JP6076599B2 - 眼を屈折矯正するための方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は２００８年１２月１日にＬｉａｎｇによって出願された、名称が「眼の屈折矯正の方法及び過程（Ｍｅｔｈｏｄｓ ａｎｄ ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ ｆｏｒ ｒｅｆｒａｃｔｉｖｅ ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ａｎ ｅｙｅ）」である、米国仮特許出願第６１／２００，４９４号、及び２００９年２月２０日にＬｉａｎｇによって出願された、名称が「ヒトの眼を高解像度に屈折矯正する方法及び装置（Ｍｅｔｈｏｄｓ ａｎｄ ｄｅｖｉｃｅｓ ｆｏｒ ｈｉｇｈ−ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ ｒｅｆｒａｃｔｉｖｅ ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｈｕｍａｎ ｅｙｅｓ）」である、米国仮特許出願第６１／２０８，０４５号の優先権を主張し、これらは参照することにより本明細書に組み込まれる。

本発明は一般的には眼の屈折矯正に関し、より詳細には近視、遠視、及び老眼の矯正に関する。

ヒトの眼のための屈折矯正は、２つの一般的な分類に特徴付けることができる。第一の分類は、自覚屈折測定を用いて測定された眼の焦点誤差及び円柱誤差を矯正する、視力矯正の標準的な方法である。第二の分類は、他覚的波面センサーを用いて測定された焦点誤差、円柱誤差、球面収差、コマ、及びその他を含む全収差を矯正することを提供する、波面を用いた視力矯正である。

視力矯正の従来の方法は概念的に、焦点誤差及び円柱誤差のみを矯正することに制限される。加えてこの方法は、自覚屈折測定がどのようにして目の屈折異常、特に眼の円柱誤差を決定したかの自覚的な性質によってもまた制限される。円柱誤差は乱視としても知られ、円柱誤差は屈折力及び円柱軸の両方を含むことから、特定の問題の原因ともなる。

自覚屈折測定に関しては少なくとも５つの制限要因がある。第一に、自覚屈折測定は矯正用レンズを使用して視覚を自覚的に試験するため、自覚屈折測定はフォロプター中に使用可能なレンズによって制限される。焦点誤差は通常０．１２５ジオプター（Ｄ）の解像度（スケール間隔）に制限され、円柱誤差は０．２５Ｄの解像度に制限される。第二に、２Ｄよりも大きい屈折の矯正においては、数度以内のわずかな円柱軸の変異が有意な性能の差を生じる場合があるため、円柱軸の自覚的な決定が問題となる可能性がある。第三に、自覚屈折測定が複数の屈折矯正への患者の自覚的反応、並びにそれら自覚的反応の施術者による解析を含むため、患者又は検眼士若しくは光学機器製作者などの施術者のいずれかによる人為的ミスが排除できない。第四に、時間のかかる過程において自覚屈折測定を実施している施術者が屈折矯正のエンドポイントを決定するために、自覚屈折測定は基本的には、部分的に経験による屈折の解決である。最後に、自覚屈折測定が焦点誤差、屈折力及び円柱軸を含む３つもの独立した変化を含む視覚最適化の人的制御にかかっていることから、自覚屈折測定の過程には時間がかかる場合がある。

自覚屈折測定複合物の使用に関係する欠点は、現在のレンズ製造技術が高いトレランスを伴うことと、これが誤った視力矯正の広がりを引き起こすことである。異なる施術者による同じ眼への屈折処方、及び標準的な視力矯正のために広く処方される０．２５Ｄ程度の屈折力の粗解像度において、自覚屈折測定を用いた標準的な視力矯正方法の誤りが有意な差が生じ得る状況を引き起こす。従って、現在眼科業界で入手可能な眼科用レンズはまた、０．２５Ｄの解像度でのレンズに制限される。標準的な視力矯正を用いた眼の乱視の矯正は、標準的な眼鏡用レンズ製作における高いトレランスによってさらに複雑になる。「Ｂｒｉｔｉｓｈ ｓｔａｎｄａｒｄ ｆｏｒ ｏｎｏｐｔｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｍｏｕｎｔｅｄ ｓｐｅｃｔａｃｌｅ ｌｅｎｓｅｓ」ＢＳ２７３８−１：１９９８、において説明されているように、屈折力のトレランスは、より弱い度数のレンズ用の±０．０９Ｄからより強い度数のレンズ用の±０．３７Ｄまでの範囲になる。自覚屈折測定と眼科用レンズの製作に関連するトレランスとによって生じた誤差により、現在の眼科用レンズよって矯正されない乱視は０．３７Ｄ程度であると言うことができる。

眼における全収差の信頼性のある測定を提供する、他覚的波面センサーを有する進歩した波面検出装置が、Ｗｉｌｌｉａｍｓ及びＬｉａｎｇの米国特許第５，７７７，７１９号において記載された。全収差を他覚的に測定できることがら、波面を用いた視力矯正は理論的には、全ての眼に完全な、収差のない屈折矯正を提供することができる。しかしながら実際には、波面を用いた視力矯正もまたその課題を有する。第一に、球面レンズ、円環体レンズ、及び非球面レンズを製作するための標準的な過程を使うことができないために、レンズ全体の全収差を完全に制御しながらレンズを製作することが複雑で高価になる可能性がある。第二に、波面矯正はレンズと眼との間の正確な波面体軸を常に必要とする。レンズ製作及び波面検出におけるこれら問題の組み合わせが、波面を用いた矯正を、眼鏡、コンタクトレンズ、及び移植型レンズなどの標準的なレンズまで達成することを非常に難しくしている。

従って、当該分野においては視力矯正のための多くの形態及び方法が知られているが、それらは全て１つ以上の欠点を有する。そのため、実用的で妥協のない視力矯正を実現するための改良された方法及び装置を提供する必要がある。

本発明の１つの態様においては眼の屈折矯正を決定する方法が提供される。第一の工程において、患者の反応を使用することなく、眼の波面収差の他覚的な測定値を得る。次の工程において、測定した屈折力及び円柱軸を他覚的測定値から決定する。決定された屈折力は、０．２５Ｄよりよく、従って０．２５Ｄ未満の解像度を有する。第三の工程において、複数の屈折矯正に対する患者の自覚的反応を含む自覚的屈折を介して、眼の調節力を決定する。第四の工程において、他覚的測定から得られた屈折力及び円柱軸、並びに前記自覚的測定から得られた調節力を組み合わせることにより、眼科用レンズ又は屈折矯正手術用のカスタマイズされた処方を得る。カスタマイズされた処方は０．２５Ｄよりよい解像度を伴う屈折力を有する。

本発明の別の態様においては、人の眼を屈折矯正するためのカスタマイズされた眼科用レンズを配達する事業が提供される。第一の工程において、患者の反応を用いない高度に正確な他覚的屈折を介して、０．２５Ｄよりよい解像度における眼の屈折力及び円柱軸を得る。第二の工程において、自覚的屈折を介して、前記眼の球面調節力を決定する。ここで自覚的屈折は、複数の屈折矯正に対する自覚的反応に基づいて眼の視覚性能を測定することを含む。第三の工程において、０．２５Ｄよりよい解像度を有する屈折力、円柱軸、及び球面調節力を組み合わせることにより、眼科用レンズ又は屈折矯正手術用のカスタマイズされた屈折処方を生成する。第四の工程において、０．２５Ｄよりよい解像度に円柱度数を正確に制御してカスタマイズされた眼科用レンズを製作するレンズ販売店に、カスタマイズされた屈折処方を提示する。第五の工程において、カスタマイズされた眼科用レンズを受け取り、他覚的レンズ測定計を用いて点検する。第六の工程において、カスタマイズされた眼科用レンズの測定屈折力及びレンズ処方における屈折力が０．１Ｄ未満である場合にのみ、カスタマイズされた眼科用レンズを顧客に配送する。

本発明の別の態様においては、眼の屈折矯正のための眼科用レンズが提供される。レンズは、第一の円環状面及び第二の円環状面を含む。両方の円環状面は関連した屈折力を有する。第一の及び第二の円環状面のうちの少なくとも１つは０．２５Ｄ以下の屈折力を有する。

本発明の別の態様においては、眼科用レンズを生産するための製造方法が提供される。第一の工程において、球面度数、及び０．２５Ｄよりよい解像度を有する屈折力処方とを含む、円環体レンズのカスタム処方を受け取る。第二の工程において、レンズ成形又は半製品ブランクの表面を加工することのいずれかによって、カスタマイズされた円環体レンズを製作する。第三の工程において、カスタマイズされた円環体レンズの表面パラメータを点検する。点検した表面が所望の機能仕様を満たしていなかった場合、次の工程においてレンズ表面の１つを再度加工する。次の工程において、レンズ測定計を用いてカスタマイズされた円環体レンズの屈折度数を測定する。最後に、トレランスが０．０１Ｄから０．０８Ｄの範囲内で、カスタマイズされた円環体レンズの測定屈折力及び処方された屈折力が一致した場合に、カスタマイズされた円環体レンズを配送する。

本発明の別の態様においては、眼科用レンズを生産するための製造方法が提供される。第一の工程において、球面度数、及び０．２５Ｄよりよい解像度を伴う処方された屈折力を有する眼科用レンズ用のカスタマイズされた処方を受け取る。第二の工程において、レンズ製造業者から半製品ブランクを選択する。第三の工程において、半製品ブランクをレンズ表面加工システムに設置する。第四の工程において、製作されたレンズを作成するために、前記カスタマイズされた処方及び半製品ブランクの既知の屈折特性の設定に基づいて、半製品ブランクの表面を加工する。第五の工程において、前記屈折度数と前記カスタマイズされた処方との間の屈折異常を決定するために、レンズ測定計を用いて前記製作されたレンズの屈折度数を測定する。最後の工程において、製作されたレンズの測定屈折力及び処方された屈折力のトレランスが０．０１Ｄから０．０８Ｄまでの範囲内になるまで、決定した屈折異常に基づいて表面を再加工する。

本発明の別の態様においては、眼の屈折異常を測定するフォロプターが提供される。波面検出モジュールが眼の収差の他覚的測定を提供する。他覚的測定は、０．２５Ｄよりよい解像度での焦点誤差、円柱軸、及び屈折力を含む。出力モジュールは他覚的測定値を表示する。機械的機構は、波面検出モジュールを他覚的測定値を測定するための第一の位置に、そして前記眼の別の測定のために、前記眼の光軸から離れた別の位置へと移動することができる。フォロプターモジュールは、複数の球面レンズ及び円柱レンズを用いた眼の自覚的屈折を行う。前記フォロプターモジュールの機構は、出力モジュールから得られた屈折力及び円柱軸を入力することに用いられる。

本発明の別の態様においては、自覚屈折測定の方法が提供される。第一の工程において、前記眼の焦点誤差、屈折力、及び円柱軸の他覚的屈折測定器を用いた他覚的評価が得られる。得られた調節力は０．２５Ｄの解像度を有し、そして屈折力は０．２５Ｄよりよい解像度を有する。第二の工程において、他覚的屈折測定器に準拠して眼の位置情報を保存する。第三の工程において、保存した位置情報に基づいて、フォロプターの位置を眼に合わせる。第四の工程において、円柱軸及び屈折力を入力する。第五の工程において、遠見視力のための眼の好適な矯正を提供するために、修正された調節力を自覚的に決定する。第六の工程において、屈折力、円柱軸、及び調節力を組み合わせることにより、眼科用レンズ又は屈折矯正手術への屈折処方を生成する。

以下の本発明の好ましい実施形態の詳細な記載から、本発明の様々な対象、特徴、態様及び利点がより明白になるだろう。

本発明による、眼の屈折矯正を決定する方法のフローチャートを示す。 いずれの屈折矯正をもせずに、２０／２０よりよい自覚的視力を有する正視眼における収差を示す。 いずれの屈折矯正をもせずに、２０／２０よりよい自覚的視力を有する正視眼における、全収差中のそれぞれの収差の割合を示す。 本発明による、眼の屈折矯正を決定する方法のフローチャートを示す。 本発明による眼科用レンズを示す。 本発明による、眼の屈折矯正の予備検査方法を示す。 本発明による、眼の自覚的屈折測定用のフォロプターを示す。 本発明による、眼の自覚的屈折測定用の別のフォロプターを示す。 本発明による、自覚屈折を測定する改良された方法のフローチャートを示す。

開示された発明の実施形態の詳細な参考を以下に記載し、その１つ以上の例を添付の図において説明する。それぞれの例は本技術を説明するために提供され、本技術を限定するものではない。実際に、本技術の精神及び範囲から逸脱することなく、本技術における変更及び変化を作成できることが当業者には明白だろう。例えば、さらなる実施形態を得るために、１つの実施形態の一部分として説明された特徴を、別の実施形態において使用してもよい。従って、本文言は、添付の請求項及び等価物の範囲に入るそれらの変更及び変化を包含することを目的とする。

眼の屈折矯正を決定するための改良された方法
図１は、本発明による眼の波面収差の他覚的測定、及び眼の焦点誤差の自覚的測定に基づく、眼の屈折矯正を決定するための改良された方法のフローチャートを示す。この改良された方法は、乱視のない最適な屈折矯正の製造を可能にし、正常なヒトの眼の大部分は、標準的な２０／２０の代わりに２０／１０の視力を達成することができる。

第一に工程１０において、波面収差Ｗ（ｘ、ｙ）として表される眼の全収差を他覚的に測定する。第二に工程１１において、測定した焦点誤差及び円柱誤差を除去する過程を介して視覚を最適化することにより、得られた波面収差から他覚的球面−円柱矯正を決定する。この他覚的球面−円柱矯正は焦点誤差、屈折力、及び円柱軸を含む。第三に工程１２において、複数の屈折矯正への自覚的な反応に基づいて眼の視覚性能を測定することを含む自覚的屈折を介して、眼の焦点誤差を得る。最後に工程１３において、他覚的に決定した屈折力、他覚的に決定した円柱軸、及び自覚的に決定した焦点誤差を組み合わせることによって、眼科用レンズ又は屈折矯正手術用の屈折処方を生成する。

記載された方法は、標準的な視力矯正と比較して多くの利点を有する。第一に、フォロプター中の制限のある円柱レンズ、異なる円柱矯正の間での精度の差異に関する検査を受けた対象からの自覚的なフィードバック、及び施術者が用いた自覚的最適化方法、に屈折過程が依存しないため、眼における０．０２５Ｄ程度の弱い円柱誤差を、球面収差及びコマなど、その他の高次収差のように正確に決定することができる。第二に、円柱軸を正確に決定することができ、そして算出された眼の画質から、円柱軸における誤差へのトレランスを決定することができる。最後に、自覚屈折測定における特定の状況に、視覚最適化が制限されない。代わりに、屋外視覚、屋内視覚、及び夜間視覚の視覚シミュレーションの使用を介して異なる瞳孔サイズでの異なる視覚の状況を確かめるために、実質的な最適化を適用することができる。

Ｗｉｌｌｉａｍｓ及びＬｉａｎｇの米国特許第５，７７７，７１９号に記載されたような波面収差計を用いた他覚的波面屈折とは異なり、記載された方法は、他覚的屈折を用いて焦点誤差を測定することをもまた扱う。波面収差計などの他覚的波面センサーは焦点誤差を正確に測定することができるが、２つの理由によって、この測定された焦点誤差が眼の遠見視力に最も適しているとは保証できない。第一に、異なる視距離においては、人の眼が水晶体によって調節力を変えることが知られており、これは調節作用とも呼ばれる。他覚的波面センサーは１つの特定の調節作用状態における眼の焦点誤差のみを測定することができる。第二に、他覚的収差計などの他覚的波面センサーは、１つの特定の光の波長における眼の焦点誤差のみを測定し、この特定の波長はしばしば、患者を他覚的屈折を行っている間、快適であるようにするための赤外光である。遠見調節作用点への眼の最も適した焦点を決定するために、知覚のための色収差も検討しなくてはならない。さらに、測定した眼の約２０％においてのみ、他覚的屈折測定器によって得られた焦点誤差は±０．１２５Ｄの範囲内での遠見調節作用点への正確な焦点誤差となり得る。

他覚的屈折測定器から得られた焦点誤差に基づいて、眼の約４０％は視力を２０／２０より低くする場合のある低矯正を受ける可能性がある。同時に別の４０％は、他覚的屈折測定器から得られた焦点誤差に基づいて、屈折矯正後に遠視を引き起こす過矯正を受ける可能性がある。本発明による、本明細書で検討された屈折矯正を決定するための改良された方法は、他覚的屈折測定器から得られた焦点誤差を修正するために自覚的方法を用い、そのため、眼の遠見調節作用点の最適化された屈折のための調節作用及び色収差を検討する。

屈折矯正を決定するための記載され、改良された方法は、眼科用レンズが作成される前においてさえも、工程１４におけるような、視力矯正の下検分をさらに含む可能性がある。視覚の予測は視力表の螺旋状の網膜像、算出された変調伝達関数、算出された点広がり関数、及び夜間症状のシミュレーションを含んでいてもよい。特定の屈折矯正を受け入れ、又は選択するために、算出された視覚性能を患者及び施術者に示すことができる。

屈折矯正を決定するために記載され、改良された方法は、全ての眼における乱視のない最適な屈折を可能にする。眼の円柱誤差の完全な矯正は、矯正された眼の視力において有意な効果を及ぼす可能性がある。図２は、まだ発表されていない臨床研究における、２０／２０よりよい視力を有する２００以上の眼の円柱誤差及び全収差を示す。試験された全ての眼は、いずれの屈折矯正もしていない、生来の正視である。それぞれの目における円柱誤差及び全収差を他覚的波面センサーを用いて測定し、視力の自覚的測定中のそれぞれの眼の瞳孔サイズに基づいて算出した。視力測定中の瞳孔サイズは２．５ｍｍから４．５ｍｍの範囲であり、その平均瞳孔サイズは３．７ｍｍである。図２中のエラーバーは、測定した割合における標準偏差である。

図２に見られるように、他覚的に測定した円柱誤差及び自覚的に測定した視力には相関がある。加えて、円柱誤差が自覚的な視力の決定における重要な因子であることが明らかである。

図３はまた、生来の正視眼での視力における円柱誤差の重要性を強調する。図３は、まだ発表されていない臨床研究での、４つの視力群の正視眼における全収差中の異なる収差の割合の平均を示す。視力検査における正視眼においては円柱誤差が全収差の６０％から８０％を占めることが分かる。コマは１０％から２０％のごく僅かな原因であり、球面収差の視力への影響は無視できる。

図２及び図３のデータから、眼における円柱誤差の矯正が自覚的視力に有意な影響を及ぼすことが容易に結論できる。通常円柱誤差の完全な矯正のみによって、２０／１０又は２０／１２の視力を達成することができる。夜間における視力が重要であるが、コマ、球面収差、及びその他高次収差のさらなる矯正は、大部分の正常なヒトの眼にはほとんど影響を及ぼさない。

眼の円柱誤差の完全な矯正は、眼における円柱誤差の正確な測定及び仕様書を必要とする。さらに、０．２５Ｄの標準的な解像度、例えば０．０２５Ｄ、よりもかなりよい屈折力を指定することも必要である。

他覚的測定において円柱軸を記録することもまた重要である。円柱軸を記録するための１つの実施形態は、円柱誤差の他覚的測定を行う間に眼のデジタル画像を保存することである。その後、眼における眼科用レンズの設置を補助すること、又は眼科用レンズの正しい位置を確認するためにデジタル画像を使用することができる。

屈折矯正を決定するための記載された方法は、本出願に記載された革新的なレンズ作成に関する発明と組み合わせた場合に、標準的な自覚屈折測定に基づいた視力矯正の標準的な方法による視覚性能よりも優れた乱視のないカスタマイズされた屈折矯正を可能にするだろう。

本発明の１つの実施形態においては、乱視のないカスタマイズされた屈折矯正を得るための方法は以下の工程を含む。第一に、眼における焦点誤差、乱視、コマ、及び球面収差を含む眼の波面収差を他覚的に得る。Ｗｉｌｌｉａｍｓ及びＬｉａｎｇの米国特許第５，７７７，７１９号に記載されたように、他覚的収差計などの装置を用いて眼の波面収差を測定することにより、眼の波面収差を他覚的に得ることができる。第二に、他覚的に得られた波面収差から、屈折力及び円柱軸を決定する。屈折力の解像度は、０．２５Ｄよりよく、例えば０．０２５Ｄ、なければならない。決定された屈折力の処方は０．０１Ｄから０．１Ｄの範囲の解像度を有する。円柱軸もまた正確に決定されなければならない。第三に、自覚的屈折を介して眼の調節力を決定する。自覚的屈折はフォロプターの使用を介して得ることができる。第四に、他覚的に決定した屈折力並びに円柱軸、及び自覚的に決定した調節力を組み合わせることによって、眼科用レンズ又は屈折矯正手術のための屈折処方を生成する。第五に、高精度の屈折力を有する、生成した高精度の屈折処方に基づいて、カスタマイズされた眼科用レンズを製作する。屈折力は、０．０１Ｄから０．０５Ｄまでの範囲のトレランスを含む、０．２５Ｄよりよい解像度、例えば０．０２５Ｄ、を有する。加えて、屈折矯正は波面収差から決定した球面収差をもまた含む場合がある。特にグレア及びハロなどの既知の夜間症状を有するいくつかの眼においては、球面収差を低減させることが夜間視力を改良する場合がある。

本発明の別の実施形態における、眼の円柱誤差を完全に矯正する簡易化した方法を図４に示す。この実施例は、球面収差及びコマなどの高次収差の測定を含まない。第一に工程４１において、いずれの自覚的反応も含まない他覚的な方法を用いて眼の円柱誤差を決定する。円柱誤差の決定における正確性を改善するために、工程４１における他覚的方法は瞳孔サイズが２．５ｍｍから４ｍｍまでの範囲にある場合の眼の屈折特性を測定すること、及び複数の独立した他覚的測定からの測定値を平均することを含んでいてもよい。第二に工程４２において、複数の屈折矯正に対する眼の視覚性能を測定する自覚的屈折を介して、眼の焦点誤差を決定する。第三に工程４３において、伝統的な０．２５Ｄより低い、より正確な解像度、例えば０．０２５Ｄ、を有する決定した円柱屈折異常、及び決定した焦点誤差を組み合わせることにより、眼科用レンズ又は屈折矯正手術のための屈折処方を生成する。

屈折矯正のための高精度の円環体レンズ
標準的な自覚屈折測定における制限により、今日の眼科用レンズは０．２５Ｄの屈折力解像度で作成される。実際の眼鏡用レンズを用いた人の眼における乱視の矯正は、レンズが実際には弱い度数のレンズに対して＋０．０９Ｄから、強い度数のレンズに対して±０．３７Ｄまでの範囲の、相対的に大きいトレランスを含んで作られるためにより複雑になる。さらに、乱視のないカスタマイズされた屈折矯正のための眼鏡用レンズはより進歩した技術を用いて作成されなければならない。

今日の眼鏡用レンズは、レンズ成形又はコンピューター制御された旋盤を用いたレンズの機械加工のいずれかによって作成される。大部分の正常な屈折範囲（球面度数が−６Ｄから＋６Ｄまでの範囲）の眼鏡用レンズ用には、レンズは典型的にはバッチで成形され、実験室又はレンズ販売店のいずれかに保管される。２種類のレンズ型が必要であり、１つの型は球面又は非球面形いずれかのベースカーブを有し、眼鏡用レンズが屈折力を有する場合には、もう一方の型は円環形状である。通常範囲以上の屈折度数を有するレンズ用には、レンズは通常、バッチにおいて成形され、工場で保管されている半製品ブランクのレンズから製作される。半製品ブランクのレンズは球面又は非球面カーブの完成されたベース表面と、レンズ処方及びベース表面の光学度数に基づいて表面加工されるトップ処方表面を有する。製作されたレンズが屈折力を有する場合には、トップ表面は円環形状となる。

屈折力を有する、成形されたレンズと機械加工されたレンズの両方のために、仕上がったレンズは球面又は非球面形のベースカーブ、及び処方カーブを有し、処方レンズが屈折力を有する場合には処方カーブは円環形状である。ベースカーブはしばしば５から８の可能な表面形状のうちの１つに設定され、処方表面は、組み合わせたレンズが、球面及び０．２５Ｄの標準的な解像度を有する屈折力との異なる組み合わせを補正するように、数百のカーブのうちの１つの形状にならなければならない。

０．２５Ｄの代わりに０．０２５Ｄのよい円柱解像度を有する眼鏡用レンズ用に、一面が円環状面である標準的なレンズ形状を使い続けようとした場合には、製造業者は１０倍の処方カーブを必要とするだろう。理論的には可能だか、１つの円環状面を用いて乱視のない矯正のためのカスタムレンズを作成することは、それには莫大な数の型が必要となるため、非常に高価になるだろう。

図５は、本発明による乱視のないカスタマイズされた屈折矯正用の新しい眼鏡用レンズを説明する。本発明の１つの実施形態においては、標準的なレンズに使用される伝統的なベースカーブを改良したものである円環状面５１を含む。０．２５Ｄより低い解像度では、屈折力を正確に同調させるために、弱い屈折力（＜０．２５Ｄ）を伝統的なベースカーブに加えることができる。別の円環状面５２は、０．２５Ｄの解像度で０．００Ｄから６．００Ｄまでの範囲の屈折力を有する標準的な円環体レンズの作成において使用されるレンズと同じであってもよい。ベースカーブ及び処方カーブの両方はまた、斜乱視を低減するために、標準的な円環体レンズのような非球面特性を有する場合もある。

屈折力を０．０２５Ｄ程度のよさに正確に同調させるためには２つの実施形態を用いることができる。１つの実施形態は、０．２５Ｄ又は０．１２５Ｄに固定されたベースカーブの屈折力、２つの円柱軸間の角度を調整すること、及びそれによって、０．０２５Ｄ程度のよさの屈折力解像度を達成することを含む。別の実施形態は、それぞれのベースカーブ（０．０２５Ｄ、０．０５Ｄ、０．０７５Ｄ、０．１０Ｄ、０．１２５Ｄ、及び０．２Ｄ）のための複数の屈折力、ベースカーブ由来の屈折力と処方カーブとを組み合わせること、及びそれによって、０．０２５Ｄ程度のよさの屈折力解像度を達成することを含む。第二の実施形態においては、２つの円環状面の軸を、設定された屈折力を達成するため一致するように、又は屈折力をさらに同調させるために僅かに異なるようにすることができる。

両方が屈折力を有する２つの円環状面を含むレンズを製造するためには、所望の屈折力を達成するために、２つの円柱軸の位置を制御することが重要である。円環状の型を用いて眼鏡用レンズを成形する場合には、それぞれの型は機械可読マークを有することができる。レンズを成形するための空洞を形成するように２つ一緒に組み立てる前に、２つの型をそれらの円柱軸上に位置合わせしなくてはならない。レンズを２つの円環状面のために機械加工する場合には、完成した表面の円柱軸を示すための機械可読マークを半製品ブランクが含む場合がある。機械加工された表面の円柱軸は完成前の表面の軸を参考にして正確に制御されなければならない。

別の実施形態においては、眼の球面収差を矯正するための中心視力での球面収差を誘導するように、図５の眼科用レンズをさらに構成することができる。これは、光軸周辺の球面素子を有する２つの円環状面のうちの１つを成形することによって達成することができる。

軸外のサイデル収差を低減するために、光軸から離れた位置に非球面形を有するように、図５の眼科用レンズをさらに構成することができる。これはまた、二焦点レンズ又は累進多焦点レンズ用に構成することもできる。

円環状面の円柱軸を調節することによる円柱度数の制御
粗度数を有する２つの円環状面の円柱軸を調節することにより、よい解像度での屈折力を達成することができる。本発明によるとこの方法は、２つの表面のうちの１つが１つの方向Φ_Ａ１における主要な屈折力を有し、別の表面が異なる位置Φ_Ａ２におけるわずかなバイアス屈折力を有する２つの円環状面を必要とする。２つの円柱軸間の角度はαによって測定される。

組み合わせた屈折力は分析的な表現

で表す事ができ、式中、ＳＱＲＴは平方根の数学演算子である。組み合わせた屈折力ΦＡは、２つの円柱軸間の角度によって、（Φ_Ａ１−Φ_Ａ２）から（Φ_Ａ１＋Φ_Ａ２）の範囲になる。１つの例においては、優勢な屈折力Φ_Ａ１が１．０Ｄの屈折力を有し、バイアス屈折力が０．１２５Ｄの場合には、これら２つの屈折力を用いることで、０．８７５Ｄから１．１２５Ｄの範囲のよい解像度での任意の屈折力を得ることができる。別の例においては、０．２５Ｄよりよい解像度を有する０．００Ｄから６．００Ｄまでの範囲の任意の屈折力を達成するために、０．２５Ｄのベースバイアス屈折力と、０．２５Ｄ、０．７５Ｄ、１．２５Ｄ、１．７５Ｄ、２．２５Ｄ、２．７５Ｄ、３．２５Ｄ、３．７５Ｄ、４．２５Ｄ、４．７５Ｄ、５．２５Ｄ、５．７５Ｄの１２の主要屈折力とを用いることができる。

屈折力を有するレンズを、異なる円柱軸に配置された２つの円柱要素を用いて作成することに関係しては３つの利点がある。第一に、２つの円柱軸の相対的な位置を調節することによって、高解像度で調節可能な屈折力を達成することができる。製造過程において２．５度以内で２つの円柱軸を制御することは、０．０２Ｄ以内で表面の形を正確に制御することに比べて比較的容易である。第二に、よい解像度の屈折力において円柱レンズを作成することは劇的に簡易化され、そして限定された数のベース型のみが必要とされることから廉価である。第三に、全てのレンズを１つのバイアス度数又はいくつかのバイアス屈折力を含んで製作することによって、高速処理を達成することができる。その後、限定された数の屈折力を有する標準的なレンズのように、高解像度のレンズを特注することができる。２つの円柱軸の相対的な角度にのみ注意すればよい。

様々な位置において２つの屈折力を調節することは、ベース球面度数への多様な焦点定常偏差を生じる場合があると言われている。誘導される球面度数は、

と表すことができ、式中、Φ_Ａ１、Φ_Ａ２、及びΦ_Ａはそれぞれ、主要な屈折力、バイアス屈折力及び組み合わせた屈折力である。全ての焦点変化は２つの円柱軸間の角度に依存し、かつ、２つの円柱軸間の角度の全域が９０度の場合には、バイアス屈折力と同程度の大きさにできる。焦点定常偏差により、この円柱制御法は解像度が０．２５Ｄの標準的なレンズの作成には用いることができない。

バイアス屈折力が０．２５Ｄより弱い場合、眼鏡用レンズにおける焦点変化は２つの異なる方法で扱うことができる。第一に、有意な調節作用範囲にある眼においては、Ｅｑ（２）における焦点変化を全球面度数中に含めることができる。第二に、調節作用をもたない、又は調節作用が弱い眼においては、Ｅｑ．（２）において誘導された焦点定常偏差を低減するために、１つ以上のバイアス度数を必要とする。この例では、組み合わせた屈折力を正確に同調させるために、５から１０のバイアス度数と小さい角度範囲が必要とされる可能性がある。

屈折力を正確に制御しながらのレンズ作成に加えて、記載された２つの屈折力の調節方法は３つの別の応用に用いられる。第一に、バイアス屈折力及び主要な円柱が製作誤差を含むことが分かっている場合においても屈折力の正確な制御を達成することができる。バイアス及び主要屈折力中の誤差を除去することによって補正角度を算出することができる。第二に、乱視のないカスタム視力矯正の予備検査のための改良されたフォロプターを構築するために、記載された原理を用いることができる。第三に、カスタマイズされた眼内レンズを作成するために、この方法を用いることができる。

カスタマイズされた高精度円環体レンズ作成のための閉ループ法
「Ｂｒｉｔｉｓｈ ｓｔａｎｄａｒｄ ｆｏｒ ｔｏｌｅｒａｎｃｅｓ ｏｎ ｏｐｔｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｍｏｕｎｔｅｄ ｓｐｅｃｔａｃｌｅ ｌｅｎｓｅｓ（ＢＳ ２７３８−１：１９９８）」において説明されたように、今日の眼鏡用レンズが０．２５Ｄの粗解像度及び±０．０９Ｄから±０．３７Ｄまでの範囲の粗トレランスで製作されるために、現存する技術を用いて今日の研究室においては、乱視のない屈折矯正のためのカスタマイズされた眼鏡を製作することはできない。乱視のないカスタマイズされた屈折矯正のために高精度のレンズを作成する新規の方法が必要とされる。

本発明による人の眼を高解像度に屈折矯正するためのカスタマイズされた円環体レンズ製作方法には閉ループ法を用いることができる。第一に、製造業者は球面度数、及び０．２５Ｄよりよい解像度、例えば０．０２５Ｄ、での屈折力を含む円環体レンズのカスタム処方を受け取ることができる。第二に、得られた屈折処方及び眼科用レンズ作成に用いられる材料から、レンズの所望の表面特性を決定することができる。第三に、決定した表面特性に基づいて、レンズ成形または半製品ブランクを表面加工することより、カスタマイズされた円環体レンズを製作することができる。第四に、製作したそれぞれのカスタムレンズをレンズ測定計を用いて測定することができる。製作されたレンズにおける測定された屈折力とカスタム処方における屈折力が０．０１Ｄから０．０８Ｄまで、例えば０．０２５Ｄ、のカスタムトレランスレベル範囲にある場合のみに、レンズを顧客に配送することができる。製作されたレンズにおける測定された屈折力とカスタム処方における屈折力との間の差がカスタムトレランスレベルの範囲から外れる場合には、２つの表面のうち少なくとも１つを表面加工することにより、レンズを再加工することができる。

本発明の別の実施形態においては、高精度の眼鏡用レンズを作成するための閉ループ法は、ａ）球面調節力、屈折力、並びに任意選択の円柱軸、及び球面収差を含む処方を得る工程；ｂ）得られた屈折処方及び眼科用レンズ作成のための材料に基づいて所望の表面特性を決定する工程；ｃ）光学部品、又は部分的に加工された光学要素の形状の構成要素を、製造システム中に設置し、決定した表面特性により、構成要素の少なくとも１つの表面特性を変化させる工程；ｄ）別の構成要素の屈折特性をレンズ測定計を用いて測定する工程；ｆ）得られた処方データ及び別の構成要素において測定された屈折データから、製作されたレンズの残余誤差を算出する工程；ｅ）製作されたレンズのカスタムトレランスが０．０１Ｄから０．０８Ｄまで、例えば０．０２５Ｄ、の範囲になるまで、算出した残余誤差に基づいて、少なくとも１つの表面特性をさらに加工する工程、を含む。

乱視のない屈折矯正の予備検査を行う方法
他覚的波面屈折測定器によって眼における屈折力及び円柱軸を正確に測定することができるが、それでもなお、円柱矯正のためのレンズを作成する前に、円柱矯正を予備的に検査することが望ましい。

フォロプターは、通常、眼における球面調節力、屈折力、及び円柱軸を自覚的に決定するために検眼施設において使用される装置である。屈折矯正のための屈折力における差は０．２５Ｄの解像度によって制限され、円柱軸における差は約５度の解像度によって設定される。検眼の実際においては、フォロプター中の円柱軸が他覚的屈折と正確に関連することはない。さらに、先行技術における標準的なフォロプターは高精度の屈折矯正には適さない。

図６は、本発明による、眼における乱視のない屈折矯正を予備的に検査する方法を示す。１つの実施例においては、本発明による眼における乱視のない屈折矯正の予備検査方法は、ａ）眼の瞳孔全体の波面傾斜を測定する他覚的屈折測定器６０から、眼の屈折矯正処方を得、そして眼の屈折力（０．２５Ｄよりよい解像度での）、円柱軸、任意選択の球面収差、及び球面調節力の概算を正確に決定する工程；ｂ）円柱パラメータを０．２５Ｄよりよい解像度に正確に制御したフォロプター６１に、決定した屈折力及び円柱軸を入力する工程；ｃ）球面調節力を複数の値に設定し、そしてフォロプター６２を介して眼の視力を自覚的に測定する工程；ｄ）遠点６３における眼の調節作用を設定する、最適化された調節力を自覚的に決定する工程；ｅ）予備検査でのもっともよい矯正視力を決定し、自覚的に決定した調節力及び他覚的に決定した屈折力並びに円柱軸に基づいて屈折処方６４を提供する工程、を含む。

眼の屈折異常を測定するための改良されたフォロプター
前述の方法による乱視のない屈折矯正を予備的に検査する方法は、フォロプターを有する波面収差計を用いることによって達成することができる。１つの実施形態においては、それらの高度なフォロプターは、眼の収差の迅速で他覚的な測定を提供するための波面検出モジュール；少なくとも焦点誤差、円柱軸及び０．２５Ｄよりよい解像度、例えば０．０２５Ｄ、における屈折力を含む測定した収差を表示するための出力モジュール；眼の収差を測定する位置まで波面収差計を動かすための、及び、眼の別の測定を行うために眼の光軸から波面収差計を離すために動かすための機械的機構；複数の球面レンズ及び円柱レンズを用いて自覚的屈折を測定するためのフォロプターモジュールであって、球面収差及びコマなどの高次収差を修正することができなくてもよいフォロプターモジュール；及び、波面収差計の前記出力装置から得られた屈折力及び円柱軸を入力して乱視のない視力矯正を達成させるためのフォロプターモジュール中の機構、を含む場合がある。波面モジュールはまた、眼の全収差を測定し、そして測定した眼の収差由来の画像測定基準を提供する場合もある。

先行技術における標準的なフォロプターは、その設計のため乱視のない屈折矯正には適していない。改良されたフォロプターは、他覚的屈折測定器における眼の位置に対するフォロプターの円柱軸に関する問題、及び０．２５Ｄより非常によい解像度における屈折力の制御を扱わなくてはならない。

図７は、本発明による自覚的屈折への改良されたフォロプターを示す。登録マーク７２は患者の顔に置かれる。位置合わせマーク７２に関連するその円柱軸から、眼の他覚的屈折を得ることができる。別の測定において同じ眼がフォロプターの後に位置する場合には、フォロプターからの光線７１を、眼の位置に対するフォロプターの円柱軸に関連した登録マークの隣に位置させることができる。

眼の位置に対するフォロプターの円柱軸に関連して、他覚的屈折測定器において、機械的装置の使用、光線、投影された画像、もしくは画像装置を含んでいてもよい。眼の位置に対するフォロプターの円柱軸と関連して、他覚的屈折測定器においては、フォロプターに取り付けられた位置合わせマーク７１などの固定された位置と、患者の顔上の登録マーク７２又は眼などの眼の位置とを比較することもまた含んでいてもよい。眼の位置に対するフォロプターの円柱軸と関連して、他覚的屈折測定器においては、フォロプターに取り付けられた位置合わせマーク７１などの位置を、患者の顔上の登録マーク７２又は眼によって特定される眼の位置と一致するように調節すること、及びフォロプターに取り付けられた位置合わせマークへの調節からの定常偏差角度を決定することを含んでいてもよい。

改良されたフォロプターは、円柱軸７３の手動制御の代わりにその円柱軸のデジタル制御及びディスプレイをさらに含むこのができる。デジタル制御は円柱軸をモニターしながら制御することによって達成することができる。

改良されたフォロプターはさらに、標準的なフォロプターにおける０．２５Ｄ毎の円柱矯正の代わりに連続的な円柱矯正を達成するための機構を含むことができる。

改良されたフォロプターはさらに、非球面表面特性を有する複数の位相板又は複数のレンズを用いて、眼における球面収差の屈折矯正を達成するための機構を含むことができる。

別の実施形態においては、眼の自覚的屈折のために改良されたフォロプターは、屈折力及び円柱軸を手動で入力する機構、又は効率及び精度を改良するために他覚的屈折測定器から屈折データを取り込む機構を含む。図８において図示されるこのようなフォロプターは、ａ）眼の焦点ずれを矯正するための複数の球面レンズ；ｂ）眼の乱視を矯正するための複数の円柱レンズ；ｃ）屈折力及び円柱軸を手動で入力するため、又は他覚的屈折測定器からデータを取り込むための機構８１を含む。

眼の屈折矯正のための改良された他覚的屈折測定器
標準的な波面収差計は円柱誤差を高精度に決定するが、本発明による乱視のない屈折矯正には十分でない。これは、標準的な波面収差計は眼をその遠見調節作用点に設定するための球面調節力の信頼性のある測定を提供せず、及び他覚的屈折測定器において測定された円柱軸を自覚的屈折又は眼科用レンズ用のフォロプターにおける円柱軸に正確に関連づける機構を含まないためである。

図９は屈折矯正のための改良された他覚的屈折測定器システムを示す。このシステムは、少なくとも屈折力、円柱軸、及び球面焦点誤差を含む眼の屈折異常を、いずれの自覚的反応も用いずに測定するための他覚的屈折装置９０、及び眼の位置と他覚的屈折装置において予備的に決定された方向とを位置合わせする、又は他覚的屈折９２を行っている間に眼の顔位置を記録するための機構を含む。

１つの実施形態においては、他覚的屈折装置９０は眼の瞳孔全体の波面傾斜を測定する他覚的収差計である。波面収差計は、少なくとも眼の球面調節力、屈折力、円柱軸、及び任意選択の球面収差を記憶素子９１に提供するだろう。調節力及び任意選択の球面収差は出力装置９５及び９４のそれぞれにおいて使用することができるだろう。

１つの実施形態においては、眼９２の位置の位置合わせ又は記録のための機構は、他覚的屈折装置において予備的に決定された方向へ、眼の相対的な位置を変えることを可能にし、及び屈折装置と検査を受けている眼との間の相対的な位置を設定するための視覚的な補助を提供するだろう。記憶素子９１におけるデータとの組み合わせにおいて、他覚的屈折測定器システムは、位置合わせマーク又は出力装置９３に記録された画像を参考にして、屈折力及び円柱軸を出力することができるだろう。

１つの実施形態においては、眼９２の位置合わせ、又は顔位置を記録するための機構は、少なくとも人の顔の一部分を記録するためのデジタルカメラを使用する。人の顔は、屈折素子を含まない眼鏡用レンズ用の枠の形態の、人工の位置合わせマークを含んでいてもよい。

別の実施形態においては、他覚的屈折装置は、全波面収差、屈折矯正由来のデータ、及び残余波面収差９７に基づく、眼９６の全波面収差、及び視覚診断をさらに提供することができ、ここで屈折矯正は、球面調節力屈折力、円柱軸、及び任意選択の球面収差を含む。

屈折矯正のための改良された自覚屈折測定
本発明による改良されたフォロプターと波面収差計を用いた、乱視のないカスタマイズされた屈折矯正用の改良された自覚屈折測定方法を開示した。この方法は以下の工程を含む。第一に、人工の登録マークを人の顔に置く。第二に、他覚的屈折測定器を用いて、眼の焦点誤差、屈折力及び円柱軸の他覚的予測を得る。他覚的屈折から得られた調節力は、０．２５Ｄの解像度及び０．２５Ｄよりよい、例えば０．０２５Ｄの、解像度の屈折力を有する。他覚的屈折測定器は、好ましくは波面収差計である。第三に、他覚的屈折測定器を参考にした眼の位置情報を、顔に置かれた人工的なマークに基づいて保存する。第四に、フォロプターを用いた自覚的屈折を実施する前に、保存された眼の位置情報に基づいて、フォロプターにおいて検査を受けている眼の位置合わせ、又は確認を行う。第四に、光学機器製作者は他覚的屈折測定器から得られた屈折力及び円柱軸に一致した円柱矯正を入力する。第五に、入力した円柱矯正に加えて、複数の球面矯正を患者に提示する。遠見視力用の最適化した矯正を提供するために、他覚的に測定した焦点誤差の改良として、修正された調節力を得る。第六に、他覚的に決定した円柱屈折度数及び円柱軸と自覚的に修正した調節力とを組み合わせることによって、眼科用レンズ又は屈折矯正手術のための屈折処方を生成する。

本明細書は本発明の特定の実施形態を参考にして詳細に記載してきたが、前述した事柄を理解することによって、当業者はこれら実施例への変更、これら実施例の変化形、及びこれら実施形態の等価物を容易に理解することができる。本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、より具体的に添付の請求項において示される本発明に対するこれら及びその他の変更及び変化が当業者によって実施される可能性がある。さらに、前述の記載は例を示すためだけのものであり、本発明を限定する目的ではないことを、当業者は理解するだろう。

Claims (8)

1. 眼の屈折矯正のための眼科用レンズであって、
   前記眼科用レンズの前面である第一の円環状面と
   前記眼科用レンズの後面である第二の円環状面とを備え、
   第一の円環状面が第一の屈折力を有し、第二の円環状面が第二の屈折力を有し、
   前記第一の及び前記第二の円環状面の一方が主要な屈折力を有し、前記第一の及び前記第二の円環状面の別の一方が調整屈折力を有し、前記主要な屈折力および前記調整屈折力の組合せは全体の屈折力を達成し、前記調整屈折力が０．２５Ｄ以下の非負量である、眼科用レンズ。
2. 前記第一の屈折力の第一の円柱軸及び前記第二の屈折力の第二の円柱軸が、前記全体の屈折力を達成するように前記第一および第二の円柱軸の間の角度で方向づけられる、請求項１に記載の眼科用レンズ。
3. 前記眼科用レンズが、第一の型および第二の型を用いてレンズを成形する過程によって製造され、前記第一および第二の型の各々は円環状面および円柱軸を有し、
   前記第一および第二の型の前記円柱軸間の角度が、前記眼科用レンズの前記第一および第二の円柱軸の間の角度を達成するように制御される、請求項２に記載の眼科用レンズ。
4. 前記第一の及び前記第二の円環状面が眼における球面収差を矯正するための球面収差を生じる、請求項１に記載の眼科用レンズ。
5. 前記眼科用レンズが軸外視野の収差を低減するための非球面形を有するようにさらに構成される、請求項１に記載の眼科用レンズ。
6. 前記眼科用レンズが二焦点レンズ又は累進多焦点レンズ用に構成される、請求項１に記載の眼科用レンズ。
7. 前記主要な屈折力が、０．２５Ｄから６Ｄまでの範囲の量であり、０．２５Ｄ又は０．１２５Ｄのスケール間隔を有する、請求項１に記載の眼科用レンズ。
8. 前記調整屈折力が０．０２５Ｄから０．２５Ｄまでの範囲の量であり、０．０２５Ｄのスケール間隔を有する、請求項１に記載の眼科用レンズ。