JPH06201990A - レンズの設計方法並びにその成果としての非球面レンズ - Google Patents
レンズの設計方法並びにその成果としての非球面レンズInfo
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- JPH06201990A JPH06201990A JP3202169A JP20216991A JPH06201990A JP H06201990 A JPH06201990 A JP H06201990A JP 3202169 A JP3202169 A JP 3202169A JP 20216991 A JP20216991 A JP 20216991A JP H06201990 A JPH06201990 A JP H06201990A
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- G02C7/00—Optical parts
- G02C7/02—Lenses; Lens systems ; Methods of designing lenses
- G02C7/024—Methods of designing ophthalmic lenses
- G02C7/028—Special mathematical design techniques
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- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
- A61F2/00—Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
- A61F2/02—Prostheses implantable into the body
- A61F2/14—Eye parts, e.g. lenses or corneal implants; Artificial eyes
- A61F2/16—Intraocular lenses
- A61F2/1613—Intraocular lenses having special lens configurations, e.g. multipart lenses; having particular optical properties, e.g. pseudo-accommodative lenses, lenses having aberration corrections, diffractive lenses, lenses for variably absorbing electromagnetic radiation, lenses having variable focus
- A61F2/1637—Correcting aberrations caused by inhomogeneities; correcting intrinsic aberrations, e.g. of the cornea, of the surface of the natural lens, aspheric, cylindrical, toric lenses
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- A61F2240/00—Manufacturing or designing of prostheses classified in groups A61F2/00 - A61F2/26 or A61F2/82 or A61F9/00 or A61F11/00 or subgroups thereof
- A61F2240/001—Designing or manufacturing processes
- A61F2240/002—Designing or making customized prostheses
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】光学的光線追跡技術を用いて、視力矯正用の高
性能非球面レンズを設計し、製作し、提供する。 【構成】人体の眼と予備的なレンズからなるシステムの
数学的モデルを導出し、このモデルを使ってレンズ眼球
システムの光線通路を追跡する。この段階で非球面定数
ｋの値を変化させて、網膜上に最も鮮明な焦点を結び、
また網膜上の像収差が最小になるように光線通路を追跡
して最適化されたレンズを設計製作する。
性能非球面レンズを設計し、製作し、提供する。 【構成】人体の眼と予備的なレンズからなるシステムの
数学的モデルを導出し、このモデルを使ってレンズ眼球
システムの光線通路を追跡する。この段階で非球面定数
ｋの値を変化させて、網膜上に最も鮮明な焦点を結び、
また網膜上の像収差が最小になるように光線通路を追跡
して最適化されたレンズを設計製作する。
Description
【０００１】本発明は、最小限の画像収差を有する最適
の矯正用レンズ眼球システムを提供するレンズを設計す
る方法であり、その成果としてのレンズは、コンタクト
レンズ、眼球内レンズ、又は眼鏡レンズとして使用され
る非球面を有するものであり、特に表面が双曲線又は放
物線を有するレンズである。
の矯正用レンズ眼球システムを提供するレンズを設計す
る方法であり、その成果としてのレンズは、コンタクト
レンズ、眼球内レンズ、又は眼鏡レンズとして使用され
る非球面を有するものであり、特に表面が双曲線又は放
物線を有するレンズである。
【０００２】従来通りのレンズ面の曲線は、「円錐曲
線」という用語で説明され得るものである。円錐曲線の
グループには、球面、放物線、楕円及び双曲線が包含さ
れる。総ての回転対称の円錐曲線は、Ｘが位置Ｙにおけ
る非球面点であり、ｒが中心半径であり、カッパ因子ｋ
が非球面係数である場合に、Ｘ＝Ｙ2 ／ ｛ｒ＋［ｒ2
−（ｋ＋１）Ｙ2 ］1/2 ｝という１つの方程式によって
表現され得る。
線」という用語で説明され得るものである。円錐曲線の
グループには、球面、放物線、楕円及び双曲線が包含さ
れる。総ての回転対称の円錐曲線は、Ｘが位置Ｙにおけ
る非球面点であり、ｒが中心半径であり、カッパ因子ｋ
が非球面係数である場合に、Ｘ＝Ｙ2 ／ ｛ｒ＋［ｒ2
−（ｋ＋１）Ｙ2 ］1/2 ｝という１つの方程式によって
表現され得る。
【０００３】その他の円錐定数即ち非球面係数には、ｋ
＝−ｅ2 の方程式によってｋと関係付けられる偏心率ｅ
と、（１−ｅ2 ）と定義されるロー因子ρとが包含され
る。
＝−ｅ2 の方程式によってｋと関係付けられる偏心率ｅ
と、（１−ｅ2 ）と定義されるロー因子ρとが包含され
る。
【０００４】非球面係数の値が、円錐曲線の形態を決定
する。球面の場合は、ｅ＝０かつｋ＝０である。楕円
は、０から１の間の偏心率及び０から−１の間のｋを有
する。放物線は、ｅ＝１（ｋ＝−１）によって特徴付け
られる。双曲線の場合は、ｅが１より大きくてｋはマイ
ナス１より小さい。
する。球面の場合は、ｅ＝０かつｋ＝０である。楕円
は、０から１の間の偏心率及び０から−１の間のｋを有
する。放物線は、ｅ＝１（ｋ＝−１）によって特徴付け
られる。双曲線の場合は、ｅが１より大きくてｋはマイ
ナス１より小さい。
【０００５】伝統的に、大抵のレンズ面は、球面又は球
面に近い湾曲である。論理的には、非常に薄いレンズの
場合は、レンズを通過する光を鮮明に焦点合わせするた
めに球面の湾曲が理想的である。しかし、実際のレンズ
の湾曲と厚さは、球面収差、コマ、歪み、及び非点収差
即ちレンズの異なった区域を通過する点光源からの光が
一点に焦点を結ばないこと等を包含する周知の光学的な
収差を産み出すことになる。このことは、一定量のブレ
をも引き起こす。更に、純粋な球面レンズは、乱視の補
正又は老眼を克服するために適当なものでもない。
面に近い湾曲である。論理的には、非常に薄いレンズの
場合は、レンズを通過する光を鮮明に焦点合わせするた
めに球面の湾曲が理想的である。しかし、実際のレンズ
の湾曲と厚さは、球面収差、コマ、歪み、及び非点収差
即ちレンズの異なった区域を通過する点光源からの光が
一点に焦点を結ばないこと等を包含する周知の光学的な
収差を産み出すことになる。このことは、一定量のブレ
をも引き起こす。更に、純粋な球面レンズは、乱視の補
正又は老眼を克服するために適当なものでもない。
【０００６】このために、多くの形式のレンズが、球面
収差を最小限にして、眼の乱視を補正し、適応不能の眼
に遠近両方の物体を見ることを可能にする二焦点効果を
準備する目的で設計されてきた。残念ながら、現在の設
計は、ブレた画像や不明瞭な画像を産み出したり、総て
の視点距離における鮮明な焦点合わせができないという
重大な欠陥を有している。
収差を最小限にして、眼の乱視を補正し、適応不能の眼
に遠近両方の物体を見ることを可能にする二焦点効果を
準備する目的で設計されてきた。残念ながら、現在の設
計は、ブレた画像や不明瞭な画像を産み出したり、総て
の視点距離における鮮明な焦点合わせができないという
重大な欠陥を有している。
【０００７】楕円面を有する非球面レンズが、光学的な
収差を低減させるために使用されてきた。周知の幾つか
の具体例は、天体望遠鏡における放物線の対物鏡の使用
及びコンタクトレンズの収差を補正する低い偏心率の楕
円の使用である。
収差を低減させるために使用されてきた。周知の幾つか
の具体例は、天体望遠鏡における放物線の対物鏡の使用
及びコンタクトレンズの収差を補正する低い偏心率の楕
円の使用である。
【０００８】孤立した非球面レンズという設計は周知の
ものである。上述の方程式の変更を使用して非球面レン
ズの設計を産み出す商業的に入手可能な様々のソフトウ
ェアパッケージが存在している。これらの具体例は、シ
ンクレア・オプティクス社（Sinclair Optics,Inc.）に
よるスーパー・オスロ（Super OSLO）、光学機器研究協
会（Optical Research Associates ）によるコードＶ
（Code-V）及びジェネシー・オプティクス社（Genesee
Optics, Inc.）によるジェニー・ＰＣ（GENII-PC）等で
ある。これらの光学設計プログラムは、最も広範に使用
される適用可能なパッケージである。３種類の方式によ
って使用される異なったアプローチにも関わらず、総て
のパッケージは、非球面レンズの設計の計算において全
く同じ成果を産み出した。視力の補正のためのみに使用
されるとき、慎重に設計される楕円レンズは、改良され
た焦点を提供することになる。しかし、人体の眼を包含
するシステムにおいて使用されるとき、楕円レンズは、
球面レンズより特に優れているわけではない。これは、
矯正用レンズ眼球システム全体の一部として楕円レンズ
が補正可能である収差よりも大きな量の収差を眼が包含
しているからである。
ものである。上述の方程式の変更を使用して非球面レン
ズの設計を産み出す商業的に入手可能な様々のソフトウ
ェアパッケージが存在している。これらの具体例は、シ
ンクレア・オプティクス社（Sinclair Optics,Inc.）に
よるスーパー・オスロ（Super OSLO）、光学機器研究協
会（Optical Research Associates ）によるコードＶ
（Code-V）及びジェネシー・オプティクス社（Genesee
Optics, Inc.）によるジェニー・ＰＣ（GENII-PC）等で
ある。これらの光学設計プログラムは、最も広範に使用
される適用可能なパッケージである。３種類の方式によ
って使用される異なったアプローチにも関わらず、総て
のパッケージは、非球面レンズの設計の計算において全
く同じ成果を産み出した。視力の補正のためのみに使用
されるとき、慎重に設計される楕円レンズは、改良され
た焦点を提供することになる。しかし、人体の眼を包含
するシステムにおいて使用されるとき、楕円レンズは、
球面レンズより特に優れているわけではない。これは、
矯正用レンズ眼球システム全体の一部として楕円レンズ
が補正可能である収差よりも大きな量の収差を眼が包含
しているからである。
【０００９】眼の矯正用レンズを製造するために過去に
おいて使用された方式は、球面ではないレンズを産み出
してきた。ボーク（Volk）の米国特許明細書第4,170,19
3 号では、屈折光学的能力を周辺方向において増大させ
ることによって適応不全を補正するレンズが示されてい
る。このレンズ及びその他の先行技術のレンズ設計は、
厳密には球面ではないが、純粋な非球面でもなく、より
高度な歪み係数を包含している。これは、本文において
提案されるものとは根本的に異なった面を産み出すもの
である。双曲線のように平坦化する曲線は、周辺方向に
おいて減少する僅かな曲折光学的能力を示すのである。
先行技術のレンズ設計は、厳密な球面のレンズ設計を変
更することによって様々の光学的問題を解決するように
試みつつも、眼の網膜に衝突する画像の収差を減少させ
ることによって視力を向上させるように努めてきた。
おいて使用された方式は、球面ではないレンズを産み出
してきた。ボーク（Volk）の米国特許明細書第4,170,19
3 号では、屈折光学的能力を周辺方向において増大させ
ることによって適応不全を補正するレンズが示されてい
る。このレンズ及びその他の先行技術のレンズ設計は、
厳密には球面ではないが、純粋な非球面でもなく、より
高度な歪み係数を包含している。これは、本文において
提案されるものとは根本的に異なった面を産み出すもの
である。双曲線のように平坦化する曲線は、周辺方向に
おいて減少する僅かな曲折光学的能力を示すのである。
先行技術のレンズ設計は、厳密な球面のレンズ設計を変
更することによって様々の光学的問題を解決するように
試みつつも、眼の網膜に衝突する画像の収差を減少させ
ることによって視力を向上させるように努めてきた。
【００１０】上述のような限界を有するレンズ設計の一
般的な使用の重要な理由は、レンズ眼球システム全体の
効果を考慮することを怠ったことにある。レンズは普通
レンズが画像の収差に寄与する唯一の要素であるかのよ
うにして設計されるが、角膜の表面及び水晶体の表面の
ように画像の焦点に影響を及ぼす多くの要素が眼球内に
存在するのである。楕円形の形態はレンズ自身の収差を
低減させる際には有益であったが、レンズが人体の眼の
屈折面の総てを包含するシステムの中に配置されるとき
には、補足的な非球面補正が要求されることになる。
般的な使用の重要な理由は、レンズ眼球システム全体の
効果を考慮することを怠ったことにある。レンズは普通
レンズが画像の収差に寄与する唯一の要素であるかのよ
うにして設計されるが、角膜の表面及び水晶体の表面の
ように画像の焦点に影響を及ぼす多くの要素が眼球内に
存在するのである。楕円形の形態はレンズ自身の収差を
低減させる際には有益であったが、レンズが人体の眼の
屈折面の総てを包含するシステムの中に配置されるとき
には、補足的な非球面補正が要求されることになる。
【００１１】本発明は、この必要な補正が一定の双曲線
又は放物線の形態であると判明したので、眼の網膜に光
を効果的に焦点合わせするレンズと、そのようなレンズ
を製造する方法とを提供する。当該レンズは、Ｘが位置
Ｙにおける非球面点であり、ｒが中心半径であり、ｋが
共通して使用される非球面定数である場合に、ｋの価が
−１より小さいか又は−１に等しいように成して、Ｘ＝
Ｙ2 ／｛ｒ＋［ｒ2 −（ｋ＋１）Ｙ2 ］1/2 ｝という方
程式によって定義される双曲線又は放物線の形態におけ
る回転対称の非球面を有する。
又は放物線の形態であると判明したので、眼の網膜に光
を効果的に焦点合わせするレンズと、そのようなレンズ
を製造する方法とを提供する。当該レンズは、Ｘが位置
Ｙにおける非球面点であり、ｒが中心半径であり、ｋが
共通して使用される非球面定数である場合に、ｋの価が
−１より小さいか又は−１に等しいように成して、Ｘ＝
Ｙ2 ／｛ｒ＋［ｒ2 −（ｋ＋１）Ｙ2 ］1/2 ｝という方
程式によって定義される双曲線又は放物線の形態におけ
る回転対称の非球面を有する。
【００１２】レンズが矯正用レンズ眼球システム全体の
一部として考慮され最適化されるように成した、非球面
レンズの設計に対する系統的なアプローチの方法を提供
することが、本発明の目的の１つである。
一部として考慮され最適化されるように成した、非球面
レンズの設計に対する系統的なアプローチの方法を提供
することが、本発明の目的の１つである。
【００１３】変調伝達関数（黒及び白から灰色への変調
度）と空間周波数（解像され得る空間周波数が増大する
物体の程度を示す）とを使用して、矯正用レンズ眼球シ
ステムと共に考慮されるときに、矯正用レンズの設計を
最適化することが、本発明の更なる目的である。
度）と空間周波数（解像され得る空間周波数が増大する
物体の程度を示す）とを使用して、矯正用レンズ眼球シ
ステムと共に考慮されるときに、矯正用レンズの設計を
最適化することが、本発明の更なる目的である。
【００１４】眼の網膜上における焦点合わせを最適化し
て画像の収差及びブレを最小限にするレンズを製造する
方法を提供することが、本発明の補足的な目的である。
て画像の収差及びブレを最小限にするレンズを製造する
方法を提供することが、本発明の補足的な目的である。
【００１５】コンタクトレンズ、眼球内レンズ、又は眼
鏡レンズとして適合する新規の非球面レンズの設計を提
供することが、本発明の目的の１つである。
鏡レンズとして適合する新規の非球面レンズの設計を提
供することが、本発明の目的の１つである。
【００１６】レンズ面が双曲線の形状に湾曲するように
成して、眼の表面、内部又は近傍において使用されるレ
ンズを提供することも、本発明の目的の１つである。
成して、眼の表面、内部又は近傍において使用されるレ
ンズを提供することも、本発明の目的の１つである。
【００１７】レンズ面が放物線の形状に湾曲するように
成して、眼の表面、内部又は近傍において使用されるレ
ンズを提供することが、本発明の更なる目的である。
成して、眼の表面、内部又は近傍において使用されるレ
ンズを提供することが、本発明の更なる目的である。
【００１８】老眼、近視、遠視、乱視、又はその他の焦
点欠陥という障害のある者に適合するように使用され得
る非球面レンズを提供することが、本発明のもう１つの
目的である。
点欠陥という障害のある者に適合するように使用され得
る非球面レンズを提供することが、本発明のもう１つの
目的である。
【００１９】本発明は、人体の眼の光学的な概略に対し
て光学的な光線追跡技術を適用して、これまで獲得され
なかった性能を矯正用レンズ眼球システムにおいて達成
することになる。人体の眼のモデルは、人体の眼の生理
学、生理的な光学的構成部分及び解剖学の主題に関する
広範な文献研究の後に開発されたものである。特に、モ
デルの出発点は、ガルストランド（Gullstrand １８６
２年−１９３０年）の眼球概略（Schematic Eyes）であ
った。ガルストランドは、他の研究者だけでなく彼自身
によっても為された眼球の解剖に関する入手可能なデー
タに基づいて、これらのモデルを作成した。ガルストラ
ンドの眼球は、中心に配置された球面を包含して、人体
の眼の一次的な（即ち収差のレベルではなく位置）画像
形成を判断するために２０世紀を通して使用されてき
た。
て光学的な光線追跡技術を適用して、これまで獲得され
なかった性能を矯正用レンズ眼球システムにおいて達成
することになる。人体の眼のモデルは、人体の眼の生理
学、生理的な光学的構成部分及び解剖学の主題に関する
広範な文献研究の後に開発されたものである。特に、モ
デルの出発点は、ガルストランド（Gullstrand １８６
２年−１９３０年）の眼球概略（Schematic Eyes）であ
った。ガルストランドは、他の研究者だけでなく彼自身
によっても為された眼球の解剖に関する入手可能なデー
タに基づいて、これらのモデルを作成した。ガルストラ
ンドの眼球は、中心に配置された球面を包含して、人体
の眼の一次的な（即ち収差のレベルではなく位置）画像
形成を判断するために２０世紀を通して使用されてき
た。
【００２０】ガルストランドの提示した平均値には個人
的な変動が存在し、更に、計測学における進歩が、様々
な要素の非球面湾曲における変動ばかりでなく屈折率分
布の詳細に関する分析をも可能にしたことが認識され
る。ガルストランドの概略を出発点として利用し、眼球
の解剖学に関する最新の知識を補足して、混成の眼球モ
デルが作成された。
的な変動が存在し、更に、計測学における進歩が、様々
な要素の非球面湾曲における変動ばかりでなく屈折率分
布の詳細に関する分析をも可能にしたことが認識され
る。ガルストランドの概略を出発点として利用し、眼球
の解剖学に関する最新の知識を補足して、混成の眼球モ
デルが作成された。
【００２１】第１に、モデルは３レンズ複合システムと
して見られるものであり、それらのレンズは、矯正用レ
ンズ装置、角膜及び水晶体である。これは、光線追跡分
析のために、１３個の面を包含するようにして更に分割
されることが可能である。これらの面は、１］物体、
２］矯正用レンズの前面、３］矯正用レンズの後面、
４］涙液層、５］角膜上皮、６］角膜内皮の房水界面、
７］房水中の瞳孔、８］水晶体前部の皮質、９］水晶体
前部の芯部、１０］水晶体後部の芯部、１１］水晶体後
部の皮質、１２］硝子液、及び１３］網膜である。
して見られるものであり、それらのレンズは、矯正用レ
ンズ装置、角膜及び水晶体である。これは、光線追跡分
析のために、１３個の面を包含するようにして更に分割
されることが可能である。これらの面は、１］物体、
２］矯正用レンズの前面、３］矯正用レンズの後面、
４］涙液層、５］角膜上皮、６］角膜内皮の房水界面、
７］房水中の瞳孔、８］水晶体前部の皮質、９］水晶体
前部の芯部、１０］水晶体後部の芯部、１１］水晶体後
部の皮質、１２］硝子液、及び１３］網膜である。
【００２２】画像は常に網膜に注がれるわけではない。
実際には、これが屈折誤差の定義である。光線追跡の技
術を使用すると、網膜に対する実際の位置と画像の品質
とが測定され得る。
実際には、これが屈折誤差の定義である。光線追跡の技
術を使用すると、網膜に対する実際の位置と画像の品質
とが測定され得る。
【００２３】図１及び図２は、本発明に拠るコンタクト
レンズに適合するレンズ１の１つの実施例である。この
レンズ１は、回転対称の双曲線表面２と凹状の球面３と
を有する。球面３は、レンズ１が眼の表面に快適に載せ
られ得るように人体の眼の外表面の湾曲に適合する湾曲
半径を有する。コンタクトレンズ１のサイズは意図され
る用途に適合すべきものであり、例えば直径は凡そ１２
mmから１５mmであり、厚さは凡そ０．０５０mmから０．
４００mmの範囲を越るものではない。
レンズに適合するレンズ１の１つの実施例である。この
レンズ１は、回転対称の双曲線表面２と凹状の球面３と
を有する。球面３は、レンズ１が眼の表面に快適に載せ
られ得るように人体の眼の外表面の湾曲に適合する湾曲
半径を有する。コンタクトレンズ１のサイズは意図され
る用途に適合すべきものであり、例えば直径は凡そ１２
mmから１５mmであり、厚さは凡そ０．０５０mmから０．
４００mmの範囲を越るものではない。
【００２４】図３及び図４は、本発明に拠る眼球内レン
ズ４を示している。このレンズ４は、回転対称の双曲線
表面５と凸状の球面６とを有する。眼球内レンズ４は、
直径がほぼ４mmから７mmであり、最大でもほぼ０．７mm
から１．０mmの厚さを有するものであるべきである。
ズ４を示している。このレンズ４は、回転対称の双曲線
表面５と凸状の球面６とを有する。眼球内レンズ４は、
直径がほぼ４mmから７mmであり、最大でもほぼ０．７mm
から１．０mmの厚さを有するものであるべきである。
【００２５】本発明のレンズは、以上に示されたような
物理的寸法に限定されるものではなく、これらの寸法は
大雑把なガイドラインであるに過ぎない。レンズは、意
図される用途に適合するものであれば、どのようなサイ
ズのものであっても良い。
物理的寸法に限定されるものではなく、これらの寸法は
大雑把なガイドラインであるに過ぎない。レンズは、意
図される用途に適合するものであれば、どのようなサイ
ズのものであっても良い。
【００２６】本発明に拠るレンズは、１面だけではなく
２面の対称非球面を有することも可能であるが、少なく
とも１面は、Ｘが位置Ｙにおける非球面点であり、ｒが
中心半径であり、カッパ因子ｋが共通して使用される非
球面定数である場合に、ｋの値が−１より小さいか又は
−１に等しいように成した、Ｘ＝Ｙ2 ／｛ｒ＋［ｒ2−
（ｋ＋１）Ｙ2 ］1/2}という方程式によって定義される
対称非球面でなければならない。湾曲は双曲線即ちｋが
マイナス１より小さいものであることが望ましいが、放
物線（ｋ＝−１）もまた本発明の範囲に含まれるもので
ある。非球面は凸状であることも凹状であることも可能
であり、それぞれが独立して凸状又は凹状であり得る２
つの非球面が存在することになる。
２面の対称非球面を有することも可能であるが、少なく
とも１面は、Ｘが位置Ｙにおける非球面点であり、ｒが
中心半径であり、カッパ因子ｋが共通して使用される非
球面定数である場合に、ｋの値が−１より小さいか又は
−１に等しいように成した、Ｘ＝Ｙ2 ／｛ｒ＋［ｒ2−
（ｋ＋１）Ｙ2 ］1/2}という方程式によって定義される
対称非球面でなければならない。湾曲は双曲線即ちｋが
マイナス１より小さいものであることが望ましいが、放
物線（ｋ＝−１）もまた本発明の範囲に含まれるもので
ある。非球面は凸状であることも凹状であることも可能
であり、それぞれが独立して凸状又は凹状であり得る２
つの非球面が存在することになる。
【００２７】本発明のレンズは、レンズ眼球システムの
光学的な収差を最小限にする。これは、図５において示
されるように、網膜上における鮮明な焦点を産み出すこ
とになる。図５は、コンピュータに拠る光線追跡方式に
よって作成されたものであり、網膜においてブレるスポ
ットサイズが、球面レンズによって補正される正視（即
ち正常）の眼又は近眼のいずれの場合よりも双曲線状の
前部湾曲によって補正される近眼の場合の方が遥かに小
さいことを示している。
光学的な収差を最小限にする。これは、図５において示
されるように、網膜上における鮮明な焦点を産み出すこ
とになる。図５は、コンピュータに拠る光線追跡方式に
よって作成されたものであり、網膜においてブレるスポ
ットサイズが、球面レンズによって補正される正視（即
ち正常）の眼又は近眼のいずれの場合よりも双曲線状の
前部湾曲によって補正される近眼の場合の方が遥かに小
さいことを示している。
【００２８】更に、図６において示されるように、その
光は網膜の上に正確に焦点を合わせられる傾向がある。
図６は、コンピュータに拠る光線追跡によって図５と同
時に作成されたものであり、焦点合わせされる画像の位
置が双曲線のレンズ眼球システムの場合において網膜に
最も接近していることを示している。
光は網膜の上に正確に焦点を合わせられる傾向がある。
図６は、コンピュータに拠る光線追跡によって図５と同
時に作成されたものであり、焦点合わせされる画像の位
置が双曲線のレンズ眼球システムの場合において網膜に
最も接近していることを示している。
【００２９】これらの利点の直接的な結果として、本発
明に拠るレンズは、乱視又は老眼という障害のある者に
対しても容認される視力を提供することが可能である。
乱視を補正するための通常のアプローチは、水晶体又は
網膜のいずれにおける半径方向の非対称についても相補
的に補正するように半径方向において非対称である矯正
レンズを準備することである。このアプローチは、基本
的な処方に適合するだけでなく相補的な眼の半径方向の
非対称をも準備することになる多数のレンズの製造及び
在庫品とを要求することになる。更に、これらのレンズ
は、レンズの半径方向における変動が眼の半径方向の要
求事項に合致するように、眼に対するその半径方向位置
を維持する手段をも有するものでなければならない。こ
れまでに開発されてきた手段は、十分満足の行くように
機能するものではなかった。
明に拠るレンズは、乱視又は老眼という障害のある者に
対しても容認される視力を提供することが可能である。
乱視を補正するための通常のアプローチは、水晶体又は
網膜のいずれにおける半径方向の非対称についても相補
的に補正するように半径方向において非対称である矯正
レンズを準備することである。このアプローチは、基本
的な処方に適合するだけでなく相補的な眼の半径方向の
非対称をも準備することになる多数のレンズの製造及び
在庫品とを要求することになる。更に、これらのレンズ
は、レンズの半径方向における変動が眼の半径方向の要
求事項に合致するように、眼に対するその半径方向位置
を維持する手段をも有するものでなければならない。こ
れまでに開発されてきた手段は、十分満足の行くように
機能するものではなかった。
【００３０】適応不全の水晶体のための補正は、従来
は、遠近の視力を提供するように２つ以上の焦点距離を
備えた分割レンズによって準備され、最新の設計では、
遠近の十分な視力を提供し得る２つ以上の焦点距離を備
えた回析レンズ又は屈折レンズによって準備されてい
る。しかし、この形式のシステムは、入射光を様々な焦
点の間に分割して、網膜上のあらゆる個所に各々の焦点
を結ぶことになる。当然ながら、これは、個々の焦点及
び網膜上の各々の個所における競合する画面について利
用可能な光の量の減少を引き起こすのである。
は、遠近の視力を提供するように２つ以上の焦点距離を
備えた分割レンズによって準備され、最新の設計では、
遠近の十分な視力を提供し得る２つ以上の焦点距離を備
えた回析レンズ又は屈折レンズによって準備されてい
る。しかし、この形式のシステムは、入射光を様々な焦
点の間に分割して、網膜上のあらゆる個所に各々の焦点
を結ぶことになる。当然ながら、これは、個々の焦点及
び網膜上の各々の個所における競合する画面について利
用可能な光の量の減少を引き起こすのである。
【００３１】非球面レンズは、傾斜した能力又は多数の
焦点距離によって乱視又は老眼に対する視力の補正を提
供するものではないが、乱視又は老眼によって生じる変
動にも関わらず、正常人の視覚の鋭敏さの範囲内か又は
それに近い全体の性能にまで補正用レンズ眼球システム
を改善することになる。
焦点距離によって乱視又は老眼に対する視力の補正を提
供するものではないが、乱視又は老眼によって生じる変
動にも関わらず、正常人の視覚の鋭敏さの範囲内か又は
それに近い全体の性能にまで補正用レンズ眼球システム
を改善することになる。
【００３２】これは、網膜上に注がれる各々の点におけ
る前述のスポットサイズが、水晶体の球面レンズのみを
含んで支援を受けない正常視によって可能であるよりも
低く抑えられる故に生じる。非球面の矯正用レンズ眼球
システムの光学的な優秀性の故に、老眼又は乱視によっ
てもたらされる網膜上の点のブレは、非球面的な改良に
よって相殺されることによって、正常な眼において見ら
れるよりも少ない（或いはその範囲内）ということにな
る。
る前述のスポットサイズが、水晶体の球面レンズのみを
含んで支援を受けない正常視によって可能であるよりも
低く抑えられる故に生じる。非球面の矯正用レンズ眼球
システムの光学的な優秀性の故に、老眼又は乱視によっ
てもたらされる網膜上の点のブレは、非球面的な改良に
よって相殺されることによって、正常な眼において見ら
れるよりも少ない（或いはその範囲内）ということにな
る。
【００３３】適切な処方があれば、事実上、いかなる焦
点障害もこのレンズによって補正され得る。典型的に
は、本発明に拠るレンズは、凡そ＋２０．００ジオプト
リーと凡そ−２０．００ジオプトリーの間における光学
的能力を有することになる。
点障害もこのレンズによって補正され得る。典型的に
は、本発明に拠るレンズは、凡そ＋２０．００ジオプト
リーと凡そ−２０．００ジオプトリーの間における光学
的能力を有することになる。
【００３４】図７は、両者とも同じ頂点半径ｒを有して
いる上述の方程式で定義される非球面湾曲１０と球面湾
曲１１の間における差異を示している。頂点１２からの
所定の距離Ｘａ又はＸｓに関して、非球面湾曲１０には
点Ｙａがあり、球面湾曲１１には点Ｙｓがある。頂点１
２からＸａ又はＸｓが離れれば離れるほど、差Ｙｓ−Ｙ
ａも大きくなる。
いる上述の方程式で定義される非球面湾曲１０と球面湾
曲１１の間における差異を示している。頂点１２からの
所定の距離Ｘａ又はＸｓに関して、非球面湾曲１０には
点Ｙａがあり、球面湾曲１１には点Ｙｓがある。頂点１
２からＸａ又はＸｓが離れれば離れるほど、差Ｙｓ−Ｙ
ａも大きくなる。
【００３５】上述のような特性を有するレンズは、人体
の眼球及び矯正レンズの洗練された数学モデルを使用し
て、矯正用レンズ眼球システムを介する光線の通路を計
算するために光線追跡の技術が使用されるという方法に
よって設計される。レンズの厚さ、湾曲、及び材質に依
存する屈折率は数学的に変更されることになり、光線追
跡の計算は所定の眼球に関して最適のレンズを見出すた
めに各々の変更について実施される。最適のレンズと
は、鮮明な焦点と最小限の画像収差とを生じるものであ
る。大抵の場合、最適のレンズは、凡そ−１から凡そ−
２の範囲にあるカッパ因子を有するであろうことが判明
している。
の眼球及び矯正レンズの洗練された数学モデルを使用し
て、矯正用レンズ眼球システムを介する光線の通路を計
算するために光線追跡の技術が使用されるという方法に
よって設計される。レンズの厚さ、湾曲、及び材質に依
存する屈折率は数学的に変更されることになり、光線追
跡の計算は所定の眼球に関して最適のレンズを見出すた
めに各々の変更について実施される。最適のレンズと
は、鮮明な焦点と最小限の画像収差とを生じるものであ
る。大抵の場合、最適のレンズは、凡そ−１から凡そ−
２の範囲にあるカッパ因子を有するであろうことが判明
している。
【００３６】画像分析は、光学システムを介する多数の
光線の追跡に関わるものである。光線追跡のための基礎
的な方程式、即ち、光学的媒体の間における干渉を介す
る光線の角度と１つの光学的媒体からもう１つの媒体ま
での光線の位置とを決定することは、ｎ1 sin θ1 ＝ｎ
2 sin θ2 という古典的かつ基礎的なスネルの法則の等
式によって為される。１３面のシステムの場合、これ
は、単独の光線だけであってさえも非常に時間が掛るも
のとなり得る。数百本の光線を使用する多数の光線の分
析は、簡単な単独要素のレンズの場合でさえも相当数の
作業を必要とすることになる。
光線の追跡に関わるものである。光線追跡のための基礎
的な方程式、即ち、光学的媒体の間における干渉を介す
る光線の角度と１つの光学的媒体からもう１つの媒体ま
での光線の位置とを決定することは、ｎ1 sin θ1 ＝ｎ
2 sin θ2 という古典的かつ基礎的なスネルの法則の等
式によって為される。１３面のシステムの場合、これ
は、単独の光線だけであってさえも非常に時間が掛るも
のとなり得る。数百本の光線を使用する多数の光線の分
析は、簡単な単独要素のレンズの場合でさえも相当数の
作業を必要とすることになる。
【００３７】画像は、多くの異なった方式において分析
されることも可能である。古典的なザイテルの収差、又
は画像の品質における補正は、数本の光線だけを追跡す
ることによっても計算され得る。画像の品質を計量する
広く認められる方法は、ＭＴＦ即ち変調伝達関数であ
る。これは、以前の解像度制限方式の拡張とも考えられ
得るものである。
されることも可能である。古典的なザイテルの収差、又
は画像の品質における補正は、数本の光線だけを追跡す
ることによっても計算され得る。画像の品質を計量する
広く認められる方法は、ＭＴＦ即ち変調伝達関数であ
る。これは、以前の解像度制限方式の拡張とも考えられ
得るものである。
【００３８】図８に注目すると、ＭＴＦが、物体の空間
周波数即ち細密サイズに対する変調、コントラスト、又
は解像度（ゼロから１まで測定される）を提示してい
る。図８において示された典型的な変調伝達関数のグラ
フは、例えば矯正レンズを備えた人体の眼球のような一
連のレンズから成る光学システムにおける解像力を理論
的に達成可能な解像力と共に示している。
周波数即ち細密サイズに対する変調、コントラスト、又
は解像度（ゼロから１まで測定される）を提示してい
る。図８において示された典型的な変調伝達関数のグラ
フは、例えば矯正レンズを備えた人体の眼球のような一
連のレンズから成る光学システムにおける解像力を理論
的に達成可能な解像力と共に示している。
【００３９】Ｘ軸の下の物体の条線は、ゼロから遮断周
波数までにおいて、増大する空間周波数を備えた条線を
示している。Ｙ軸におけるゼロから１の目盛は、光学シ
ステムによる当該条線の解像度及び回析限界において理
論的に達成可能な解像度である。Ｙの数値が１のとき、
条線は黒及び白の画像に鮮明に識別される。Ｙの数値が
減少するとき、白から黒へと増大する画像の「灰色化」
が存在する。最終的にＹの数値がゼロになると、条線は
全く識別され得ないことになる。
波数までにおいて、増大する空間周波数を備えた条線を
示している。Ｙ軸におけるゼロから１の目盛は、光学シ
ステムによる当該条線の解像度及び回析限界において理
論的に達成可能な解像度である。Ｙの数値が１のとき、
条線は黒及び白の画像に鮮明に識別される。Ｙの数値が
減少するとき、白から黒へと増大する画像の「灰色化」
が存在する。最終的にＹの数値がゼロになると、条線は
全く識別され得ないことになる。
【００４０】変調は、各々の空間周波数における白黒の
条線の灰色化を最大レベル及び最小レベルまで計算する
ことによって測定され得る。ＭＴＦ変調は、（最大値一
最小値）／（最大値一最小値）のコントラストである。
ＭＴＦは、完璧な光学システムによって達成され得る変
調コントラストのレベルとなる「回折限界」と呼ばれる
一定レベルまでの値に制限されることになる。
条線の灰色化を最大レベル及び最小レベルまで計算する
ことによって測定され得る。ＭＴＦ変調は、（最大値一
最小値）／（最大値一最小値）のコントラストである。
ＭＴＦは、完璧な光学システムによって達成され得る変
調コントラストのレベルとなる「回折限界」と呼ばれる
一定レベルまでの値に制限されることになる。
【００４１】いかなる形式の光学機器の解像力も、非常
に接近した微細な画像が識別され得る鮮明さの程度とし
て定義され、対物開口の直径に正比例し、光の波長に反
比例するものである。開口の異なった部分を通過し、或
いは不透明な物体の廻りの異なった個所から入射した後
で一点に集まる光線から生じる干渉パターンが、回析の
発現である。回折及び干渉効果は、総ての波動現象に関
する特性である。従って、回析は、総ての光学機器の解
像力を制限することになる。
に接近した微細な画像が識別され得る鮮明さの程度とし
て定義され、対物開口の直径に正比例し、光の波長に反
比例するものである。開口の異なった部分を通過し、或
いは不透明な物体の廻りの異なった個所から入射した後
で一点に集まる光線から生じる干渉パターンが、回析の
発現である。回折及び干渉効果は、総ての波動現象に関
する特性である。従って、回析は、総ての光学機器の解
像力を制限することになる。
【００４２】黒と白の条線の目が荒くて広く離間されて
いるとき、レンズはそれを正確に複製する際に何の支障
もない。しかし条線が接近し合うと、レンズ内における
回析及び収差は、幾分かの光を明るい条線からそれらの
間の暗い間隙へ散逸させることになり、その結果、最後
に暗さから識別される光がなくなって解像度が喪失して
しまうまで、明るい条線は暗くなって暗い間隙は明るく
なるのである。
いるとき、レンズはそれを正確に複製する際に何の支障
もない。しかし条線が接近し合うと、レンズ内における
回析及び収差は、幾分かの光を明るい条線からそれらの
間の暗い間隙へ散逸させることになり、その結果、最後
に暗さから識別される光がなくなって解像度が喪失して
しまうまで、明るい条線は暗くなって暗い間隙は明るく
なるのである。
【００４３】ＭＴＦは、システムを介する多数の光線を
追跡して、画像位置におけるこれらの光線の分布密度の
数値を求めることによって計算される。この画像位置に
おける光線は、画像の「スポット」内に位置する。スポ
ットサイズが小さければ小さいほど、画像は鮮明にな
る。スポットダイヤグラムがＭＴＦに変換される方法
は、以下の通りである。点物体の画像は、システムを通
過するとき幾分かのブレが生じるので点展開関数と呼ば
れる。従って、画像は引き延ばされることになる。点展
開関数即ちスポット展開関数にフーリエ変換関数を適用
することにより、ＭＴＦのグラフが形成される。ＭＴＦ
周波数はゼロ（電気工学用語における「直流」）から最
大値即ち遮断周波数にまで達し、物体はその周波数を越
えると画像内で解像され得なくなる。
追跡して、画像位置におけるこれらの光線の分布密度の
数値を求めることによって計算される。この画像位置に
おける光線は、画像の「スポット」内に位置する。スポ
ットサイズが小さければ小さいほど、画像は鮮明にな
る。スポットダイヤグラムがＭＴＦに変換される方法
は、以下の通りである。点物体の画像は、システムを通
過するとき幾分かのブレが生じるので点展開関数と呼ば
れる。従って、画像は引き延ばされることになる。点展
開関数即ちスポット展開関数にフーリエ変換関数を適用
することにより、ＭＴＦのグラフが形成される。ＭＴＦ
周波数はゼロ（電気工学用語における「直流」）から最
大値即ち遮断周波数にまで達し、物体はその周波数を越
えると画像内で解像され得なくなる。
【００４４】光学システムは、１面又は数面に関して、
厚さ、湾曲、面の非球面性、材料等を変更することによ
って最適化され得る。コンピュータを使用する周知の数
値による方式は、収差、スポットサイズ、又はＭＴＦに
関して、これらのパラメータの変更の結果の数値を迅速
に求めることを可能にする。
厚さ、湾曲、面の非球面性、材料等を変更することによ
って最適化され得る。コンピュータを使用する周知の数
値による方式は、収差、スポットサイズ、又はＭＴＦに
関して、これらのパラメータの変更の結果の数値を迅速
に求めることを可能にする。
【００４５】この設計方法は、画像位置における光線の
密度の分析を必要とする。この分析は、フーリエ変換関
数を使用して変調伝達周波数を生起させることによって
行われる。必然的に大量となる計算が妥当な時間内にお
いて実施されることを許容するために、コンピュータが
使用される。そのような計算の結果の具体例が、図９Ａ
から図９Ｆの各図において提示されている。これらの図
面は変調伝達周波数を近視レンズ眼球システムにおける
回析限界と比較するものであり、各々の図面は異なった
レンズ湾曲に関する結果を示している。これらの結果に
よれば、最良のレンズは、ｋが−１と−２の間にある双
曲線状の湾曲面を有するものであることが示されてい
る。
密度の分析を必要とする。この分析は、フーリエ変換関
数を使用して変調伝達周波数を生起させることによって
行われる。必然的に大量となる計算が妥当な時間内にお
いて実施されることを許容するために、コンピュータが
使用される。そのような計算の結果の具体例が、図９Ａ
から図９Ｆの各図において提示されている。これらの図
面は変調伝達周波数を近視レンズ眼球システムにおける
回析限界と比較するものであり、各々の図面は異なった
レンズ湾曲に関する結果を示している。これらの結果に
よれば、最良のレンズは、ｋが−１と−２の間にある双
曲線状の湾曲面を有するものであることが示されてい
る。
【００４６】人体の眼球／矯正レンズモデルの場合に
は、矯正レンズの方を変更するように制約を受けること
になる。
は、矯正レンズの方を変更するように制約を受けること
になる。
【００４７】コンタクトレンズとして使用される場合
に、本発明は、凸状の前部非球面と、眼の湾曲と快適に
適合するように合致する凹状の後部球面とを含んで成る
ことが望ましい。
に、本発明は、凸状の前部非球面と、眼の湾曲と快適に
適合するように合致する凹状の後部球面とを含んで成る
ことが望ましい。
【００４８】眼球内レンズの形態を有する場合に、当該
レンズは１つの凸状の非球面を有することが望ましい。
その対向面は、平面、凹状の球面、凸状の非球面、凹状
の非球面、又は凸状の球面であることが望ましい。しか
し、その他の実施例も実現可能である。
レンズは１つの凸状の非球面を有することが望ましい。
その対向面は、平面、凹状の球面、凸状の非球面、凹状
の非球面、又は凸状の球面であることが望ましい。しか
し、その他の実施例も実現可能である。
【００４９】眼鏡に於いて使用される場合、レンズは、
それぞれが独立して凹状又は凸状であって、片方又は両
方の面が非球面であり得るように成した、前面及び後面
を含んで成ることも可能である。典型的には、前面が凸
状であって、後面が凹状であることになる。
それぞれが独立して凹状又は凸状であって、片方又は両
方の面が非球面であり得るように成した、前面及び後面
を含んで成ることも可能である。典型的には、前面が凸
状であって、後面が凹状であることになる。
【００５０】視覚の焦点の問題を補正するために使用さ
れるもう１つのアプローチは外科的な介入であり、眼は
機械的に切除されるか又はレーザによって作り直される
ことになる。特に、エキシマーレーザによる彫刻切除と
いう方法が本発明を実行するために適当である。この場
合には、最適な視力のための適当な双曲線状の角膜形状
が本発明の方法を利用して決定されることになり、当該
形状はその後周知のこの技術によって作成されるのであ
る。その結果は、補足的な矯正用レンズを（大抵の乱視
又は老眼の場合でさえも）全く必要とせず、自然の「完
璧な」球面レンズよりも優れた視覚的な鋭敏さを生じる
ことになる。
れるもう１つのアプローチは外科的な介入であり、眼は
機械的に切除されるか又はレーザによって作り直される
ことになる。特に、エキシマーレーザによる彫刻切除と
いう方法が本発明を実行するために適当である。この場
合には、最適な視力のための適当な双曲線状の角膜形状
が本発明の方法を利用して決定されることになり、当該
形状はその後周知のこの技術によって作成されるのであ
る。その結果は、補足的な矯正用レンズを（大抵の乱視
又は老眼の場合でさえも）全く必要とせず、自然の「完
璧な」球面レンズよりも優れた視覚的な鋭敏さを生じる
ことになる。
【００５１】本発明の長所は単独の非球面を有するシス
テムにおいて達成され得るが、本発明は、単独のレンズ
又はレンズの組合せにおける多数の非球面の使用をも包
含するものである。
テムにおいて達成され得るが、本発明は、単独のレンズ
又はレンズの組合せにおける多数の非球面の使用をも包
含するものである。
【００５２】本発明によるレンズは、光学的なガラス又
はプラスチックのような適当な商品質の光学的材料によ
って形成され得るが、光学的に良質の透明な形成プラス
チックによって形成されることが望ましい。適当な材料
には、ポリマー（フルオロポリマーを包含する）、樹脂
を含む材料、固体、又は半固体のゼラチン状物質、剛性
の通気性材料等も包含される。本発明に従って作成され
るコンタクトレンズは、メタクリル酸塩ベースのモノマ
ーから重合された親水性のポリマーによって形成される
ことが望ましい。本発明に拠るレンズは、眼鏡に組み込
まれることも可能であるが、好適な実施例は、コンタク
トレンズ及び眼球内レンズである。
はプラスチックのような適当な商品質の光学的材料によ
って形成され得るが、光学的に良質の透明な形成プラス
チックによって形成されることが望ましい。適当な材料
には、ポリマー（フルオロポリマーを包含する）、樹脂
を含む材料、固体、又は半固体のゼラチン状物質、剛性
の通気性材料等も包含される。本発明に従って作成され
るコンタクトレンズは、メタクリル酸塩ベースのモノマ
ーから重合された親水性のポリマーによって形成される
ことが望ましい。本発明に拠るレンズは、眼鏡に組み込
まれることも可能であるが、好適な実施例は、コンタク
トレンズ及び眼球内レンズである。
【００５３】当該分野における熟練者には、本発明に関
する多くの実施例及び変更が想起されるであろう。本発
明は、説明され図示された実施例に限定されるものでは
なく、添付した請求項の範囲の中に含まれる上述の説明
及び添付図面と矛盾しないあらゆる実施例を包含するの
である。
する多くの実施例及び変更が想起されるであろう。本発
明は、説明され図示された実施例に限定されるものでは
なく、添付した請求項の範囲の中に含まれる上述の説明
及び添付図面と矛盾しないあらゆる実施例を包含するの
である。
【００５４】この発明の具体的な実施態様はつぎのとお
りである。
りである。
【００５５】１）前記非球面が凸状の双曲線を有するよ
うに成した、請求項１に記載のレンズ。
うに成した、請求項１に記載のレンズ。
【００５６】２）凹状の球面湾曲に人体の眼の外表面を
覆わせしめた第２面を更に含んで成る、上記実施態様第
１項に記載のコンタクトレンズ。
覆わせしめた第２面を更に含んで成る、上記実施態様第
１項に記載のコンタクトレンズ。
【００５７】３）親水性のポリマー材料で形成されるよ
うに成した、上記実施態様第１項に記載のコンタクトレ
ンズ。
うに成した、上記実施態様第１項に記載のコンタクトレ
ンズ。
【００５８】４）前記非球面が凹状の双曲線を有するよ
うに成した、請求項１に記載のレンズ。
うに成した、請求項１に記載のレンズ。
【００５９】５）前記非球面が凸状の放物線を有するよ
うに成した、請求項１に記載のレンズ。
うに成した、請求項１に記載のレンズ。
【００６０】６）前記非球面が凹状の放物線を有するよ
うに成した、請求項１に記載のレンズ。
うに成した、請求項１に記載のレンズ。
【００６１】７）前記非球面が凸状であるように成し
た、請求項１に記載の眼球内レンズ。
た、請求項１に記載の眼球内レンズ。
【００６２】８）各々の前記非球面が前記方程式によっ
て定義され、凸状の球面、凸状の非球面、凹状の球面、
凹状の非球面及び平面から成るグループから幾何学的形
状を選択せしめた第２面を更に含んで成る、上記実施態
様第７項に記載の眼球内レンズ。
て定義され、凸状の球面、凸状の非球面、凹状の球面、
凹状の非球面及び平面から成るグループから幾何学的形
状を選択せしめた第２面を更に含んで成る、上記実施態
様第７項に記載の眼球内レンズ。
【００６３】９）前記方程式によって定義される第２の
非球面を更に含んで成る。請求項１に記載のレンズ。
非球面を更に含んで成る。請求項１に記載のレンズ。
【００６４】１０）プラスチック、樹脂、ポリマー、ガ
ラス及びゼラチン状物質から成るグループから選択され
る透明物質の単独片から構成されるように成した、請求
項１に記載のレンズ。
ラス及びゼラチン状物質から成るグループから選択され
る透明物質の単独片から構成されるように成した、請求
項１に記載のレンズ。
【００６５】１１）凡そ＋２０．００ジオプトリーから
−２０．００ジオプトリーという範囲の光学的能力を有
するように成した、請求項１に記載のレンズ。
−２０．００ジオプトリーという範囲の光学的能力を有
するように成した、請求項１に記載のレンズ。
【００６６】１２）そのように製造されたレンズがコン
タクトレンズであるように成した、請求項２に記載の方
法。
タクトレンズであるように成した、請求項２に記載の方
法。
【００６７】１３）ｋの値が約−１から約−２の間で変
更されて、矯正用レンズ眼球システムの性能を最適化す
るように成した、請求項２に記載の方法。
更されて、矯正用レンズ眼球システムの性能を最適化す
るように成した、請求項２に記載の方法。
【００６８】１４）使用される数学的モデルが変調伝達
周波数を産み出すフーリエ変換関数であるように成し
た、請求項２に記載の方法。
周波数を産み出すフーリエ変換関数であるように成し
た、請求項２に記載の方法。
【００６９】１５）当該変調伝達周波数が回析限界と比
較されて、矯正用レンズ眼球システムを最適化するよう
に成した、上記実施態様第１４項に記載の方法。
較されて、矯正用レンズ眼球システムを最適化するよう
に成した、上記実施態様第１４項に記載の方法。
【００７０】１６）矯正用レンズ眼球システムにおける
眼が正常視であり、最適化プロセスが正常視を越える視
力を産み出すように成した、請求項２に記載の方法。
眼が正常視であり、最適化プロセスが正常視を越える視
力を産み出すように成した、請求項２に記載の方法。
【００７１】１７）矯正用レンズ眼球システムがシステ
ムを通過して網膜に衝突する点光源の網膜上のスポット
サイズを最小限にすることによって最適化されるように
成した、請求項２に記載の方法。
ムを通過して網膜に衝突する点光源の網膜上のスポット
サイズを最小限にすることによって最適化されるように
成した、請求項２に記載の方法。
【００７２】１８）矯正用レンズ眼球システムが焦点画
像を網膜に最も接近するように位置決めすることによっ
て最適化されるように成した、請求項２に記載の方法。
像を網膜に最も接近するように位置決めすることによっ
て最適化されるように成した、請求項２に記載の方法。
【図１】本発明に拠るコンタクトレンズの正面図であ
る。
る。
【図２】２−２線に沿って取られる図１において示され
たレンズの断面図である。
たレンズの断面図である。
【図３】本発明に拠る眼球内レンズの正面図である。
【図４】４−４に沿って取られる図３において示された
レンズの断面図である。
レンズの断面図である。
【図５】近視眼／双曲線コンタクトレンズシステムに関
する瞳孔の直径の関数としての点光源の網膜画像のサイ
ズを、近視眼／球面コンタクトレンズシステム及び正常
視におけるサイズと図表を用いて比較する図であり、各
々のレンズは眼の近視を補正するために最適の光学的能
力を有している。
する瞳孔の直径の関数としての点光源の網膜画像のサイ
ズを、近視眼／球面コンタクトレンズシステム及び正常
視におけるサイズと図表を用いて比較する図であり、各
々のレンズは眼の近視を補正するために最適の光学的能
力を有している。
【図６】図５の画像について網膜に対する最良の焦点位
置を示している説明図である。
置を示している説明図である。
【図７】同じ中心半径即ち頂点半径を有する球面の湾曲
と非球面の湾曲とを図表を用いて比較する説明図であ
る。
と非球面の湾曲とを図表を用いて比較する説明図であ
る。
【図８】従来型の矯正レンズを備えた眼による解像力
と、回析限界のための解像力の固有の限界とを示してい
る、典型的な変調伝達関数のグラフ図である。
と、回析限界のための解像力の固有の限界とを示してい
る、典型的な変調伝達関数のグラフ図である。
【図９】ｋ＝０．００という特定のカッパ因子に関し
て、変調伝達周波数をレンズ近眼システムにおける回析
限界と比較する図である。
て、変調伝達周波数をレンズ近眼システムにおける回析
限界と比較する図である。
【図１０】ｋ＝−０．５０という特定のカッパ因子に関
して、変調伝達周波数をレンズ近眼システムにおける回
析限界と比較する図である。
して、変調伝達周波数をレンズ近眼システムにおける回
析限界と比較する図である。
【図１１】ｋ＝−１．００という特定のカッパ因子に関
して、変調伝達周波数をレンズ近眼システムにおける回
析限界と比較する図である。
して、変調伝達周波数をレンズ近眼システムにおける回
析限界と比較する図である。
【図１２】ｋ＝１．６８５８という特定のカッパ因子に
関して、変調伝達周波数をレンズ近眼システムにおける
回析限界と比較する図である。
関して、変調伝達周波数をレンズ近眼システムにおける
回析限界と比較する図である。
【図１３】ｋ＝−１．８５０という特定のカッパ因子に
関して、変調伝達周波数をレンズ近眼システムにおける
回析限界と比較する図である。
関して、変調伝達周波数をレンズ近眼システムにおける
回析限界と比較する図である。
【図１４】ｋ＝−２．５という特定のカッパ因子に関し
て、変調伝達周波数をレンズ近眼システムにおける回析
限界と比較する図である。
て、変調伝達周波数をレンズ近眼システムにおける回析
限界と比較する図である。
１ レンズ ２，５ 双曲線表面 ３，６ 球面 ４ 眼球内レンズ １０ 非球面湾曲 １１ 球面湾曲 １２ 頂点
Claims (2)
- 【請求項１】 Ｘ＝Ｙ2 ／｛ｒ＋［ｒ2 −（ｋ＋１）Ｙ
2 ］1/2 ｝という方程式によって定義される回転対称の
非球面を含んで成り、Ｘは位置Ｙにおける非球面点であ
り、ｒは中心半径であり、ｋは共通して使用される非球
面定数であり、ｋの値が−１より小さいか又は−１に等
しいように成した、眼の網膜に光を効果的に焦点合わせ
するレンズ。 - 【請求項２】 Ｘ＝Ｙ2 ／｛ｒ＋［ｒ2 −（ｋ＋１）Ｙ
2 ］1/2 ｝という方程式によって定義される少なくとも
１つの回転対称面を有し、Ｘは位置Ｙにおける非球面点
であり、ｒは中心半径であり、ｋは共通して使用される
非球面定数であり、ｋの値が−１より小さいか又は−１
に等しいように成して、眼の網膜に光を焦点合わせする
レンズを製造する方法であって、（ａ）人体の眼と予備
的なレンズから成るシステムの数学的モデルを製作する
段階と、（ｂ）そのように製作されたモデルを使用し
て、レンズ眼球システムを介する光線通路を追跡すると
いう分析を実施する段階と、（ｃ）予備的レンズの非球
面定数ｋの値を変化させて、最も鮮明な焦点と最小限の
面像収差とを有するように最適化される光線通路の追跡
を備えたレンズ眼球システムを達成するように成した段
階とを含んで成る、前記レンズの製造方法。
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