KR102569788B1 - 확장된 초점 심도를 갖는 안구내 렌즈 - Google Patents

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Abstract

굴절 기본 도수를 제공하는, 전방 표면(102) 및 후방 표면(104)을 구비하는, 광학 요소(100)를 포함하고, 전방 표면 및 후방 표면 중 적어도 하나는, 3개의 구성 회절 프로파일을 조합함으로써 결정되는 높이들을 갖는 단차들을 포함하는, 자체 상에 배치되는 프로파일(150)을 구비하는 것인, 안구내 렌즈가, 제공된다. 회절 프로파일들은, 도수들 p1, p2 및 p3에 대응하며, 도수들은 서로 상이하며 그리고 각각의 도수는 약 1D 또는 약 1.25D 미만의 양의 도수이다. 각각의 회절 프로파일은, 546 nm 광에 대해 0.6 내지 1.2배 x 2π의, 수성 유체에 대한, 위상 지연을 야기하는, 단차 높이들을 갖는다. 조합된 프로파일은, 함수 z = max(회절 프로파일(p1), 회절 프로파일(p2), 회절 프로파일(p3))에 의해 정의되며, 여기서 p3 > p2 > p1 이다.

Description

확장된 초점 심도를 갖는 안구내 렌즈
관련 출원
본 출원은, 그 전체 내용이 본원에 참고로 통합되는, 발명의 명칭이 확장된 초점 심도를 갖는 안구내 렌즈(INTRAOCULAR LENS HAVING AN EXTENDED DEPTH OF FOCUS)인 2016년 11월 16일자로 출원된 미국 출원 제15/353,381호의 부분 연속 출원이다.
기술 분야
안구내 렌즈, 특히 확장된 초점 심도를 제공하는 안구내 렌즈.
광학 요소 그리고, 아마도, 안구 내부에서 광학 요소를 위치설정하기 위한 하나 이상의 촉각적 요소(haptic)를 포함하는, 안구내 렌즈들(Intraocular lenses)(IOL들)이 공지되어 있다. 원거리 시력, 중간거리 시력 및/또는 근거리 시력을 포함하는, 다양한 시력을 제공하는 한가지 유형의 IOL이, 다초점 렌즈들이다. 기존의 다초점 렌즈들은 일반적으로, 2개의 부류 중 하나에 속한다.
다초점 렌즈의 제1 부류는, 굴절 다초점(refractive multifocal)으로 지칭되며, 여기서 광학 요소는, 복수의 굴절 구역으로 분할되며 그리고 특정 구역으로부터의 광은, 오직 굴절 도수(refractive power)만을 사용하여, 초점들 중 단지 하나로만 지향된다. 구역들은, 광학적 중심에 대해 동심으로 놓일 수 있거나, 또는 비-축대칭성일 수 있다. 굴절 다초점 렌즈들은, 원거리, 중간거리 및/또는 근거리 시력을 제공하기 위해, 2개 이상의 초점을 형성한다.
다초점 렌즈의 제2 부류는, 회절 다초점(diffractive multifocal)으로 지칭된다. 그러한 렌즈는, 인접한 구역들을 통해 투과되는 광과 위상이 다른 광을 투과시키는, 반경방향 구역들을 구비하는 회절 요소를 포함한다(즉, 인접한 구역들 사이에 위상 지연이 있음). 굴절 다초점 렌즈와 마찬가지로, 회절 다초점 렌즈들은, 원거리, 중간거리 및/또는 근거리 시력을 제공하기 위해, 2개 이상의 초점을 형성한다. 회절 다초점 렌즈들에서, 구역들을 분리하는 반경방향 경계들은, 특정 광학 도수(optical powers)를 달성하도록 선택된다.
시력 범위를 확장시키기 위한 회절 다초점 및 굴절 다초점 렌즈 기술은 양자 모두, 시력이 선명한 별개의 초점들 및 초점들 사이의 빈약한 초점의 영역들을 구비하는, IOL을 야기했다. 시력 시스템의 성능을 측정하기 위한 성능 지수의 잘 공지된 예가, 모듈레이션 트렌스퍼 펑크션(Modulation Transfer Function)(일반적으로 "MTF"라 지칭됨)으로 알려져 있다. 광학 시스템의 MTF는, 물체의 이미지가 생성될 때 광학 시스템이 유지할 수 있는, 입력된 물체의 콘트라스트 비의 척도이다. MTF는 공간적 빈도(spatial frequency)(예를 들어, 망막에서 mm 당 라인 쌍들)의 함수로 측정될 수 있다. 일반적으로, 주어진 광학 시스템에 대한 MTF 값은 공간적 빈도의 증가에 따라 감소한다.
주어진 공간적 빈도에 대해, IOL의 각각의 초점(즉, 근거리, 중간거리 또는 원거리 초점) 자체는, 관통-초점 MTF 선도(plot)에서, 피크들 사이에는 낮은 MTF 값들의 영역들을 갖는 가운데, MTF 값들에서의 피크로서 나타난다. 개별적인 IOL 착용자의 경우, 낮은 MTF 값들의 영역이, 개인의 눈의 안구 수차 및 그의/그녀의 동공 반응으로 인해 개인에 대해 발생하는, MTF 피크들의 확장 및 평탄화에 의존하여 시력을 허용하기에 충분할 정도로 클 수 있다.
다초점 렌즈들이 착용자의 시력 범위에서 유익한 증가를 제공하는 것으로 알려지고 있지만, 이러한 다초점 기술을 사용하는 IOL들의 착용자들 중 상당한 비율은, 그들의 망막 상에 동시에 형성되는 복수의 선명하게-초점 조정된 이미지들의 존재로 인해, 시각적 혼란 및 광 현상(photic phenomena)(즉, 안구내 렌즈 눈들(pseudophakic eyes)에 의해 형성되는 이미지 내의 원치 않는 인공물)에 시달리는 것으로 알려져 있다.
다초점 렌즈에 대한 대안으로서, 원거리 시력뿐만 아니라 근거리 시력을 얻기 위해 단초점 IOL(즉, MTF 곡선에서 복수의 피크를 갖지 않음)의 초점 심도를 확장시키는 기술이 제안된 바 있다. 확장된 초점 심도(extended depth of focus)(EDOF)를 제공하기 위한 IOL 기술은, a) 중심 굴절 부가 구역을 갖는 IOL을 제공하는 것; b) IOL에 큰 크기의 양 또는 음의 구면 수차를 제공하는 것; 및 c) 비교적 낮은 도수의 부가 회절 프로파일(즉, 1.5 디옵터 이하의 회절 부가)을 갖는 기저 굴절 IOL을 제공하는 것을 포함한다. 각각의 그러한 확장된 초점 심도 기술은, 착용자의 시력 품질에 대한 제한된 개선을 제공한다.
통상적으로, 낮은 도수의 회절 부가 프로파일들이, 인접한 구역들 사이의 위상 지연이, 설계 파장(예를 들어, 가시광에 대해 약 550 nm)의 0.5 파장이 되도록, 선택되어 왔다. 그러한 렌즈의 일 예가, 미국 특허 제8,747,466호에서 설명된다. 그러한 렌즈들은, 회절 프로파일의 0차 차수(zeroth order)에 대응하는 중심 초점과, 개별적으로 회절 프로파일의 +1 차수 및 -1 차수에 대응하는 근거리 및 원거리 초점 사이에서, 광이 균등하게 분할되도록, 고도의 다초점성(multifocality)을 제공하는 경향이 있다. 그러한 렌즈 구성들은, MTF 내에 복수의 피크를 유발하는 경향이 있다. 그러나, MTF가 피크들을 제거하기 위해 평탄화되도록 IOL이 설계되는 경우에도, 그러한 설계들은, 중심 초점에 대해 대칭적으로, 근거리 및 원거리 초점 각각으로, 광을 지향시켜, 원거리 시력에서의 피크 없이, 광 에너지의 비효율적인 사용을 야기하는 경향이 있으며, 그리고 렌즈 성능이 저하될 수 있다.
다른 회절 설계 기술들에 따르면, 인접한 구역들 사이의 위상 지연은, 파장의 0.4 내지 0.5 사이의 값으로 감소되었다. 그러한 설계들은, 다초점 렌즈의 착용자가 원거리 시력에 대한 피크 시력 성능을 선호하는 경향이 있기 때문에, 원거리 초점으로 보내지는 광을 우선하여 근거리 초점으로 보내지는 광의 비율을 감소시킴으로써, 렌즈의 이중 초점성(bifocality)을 감소시키는 경향이 있다. 그러한 렌즈들은, MTF에서의 복수의 피크의 존재와 관련하여, 더욱 이중 초점성인 렌즈들과 유사한 결점들에 시달린다.
따라서, 결과적인 렌즈들의 MTF 곡선에서 복수의 피크를 동반하지 않는 가운데, 안과 렌즈들의 초점 심도를 확장시기 위한 그리고 광 에너지의 보다 효율적인 사용을 위한, 대안적인 기술에 대한 필요성이, 남아있다.
본 발명의 양태에 따르면, EDOF 렌즈에서의 광 현상의 가능성을 방지 또는 감소시키기 위해, 원거리 시력에 대한 최상의 초점 및 중간 거리를 향해 확장되는 초점 심도를 갖는, 단초점 IOL을 사용하는 것이 바람직한 것으로, 판명되었다. "확장된 초점 심도를 갖는 단초점 IOL"의 관통-초점 MTF 곡선은, 원거리 시력에 대응하는 (또한 최대 절대 값에 대응하는) 단일 피크(즉, 단일 국소 최대값)가 존재하도록, 그리고 최대 단일 피크로부터의 양의 부가 도수(즉, 최상의 초점의 근시측)에 대하여, MTF에서의 단일 피크와 제1 제로(이하에서 정의됨) 사이에 부가적인 피크들이 존재하지 않도록, 설계된다. 피크로부터 근시 방향으로 확장되는, 감소되지만 시각적으로 유용한 레벨의 MTF가 존재한다. 그러한 실시예에서, MTF는, MTF에서의 제1 제로가 도달될 때까지, 증가하지 않는다. 일부 실시예에서, MTF에서의 제1 제로가 도달될 때까지 MTF가 단조롭게 감소하는 것이, 광 현상을 감소시키는 목표에 유익하다.
그러한 성능을 달성하기 위해, 본 발명의 실시예들은, 자체 상에 배치되는 회절 프로파일을 구비하는, 굴절 렌즈를 포함한다. 회절 프로파일은, 각각 1D 미만의 도수를 갖는, 적어도 3개(즉, 3개 이상)의 회절 프로파일의 조합으로 구성된다. 회절 프로파일들은, 상이한 광학 도수를 갖는다. 3개의 프로파일은, 렌즈 상의 각 반경방향 위치에서 3개의 프로파일의 최대값을 취함으로써 조합된다. 초점 심도를 따라 에너지의 분산을 용이하게 하기 위해, 회절 프로파일들의 단차 높이들은, (주어진 단차 높이와 동일한 깊이의) 수성 유체(aqueous fluid)에 대해, 546 nm 광에 대해 0.6 내지 1.2 x 2π의 위상 지연을 갖도록 선택될 수 있고, 이는, 프로파일들을 조합하는 "최대값(max)" 기술과 함께, 초점 심도를 따라 광을 분산시키는 경향을 갖는다.
본 발명의 양태가, 굴절 기본 도수를 제공하는 전방 표면 및 후방 표면을 구비하는, 광학 요소를 포함하는 안구내 렌즈에 관련된다. 전방 표면 및 후방 표면 중 적어도 하나는, 3개의 구성 회절 프로파일을 조합함으로써 결정되는 높이들을 갖는 단차를 포함하는, 자체 상에 배치되는 조합된 프로파일을 구비한다. 구성 회절 프로파일들은, 도수들 p1, p2 및 p3에 대응하고, 도수들은 서로 상이하며 그리고 각각의 도수는 약 1D 미만의 양의 도수이다. 각각의 구성 회절 프로파일은, 546 nm 광에 대해 0.6 내지 1.2 x 2π의, 수성 유체에 대한, 위상 지연을 야기하는 단차 높이를 갖는다. 조합된 프로파일은, 함수 z = max(회절 프로파일(p1), 회절 프로파일(p2), 회절 프로파일(p3))에 의해 정의되고, 여기서 p3 > p2 > p1 이다.
일부 실시예에서, 조합된 프로파일은, 완전히 렌즈의 전방 표면 상에 배치된다. 조합된 프로파일은, 렌즈의 전방 표면 및 후방 표면 모두에 불연속적으로 배치될 수 있다. 조합된 프로파일은 회전 대칭일 수 있다.
일부 실시예에서, 3개의 구성 프로파일에 의해 형성된 렌즈의 구역들은, 키노폼의 형상이다.
일부 실시예에서, 구성 회절 프로파일들은 각각, 546 nm 광에 대해 0.8 내지 1.0 x 2π의, 수성 유체에 대한, 위상 지연을 야기하는 단차 높이를 갖는다. 중심 구역은, 구성 회절 프로파일들에 독립적인 형상을 갖는, 굴절 표면을 구비할 수 있을 것이다. 일부 실시예에서, p2에 대한 p1의 비율은 약 0.6이며, 그리고 p3에 대한 p1의 비율은 약 0.4이다. 일부 실시예에서, p2에 대한 p1의 비율은 약 0.67이며, 그리고 p3에 대한 p1의 비율은 약 0.31이다. 일부 실시예에서, 초점 심도는 0.85 디옵터를 초과한다.
본 발명의 다른 양태가, 굴절 기본 도수를 제공하는 전방 표면 및 후방 표면을 구비하는, 광학 요소를 포함하는 안구내 렌즈에 관련된다. 전방 표면 및 후방 표면 중 적어도 하나는, 3개의 구성 회절 프로파일을 조합함으로써 결정되는 높이를 갖는 단차들을 포함하는, 자체 상에 배치되는 조합된 프로파일을 구비한다. 구성 회절 프로파일들은, 도수들 p1, p2 및 p3에 대응하고, 도수들은 서로 상이하며, 그리고 각각의 도수는 약 1D 미만의 양의 도수이다. 각각의 구성 회절 프로파일은, 546 nm 광에 대해 0.6 내지 1.2 x 2π의, 수성 유체에 대한, 위상 지연을 야기하는 단차 높이를 갖는다. 조합된 프로파일은, 함수 z = max(회절 프로파일(p1), 회절 프로파일(p2), 회절 프로파일(p3))에 의해 정의되고, 여기서 p3 > p2 > p1 이다. 이 양태에 따른 실시예들은, 앞서 설명된 바와 같은 실시예들을 가질 수 있을 것이다.
본 발명의 다른 양태가, 적어도 3개의 렌즈를 포함하는 안구내 렌즈들의 세트로서, 각 렌즈는, 앞서 설명된 양태들 또는 실시예에 따라 구성되는 것인, 안구내 렌즈들의 세트에 관한 것이다. 상기 세트의 렌즈들은 각각, 서로 상이한 굴절 기본 시력교정 도수(refractive base dioptric power)를 갖는다. 굴절 기본 도수의 범위는, 상기 세트의 렌즈들을 가로질러 적어도 10 디옵터이며, 그리고 적어도 3개의 렌즈 각각의 조합된 프로파일은, 상기 세트의 다른 렌즈 각각과 동일하다.
용어 "초점 심도"는, 본 명세서에서, 근시 방향을 향한 그의 관통 초점 MTF 절대 최대 피크로부터 측정되는, IOL의 초점 범위인 것으로 정의되며, 그 범위에 걸쳐, MTF는, ISO 11979-2 2014의 모델 눈 1(Model Eye 1)의 3mm 개구를 통한 mm 당 50 라인 쌍(lines pairs: lp)에서, 0.2 MTF 유닛보다 크다. 그의 초점들 중 하나에서 50 lp/mm에서 측정되는 0.2 MTF 유닛보다 약간 작은, 다초점 IOL을 사용하는 임상 연구들은, 환자들의 50 %가 20/28과 20/20 사이의 시력(visual acuity)을 갖고, 환자들의 40 %가 20/20 이상의 시력을 가지며, 그리고, 통합 90 %가 20/28보다 양호한 시력을 갖는다는 것을 보여주었다. 이러한 발견은, 환자의 대부분이 50 lp/mm에서 0.2 MTF 유닛으로 20/28 이상의 시력을 가질 것이라는, 결론으로 이어진다. 이러한 임상 데이터에 기초하여, IOL의 초점 심도에 대한 기준이, 50 lp/mm MTF 값이 0.2 MTF 유닛보다 큰, IOL 초점 주변의 범위로 정의될 수 있다. 3 밀리미터의 동공 직경이, 이상의 계산 및 본 명세서의 다른 계산을 위해 가정된다.
일부의 경우에, 광학 시스템(예를 들어, 안구 시스템)을 완전히 특징짓기 위해, MTF가, 2개의 직교 축을 따라 측정될 필요가 있을 수 있다는 것이, 이해되어야 한다. 본 명세서에 설명된 예들에서, 회전 대칭성이 가정된다. 그러나, 비대칭 렌즈들이, 본 발명의 양태들에 따른 설계 원리를 통합할 수 있으며 그리고 본 발명의 양태들의 범위 내에 속한다는 것이, 인식되어야 한다.
본 발명의 다른 양태가, 굴절 기본 도수를 제공하기 위한 전방 표면 및 후방 표면을 구비하는 광학 요소를 포함하고, 전방 표면 및 후방 표면 중 적어도 하나가, 회절 단차들을 포함하는, 자체 상에 배치되는 프로파일을 구비하는, 단초점 안구내 렌즈에 관련된다. 렌즈가 물리적 모델 눈에 배치될 때, 눈 모델의 관통-초점 모듈레이션 트렌스퍼 펑크션(MTF)이, 50 lp/mm의 공간적 빈도에 대해, 0의 기울기에 의해 특징지어지는 피크를 가지며, 그리고 MTF는, MTF가 그에 걸쳐 0.2 MTF 유닛보다 큰 값을 갖는, 피크로부터 근시 방향으로 확장되는 범위를 갖고, 이 범위는 1.0D보다 크고, 피크는, MTF에서의 제1 제로 이전의 MTF에서의 유일한 피크이다.
용어 "전방"은, 안구내 렌즈와 관련하여 본 명세서에서 사용될 때, 렌즈가 이식될 눈의 각막의 방향을 향하는 경향이 있는 렌즈 상의 특징부를 지칭하며, 그리고 용어 "후방"은, 눈의 망막을 향하는 경향이 있는 렌즈 상의 특징부를 지칭한다.
본 명세서에서, 나노미터(nm)로 특정되는 광의 파장이, 상기 광이 진공에서 전파될 때의 파장을 지칭한다. 예를 들어, 546 nm 광은, 비록 상기 광의 파장이, 렌즈 및 유체의 굴절률로 인해, 렌즈 또는 눈의 유체 내에서 전파될 때 546 nm에서 벗어날 것이지만, 진공에서 전파될 때, 546 nm의 파장을 갖는 광을 지칭한다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같은 용어 "단초점(monofocal)"은, MTF에서의 제1 제로가 양의 부가 도수에 도달되기 이전에, MTF에서의 단일 피크(즉, 단일 국소 최대값; 그리고 단일 피크는 또한 절대 최대값임)을 갖는 렌즈를 지칭한다.
용어 "제1 제로"는, 관통-초점 MTF 선도에서의, 근시측에서, 절대 최대값(즉, 최상의 초점) 이후의 제1 국소 최소값을 의미하는 것으로 본 명세서에서 정의되며, 국소 최소값은, 0.1 MTF 유닛 미만의 값을 갖는다.
본 명세서에 설명된 바와 같은 렌즈의 성능 측정(예를 들어, 초점 심도를 포함하는, 관통-초점 MTF 형상)뿐만 아니라, 다른 렌즈의 성능 및 청구범위의 결정하기 위한 성능 측정은, ISO 11979-2 2014 모델 눈 1 내에 렌즈를 위치시킴으로서 수행되어야 한다.
본 발명의 본질 및 동작 모드는 이제, 첨부 도면과 함께 취해지는 본 발명의 뒤따르는 상세한 설명에서 보다 완전하게 설명될 것이다.
도 1은, 회절 프로파일이 논의를 용이하게 하기 위해 확대되는, 본 발명의 양태에 따른 조합된 회절 프로파일을 포함하는 안구내 렌즈의 광학 요소의 예에 대한 개략적인 단면도이고,
도 2는, 회절 프로파일이 굴절 표면으로부터 분리되는, 반경방향 거리의 함수로서의 도 1의 광학 요소의 축 대칭성 회절 프로파일의 단면도이며,
도 3은, 도 2의 조합된 회절 프로파일을 생성하도록 조합되는, 구성 회절 프로파일들의 단면도이다.
도 4는, 개별적으로 도 1의 IOL 및 조합된 회절 프로파일을 갖지 않는 굴절 단초점 IOL에 대한, (망막에서 50 lp/mm에 대한) 관통-초점 MTF 선도들을 도시하며, 그리고 본 발명의 양태에 따른 렌즈들의 단초점 특성뿐만 아니라 확장된 에너지 분산을 도시한다.
도 5는, 각 렌즈가, 주어진 위상 지연(η) 또는, 각각의 구성 프로파일을 위한 것과 같은, 복수의 상이한 위상 지연을 갖도록 선택되는, 본 발명의 양태에 따른 렌즈들의 예들의 (망막에서 50 lp/mm에 대한) 관통-초점 MTF 선도들을 도시한다.
도 6은, 천연 수정체가 제거된 그리고 본 발명의 양태에 따른 안구내 렌즈가 눈의 수정체낭에 수술적으로 이식된 이후의, 인간 눈의 개략도이다.
본 발명자는, 안구내 렌즈와 함께하는 사용을 위한 회절 프로파일을 형성하기 위해, "최대값 함수"를 사용하여 상이한 부가 도수에 대응하는 복수의 낮은 도수의 회절 프로파일을 조합하여, 예기치 않은 결과를 발견했다. 그러한 렌즈의 실시예들은, 광 현상의 가능성을 갖지 않거나 감소된 가능성을 동반하는 가운데, 시각적으로 유용한 확장된 초점 심도를 제공하기 위해, 단일 피크를 갖는 초점 심도를 갖는 그리고 렌즈의 광학 축을 따르는 광학 에너지의 상당한 분산을 갖는, 렌즈를 제공한다.
도 1은, 본 발명의 양태에 따른 조합된 회절 프로파일(150)을 포함하는, 안구내 렌즈(도 6에 도시됨)의 광학 요소(100)의 예의 개략적 단면도이다. 광학 요소(100)는, 굴절 도수(일반적으로 렌즈의 "기본 도수"로 지칭됨)를 제공하는, 전방 표면(102) 및 후방 표면(104)을 갖는다. 안구내 렌즈의 굴절 표면들(102, 104)은, 구면형 또는 비구면형일 수 있고, 도 1에 도시된 바와 같이 양면 볼록형일 수 있거나, 평면-볼록형, 메니스커스 또는 임의의 다른 적절한 형상일 수 있다. 수평축을 따른 값 0은, 렌즈의 광학 축(OA)에 대응한다. 조합된 회절 프로파일(150)은, 임의의 적절한 양 또는 음의 시력교정 값(dioptric value) 또는 0의 시력교정 값을 갖는, 기본 굴절 렌즈에 적용될 수 있다.
도시된 실시예에서, 전방 표면(102)은, 그 위에 중첩되는 3개의 회절 프로파일의 조합으로부터 생성되는, 높이들(h1, h2... hn)을 갖는 단차들을 포함하는, 프로파일을 갖는다. 조합된 회절 프로파일을 형성하는 것에 대한 추가적인 세부 사항이, 이하에 주어진다.
3개의 회절 프로파일은 각각, 개별적인 도수 p1, p2 및 p3에 대응한다. 도수들은 서로 다른 크기를 갖는다. 일부 실시예에서, 각각의 도수는, 약 1D보다 작은 양의 도수를 갖는다. 일부 실시예에서, 각각의 도수는, 약 1.25D 미만의 양의 도수를 갖는다. 각각의 회절 프로파일은, 546 nm 광에 대해 0.6 내지 1.2 x 2π의, 수성 유체에 대한, 위상 지연을 야기하는, 단차 높이를 갖는다. 조합된 프로파일은, 다음 함수로 정의된다:
z = max(회절 프로파일(p1), 회절 프로파일(p2), 회절 프로파일(p3)),
여기서 p3 > p2 > p1.
비록, 예시된 실시예에서, 조합된 회절 프로파일이 렌즈의 전방 표면 상에 배치되었지만, 조합된 회절 프로파일은 (도 1에 도시된 바와 같이) 전방 표면이나 후방 표면 모두에 완전히 배치될 수 있다. 대안적으로, 조합된 프로파일은, 광학 요소의 양자 모두의 굴절 측면 상에 불연속적으로 배치될 수 있다. 예를 들어, 조합된 프로파일은, 광학 축에 평행한 선들을 사용하여 복수의 세그먼트로 분할될 수 있다. 프로파일의 각 세그먼트는, 주어진 평행선들 사이의 그의 대응하는 반경방향 위치를 유지하는 가운데, 렌즈의 전방 표면 또는 후방 표면 상에 위치하게 될 수 있다.
회절 단차 높이들은 도 1에서 관찰의 용이함을 위해 광학 요소(100)의 나머지에 비해 크게 확대되어 있다는 것을, 이해하게 될 것이다. 부가적으로, 단차들의 날카로움은, 설명의 목적으로 과장되어 있다. 단차들의 모서리들의 어떤 둥근 부분이, 제조 프로세스로 인해 발생할 수 있다는 것이, 인식될 것이다. 이러한 평활화는, 예를 들어, 렌즈 또는 렌즈 몰드 기계가공, 또는 후속의 렌즈 연마 프로세스에에 기인할 수 있다. 그러한 평활화는, 렌즈의 초점 심도 또는 단초점성을 용인 불가능하게 감소시킬 정도로 과도하지 않는 한, 렌즈 성능을 저하시킬 것으로 예상되지 않는다.
본 명세서에 설명된 바와 같은 광학 요소를 포함하는 IOL 및 눈 내에서의 그러한 IOL의 위치설정에 대한 세부사항이, 도 6을 참조하여 아래에 주어진다.
도 2는 도 1의 광학 요소의 조합된 회절 프로파일(150)을 더욱 상세하게 도시한다. 프로파일은, 반경 위치의 함수로서 프로파일 높이로서 도시되고, 회절 프로파일은, 굴절 표면(102)으로부터 분리된다(즉, 수직축 상의 0은, 기본 굴절 렌즈의 전방 표면에 대응함). 도 2의 회절 프로파일은 광학 축(OA)을 중심으로 회전 대칭인 것이, 인식될 것이다. 비록 프로파일이 8개의 구역을 갖지만, 임의의 적절한 개수의 구역이 사용될 수 있을 것이다.
도 3은, 도 2의 조합된 회절 프로파일을 생성하도록 이들은 조합되는, 개별적으로 도수들 p1, p2 및 p3 에 대응하는, 개별적인 구성 회절 프로파일들을 도시한다. 도 2의 조합된 회절 프로파일은, 3개의 개별적인 키노폼 유형 프로파일을 조합함에 의해, 생성된다. p1, p2, p3에 대응하는 3개의 개별적인 회절 프로파일이, 개별적으로 방정식 1(a), 방정식 1(b) 및 방정식 1(c)에서, 정의된다.
- 식 1(a)
- 식 1(b)
- 식 1(c)
여기서:
r은 광학 축으로부터의 거리이다.
λ는 진공에서 광의 설계 파장이다. 본 명세서에 제공된 예에서, 파장은, 인간 눈의 광수용체가 가장 민감한, 546 nm로 선택된다.
n1 및 nm은, 546 nm의 설계 파장에서의, 개별적으로 렌즈 재료 및 주변 매질의 굴절률이다. 본 명세서에서 제공된 예에서, 렌즈 굴절률 값 및 수성 유체 굴절률 값은 각각 n1에 대해 1.5404이고, nm에 대해 1.336이다. 도 3의 예에서, 렌즈 재료는 소수성 아크릴이다. 친수성 아크릴, 폴리메틸-메타크릴레이트(PMMA) 또는 실리콘과 같은 다른 재료가, 본 발명의 양태에 따른 설계를 달성하기 위해 사용될 수 있으며, 구역 높이들은 적절한 위상 지연을 달성하도록 선택된다.
η는, 주변 매질(예를 들어, 수성 유체) 내에서 동일한 두께를 통해 이동하는 동일한 광에 대한, 렌즈 재료를 통과하는 광에 의해 야기되는 2π 위상 지연의 분율을 의미하는 상수이다. η에 대한 0.8의 값이, 도 3의 회절 프로파일을 도출하는 데 사용되었다.
(도 3의 예서의 것들 같은) 일부 실시예에서, η은, 조합된 프로파일을 구성하는 모든 프로파일들에 대해 동일하지만, 조합된 프로파일의 구성 프로파일에 대한 η의 값은, 조합된 프로파일의 다른 구성 프로파일 중 하나 또는 모두와 상이할 수 있다.
F1, F2 및 F3는, 개별적으로 프로파일들 h3(r); h2(r) 및 h3(r)을 생성하기 위해 선택되는, 도수들 p1, p2 및 p3에 대응하는 초점 거리들이다. F1, F2 및 F3은, 개별적으로 도수들 p1, p2 및 p3의 역수들에 의해 주어진다. 도 3의 프로파일들에 대해, p1, p2 및 p3의 값들은, 0.35D, 0.55D 및 0.9D이다.
m1, m2 및 m3은 각각, 정수 값들(0, 1, 2 ...)을 취하며, 회절 구역 번호를 의미한다. 0은, 중심 구역을 나타낸다.
비록 본 명세서에서 설명되는 실시예가 키노폼 프로파일들을 사용하지만, 다른 프로파일들이 사용될 수 있다는 것이, 인식될 것이다. 예를 들어, 키노폼 형상에 대한 선형 근사와 같은 선형 프로파일, 또는 다른 적절한 근사들 또는 형상들이, 사용될 수 있을 것이다. 또한, 비록 예가 조합된 프로파일 내에 3개의 구성 프로파일을 포함하지만, 3개 이상의 구성 프로파일이 조합된 프로파일을 형성하기 위해 사용될 수 있을 것이다. 4개 이상의 구성 프로파일을 구비하는 실시예에서, 제4 및 임의의 부가적인 구성 프로파일들은, 모든 다른 프로파일들과 상이한 도수를 가질 것이고, 그리고 약 1 디옵터 미만(또는 약 1.25 디옵터 미만)의 도수를 가질 것이며, 그리고 전술한 바와 같은 최대값 함수를 사용하여 다른 프로파일들과 조합될 것이다.
도 3에 도시된 프로파일의 구역들의 구역 경계들이, 방정식 2에 의해 주어진다:
- 식 2
여기서:
m은 구역 번호를 나타내고,
F는 (전술한 바와 같이) 초점 거리이며,
rm은 구역 번호 m에 대한 반경방향 구역 경계이며, 그리고,
λ는 진공에서의 광의 파장이다.
구성 회절 프로파일들은, 도 2에 도시된 조합된 회절 프로파일을 형성하기 위해, 방정식 3에 나타낸 바와 같은 최대값 함수를 사용하여 조합된다.
- 식 3
조합된 프로파일을 구성하는 z(r)의 값들은, 각 반경방향 위치(r)에서의, h1(r); h2(r) 및 h3(r)의 최대값(즉, 최대 두께)으로서 취해진다. 도 3에 도시된 바와 같이, 두께들은, 음의 방향에서의 0으로부터의 편차로서 측정된다. 그러나, 두께에 대한 임의의 편리한 표현이 사용될 수 있을 것이다.
도 3의 구성 프로파일들의 깊이는 2.136 ㎛이며, 이는 약 0.8 파장 또는 약 288도의 위상의, 투과시 부여되는, 위상으로 변환된다. 키노폼 형상과 연관되는 포물선형 프로파일이, 각 구역의 에지에 단차 불연속부를 갖는 가운데, 모든 구역들에 걸쳐 연장된다.
도 2의 결과적으로 생성되는 조합된 프로파일은, 도 1에 도시된 광학 요소를 형성하기 위해 기본 굴절 표면 상에 중첩된다. 중첩된 형상은, 각 반경 위치에, 조합된 회절 프로파일의 높이와 함께 굴절 렌즈의 시상 높이(sagittal height)를 부가함으로써 형성된다. 예시적인 실시예에서, 기본 굴절 렌즈는, 구면 수차를 실질적으로 제거하기 위해, 비구면성을 갖는, 20 디옵터의, 양면 볼록 렌즈이다. 렌즈 사양은 다음과 같다: 1) -1.58 x l0-4의 비구면성 4차 계수를 갖는 20.0 mm의 전방 표면 반경, 2) 20.807 mm의 후방 IOL 표면 반경, 및 3) 0.553 mm의 광학적 중심 두께.
본 발명자는, 개별적으로 약 0.6 및 0.4의 p2에 대한 p1의 비율 및 p3에 대한 p1의 비율이, MTF 곡선에서의 피크와 제1 제로 사이에 부가적인 국소 최대값 없이, MTF가, 최대값으로부터 부드럽게 떨어지는, 초점 심도를 산출한다는 것을 주목했다. 도시된 실시예에서, 도수들은 0.35D, 0.55D 및 0.9D이지만, p2에 대한 p1의 비율이 약 0.6이고, p3에 대한 p1의 비율이 약 0.4이며, 그리고 도수들이 1 디옵터 미만인, 다른 도수가 선택될 수 있을 것이다. 또한, 개별적으로 약 0.67 및 0.31의 다른 p2에 대한 p1의 비율 및 p3에 대한 p1의 비율이, MTF 곡선에서의 피크와 제1 제로 사이에 부가적인 국소 최대값 없이, MTF가, 최대값으로부터 부드럽게 떨어지는 초점 심도를 산출하는 것으로, 판명되었다. 예를 들어, p1 = 0.39D, p2 = 0.58D 그리고 p3 = 1.25D가 사용될 수 있을 것이다.
도시된 실시예에서, 더 많은 양의 에너지가 렌즈의 각막측/전방측으로 전달되는, 비대칭형 MTF 곡선을 산출하는 구역들이, 부각된다는 것이, 인식되어야 한다. 일부 실시예에서 부각(blazing)이 유리할 수 있지만, 반드시 필요한 것은 아니다.
546 nm 광에 대해 0.6 내지 1.2 x 2π의 (수성 유체에 대한) 위상 지연을 야기하는 단차 높이들을 갖는 프로파일들을 갖는 실시예들이, 단일 최대값을 동반하며 그리고 MTF에서의 제1 제로 이전에 어떠한 부가적인 국소 최대값도 동반하지 않는, 해법을 생성하지만, 계산된 프로파일들의 일부 조합들에 대해, 결과적으로 생성되는 렌즈의 실험적 테스트가, 상당한 초점 심도를 갖는 단초점 렌즈가 생성된다는 것을 확인하는데 바람직할 수 있을 것이다. 546 nm 광에 대해 0.8 내지 1.0 x 2π의, 수성 유체에 대한, 위상 지연을 야기하는 단차 높이들을 갖는 프로파일들을 갖는 렌즈 실시예들은, 확장된 초점 심도를 갖는 단초점 렌즈들을 보다 일관적으로 제공한다. 본 발명의 양태에 따른 렌즈들은, 앞서 설명된 바와 같이 0.5 이하의 위상 지연을 갖는 종래의 렌즈들과 비교하여, 0.6의 파장보다 큰 인접한 값들 사이의 위상 지연을 갖는다는 것이, 인식되어야 한다. 0.6보다 큰 위상 지연들은 일반적으로, 종래의 설계에서 회피되어왔던, 근거리 초점에 더 많은 광을 제공하는 것으로 생각되지만, 발명자는, 특히 본 명세서에서 설명된 바와 같은 최대값 함수를 사용하여 조합되는 복수의 회절 프로파일로부터 초래되는 회절 프로파일과 조합으로 사용될 때, 그러한 설계가 초점 심도를 향상시킨다는 것을 발견했다.
더불어, 인접한 구역들 사이의 위상 지연들의 전술한 범위는, 고도의 단초점성과 통상적으로 연관되는 1.0의 위상 지연을 포함한다는 것이, 인식되어야 한다.. 또한, 발명자는, 최대값 함수의 사용으로 인해, 최대값 함수를 사용하여 조합된 3개의 프로파일이 초점 심도를 향상시키는 방식의 광 분포를 허용한다는 것을 발견했다.
도 4는 도 2의 EDOF IOL 및 비교를 위한 굴절 단초점 IOL의 관통-초점 MTF 선도들을 도시한다. 비교를 위해 사용된 굴절 단초점은, EDOF 렌즈의 기본 굴절 렌즈와 동일한 처방을 구비하며 그리고 조합된 회절 프로파일을 배제한다(전술한 기본 굴절 렌즈 처방 참조).
도 4는, 본 발명의 양태들에 따른 렌즈들에 의해 야기되는 광학 축의 근시측을 따르는 에너지의 분산뿐만 아니라, 본 발명의 양태들에 따른 렌즈들의 단초점 특성을 도시한다. MTF들은, 이들 모두가 상이한 계산 기법을 사용하여 등가의 결과들을 제공하는 것인, 뉴욕 피츠포드 소재의 Sinclair Optics로부터의 Oslo® 또는 워싱턴주 키클랜드 소재의 Zemax, LLC로부터의 Zemax 같은 광선추적 프로그램에 의해, 또는 다른 기존 시뮬레이션 도구에 의해, 또는 자기-기록 코드에 의해, 간단한 수치계산 방식으로 계산될 수 있을 것이다.
도 4는, 3 mm 동공 개구를 사용하는 그리고 mm 당 50 라인 쌍에서의, 관통-초점 MTF의 선도이다. 선도는, 광학 축 상의 초점 구역 주변의 광 에너지의 분산을 측정값을 제공한다. 도 4에 도시된 바와 같이, 초점 심도를 측정하기 위해, 안구내 렌즈가 그 내부에 물리적 샘플 또는 계산 모델로서 위치하게 되는, 모델 눈의 사용을 필요로 한다는 것이, 인식되어야 한다.
도 4 및 도 5의 관통-초점 MTF 곡선들은, 안구내 렌즈에 대한 ISO 11979-2 2014 표준의 모델 눈 1로 정의된 모델 눈에서, 앞서 지정된 안구내 렌즈들에 대한 계산 모델들을 사용하여 생성된다. 렌즈 및 모델 눈 수차가 초점 심도의 약간의 확장을 야기할 수 있기 때문에, 예시의 목적으로, 모델 및 기본 굴절 렌즈는, 도 2의 본 발명의 회절 프로파일에 의해 제공되는 초점 심도의 확장이 예를 들어 구면 수차의 존재에 의해 희미해지지 않도록, 선택된다. 따라서 ISO 모델 눈 1은, 그 내부에 존재하는 각막에 최소량의 구면 수차를 제공하기 때문에, 본 명세서에 설명된 예에서 사용되었으며, 그리고 기본 굴절 렌즈는, 모델 눈 1 내에 존재하는 작은 구면 수차를 상쇄시키도록 정해진 양의 반대 부호의 구면 수차를 갖도록 선택되었다. 이상의 예시를 위해 사용된 기본 굴절 렌즈는 모델 1의 구면 수차를 상쇄시키도록 선택되는 낮은 양의 수차를 포함하지만, 그러한 구성은, 단지 예시 목적으로 선택되었다. 본 발명의 양태에 따른 렌즈들은, 렌즈의 다른 양태들을 좌절시키지 않는, 임의의 적절한 양의 구면 수차를 가질 수 있을 것이다. 그러한 구면 수차는, 본 발명의 양태에 따른 특징들과 조합으로 사용될 때, 종래의 방식에서 초점 심도를 향상시킬 수 있다는 것이, 인식될 것이다. 도 4 및 도 5의 시뮬레이션을 위한 모델 눈에 사용되는, 3 mm의 개구 직경의 선택은, 명소 조건(photopic condition) 하에서의 사람 눈에서의 통상적인 동공 크기를 나타낸다.
도 4에서 확인되는 바와 같이, 확장된 초점 심도 렌즈의 MTF는, 양의 (즉, 근시) 디포커스 도수 측에서 0.2 MTF 유닛 최소 레벨을 사용하여, 제로 디포커스에서의 MTF 초점 피크(즉, 최상의 초점에 대응하는 절대 최대값)로부터 1.16D의 초점 심도를 보여준다. 도 4의 회절 EDOF 구조가 없는 굴절 비구면 단초점의 MTF에 대해, 근시측의 0.2 레벨에서의 초점 심도는 0.53D이다. 무한 거리에 있는 물체가 최상의 초점(즉, 최대 MTF)에 있다고 가정하면, 음 또는 원시 디포커스 도수 측의 초점 심도는, 이것이 인간 시력에서 사용할 수 없기 때문에, 상실된 것으로 간주된다.
도 4의 확장된 초점 심도 단초점의 MTF의 다른 특징은, 제로 디포커스에서의 초점 피크와 1.16D 디포커스 사이에서 0.2 MTF 레벨 아래로의 MTF 강하(dip)가 존재하지 않아, 렌즈 초점과 그의 초점 심도 한계 사이에서 유용한 시력을 지원한다는 것이다. 도 4의 EDOF 렌즈의 MTF는, 조합된 회절 프로파일을 갖지 않는 굴절 비구면 단초점의 MTF의 절대 최대 피크보다 낮은, 0.53 MTF 유닛의 MTF 레벨에서 절대 최대 피크를 갖지만; 피크에서, EDOF 렌즈의 MTF는, 착용자에게 손상되지 않은 시력을 제공하기 충분할 정도로 큰 값을 갖는다는 것을, 주목해야 한다. 도 4의 MTF 확장된 초점 심도 단초점의 단초점 특성은, MTF에서의 제1 제로 전의 그의 단일 피크(즉, 최상의 초점에 대응하는 절대 최대값)를 통해 예시되며, 그리고 다초점 안구내 렌즈의 사용자들이 겪는 시력 장애 및 혼란을 최소화할 것으로 예상된다.
도 5는, 각 렌즈의 구성 회절 프로파일이 하나 이상의 대응하는 위상 지연(η)(546 nm 파장의 분율로 규정됨)을 갖도록 선택되는, 본 발명의 양태에 따른 렌즈들의 예들에 대한 관통-초점 MTF 선도들을 도시한다. 일 실시예에서, 각각의 프로파일(p1 = 0.35D, p2 = 0.55D 및 p3 = 0.9D)에 대한 위상 지연은 η = 0.6이다. 다른 실시예에서, 각각의 프로파일(p1 = 0.35D, p2 = 0.55D 및 p3 = 0.9D)에 대한 위상 지연은 η = 0.7이다. 또 다른 실시예에서, 각각의 프로파일(p1 = 0.35D, p2 = 0.55D 및 p3 = 0.9D)에 대한 위상 지연은 η = 0.8이다. 또 다른 실시예에서, 프로파일 p1 = 0.35D에 대한 위상 지연은 η = 1.0, 프로파일 p2 = 0.55D에 대한 위상 지연은 η = 1.1, 그리고, 프로파일 p3 = 0.9D에 대한 위상 지연은 η = 1.0이다. 또 다른 실시예에서, 프로파일 p1 = 0.35D에 대한 위상 지연은 η = 1.1, 프로파일 p2 = 0.55D에 대한 위상 지연은 η = 1.22, 그리고, 프로파일 p3 = 0.9D에 대한 위상 지연은 η = 1.1이다. 다른 실시예에서, 프로파일들은, 546 nm 광에 대해 프로파일 p1 = 0.39D가 η = 0.6의 위상 지연을 가지고, 프로파일 p2 = 0.58D가 η = 0.88의 위상 지연을 가지며, 프로파일 p3 = 1.25D가 위상 지연 η = 0.75를 갖도록, 구성된다.
관통-초점 MTF 곡선의 형상은 값(들)(η)에 민감하다는 것이, 도 5로부터 인식되어야 한다. 도시된 예들에서, 0.6의 η에 대해 더 짧은 초점 심도가 존재하며 그리고 η가 1.2의 값에 접근함에 따라 증가되는 초점 심도를 갖는 넓은 MTF 프로파일이 존재한다는 것이, 또한 인식되어야 한다. 그러나, 도시된 렌즈 실시예들은 각각, 확장된 초점 심도를 나타낸다. 또한, 도 5의 곡선들 중의 3개는, 주어진 조합된 프로파일의 구성 회절 프로파일들이 서로 상이한 η 값을 가질 수 있다는 것을, MTF 곡선들이 입증하는 렌즈들에 대응한다. 일부 실시예에서, 모델 눈 1 내에 놓일 때, 초점 심도는 0.85 디옵터 초과이다. 다른 실시예에서, 초점 심도는 1.0 디옵터를 초과이다. 또 다른 경우에, 초점 심도는 1.25 디옵터 초과이다. 초점 심도는 구면 수차를 갖지 않는 렌즈에서 또는 구면 수차를 갖는 렌즈에서 달성될 수 있다.
본 발명자는, 일부 실시예에서, 구성 회절 프로파일에 의해 정의되는 (렌즈의 광학 축을 중심으로 배치되는) 0차 구역이, 구성 회절 프로파일들에 독립적으로 특정되는 그의 표면을 구비하는, 굴절 영역으로 대체될 수 있다는 것이, 바람직할 수 있다는 것을 추가로 결정하였다. 그러한 설계는, 0차 구역의 곡률이, 광이 MTF의 레벨을 달성하기 위해 초점 심도의 적절한 부분으로 지향되도록, 선택되는 것을 허용한다. 0차 구역의 영향은 프로파일의 나머지에 비해 상대적으로 낮지만, 그러한 설계는, 렌즈를 설계할 때, 추가적인 자유도를 허용한다. 예를 들어, 중심 구역의 굴절 도수는, 기본 굴절 렌즈의 굴절 도수의 +/- 0.2D 이내이도록 선택될 수 있다.
도 6은, 본 발명의 양태에 따른 안구내 렌즈(1)가 수술적으로 이식된 이후의, 인간 눈(10)을 도시한다. 광은, 도 6의 좌측에서 진입하고, 각막(14), 전방 챔버(15), 홍채(16)를 통과하며, 그리고 수정체낭(17)에 진입한다. 수정체낭(17)은, 나머지 용적을 점유하며 그리고 눈(10) 내의 압력을 균등화하는, 수성 유체에 부가하여 안구내 렌즈(1)를 수용한다. 안구내 렌즈(1)를 통과한 이후에, 광은, 수정체낭(17)의 후방 벽(18)을 빠져나가고, 후방 챔버(11)를 통과하며, 그리고 망막(12)을 타격한다. 망막은, 광을 검출하며, 그리고 광을 시신경(8)을 통해 뇌로 전달되는 신호로 변환한다.
안구내 렌즈(1)는, 그를 둘러싸는 수성 유체보다 더 큰 굴절률을 갖는 광학 요소(1A)를 가지며, 그리고 통상적으로, 안구내 렌즈의 굴절 도수는, 안구내 렌즈가 통상적으로 대체하는 천연 수정체의 상실을 보상하기 위해, 약 5 디옵터 내지 약 30 디옵터의 범위 이내에 놓인다.
광학 요소(1A)는, 망막(12)으로부터 멀어지게 지향하는 전방 표면(2) 및 망막(12)을 향해 지향하는 후방 표면(3)을 갖는다. 예시된 바와 같이, 광학 요소(1A)는, 광학 요소(1A)를 수정체낭(19)에 결합하는, 하나 이상의 촉각적 요소(19)에 의해 제 위치에 유지된다. 하나 이상의 촉각적 요소는, 임의의 공지된 또는 아직 개발되지 않은 구성(예를 들어, 플레이트, 와이어, C-자형 루프, J-자형 루프)일 수 있으며, 그리고 적응형 또는 비적응형일 수 있을 것이다. 일부 실시예에서, IOL은, 촉각적 요소를 구비하지 않을 수 있을 것이다.
광학 요소(1A) 안구내 렌즈(1)는, 예를 들어, 광학 요소(1A) 상에서의 세포 성장을 감소시키기 위해, 후방 벽(18)에 인접하게 배치될 수 있으며, 그리고 심지어 후방 벽(18)에 대해 가압될 수 있다. 대안적으로, 광학 요소(1A)는, 예를 들어, 광학 축을 따르는 안구내 렌즈(1)의 광학 요소(1a)의 적응 이동을 허용하기 위해, 수정체낭(17) 내에서 후방 벽(18)으로부터 이격된 위치에 배치될 수 있지만(즉, 렌즈는 적응성 IOL임); 본 발명의 양태에 따른 렌즈들의 확장된 초점 심도 특징의 장점들은, 적응 이동으로부터 야기될 수 있는 합병증 없이 확장된 시력을 가능하게 한다는 것이, 인식될 것이다.
잘 교정된 눈은, 원거리 물체(즉, 광학적 무한대에 있는 물체)의 이미지를 망막(12)에 형성한다. 렌즈가 너무 많은 또는 너무 적은 도수를 갖는 경우, 이미지는, 망막(12)으로부터 광학 축을 따라 렌즈(1)를 향해 또는 렌즈로부터 멀어지게 대응하는 거리를 축방향 이동한다. 근거리의 또는 가까운 물체를 망막 상에 초점을 맞추기 위해 요구되는 도수는, 원거리의 또는 먼 물체를 망막 상에 초점을 맞추기 위해 요구되는 도수보다 크다는 것을, 알아야 한다.
일부 경우에, 앞서 설명된 바와 같은 회절 프로파일들을 갖는 렌즈들이 안구내 렌즈 세트의 각 렌즈 상에 제공된다. 세트의 렌즈들은, 서로 다른 기본 도수(굴절 도수)를 갖는다. 렌즈 세트는, 적어도 10 디옵터의 정해진 범위의 굴절광학 도수를 가지며, 그리고 적어도 3개의 렌즈를 포함한다. 일부 실시예에서, 렌즈 세트의 렌즈들은, 각 렌즈 상에 동일한 조합된 회절 프로파일을 갖는다(즉, 렌즈들은, 상이한 굴절 도수를 가지며 그리고 향상된 피사계 심도를 제공하기 위해 자체 상에 배치되는 동일한 조합된 회절 프로파일을 갖는다). 예를 들어, 렌즈 세트의 굴절 도수들은, 10D 내지 30D의 범위에 놓일 수 있으며, 렌즈들은 0.5D의 증분을 갖는다(즉, 41개의 렌즈).
이상에 개시된 특징들 및 기능들 중의 여러 개가, 또는 그의 대안예들이, 바람직하게 많은 다른 상이한 시스템들 또는 응용들로 조합될 수 있다는 것이, 인식될 것이다. 또한, 다양한 현재의 예상할 수 없는 또는 예측될 수 없는 대안들, 수정들, 변형들 또는 개선들이, 당해 기술 분야의 숙련자들에 의해 후속적으로 이루어질 수 있으며, 이들 또한 뒤따르는 청구범위에 의해 포괄되는 것으로 의도된다.

Claims (24)

  1. 단초점 안구내 렌즈로서:
    상기 렌즈는, 전방 표면 및 후방 표면을 구비하며 굴절 기본 도수를 제공하는 광학 요소를 포함하고, 상기 전방 표면 및 상기 후방 표면 중 적어도 하나는 그 위에 배치된 조합된 프로파일을 구비하며, 상기 조합된 프로파일은 3개의 구성 회절 프로파일들을 조합함으로써 결정되는 높이들을 가진 단차들을 포함하고, 상기 회절 프로파일들은 도수들 p1, p2 및 p3에 대응하고, 상기 도수들은 서로 상이하며, 각각의 도수는 1D 미만의 양의 도수이고, 각각의 상기 회절 프로파일은, 546 nm 광에 대해 0.6 내지 1.2 x 2π의, 수성 유체(aqueous fluid)에 대한, 위상 지연을 야기하는 단차 높이를 갖고, 상기 조합된 프로파일은 다음의 함수에 의해 정의되는 것인, 단초점 안구내 렌즈:
    z = max(회절 프로파일(p1), 회절 프로파일(p2), 회절 프로파일(p3)),
    여기서 p3 > p2 > p1.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 조합된 프로파일은, 완전히 렌즈의 전방 표면 상에 배치되는 것인, 단초점 안구내 렌즈.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 조합된 프로파일은, 상기 렌즈의 전방 표면 및 후방 표면 모두에 불연속적으로 배치되는 것인, 단초점 안구내 렌즈.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 조합된 프로파일은, 회전 대칭인 것인, 단초점 안구내 렌즈.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 3개의 구성 프로파일에 의해 형성되는 렌즈의 구역들이, 키노폼의 형상인 것인, 단초점 안구내 렌즈.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 회절 프로파일들은 각각, 546 nm 광에 대해 0.8 내지 1.0 x 2π의, 수성 유체에 대한, 위상 지연을 야기하는 단차 높이를 갖는 것인, 단초점 안구내 렌즈.
  7. 제 1항에 있어서,
    중심 구역은, 상기 구성 회절 프로파일들에 독립적인 형상을 갖는 굴절 표면을 구비하는 것인, 단초점 안구내 렌즈.
  8. 제 1항에 있어서,
    p2에 대한 p1의 비율은 0.6이며, p3에 대한 p1의 비율은 0.4인 것인, 단초점 안구내 렌즈.
  9. 제 1항에 있어서,
    p2에 대한 p1의 비율은 0.67이며, p3에 대한 p1의 비율은 0.31인 것인, 단초점 안구내 렌즈.
  10. 제 1항에 있어서,
    초점 심도는 0.85 디옵터를 초과하는 것인, 단초점 안구내 렌즈.
  11. 제 8항에 있어서,
    초점 심도는 0.85 디옵터를 초과하는 것인, 단초점 안구내 렌즈.
  12. 단초점 안구내 렌즈로서,
    상기 렌즈는, 전방 표면 및 후방 표면을 구비하며 굴절 기본 도수를 제공하는 광학 요소를 포함하고, 상기 전방 표면 및 상기 후방 표면 중 적어도 하나는 그 위에 배치된 조합된 프로파일을 구비하며, 상기 조합된 프로파일은 3개의 구성 회절 프로파일들을 조합함으로써 결정되는 높이들을 가진 단차들을 포함하고, 상기 회절 프로파일들은 도수들 p1, p2 및 p3에 대응하고, 상기 도수들은 서로 상이하며, 각각의 도수는 1.25D 이하의 양의 도수이고, 각각의 상기 회절 프로파일은, 546 nm 광에 대해 0.6 내지 1.2 x 2π의, 수성 유체에 대한, 위상 지연을 야기하는 단차 높이를 갖고, 상기 조합된 프로파일은 다음 함수에 의해 정의되는 것인, 단초점 안구내 렌즈:
    z = max(회절 프로파일(p1), 회절 프로파일(p2), 회절 프로파일(p3)),
    여기서 p3 > p2 > p1.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 조합된 프로파일은, 완전히 렌즈의 전방 표면 상에 배치되는 것인, 단초점 안구내 렌즈.
  14. 제 12항에 있어서,
    상기 조합된 프로파일은, 상기 렌즈의 전방 표면 및 후방 표면 모두에 불연속적으로 배치되는 것인, 단초점 안구내 렌즈.
  15. 제 12항에 있어서,
    상기 조합된 프로파일은, 회전 대칭인 것인, 단초점 안구내 렌즈.
  16. 제 12항에 있어서,
    상기 3개의 구성 프로파일에 의해 형성되는 렌즈의 구역들은, 키노폼의 형상인 것인, 단초점 안구내 렌즈.
  17. 제 12항에 있어서,
    상기 회절 프로파일들은 각각, 546 nm 광에 대해 0.8 내지 1.0 x 2π의, 수성 유체에 대한, 위상 지연을 야기하는 단차 높이를 갖는 것인, 단초점 안구내 렌즈.
  18. 제 12항에 있어서,
    중심 구역은, 상기 구성 회절 프로파일들에 독립적인 형상을 갖는 굴절 표면을 구비하는 것인, 단초점 안구내 렌즈.
  19. 제 12항에 있어서,
    p2에 대한 p1의 비율은 0.6이며, p3에 대한 p1의 비율은 0.4인 것인, 단초점 안구내 렌즈.
  20. 제 12항에 있어서,
    p2에 대한 p1의 비율은 0.67이며, p3에 대한 p1의 비율은 0.31인 것인, 단초점 안구내 렌즈.
  21. 제 12항에 있어서,
    초점 심도는 0.85 디옵터를 초과하는 것인, 단초점 안구내 렌즈.
  22. 제 19항에 있어서,
    초점 심도는 0.85 디옵터를 초과하는 것인, 단초점 안구내 렌즈.
  23. 적어도 3개의 렌즈를 포함하는 단초점 안구내 렌즈들의 세트로서,
    각각의 상기 렌즈는, 전방 표면 및 후방 표면을 구비하며 굴절 기본 도수를 제공하는 광학 요소를 포함하고, 상기 전방 표면 및 상기 후방 표면 중 적어도 하나는 그 위에 배치된 조합된 프로파일을 구비하며, 상기 조합된 프로파일은 3개의 구성 회절 프로파일들을 조합함으로써 결정되는 높이들을 가진 단차들을 포함하고, 상기 회절 프로파일들은 도수들 p1, p2 및 p3에 대응하고, 상기 도수들은 서로 상이하며, 각각의 도수는 1.25D 미만의 양의 도수이고, 각각의 상기 회절 프로파일은, 546 nm 광에 대해 0.6 내지 1.2 x 2π의, 수성 유체에 대한, 위상 지연을 야기하는 단차 높이를 갖고, 상기 조합된 프로파일은 다음의 함수에 의해 정의되며:
    z = max(회절 프로파일(p1), 회절 프로파일(p2), 회절 프로파일(p3)),
    여기서 p3 > p2 > p1,
    상기 세트의 렌즈들은 각각, 서로 상이한 굴절 기본 시력교정 도수를 갖고,
    상기 굴절 기본 도수의 범위는 적어도 10 디옵터이며,
    상기 적어도 3개의 렌즈 각각의 조합된 프로파일은 서로 동일한 것인, 단초점 안구내 렌즈들의 세트.
  24. 제 23항에 있어서,
    상기 적어도 3개의 렌즈 각각에서의 조합된 프로파일은, 상기 적어도 3개의 렌즈 중 다른 렌즈 각각의 조합된 프로파일과 동일한 것인, 단초점 안구내 렌즈들의 세트.
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