズ本体は、疎水性アクリリック、親水性アクリリック、シリコン材料、または他の適した透光性材料を備えることができる。
【0121】
本開示の眼科多焦点レンズの製造方法におけるレンズの連続位相プロファイル関数及び高さプロファイル関数を、レンズを製造するための装置から遠く離れて提供できる。特に、回折グレーチングの高さプロファイルは、インターネットのような実用されている通信ネットワークによるデータ転送により、製造サイトまたは装置に送信することができる。
【0122】
目標屈折及び回折焦点における光学特性及び光分布の調整及び円滑化が、強められた焦点の深さ、ＥＤ、特性を有する眼科レンズを提供するため、特定の焦点または次数において回折された光の量を、光軸の一部に渡って広げるようにして適用される。
【0123】
本開示の第３の態様では、コンタクトレンズ、眼内レンズ、無水晶体症コンタクトレンズ、無水晶体症眼内レンズ、スペクタクルレンズの１つとして、上記の眼科多焦点レンズが適用される。眼内レンズの場合には、レンズ本体が、一般的に両凸または平凸の光学的に透光性のあるディスクが取り入れられることに注視すべきである。コンタクトレンズ、スペクタクルレンズまたは眼鏡の場合、両凸または平凸、及び両凹または平凹形状、またはそれらの組み合わせの何れかを取り入れることができ、光学透光性本体に配置された更なる光学的修正により強調された場合、強調されない場合がある。
【0124】
本開示のこれらの態様または他の態様において、下記に記載する例を参照することにより明らかである。
【図面の簡単な説明】
【0125】
【図1】人の目において、ある距離からの光ビームの焦点が合うところを模式的に示す図である。
【図2a】多焦点無水晶体症眼内レンズの典型的な先行技術の上面を模式的に示す図である。
【図3】両凸透光性本体及びギザギザまたは鋸歯タイプの透光性回折グレーチングを備える回折レンズの先行技術の光学的工程を模式的に示す図である。
【図4a】ＷＯ２０１９０２０４３５に開示された多焦点無水晶体症眼内レンズの先行技術の実施形態の両凸レンズ本体における連続周期回折グレーチングの様々な瞳孔サイズに応じた高さプロファイル及びコンピュータシミュレーション光分布の例を模式的に示す図である。
【図4b】ＷＯ２０１９０２０４３５に開示された多焦点無水晶体症眼内レンズの先行技術の実施形態の両凸レンズ本体における連続周期回折グレーチングの様々な瞳孔サイズに応じた高さプロファイル及びコンピュータシミュレーション光分布の例を模式的に示す図である。
【図4c】ＷＯ２０１９０２０４３５に開示された多焦点無水晶体症眼内レンズの先行技術の実施形態の両凸レンズ本体における連続周期回折グレーチングの様々な瞳孔サイズに応じた高さプロファイル及びコンピュータシミュレーション光分布の例を模式的に示す図である。
【図5a】ＷＯ２０１９０２０４３５に開示された多焦点無水晶体症眼内レンズの先行技術の実施形態の両凸レンズ本体における連続周期回折グレーチングの様々な瞳孔サイズに応じた高さプロファイル及びコンピュータシミュレーション光分布の例を模式的に示す図である。
【図5b】ＷＯ２０１９０２０４３５に開示された多焦点無水晶体症眼内レンズの先行技術の実施形態の両凸レンズ本体における連続周期回折グレーチングの様々な瞳孔サイズに応じた高さプロファイル及びコンピュータシミュレーション光分布の例を模式的に示す図である。
【図5c】ＷＯ２０１９０２０４３５に開示された多焦点無水晶体症眼内レンズの先行技術の実施形態の両凸レンズ本体における連続周期回折グレーチングの様々な瞳孔サイズに応じた高さプロファイル及びコンピュータシミュレーション光分布の例を模式的に示す図である。
【図5d】ＷＯ２０１９０２０４３５に開示された多焦点無水晶体症眼内レンズの先行技術の実施形態の両凸レンズ本体における連続周期回折グレーチングの様々な瞳孔サイズに応じた高さプロファイル及びコンピュータシミュレーション光分布の例を模式的に示す図である。
【図6a】本開示を示す両凸レンズにおける単焦点中央ゾーン及び回折グレーチングの高さプロファイル、偏角変調パラメータ及び偏角変調関数、及び対応するコンピュータシミュレーション光分布を模式的に示す図である。
【図6b】本開示を示す両凸レンズにおける単焦点中央ゾーン及び回折グレーチングの高さプロファイル、偏角変調パラメータ及び偏角変調関数、及び対応するコンピュータシミュレーション光分布を模式的に示す図である。
【図6c】本開示を示す両凸レンズにおける単焦点中央ゾーン及び回折グレーチングの高さプロファイル、偏角変調パラメータ及び偏角変調関数、及び対応するコンピュータシミュレーション光分布を模式的に示す図である。
【図6d】本開示を示す両凸レンズにおける単焦点中央ゾーン及び回折グレーチングの高さプロファイル、偏角変調パラメータ及び偏角変調関数、及び対応するコンピュータシミュレーション光分布を模式的に示す図である。
【図7】本開示を示す両凸レンズにおける単焦点中央ゾーン及び回折グレーチングの高さプロファイル、偏角変調パラメータ及び偏角変調関数、及び対応するコンピュータシミュレーション光分布を模式的に示す図である。
【図8】本開示を示す両凸レンズにおける単焦点中央ゾーン及び回折グレーチングの高さプロファイル、偏角変調パラメータ及び偏角変調関数、及び対応するコンピュータシミュレーション光分布を模式的に示す図である。
【図9a】本開示を示す両凸レンズにおける単焦点中央ゾーン及び回折グレーチングの高さプロファイル、偏角変調パラメータ及び偏角変調関数、及び対応するコンピュータシミュレーション光分布を模式的に示す図である。
【図9b】本開示を示す両凸レンズにおける単焦点中央ゾーン及び回折グレーチングの高さプロファイル、偏角変調パラメータ及び偏角変調関数、及び対応するコンピュータシミュレーション光分布を模式的に示す図である。
【図10】本開示を示す両凸レンズにおける単焦点中央ゾーン及び回折グレーチングの高さプロファイル、偏角変調パラメータ及び偏角変調関数、及び対応するコンピュータシミュレーション光分布を模式的に示す図である。
【図11】本開示を示す両凸レンズにおける単焦点中央ゾーン及び回折グレーチングの高さプロファイル、偏角変調パラメータ及び偏角変調関数、及び対応するコンピュータシミュレーション光分布を模式的に示す図である。
【図12】本開示を示す両凸レンズにおける単焦点中央ゾーン及び回折グレーチングの高さプロファイル、偏角変調パラメータ及び偏角変調関数、及び対応するコンピュータシミュレーション光分布を模式的に示す図である。
【図13】本開示を示す両凸レンズにおける単焦点中央ゾーン及び回折グレーチングの高さプロファイル、偏角変調パラメータ及び偏角変調関数、及び対応するコンピュータシミュレーション光分布を模式的に示す図である。
【図14】本開示を示す両凸レンズにおける単焦点中央ゾーン及び回折グレーチングの高さプロファイル、偏角変調パラメータ及び偏角変調関数、及び対応するコンピュータシミュレーション光分布を模式的に示す図である。
【図15a】本開示を示す両凸レンズにおける単焦点中央ゾーン及び回折グレーチングの高さプロファイル、偏角変調パラメータ及び偏角変調関数、及び対応するコンピュータシミュレーション光分布を模式的に示す図である。
【図15b】本開示を示す両凸レンズにおける単焦点中央ゾーン及び回折グレーチングの高さプロファイル、偏角変調パラメータ及び偏角変調関数、及び対応するコンピュータシミュレーション光分布を模式的に示す図である。
【図16a】本開示を示す両凸レンズにおける単焦点中央ゾーン及び回折グレーチングの高さプロファイル、偏角変調パラメータ及び偏角変調関数、及び対応するコンピュータシミュレーション光分布を模式的に示す図である。
【図16b】本開示を示す両凸レンズにおける単焦点中央ゾーン及び回折グレーチングの高さプロファイル、偏角変調パラメータ及び偏角変調関数、及び対応するコンピュータシミュレーション光分布を模式的に示す図である。
【図16c】本開示を示す両凸レンズにおける単焦点中央ゾーン及び回折グレーチングの高さプロファイル、偏角変調パラメータ及び偏角変調関数、及び対応するコンピュータシミュレーション光分布を模式的に示す図である。
【図17】眼科多焦点レンズを製造するための本開示に係る製造のステップを示す単純かされたフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0126】
図１は、本開示を示す目的で、人の目１０の解剖学的構造を単純化して示す。目１０の前側の部分は、角膜１１で、瞳孔１２をカバーする球状の透明な組織から形成されている。瞳孔１２は、目１０の受光量を制御する目１０の適合性のある受光部分である。瞳孔１２を通過する光線は、目１０の後ろ側の部分の網膜１４上に光線を集中させる天然の水晶レンズ及び目１０の内側の柔軟なディスクで受けられる。網膜１４は、目１０で形成した画像に寄与する。例えば、網膜１４及びレンズ１３の間の空間のような後部の空洞が、ガラス質の体液、透明なゼリー状の物質で満たされている。例えば、レンズ１３及び角膜１１の間の空間のような、前側及び後ろ側の室１６が、水溶性の体液、透明な水のような液体で満たされている。参照番号２０は、目１０の光軸を示す。
【0127】
目１０によるシャープで鮮明な遠位視覚のため、レンズ１３は比較的平坦であるべきであり、一方、シャープで鮮明な近位視覚のため、レンズ１３は比較的湾曲しているべきである。レンズ１３の湾曲は、人の脳により制御される毛様筋により制御される。健康な目１０では、遠位及び近位の間の角膜１１の前の任意の距離における鮮明でシャープな画像を提供するようにするため、例えば、レンズ１３を制御するように適応できる。
【0128】
眼科または人造レンズは、レンズ１３との組み合わせで、目１０により正しい視覚が得られるように適用される。この場合、眼科レンズが、角膜１１の前に位置する、またはレンズ１３と置き換えられる。後者の場合、無水晶体症眼科レンズとしても示される。
【0129】
多焦点眼科レンズは、様々な距離に対して、目１０による視覚を向上させるまたは矯正するために用いられる。３焦点眼科レンズの場合、例えば、図１でそれぞれ参照番号１７、１８及び１９で示されるような、遠位、中間及び近位と一般的に称される３以上、以下の離散的な距離において、シャープで鮮明な視覚のために眼科レンズが配置される。それらの距離または焦点１７、１８及び１９にまたはその近傍に配置された物体から発せられ多光線は、網膜１４で正しく焦点が合い、物体の鮮明でシャープな画像が網膜１４上に投影される。実際、焦点１７、１８及び１９は、それぞれ、数メートルから、数十センチまで、センチまでの範囲の焦点距離に対応する。共通の光学用語においては、遠位は無限大で焦点が合うことであり、通常、医者は患者のために、遠位焦点は、患者が平行光で焦点合わせができるようにレンズを選択する。
【0130】
眼科レンズが提供する矯正の量が、光学パワー、ＯＰと称され、ジオプトリ、Ｄとして示される。光学パワーＯＰは、メートルで測定された焦点距離ｆの逆数として計算される。つまり、ＯＰ＝１／ｆである。ここで、ｆは、レンズから遠位１７、中間１８及び近位１９におけるそれぞれの焦点へのそれぞれの焦点距離である。
【0131】
レンズのカスケードの光学パワーについて、例えば、レンズを構成する光学パワーを加えることにより見いだせる健康な人のレンズ１３の光学パワーは、約２０Ｄである。
【0132】
図２ａは、多焦点無水晶体症眼内レンズ３０の典型的な先行技術の上面を示す。図２ｂは、レンズ３０の側面を示す。レンズ３０は、透光性環状ディスク形状のレンズ本体３１と、人の目の中でレンズ３０を支持するためにレンズ本体から外側に延びたハプティックスの対とを備える。レンズ本体３２は両凸形状を有し、中央部分３３、前側表面３４及び後ろ側表面３５を備える。レンズ本体３１は、更に、前側及び後ろ側表面３４、３５を横断し、中心部３３の中心を通過するように延びた光軸２９を備える。レンズ３０の特性を参照する目的から、当業者は光軸２０が仮想の軸であると認識する。実際の実施形態において、凸のレンズ本体３１が約２０Ｄの屈折光学パワーを提供する。
【0133】
図示した実施形態では、レンズ本体３１の前側表面３４に周期透光性回折グレーチングまたはレリーフ３６が配置されている。周期透光性回折グレーチングまたはレリーフ３６は、レンズ本体３１の前側表面３４の少なくとも一部に中心部分３３にわたって、光軸２９に対して同心に延びるリングまたはゾーンを備える。回折グレーチングまたはレリーフ３６は、回折焦点のセットを提供する。図示されていないが、レンズ本体３２の後ろ側表面３５、または両方の表面３４、３５にも、回折グレーチングまたはレリーフ３６を配置することができる。実際、回折グレーチング３６は、同心円または環に限られず、同心の長円または楕円形状や、例えば、一般的に、任意のタイプの同心の回転ゾーン形状を含む。
【0134】
実際、レンズ本体３１の光学直径は約５－７ｍｍであり、ハプティックス３１を含むレンズ３０の全体の外径は約１２－１４ｍｍである。レンズ３０は、約１ｍｍの中心厚みを有する。眼科多焦点コンタクトレンズ、スペクタクルレンズまたは眼鏡レンズの場合、レンズ本体３１にハプティックス３２は備えられず、レンズ本体３１は、平凸形状、両凹または平凹形状、または凸及び凹形状の組み合わせを有する。レンズ本体は、疎水性アクリリック、親水性アクリリック、シリコン材料、または無水晶症レンズの場合、人も目に用いる他の適した透光性材料を備えることができる。
【0135】
図３には、両凸透光環状ディスク形状レンズ本体４１を備えたレンズ４０の既知の周期透光性回折グレーチングまたはレリーフ４２の光学工程が示されている。レンズ４０は、レンズ本体の半径方向の断面図で示される回折グレーチングまたはレリーフ４２は、複数の繰り返し連続配置されたプリズム形状の透光性回折光学要素ＤＯＥｓ４３を備える。ＤＯＥｓ４３は、図２ａに示すグレーチングまたはレリーフ３６のリングまたはゾーンと同様の態様で、レンズ本体４１の中心部分４５の回りに同心ゾーンとして延びている。図示のため、回折グレーチング４２のＤＯＥｓ４２は、直線状または湾曲した傾斜受光面４４のように、連続傾斜受光面４４を備えた周知のジグザグまたは鋸歯タイプ要素として示されている。ＤＯＥｓ４３がレンズ本体４１の半径方向で間隔が開けられたｇｕｒｅ－ｃｈｉｎｎｇｕまたはレリーフが、バイナリタイプにレリーフ（図示せず）と称される。ＤＯＥｓ４３の繰り返し周期またはピッチは、レンズの中心または光軸からの半径方向の距離おいて単調減少し、半径距離の２乗で変化する。
【0136】
グレーチング４２及びレンズ本体４１を通過する入射または主光ビーム４６が、それぞれ、回折し屈折して、結果として出力または２次光ビーム４７となる。屈折及び回折した光波４７が、光波４７の建設的な干渉により、レンズ４０の光軸４８において、複数の焦点を形成する。特定の焦点において、レンズ本体４１から到達した光波４７の間の光路の差が、波長の整数倍のとき、例えば、光波が同位相で、振幅が強化されるように積算されるとき、建設的な干渉が起こる。レンズ本体４１から干渉光波４７により運ばれた光路における差が、半波長の奇数倍のとき、つまり、１つの波の山が他の波の谷と合致するとき、光波４７が一部または完全に互いに消し合い、例えば、光波が同位相でなく、結果として、レンズ本体４１の光軸４８における焦点とならない。
【0137】
レンズ本体４１から様々な距離における建設的な干渉ポイントは、一般的に指定された回折次数である。レンズ４０の曲率の屈折作用により生じる焦点に対応した焦点は、次数ゼロ、０として示される。他の焦点は、次数＋ｍまたは－ｍで指定される。ここで、ｍは正の整数である。例えば、レンズ本体４１に向けた方向における距離において、図の平面で見たとき、もし、ゼロ次数の左側でそれぞれの焦点が生じた場合、ｍ＝＋１、＋２、＋３等となる。例えば、レンズ本体４１から離れる方向における距離において、図の平面で見たとき、もし、ゼロ次数の右側でそれぞれの焦点が生じた場合、ｍ＝－１、－２、－３等となる。図３に示されている。
【0138】
ある刊行物やハンドブックでは、正及び負の次数の割り当てがゼロ次数に対する位置が、上記の割り当てと逆の場合がありことに注視すべきである。ここでは、例えば、Ｒｏｍｅｒｏらの刊行物による理論が直接適用された場合である。他で記載が無い場合には、本開示は、図３に示す慣例に従う。
【0139】
回折レリーフ４２は、レンズ本体４２から異なる距離の焦点を提供するように設計されることができる。ＤＯＥｓ４３の周期スペースまたはピッチは、実質的に、例えば、光軸４８における回折次数の位置のように、レンズの光軸４８において、破壊的な及び建設的な干渉のポイントがどこで起こるかを定める。ＤＯＥｓ４３の形状及び高さにより、例えば、特定の回折次数におけるような、建設的干渉のポイントで提供される入射光の量が制御される。
【0140】
通常、ゼロ次数の両側においてスペースをあけた回折次数を提供する回折グレーチングまたはレリーフ４２において、グレーチンまたはレリーフは、対称波スプリッタと称され、入射光ビーム４５は、ゼロ次数に対して、対称に回折または分割される。＋１、＋２、－３、－５のような回折次数の一定でないスペースを生成するグレーチングまたはレリーフを、非対称ビームスプリッタと称する。
【0141】
人の目１０の角膜１４において、像を形成するのに貢献しない焦点または次数において、集光または回折する光波４７の光エネルギは失われ、レンズ４０の全体的な効率を減少させ、よって、このようなレンズを用いる人により知覚される像の質が減じられる。実際、もし、レンズを最適に設計するため、人の目に対して遠位、中間及び近位の視覚を提供するまたは矯正する焦点を、例えば、図１に示すように、はじめにセットすることができ、予めセットした焦点における入射光ビーム４６から受けた光エネルギの全体効率を最大化して最適化する回折グレーチング４２を提供するようにすれば、有効である。
【0142】
科学文献によれば、予めセットされたまたは目標の次数での光分布の全体効率を最適化する回折グレーチングが、最大前提効率ηまたは全てのこれらの目標次数の光エネルギの標準化された合計として規定されたメリット値を伴う目標回折次数を生成する線形位相のみの関数または位相プロファイルの決定から見出すことができる。このような回折グレーチングが、ｒ２空間で等距離の周期を有するように、偏角を調整することにより、レンズに形成される。
【0143】
当業者は、レンズ本体４１が、平凸、両凸または平凹形状 並びに凸及び凹形状、または曲面（図示せず）の組み合わせを含むことと評価できる。
【0144】
図４ａの参照番号５０は、ＷＯ２０１９０２０４３５に開示されたように、ｍｍ２で表された、ｒ２空間における連続周期回折プロファイルの高さまたは振幅プロファイルＨ（ｒ）の例を示し、図４ｂは、式（５）に応じた位相プロファイル関数φ（ｒ）に基づき、半径方向の距離ｒの関数であるリニアスケールに沿った同じ高さ関数を示す。例えば、
【0145】
【数11】
【0146】
Ｈ（ｒ）：レンズの高さプロファイル、［ｍｍ］
Ａ（ｒ）：レンズ本体の半径方向における、位相プロファイル関数の振幅変調関数
λ：レンズの設計波長、［ｎｍ］
ｎ：レンズ本体の屈折率
ｎｍ：レンズ本体を囲む媒体の屈折率
Ａ（ｒ）：レンズ本体の半径方向における、位相プロファイル関数の振幅変調関数
λ：レンズの設計波長、［ｎｍ］
ｎ：レンズ本体の屈折率
ｎｍ：レンズ本体を囲む媒体の屈折率
【0147】
高さプロファイルＨ（ｒ）は、垂直軸に沿ったμｍスケールで示される。レンズ本体に中心を通る光軸は、半径方向の位置ｒ＝０であると仮定され、ここで、光軸から外側の方向で測定された半径距離ｒは、垂直軸に沿ってｍｍで示される。
【0148】
この実施形態では、レンズの設計波長λが、５５０ｎｍであると仮定され、レンズ本体の屈折率ｎが１．４６１８にセットされ、レンズ本体を囲む媒体の屈折率ｎｍが１．３３６であると仮定される。振幅変調関数Ａ（ｒ）は、１．０７で一定であり、偏角マグニチュード変調関数α（ｒ）がα＝２．６５７１８で一定であり、ｒ２空間で周期Ｔ＝０．７３３３ｍｍ２であり、偏角変調関数Ｓ（ｒ）＝０であり、例えば、位相シフトや偏角変調がない。
【0149】
図４ａに示すように、ｒ２空間において、高さプロファイルＨ（ｒ）５１の各々の周期Ｔが、等しいまたは同等な長さとして示されている。高さプロファイル関数Ｈ（ｒ）５１は、光軸、例えばｒ＝０から開始し、レンズ本体にわたって光軸から外側方向に延びる、同心に配置されたＤＯＥｓを規定する単一閉鎖型連続幾何学関数である。回折プロファイルは、レンズ本体で製造が困難な鋭い遷移部を有さない。これにより、回折グレーチングの高さプロファイルＨ（ｒ）５１では、レンズを正確に製造することができる。
【0150】
高さプロファイルＨ（ｒ）５１を有するレンズにより回折される光の量は、図４ｃに示すコンピュータシミュレーション光強度分布により示される。参照番号５４は、中間視覚の焦点を提供する回折次数０を参照し、参照番号５２は、遠位視覚の焦点を提供する回折次数＋１を参照し、参照番号５３は、近位視覚の焦点を提供する回折次数－１を参照する。強度プロファイルにおいて、回折光の強度Ｉは、水平軸に沿って示されたジオオプトリＤの光学パワーの関数として、垂直軸に沿った任意のユニットで示される。
【0151】
コンピュータシミュレーション光強度分布は、ジオプトリ２０Ｄにおいてゼロ次数焦点を目標とし、２１．５Ｄ及び１８．５Ｄにおいて、ゼロ次数に対して対称に位置する１次次数焦点を目標とするように設計された、図２ａ、２ｂに示すタイプの眼科レンズ３０の両凸レンズ本体３１を想定する。つまり、ゼロ次次数焦点で２０Ｄにおいて中間視覚の焦点を提供し、－１回折次数により１８．５Ｄにおいて遠位視覚の焦点を提供し、＋１回折次数により２１．５Ｄにおいて近位視覚の焦点を提供する。当業者は、これらの光学パワーまたは焦点は、目標焦点に応じて実際のレンズで相違することを認識する。例では、６ｍｍ径の瞳孔サイズを想定して、シミュレーションソフトウエアに基づくＭＡＴＬＡＢ（登録商標）を用いて計算される。
【0152】
図４ｃに示すように、α（ｒ）＝２．６５７１８のＧｏｒｉらによる線形最適トリプリケイタにより計算されたレンズ位相プロファイルと異なり、湾曲したレンズ本体の入射光の量は、目標焦点で均等に分布しない。これは、Ｇｏｒｉらによる最適トリプリケイタ周期位相プロファイル関数は、周期間の距離が線形異存を示す線形または平坦位相グレーチングで計算されたからであり、同じことをレンズに適用すると、位相プロファイル関数の周期間の距離は２条依存性を有する。
【0153】
図５ａは、３焦点眼内眼科レンズの実施形態における回折グレーチングの半径距離ｒの関数として、上記の式（１１）に応じた高さプロファイルまたは高さ関数Ｈ（ｒ）５６を示す。この実施形態において空間ｒ２で、設計波長λ、レンズ本体の屈折率ｎ、レンズ本体を囲む媒体の屈折率ｎｍ、振幅変調関数Ａ（ｒ）、偏角マグニチュード変調関数α（ｒ）、及び周期Ｔは、図４ａ～４ｃに示す実施形態のパラメータと同一である。図４ａ～４ｃの実施形態と異なり、図５ａに示す回折グレーチングの高さプロファイルＨ（ｒ）５６の偏角が、固定値Ｓ＝０．４２＊Ｔを有する変調関数Ｓ（ｒ）により変調されている。参照番号５５は、回折プロファイル関数Ｈ（ｒ）５６を備え、光軸から延びた回折グレーチングまたはレリーフ３６を有するレンズ本体３０前側表面３４の外周またはベースラインの湾曲を参照する。
【0154】
高さプロファイルまたは高さ関数Ｈ（ｒ）５６は、光軸、例えばｒ＝０から開始し、レンズ本体にわたって光軸から外側方向に延びる、同心に配置されたＤＯＥｓを規定する単一閉鎖型連続幾何学関数である。
【0155】
図５ｂ、５ｃ及び５は、様々な瞳孔サイズに応じた図５ａのレンズのコンピュータシミュレーション光強度分布を示す。図５ｂ、５ｃ及び５のグラフの垂直軸に沿って、焦点の１つにおける最大強度に関連する屈折及び回折した相対的強度ｒｅｌ．Ｉが、水平軸に沿って示されたジオプトリＤにおける光学パワーの関数として示される。つまり、ゼロ次次数焦点で２０Ｄにおいて中間視覚の焦点を提供し、－１回折次数により１８．５Ｄにおいて遠位視覚の焦点を提供し、＋１回折次数により２１．５Ｄにおいて近位視覚の焦点を提供する。
【0156】
図５ｂは、１ｍｍの直径を有する瞳孔サイズにおける光強度分布５７を示す。図５ｂに示すように、レンズへの殆ど全ての入射光が、２０Ｄにおいて中間視覚の焦点で同心状になる。つまり、オートレフラクトメータ、及び使用者の瞳孔サイズが約１ｍｍであるような光強度分布を用いた図５ａの実施形態に係る眼内レンズを備えた使用者の光学システムで測定するとき、オートレフラクトメータで実際に測定された焦点は、回折焦点の１つではなく、中間または屈折焦点である。
【0157】
図５ｃは、３ｍｍの直径を有する瞳孔サイズにおける光強度分布５７を示す。このようなサイズの瞳孔は、回折プロファイル及び図５ｂに示す１ｍｍ瞳孔サイズのためのレンズの凸表面の大きな部分をカバーする。参照番号５７は、中間視覚を提供する回折次数０を参照する。参照番号５８は、遠位視覚の焦点を提供する回折次数－１を参照し、参照番号５９は、近位視覚の焦点を提供する回折次数＋１を参照する。図５ｂの強度プロファイルに示すように、中間視覚５７及び遠位視覚６４に比べて、入射光のより大きな部分が、近位視覚５９の焦点に分布される。
【0158】
図５ｄは、６ｍｍの直径を有する瞳孔サイズにおける光強度分布を示す。このようなサイズの瞳孔は、一般的に眼科レンズの全体の光学システムをカバーする。参照番号５７は、中間視覚を提供する回折次数０を参照する。参照番号５８は、遠位視覚の焦点を提供する回折次数－１を参照し、参照番号５９は、近位視覚の焦点を提供する回折次数＋１を参照する。
【0159】
図６ａは、例えば、図２ａに示すレンズ３１の中心部分３３のような中央ゾーンを備え、参照番号６２に示すような連続振幅プロファイルｈ（ｒ）を有し、遠位及び近位視覚の回折焦点を提供する表面６０にわたってレンズ本体の半径距離に伸びた振幅関数Ｈ（ｒ）を有する回折プロファイル６１を備えた、本開示に係る３焦点眼科レンズの実施形態の振幅プロファイルまたは高さプロファイルを示す。
【0160】
高さプロファイルｈ（ｒ）及びＨ（ｒ）の振幅は、図６ａの垂直軸に沿ったμｍのスケールで示される。レンズ本体尾中心を通る光軸は、半径方向の位置ｒ＝０と想定される。ここで、光軸から外側方向に計測された半径方向の距離ｒは、垂直軸に沿ってｍｍで示される。
【0161】
中央ゾーンは、レンズ本体の表面６０一部を横切って、光軸から半径方向ｒの距離にわたって延びており、その連続振幅プロファイルｈ（ｒ）は、回折プロファイル６１の回折焦点の１つの一致する単一の焦点を提供するように設計され、よって単焦点中央ゾーンを提供する。
【0162】
図６ａにおいて、参照番号６０は、図２ａ及び２ｂに示すレンズ本体３０の前側表面３４の外周またはベースライン湾曲を参照する。遷移ポイント６３において、光軸からの距離において、単焦点中央ゾーンの連続振幅プロファイルｈ（ｒ）が終端し、振幅プロファイルＨ（ｒ）６１に連続する。
【0163】
図６ａの実施形態では、単焦点中央ゾーン６２は、上記の式（２）に従う位相プロファイルを備える。
【0164】
【数12】
【0165】
ここで、ｆは中央ゾーンの焦点であり、レンズ全体の焦点とは一致しない。典型的な例では、ＩＯＬの中間焦点は２０Ｄであり、遠位及び近位焦点が、それぞれ１８．５Ｄ及び２１．５Ｄに位置する。ｆの絶対値は、１／１．５＝０．６７ｍである。
【0166】
レンズにおける、実際の物理的な形状または振幅プロファイルに到達するため、以下のステップが適用される。
【0167】
単焦点中央ゾーン６２が遠位視覚に貢献すると仮定すると、単焦点中央ゾーン６２の焦点が、回折グレーチング６１により提供される遠位視覚の焦点に一致する。例えば、屈折パワーのようなレンズのベースパワーが図２ｂに示す凸レンズ本体３１のように、凸レンズ本体により提供される中間視覚に貢献する。
【0168】
レンズに遠位視覚を追加するには、負のレンズ部分の提供を要する。これを実現するため、式（２）のサインを、例えば下記に変更する。
【0169】
【数13】
【0170】
そして、この表現を距離に変えて、単焦点ゾーンの形状が、例えば、ψ（ｒ）／２πのような波長のタームで示す。次に、全（例えば２π）位相シフトに対応する距離を見出すため、レンズ及びレンズを囲む媒体の屈折率を規定する必要がある。これは、λ／（ｎ－ｎｍ）で表すことができる。ここで、λはレンズの設計波長、［ｎｍ］であり、ｎはレンズの屈折率であり、ｎｍはレンズを囲む媒体の屈折率である。波長で示されたレンズとの乗算で、例えば下記のような、単焦点中央ゾーン６２の振幅プロファイルまたは高さプロファイルｈ（ｒ）に到達する。
【0171】
【数14】
【0172】
ここで、設計波長λは、式（１３）から消えていることに注視すべきである。
【0173】
仮に、球状の単焦点中央ゾーンが選択された場合、曲率半径は、周知のレンズメーカの式を用いて得られる。薄いレンズの近似を適用すると、結果として下式が得られる。
【0174】
【数15】
【0175】
ここで、Ｒは単焦点中央ゾーンの曲率半径、［ｍ］を示す。
【0176】
式（１３）、（１４）から凸中央ゾーンが提供されているという知識を用いて、単焦点中央ゾーンの振幅プロファイルを下記のように計算することができる。
【0177】
【数16】
【0178】
【0179】
【数17】
【0180】
本開示によれば、遷移ポイント６３において、回折グレーチング６１及び単焦点中央ゾーンの振幅プロファイルは、一致した振幅値を有する。つまり、遷移ポイント６３において、両方の振幅プロファイルの振幅値が等しい、または基本的に等しい。例えば、遷移ポイントにおいて、レンズ本体の表面６０を横切り、入射光がレンズを通る光路で不均一さを導く、レンズの全体光学プロファイルの振幅または高さにおけるジャンプが、効果的に回避される。
【0181】
この実施形態において、レンズの設計波長λは５５０ｎｍと想定され、レンズ本体の屈折率ｎが１．４９２にセットされ、レンズ本体を囲む媒体の屈折率ｎｍが１．３３６と想定される。振幅変調関数Ａ（ｙ）が１．０６で一定であり、偏角マグニチュード変調関数α（ｒ）がα＝２．６５７１８で一定であり、ｒ２空間において周期Ｔ＝０．６６ｍｍ２であり、偏角変調関数Ｓ（ｒ）が、一定位相シフトＳ＝０．３１＊Ｔを示す。
【0182】
図６ｂ、６ｃ及び６ｄは、それぞれ図５ｂ、５ｃ及び５ｄに示すような様々な瞳孔サイズに応じた図６ａのレンズのコンピュータシミュレーション光強度分布を示す。図６ｂ、６ｃ及び６ｄのグラフの垂直軸に沿って、焦点の１つにおける最大強度に関連する屈折及び回折した相対的強度ｒｅｌ．Ｉが、水平軸に沿って示されたジオプトリＤにおける光学パワーの関数として示される。この例は、シミュレーションソフトウエアに基づくＭＡＴＬＡＢ（登録商標）を用いて計算される。
【0183】
レンズのコンピュータシミュレーション光強度分布は、ジオプトリ２０Ｄにおいてゼロ次数焦点を目標とし、２１．６７５Ｄ及び１８．３２５Ｄにおいて、ゼロ次数に対して対称に位置する１次次数焦点を目標とするように設計された両凸レンズ本体が想定される。つまり、ゼロ次次数焦点で２０Ｄにおいて中間視覚の焦点を提供し、－１回折次数により１８．３２５Ｄにおいて遠位視覚の焦点を提供し、＋１回折次数により２１．６７５Ｄにおいて近位視覚の焦点を提供する。
【0184】
図６ｂは、１ｍｍの直径を有する瞳孔サイズにおける光強度分布６４を示す。図６ｂに示すように、レンズへの殆ど全ての入射光が、１８．５Ｄにおいて中間視覚の焦点で同心状になる。これは、例えば、回折グレーチングの遠位視覚の目標焦点と一致する単焦点中央ゾーンを提供するように、本開示に係る本実施形態のレンズの設計目標に従っている。図６ａの振幅プロファイルに示すように、１ｍｍ直径の瞳孔サイズが、単焦点中央ゾーンをほとんど独占的にカバーするように、単焦点中央ゾーン６２の半径は、約０．５ｍｍの距離で終端している。
【0185】
図６ｃは、３ｍｍの直径を有する瞳孔サイズにおける光強度分布５７を示す。このようなサイズの瞳孔は、単焦点中央ゾーン、回折プロファイル及びレンズの凸表面の一部をカバーする。参照番号６６は、中間視覚を提供する回折次数０を参照する。参照番号６５は、近位視覚の焦点を提供する回折次数＋１を参照する。図６ｃの強度プロファイルに示すように、入射光のほとんどが、遠位視覚６４の焦点に分布する。
【0186】
図６ｄは、６ｍｍの直径を有する瞳孔サイズにおける光強度分布を示す。このようなサイズの瞳孔は、一般的に眼科レンズの全体の光学システムをカバーする。参照番号６６は、中間視覚を提供する回折次数０を参照し、参照番号６４は、遠位視覚の焦点を提供する回折次数－１を参照し、参照番号６５は、近位視覚の焦点を提供する回折次数＋１を参照する。図６ｄの強度プロファイルに示すように、焦点６４、６５、６６のそれぞれに分配する光の量は、概ね等しい。これにより、本開示による単焦点中央ゾーンの結果として、回折プロファイルの適切な設計により、遠位視覚の焦点に婦敗される光の追加寄与分が補償され、例えば、単焦点中央ゾーンより大きな瞳孔サイズの多焦点特性を提供する。
【0187】
図７は、単焦点中央ゾーンの連続高さまたは振幅プロファイルｈ（ｒ）７２、及びレンズ表面７０にわたって延びる、上記の式（１１）及び（１５）の位相プロファイルによる、回折グレーチング７１の連続周期高さまたは振幅プロファイルＨ（ｒ）を示す。
【0188】
この実施形態において、レンズの設計波長λは５５０ｎｍと想定され、レンズ本体の屈折率ｎが１．４９２にセットされ、レンズ本体を囲む媒体の屈折率ｎｍが１．３３６と想定される。振幅変調関数Ａ（ｙ）が１．０６で一定であり、偏角マグニチュード変調関数α（ｒ）がα＝２．６５７１８で一定であり、ｒ２空間において周期Ｔ＝０．６６ｍｍ２であり、偏角変調関数Ｓ（ｒ）が、一定位相シフトＳ＝０．３４＊Ｔを示す。コンピュータシミュレーション光強度分布は、ジオプトリ２０Ｄにおいてゼロ次数焦点を目標とし、２１．６７５Ｄ及び１８．３２５Ｄにおいて、ゼロ次数に対して対称に位置する１次次数焦点を目標とするように設計された両凸レンズ本体が想定される。
【0189】
光軸から約０．３ｍｍの半径距離で単焦点中央ゾーンが終端する遷移ポイント７３において、本開示では、振幅プロファイル７１及び７２の振幅が、同一でないまたは実質的に等しく、比較的鋭いエッジが、遷移ポイント７２において、レンズの光学システムで起こる。
【0190】
図８は、図７に示す実施形態のレンズの光学システムの高さまたは振幅プロファイルにおける鋭いエッジが、単焦点中央ゾーンの寸法を増やすことにより滑らかにできることが示されており、単焦点中央ゾーン８２の振幅値ｈ（ｒ）が回折グレーチング８１の振幅値Ｈ（ｒ）と等しくなる遷移ポイント８３で単焦点中央ゾーンが終端するようにする。この例では、単焦点中央ゾーンが、光軸から約０．５ｍｍの半径方向の距離で終端している。
【0191】
単焦点中央ゾーンの連続高さまたは振幅プロファイルｈ（ｒ）及び回折グレーチング８１の連続高さまたは振幅プロファイルＨ（ｒ）は、レンズ表面８０にわたって延び、上記の式（１）及び（１１）による位相プロファイルにも従う。
【0192】
遷移ポイント８３を回折グレーチング８１の山８４よりも谷８５により近く位置付ける場合には、回折効率が最適化されないことが見られた。
【0193】
この実施形態において、レンズの設計波長λは５５０ｎｍと想定され、レンズ本体の屈折率ｎが１．４９２にセットされ、レンズ本体を囲む媒体の屈折率ｎｍが１．３３６と想定される。振幅変調関数Ａ（ｙ）が１．０６で一定であり、偏角マグニチュード変調関数α（ｒ）がα＝２．６５７１８で一定であり、ｒ２空間において周期Ｔ＝０．６６ｍｍ２であり、偏角変調関数Ｓ（ｒ）が、一定位相シフトＳ＝０．５０＊Ｔを示す。コンピュータシミュレーション光強度分布は、ジオプトリ２０Ｄにおいてゼロ次数焦点を目標とし、２１．６７５Ｄ及び１８．３２５Ｄにおいて、ゼロ次数に対して対称に位置する１次次数焦点を目標とするように設計された両凸レンズ本体が想定される。
【0194】
図９ａは、本開示に係る眼科レンズ用であって、式（１５）及び（１１）の位相プロファイルまたは類似した形状の位相プロアイルを有し、例えば、交互に現れる山９８及び谷９９の振幅値を有する周期的正弦または連続波タイプの回折グレーチング９１、及び連続湾曲単焦点中央ゾーン９２を有し、改善された回折効率、及び高さにおける中央ゾーン９２から回折グレーチング９１へ比較的滑らかな遷移を実現し、単焦点中央ゾーンが終端し、回折グレーチングが開始する遷移ポイント９３が、回折グレーチング９１の谷９９よりも山９８により近く位置付けられているのが示される。
【0195】
図９ａでは、遷移ポイント９３がｒ＝０の光軸に隣接した山１００の側部に示されている。しかし、遷移ポイントは、山１００の他の側に位置する場合もあり得る。例えば、一点鎖線９５に示すように、レンズの外周側に隣接した場合もあり得る。後者の場合、遷移ポイント９４は、依然、山振幅値１００の位置に関連していることに注視すべきである。
【0196】
図９ｂは、ｒ２空間における９ａの高さプロファイルを示す。特に、遷移ポイント９３または遷移ポイント９４と、ｒ２空間で計測された最も近い山振幅値１００との間の距離９５がｒ２空間の回折グレーチングの周期またはピッチ距離Ｔの０．２５倍より小さく、好ましくは、０．２倍より小さいように、遷移ポイント９３が生じるとき、単焦点中央ゾーンの振幅プロファイルから周期回折グレーチングの振幅プロファイルへの比較的滑らかな遷移が得られる。遷移ポイント９４では、この距離は、山振幅値１００の位置に関連し、この振幅値が最終的なレンズプロファイルで直接見えないけれども、レンズプロファイルの計測で容易に再構築できることに注視すべきである。
【0197】
つまり。遷移ポイント９３または９４が、レンズ本体の表面９０に近い周期回折グレーチングの振幅プロファイル９１の山１００の近くにあり、単焦点中央ゾーン９２の振幅プロファイルｈ（ｒ）及び周期回折グレーチングの振幅プロファイルＨ（ｒ）が、図９の点線の円９７で示すように、回折グレーチングの振幅プロファイルＨ（ｒ）のリーディングエッジまたは上向きエッジで融合する。
【0198】
その他の策として、遷移ポイント９３または９４が周期回折プロファイル９１の上向きまたは下向きエッジで、囲まれた領域９７に位置するとき、振幅プロファイルｈ（ｒ）及びＨ（ｒ）の滑らかな遷移及び改善された回折効率が得られる。よって、プロファイルの谷か９９から山９８、または山８から谷９９の周期回折プロファイル９１のエッジが得られる。
【0199】
囲まれた領域９７は、周期回折グレーチングの振幅プロファイル９１の最大振幅の約１０から３０％（例えば頂点－頂点振幅の半分）のレンズ本体の表面９０にわたる測定範囲をカバーできる。
【0200】
図９ａ及び９ｂは、１．０４ｍｍの中央ゾーンの直径で計算され、レンズの設計波長λは５５０ｎｍと想定され、レンズ本体の屈折率ｎが１．４９２にセットされ、レンズ本体を囲む媒体の屈折率ｎｍが１．３３６と想定され、振幅変調関数Ａ（ｙ）が１．０２で一定であり、偏角マグニチュード変調関数α（ｒ）がα＝２．６５７１８で一定であり、ｒ２空間において周期Ｔ＝０．６７ｍｍ２であり、偏角変調関数Ｓ（ｒ）が、一定位相シフトＳ＝０．３２＊Ｔを示す。焦点として、２０Ｄ＋／－１．６２５Ｄ，例えば、１８．３７５Ｄ、２０Ｄ及び２１．６２５Ｄ、並びに単焦点中央ゾーンの調整された高さが提供される。
【0201】
遷移ポイントにおいて、単焦点中央ゾーンの振幅プロファイルの振幅プロファイルｈ（ｒ）のタンジェントと、レンズ本体の上面に向けた方向で見た谷から山への周期回折プロファイルにエッジに沿った振幅プロファイルＨ（ｒ）のタンジェントの間の角度βが約１度未満であり、単焦点中央ゾーンの振幅プロファイルから周期回折グレーチングの振幅プロファイルへの比較的滑らかな遷移が示される。もし、ここに示された滑らかなプロファイルが用いられた場合、遷移ポイントにおける角度βは、約１ｍｍの中央ゾーンで、１度を超すことは希であるが、異なるプロファイルでは大きくなることもある。より大きな中央ゾーンでは、角度はより大きくなる。プロファイルの図では、水平及び垂直軸における非対称スケーリングに起因して、遷移ポイントにおける角度が、しばしば大きく見えることに注視すべきである。
【0202】
例えば、図７を参照ながら前述した、光軸からの半径または距離のような、単焦点中央ゾーンの大きさの適応の代わりに、これに加えて、単焦点中央ゾーンが終端し、回折グレーチングが開始する遷移ポイントの位置が、回折グレーチングの位相プロファイル関数の偏角、及び位相プロファイル関数の振幅変調関数の何れかまたは両方によりセットすることもできる。
【0203】
式（５）に従う回折グレーチングの位相プロファイル関数φ（ｒ）は、Ｆ［α＊＊Ｇ］が、タンジェント関数の逆数であり、Ｇ（ｒ）がサイン関数であるとすると、下式で示される。
【0204】
【数18】
【0205】
この結果として、振幅または高さプロファイルＨ（ｒ）は、下式のようになる。
【0206】
【数19】
【0207】
偏角変調関数Ｓ（ｒ）及び／または光分布関数α（ｒ）の何れかを適用またはセットすることにより、周期回折プロファイルが、レンズ表面を横切る半径方向でその位相または位置においてシフトし、本開示に係るように、一致した単焦点中央ゾーン及び回折グレーチングの振幅プロファイルｈ（ｒ）及びＨ（ｒ）と、における滑らかな遷移を実現する。
【0208】
本開示に係る遷移ポイントにおける単焦点中央ゾーン及び回折グレーチングの振幅プロファイルｈ（ｒ）及びＨ（ｒ）の滑らかな遷移は、上記で概要を示した方法とは別に、またはそれに加えて、上記の式（１７）に従う位相プロファイル関数の振幅変調関数Ａ（ｒ）及びＢ（ｒ）の何れかまたは両方を適用することも要する場合がある。
【0209】
ＷＯ２０１９０２０４３５に開示されたように、この教示は、参考として本書に組み込まれ、回折効率、例えば、目標回折次数または目標焦点に向けた光学パワーの量は、レンズの光軸からの半径方向の距離による回折グレーチングの位相プロファイルのシフトまたは振幅変調により、効率的に調整され、焦点における瞳孔に対応した光の分布を提供する。このようにして、単焦点中央ゾーン及び回折グレーチングの振幅プロファイルの滑らかな遷移が得られる回折グレーチングを適用することにより、目標焦点での所望の光分布の効率は、幾つかの瞳孔サイズに対して、効率的に減少でき補償できる。
【0210】
図１０は、グラフにより、偏角変調関数またはパラメータＳ（ｒ）の機能として、それぞれ式（１１）及び（１５）に従う、回折グレーチング及び遠位視覚単焦点中央ゾーンの位相プロファイルに基づく、本開示に応じて設計された眼科レンズのコンピュータシミュレーションを示す。図１０でシミュレーションされたレンズは、全て１．１ｍｍの直径を有する遠位視覚単焦点中央ゾーンを有する。焦点での強度値は、３ｍｍ直径の動向を有する目をシミュレーションして、３ｍの開口でサンプリングした。各々のレンズＳ（ｒ）の３焦点グレーチングは、水平軸で示される値を有し、全ての直径にわたって静的である。
【0211】
各々のレンズは、コンピュータプログラムで、自動的に下記のように形成される；１）所望の光学パワーを有する単焦点中央ゾーンが形成される、２）Ｓ（ｒ）の適応を含む任意の数の技術により、回折グレーチングが形成される、３）所望の遷移ポイントにおける中央ゾーン及び回折グレーチングの間の高さの差が計算され、垂直方向のジャンプが無いように補償される。
【0212】
図１０の上の部分には、水平軸に沿った周期で示されるパラメータＳの関数として、中間焦点１０３、遠位焦点１０１及び近位焦点１０２に関連した計算された光絶対強度を、垂直軸に沿い任意のユニットで示す。つまり、Ｓ（ｒ）は、Ｓ＊Ｔで提供される一定の位相シフトである。図１０の中間の部分には、Ｓの関数として、絶対強度１０１、１０２及び１０３の合計を示し、図１０の下側の部分には、やはりＳの関数として、遠位焦点及び近位焦点に関連した光量の比率、遠位／近位比率１０５を示す。強度は、１．１ｍｍの直径を有する遠位単焦点中央ゾーンとして計算されている。
【0213】
【0214】
図１１の上の部分には、水平軸に沿った周期で示されるＳの関数として、中間焦点１１０、遠位焦点１１１及び近位焦点１１２に関連した計算された光絶対強度を示す。図１１の中間の部分では、Ｓの関数として、絶対強度１１０、１１１及び１１２の合計を示し、図１０の下側の部分では、やはりＳの関数として、遠位／近位比率１１４を示す。強度は、０．９８ｍｍの直径を有する遠位単焦点中央ゾーンとして計算されている。
【0215】
図１０及び１１から、それぞれ、垂直の一点鎖線１０６、１０７及び１１５、１１６に±示すように、それぞれ１．１ｍｍ及び０．９８ｍｍの直径を有する単焦点中央ゾーン、約０．１及び０．３の間のＳ値に対して、例えば、約２～３の許容レベルの間の不安定でない、遠位／近位強度比率のような比較的安定さと組み合わされて、個々のまたは合算された相対的に高い全体強度値が提供される。
【0216】
図１２は、図６ａ、１０及び１１に応じて眼科レンズ設計に基づく３次元グラフを示し、３焦点におる光強度の合計が、ｙ軸に沿ってμｍ単位で示された中央ゾーンの半径と、ｘ軸に沿って示されたＳパラメータの両方の関数として、垂直軸またはｚ軸に沿った任意のユニットで示される。ｘｙ平面の各々のラスターポイント１２１は、１つのレンズ設計を表し、３焦点の強度は、３ｍｍの開口のモデルでサンプリングされる。
【0217】
このプロットから設計を評価するため、そこから判断する２つの主なコンセプトは、論理的な性能と製造可能性である。高い合計強度は高い性能を示す。図１２に示す中央ゾーン及びグレーチングのパラメータの特定の選択において、可能な最も高い性能が、約０．５５０ｍｍの半径の中央ゾーン及び約０．１～０．３５のＳ値において見出される。図１２には、領域１２２で囲まれた台形が見られ、合計強度がＳ値の示された範囲に極めて類似している。
【0218】
異なる焦点の間では、基調をなす分布は合計が同じであっても異なる。しかし、製造において、常にある程度間違いが生じる。図から明らかなように、０．５５０ｍｍの中央ゾーンの半径及び０．１または０．５のＳ値の組み合わせは、設計されたレンズを効率の低下に大変近いところに位置付ける。Ｓにおける小さな逸脱により、製造されたレンズは、より小さなまたはより大きなＳを有するレンズのように振る舞う。これにより、高い性能の台形部の中央ゾーンから設計を選択することは、製造歩留まりにおいて良い効果があり、一般的に有利である。
【0219】
図１３は、図１０及び１１に応じた眼科レンズ設計に基づく３次元グラフを示し、３焦点におる光強度の合計が、ｙ軸に沿ってμｍ単位で示された中央ゾーンの半径と、ｘ軸に沿って示されたＳパラメータの両方の関数として、垂直軸またはｚ軸に沿って示された、遠位及び近位焦点における光強度に基づく遠位／近位比率が示される。
【0220】
図は、図１２に類似した方法で設計を選択して用いられる。遠位／近位比率は、光の分布、延いてはそれぞれの距離における視覚的な鋭さを定める。よって、絶対値が重要である。しかし、製造可能性も重要な要素である。図面から、幾つかの鋭いエッジが見られる。小さな逸脱が大きな負の効果を有するので、これらのエッジに近いレンズを製造することで、製造歩留まりを低下させる。
【0221】
図１４は、ｚ軸に沿った、図１０及び１１に応じた眼科レンズ設計に基づく３次元グラフを示し、例えば、ｒ２空間で見た山振幅またはピークのような遷移ポイント及び最高ポイントの間の回折グレーチングの周期で示された、遷移ポイントと山の水平距離を示す。±のサインは、山振幅値の１つのまたは他の側部における距離を参照する。図９ａ及び９ｂも参照のこと。あるレンズでは、この山振幅または高さピークは結果のレンズに残っておらず、ある部分が単焦点中央ゾーンに置き換えられる前に、元の回折グレーチングにおけるピークを仮定して、距離が計算されるべきである。
【0222】
図１４では、ｙ軸に沿ってμｍで示された中央ゾーンの半径、及びｚ軸に沿って示されたＳパラメータの両方の関数として、距離が示される。ｚ軸におけるゼロ値は、例えば、今回の周期の山のような、最も高いポイントにおける遷移ポイントを伴って形成されたレンズを示す。正確に今回の周期のピークにおいて、中央ゾーンを伴って形成されたレンズを示す線が、容易に図１４に位置付けられる。
【0223】
図１４を図１２と比較すると、ピークにおける遷移ゾーンまたは本周期の山振幅値における遷移ゾーンを伴うレンズを区別する図１１４の線は、図１２で見出される高い性能の台形１２２の長手方向の中心とも一線を画する。このことは、遷移ゾーンを有する高い歩留まりの良い性能のレンズは、直近の谷よりも直近の山に近くなることが期待されることを示す。特に、ｒ２空間で見て、０．２５＊Ｔより小さく、より好ましくは０．２＊Ｔより小さく、遷移ゾーンと周期の最も高いピークの間の絶対距離であることは有利である。
【0224】
図１０～１４のグラフから、単焦点中央ゾーンが０．８～１．３ｍｍの範囲の直径を有し、遠位及び近位の視覚の目標焦点で分布した光強度の比が、０．８～２．０の遠位／近位比率であるような半径方向の位置に遷移ポイントがあるとき、本開示に係るレンズの最適な設計空間が生じることがわかる。
【0225】
図１５ａは、例として、ｍｍで示された半径方向の距離ｒとして機能するリニアスケールに沿って、本開示に係る３焦点眼科レンズの他の実施形態の高さプロファイルまたは振幅プロファイルを示す。
【0226】
図１５ａに示す眼科レンズの実施形態の振幅プロファイルまたは高さプロファイルは、上記の式（１１）に従う参照番号１５２で示された連続振幅プロファイルｈ（ｒ）、サマリー部分において上記で提供された式（６）に従う連続周期位相プロファイル関数に基づく回折グレーチング１５１を有する、図２ａに示されたレンズ３１の中心部分３３のような中央ゾーンを備える。
【0227】
高さプロファイルｈ（ｒ）１６２及びＨ（ｒ）１６１の振幅が、図１６ａの垂直軸に沿ってμｍスケールで示されている。光軸から外側方向に測定された半径方向の距離ｒが垂直軸に沿ってｍｍで示される場合、レンズ本体の中央を通過する光軸は、半径方向の位置ｒ＝０と仮定される。参照番号１６０は、図２ａ及び２ｂで示されるように、レンズ本体３０の前側表面３４の外周を参照する。
【0228】
中央ゾーンは、レンズ本体の表面１５０の一部を横切って、光軸から半径方向ｒにおいてある距離にわたって延びており、その振幅プロファイルｈ（ｒ）１５２は、回折プロファイル１５１の遠位視覚の回折焦点と一致する単一の焦点を提供するように設計され、よって、単焦点中央ゾーンを提供する。
【0229】
光軸から約０．５ｍｍの距離のレンズの半径方向の位置の遷移ポイント１５３において、単焦点中央ゾーンの連続振幅プロファイルｈ（ｒ）１５２が終端し、回折グレーチングの振幅プロファイルＨ（ｒ）１５１に連続する。図示された実施形態では、遷移ポイント１５３が、レンズ本体の表面１５０にある。
【0230】
この実施形態において、レンズの設計波長λは５５０ｎｍと想定され、レンズ本体の屈折率ｎが１．４９２にセットされ、レンズ本体を囲む媒体の屈折率ｎｍが１．３３６と想定される。回折グレーチング１５１は、式（７）及び（８）を用いて最適化されて、それぞれ（１．２，１，１）のそれぞれの回折次数－１、０、１の相対的な強度（γ１、γ２、γ３）を提供する。グレーチングは最適化されて、近位視覚焦点により光を供給して、単焦点中央ゾーンにより供給される光強度を、ある程度、近位視覚焦点に補填する。
【0231】
中央ゾーンプロファイル１５２及び回折ポプロファイル１５１を有するレンズにより回折された光量が、３ｍｍ直径の瞳孔サイズに基づく、図１５ｂの強度シミュレーション線図に示される。強度は、垂直軸に沿って、任意のユニットで示される。コンピュータシミュレーション光強度分布は、図２ａに示すタイプの眼科レンズの両凸レンズ本体を仮定し、ジオプトリ２０Ｄでのゼロ次数焦点、及びゼロ次数に対して対称に位置する２１．６７５Ｄ及び１８．３２５Ｄでの近位及び遠位視覚の焦点を目標として設計される。参照番号１５４は、中間視覚を提供する回折次数０を参照し、参照番号１５５は、１８，３２５Ｄにおいて遠位視覚の焦点を参照し、参照番号１５６は、２１．６７５Ｄにおいて近位視覚の焦点を参照する。
【0232】
図１６ａは、例として、ｒ２空間でｍ２で示された、本開示に係る５焦点レンズの高さプロファイルまたは振幅プロファイルを示し、図１６ｂは、ｍｍで示された、半径方向の距離ｒの関数としてのリニアスケールに沿った同じ高さプロファイルまたは振幅プロファイルを示す。
【0233】
図１６ａに示す５焦点眼科レンズの実施形態の振幅プロファイルまたは高さプロファイルは、例えば、上記の式（１１）に従う参照番号１６２で示された連続振幅プロファイルｈ（ｒ）を有する、図２ａで示されたレンズ３１の中央ゾーン３３のような中央ゾーンと、異なる焦点を生成する回折グレーチングとを備える。
【0234】
レンズの回折部分の基礎となる線形位相グレーチングのφ（ｘ）は、下記の式（１８）のセットで記載される。
【0235】
【数20】
【0236】
ここで、ａｔａｎ２は、２－偏角アークタンジェントを示し、
γ１、γ２、γ３、γ４、γ５は、位相プロファイル関数のフーリエ係数を示し、
μ１、μ２、μ３、μ４、Micronは、最適化された定数を示し、
｜αｋ｜／γｋ＝Ｎにおいて、Ｎは正の定数であり、｜αｋ｜は、ｋ＝１、２，３に対して、回折グッレーチングのフーリエ係数の振幅を表し、
ｘは、グレーチングが延びる軸である。
この定義において、１周期は厳密の１ユニット長である。
γ１、γ２、γ３、γ４、γ５は、位相プロファイル関数のフーリエ係数を示し、
μ１、μ２、μ３、μ４、Micronは、最適化された定数を示し、
｜αｋ｜／γｋ＝Ｎにおいて、Ｎは正の定数であり、｜αｋ｜は、ｋ＝１、２，３に対して、回折グッレーチングのフーリエ係数の振幅を表し、
ｘは、グレーチングが延びる軸である。
この定義において、１周期は厳密の１ユニット長である。
【0237】
５焦点を有する多焦点レンズを、３焦点レンズを形成したのと類似させて、上記の式（８）を提供することにより、式のセット（１８）を伴って実現できる。
【0238】
線形位相グレーチング（１４）は、本開示及び下記の刊行物の教示に基づく、
Rｏｍｅｒｏ， Ｌｏｕｉｓ Ａ， ａｎｄ Ｆｒｅｄ Ｍ． Ｄｉｃｋｅｙ， “Ｔｈｅｏｒｙ ｏｆ ｏｐｔｉｍａｌ ｂｅａｍ ｓｐｌｉｔｔｉｎｇ ｂｙ ｐｈａｓｅ ｇｒａｔｉｎｇｓ． ＩＩ． Ｓｑｕａｒｅ ａｎｄ ｈｅｘａｇｏｎａｌ ｇｒａｔｉｎｇｓ．” ＪＯＳＡ Ａ ２４．８ （２００７）： ２２９６－２３１２。線形位相グレーチングは、例えば、（γ１、γ２、γ３、γ４、γ５）＝（１．１，０．９，０．８，０．９，１）の強度分布を伴う５回折次数により最適化される。
Rｏｍｅｒｏ， Ｌｏｕｉｓ Ａ， ａｎｄ Ｆｒｅｄ Ｍ． Ｄｉｃｋｅｙ， “Ｔｈｅｏｒｙ ｏｆ ｏｐｔｉｍａｌ ｂｅａｍ ｓｐｌｉｔｔｉｎｇ ｂｙ ｐｈａｓｅ ｇｒａｔｉｎｇｓ． ＩＩ． Ｓｑｕａｒｅ ａｎｄ ｈｅｘａｇｏｎａｌ ｇｒａｔｉｎｇｓ．” ＪＯＳＡ Ａ ２４．８ （２００７）： ２２９６－２３１２。線形位相グレーチングは、例えば、（γ１、γ２、γ３、γ４、γ５）＝（１．１，０．９，０．８，０．９，１）の強度分布を伴う５回折次数により最適化される。
【0239】
高さプロファイルｈ（ｒ）１６２及びＨ（ｒ）１６１の振幅は、図１６ａの垂直軸に沿ってμｍで示される。光軸から外側の方向で測定された半径距離ｒは、垂直軸に沿ってｍｍで示される場合、レンズ本体の中心を通過する光軸は、半径方向の位置ｒ＝０にあると仮定される。参照番号１６０は、２ａ及び２ｂに示すように、レンズ本体３０の前側の表面３４の外周を参照する。
【0240】
光軸から約０．６ｍｍの距離のレンズの半径方向の位置の遷移ポイント１６３において、単焦点中央ゾーンの連続振幅プロファイルｈ（ｒ）１６２が終端し、回折グレーチングの振幅プロファイルＨ（ｒ）１６１に連続する。図示された実施形態では、遷移ポイント１６３が、レンズ本体の表面１６０にある。
【0241】
この実施形態において、レンズの設計波長λは５５０ｎｍと想定され、レンズ本体の屈折率ｎが１．４６１８にセットされ、レンズ本体を囲む媒体の屈折率ｎｍが１．３３６と想定される。ｒ２空間において、周期Ｔ＝０．７３３っｍ２であり、偏角変調関数Ｓ（ｒ）が、一定の位相シフトＳ＝０．８０＊Ｔ．Ａ（ｒ）＝γ（ｒ）＝δ（ｒ）＝１を表す。
【0242】
中央ゾーン１６２及び回折グレーチング１６１を有するレンズにより回折された光量は、３ｍｍの瞳孔サイズに基づく、図１６ｃの強度シミュレーション線図に示される。強度は、垂直軸に沿って、任意のユニットで示される。コンピュータシミュレーション光強度分布は、図２ａに示すタイプの眼科レンズの両凸レンズ本体を仮定し、ジオプトリ２０Ｄでのゼロ次数焦点、及びゼロ次数に対して対称に位置する２１．６７５Ｄ及び１８．３２５Ｄでの近位及び遠位視覚の焦点を目標として設計される。参照番号１６４は、中間視覚を提供する回折次数０を参照し、参照番号１６５は、１８，３２５Ｄにおいて遠位視覚の焦点を参照し、参照番号１６６は、２１．６７５Ｄにおいて近位視覚の焦点を参照する。
【0243】
本設計では、例えば、中間及び遠位視覚の焦点の間の、１９Ｄにおける第１追加焦点、及び中間及び近位視覚の焦点の間の２１Ｄにおける第２追加焦点のような、２つの追加焦点が提供される。
【0244】
本願の目的からすれば、式（１４）に従った上記のものだけでなく、５焦点レンズを提供するための他の連続周期位相プロファイル関数を適用することができる。本開示に係る単焦点中央ゾーンを有する４焦点レンズを提供することもできる。
【0245】
図１７に示す単純化したフローチャートは、本開示の第２の態様に係る眼科多焦点レンズの製造方法のステップを示す。フローの方向は、図面の上側から下側である。
【0246】
第１のステップでは、例えば、ブロック１７１「目標焦点をセット」のように、少なくとも、レンズの近位、中間及び遠位の視覚の目標焦点をセットする。
【0247】
第２のステップでは、例えば、ブロック１７２「相対的な光分布をセット」のように、使用者の異なる瞳孔サイズに対する異なる焦点の間の目標相対光分布を定める。例えば、選択した瞳孔サイズは、０～３ｍｍ、０～４，５ｍｍ及び０～６ｍｍの範囲を例示できる。例えば、６ｍｍを超えるレンズは、例えば、中間及び遠位の視覚に関する２焦点特性を示すようにすることができる。
【0248】
次に、例えば、ブロック１７３「レンズ本体を選択」のように、中間視覚の目標焦点を提供する屈折焦点を有する透光性レンズ本体を選択する。
【0249】
更に、例えば、ブロック１７４「単焦点中央ゾーンを提供する」において、レンズ本体の表面を横切ってレンズ本体の光軸から半径方向ｒにある距離にかけて延びた単焦点中央ゾーンを提供する。この単焦点中央ゾーンは、上記の第１のステップでセットされた遠位及び近位の目標焦点の１つと一致する屈折焦点を提供する連続位相プロファイル関数ψ（ｒ）を有する。
【0250】
回折焦点を提供するため、例えば、ステップ１７５「回折位相プロファイルを計算する」のように、適したプログラムを有するプロセッサまたはコンピュータを用いて、数学的にまたは数的に、回折グレーチングの連続周期位相プロファイル関数φ（ｒ）を計算する。異なる瞳孔サイズに応じた単焦点中央ゾーンとの組み合わせを含み、レンズ全体にわたって目標屈折及び回折焦点において所望の光分布を形成するように、連続周期位相プロファイル関数を計算する。
【0251】
ステップ１７６「遷移ポイントを定める」において、単焦点中央ゾーンが終端し、回折プロファイルが開始する、光軸からある距離を有する遷移ポイントを定める。この遷移ポイントでは、上記の本開示の第１の態様に示すように、回折グレーチング及び単焦点中央ゾーンが一致した振幅値を有する。最後に、単焦点中央ゾーンの高さプロファイルの振幅御及び／または回折グレーチングの高さプロファイルの振幅を調整する。
【0252】
遷移ポイントは、ステップ１７６において、本開示の第１の態様に示すように定められる。例えば、レンズの光入射の目標焦点における光分布に基づいて、所定の開口サイズにおいて、
－各々の目標焦点に分布した光の強度が、各々の個別目標焦点に対す手所定の強度範囲何あり、
－目標焦点に分布した光の強度の合計が、所定の合計範囲内にあり、
－遠位及び近位視覚のための目標焦点に分布した光の強度の比が、所定の比率範囲内にある。
－各々の目標焦点に分布した光の強度が、各々の個別目標焦点に対す手所定の強度範囲何あり、
－目標焦点に分布した光の強度の合計が、所定の合計範囲内にあり、
－遠位及び近位視覚のための目標焦点に分布した光の強度の比が、所定の比率範囲内にある。
【0253】
次のステップにおいて計算された位相プロファイル関数及び遷移ポイントに、例えば、ステップ１７７「強度チューニング」のように、目標焦点の中の所望の相対的光分布のようなレンズの所望のまたは目標の光学特性のファインチューニング、及び／またはスムージングが提供される。この強度チューニングは、適したプログラムを有するプロセッサまたはコンピュータで処理され、上記の例で示された変調が含まれる。これには、例えば、公差の結果、及びレンズの機械加工または製造における公差として、目標焦点及びプロファイルの光学偏差を考慮する必要もある。
【0254】
最後に、例えば、ステップ１７８「高さプロファイルを適用」のように、単焦点中央ゾーン及び回折グレーチングの高さプロファイルまたは振幅プロファイルが、レンズを製造するために計算される。
【0255】
最後に、レンズ本体に適用された高さプロファイルまたは高さ関数が、例えば、任意のマイクロ機械加工、ダイアモンドチューニング、３Ｄプリント、または他の任意の機械加工またはリソグラフ表面処理技術により、機械加工され研磨される。これが、ステップ１７９「機械加工」で示される。
【0256】
ステップ１７５の計算は、回折グレーチングのフーリエシリーズの表現に基づいており、目標焦点に関連する回折次数のフーリエ係数の絶対値の２乗の合計が最大化するようにする。上記のように、この計算は。目標焦点での、等しいまたは重み付けがなされた目標光強度の制約下で実施できる。
【0257】
本開示に係る計算は、レンズを機械加工する装置から離れて提供できる。特に、回折グレーチングの計算は、インターネット（図示せず）のような、実際利用可能な通信コミュニケーションによりデータ送信によって、機械加工装置に送ることができる。
【0258】
単焦点中央ゾーン及び回折グレーチングを、レンズの前側及び後ろ側の表面の一方または両方に適用でき、全ての実施形態及び添付のクレームによる請求範囲に適用可能であることを、当業者は認識できる。
【0259】
本開示に係る教示は、アポダイズされた高やまたは振幅プロファイルを有する多焦点中眼科レンズの光分布における設計やチューニングに等しく適用可能であることも更に朝雨目すべきである。
【0260】
図面、開示及び添付されたクレームの教示からクレームされた実施するに当たり、当業者により開示された実施例御及び実施形態に対する他の変形例が理解され、効果が得られる。クレームにおいて、”備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」は、他の要素やステップを排除するものではなく、”ａ”または”ａｎ”は、複数を排除するものではない。ある手段が互いに異なる従属クレームに引用さている単なる事実は、それらの手段の組み合わせが有効に用いられないことを示すものではない。クレームの任意の参照サインが、その範囲の制限を構成するものではない。同じ参照サインは、等しいまたは等価な要素または実施を参照している。
【図1】
【図2a】
【図2b】
【図3】
【図4a】
【図4b】
【図4c】
【図5a】
【図5b】
【図5c】
【図5d】
【図6a】
【図6b】
【図6c】
【図6d】
【図7】
【図8】
【図9a】
【図9b】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15a】
【図15b】
【図16a】
【図16b】
【図16c】
【図17】
