KR101256359B1 - 다초점 안용 렌즈의 설계방법 - Google Patents

다초점 안용 렌즈의 설계방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 원시야 배율로부터 근시야 배율로의 배율 변화 또는 근시야 배율로부터 원시야 배율로의 배율 변화(power change)의 속도 변화(variation)를 허용하는 노안을 교정하는 데 유용한 렌즈를 설계하기 위한 방법을 제공한다. 변화율은 중간점 주위에서 대칭이거나 중간점의 양 측면서 더 빠르거나 더 느릴 수 있다.
다초점 렌즈, 렌즈 굴절력 설계, 노안 교정, 원시야 굴절력, 근시야 굴절력.

Description

다초점 안용 렌즈의 설계방법{Methods for designing multifocal ophthalmic lenses}
본 발명은 안용 렌즈에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 하나 이상의 광학 굴절력 또는 초점 길이를 사용하고 노안을 교정하는 데 유용한 렌즈를 제공한다.
개인이 노령화됨에 따라, 눈은 관찰자와 비교적 가까운 물체에 초점을 맞추기 위해 안구 수정체를 조절하거나 굴곡시키는 능력이 감소된다. 이러한 증상은 노안으로 공지되어 있다. 또한, 안구 수정체를 제거하고 대체물로서 안내 렌즈를 삽입한 개인의 경우, 조절 능력이 전혀 없다.
눈의 조절 실패를 교정하기 위해 사용되는 방법 중에, 단일시야 시스템이 있으며, 이 시스템에서 렌즈 착용자는 원시야용 콘택트 렌즈와 근시야용 콘택트 렌즈에 피팅(fitting)된다. 단일시야 시스템으로 인해 렌즈 착용자가 먼 물체와 가까운 물체를 모두 구분할 수 있으나, 깊이 인지가 실질적으로 손실되는 결과로 초래되는 단점이 있다.
다초점 콘택트 렌즈의 또 다른 유형에서, 각각의 렌즈의 광학 영역에 하나 이상의 굴절력을 제공한다. 예를 들면, 광학 영역은 원시야 굴절력 및 근시야 굴절력 둘 다를 가질 수 있으며, 눈은 이들 굴절력을 동시에 사용한다.
이들 방법 중 어느 것도 시력과 렌즈 착용자의 만족도의 견지에서 우수한 결과를 제공하지 않는다. 따라서, 착용자의 조절 불능을 교정하고 공지된 렌즈의 단점의 일부 또는 전부를 극복하는 렌즈가 요구된다.
도 1은 수학식 I로부터 형성된 누진(progressive) 렌즈 설계를 위한 배율 맵을 그래프로 도시한 것이다.
도 2는 수학식 I로부터 형성된 누진 렌즈 설계를 위한 굴절력 맵을 그래프로 도시한 것이다.
본 발명은 노안을 교정하기에 유용한 렌즈의 설계방법, 이와 같이 설계한 렌즈 및 이러한 렌즈의 제조방법을 제공한다. 일 실시예에서, 본 발명의 방법은 원시야 배율로부터 근시야 배율로의 배율 변화 또는 근시야 배율로부터 원시야 배율로의 배율 변화(power change)의 속도의 변화(variation of speed) 또는 등고선의 변화(variation of contour)를 허용한다. 이러한 변화(variation)로 인해, 다초점 영역 내의 원시야 배율과 근시야 배율의 분포가 보다 우수해져서 시력이 개선되고 착용자의 만족도도 증대된다.
일 실시예에서, 본 발명은 하나 이상의 다초점 배율 영역을 갖는 광학 영역을 포함하고 기본적으로 이러한 광학 영역으로 이루어지고 이러한 광학 영역으로 이루어진 다초점 안용 렌즈를 제공한다. 여기서, 광학 영역의 속도 및 등고선이 아래의 수학식 I에 의해 결정된다.
Figure 112005022860186-pct00001
위의 수학식 I에서,
Add(x)는 렌즈 표면의 임의 지점 x에서의 실제 순간 가입 배율(instantaneous add power)이고,
x는 렌즈의 중심으로부터 거리 x만큼 떨어진 렌즈 표면상의 지점이고,
a는 상수로서, 바람직하게는 1이고,
Addpeak는 풀 피크 굴절광학 가입 굴절력, 또는 근거리 시력 교정에 요구되는 가입 굴절력이고,
xc는 원시야 굴절력으로부터 근시야 굴절력으로의 또는 근시야 굴절력으로부터 원시야 굴절력으로의 굴절력 전이에서의 절단 반경(cutoff semi-diameter) 또는 중간점이고,
n은 1 내지 40, 바람직하게는 1 내지 20의 변수이고,
Add는 렌즈의 근시야 배율과 원시야 배율 사이의 배율 차이와 동일한 값이다.
수학식 I에서, n은 렌즈에서 근시야 배율로부터 원시야 배율로의 누진(progression)의 기울기와 원시야 배율로부터 근시야 배율로의 누진의 기울기를 조절하는 변수이다. n 값이 작을수록 누진이 보다 서서히(gradual) 진행할 것이다.
두번째 실시예에서, 본 발명은 하나 이상의 다초점 배율 영역을 갖는 광학 영역을 포함하고 기본적으로 이러한 광학 영역으로 이루어지고 이러한 광학 영역으로 이루어진 다초점 안용 렌즈를 제공한다. 여기서, 광학 영역의 속도 및 등고선이 아래의 수학식 Ⅱ에 의해 결정된다.
Figure 112005022860186-pct00002
위의 수학식 Ⅱ에서,
Add(x)는 렌즈 표면의 임의 지점 x에서의 실제 순간 가입 굴절력이고,
x는 렌즈의 중심으로부터 거리 x만큼 떨어진 렌즈 표면상의 지점이고,
a는 상수로서, 바람직하게는 1이고,
Addpeak는 풀 피크 굴절광학 가입 굴절력이고,
xc는 절단 반경이고,
n은 1 내지 40, 바람직하게는 1 내지 20의 변수이고,
Add는 렌즈의 근시야 배율과 원시야 배율 사이의 배율 차이와 동일한 값이다.
세번째 실시예에서, 본 발명은 하나 이상의 다초점 배율 영역을 갖는 광학 영역을 포함하고 기본적으로 이러한 광학 영역으로 이루어지고 이러한 광학 영역으로 이루어진 다초점 안용 렌즈를 제공한다. 여기서, 광학 영역의 속도 및 등고선이 아래의 수학식 Ⅲ에 의해 결정된다.
Figure 112005022860186-pct00003
위의 수학식 Ⅲ에서,
Add(x)는 렌즈 표면의 임의 지점 x에서의 실제 순간 가입 굴절력이고,
x는 렌즈의 중심으로부터 거리 x만큼 떨어진 렌즈 표면상의 지점이고,
a는 상수로서, 바람직하게는 1이고,
d는 1 내지 40의 임의의 수이고,
Addpeak는 풀 피크 굴절광학 가입 굴절력이고,
xc는 절단 반경이고,
n은 1 내지 40, 바람직하게는 1 내지 20의 변수이고,
Add는 렌즈의 근시야 배율과 원시야 배율 사이의 배율 차이와 동일한 값이다.
본 발명의 목적상, "광학 렌즈"는 스펙타클 렌즈, 콘택트 렌즈, 안내 렌즈 등을 의미한다. 바람직하게는, 본 발명의 렌즈는 콘택트 렌즈이다. "속도(speed)" 또는 "등고선(contour)"이란 근거리 배율로부터 원거리 배율로의 배율 변화의 기울기를 의미한다. "원시야 배율"은 렌즈 착용자의 원거리 시력를 원하는 정도로 교정하는 데 필요한 굴절 배율의 양을 의미한다. "근시야 배율"은 렌즈 착용자의 근거리 시력을 원하는 정도로 교정하는 데 필요한 굴절 배율의 양을 의미한다.
본 발명의 렌즈에서, 다초점 배율 영역은 대상물측, 앞쪽, 표면, 눈쪽, 또는 뒤쪽, 또는 양면에 있을 수 있다. 다초점 배율 영역은 원시야 배율과 근시야 배율이 교호하는(alternating) 상이한 배율을 갖는 적어도 2개의 영역을 갖는다. 중간 배율은 근시야 영역의 배율 피크와 원시야 영역의 배율 피크 사이의 배율 누진(power progression)의 결과로서 제공된다. 본 발명의 렌즈에서, 원시야 광학 배율, 근시야 광학 배율 및 중간시야 광학 배율은 구형체 배율 또는 원환체 배율이다.
도 1에는 수학식 I로부터 비롯된 4가지의 상이한 다초점 배율 영역 설계에서의 배율 누진이 도식적으로 도시되어 있다. 각각의 설계에서, 근시야 배율은 다초점 배율 영역의 중심에 있고, 원시야 배율은 다초점 배율 영역의 주변부에 있거나 또는 주변부를 향하여 있다. 주변부란, 다초점 배율 영역의 중심부로부터 가장 먼 영역을 의미한다. 각각의 설계에서 수학식 I에 사용된 값들은 표 1에 제시되어 있다.
Figure 112005022860186-pct00004
도 2에는 수학식 I로부터 비롯된 4가지의 상이한 다초점 배율 영역 설계에서의 배율 누진이 도식적으로 도시되어 있다. 각각의 설계에서 수학식 I에 사용된 값들은 표 2에 제시되어 있다.
Figure 112005022860186-pct00005
도 1 및 도 2 각각에는 배율이 렌즈의 광학 중심으로부터 벗어남에 따라 가입 배율이 변화하는 것이 도시되어 있다. 본 발명의 다초점 배율 영역의 설계는 렌즈의 광학 중심으로부터 광학 영역의 주변부까지 배율의 완만하고 연속적인 변화(variation)를 제공한다. 추가로, 본 발명의 다초점 배율 영역의 설계는 배율 변화의 변화율과 위치가 제어 가능하도록 한다.
수학식 Ⅰ내지 수학식 Ⅲ은 각각 xc의 어느 쪽에서든 동일한 n값을 갖는다. 대안으로서, n값은 x < xc 인 경우 제1 값이고, x > xc 인 경우 제2 값일 수 있다. 이러한 실시예에서, x = xc인 경우, n은 제1 값 또는 제2 값일 수 있다.
본 발명의 렌즈는 임의의 적합한 렌즈 성형 재료로부터 제조될 수 있다. 소프트 콘택트 렌즈 성형용으로 예시되는 재료는 실리콘 탄성중합체(silicone elastomers), 실리콘-함유 매크로머(silicone-containing macromers)(당해 실리콘 함유 매크로머는, 본원에 전체적으로 참조로 인용되는 미국 특허 제5,371,147호, 제5,314,960호 및 제5,057,578호에 기재된 것을 포함하지만, 이에 한정되지는 않는다), 하이드로겔(hydrogels), 실리콘-함유 하이드로겔(silicone-containing hydrogels) 등 및 이들의 조합을 포함하지만, 이에 한정되지는 않는다. 보다 바람직하게는, 당해 표면은 실록산이거나, 실록산 관능기를 함유하며, 폴리디메틸 실록산 매크로머, 메타크릴옥시프로필 폴리알킬실록산 및 이들의 혼합물, 실리콘 하이드로겔(silicone hydrogel) 또는 하이드로겔(예: 에타필콘 A)을 포함하지만, 이에 한정되지는 않는다.
바람직한 콘택트 렌즈 재료는 최대 분자량이 약 25,000 내지 약 80,000이고 다분산도가 약 1.5 미만 내지 약 3.5 미만이며 표면에 하나 이상의 가교결합성 관능기가 공유결합되어 있는 폴리 2-하이드록시에틸 메타크릴레이트 중합체이다. 당해 재료는 본원에 전체적으로 참조 인용되는 미국 가특허원 제60/363,630호(대리인 참조 번호: VTN 588)에 기재되어 있다.
또 다른 대안으로서, 당해 렌즈 재료는 콘택트 렌즈 이외의 안용 렌즈를 형성하기에 적합한 임의의 재료일 수 있다. 예를 들면, 사용될 수 있는 스펙타클 렌즈 재료는 폴리카보네이트(예: 비스페놀 A 폴리카보네이트), 알릴 디글리콜 카보네이트(예: 디에틸렌 글리콜 비스알릴 카보네이트(CR-39TM)), 알릴계 에스테르(예: 트리알릴 시아누레이트, 트리알릴 포스페이트 및 트리알릴 시트레이트), 아크릴계 에스테르, 아크릴레이트, 메타크릴레이트(예: 메틸-, 에틸- 및 부틸 메타크릴레이트 및 아크릴레이트), 스티렌, 폴리에스테르 등 및 이들의 조합을 포함하지만, 이에 한정되지는 않는다. 추가로, 안내렌즈를 형성하기 위한 재료는 폴리메틸 메타크릴레이트, 하이드록시에틸 메타크릴레이트, 불활성 투명 플라스틱, 실리콘계 중합체(silicone-based polymers) 등 및 이들의 조합을 포함하지만, 이에 한정되지는 않는다.
렌즈 재료의 경화는 임의의 통상적인 방법에 의해 수행할 수 있다. 예를 들면, 당해 재료는 금형 내부에 증착시켜 열 조사, 방사선 조사, 화학선 경화 및 전자기 방사선 경화 등과 이들 방법의 조합에 의해 경화된다. 바람직하게는, 콘택트 렌즈 실시예의 경우, 성형은 극자외선을 사용하거나 가시광선의 전체 스펙트럼을 사용하여 수행된다. 보다 특히, 렌즈 재료를 경화시키기에 적합한 정밀한 조건은 선택되는 재료 및 성형하고자 하는 렌즈에 따라 좌우될 것이다. 적합한 공정은 본원에 전체적으로 참조 인용된 미국 특허 제5,540,410호에 기재되어 있다.

Claims (12)

  1. 원시야 배율과 근시야 배율을 갖는 하나 이상의 다초점 배율 영역을 포함하는 광학 영역을 포함하는 다초점 안용 렌즈에 있어서,
    광학 영역의 속도가 다음의 수학식 Ⅰ에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 다초점 안용 렌즈.
    수학식 Ⅰ
    Figure 112010087254225-pct00006
    여기서,
    Add(x)는 렌즈 표면의 임의 지점 x에서의 순간 가입 배율(instantaneous add power)이고,
    x는 렌즈 중심으로부터 거리 x만큼 떨어진 렌즈 표면상의 지점이고,
    a는 상수이고,
    Addpeak는 풀 피크 굴절광학 가입 배율이고,
    xc는 절단 반경이고,
    n은 1 내지 40의 변수이고,
    Add는 렌즈의 근시야 배율과 원시야 배율 사이의 배율 차이와 동일한 값이다.
  2. 제1항에 있어서, a가 1이고, n이 1 내지 20임을 특징으로 하는, 다초점 안용 렌즈.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 렌즈가 콘택트 렌즈임을 특징으로 하는, 다초점 안용 렌즈.
  4. 원시야 배율과 근시야 배율을 갖는 하나 이상의 다초점 배율 영역을 포함하는 광학 영역을 포함하는 다초점 안용 렌즈에 있어서,
    광학 영역의 속도가 다음의 수학식 Ⅱ에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 다초점 안용 렌즈.
    수학식 Ⅱ
    Figure 112010087254225-pct00007
    여기서,
    Add(x)는 렌즈 표면의 임의 지점 x에서의 순간 가입 배율이고,
    x는 렌즈 중심으로부터 거리 x만큼 떨어진 렌즈 표면상의 지점이고,
    a는 상수이고,
    Addpeak는 풀 피크 굴절광학 가입 배율이고,
    xc는 절단 반경이고,
    n은 1 내지 40의 변수이고,
    Add는 렌즈의 근시야 배율과 원시야 배율 사이의 배율 차이와 동일하거나 이보다 작은 값이다.
  5. 제4항에 있어서, a가 1이고, n이 1 내지 20임을 특징으로 하는, 다초점 안용 렌즈.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 렌즈가 콘택트 렌즈임을 특징으로 하는, 다초점 안용 렌즈.
  7. 원시야 배율과 근시야 배율을 갖는 하나 이상의 다초점 배율 영역을 포함하는 광학 영역을 포함하는 다초점 안용 렌즈에 있어서,
    광학 영역의 속도가 다음의 수학식 Ⅲ에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 다초점 안용 렌즈.
    수학식 Ⅲ
    Figure 712011004589772-pct00008
    여기서,
    Add(x)는 렌즈 표면의 임의 지점 x에서의 순간 가입 배율이고,
    x는 렌즈 중심으로부터 거리 x만큼 떨어진 렌즈 표면상의 지점이고,
    a는 상수이고,
    d는 1 내지 40 사이의 임의의 수이고,
    Addpeak는 풀 피크 굴절광학 가입 배율이고,
    xc는 절단 반경이고,
    n은 1 내지 20의 변수이고,
    Add는 렌즈의 근시야 배율과 원시야 배율 사이의 배율 차이와 동일하거나 이보다 작은 값이다.
  8. 제7항에 있어서, a가 1이고, n이 1 내지 20임을 특징으로 하는, 다초점 안용 렌즈.
  9. 제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 렌즈가 콘택트 렌즈임을 특징으로 하는, 다초점 안용 렌즈.
  10. 제1항에 있어서, x < xc 인 경우, n이 1 내지 40 중 하나인 제1 상수 값이고, x > xc 인 경우, n이 1 내지 40 중 하나인 제2 상수 값이며, x = xc인 경우, n이 상기 제1 상수 값과 상기 제2 상수 값 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는, 다초점 안용 렌즈.
  11. 제4항에 있어서, x < xc 인 경우, n이 1 내지 40 중 하나인 제1 상수 값이고, x > xc 인 경우, n이 1 내지 40 중 하나인 제2 상수 값이며, x = xc인 경우, n이 상기 제1 상수 값과 상기 제2 상수 값 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는, 다초점 안용 렌즈.
  12. 제7항에 있어서, x < xc 인 경우, n이 1 내지 40 중 하나인 제1 상수 값이고, x > xc 인 경우, n이 1 내지 40 중 하나인 제2 상수 값이며, x = xc인 경우, n이 상기 제1 상수 값과 상기 제2 상수 값 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는, 다초점 안용 렌즈.
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