KR101378718B1 - 구역 회절성 다초점 안구내 렌즈 - Google Patents

Abstract

본 발명은 일반적으로, 다초점 안과용 렌즈 예를 들어, 다초점 안구내 렌즈를 제공하며, 이는 굴절성 초점력을 제공하기 위한 중앙 굴절 영역, 및 두개의 회절성 초점력을 제공하기 위한 회절 영역을 이용한다. 많은 경우에, 렌즈 중앙 영역에 의해 제공된 굴절 초점력은 회절 초점력중 하나와 실질적으로 동일한 원거리 초점력에 상응하며, 다른 회절력은 근거리 초점력에 상응한다. 많은 경우에, 렌즈의 초점성은 특히, 작은 동공 크기에 있어서 근거리 초점성에 의해 좌우된다.

Description

구역 회절성 다초점 안구내 렌즈 {ZONAL DIFRACTIVE MULTIFOCAL INTRAOCULAR LENSES}

본 발명은 일반적으로 다초점 안과용 렌즈, 더욱 특히, 굴절성 및 회절성 초점력을 제공할 수 있는 다초점 안구내 렌즈에 관한 것이다.

안구내 렌즈는 백내장 수술 동안 혼탁화된 천연 수정체를 대체하기 위해 환자의 눈에 일정하게 이식된다. 일부 IOL은 회절 구조를 이용하여 환자에게 원거리 초점력 뿐만 아니라 근거리 초점력을 제공한다. 즉, 이러한 IOL은 환자에 어느 정도의 적응력 (accommodation) (종종 유사적응력(pseudo-accomodation)으로 칭해짐)을 제공한다. 이러한 IOL을 갖는 환자는 일반적으로 이러한 렌즈의 다양한 초점 특성을 즐길 수 있지만, 적은 빈도로만 특히, 명소시 (photoopic condition)에서 이들의 원거리 시력에 대한 명확성이 관찰되었다.

따라서, 개선된 다초점 안과용 렌즈 특히, 다초점 안구내 렌즈가 여전이 요구된다.

일 양태에서, 본 발명은 전면 및 후면을 갖는 옵틱 (optic)을 포함하는 안구내 렌즈 (IOL)를 제공하며, 상기 옵틱은 하나의 굴절성 초점력을 제공하기 위한 중앙 굴절 영역을 포함한다. 회절 영역은 렌즈 표면중 하나 이상에 배치되어 근거리 및 원거리 회절 초점력을 제공한다. 많은 경우에, 굴절 원거리 초점력과 회절 원거리 초점력은 실질적으로 동일하다.

관련된 양태에서, 상기 IOL에서, 표면중 하나 (예를 들어, 전면)는 회절 영역에 의해 둘러쌓인 중앙 굴절 영역을 포함하며, 이러한 회절 영역은 다시 외측 굴절 영역으로 둘러쌓인다. 일부 경우에, 중앙 굴절 영역의 직경은 약 0.5mm 내지 약 2mm이다.

또 다른 양태에서, 회절 영역은 다수의 단 (step)에 의해 서로 분리된 다수의 회절 구역 (diffractive zone) (예를 들어, 2 내지 20개 구역)을 포함한다. 일부 경우에, 단은 실질적으로 균일한 높이를 갖지만, 다른 경우에는, 이들의 높이는 불균일하다. 예를 들어, 단은 이들의 높이가 옵틱의 중앙으로부터의 방사 거리가 증가함에 따라 감소하도록 아포다이징 (apodizing)될 수 있다. 대안적으로, 아포다이징된 단은 옵틱의 중앙으로부터의 방사 거리가 증가함에 따라 증가하는 높이를 나타낼 수 있다 - 즉, 단은 "역 아포다이징"될 수 있다. 또 다른 경우에, 단의 높이는 회절 영역의 내측 방사 경계부로부터 회절 영역의 중간 위치에 걸쳐 증가된 후, 회절 영역의 외측 방사 경계부까지 감소될 수 있으며, 그 반대가 될 수 있다.

또 다른 양태에서, 옵틱이 중앙 굴절 영역 및 외측 굴절 영역을 포함하도록 형상화된, 전면 및 후면을 갖는 옵픽을 포함하는 다초점 안과용 렌즈 (예를 들어, IOL)가 기술된다. 또한, 회절 영역은 표면중 하나 이상에 위치하여 두개의 회절성 초점력을 제공한다.

일부 경우에, 상기 안과용 렌즈에서, 중앙 굴절 영역 및 외부 굴절 영역은 상이한 굴절력을 제공하며, 예를 들어, 중앙 영역은 원거리 초점력을 제공할 수 있으며, 외측 굴절 영역은 근거리 초점력을 제공할 수 있거나, 또는 그 반대로 성립된다. 이어서, 회절 영역은 중아 및 외측 영역에 의해 제공된 굴절성 근거리 및 원거리 초점력에 상응하는 회절성 근거리 및 원거리 초점력을 제공할 수 있다.

또 다른 양태에서, 근거리 초점 시력을 제공하는 중앙 굴절 영역, 및 회절성 원거리 초점 시력 및 회절성 근거리 초점 시력을 제공하는 회절 영역을 갖는 옵틱을 포함하는 다초점 안과용 렌즈가 기술된다. 많은 경우에, 굴절성 근거리 초점력과 회절성 근거리 초점력은 실질적으로 동일하다.

또 다른 양태에서, 본 발명은 회절성 근거리 초점 시력 및 회절성 중거리 초점 시력을 제공하기 위해 옵틱의 하나 이상의 표면상에 배치된 회절 영역, 및 굴절성 원거리 초점 시력을 제공하는 중앙 굴절 영역을 갖는 옵틱을 포함하는 안과용 렌즈 (예를 들어, IOL)를 제공한다. 일부 경우에, 옵틱은 렌즈의 원거리 초점력 또는 근거리 초점력에 굴절에 의해 기여하는 외측 굴절 영역을 포함할 수 있다.

본 발명의 다양한 양태는 하기 상세한 설명과 하기 간단하게 설명된 관련 도면을 참조로 추가적으로 이해될 수 있다.

도 1A는 본 발명의 일 구체예에 따른 다초점 IOL의 개략적인 상면도이다.
도 1B는 도 1A에서 도시된 다초점 IOL의 개략적인 측면도이다.
도 2는 도 1A 및 1B에 도시된 IOL의 전면의 방사상 윤곽을 나타내며, 전면의 기본 윤곽은 제외되었다.
도 3은 0 내지 약 6mm의 동공 크기에 있어서 도 1A 및 1B에 도시된 가상 시행된 IOL의 원거리 초점과 근거리 초점간의 광에너지의 국소적 및 통합된 분포에 상응하는 그래프이다.
도 4A는 역-아포다이징된 회절 영역을 갖는 일 구체예에 따른 다초점 IOL의 개략적인 측면도이다.
도 4B는 도 4A에 도시된 IOL의 (표면의 기본 윤곽 없는) 전면의 방사상 윤곽이다.
도 5A는 본 발명의 구체예에 따른 다초점 IOL의 개략적 측면도이다.
도 5B는 도 5A의 IOL의 (표면의 기본 윤곽 없는) 전면의 방사상 윤곽이며, 표면상에 배치된 회절 영역의 각각의 회절 구역을 분리하는 단의 높이가, 렌즈 중앙으로부터의 방사상 거리가 증가함에 따라 증가하고, 이어서 감소함을 보여준다.
도 5C는 표면상에 배치된 회절 영역의 각각의 회절 구역을 분리하는 단의 높이가, 렌즈 중앙으로부터 방사상 거리가 증가함에 따라 감소하고, 이어서 증가하는 구체예에 따른 IOL의 (표면의 기본 윤곽 없는) 표면의 방사상 윤곽이다.
도 6은 도 5B에 도시된 것과 유사한 회절 영역을 갖는 렌즈의 근거리 초점과 원거리 초점 사이의 광에너지의 국소적 및 통합된 분포에 상응하는 그래프이다.
도 7은 표면상에 배치된 회절 영역의 각각의 회절 구역을 분리하는 단이 실질적으로 균일한 높이를 나타내는 구체예에 따른 IOL의 (표면의 기본 윤곽 없는) 표면의 방사상 윤곽이다.
도 8은 렌즈 전면에 배치된 회절 영역이 렌즈의 주위로 신장된 본 발명의 구체예에 따른 IOL의 개략적 측면도이다.
도 9는 렌즈 중앙 굴절 영역이 근거리 초점 시력을 제공하는 본 발명의 구체예에 따른 IOL의 개략적 측면도이다.
도 10은 렌즈의 중앙 굴절 영역이 원거리 초점 시력을 제공하고, 렌즈 전면상에 배치된 회절 구조는 근거리 초점 시력 및 중거리 초점 시력을 제공하는 본 발명의 구체예에 따른 IOL의 개략적 측면도이다.
도 11은 다양한 굴절 초점력을 제공하는, 중앙 굴절 영역과 외측 굴절 영역을 갖는 본 발명의 구체예에 따른 IOL의 개략적 측면도이다.

본 발명은 일반적으로, 굴절 초점력을 제공하기 위한 굴절 영역 및 두개의 회절 초점력을 제공하기 위한 회절 영역을 사용하는 다초점 안과용 렌즈 예를 들어, 다초점 안구내 렌즈를 제공한다. 많은 경우에, 렌즈에 의해 제공된 굴절 초점력은 회절 초점력중 하나와 실질적으로 동일한 원거리 초점 시력에 상응하는 반면, 나머지 회절 초점력은 근거리 초점 시력에 상응한다. 이와 같이, 많은 경우에, 렌즈의 초점 특성은 특히, 작은 동공 크기에 있어서 이들의 원거리 초점 능력에 의해 좌우된다. 다음과 같은 구체예에서, 본 발명의 다양한 양태의 현저한 특징은 안구내 렌즈 (IOL)와 관련하여 논의된다. 본 발명의 교시 내용은 다른 안과용 렌즈 예컨대, 콘택트 렌즈에 적용될 수 있다. 용어 "안구내 렌즈" 및 이의 약어 "IOL"은 눈의 수정체를 교체하거나, 수정체가 제거되는 여부에 상관없이 시력을 증진시키기 위해 눈안으로 이식되는 렌즈를 기술하기 위해, 본원에서 서로 혼용되어 사용된다.

도 1A 및 1B는 본 발명의 일 구체예에 따른 다초점 안구내 렌즈 (IOL)을 개략적으로 도시한 것이며, 이는 전면 (14) 및 후면 (16)을 갖는 옵틱을 포함하며, 이러한 전면 및 후면은 광축 OA 둘레에 배치된다. 하기 더욱 상세하게 논의된 바와 같이, IOL (10)은 원거리 초점력 및 근거리 초점력을 제공한다. 이러한 구체예에서, IOL은 양면 볼곡 윤곽을 가지며 (전면 및 후면 각각이 볼록형 윤곽을 가짐), 다른 구체예에서, IOL은 다른 적합한 윤곽 예를 들어, 볼록-오목형 윤곽, 평철형 윤곽 등을 가질 수 있다. 일부 수행시, 옵틱 (12)은 광축 OA로부터 약 2mm 내지 약 4mm의 최대 반경 (R)을 가질 수 있다.

전면 (14)은 중앙 굴절 영역 (18)을 포함하며, 이는 환형 회절 영역 (20), 및 외측 굴절 영역 (22)에 의해 둘러쌓여 진다. 많은 수행에서, 중앙 굴절 영역 (18)은 광축 OA에 대해 약 0.25mm 내지 약 2mm의 반경 (R_c)을 가질 수 있다 - 그러나, 다른 반경 또한 이용될 수 있다. 이러한 예시적 구체예에서, 후면 (16)은 회절 구조를 포함하지 않으나, 다른 구체예에서, 이러한 구조를 포함할 수 있다. 하기에 추가로 논의된 바와 같이, 전면의 중앙 굴절 영역 (18)은 옵틱의 굴절 초점력에 기여하며, 이는 본 구체예에서, IOL의 원거리 초점 시력에 상응한다. 예를 들어, 일부 경우에, 옵틱의 디스턴스 파워 (distance power)는 약 -5 내지 약 +55 디옵터일 수 있으며, 더욱 전형적으로 약 6 내지 약 34 디옵터, 또는 약 18 내지 약 26 디옵터이다.

본 예에서, 전면 (14)과 후면 (16)의 기본 윤곽은, 옵틱을 형성하는 물질의 굴절 지수와 함께 선택된 곡률을 갖는 실질적으로 구형이어서, IOL의 중앙 굴절 영역은 목적하는 초점력 예를 들어, 상기 언급된 범위중 하나를 갖는 일초점 굴절 렌즈로서 효과적으로 작용할 것이다. 즉, 작은 동공 크기에 있어서, IOL은 단일 굴절 초점력을 제공한다.

일부 다른 실시에서, 하나 또는 둘 모두의 렌즈 표면은 예컨대, 초점의 깊이를 감소시킴으로써 (예를 들어, 날카로운 굴절성 초점 생성을 조장하기 위해) 수차를 조정하기에 적합한 비구면 기본 윤곽을 나타낼 수 있다. 예를 들어, 이러한 구체예에 따른 IOL은 전면 및 후면을 갖는 옵틱을 포함할 수 있다. 전면은 중앙 굴절 영역을 포함할 수 있으며, 이는 후면과 함께 굴절성 시력을 생성시킨다. 이전의 구체예와 유사하게, 회절 영역은 중앙 굴절 영역을 둘러쌓을 수 있다. 이어서, 회절 영역은 외측 굴절 영역에 의해 둘러쌓여 질수 있다. 이러한 구체예에서, 전면은 비구면의 기본 윤곽을 갖는다. 즉, 전면의 기본 윤곽은 추정된 구형 윤곽과 상이하다. 많은 실시에서, 비구면의 기본 윤곽이 수차를 조정함으로써 렌즈의 중앙 굴절 영역에 의한 단일 굴절 초점 생성을 조장하도록 고안된다. 예를 들어, 전면의 비구면의 기본 윤곽은 음의 원추 상수를 특징으로 할 수 있는데, 이는 렌즈의 굴절력에 기초하여 선택될 수 있으며, 이는 렌즈의 중앙 굴절 부분이 날카로운 굴절 초점을 제공하도록 수차 효과를 조정한다. 예를 들어, 원추 상수는 약 -10 내지 약 -1000 (예를 들어, -27)의 범위일 수 있다. 그러나, 이러한 구체예에서, 전면의 기본 윤곽은 실질적으로 구형이며, 다른 구체예에서, 후면의 기본 윤곽은 또한, 두개의 표면의 혼합된 비구면 윤곽이 렌즈의 중앙 부분에 의한 단일 굴절 초점 생성을 조장하도록 선택된 정도의 비구면성을 나타낼 수 있다. 또 다른 실시에서, 중앙 굴절 구역은 표면이 다른 비구면 기본 윤곽을 가질 경우에도 단일 굴절 초점 생성을 조장하기 위해 구면 윤곽을 가질 수 있다.

도 1A 및 1B에 있어서, 옵틱 (12)은 또한, 적합한 생적합성 물질로 형성될 수 있다. 이러한 물질의 몇몇 예로는, 연질 아크릴, 실리콘, 하이드로겔, 또는 특정 렌즈 적용에 필요한 굴절 지수를 갖는 그 밖의 생적합성 중합체 물질을 포함하나, 이로 제한되는 것은 아니다. 많은 실시에서, 옵틱 형성 물질의 굴절 지수는 약 1.4 내지 약 1.6일 수 있다 (예를 들어, 옵틱은 1.55의 굴절 지수를 갖는 아크리소프 (Acrysof^®) (2-페닐에틸 아크릴레이트와 2-페닐에틸 메타크릴레이트의 가교된 공중합체)로서 일반적으로 공지된 렌즈 물질로 형성될 수 있다).

예시적인 IOL (10)은 환자 눈에서 IOL의 정위를 조정하는 다수의 고정 부재 (예를 들어, 햅틱 (haptic)) (11)을 포함한다. 고정 부재 (11)는 또한, 적합한 중합성 물질 예컨대, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리프로필렌 등으로 형성될 수 있다.

상기 논의된 바와 같이, 옵틱 (12)은 또한 회절 영역 (20)을 포함하며, 이는 이의 전면 (140)에 위치하며, 다른 구체예에서는, 이는 후면 또는 두 표면 모두에 위치할 수 있다. 회절 영역 (20)은 옵틱 전면의 중앙 굴절 영역 (18)을 둘러싸는 환형 영역을 형성한다. 이러한 예시적 구체예에서, 회절 영역 (20)은 원거리 초점 시력 및 근거리 초점 시력을 제공한다. 이러한 예에서, 회절 구조에 의해 제공된 원거리 초점 시력은 실질적으로 IOL의 중앙 굴절 영역에 의해 제공된 굴절 초점력과 실질적으로 유사하다. 회절 영역에 의해 제공된 근거리 초점 시력은 예를 들어, 약 1D 내지 약 4D의 범위일 수 있으나, 다른 값 또한 이용될 수 있다. 일부 실시에서, 회절 영역 (20)은 약 0.5mm 내지 약 2mm의 폭 (w)을 가질 수 있으나, 다른 값 또한 이용될 수 있다.

일부 구체예에서, 회절 영역은 옵틱 (12)의 외측 경계부로부터 연장될 수 있으며, 이 구체예에서, 회절 영역이 잘려진다. 더욱 특히, 회절 영역은 렌즈 중앙의 굴절 영역 (18)과 이의 외측 굴절 영역 (22) 사이에 위치한다. 중앙 굴절 영역과 유사하게, 외측 굴절 영역은 단일 굴절 초점력을 제공하며, 이 경우에, 이는 중앙 영역에 의해 제공된 굴절력과 실질적으로 동일하다. 즉, IOL의 중앙 영역 및 외측 굴절 영역은 렌즈의 원거리 초점력에만 기여하는 반면, 회절 영역 (본원에서 또한, "구역 회절성 영역 (zonal diffractive region)"으로서 언급됨)은 이에 대한 입사 광에너지를 렌즈의 원거리 초점 및 근거리 초점에 유도한다.

표면의 기본 윤곽이 없는 전면의 방사상 윤곽인 도 2에 개략적으로 도시된 바와 같이, 본 예시적 구체예에서, 회절 영역 (20)은 전면 (14)의 기초가 되는 기본 곡선에 배치된 다수의 회절 구역 (24)으로 형성된다. 다수의 회절 구역은 약 2 내지 20개일 수 있으나, 다른 갯수가 이용될 수 있다. 회절 구역 (24)은 다수의 단 (26)에 의해 서로 분리된다. 이러한 예시적 실시에서, 단 (26)의 높이는 불균일하다. 더욱 특히, 본 예에서, 단의 높이는 전면 중앙 (전면과 광축 OA의 교차점)으로부터의 거리가 증가함에 따라 감소된다. 즉, 단은 아포다이징되어 렌즈의 광축으로부터의 방사상 거리가 증가함에 따라 감소된 높이를 나타낸다. 하기에 더욱 상세히 논의된 바와 같이, 또 다른 구체예에서, 단의 높이는 불균일한 다른 유형을 나타낼 수 있거나, 대안적으로, 이들은 균일할 수 있다. 도 2에 묘사된 개략적 방사상 윤곽은 또한, IOL의 중앙 및 외측 굴절 영역의 곡률이 전면의 기본 곡률에 상응함을 보여준다 (여기서, 이들 영역은 도면에서 편평하게 나타냄).

단은 회절 구역의 방사상 경계부에 위치한다. 이러한 예시적 구체예에서, 구역 경계의 방사상 위치는 하기 식에 따라 결정된다:

공식 (1)

상기 식에서,

i는 구역 갯수이며,

r ₀는 중앙 굴절 구역의 반지름이고,

λ는 설계 파장 (design wavelength)을 나타내며,

f는 근초점의 초점 길이이다.

일부 구체예에서, 설계 파장 λ는 시각 반응의 중앙에서 550nm 녹색광으로 선택된다.

도 2에 있어서, 일부 경우에, 인접한 구역간의 단 높이, 또는 구역 경계부에서 각 회절 요소의 수직 높이는 하기 식에 따라 규정될 수 있다:

공식 (2)

상기 식에서,

λ는 설계 파장 (예를 들어, 550nm)을 나타내며,

n ₂는 렌즈가 형성되는 물질의 굴절 지수를 나타내며,

n ₁는 렌즈가 위치하는 매체의 굴절 지수를 가리키고,

f _apodize 는 크기 함수로서 이의 값은 렌즈의 전면과 광축의 교차점으로부터의 반지름 거리가 증가함에 따라 감소한다. 예를 들어, 크기 함수는 하기 식에 의해 규정될 수 있다:

공식 (3)

상기 식에서,

r _i은 i번째 구역의 반지름을 나타내며,

r _in은 도 2에 개략적으로 묘사된 회절 영역의 내측 경계부의 반지름을 나타내며,

r _out은 도 2A에 개략적으로 묘사된 회절 영역의 외측 경계부의 반지름을 나타내며,

exp는 아포다이징 구역의 상대적 위치 및 회절 요소 단 높이에서의 목적하는 감소에 기초하여 선택된 값이다. 지수 exp는 렌즈 표면에 걸쳐 회절 효율 변화의 원하는 정도에 기초하여 선택될 수 있다. 예를 들어, exp는 약 2 내지 약 6의 범위내의 값을 취할 수 있다.

또 다른 예로서, 크기 함수는 하기 공식에 의해 규정될 수 있다:

공식 (4)

상기 식에서,

r _i은 i번째 구역의 반지름을 나타내며,

r _out은 아포다이징 구역의 반지름을 나타낸다.

도 2와 관련하여, 이러한 예시적 구체예에서, 구역 경계부의 각각의 단은 기본 윤곽을 중심으로 하여 위치하는데, 이들의 반은 높이가 기본 윤곽을 초과하고, 나머지 반은 기본 윤곽 미만이다. 단 높이의 선택에 대한 더욱 상세한 내용은 본원에 참고문헌으로 인용된 U.S. 특허 제 5,699,142호에서 찾아볼 수 있다.

사용시, 중앙 굴절 영역은, IOL (10)이 작은 동공 크기에 있어서 단초점 굴절 렌즈로서 효과적으로 작용하도록 단일의 근거리 초점 굴절력을 제공하며, 즉, 동공 크기는 중앙 굴절 영역의 방사상 크기와 동일하거나 이보다 작다. 더 큰 동공 크기에 있어서는, 중앙 영역이 연장되어 단일의 근거리 초점 시력을 제공하는 반면, 회절 영역은 두개의 회절 초점력을 제공함으로써 IOL의 초점력에 기여하기 시작한다: 상기중 하나의 회절 초점력은 중앙 영역의 굴절성 원거리 초점력과 실질적으로 동일하며, 나머지는 근거리 초점력에 상응한다. 동공 크기가 추가로 증가함에 따라, 외측 굴절 영역 (22)이 또한, 굴절에 의해 렌즈의 원거리 초점력에 기여한다. 원거리 초점에 비해 근거리 초점에 기여된 광에너지의 비율 (fraction)이 예를 들어, 중앙 및 외측 굴절 영역의 크기 및 회절 영역과 관련된 파라미터 (예를 들어, 단 높이)에 의해 조절될 수 있다. 또한, 단 높이가 아포다이징되는 경우, 이러한 비율은 동공 크기에 따라 변화될 수 있다. 예를 들어, 회절 구조에서 단 높이의 감소는 동공 크기가 증가함에 따라, 회절 구조에 의해 원거리 초점에 전달된 광에너지의 비율을 증가시킨다.

추가의 예로서, 도 3에는 렌즈의 원거리 초점과 근거리 초점 간의 동공 크기에 따라, 가상 실시되는 IOL (10)에 대한 입사광인 원거리 물체로부터 방사된 광에너지의 국소적 및 통합적 분포에 상응하는 그래프가 묘사되어 있다 (그래프 A 및 B는 통합적 분포에 상응하고, 그래프 C 및 D는 국소적 분포에 상응한다). 작은 동공 크기 (예를 들어, 본 예에서는 약 1.5mm 미만)에 있어서, IOL에 대한 모든 입사광 (산란되고 기타 손실된 광은 무시)은 IOL의 중앙 굴절 영역에 의해 IOL의 원거리 초점으로 유도된다. 중간의 동공 크기 (예를 들어, 본 예에서, 동공 직경이 약 1.5mm 내지 약 4.5mm임)에 있어서, 광의 일부는 IOL의 근거리 초점으로 유도되며, 이는 IOL의 회절 구조에 의해 제공되는 반면, 나머지 광은 IOL의 원거리 초점으로 유도된다. 동공 크기가 회절 영역을 가로지르기 때문에, 근거리 초점으로 유도된 에너지의 국소적 비율은 회절 영역의 각각의 구역을 분리하는 단 높이의 아포다이징으로 인해 감소된다. 큰 동공 크기에 있어서, IOL의 외측 굴절 영역은 IOL의 원거리 초점 시력에 기여하기 시작한다.

회절 영역의 아포다이징은 상기 논의된 것에 한정되지 않는다. 사실상, 단 높이의 다양한 아포다이징이 이용될 수 있다. 예를 들어, 도 4A 및 4B를 참조로 하여, 일부 구체예에서, IOL (30)은 전면 (32) 및 후면 (34)를 포함할 수 있으며, 여기서, 전면은 중앙 굴절 영역 (36), 중앙 굴절 영역 (36)을 둘러싸는 환형의 회절 영역 (38), 및 외측 굴절 영역 (40)을 특징으로 한다. 환형 회절 영역은 다수의 회절 구역 (38a)에 의해 형성되며, 이러한 회절 구역은 다수의 단 (38b)에 의해 분리되며, 여기서, 단의 높이는 회절 영역의 내측 경계부 A로부터 이의 외측 경계부 B에 걸쳐 증가한다.

이러한 단 높이의 아포다이징은 본원에서 "역 아포다이징"으로 불린다. 이전 구체예와 유사하게, 회절 영역은 IOL의 원거리 초점 시력 뿐만 아니라 이의 근거리 초점 시력에 기여하며, 예를 들어, 근거리 초점력은 약 1 내지 약 4D일 수 있다. 그러나, 이전의 구체예와 달리, 회절 영역에 의해 원거리 초점으로 전달되는 입사광 에너지의 비율은 동공 크기가 증가함에 따라 감소한다 (광축으로부터의 방사상 거리가 증가함에 따라 단 높이가 증가하기 때문).

다른 구체예에서, 회절 영역의 단 높이는 회절 영역의 내측 경계부로부터 증가하여 회절 영역내의 중간 위치에서 최고치로 증가하며, 이어서 회절 영역의 외측 경계부에 걸쳐 감소된다. 예를 들어, 도 5A는 전면 (46) 및 후면 (48)을 특징으로 하는 옵틱 (44)을 갖는 IOL (42)이 묘사되어 있다. 이전 구체예와 유사하게, 전면 (46)은 중앙 굴절 영역 (50), 중앙 굴절 영역을 둘러싸는 환형 회절 영역 (52) 및 이어서 회절 영역을 둘러싸는 외측 굴절 영역 (54)을 포함한다. 도 5B에 제시된 전면의 방사상 윤곽을 참조로 하여, 환형 회절 영역은 다수의 단 (58)에 의해 서로 분리되는 다수의 회절 구역 (56)을 포함하며, 여기서, 단 높이는 렌즈의 중앙으로부터 방사상 길이가 증가함에 따라 증가하고 이어서, 감소한다. 대안적으로, 도 5C에 개략적으로 도시된 또 다른 구체예에서, 단 높이는 렌즈 중앙으로부터의 거리가 증가함에 따라 감소하고 이어서 증가한다.

예를 들어, 도 6에는 가상 실시되는 IOL (42)에 대해 입사하는 원거리 물체로부터의 광에너지의 분포가 개략적으로 도시되어 있으며, IOL은 동공 크기에 따라 초기에는 증가하고 이어서 감소하는 단 높이를 특징으로 하는 회절 영역을 갖는다. IOL은 6mm의 직경을 가지며, 중앙 굴절 영역, 회절 영역 및 외측 굴절 영역 각각이 1.5mm의 반지름을 갖는 것으로 추정된다. 그래프 A 및 B는, 각각 근거리 및 원거리 초점으로의 에너지의 통합된 분포를 나타내며, 그래프 C 및 D는 각각 이들 초점으로의 에너지의 국소적 분포를 나타낸다. 작은 동공 크기 (예를 들어, IOL 중앙 굴절 영역의 방사상 범위보다 작은 동공 직경)에 있어서, IOL은 IOL상의 입사광을 IOL 원거리 초점으로 굴절에 의해 초점화시킴으로써 단일초점 굴절 렌즈로서 효과적으로 작용한다. 동공 크기가 증가하여 IOL 회절 영역을 입사광 일부에 노출시킴에 따라, 입사광 비율이 IOL 근거리 초점으로 전환된다. 단 높이의 불균일성으로 인해, 국소 비율은 회절 구조와 외측 굴절 영역의 경계부까지 최대로 증가한 후 이어서 감소된다 (이어서, 원거리 초점으로 유도된 광의 국소 비율이 회절 구조와 외측 굴절 영역의 경계부까지 최소치로 감소한 후 증가한다). 동공 크기가 추가로 증가함에 따라, 외측 굴절 영역은 IOL 원거리 초점력에 굴절에 의해 기여하기 시작한다.

또 다른 구체예에서, 회절 영역의 여러 구역을 분리하는 단 높이는 실질적으로 균일할 수 있다 (예를 들어, 제작 공차 내). 예를 들어, 도 7은 이러한 렌즈의 표면 (예를 들어, 렌즈의 전면)의 방사상 윤곽을 개략적으로 묘사하고 있으며, 이러한 렌즈로부터의 기초가 되는 기본 윤곽은 제외된다. 방사상 표면 윤곽은, 표면이 중앙 굴절 영역 A (표면의 기본 곡률과 실질적으로 동일한 곡률을 가짐), 회절 영역 B 및 외측 굴절 영역 C를 포함한다. 회절 영역 B는 다수의 단 (62)에 의해 서로 분리되는 다수의 회절 구역 (60)을 특징으로 한다. 단 (62)의 높이는 실질적으로 균일하다.

예를 들어, 각 구역 경계부에서 선택된 위상 이동을 제공하는, 실질적으로 균일한 단 높이를 갖는 IOL의 일부 실시에서, 구역 경계부의 방사상 위치는 하기 공식에 따라 결정된다:

공식 (5)

상기 식에서,

i는 구역 갯수이며 (i = 0은 중앙 구역을 나타냄),

λ는 설계 파장을 나타내며,

f는 근초점의 초점 길이를 나타내며,

r ₀는 중앙 구역의 반지름이다.

일부 구체예에서, 설계 파장 λ는 시각 반응의 중앙에서 550nm 녹색광으로서 선택된다. 일부 경우에, 중앙 구역 (r ₀)의 반지름은

로 세팅될 수 있다.

또한, 근접 구역 간의 단 높이는 하기 공식에 따라 규정될 수 있다:

공식 (6)

상기 식에서,

λ는 설계 파장(예를 들어, 550 nm)이고,

n ₂ 는 렌즈가 형성되는 물질의 굴절 지수를 나타내며,

n ₁ 는 렌즈가 위치하는 매체의 굴절 지수를 나타내며,

b는 비율 예를 들어, 0.5 또는 0.7이다.

일부 구체예에서, 회절 영역은 중앙 굴절 영역의 외측 경계부로부터 옵틱의 외측 경계부로 연장될 수 있다. 예를 들어, 도 8은 전면 (66) 및 후면 (68)을 포함하는 이러한 IOL (64)를 개략적으로 묘사하고 있다. 전면은 중앙 굴절 영역 (70)을 포함하며, 이는 굴절 후면과 함께 옵틱에 굴절 원거리 초점력을 부여한다. 전면에 위치한 회절 영역 (72)은 중앙 굴절 영역의 외측 경계부로부터 옵틱의 외측 경계부로 연장되며, 회절 근초점 시력 및 회절 원초점 시력을 제공한다. 이러한 예시적 실시에서, 회절성 원거리 초점력은 옵틱의 중앙 굴절 영역에 의해 제공된 굴절성 원거리 초점력과 실질적으로 동일하다. 이러한 예에서, 회절 영역은 실질적으로 균일한 높이의 단에 의해 분리된 다수의 회절 구역에 의해 형성되지만, 다른 실시에서 단 높이는 불균일할 수 있다 (예를 들어, 이들은 아포다이징될 수 있다).

상기 구체예에서, 중앙 영역이 원초점 시력을 제공하지만, 다른 구체예에서 중앙 영역은 근초점 시력을 제공하며, 회절 영역이 옵틱의 원초점 시력을 제공하고, 또한 이의 근초점 시력에 회절에 의해 기여할 수 있다. 예를 들어, 도 9를 참조로 하여, 이러한 IOL (74)은 전면 (76) 및 후면 (78)을 포함할 수 있으며, 여기서, 전면은 중앙 굴절 영역 (76a), 환형 회절 영역 (76b) 및 외측 굴절 영역 (76c)를 포함한다. 본 구체예에서, 전면 및 후면의 기본 곡률과 렌즈를 형성하는 물질의 굴절 지수는, 후면 및 전면의 중앙 영역이 함께 근초점 시력을 제공하도록 선택되며, 예를 들어, 초점력은 약 1 내지 약 4D이다. 이러한 근초점은 개략적으로 도 9에서 초점 A로서 도시되어 있다. 유사하게는, 전면과 함께 외측 굴절 영역은 또한, 옵틱의 근초점 시력에 기여한다. 이어서, 회절 영역은 원초점 시력 (도에 도시된 초점 B에 상응) 및 근초점 시력을 제공하며, 여기서 회절성 근거리 초점력과 굴절성 근거리 초점력은 실질적으로 동일하다. 본 예에서, 회절 영역은 실질적으로 균일한 단 높이를 갖는 다수의 단에 의해 서로 분리되는 다수의 회절 구역을 포함한다. 또 다른 실시에서, 단 높이는 예를 들어, 이전 구체예에서 상기 논의된 방식으로 불균일할 수 있다.

IOL (74)의 회절 영역에 의해 근초점 및 원초점으로 유도된 광에너지의 비율은 예를 들어, 환자의 필요에 따라 조절될 수 있다. 예를 들어, IOL (74)의 많은 실시에서, 회절 영역은 원초점으로 대부분의 광에너지를 유도하도록 되어 있는데, 렌즈의 굴절 부분이 입사광을 IOL의 근초점으로 유도하기 때문이다. 예를 들어, 회절 영역에 의해 근초점으로 유도된 광에너지에 대한 원초점으로 유도된 광에너지의 비는 약 2 내지 약 4일 수 있다. 본원에 참고문헌으로 인용된 현재 계류중인 U.S. 특허 출원 11/444,112 (filed on August 23, 2006, "Truncated Diffractive Intraocular Lenses")에는 다초점 안과용 렌즈의 근초점 및 원초점으로 유도된 광에너지의 비를 이동시키기 위해 회절 구조를 조절하는 다양한 방식이 기술되어 있다.

일부 다른 구체예에서, IOL 중앙 굴절 영역은 원초점 굴절력을 제공할 수 있지만, 회절 영역은 근거리 초점력 및 중간거리 초점력을 제공한다. 예를 들어, 도 10에는 회절 영역 (86)에 의해 둘어쌓인 렌즈의 굴절 후면 (84)과 렌즈의 전면 (82)의 중앙 굴절 영역 (82a)를 특징으로 하는, 중앙 굴절 영역을 갖는 이러한 렌즈 (80)가 개략적으로 묘사되어 있다. 이러한 예에서, 굴절 영역의 다양한 회절 구역을 분리하는 단의 높이는 실질적으로 균일하며, 다른 실시에서는, 단 높이는 불균일할 수 있다. 이어서, 외측 굴절 영역 (88)은 회절 영역 (86)을 둘러싼다. 도 10에 개략적으로 도시된 바와 같이, 옵틱의 중앙 및 외측 굴절 영역은 원초점 A를 제공하는 반면, 회절 영역은 근초점 B 및 중간초점 C를 생성시키는데 적합하다. 일부 실시에서, 원초점과 관련된 초점력은 약 6 내지 약 +34D일 수 있으며, 근초점과 관련된 초점력은 약 1 내지 약 4D이며, 중거리 초점에 상응하는 초점력은 약 0.5D 내지 약 3D이다.

일부 다른 구체예에서, IOL은 중앙 굴절 영역, 이의 표면에 위치한 환형 회절 영역, 및 외측 굴절 영역을 포함할 수 있으며, 여기서, 중앙 굴절 영역과 외측 굴절 영역은 상이한 굴절 초점력을 제공한다. 예를 들어, 도 11에 개략적으로 도시된 바와 같이, 이러한 IOL (90)의 중앙 굴절 영역 (90a)은 IOL의 원초점 시력 (원초점 A에 상응)에 기여하며, IOL의 외측 굴절 영역 (90b)은 IOL의 근초점 시력 (근초점 B에 상응)에 굴절에 의해 기여한다. 이어서, 회절 영역 (90c)은 IOL의 근거리 초점력 및 원거리 초점력 둘 모두에 회절에 의해 기여한다. 중앙 영역과 외측 영역의 굴절 초점성에 있어서의 이러한 차이는 예를 들어, 렌즈 표면의 하나 또는 둘 모두의 외측 영역이 각각의 중앙 영역의 표면 곡률과 상이한 표면 곡률 (표면 윤곽)을 갖도록 함으로써 달성될 수 있다.

일부 경우에, 렌즈 표면중 하나 이상의 기본 윤곽은 수차를 조정하기 위해 예를 들어, 초점의 깊이를 조정하기 위해 선택된 정도의 비구면을 나타낼 수 있다. 예를 들어, 회절 영역이 위치하는 전면은 구면 윤곽을 나타낼 수 있는 반면, 후면은 특정 정도의 비구면을 나타낸다. 예를 들어, 비구면 윤곽을 갖도록 렌즈 표면중 하나 이상을 형상화시키는 것에 대한 추가적 교시 내용은 본원에 참고문헌으로 인용된 계류중인 U.S. 특허 출원 11/397332 (filed on April 4, 2006, "Intraocular Lens")에서 찾아볼 수 있다.

다른 경우에, 렌즈 표면중 하나 이상은 난시 교정을 돕는 원환체 기본 윤곽(표면의 두 직각 방향에 따라 두개의 상이한 곡률을 특징으로 하는 윤곽)을 가질 수 있다.

일부 구체예에서, 옵틱의 생적합성 중합체 물질에는, 렌즈가 청색 광의 어느 정도의 여과를 제공할 수 있도록 하나 이상의 염료가 주입될 수 있다. 이러한 염료의 일부 예는 본원에 참고문헌으로 인용된 U.S. 특허 출원 5,528,322 ("Polymerizable Yellow Dyes And Their Use In Ophthalmic Lenses"), 5,470,932 ("Polymerizable Yellow Dyes And Their Use In Ophthalmic Lenses"), 5,543,504 ("Polymerizable Yellow Dyes And Their Use In Ophthalmic Lenses), 및 5,662,707 ("Polymerizable Yellow Dyes And Their Use In Ophthalmic Lenses)에 제공되어 있다.

다양한 공지된 제작 기법을 이용하여 본 발명의 교시에 따라 안과용 렌즈 (예를 들어, IOL)를 형성시킬 수 있다. 예를 들어, 이러한 기법은 초기에 굴절 옵틱을 형성시키고, 이어서, 회절 영역이 표면의 중앙 굴절 영역을 둘러싸도록 옵틱 표면중 하나에 환형 회절 영역을 형성하는데 이용될 수 있다.

당업자에게는 본 발명의 범위로부터 벗어나지 않으면서 상기 구체예에 대한 특정 변형이 이루어질 수 있음이 자명할 것이다.

Claims (30)

1. 굴절성 원거리 초점 시력을 제공하기 위한 중앙 굴절 영역 (82a)을 갖는 옵틱 (optic); 및
   회절성 근거리 초점력 및 회절성 중거리 초점력을 제공하기 위해 상기 옵틱의 하나 이상의 표면상에 배치된 회절 구조물 (86)을 포함하고,
   상기 중앙 굴절 영역 (82a)은 중앙 굴절 영역의 방사상 크기보다 작거나 동일한 작은 동공 크기에 대해 단일 원거리 초점 굴절력을 제공하는 단초점 굴절 렌즈로서 작용하고, 상기 회절 구조물 (86)은 더 큰 동공 크기에서만 회절성 초점력을 제공하는,
   안과용 렌즈 (ophthalmic lens) (80).
2. 제 1항에 있어서, 상기 옵틱이 상기 원거리 초점 시력에 대해 굴절에 의해 기여하는 외측 굴절 영역 (88)을 추가로 포함하는 안과용 렌즈 (80).
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 안구내 렌즈(IOL)인 안과용 렌즈 (80).
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