KR102659954B1 - 초점 심도가 연장된 안과 렌즈 - Google Patents

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Abstract

특정 실시예에서, 안과 렌즈(100)는 전방 표면(14), 후방 표면(106) 및 광학 축(108)을 가지는 광학기기(102)를 포함한다. 전방 표면 및 후방 표면 중 적어도 하나는 광학 축으로부터 제1 반경방향 경계까지 연장되는 제1 구역(112) 및 제1 반경방향 경계로부터 광학기기의 연부까지 연장되는 제2 구역(114)을 포함한다. 제1 구역은 위상 변이 특징부(120)에 의해서 분리된 내부 영역(116) 및 외부 영역(118)을 포함하고, 위상 변이는 내부 영역 및 외부 영역으로부터 외향으로 연장되는 융기부를 포함한다.

Description

초점 심도가 연장된 안과 렌즈 {OPHTHALMIC LENS HAVING AN EXTENDED DEPTH OF FOCUS}
본 개시 내용은 일반적으로 안과 렌즈, 보다 상세하게는, 초점 심도가 연장된 안과 렌즈에 관한 것이다.
안구내 렌즈(IOL)는 일반적으로 자연 수정체를 대체하기 위해서 백내장 수술 중에 환자의 눈 내에 이식된다. 눈으로부터 상이한 거리들에 있는 물체를 관찰하기 위한 원근조절(accommodation)을 제공하기 위해서, 자연 수정체의 굴절력이 모양근의 영향 하에서 변경될 수 있다. 그러나, 많은 IOL은 원근조절을 제공하지 않는 단초점 굴절력을 제공한다. (예를 들어, 회절 구조물의 이용에 의한) 근거리 굴절력(optical power)뿐만 아니라, 원거리 굴절력을 제공하고, 그에 의해서 어느 정도의 의사 원근조절(pseudoaccommodation)을 제공하는 다초점 IOL이 또한 공지되어 있다. 그러나, 의사-원근조절 굴절력을 제공할 수 있는 개선된 IOL이 여전히 필요하다.
본 개시 내용은 일반적으로, (1) 초점-심도를 연장하기 위한 동공 영역 내의 다수 위상 변이의 제어된 변동 및 (2) 쓰루-포커스 곡선(through-focus curve)을 변이시키기 위한 그리고 중간 교정 및 거리 교정 사이의 에너지의 재균형(rebalance)을 위한 동공 영역의 중앙 하위-지역 내의 파워(power) 조정을 제공하는 안과 렌즈(예를 들어, IOL)에 관한 것이다. 특정 실시예에서, 안과 렌즈는 전방 표면, 후방 표면 및 광학 축을 가지는 광학기기를 포함한다. 전방 표면 및 후방 표면 중 적어도 하나는 광학 축으로부터 제1 반경방향 경계까지 연장되는 제1 구역 및 제1 반경방향 경계로부터 광학기기의 연부까지 연장되는 제2 구역을 포함한다. 제1 구역은 위상 변이 특징부에 의해서 분리된 내부 영역 및 외부 영역을 포함하고, 위상 변이는 내부 영역 및 외부 영역으로부터 외향으로 연장되는 융기부를 포함한다.
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, 연장된 초점 심도를 가지는 안구내 렌즈의 예시적인 실시예를 도시한다.
도 2는 본 개시 내용의 특정 실시예에 따른, 동일한 기본 곡률을 가지는 내부 및 외부 구역을 가지는 예시적인 광학기기에 대한, 표면 처짐(surface sag) 대 광학 축으로부터의 반경방향 거리의 도표를 도시한다.
도 3은 본 개시 내용의 특정 실시예에 따른, 표준 비구면 광학기기에 대한 쓰루 포커스 도표에 비교한 도 2에 도시된 광학 표면 프로파일에 대한 쓰루 포커스 도표를 도시한다.
도 4는 본 개시 내용의 특정 실시예에 따른, 상이한 기본 곡률들을 가지는 내부 및 외부 구역을 가지는 예시적인 광학기기에 대한, 표면 처짐 대 광학 축으로부터의 반경방향 거리의 도표를 도시한다.
도 5는 본 개시 내용의 특정 실시예에 따른, 도 2에 도시된 광학기기에 대한 쓰루 포커스 도표에 비교한 도 4에 도시된 광학 표면 프로파일에 대한 쓰루 포커스 도표를 도시한다.
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, 초점-심도를 연장하는 방식으로 렌즈의 여러 영역을 통과하는 광 파동의 위상 변이의 제어된 변동을 생성하는 표면 프로파일을 가지는 (IOL와 같은) 안과 렌즈에 관한 것이다. 이하의 설명에서, 연장된 초점 심도를 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 따라, 연장된 초점 심도를 가지는 안구내 렌즈(100)의 예시적인 실시예를 도시한다. IOL(100)는 광학 축(OA)(108)을 중심으로 배치된 전방 표면(104) 및 후방 표면(106)을 가지는 광학기기(102)를 포함한다. IOL(100)는, 일반적으로 IOL(100)를 환자의 눈의 수정체낭 내에 배치하고 안정화시키는 동작을 할 수 있는 복수의 공막(110)을 더 포함할 수 있다.
도 1a에 도시된 바와 같이, 광학기기(102)의 전방 표면(104)은 광학 축(108)으로부터 제1 반경방향 경계까지 연장되는 제1 구역(112) 및 제1 반경방향 경계로부터 광학기기(102)의 연부까지 연장되는 제2 구역(114)을 포함한다. 부가적으로, 제1 구역(112)은 위상 변이 특징부(120)에 의해서 분리된 내부 영역(116) 및 외부 영역(118)을 포함할 수 있다. 일반적으로, 광학기기(102)의 전술한 표면 특징부는 (광 파동이 통과하는 광학기기(102)의 영역에 따라 달라지는) 광학기기(102)를 통과하는 광 파동의 위상 변이의 가변적인 양을 생성할 수 있고, 위상 변이의 가변적인 양들을 가지는 광 파동들 사이의 보강 간섭은 연장된 초점 심도를 생성할 수 있다. 비록 전술한 제1 및 제2 구역(112, 114)이 광학기기(102)의 전방 표면(104)에 위치된 것으로 도시되고 설명되었지만, 본 개시 내용은, 제1 및 제2 구역(112, 114)이 광학기기(102)의 후방 표면(106) 상에 부가적으로 또는 대안적으로 위치될 수 있다는 것을 고려한다.
특정 실시예에서, 위상 변이 특징부(120)는 광학기기(102)의 전방 표면(104)으로부터 전방으로 돌출되는 융기부를 포함할 수 있다. 결과적으로, 광학 축(108)으로부터 반경방향 외향으로 이동할 때, 위상 변이 특징부(120)는 2개의 위상 변이 단계를 초래할 수 있다. 예를 들어, 제1 구역의 표면 프로파일이 이하의 식에 의해서 규정될 수 있다:
식(1)
식(1)에서, Zbase는 이하의 식에 따른 제1 구역에 대한 기본 처짐 프로파일을 규정할 수 있다:
식(2)
여기에서,
r은 광학 축(108)으로부터의 반경방향 거리이고;
c는 제1 구역(112)의 기본 곡률이고;
k는 원추 상수(conic constant)이며; 그리고
a2, a4, a6 . . . , 및 an은 각각 2차, 4차, 6차, . . ., 및 n차 계수이다.
특정 실시예에서, Zbase를 규정하는 식은 2차, 4차 및 6차 계수만을 포함할 수 있다. 다시 말해서, Zbase는 이하의 식에 따른 제1 구역에 대한 기본 처짐 프로파일을 규정할 수 있다:
식(3)
비록 식(2) 및 식(3)이 일반적으로 비구면 표면 프로파일을 규정하지만, 본 개시 내용은, 상수가 구면 프로파일을 규정하도록 그러한 식 내에 포함된 상수가 선택될 수 있다는 것을 고려한다. 다시 말해서, 제1 구역의 기본 곡률(Zbase)은 구면 또는 비구면일 수 있다.
식(1)에서, Z2ps가 기본 처짐 프로파일(Zbase)에 부가될 수 있고, 부분적으로, 위상 변이 영역(120)의 특징부를 규정할 수 있다. 예를 들어, Z2ps가 이하의 식에 의해서 규정될 수 있다:
; 식(4)
여기에서,
r은 광학 축(108)으로부터의 반경방향 거리이고;
r0는 광학 축(108)이고;
내부 영역(116)은 광학 축(108)으로부터 r1까지 연장되고;
위상 변이 특징부(120)는 r1로부터 r4까지 연장되며;
외부 영역(118)은 r4로부터 r5까지 연장되고;
△1은 내부 영역(116)에 대한 위상 변이 특징부(120)의 단차 높이이고; 그리고
△2는 외부 영역(118)에 대한 위상 변이 특징부의 단차 높이이다.
식(1) 내지 식(4)에서 규정된 바와 같이, 광학기기(102)의 전체적인 표면 프로파일은, 도 2에 도시된 바와 같이, 처짐 대 광학 축(108)으로부터의 반경방향 거리의 도표로서 도식적으로 표현될 수 있다. 도 2의 도표에서, 처짐 값은 Zbase의 기여를 제거하는 것에 의해서 정규화되었다(즉, 도표화된 처짐 값은 Z2ps에만 상응한다). 부가적으로, 도 2의 도표에서, 처짐 프로파일은 제1 구역(112) 및 제2 구역(114)에 대해서 일정하다. 다시 말해서, 식(1)은, 제1 구역(112)만에 대한 것과 반대로, 전체 광학기기(102)의 표면 프로파일을 규정하는 것(식(4)에서, r5가 전체 광학기기(102)의 반경에 상응한다는 것을 의미한다)으로 가정한다.
도 3은 본 개시 내용의 특정 실시예에 따른, 표준 비구면 광학기기(즉, 식(4)(Z2ps)의 부가 없이, 식(3)(Zbase)만에 의해서 규정된 표면 프로파일을 가지는 광학기기)에 대한 쓰루 포커스 도표에 비교한 도 2에 도시된 광학 표면 프로파일에 대한 쓰루 포커스 도표를 도시한다. 도시된 바와 같이, (Z2ps에 의해서 표현된 위상 변이 특징부(120)를 포함하는) 도 2에 도시된 표면 프로파일의 부가는 표준 비구면 렌즈에 비해서 더 넓은 초점 심도를 초래한다.
특정 실시예에서, 기본 처짐 프로파일은 제1 구역(112) 및 제2 구역(114)에서 상이할 수 있다. 예를 들어, 광학기기(102)의 표면 프로파일은 이하의 식에 의해서 규정될 수 있다:
식(5)
여기에서,
식(6)
식(7)
식(8)
r은 광학 축(108)으로부터의 반경방향 거리이고;
r0는 광학 축(108)이고;
제1 구역(112)은 광학 축(108)으로부터 r5까지 연장되고, 내부 영역(116)은 광학 축(108)으로부터 r1까지 연장되고, 위상 변이 특징부(120)는 r1로부터 r4까지 연장되고, 외부 영역(118)은 r4로부터 r5까지 연장되고;
제2 구역(114)은 r5로부터 r6까지 연장되고;
c는 제1 구역(112)의 기본 곡률이고;
k는 제1 구역(112)의 원추 상수이고; 그리고
a2, a4, 및 a6은 각각 제1 구역(112)의 2차, 4차, 및 6차 계수이고;
c'는 제2 구역(114)의 기본 곡률이고;
k'는 제2 구역(114)의 원추 상수이고; 그리고
a2', a4', 및 a6는 각각 제2 구역(114)의 2차, 4차 및 6차 계수이며;
△1은 내부 영역(116)에 대한 위상 변이 특징부(120)의 단차 높이이고; 그리고
△2는 외부 영역(118)에 대한 위상 변이 특징부의 단차 높이이다.
비록 앞서서 식(6)에서 규정된 기본 프로파일이 2차, 4차, 및 6차 계수만을 포함하지만, 본 개시 내용은, 그러한 기본 프로파일이 (식(1)에서와 같이) 임의의 적합한 수의 더 높은 차수의 계수를 포함하는 것으로 대안적으로 규정될 수 있다는 것을 고려한다.
제1 구역(112) 및 제2 구역(114)이 상이한 기본 처짐 프로파일을 가지기 때문에, (식(8)에서 규정된 바와 같은) △3은 제1 구역(112)과 제2 구역(112) 사이의 매끄러운 전이를 제공할 수 있다. 예를 들어, 도 3에 도시된 쓰루 포커스 곡선에 비해서 근시 방향으로 쓰루 포커스 곡선을 변이시키기 위해서, 제1 구역(112)이 상이한 기본 곡률(c), 원추 상수(k), 및/또는 더 높은 차수의 계수(a2, a4, a6)로, 제2 구역(114)과 비교하여, 수정될 수 있다. 도 4는 본 개시 내용의 특정 실시예에 따른, 식(5) 내지 식(8)에 의해서 규정된 표면 프로파일을 가지는 광학기기(102)에 대한, 표면 처짐 대 광학 축으로부터의 반경방향 거리의 도표를 도시한다. 도 4에서 도표화된 표면 프로파일이 이하의 값인 것으로 가정한다:
[표 1]
표 1에 나열된 값은 단지 예시적인 목적을 위해서 제공된 것이고, 본 개시 내용은, 각각의 값이 상이한 값의 범위를 가질 수 있다는 것을 고려한다. 예로서, 본 개시 내용은, r1이 0.3 mm 내지 0.7 mm의 범위일 수 있고, r4가 0.8 mm 내지 1.2 mm의 범위일 수 있고, r1과 r2 사이의 거리가 0 mm 내지 0.2 mm의 범위일 수 있고, 그리고 r3과 and r4 사이의 거리가 0 mm 내지 0.2 mm의 범위일 수 있다는 것을 고려한다. 부가적인 예로서, 본 개시 내용은, △1이 -1.5 ㎛ 내지 -0.5 ㎛의 범위 이내일 수 있고 △2가 0.3 ㎛ 내지 0.9 ㎛의 범위 이내일 수 있다는 것을 고려한다.
도 5는 본 개시 내용의 특정 실시예에 따른, 도 2에 도시된 광학기기에 대한 쓰루 포커스 도표에 비교한 도 4에 도시된 광학 표면 프로파일에 대한 쓰루 포커스 도표를 도시한다. 전술한 바와 같이, 상이한 기본 곡률, 원추 상수, 및/또는 더 높은 차수의 계수로 제1 구역(112)을 수정하는 것은 (1) 중간 교정과 거리 교정 사이의 에너지를 재균형화하고, 그리고 (2) 제1 구역(112) 및 제2 구역(114)이 동일한 기본 곡률을 가지는 광학기기에 대한 쓰루 포커스 곡선에 비해서, (목표 방향에 근접한) 근시 방향으로 쓰루 포커스 곡선을 변이시킨다.
다양한 기술 및 재료를 이용하여 전술한 IOL(100)를 제조할 수 있다. 예를 들어, IOL(100)의 광학기기(102)는 다양한 생체적합성 중합체 재료로 형성될 수 있다. 일부 적합한 생체적합성 재료는, 비제한적으로, 연질 아크릴 중합체, 하이드로겔, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리술폰, 폴리스티렌, 셀룰로오스, 아세테이트 부티레이트, 또는 다른 생체적합성 재료를 포함한다. 예로서, 일 실시예에서, 광학기기(102)는 일반적으로 Acrysof로 알려진 연질 아크릴 중합체(2-페닐에틸 아크릴레이트 및 2-페닐에틸 메타크릴레이트의 가교-결합된 공중합체)로 형성될 수 있다. IOL(100)의 공막(104)이 또한 전술한 것과 같은 적절한 생체적합성 재료로 형성될 수 있다. 일부 경우에, IOL의 광학기기(102) 및 공막(104)이 일체형 유닛으로 제조될 수 있고, 다른 경우에, 이들이 당업계에 알려진 기술을 이용하여 별개로 형성되고 함께 조합될 수 있다.
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 예상될 것이다.

Claims (12)

  1. 안과 렌즈(ophthalmic lens)로서,
    전방 표면, 후방 표면 및 광학 축을 포함하는 광학기기(optic)를 포함하고, 상기 전방 표면 및 상기 후방 표면 중 적어도 하나는:
    상기 광학 축으로부터 제1 반경방향 경계까지 연장되는 제1 구역; 및
    상기 제1 반경방향 경계로부터 상기 광학기기의 연부(edge)까지 연장되는 제2 구역을 포함하고;
    상기 제1 구역은 제1 곡률을 갖는 외부 영역 및 내부 영역, 그리고 상기 내부 영역 및 상기 외부 영역을 분리하는 위상 변이 특징부(phase shift feature)를 포함하고,
    상기 위상 변이 특징부는, 상기 내부 영역의 인접한 부분에 비해 증가된 두께를 갖는 융기부(ridge)로서, 융기부 표면을 포함하는 상기 융기부, 상기 내부 영역으로부터 상기 융기부 표면으로 외향으로(outwardly) 연장하는 제1 위상 변이 단차부(step), 및 상기 융기부 표면으로부터 상기 외부 영역으로 내향으로 연장하는 제2 위상 변이 단차부를 포함하는,
    안과 렌즈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 내부 영역 및 상기 외부 영역이 동일한 굴절력(optical power)을 가지는,
    안과 렌즈.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 곡률은 제1 비구면 프로파일(aspheric profile)을 포함하고,
    상기 제2 구역은 제2 비구면 프로파일을 포함하는 제2 곡률을 갖고, 상기 제2 비구면 프로파일은 상기 제1 비구면 프로파일과 상이한,
    안과 렌즈.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 구역의 표면 프로파일이:

    와 같이 규정되고:
    이며
    r은 상기 광학 축으로부터의 반경방향 거리이고;
    c는 상기 제1 구역의 기본 곡률이고;
    k는 원추 상수이며; 그리고
    a2, a4, 및 a6은 각각 2차, 4차, 및 6차 계수이고; 그리고
    이며;
    r은 상기 광학 축으로부터의 반경방향 거리이고;
    r0는 상기 광학 축이고;
    상기 내부 영역은 상기 광학 축으로부터 r1까지 연장되고;
    상기 위상 변이 특징부는 r1로부터 r4까지 연장되며;
    상기 제1 구역의 외부 영역은 r4로부터 r5까지 연장되고;
    △1은 상기 내부 영역에 대한 상기 위상 변이 특징부의 단차 높이이고; 그리고
    △2는 상기 외부 영역에 대한 상기 위상 변이 특징부의 단차 높이인,
    안과 렌즈.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제2 구역의 표면 프로파일이:

    와 같이 규정되는,
    안과 렌즈.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 광학기기의 표면 프로파일이:

    와 같이 규정되고:
    이고;
    이며;
    r은 상기 광학 축으로부터의 반경방향 거리이고;
    r0는 상기 광학 축이고;
    상기 제1 구역은 상기 광학 축으로부터 r5까지 연장되고, 상기 내부 영역은 상기 광학 축으로부터 r1까지 연장되고, 상기 위상 변이 특징부는 r1로부터 r4까지 연장되고, 상기 외부 영역은 r4로부터 r5까지 연장되고;
    상기 제2 구역은 r5로부터 r6까지 연장되고;
    c는 상기 제1 구역의 기본 곡률이고;
    k는 상기 제1 구역의 원추 상수이고; 그리고
    a2, a4, 및 a6은 각각 상기 제1 구역의 2차, 4차, 및 6차 계수이고;
    c'는 상기 제2 구역의 기본 곡률이고;
    k'는 상기 제2 구역의 원추 상수이고; 그리고
    a2', a4', 및 a6'는 각각 상기 제2 구역의 2차, 4차, 및 6차 계수이며;
    △1은 상기 내부 영역에 대한 상기 위상 변이 특징부의 단차 높이이고; 그리고
    △2는 상기 외부 영역에 대한 상기 위상 변이 특징부의 단차 높이이고

    인,
    안과 렌즈.
  7. 제6항에 있어서,
    이하의 c ≠ c', k ≠ k', a2 ≠ a2', a4 ≠ a4', 및 a6 ≠ a6' 중 적어도 하나가 참(true)이고; 그리고
    △3은, 상기 제1 구역과 상기 제2 구역 사이의 연속성을 보장하기 위해서 상기 제2 구역의 기본 곡률에 부가된 상수인,
    안과 렌즈.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1 위상 변이 단차부의 단차 높이가 상기 제2 위상 변이 단차부의 단차 높이보다 큰,
    안과 렌즈.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 융기부 표면은 상기 제1 곡률을 갖는,
    안과 렌즈.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제1 곡률은 비구면 프로파일을 포함하는,
    안과 렌즈.
  11. 삭제
  12. 삭제
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