KR102549448B1 - 색수차가 교정된 다초점 안과 렌즈 - Google Patents

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Abstract

안과 렌즈가 광학기기를 포함하고, 광학기기는 전방 표면, 후방 표면 및 광학 축을 포함한다. 전방 표면 및 후방 표면 중 적어도 하나가 기본 곡률을 포함하는 표면 프로파일, 기본 곡률을 갖는 굴절 영역, 및 복수의 회절 단차부를 포함하는 회절 프로파일을 포함하는 회절 영역을 갖는다. 회절 프로파일의 적어도 일부가 안과 렌즈를 위한 다수 초점을 형성하는 기본 회절 프로파일 및 길이방향 색수차를 감소시키는 소색 구조물의 조합을 구성한다.

Description

색수차가 교정된 다초점 안과 렌즈
본 개시 내용은 일반적으로 안과 렌즈, 보다 구체적으로는 색수차가 교정된 안과 렌즈에 관한 것이다.
안구내 렌즈(IOL)는 일반적으로 자연 수정체를 대체하기 위해서 백내장 수술 중에 환자의 눈 내에 이식된다. IOL은, 단일 초점을 제공하는 단초점 IOL(예를 들어, 원거리 시력) 및 둘 이상의 초점을 제공하는 다초점 IOL(예를 들어, 원거리 시력, 중간 시력, 및 근거리 시력을 제공하는 3초점 IOL)을 포함할 수 있다. 다초점 IOL은, 광을 몇개의 방향으로 동시에 회절시키는 많은 수의 동심적, 링-형상의 에셜렛(echelette)을 포함할 수 있는, 회절 표면 프로파일을 포함할 수 있다. 그러한 회절 표면 프로파일은 다수의 회절 차수(multiple diffraction order)를 제공할 수 있고, 광을 렌즈의 상이한 초점 거리들에 상응하는 여러 화상들 내로 초점을 맞춘다.
렌즈 및 눈의 분산 특성으로 인해서, (다초점 IOL을 포함하는) 모든 IOL이 색수차를 나타낼 수 있고, 그러한 색수차에서 청색 광은 망막의 앞에 초점이 맞춰지고 적색 광은 망막의 뒤쪽에 초점이 맞춰진다. 그러한 초점을 벗어난 광은 광대역 광 에너지를 환자의 망막 상으로 집중시키는데 있어서 렌즈의 전체적인 효율을 떨어뜨리고, (원거리에서 명순응 및 박명시(mesopic) 조건 하에서의 낮은 콘트라스트의 시력과 같은) 환자의 기능적 시력을 방해할 수 있다. 이러한 문제는, 광이 다수의 초점들 사이에서 분할되는 다초점 IOL을 갖는 환자에게 특히 불편할 수 있다.
따라서, 색수차 교정을 제공하는 광학적 설계를 갖는 다초점 IOL이 필요하다.
본 개시 내용은 일반적으로, 색수차의 교정 또는 감소를 제공하는 다초점 안과 렌즈(예를 들어, IOL)에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 개시 내용은, 회절 다초점 IOL 표면 프로파일에 부가될 때 백색 광 성능, 특히 명시야 및 박명시 조건 하의 원거리 시력을 개선하는 소색 구조물(achromatizing structure)을 제공한다.
특정 실시예에서, 안과 렌즈는 전방 표면, 후방 표면 및 광학 축을 포함하는 광학기기를 포함한다. 전방 표면 및 후방 표면 중 적어도 하나가 기본 곡률을 포함하는 표면 프로파일, 기본 곡률을 갖는 굴절 영역, 및 복수의 회절 단차부를 포함하는 회절 프로파일을 포함하는 회절 영역을 갖는다. 회절 프로파일의 적어도 일부가 안과 렌즈를 위한 다수 초점을 규정하는 기본 회절 프로파일 및 길이방향 색수차를 감소시키는 소색 구조물의 조합을 구성한다.
특정 실시예에서, 본 개시 내용은 하나 이상의 기술적 장점을 제공할 수 있다. 예를 들어, 다초점 IOL은 색수차를 나타내고, 청색은 망막 전방에서 초점이 맞춰지고 적색은 망막 뒤쪽에서 초점이 맞춰진다. 이러한 색수차는, 적어도 부분적으로, IOL 자체 및/또는 IOL가 내부에 배치되는 눈의 분산 특성에 기인할 수 있다. 색수차로부터 초래되는 초점을 벗어난 광은 광대역 광 에너지를 망막 상으로 집중시키는데 있어서 IOL의 전체적인 효율을 떨어뜨릴 수 있고 기능적 시력을 방해할 수 있다(원거리에서 박명시 조건에서의 낮은 콘트라스트의 시력). 본원에서 설명된 소색 구조물의 부가는 청색 초점과 적색 초점 사이의 거리를 단축할 수 있고, 이는 다시 광대역 백색 광을 망막 상의 초점 내로 효과적으로 압축할 것이다. 그에 따라, 부가된 소색 구조물은 광대역 백색 광 화상 품질 성능을 개선한다.
광대역 백색 광 화상 품질 성능의 개선에 더하여, 본 개시 내용의 특정 실시예에 따른 소색 구조물은, 회절 다초점 IOL 표면 프로파일에 부가될 때, 광륜(halo)과 같은 시각적 장애를 환자가 인식하는 것(즉, 광원 주위의 밝은 링의 주관적인 인식)을 줄일 수 있다. 특히, 본원에서 설명된 바와 같이, 소색 구조물을 회절 프로파일에 부가하는 것은 렌즈-눈 시스템의 길이방향 색수차(LCA)를 감소시킬 수 있고, 그러한 감소는 적색 광 및 청색 광에서 초점을 벗어난 흐릿함의 크기의 감소를 초래할 수 있다. 광륜이 초점을 벗어난 흐릿함과 연관되었기 때문에, 이러한 초점을 벗어난 흐릿함의 감소는 광륜 감소 및, 잠재적으로, 보다 양호한 망막 화상 콘트라스트를 초래할 수 있다.
본 개시 내용 및 그 장점의 보다 완전한 이해를 위해서, 이제, 유사한 참조 번호가 유사한 특징을 나타내는 첨부 도면과 함께 이하의 설명을 참조한다.
도 1a 및 도 1b는 본 개시 내용의 특정 실시예에 따른, 색수차 교정된 다초점 IOL의 예시적인 실시예를 도시한다.
도 2a 및 도 2b는, 부가된 소색 구조물을 포함하지 않는 회절 영역을 갖는 다초점 IOL의 예시적인 표면 프로파일을 도시한다.
도 3a 내지 도 3c는, 본 개시 내용의 특정 실시예에 따른, 색수차 교정된 다초점 IOL의 예시적인 표면 프로파일을 도시한다.
도 4a 내지 도 4d는, 큰 개구 및 작은 개구 모두에 대해서 본원에서 설명된 소색 구조물을 배제한 다초점 IOL에 대비되는, (본원에서 설명된 소색 구조물을 포함하는) 도 1에 도시된 것과 같은 예시적인 IOL의 백색 광 및 녹색 광 성능 모두를 도시한 MTF 플롯(plot)이다.
당업자는, 이하에서 설명되는 도면이 단지 예시를 위한 것임을 이해할 것이다. 도면은 어떠한 방식으로도 출원인의 개시 내용의 범위를 제한하기 위한 것이 아니다.
본 개시 내용은 일반적으로, 색수차의 교정을 제공하는 다초점 안과 렌즈(예를 들어, IOL)에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 개시 내용은, 회절 다초점 IOL 표면 프로파일에 부가될 때 백색 광 성능, 특히 박명시 및 명시야 조건 하의 원거리 시력을 개선하는 소색 구조물을 제공한다. 이하의 설명에서, 다초점성 및 색수차 교정을 제공하는 렌즈 특징부가 안구내 렌즈(IOL)와 관련하여 설명된다. 그러나, 본 개시 내용은, 그러한 특징부가 또한 콘택트 렌즈와 같은 다른 안과 렌즈에 적용될 수 있다는 것을 고려한다. 본원에서 사용된 바와 같이, 안구내 렌즈(및 그 약칭 IOL)라는 용어는, 눈의 자연 렌즈를 대체하기 위해서 또는 자연 렌즈의 제거 여부와 무관하게 시야를 달리 증강하기 위해서 눈의 내부에 이식되는 렌즈를 설명하기 위해서 이용된다.
도 1a 및 도 1b는, 본 개시 내용의 특정 실시예에 따른, 색수차 교정된 다초점 IOL(100)의 예시적인 실시예를 도시한다. IOL(100)은, 광학 축(OA)(108)을 중심으로 배치된 전방 표면(104) 및 후방 표면(106)을 가지는 광학기기(102)를 포함한다. IOL(100)은, 일반적으로 IOL(100)을 환자의 눈의 수정체낭 내에 배치하고 안정화시키는 동작을 할 수 있는 복수의 공막(110)을 더 포함할 수 있다. 비록 예를 위해서 특정 구조를 갖는 공막(110)이 도시되었지만, 본 개시 내용은 수정체낭, 섬모체고랑(ciliary sulcus), 또는 눈 내의 임의의 다른 적합한 위치 내에서 IOL(100)을 안정화시키기 위한 임의의 적합한 구조물을 갖는 공막(110)을 고려한다.
이하의 설명에서, 광학기기(102)의 전방 표면(104)은, 다초점성 및 색수차 교정을 제공하는 특정 표면 프로파일을 가지는 것으로 설명된다. 그러나, 본 개시 내용은, 그러한 특징부가 부가적으로 또는 대안적으로 광학기기(102)의 후방 표면(106) 상에 위치될 수 있다는 것을 고려한다.
광학기기(102)의 전방 표면(104)은 IOL(100)의 기본 광학적 파워(base optical power)에 상응하는 기본 곡률을 가질 수 있다. IOL(100)과 같은 다초점 IOL에서, IOL(100)의 기본 광학적 파워는 전형적으로 환자의 원거리 시력에 상응한다. 그러나, 이러한 것이 항상 그렇지는 않다. 예를 들어, 양 눈을 위한 전체적인 양안 시력을 개선하기 위해서, 비-우세 눈(non-dominant eye)이, 환자의 상응 원거리 파워보다 약간 작은 기본 광학적 파워를 갖는 IOL을 가질 수 있다. 특정 실시예에서, 기본 곡률이 (이하에서 더 구체적으로 설명되는 바와 같이) 비구면일 수 있다.
기본 곡률에 더하여, 광학기기(102)의 전방 표면(104)이 복수의 영역을 포함할 수 있다. 예를 들어, 전방 표면(104)이, 광학 축(108)으로부터 제1 반경방향 경계까지 연장될 수 있는 회절 영역(112), 및 제1 반경방향 경계로부터 제2 반경방향 경계(예를 들어, 광학기기(102)의 연부)까지 연장될 수 있는 굴절 영역(114)을 포함할 수 있다. 특정 실시예에서, 회절 영역(112)의 곡률은 기본 곡률에 비해서 수정될 수 있다. 비록 2개의 영역(회절 영역(112) 및 굴절 영역(114))만을 가지는 것으로 광학기기(102)의 전방 표면(104)이 도시되어 있고 설명되어 있지만, 본 개시 내용은, 광학기기(102)의 전방 표면(104)이 임의의 적합한 수의 영역을 갖는 표면 프로파일을 포함할 수 있다는 것을 고려한다. 단지 하나의 예로서, 전방 표면(104)이, 대안적으로, 회절 영역에 의해서 분리된 2개의 굴절 영역을 갖는 표면 프로파일을 포함할 수 있다.
특정 실시예에서, 회절 영역(112)은, 복수의 회절 단차부(118)(구역으로도 알려짐)를 갖는 회절 구조물(116)을 포함한다. 회절 단차부(118)는 특성적인 초점에서 보강 간섭을 생성하기 위한 특성적인 반경방향 분리를 가질 수 있다. 원칙적으로, 간섭 구역 내의 상 변이를 통해서 보강 간섭을 생성하는 임의의 회절 구조물(116)이, 다초점 회절 안과 렌즈를 생성하기 위해서 회절 영역(112) 내에서 이용되도록 구성될 수 있다. 비록 회절 영역(112)의 회절 구조물(116)이 환형 구역으로 도시되어 있지만, 그러한 구역은 반원형 또는 섹터화된 구역과 같이 부분적인 것으로도 생각될 수 있다. 이하의 설명이 환형 회절 단차부(118)를 포함하는 회절 구조물(116)과 관련될 것이나, 당업자는, 본원에서 개시된 임의의 실시예에서 적절한 치환이 이루어질 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
회절 영역(112)의 회절 구조물(116)의 적어도 일부가, 적어도 부분적으로, 기본 회절 프로파일(예를 들어, 이하의 식(4), 식(9), 및 식(11)의 Fdiffractive(r, T)) 및 소색 구조물(예를 들어, 이하의 식 (5) 및 식(11)의 g(r))의 조합으로서 특성화될 수 있다. 이하에서 상세히 설명되는 바와 같이, 소색 구조물의 부가는, 부가된 소색 구조물을 포함하지 않는 다초점 IOL에 비해서, 보다 양호한 백색 광 성능 및/또는 감소된 광륜을 갖는 다초점 IOL을 제공할 수 있다. 차이를 설명하기 위해서, 이하의 개시 내용은 먼저 부가된 소색 구조물을 포함하지 않는 예시적인 표면 프로파일을 설명한다.
본원에서 설명된 부가된 소색 구조물을 포함하지 않는 회절 영역(112)을 갖는 다초점 IOL에서, (회절 영역(112) 및 굴절 영역(114) 모두를 포함하는) 전방 표면(104)의 프로파일이 다음과 같이 규정될 수 있고:
[식(1)]
Figure 112021033956216-pct00041
식 중,
r은 광학 축으로부터의 반경방향 거리를 나타내고;
Zbase(r)은 표면의 기본 곡률을 나타내며;
Fdiffractive(r, T)는, 설계에서 다초점성을 생성하는 회절 구조물(116)의 프로파일을 나타내고;
T는 회절 구조물(116)에 대한 r2 공간 내의 기간을 나타내며;
r1, r2, 및 r3은 다양한 반경방향 접합 지점을 나타내고; 그리고
Δ 1 및 Δ 2는 IOL의 상이한 섹션들 사이의 적절한 위상 변이를 보장하기 위한 상수이다.
회절 영역(112)이 광학 축(108)으로부터 제1 반경방향 경계까지 연장되고 굴절 영역(114)이 제1 반경방향 경계로부터 광학기기(102)의 연부까지 연장되는 실시예에서, r1은 0일 수 있고, r2는 제1 반경방향 경계를 규정할 수 있으며, r3는 광학기기(102)의 연부를 규정할 수 있다.
광학기기(102)의 전방 표면(104)의 기본 곡률이 비구면인 실시예에서, 식(1)의 Zbase(r)는 다음과 같이 규정될 수 있고;
[식(2)]
Figure 112019090998661-pct00002
식 중,
r은 광학 축으로부터의 반경방향 거리를 나타내고;
c는 표면의 기본 곡률을 나타내고;
k는 원추 상수(conic constant)를 나타내며;
a2는 2차 변형 상수이고;
a4는 4차 변형 상수이고;
a6은 6차 변형 상수이고; 그리고
an는 n차 변형 상수이고, 여기에서 n은 임의의 적합한 짝수(예를 들어, 20)일 수 있다.
비록 n차 변형 상수까지 포함하는 것으로 식(2)이 앞서서 기재되어 있지만, 본 개시 내용은, 식(2)가 임의의 적합한 수의 변형 상수(예를 들어, 단지 2차, 4차, 및 6차 변형 상수)로 제한될 수 있다는 것을 고려한다.
광을 다수의 관찰 거리(즉, 회절 영역(112))에 상응하는 상이한 차수들로 분할하는 회절 구조물((Fdiffractive(r, T))과 관련하여, 이웃 차수들 사이의 간격이 이하와 같이 그레이팅의 기간(T)(r2 공간 내의, 단위: mm2)에 의해서 결정될 수 있다.
[식(3)]
Figure 112019090998661-pct00003
식 중,
λ는 설계 파장을 나타내고; 그리고
DADD는 파워 공간 내의 이웃 차수들 사이의 간격을 나타낸다.
본 개시 내용은, 회절 구조물(Fdiffractive(r, T))이, 예를 들어, 이중 초점 회절 프로파일, 삼중 초점 회절 프로파일, 또는 아포다이징된(apodized) 회절 프로파일과 같은, 임의의 적합한 회절 프로파일을 규정할 수 있다. 일 예로서, 회절 구조물(Fdiffractive(r, T))이 이하와 같이 표현될 수 있다:
[식(4)]
Figure 112021033956216-pct00042
식 중,
r은 광학 축으로부터의 반경방향 거리를 나타내고,
r1, r12, 및 r2는 다양한 반경방향 접합 지점을 나타내고(여기에서, r1 및 r2는 전술한 식(1)에서와 동일하다);
T는 회절 구조물(116)에 대한 r2 공간 내의 기간을 나타내며;
Figure 112019090998661-pct00005
는 바닥 함수(floor function)를 나타내고, 여기에서
Figure 112019090998661-pct00006
는 정수의 세트이고; 그리고
Figure 112019090998661-pct00007
는 다초점 회절 렌즈의 단차부 높이를 나타낸다.
다른 예로서, 다초점 회절 구조물(Fdiffractive(r, T))은, 내용이 본원에서 참조로 포함되는, 미국 특허 제5,699,142호에 설명된 것과 같은 아포다이징된 이중 초점 회절 구조물을 형성할 수 있다.
또 다른 예로서, 다초점 회절 구조물(Fdiffractive(r, T))은, 내용이 본원에서 참조로 포함되는, 미국 특허 제9,335,564호에 설명된 것과 같은 삼중 초점 회절 구조물을 형성할 수 있다.
도 2a 및 도 2b는, (식(1) 내지 식(3)에 따라 설계된) 본원에서 설명된 부가된 소색 구조물을 포함하지 않은 회절 영역(112)을 갖는 다초점 IOL의 표면 프로파일을 도시한다. 특히, 도 2a는, 회절 영역(112) 내에서 회절 단차부(118)를 포함하여, 처짐(sag)(mm) 대 반경(mm)의 플롯을 도시한다. 회절 단차부(118)를 보다 잘 설명하기 위해서, 도 2b는 도 2a에 도시된 동일 표면 프로파일의, 그러나 단지 부가된 Fdiffractive(r, T)의 영향만을 보여주는 플롯이다. 도시된 예에서, Fdiffractive(r, T)는 아포다이징된 이중 포커스 회절 구조물을 규정하고, 여기에서 회절 그레이팅의 단차부 높이는 광학 축(108)으로부터의 반경방향 거리가 증가됨에 따라 감소된다.
적어도 부분적으로 IOL 자체 및/또는 IOL가 내부에 배치될 수 있는 눈의 분산 특성으로 인해서, 식(1) 내지 식(3)에 따라 설계된 다초점 IOL(그 예가 도2a 및 도 2b에 도시됨)가 색수차를 나타낼 수 있고, 여기에서 청색 광은 망막의 전방에 초점이 맞춰지고 적색 광은 망막의 뒤쪽에 초점이 맞춰진다. 그렇게 초점을 벗어난 광은 광대역 광 에너지를 망막 상으로 집중시키는데 있어서 IOL의 전체적인 효율을 떨어뜨릴 수 있고 기능적 시력을 방해할 수 있다(원거리에서 박명시 조건 하에서의 낮은 콘트라스트의 시력).
따라서, 특정 실시예에서, 색수차 교정된 다초점 IOL(100)을 생성하기 위해서 표면 프로파일에 부가된 소색 구조물을 더 포함하도록, 전술한 다초점 IOL가 수정될 수 있다. 달리 설명하면, (회절 영역(112) 및 굴절 영역(114)을 포함하는) 광학기기(102)가 다초점을 생성하도록 그리고 감소된 색수차를 나타내도록, 회절 영역(112)의 회절 구조물(116)의 적어도 일부가, 적어도 부분적으로, 기본 회절 프로파일 및 소색 구조물의 조합으로서 특성화될 수 있다. 소색 구조물은, 다초점 IOL의 회절 영역의 기본 회절 구조물에 부가될 때, 기본 회절 구조물만을 포함하는 회절 영역을 갖는 다초점 IOL에 비해서, 길이방향 색수차의 크기를 감소시키는 임의의 적합한 회절 구조물을 포함할 수 있다.
예시적인 소색 구조물이 다음과 같이 표현될 수 있다.
[식(5)]
Figure 112021033956216-pct00043
식 중,
r은 광학 축으로부터의 반경방향 거리를 나타내고,
r1', r2', 및 r3 는 다양한 반경방향 접합 지점을 나타내고(여기에서, r3은 전술한 식(1)에서와 동일하다);
Tg는 부가된 소색 구조물의 r2 공간 내의 기간을 나타내며;
Figure 112019090998661-pct00009
는 바닥 함수를 나타내고, 여기에서
Figure 112019090998661-pct00010
는 정수의 세트이고; 그리고
h는 단차부 높이를 나타낸다.
특정 실시예에서, 식(5)의 r1'는 (전술한 바와 같이, 0과 같을 수 있는) 식(1)의 r1과 동일할 수 있고, 식(5)의 r2'는 (전술한 바와 같이, 회절 영역(112)과 굴절 영역(114)을 분리하는 제1 반경방향 경계의 위치를 규정할 수 있는) 식(1)의 r2와 동일할 수 있다. 특정의 다른 실시예에서, 식(5)의 r1'은 식(1)의 r1과 같지 않을 수 있고, 식(5)의 r2'는 식(1)의 r2와 같지 않을 수 있다. 그러한 실시예에서, 식(5)의 r1'는 식(1)의 r1 보다 클 수 있고, 식(5)의 r2'는 식(1)의 r2 보다 작을 수 있다.
식(5)의 단차부 높이(h)는 이하와 같이 파장의 정수(integral number)에 상응할 수 있고:
[식(6)]
Figure 112019090998661-pct00011
식 중,
Nh는 정수(integral)이고(특정 실시예에서, Nh는 제1 회절 영역에 대해서 1/2일 수 있다);
λ는 설계 파장을 나타내고;
nIOL은 IOL의 굴절률을 나타내며; 그리고
nocularmedia는 수성체 또는 유리체와 같은 주변 안구 매체의 굴절률을 나타낸다.
특정 실시예에서, 식(5)의 기간(Tg)은 식(1)의 다초점 그레이팅 기간(T)과 동일할 수 있다. 특정의 다른 실시예에서, 기간(Tg)은 다음과 같은 관계식에 의해서 구속될 수 있다:
[식(7)]
Figure 112019090998661-pct00012
식 중,
N은 정수이고;
T는 식(1)의 원래의 다초점 그레이팅 구조물의 r2 공간 내의 기간을 나타내고;
Tg는 부가된 소색 구조물의 r2 공간 내의 기간을 나타낸다.
식(5)에 의해서 규정된 부가된 소색 구조물은 광을 식(1)에 포함된 표준 회절 그레이팅에 대한 다른 차수로 변이시킬 수 있다. 이는 이하의 식에 의해서 다초점 설계의 초점 거리를 변경할 것이며:
[식(8)]
Figure 112019090998661-pct00013
식 중,
λ는 설계 파장을 나타내고;
Figure 112019090998661-pct00014
는 변이된 회절 차수와 원래의 차수 사이이 간격을 나타내고;
Nh는 식(6)의 단차부 높이와 연관된 정수이고;
그러한 탈초점 변이를 보상하기 위해서, 기본 곡선의 상응 단편이 다음과 같이 조정될 수 있고;
[식(9)]
Figure 112021033956216-pct00044
Figure 112021033956216-pct00045
식 중,
r은 광학 축으로부터의 반경방향 거리를 나타내고,
Zbase(r)는, 식(2)에 도시된 바와 같은 환자의 원거리 시력을 교정하는 기본 곡률을 나타내며;
Z'base(r)는, 환자의 원거리 시력을 교정하고 식(5)의 소색 구조물의 부가에 의해서 유발되는 초점 변이를 고려하는 기본 곡률을 나타내고;
Fdiffractive(r, T)는, 설계에서 다초점성을 제공하는 기본 회절 프로파일을 나타내고;
T는 기본 회절 프로파일에 대한 r2 공간 내의 기간을 나타내며;
r1, r2, 및 r3는, 식(1)에 기재된 바와 같이, 표면에서의 접합 지점을 나타내고;
r1' 및 r2'는, 식(5)에 기재된 바와 같이, 표면에서의 접합 지점을 나타내고;
Δ1', Δ1'', Δ1''', 및 Δ2'는 IOL의 상이한 섹션들 사이의 적절한 위상 변이를 보장하기 위한 상수이다.
식(9)의 Z'base(r)는 이하와 같이 비구면 표면으로서 더 표현될 수 있고:
[식(10)]
Figure 112021033956216-pct00046
식 중,
r은 광학 축으로부터의 반경방향 거리를 나타내고;
c'는 표면의 기본 곡률을 나타내고;
k'는 원추 상수를 나타내며;
a2'는 2차 변형 상수이고;
a4'는 4차 변형 상수이고;
a6'은 6차 변형 상수이고; 그리고
an'는 n차 변형 상수이고, 여기에서 n은 임의의 적합한 짝수(예를 들어, 20)일 수 있다.
비록 n차 변형 상수까지 포함하는 것으로 식(10)이 앞서서 기재되어 있지만, 본 개시 내용은, 식(10)이 최대 20차 변형 상수로 제한될 수 있다는 것을 고려한다.
특정 실시예에서, 식(8)에서 기술된 바와 같은 탈초점 변이(Δf)를 보상하기 위해서, 식(10)의 매개변수(c', k', a2', a4', a6', …, an') 중 하나 이상이 식(2)의 매개변수(c, k, a2, a4, a6, …, an)에 대해서 조정된다.
광대역 백색 광 성능을 개선하는 (부가된 소색 구조물로 인한) 색수차 교정을 가지는 IOL(100)의 전방 표면(104)의 표면 프로파일이 이하와 같이 식(5) 및 식(9)(또는, 대안예에서, 식(1))을 조합하는 것에 의해서 달성될 수 있다:
[식(11)]
Figure 112019090998661-pct00018
도 3a 내지 도 3c는, 본 개시 내용의 특정 실시예에 따른, (식(11)에 따라 설계된) 색수차 교정된 다초점 IOL(100)의 표면 프로파일을 도시한다. 특히, 도 3a는, 전술한 소색 구조물의 부가로부터 초래되는 수정된 회절 단차부(118)를 포함하는 예시적인 소색화된 다초점 IOL(100)의 처짐(mm) 대 반경(mm)의 플롯을 도시한다. 또한, 소색 구조물을 포함하지 않는 표면 프로파일(도 2a에 도시된 동일 프로파일)이 플로팅되어 있다. 그 2개를 비교함으로써, 소색 구조물의 부가가 더 현저한 회절 단차부(118)를 초래한다는 것이 확인될 수 있다. 또한, 탈초점 변이에 대한 보상의 결과(식(9) 및 상응하는 전술한 설명 참조)로서, 소색화된 다초점 표면 프로파일의 회절 영역(112) 내의 처짐의 감소가 확인될 수 있다. 도 3b는 식(5)에서 규정된 부가된 소색 구조물(g(r)) 만을 도시하는 플롯인 반면, 도 3c는 도 3a에 도시된 동일한 소색화된 다초점 표면 프로파일의, 그러나 합계된 Fdiffractive(r, T) 및 g(r)의 영향만을 도시하는 플롯이다.
전술한 바와 같이, 식(1) 내지 식(3)에 따라 설계된 다초점 IOL(그 예시적인 표면 프로파일이 도 2a 및 도 2b에 도시되어 있다)이, 눈 및 IOL 재료의 분산으로 인해서, 길이방향 색수차(LCA)를 나타낼 수 있다. 다시 말해서, 청색 광이 망막의 전방에 초점이 맞춰질 수 있고 적색 광은 망막의 뒤쪽에 초점이 맞춰질 수 있다. 그러한 다초점 IOL의 LCA가 다음과 같이 특성화될 수 있고:
[식(12)]
Figure 112019090998661-pct00019
식 중,
f blue 는 청색 파장(예를 들어, 400nm) 하의 인공수정체 눈(pesudophakic eye)의 초점 길이를 나타내고; 그리고
f red 는 적색 파장(예를 들어, 700nm) 하의 인공수정체 눈의 초점 길이를 나타낸다.
본원에서 설명된 소색 구조물을 포함하도록 다초점 설계가 식(11)을 통해서 수정될 때, 부가된 소색 구조물은 다음과 같이 LCA를 감소시킬 것이다:
[식(13)]
Figure 112019090998661-pct00020
특히, 청색 광의 파장이 적색 광의 파장보다 짧기 때문에, 부가된 구조물(g(r))은 항상 음의 Δ LCA를 초래한다. 다시 말해서, 부가된 구조물은 청색 초점과 적색 초점 사이의 거리를 단축할 것이다. 이는 다시 망막에 초점이 맞춰지도록 광대역 백색 광을 효과적으로 압축할 것이다. 그에 따라, 부가된 소색 구조물은 광대역 백색 광 화상 품질 성능을 개선한다.
식(13)이 또한 다음과 같이 재작성될 수 있다:
[식(14)]
Figure 112019090998661-pct00021
이는, LCA 교정(ΔLCA)이 주어지면, 어떻게 NhTg가 선택되어야 하는지를 식(14)가 결정할 수 있다는 것을 의미한다.
도 4a 내지 도 4d는, 큰 개구 및 작은 개구 모두에 대해서 소색 구조물을 배제한 다초점 IOL에 대비되는, (본원에서 설명된 소색 구조물을 포함하는) 예시적인 IOL(100)의 백색 광 및 녹색 광 성능 모두를 도시한 변조 전달 함수(MTF) 플롯이다. 예시된 바와 같이, IOL(100)은, 큰 개구 및 작은 개구 모두에 대한 녹색 광 성능을 실질적으로 유지하면서, 큰 개구 및 작은 개구 모두에 대한 증가된 백색 광 성능을 제공한다.
다양한 전술한 그리고 다른 특징 및 기능, 또는 그 대안들이 많은 다른 상이한 시스템 또는 적용예로 희망에 따라 조합될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 또한, 이하의 청구범위에 또한 포함되도록 의도된, 여러 가지 현재 예상되지 않거나 예측되지 않는 대안예, 수정예, 변경예, 또는 개선예가 당업자에 의해서 추후에 만들어질 수 있다는 것이 이해될 것이다.

Claims (15)

  1. 안과 렌즈로서,
    전방 표면, 후방 표면 및 광학 축을 가지는 광학기기를 포함하고, 상기 전방 표면 및 상기 후방 표면 중 적어도 하나는 표면 프로파일을 가지고, 상기 표면 프로파일은:
    기본 곡률;
    상기 기본 곡률을 갖는 굴절 영역;
    복수의 회절 단차부를 포함하는 회절 프로파일을 포함하는 회절 영역을 포함하고, 상기 회절 프로파일의 적어도 일부가:
    상기 안과 렌즈를 위한 다수 초점을 규정하는 기본 회절 프로파일; 및
    길이방향 색수차를 감소시키는 소색 구조물의 회절 프로파일;의 조합이고,
    상기 표면 프로파일이 다음과 같이 규정되고:
    Figure 112022121419578-pct00050
    ;
    Sag(r)은 소색 구조물을 배제한 안과 렌즈의 표면 프로파일을 규정하고, g(r)은 소색 구조물의 회절 프로파일을 규정하고,
    Figure 112022121419578-pct00051

    r은 광학 축으로부터의 반경방향 거리를 나타내고,
    Zbase(r)은 기본 곡률을 나타내며;
    Z'base(r)는 소색 구조물에 의해서 유발되는 초점 변이를 고려한 수정된 기본 곡률을 나타내며;
    Fdiffractive는 기본 회절 구조물을 규정하며;
    T는 기본 회절 구조물에 대한 r2 공간 내의 기간(period in r2 space)을 나타내며;
    r1, r2, r3, r1' 및 r2'는 표면 프로파일 상의 접합 지점을 나타내고; 그리고
    Δ1', Δ1'', Δ1''', 및 Δ2'가 상수인,
    안과 렌즈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기본 곡률은 상기 안과 렌즈의 기본 광학적 파워를 초래하는, 안과 렌즈.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 회절 영역이 상기 광학 축으로부터 제1 반경방향 경계까지 연장되고; 그리고
    상기 굴절 영역이 상기 제1 반경방향 경계로부터 상기 광학기기의 연부까지 연장되는, 안과 렌즈.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 기본 회절 프로파일이 아포다이징된 회절 프로파일을 포함하는, 안과 렌즈.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    r1이 0과 동일하고, r3가 광학기기의 외부 연부를 규정하는, 안과 렌즈.
  8. 제1항에 있어서,
    Figure 112022121419578-pct00024
    ;
    r은 상기 광학 축으로부터의 반경방향 거리이고;
    c는 표면의 기본 곡률이고;
    k는 원추 상수이며; 그리고
    a2, a4, a6, 및 an은 각각 2차, 4차, 6차, 및 n차 계수인, 안과 렌즈.
  9. 제8항에 있어서,
    n = 20인, 안과 렌즈.
  10. 제8항에 있어서,
    Figure 112021033956216-pct00048
    ;
    r은 광학 축으로부터의 반경방향 거리를 나타내고;
    c'는 표면의 기본 곡률을 나타내고;
    k'는 원추 상수를 나타내며;
    a2', a4', a6', 및 an'이 각각 2차, 4차, 6차, 및 n차 계수이고; 그리고
    c ≠ c', k ≠ k', a2 ≠ a2', a4 ≠ a4', a6 ≠ a6', an ≠ an'중 적어도 하나인, 안과 렌즈.
  11. 제10항에 있어서,
    n = 20인, 안과 렌즈.
  12. 제1항에 있어서,
    Figure 112022121419578-pct00049
    ;
    r은 광학 축으로부터의 반경방향 거리를 나타내고,
    Tg는 소색 구조물의 r2 공간 내의 기간을 나타내며;
    r1', r2', 및 r3은 표면 프로파일 상의 접합 지점을 나타내고;
    Figure 112022121419578-pct00027
    는 바닥 함수를 나타내고, 여기에서
    Figure 112022121419578-pct00028
    는 정수이고; 그리고
    h는 단차부 높이를 나타내는, 안과 렌즈.
  13. 제12항에 있어서,
    Tg = T인, 안과 렌즈.
  14. 제12항에 있어서,
    Tg = NT; 또는
    T = NTg이고;
    N은 정수인, 안과 렌즈.
  15. 제12항에 있어서,
    Figure 112022121419578-pct00029
    ;
    Nh가 정수이고;
    λ는 설계 파장(design wavelength)을 나타내고;
    nIOL은 안과 렌즈의 굴절률을 나타내며; 그리고
    nocularmedia가 환자의 안구 매체의 굴절률을 나타내는, 안과 렌즈.
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