KR100856344B1 - 고차 수차 교정용 안과용 렌즈의 제조방법 - Google Patents

고차 수차 교정용 안과용 렌즈의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 둘 이상의 광학 굴절력 영역 또는 초점 길이 영역을 구비한 다초점 안과용 렌즈를 제공한다. 본 발명의 렌즈는 하나 이상의 시야 범위에서 고차 광학 수차를 교정한다.
안과용 렌즈, 수차 교정, 콘택트 렌즈, 안경 렌즈, 광학 굴절력, 다초점

Description

고차 수차 교정용 안과용 렌즈의 제조방법{Processes for production of ophthalmic lenses for high order aberration correction}
본 발명은 다초점 안과용 렌즈에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 하나 이상의 광학 굴절력 영역 또는 초점 길이를 갖는 렌즈를 제공한다. 이 렌즈는 둘 이상의 시야 범위에서 고차 광학 수차를 교정한다.
사람은 나이가 들수록 관찰자에게 비교적 근접한 물체에 초점을 맞추기 위해 눈을 적응시키거나, 천연 수정체를 굴곡시킬 수 없게 된다. 이러한 상태가 노안이라고 알려져 있다. 이와 마찬가지로, 천연 수정체를 제거한 대체물로서 안내 렌즈를 삽입한 사람도 적응하는 능력은 없다.
눈의 적응력 상실을 교정하는 데 사용되는 방법 중에는 둘 이상의 광학 굴절력을 갖는 렌즈가 있다. 구체적으로, 원시야, 근시야 및 중간 시야 광학 굴절력의 영역을 구비한 안경 렌즈, 콘택트 렌즈 및 안내 렌즈가 개발되었다. 이러한 렌즈들은 저차 광학 수차, 예를 들면, 초점이탈 및 난시에 대한 교정만을 제공하고 고차 수차는 교정하지 못하기 때문에 불리한 단점이 있다. 따라서, 고차 광학 수차를 교정할 수 있는 다초점 렌즈가 요구되고 있다.
도 1은 본 발명에 제시된 렌즈의 한 가지 양태에 대한 상면도이다.
도 2는 본 발명에 제시된 렌즈의 다른 양태에 대한 상면도이다.
도 3a는 본 발명에 제시된 렌즈의 한 가지 양태의 볼록 표면에 대한 상면도이다.
도 3b는 본 발명에 제시된 렌즈의 다른 양태의 오목 표면에 대한 상면도이다.
본 발명은 렌즈 착용자의 눈의 광학 수차를 교정하는 다초점 렌즈 및 이러한 렌즈의 제조방법을 제공한다. 수차는 일반적으로 파면 상의 임의의 위치에서 나타나는 구형 파면으로부터의 임의의 이탈이다. 이들 수차에 대한 전형적인 표현은 구형 수차, 난시, 코마 및 왜곡이다. 또는, 수차는, 예를 들면, 제니케 다항식을 사용하여 수학적으로 나타낼 수도 있다. 본 발명의 렌즈는 둘 이상의 시야 방향에서 전술한 수차를 교정한다.
한 가지 양태에서, 본 발명은 렌즈 착용자의 기본 굴절력 처방을 측정하는 단계(a), 적어도 제1 거리와 제2 거리에 가시적 표적물을 제공하여 렌즈 착용자의 파면 수차(wavefront aberration)를 측정하는 단계(b), 측정된 수차값을 고도차(height difference)로 변환시키는 단계(c) 및 기본 굴절력 처방과 변환된 고도차를 사용하여 렌즈 착용자에 대한 안과용 렌즈를 제공하는 단계(d)를 포함하고, 이 단계들로 실질적으로 이루어지고, 이 단계들로 이루어진 렌즈 착용자용 렌즈의 제조방법을 제공한다. "렌즈"는 안경 렌즈, 콘택트 렌즈, 안내 렌즈, 각막 이식 렌즈, 온레이(onlay) 렌즈 등 또는 이의 복합 렌즈를 의미하는 것이다. 본 발명의 렌즈는 안경 렌즈 또는 콘택트 렌즈인 것이 바람직하다.
본 발명의 제1 단계에서, 렌즈 착용자의 기본 굴절력 처방은 임의의 통상적인 방법 또는 눈의 파면 분석을 통해 측정한다. "기본 굴절력 처방"이란 렌즈 착용자의 시력을 교정하는 데 필요한 원시야의 시력, 근시야의 시력, 중간 시야의 시력, 원주 굴절력 및 프리즘 굴절력 중의 하나 이상을 의미한다.
이어서, 렌즈 착용자의 눈의 파면 수차를 측정한다. "파면 수차"란 안구에 나타난 파면과 망막 위에 집중된 파면 사이의 차이를 의미한다. 본 발명의 방법에서, 파면의 측정은 적어도 2개의 상이한 거리인 제1 거리와 제2 거리에 렌즈 착용자의 가시적 표적물을 제공함으로써 실시된다. 예를 들면, 한 표적물은 렌즈 착용자의 원시야 영역에 제공되고, 당해 영역에서 검체는 눈으로부터 약 15ft 이상의 영역에 제공될 수 있다. 다른 표적물은 근시야 영역에 제공되고, 당해 영역에서 검체는 눈으로부터 약 30 내지 약 50cm의 영역에 제공될 수 있다. 표적물은 렌즈 착용자의 중간 시야 영역에 제공되고, 당해 영역에서 검체는 착용자 눈으로부터 약 50 내지 약 80cm의 영역에 제공되는 것이 바람직하다.
수차 측정을 수행하는 장치로는, 점확산이나 선확산에 의해 눈의 변조 전달 함수를 측정하는 장치인 아베로스코프(aberroscope) 또는 눈의 광학적 파면을 측정하거나, 추정하거나, 삽입하거나 또는 계산하는 모든 유사한 장치를 포함하며, 이것에 국한되는 것은 아니다. 원시야 표적물을 측정할 수 있는 아베로스코프는 뉴멕시코 알부케르케에 소재하는 웨이브프론트 사이언시스, 인코포레이티드(Wavefront Sciences, Inc.)로부터 입수할 수 있다. 이와 같은 아베로스코프 및 근시야 및 중간 시야의 거리에서 표적을 측정하기 위해 수차 측정에 이용가능한 다른 장치를 이용하는 방법은 당해 기술분야에 공지되어 있다.
수차가 일단 측정되면, 수차 측정치는 고도차로 수학적으로 변환시켜, 광로차라고 알려진 설정된 평균 구면값에 대하여 상하 표고 맵(elevation map)을 제공할 수 있다. 수차에 대한 교정은 광로차의 도입에 의해 또는 눈의 수차로 인한 왜곡을 상쇄시키는 수차 역필터에 의해 제공할 수 있다.
이어서, 변환된 차이는 기본 굴절력 처방 및 경우에 따라 각막 지형 데이터와 함께 착용자에 대한 렌즈를 제공한다. 이 데이터는 렌즈 표면 또는 렌즈 금형을, 컴퓨터 수치 조절형("CNC") 선반, 중합체 버튼(button)의 직접 기계가공, 밀링, 레이저 절단, 사출 성형 인서트 등 또는 이들의 조합을 사용하여 공구 세공할 수 있는 메커니즘에 대응하는 직선형, 극동심형 또는 나선형의 격자 패턴으로 변환시킬 수 있다. 수차 교정에 필요한 렌즈 표면의 표고 또는 경사에서의 변화는 렌즈의 전면부, 후면부, 또는 전면부와 후면부 양면에 포함시킬 수 있다.
한 가지 양태에서, 렌즈는 고차 수차 교정을 포함하여 원시야 영역에 대한 교정을 제공하기 위해 제조되는 원시야 및 근시야 영역을 포함하는 한 면을 구비한 안경 렌즈인 것이다. 고차 수차 교정은 원시야에 대해 착용자의 눈이 가장 일반적으로 사용하는 원시야 영역의 일부분에 배치하는 것이 바람직하다. 이와 마찬가지로, 근시야 영역은 수차를 포함하여 렌즈 착용자의 근시야를 교정할 수 있다. 도 1은 각각 원시야 영역(11), 중간 시야 영역(12) 및 근시야 영역(13)을 구비한 안경 렌즈(10)를 제시한 것이다. 대안적 양태는 도 2에 제시하였다. 도 2의 렌즈(20)는 착용자의 다양한 주시 방향에 해당하는 중심 영역(21), 상부 영역(22) 및 하부 영역(23)을 구비한 단일 시야 렌즈이다. 또한, 착용자의 주변 시야에 수차를 조절하는 다수의 영역(24)이 렌즈 주변부에 제공되어 있다.
모든 안경 렌즈 양태에서, 수차 교정은 렌즈 한 면 또는 양면에 제공될 수 있다. 안경 렌즈는 비제한적인 렌즈 블랭크의 연마, 캐스팅, 성형 또는 이들의 조합을 포함한 임의의 공지된 방법으로 제조할 수 있다. 바람직한 양태에서는, 기본 굴절력 처방의 일부 또는 전체를 가진 광학 예비성형체를 사용하고, 광학 예비성형체 상에 하나 이상의 표면을 캐스팅하여 수차 교정 및, 경우에 따라, 부가적인 기본 굴절력 처방을 제공하기도 한다.
다른 양태에서, 렌즈는 콘택트 렌즈일 수 있다. 바람직하게는, 렌즈의 후면부 또는 오목면은 렌즈 착용자의 기본 굴절력 처방을 포함하는 다초점 표면인 것이 바람직하다. 렌즈의 전면부 또는 볼록면은 렌즈 착용자의 고차 수차를 교정하는 광학적 영역을 포함하는 것이 바람직하다. 적합한 다초점 표면에 대해서는 본 명세서에 전체가 참고 문헌으로 인용된 미국 특허 제5,929,969호, 제5,835,192호, 제5,682,223호, 제5,485,228호 및 제5,448,312호에 개시되어 있다. 또 다른 양태에서는, 기본 굴절력 처방 및 수차 교정 중의 어느 하나 또는 둘 모두는 전면부와 후면부 사이에 분배될 수 있다. 바람직한 양태에서, 후면부는 착용자의 각막 지형에 부합한다.
렌즈 착용자 각막의 역전 지형 표고 맵을 포함하는 렌즈의 경우, 각막 지형은 각막 지형측정기의 사용 등을 포함하는 모든 공지의 방법으로 측정할 수 있다. 소프트 콘택트 렌즈의 제조에는 먼저 표고 데이터를 비유연 상태의 렌즈 모델에 제공한다. 이어서, 이 데이터를 눈에 렌즈를 착용할 때의 소프트 렌즈 굴곡 또는 랩(wrap)을 계산하여 변환시킨다. 각막의 표고 및 랩의 효과는 각막의 지형 데이터를 사용할 때 계산해 넣는다. 이와 같이 수득한 굴곡 변환 데이터를 CNC 격자 패턴 상에 맵핑하여 렌즈 또는 금형 공구 표면을 제조하는 데 사용한다.
도 3a 및 3b는 본 발명의 콘택트 렌즈(30)를 도시한 것이다. 이 렌즈는 목적하는 원시야 광학 굴절력을 가진 중심 시야 영역(32)을 구비한 볼록 표면(31)을 갖고 있다. "원시야 광학 굴절력"이란 용어는 착용자의 원시야의 시력을 목적하는 정도로 교정하는 데 필요한 굴절력의 정도를 의미한다. 오목면(38)은 광학 영역에 근시야 광학 굴절력과 원시야 광학 굴절력을 교대로 제공하는 5개의 동심환 링[(33), (34), (35), (36) 및 (37)]을 갖고 있다. "근시야 광학 굴절력"이란 착용자의 근시야의 시력을 목적하는 정도로 교정하는 데 필요한 굴절력의 정도를 의미한다. 렌즈의 전면부, 후면부, 또는 전면부와 후면부 양면에 수차 역필터를 제공할 수도 있다. 중간 시야 광학 굴절력의 하나 이상의 링을 제공할 수도 있다. 수차 역필터는 하나 이상의 다양한 원시야 영역 및 근시야 영역에 맞추어 제작하여 이러한 영역에 대해 특이적으로 적용할 수 있다.
도 3a 및 3b의 변형은 어떠한 수로도 가능하다. 중심 광학 영역은 원시야 광학 굴절력 또는 근시야 광학 굴절력을 구비할 수 있고, 오목면 또는 볼록면에 존재할 수 있지만, 볼록면에 존재하는 것이 바람직하다. 환상 링의 수는 바람직하게는 2개 이상, 보다 바람직하게는 약 4 내지 약 7개이고, 볼록 렌즈 표면이나 오목 렌즈 표면에 존재할 수 있으나, 오목면에 존재하는 것이 바람직하다.
하나의 렌즈가 우성 눈에 착용되고 다른 하나의 렌즈가 비우성 눈에 착용되는 한쌍의 콘택트 렌즈를 제공할 수 있다. "우성 눈"이란 원시야 시력에 주요 역할을 하는 눈을 의미한다. 우성 눈에 착용된 렌즈는 바람직한 원시야 광학 굴절력을 가진 중심 광학 영역을 구비한 볼록면을 갖고 있다. 오목면은 이의 광학 영역에 2개 이상의 동심환 영역을 갖고 있다. 2개 이상의 환상 영역 각각의 광학 굴절력은 원시야 광학 굴절력과 실질적으로 동일하다. 볼록면과 오목면 중의 어느 하나 또는 둘 모두는 원시야 광학 굴절력, 근시야 광학 굴절력 또는 이 둘을 복합적으로 구비한 환상 영역을 추가로 가질 수 있다. 한 가지 양태에서, 볼록면은 중심 광학 영역만을 갖고 환상 영역이 없으며, 당해 양태에서 오목면은 원시야 광학 굴절력과 근시야 광학 굴절력 중의 어느 하나 또는 둘 모두를 가진 2개 이상의 환상 영역을 갖는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, 볼록면은 원시야 광학 굴절력을 갖는 중심 광학 영역만을 갖고, 오목면은 2개 이상의 원시야 광학 굴절력 영역과 하나 이상의 근시야 광학 굴절력 영역을 갖는 것이 바람직하다.
비우성 눈에 착용된 렌즈는 바람직한 근시야 광학 굴절력이 있는 중심 광학 영역을 갖는 볼록면을 가진 것이다. 오목면은 이의 광학 영역에 2개 이상의 동심환 영역을 갖고 있다. 2개 이상의 환상 영역 각각의 광학 굴절력은 근시야 광학 굴절력과 실질적으로 동일하다. 볼록면 및 오목면 중의 어느 하나 또는 둘 모두는 원시야 광학 굴절력, 근시야 광학 굴절력 또는 둘 모두를 갖는 환상 영역을 추가로 가질 수 있다. 볼록면은 중심 광학 영역만을 갖고 환상 영역이 없으며, 당해 양태에서 오목면은 원시야 광학 굴절력과 근시야 광학 굴절력 중의 어느 하나 또는 둘 모두를 가진 2개 이상의 환상 영역을 갖는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, 볼록면은 근시야 광학 굴절력을 갖는 중심 광학 영역만을 갖고, 오목면은 2개 이상의 근시야 광학 굴절력 영역과 하나 이상의 원시야 광학 굴절력 영역을 갖는 것이 바람직하다.
본 발명의 콘택트 렌즈의 경우, 원시야 및 근시야 광학 굴절력 환상 영역이 모두 사용되는 양태에서, 원시야 환상 영역은 근시야 환상 영역과 교대로 존재하는 것이 바람직하다. 또한, 원주 굴절력이 원시야 광학 굴절력과 근시야 광학 굴절력 중의 어느 하나 또는 둘 모두와 조합될 수도 있다. 중간 시야 광학 굴절력의 하나 이상의 환상 영역 또는 근시야와 원시야 광학 굴절력 사이의 하나 이상의 환상 영역이 또한 본 발명의 렌즈쌍 중 어느 하나의 렌즈에 제공될 수도 있다.
근시야 광학 굴절력 및 원시야 광학 굴절력의 환상 영역이 모두 우성 눈의 콘택트 렌즈에 사용되는 경우, 원시야 및 근시야 광학 굴절력에 기여하는 렌즈 광학 영역 면적의 비율은 원시야 광학 굴절력에 기여하는 면적이 더 넓도록 제공되어야 한다. 비우성 눈의 렌즈인 경우에는 근시야 광학 굴절력에 기여하는 렌즈 면적이 더 넓어야 한다. 우성 눈 렌즈와 비우성 눈 렌즈의 바람직한 면적(백분율 기준)에 대해서는 미국 특허 제5,835,192호, 제5,485,228호 및 제5,448,312호에 개시되어 있다.
본 발명에 유용한 콘택트 렌즈는 하드 렌즈이거나 소프트 렌즈일 수 있다. 이러한 렌즈를 제조하는 데 적합한 임의의 재료로 제조한 소프트 콘택트 렌즈가 바람직하게 사용된다. 본 발명의 렌즈는 수차 교정 및 원시야 광학 굴절력과 근시야 광학 굴절력 이외에도 표면에 도입된 다양한 교정에 관한 광학적 특성, 예를 들면, 원주 굴절력 등을 포함할 수 있다.
본 발명의 콘택트 렌즈는 임의의 통상적인 방법으로 형성될 수 있다. 예를 들면, 형성되는 환상 영역은 교호적 반경을 사용하여 다이아몬드 선삭에 의해 제조할 수 있다. 이들 영역은 본 발명의 렌즈를 제조하는 데 사용되는 금형에 다이아몬드 선삭에 의해 형성시킬 수 있다. 이어서, 적합한 액체 수지를 금형들 사이에 충전시킨 다음, 수지를 압축 및 경화시켜 본 발명의 렌즈를 제조한다. 또는, 이들 영역을 렌즈 버튼 속에 다이아몬드 선삭할 수도 있다.
안내 렌즈의 경우에는 각막 지형 데이터를 렌즈 전면부, 후면부, 또는 전면부와 후면부 양면 위의 파면과 조합시킬 수 있다. 다초점 부분은 수차 교정에 따라 전면부 또는 후면부에 배치될 수 있다. 이어서, 안내 렌즈를 제조하기 위한 공지된 방법을 사용하여 렌즈를 제조할 수 있다.
본 발명에 제시된 모든 렌즈에서, 원시야, 중간 시야 및 근시야 광학 굴절력은 구면 굴절력 또는 비구면 굴절력일 수 있다. 또한, 원시야 및 근시야 광학 굴절력 영역은 임의의 바람직하고 실용적인 크기일 수 있다.

Claims (29)

  1. 렌즈 착용자의 기본 굴절력 처방을 측정하는 단계(a),
    적어도 제1 거리와 제2 거리에 가시적 표적물을 제공하여 렌즈 착용자의 파면 수차(wavefront aberration)를 측정하는 단계(b),
    측정된 수차값을 고도차(height difference)로 변환시키는 단계(c) 및
    기본 굴절력 처방과 변환된 고도차를 사용하여 렌즈 착용자에 대한 안과용 렌즈를 제공하는 단계(d)를 포함하는, 렌즈 착용자용 렌즈의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서, 렌즈가 콘택트 렌즈인, 렌즈 착용자용 렌즈의 제조방법.
  3. 제1항에 있어서, 렌즈가 안경 렌즈인, 렌즈 착용자용 렌즈의 제조방법.
  4. 제1항에 있어서, 제1 거리가 눈으로부터 약 15ft 이상의 거리를 포함하고, 제2 거리가 눈으로부터 약 30 내지 약 50cm의 거리를 포함하는, 렌즈 착용자용 렌즈의 제조방법.
  5. 제4항에 있어서, 단계(b)가 가시적 표적물을 착용자의 눈으로부터 약 50 내지 약 80cm의 거리에 제공함으로써 렌즈 착용자의 파면 수차를 측정함을 추가로 포함하는, 렌즈 착용자용 렌즈의 제조방법.
  6. 제1항에 있어서, 단계(d)가 파면 수차를 교정하기 위해 렌즈의 전면부, 후면부, 또는 전면부와 후면부 양면에 표고 변화를 제공함을 추가로 포함하는, 렌즈 착용자용 렌즈의 제조방법.
  7. 제6항에 있어서, 렌즈가 안경 렌즈이고, 단계(d)가, 원시야에 대해 파면 수차 교정을 제공하도록 제조되는 원시야 영역과 근시야 영역을 포함하는 한 면을 가진 렌즈를 제공함으로써 실시되는, 렌즈 착용자용 렌즈의 제조방법.
  8. 제7항에 있어서, 파면 수차 교정이, 원시야에 대해 착용자의 눈이 가장 일반적으로 사용하는 원시야 영역 중의 일부분에 배치되어 있는, 렌즈 착용자용 렌즈의 제조방법.
  9. 제7항 또는 제8항에 있어서, 근시야 영역에 대한 파면 수차 교정을 제공하는 것을 추가로 포함하는, 렌즈 착용자용 렌즈의 제조방법.
  10. 제9항에 있어서, 단계(d)가, 착용자의 주변부 시야에 대한 파면 수차의 조절을 제공하는 다수의 영역을 렌즈 주변부에 제공함을 추가로 포함하는, 렌즈 착용자용 렌즈의 제조방법.
  11. 제6항에 있어서, 렌즈가 콘택트 렌즈이고, 단계(d)가, 렌즈 착용자의 기본 굴절력 처방을 포함하는 다초점 표면인 제1 표면과 파면 수차를 교정하는 광학 영역을 포함하는 제2 표면을 렌즈에 제공함을 추가로 포함하는, 렌즈 착용자용 렌즈의 제조방법.
  12. 제11항에 있어서, 제1 표면이 오목면인, 렌즈 착용자용 렌즈의 제조방법.
  13. 제11항에 있어서, 단계(d)가 착용자의 각막 지형에 오목면을 부합시키는 단계를 추가로 포함하는, 렌즈 착용자용 렌즈의 제조방법.
  14. 제6항에 있어서, 렌즈가 콘택트 렌즈이고, 단계(d)가, 기본 굴절력 처방, 파면 수차 교정 또는 이들 둘 다를 제1 표면과 제2 표면과의 사이에 분배시킴을 추가로 포함하는, 렌즈 착용자용 렌즈의 제조방법.
  15. 제14항에 있어서, 분배가 기본 굴절력 처방의 분배인, 렌즈 착용자용 렌즈의 제조방법.
  16. 제14항에 있어서, 분배가 파면 수차 교정의 분배인, 렌즈 착용자용 렌즈의 제조방법.
  17. 제14항에 있어서, 분배가 기본 굴절력 처방 및 파면 수차 교정 모두의 분배인, 렌즈 착용자용 렌즈의 제조방법.
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