KR19990087807A - 콘택트 렌즈 - Google Patents

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KR19990087807A
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Abstract

비구면, 비대칭인 각막에 사용하기 위한 콘택트렌즈에 관한 것이다. 렌즈는 전방표면, 후방표면 및 기저부(base)를 포함한다. 전방표면 및 후방표면 각각은 중아광학부분(36) 및 외부주변 각막부분(34)을 포함한다. 후방표면은 렌즈 후방표면상에 있는 공통의 원점으로부터 시작하는 복수의 직경방향 연장 경계에 의한 복수의 국부표면 구획(66)으로 나누어진다. 각각의 국부표면 구획(66)은 렌즈가 눈에 착용되었을 때 각각의 렌즈 국부표면 구획 아래에 놓여 있는 각막의 대응하는 국부표면 부분의 형상을 따른다.

Description

콘택트 렌즈
40세 이하의 인간중 30 내지 40%는 시각 굴절상의 문제가 있으며, 이를 위하여 안경, 콘택트렌즈 또는 외과적 수단에 의하여 교정 해야할 필요가 있다. 굴절상의 문제는 눈의 주된 광학적 요소인 각막과 수정체가 입사하는 빛을 직접 망막상에 결상시키지 못하는 것에 기인한다. 상기 망막 앞에 맺히면, 근시(근시안)가 있는 것이고, 상이 망막 뒤에 맺히면 원시(원시안)가 있는 것이다. 눈 또는 눈의 개개 요소의 결상능력은 디옵터(diopter)라 불리는 단위로 측정된다.
시각상 결함을 가지고 있는 40세 이하의 환자중 약 20%는, 콘택트렌즈가 맞지 않거나(이동되거나 또는 매우 불편한), 필요한 광학상의 교정을 제공하지 못하거나, 또는 이 두가지 모두의 요인으로 인하여 콘택트 렌즈를 착용할 수 없다.
40세 이상에서는, 시각교정이 필요한 인구의 비율이 현저하게 증가하며, 이는 눈의 수정체가 비교적 비탄력적으로 되기 때문이다. 눈물막(tear film)의 질이 떨어지고, 콘택트렌즈와 관련된 문제가 더욱 더 일상적이고, 심각해진다.
표준의 콘택트렌즈는 회전상으로 대칭이고 구면이며, 눈의 공막(sclera)으로부터 돔형으로 띄어져 있으며, 각막상에 놓여진다. 그러나, 인간의 각막은 "비대칭인 비구면" 표면을 가진다.
"비구면"이라 함은, 각막의 자오선(지구상의 자오선과 유사하게, 각막의 기하학적 중심을 관통하는 각막상의 가상선)을 따르는 곡률반경이 일정하지 않다는 것을 의미한다. 실제로, 각막의 곡률반경은 기하학적 중심에서 주변으로 갈수록 점점 편평해지는 경항이 있다. "비대칭"이라 함은, 자오선의 절반을 따르는 각막곡선의 윤곽이 자오선의 다른쪽 절반에서의 윤곽과 다르다(즉, 거울상이 아니다)는 것을 의미한다. 또한, "비대칭"이라 함은, 중심(원점) 주위로 각막곡선의 반면상이 중심의 다른쪽 반면상과 다르다는 것을 의미한다. 각막의 비구면, 비대칭 정도는 환자마다 다르며, 동일한 환자에서도 다르게 나타난다.
구면인 렌즈는 각막의 곡률 또는 구조와 맞지 않기 때문에, 적합하게 끼워질 수 없다. 환자 각막의 비정상적일수록 맞기가 더 어려워지며, 40세 이하의 환자중 약 20%가 표준렌즈를 착용할 수 없다.
표준 콘택트렌즈는 회전상으로 대칭이다. 렌즈를 각막에 맞추기 위하여 원환체(toric) 또는 이중원환체(bitoric) 렌즈가 있다. 이러한 더 복잡한 렌즈 디자인은 본래 회전대칭, 즉, 회전중심점 주위에서 발생하는 표면이다. 이러한 원환체 렌즈의 보통 두가지 방법으로 제조된다. 가장 보편적인 첫 번째 방법으로는, 선반에 놓기 전에 렌즈중심부(lens blank)에 주름을 내어서 왜곡시키는 방법이다. 주름진 렌즈가 절단된 이후에는, 개방하고 꺼낸다. 두 번째 방법은 선반상에서 직접 원환체 렌즈를 제조하는 것이다.
인간의 각막이 비구면이고 비대칭이기 때문에, 완전 구면 렌즈는 각막 곡률 및 구조와 잘 맞지 않는다. 렌즈가 원환체형으로 디자인되는 경우에는, 결과적인 렌즈표면은 여전히 회전대칭으로 남아 있다(즉, 이러한 렌즈도 비대칭 비구면이 아니다). 몇몇의 안구에서는 렌즈와 그 밑에 놓여있는 각막 비대칭 사이의 어긋남이 너무 커서, 원환체렌즈도 각막위에 얹힐 수 없거나 만족할 만한 시력을 제공하지 못한다.
이러한 문제를 완화시키기 위하여, 후방표면에서의 곡률이 변하는 렌즈를 개발하였다. 예를 들어, 제5,114,628호 미국특허에서는 선반을 제어하기 위하여 각막의 형태상 데이터를 이용하여 만들어지는 비구면 콘택트 렌즈를 개시하고 있다('628호 특허에 개시하고 있는 바와 같이, 이러한 데이터는 각막상의 다른 위치에서의 각막표면의 경사에 관한 정보를 제공하며, 2차원적 측정결과를 3차원적으로 설명하고 있다). 결과적인 렌즈는 비구면(전방표면 및 후방표면에서)이지만, 대칭이다. 그러한 렌즈는 몇몇 환자에게는 종래의 표준렌즈에 비하여 잘 맞겠지만, 중량의 증가 또는 렌즈 아래로의 눈물 흐름이 잘 되지 않는 것과 같은 문제로 인하여 환자의 시력 또는 안락함을 악화시킬 수 있다. 그러나, 다른 환자들은 구면렌즈보다 더 불편하다고 느낄 수도 있다. 따라서, 이러한 타입의 비구면 렌즈는 필요한 시력상의 문제를 제공하는 콘택트렌즈를 착용하고 있거나, 또는 편안하게 렌즈를 착용하고 있는 수많은 환자에게 실질적인 개선책을 제공하지는 못한다.
헌트(hunter)의 제2,264,080호 미국특허는 "만곡된" 공막 콘택트 렌즈, 즉, 각막 외부에 위치하고 의도적으로 각막으로부터 띄워져(vault) 있는 렌즈를 제조하는 시스템을 개시하고 있다. 헌터의 특허에서는, 안구표면의 주형을 생성하고, 이를 렌즈 중심부 표면위로 그라인더(grinder)를 기계적으로 방사방향 가이드하기 위한 "형판(template)"으로 사용한다. 헌터의 공막렌즈는 의도적으로 각막으로부터의 간격을 충분하게 함으로써, 각막표면과의 접촉을 방지한다. 더욱이, 그의 제조방법은 렌즈의 후방표면에 "리지(ridge)" 또는 "컵(cups)"을 형성함으로써, 콘택트 렌즈가 각막에 강하게 밀착되면 각막을 긁어서 착용자에게 불편함을 느끼게 한다. 또한, 이러한 리지는 콘택트렌즈의 시야부분까지 연장하여, 환자의 시야를 차단하게 되어 콘택트렌즈를 쓸모없게 한다. 헌터는 의도적으로 각막표면의 전방 광학상 영역을 따라 렌즈의 전방표면을 형성하는 것을 피하고 있다.
따라서, 렌즈를 일상적으로 착용할 수 없는 모든 연령대의 환자 수를 감소시키거나 없애고, 현재 콘택트 렌즈를 착용하고 있는 환자에게 더 나은 편안함 및/또는 더 나은 시력교정(더 나은 근시교정을 포함하는)을 제공하기 위하여 더 잘 맞는 콘택트렌즈에 대한 필요성이 부각되고 있다. 리베르만(Lieberman)의 제5,502,518호 및 5,570,142호 미국특허는(본 출원의 발명자와 동일하고, 본 출원과 동일한 양수인에게 양도된)은 각막표면의 적어도 일부분과 정확하게 맞는 후방표면을 가지는 콘택트렌즈에 관한 것이다. '518 및 '142특허는 더 잘 맞는 콘택트렌즈라는 요구조건은 만족하고 있다. 본 발명은 '518 및 '142특허로부터 더 개랑된 것으로, 렌즈의 표면을 복수의 구획으로 나눔으로써, 정확도를 개선시켰으며, 상기 각각의 구획은, 특히 렌즈의 광학 영역에 비교적 작은 표면적을 가지고 있어서, 렌즈의 후방표면이 각막 표면에 더 정확하게 맞기 때문에, 결과적으로 눈물막의 렌즈효과가 사라짐으로써 정확도가 개선된다. 제5,502,518호 및 제5,570,142호 미국특허에 개시되어 있는 내용은 그 전체가 본 출원에 참고자료로 통합되어 있다. 불일치하는 부분에 대해서는 본 명세서에서 설명될 것이다.
본 출원의 발명자는, 대부분의 환자의 경우, 각막이 눈의 동공축에 대하여 다른 정도로 기울어져 있다는 것을 발견하였다. 또한, 각막의 기울어진 정도는 개별적인 각막 내에서도 기울어짐이 측정되는 반경에 따라서 변한다. 더 상세하게 말하면, 각막과 공막 사이의 교선(intersection) 즉, 각막의 기저부(base)가 각막의 "높은 점"에서의 접선에 평행한 기준평면에 대하여 기울어져 있다. 따라서, 콘택트렌즈의 설계시에는 이러한 각막의 자연스러운 기울어짐을 고려할 필요가 있으며, 이 결과로 더 잘맞고 더 나은 시력교정을 제공하는 렌즈 설계가 필요하다.
본 발명의 목적은 각막의 고유한 기울어짐을 고려한 콘택트렌즈를 제공하는 데 있다.
본 출원의 발명자는 또한, 각막이 기준좌표계의 Z축 상에서 가장 멀리떨어진 각막상의 특정 지점, 즉 "높은 점" 주위로 비대칭이라는 사실을 발견하였다. 이 지점은 각막 또는 콘택트렌즈의 기하학적 중심이 될 필요는 없다. 본 발명의 목적은 더 나은 시력교정을 제공하기 위하여 "높은 점"을 고려한 콘택트렌즈를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 비구면이고 비대칭적인 맞춤 및/또는 착용자의 각막의 일부분에 맞게 함으로써 향상된 시력을 제공할 수 있는, 맞춤 콘택트렌즈를 경제적으로 신속하게 제조하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 비구면 비대칭렌즈를 각막교정렌즈로 이용하는 것이다. 더 상세하게는, 각막을 이동시키기 위하여 렌즈 중앙 시각부분의 후방표면에 더 편평한 형상을 제공하는 동시에, 렌즈의 내부 주변 시각부분은 푹 들어가 있어서(그릇형상) 각막이 이러한 환상영역에서 방사상으로 외부로 부풀수 있게 한다.
이러한 목적은 각막을 모델링한 표면으로부터 얻어지는 정보를 이용하고, 렌즈가 각막의 전반적인 비구면 비대칭 형상뿐 아니라 높은 점 및 기울어짐 축을 포함하는 각막의 국부적인 기하구조까지 고려하여 이에 맞도록 하는 데 이러한 정보를 제어함으로써 달성된다. 각막의 표면으로부터 도출되는 점구름(point cloud)을 형성하기 위하여 각막을 우선 스캐닝하는 것에서 시작한다. 이러한 점구름 및 임의의 기준면으로부터의 각 점의 고도는, 바람직하게는 컴퓨터 3차원 모델링그래픽을 사용하여 각막 매칭 표면을 형성하기 위하여 사용된다. 형성된 각막 매칭표면의 높은 점(high point)이, 각막의 가장 비대칭 지점에 해당되는 지가 결정된다. 굴절력은 통상 5도씩 증가하면서 측정되고, 72 극 스플라인(5×72=360)이 각막 매칭표면으로부터 각 5도의 간격으로 형성된다. 각 스플라인은 각각 5도 간격으로 각막의 형상을 매치한다. 바람직한 실시예에서, 각각의 스플라인은 높은 점으로부터 생성되어 콘택트렌즈의 소정 가장자리 경계로 방사상 바깥으로 연장한다. 각 스플라인은 일부분으로 분할되고, 이로부터 개별적인 중앙 및 주변 광학렌즈표면을 형성하기 위하여 분원(arc)이 형성될 수 있다. 개별적인 표면 구획의 경계는 스플라인에 의하여 방사상으로, 원주상으로는 제 1 또는 제 1 및 제 2 "구동레일(drive rail)"에 의하여 한정되며, 상기 각각의 구동레일은 원통의 횡단면과 각막 매칭표면에 의하여 이루어지며, 상기 원통횡단면 및 각막 매칭표면중 작은 것이 큰 것에 의하여 둘러싸여진다. 따라서, 분원, 스플라인, 제 1 및 제 2 구동레일과 한정된 렌즈 기저부(base)를 기초로 하여, 잘 알려진 표면형성 식에 의하여 비교적 작은 렌즈의 표면구획이 형성된다. 각막교정렌즈는 동일한 변형을 기초로 하여 만들어질 수 있다.
본 발명은 일반적으로 콘택트렌즈 및 그를 제조하는 방법, 특히, 개개인에게 맞는 비대칭, 비구면 콘택트 렌즈 및 그 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 특징과 장점들은 아래와 같은 첨부도면을 참고로 하는 바람직한 실시예에 대한 설명에 의하여 더 명확하게 이해될 것이다.
제 1A 및 제 1B는 각막상에 위치하는 본 발명에 의한 콘택트렌즈에 대한 측면도(즉, Y-Z평면) 및 평면도(즉, X-Z평면)이다.
도 2는 콘택트렌즈를 제조하기 위한 시스템에 대한 개략도이다.
도 3은 점구름(point cloud)의 개력적인 상부 전방도이다.
도 4는 데이터 지점을 통하여 연결된 복수의 스플라인을 가지는 점구름의 개략적인 상부 전방도이다.
도 5는 데이터 지점을 통하여 연결된 복수의 스플라인을 가지는 다른 실시예에 의한 점구름의 개략적인 제 2 상부 전방도이다
도 6은 표면을 횡단하는 한 쌍의 평면을 가지는 각막 매칭표면의 투시도이다.
도 7A 및 7B는 각각 도 1A 및 1B에 도시된 콘택트렌즈에 대한 상부입면도 및 상부 투시도(같은 크기의)이다.
도 8은 일부분이 파단된, 본 발명에 의한 콘택트렌즈의 투시도이다.
도 9는 도 8의 9-9선을 따라 취한 단면도로서, 화살표 방향에서 바라본 것이다.
도 10은 콘택트렌즈에 대한 횡단면도로서, 각막상에 위치하는 공막의 자락부분(skirt)을 가진다.
도 11은 렌즈표면의 1/4상에만 위치하는 비교적 향상된 시력 영역을 가지는 본 발명의 이중 초점렌즈의 입면도이다.
도 12는 중앙 시각영역 및 외부 주변영역 사이에 비원형 경계를 가지는 렌즈에 대한 입면도이다.
도 13은 중앙부와 환상 원환부를 포함하는 오프셋된 중앙 시각영역을 가지는 렌즈에 대한 입면도이다.
도 14는 각막상에 위치하는 각막교정 콘택트렌즈의 횡단면도이다.
도 15는 각막의 횡단면도이다.
바람직한 실시예에 대한 상세한 설명
도 1A 및 도 1B에서는, 본 발명에 의한 비대칭 비구면 콘택트렌즈 10가 도시되어 있다. 콘택트렌즈 10는 착용자의 눈 12위에 놓여있는 상태가 도시되어 있다. 눈은 각막 14과 공막(sclera) 16을 포함한다. 렌즈는 눈의 각막부분에만 놓여져 있는 것이 바람직하다. 그러나, 다른 실시예에서는, 렌즈 10가 공막 가장자리를 포함할 수 있고, 따라서 공막의 일부분을 덮을 수 있다.
본 발명에 의한 비대칭 비구면 콘택트렌즈를 제조하기 위한 공정이 도 2에 플로우 차트로 개략적으로 도시되어 있다. 공정은 각막 이미지 포착시스템 610, 고도분석프로그램 620, 컴퓨터 이용 설계 시스템 630, 명령 프로세서 640 및 렌즈성형시스템 650을 포함한다. 각막 이미지 포착 시스템 610은 콘택트 렌즈를 착용해야할 환자의 각막 14의 3차원적 국소해부학적 지도를 발생시키기 위하여 고도 분석시스템 620과 함께 사용된다.
컴퓨터 이용 설계 시스템 630은 명령 프로세서 640을 통하여 렌즈성형시스템 650으로 데이터를 보내기 전에 각막의 국소해부학적(지형학적) 데이터를 변경하고 편집하는 보조도구로 사용된다. 명령 프로세서 640는 성형되어야 할 렌즈표면을 설명하는 국소해부학적(지형학적) 데이터를 컴퓨터 이용 설계 시스템 630으로부터 받아서, 렌즈 성형 시스템 650에 필요한 일련의 명령/제어 신호를 발생한다. 렌즈성형 시스템 650은 특정한 고객의 맞춤 콘택트렌즈를 성형하기 위하여 렌즈 성형 시스템의 3차원 이동(직교, 원통 및 구면좌표계와 같은 좌표계에서 X,Y,Z)을 나타내는 일련의 명령을 접수한다.
각막 이미지 포착시스템 610 및 고도 분석프로그램 620은 PAR 각막 국소해부학 시스템("PAR system"), PAR 비젼 시스템으로부터 상용화된 시스템을 사용하는 것이 바람직하다. 고도 분석프로그램 620은 프로세서에 의하여 실행되는 소프트웨어 프로그램인 것이 바람직하다. 프로세서는 보통의 디자인일 수 있고, IBMTM호환 개인용컴퓨터일 수도 있다. 프로그램 620은 3차원 성분, Z-Y쌍 및 픽셀의 밝기를 기초로 한 X-Y쌍 데이터 각각을 위한 Z좌표을 발생시키는 알고리즘을 사용한다. 각 지점의 고도, 즉 Z 좌표를 계산하기 위한 한가지 방법으로서, 환자 각막 600에서 측정되는 밝기 및 X-Y좌표를, 이미 알려진 고도를 가지는 기준표면, 예를 들면 알려진 반경의 구면의 좌표와 밝기와 비교하는 것이다. (기준값은 프로그램 620에 미리 저장될 수 있다) 고도분석시스템 620으로부터의 최종 출력은 점구름(point cloud; 바람직하게는 2000개 이상의 점을 가지는)로 알려져 있는, 각막 14 상에 있는 복수의 지점에서의 X-Y-Z좌표이다. X-Y-Z좌표 값을 많이 알수록, 이하에서 설명될 콘택트렌즈의 성형 정확도가 향상된다. 각막상의 지점에 대한 위치 및 고도정보를 필요한 정밀도로 제공하는 X, Y, Z데이터를 발생시키기 위하여, 당업자가 알고 있는 공지의 방법을 사용할 수 있음은 명백하다. 본 실시예에서는 X-Y평면에서 보았을 때, 약 1500개의 점이 격자 패턴으로 흩어져 있으며, 각 점은 X, Y 방향으로 약 200마이크론 정도 떨어져 있다.
고도분석시스템 620으로부터의 X-Y-Z데이터는, 관련분야에서 알려져 있는 어떠한 수의 기계특정 방법(machine-specific ways)으로 포맷될 수 있다. 본 발명의 바람직한 실시예에서는, 데이터가 데이터 교환 파일 포맷(DXF)으로 포맷된다. DXF 포맷은 공업표준포맷이며, 데이터의 응용간 변환에 일반적으로 사용되는 것이다. DXF 파일은 ASCII데이터 파일이며, 보통 사용되는 대부분의 컴퓨터 이용 설계 시스템(CAD system)에 의하여 읽혀질 수 있다.
도 3 및 4에서는, Z축 방향에서 본(즉 X-Y평면에서의) 점구름 100이 도시되어 있다. 각 지점은 환자 각막의 특정 위치에 대응된다. 데이터는 일반적으로 약 10mm×10mm 영역으로 한정되는 눈의 일부분에서 생성된다. 따라서, 50열의 데이터 점이 있다. 환자 각막 표면의 형태와 매치되는 표면 108이, 고도분석프로그램(도 6)에 의한 데이터 지점 출력으로부터 컴퓨터 이용 설계 시스템 630에 의하여 발생한다. 바람직한 실시예에서, 캄퓨터 보조 디자인 시스템 630은 아리조나에 있는 매뉴펙추어링 컨설팅 서비스 어브 스코츠달(Manufacturing Consulting Service of Scottsdale)에 의하여 상용화된 앤빌 5000TM을 사용한다.
바람직한 실시예에서, 각막 매칭 표면 108은 점구름 100의 데이터 지점을 통하여 복수의 스플라인 102를 먼저 형성함으로써 발생된다. 복수의 데이터 지점(즉, 마디점(knot point))을 횡단하는 스플라인의 형성은, 그 자체가 관련 업계에 널리 알려져 있고, 일단 입력 데이터가 들어가기만 하면, 앤빌 5000TM에 의하여 수행될 수 있다. 표면 모델의 형성에 대한 추가 정보를 위해서는, "시력향상장치 및 방법"이라는 명칭으로 1996. 10. 11일에 출원된 제08/731,334호 출원을 참고한다. 바람직한 실시예에서, 공지의 비추론 균일 B-스플라인 식(non-rational uniform B-spline formula)이 스플라인 형성을 위하여 사용된다. 물론, 3차 스플라인식 또는 추론 균일 B-스플라인 식과 같은 다른 공지의 수학적 스플라인 식에 의하여 형성될 수도 있다. 도 4에 도시되어 있는 바와 같이, 본 실시예에서는, 스플라인 102 각각이 X축에 평행한 평면내에서 연장한다. 그러나, 스플라인은 Y축에 평행한 평면내에서 연장할 수도 있다. 도 5에서는 몇몇은 Y축에 평행한 평면내에서 연장하고, 나머지는 X축에 평행한 평면 내에서 연장하는 스플라인 102'가 형성될 수 있다.
검색된 눈의 각막표면과 매치되는 도 6의 표면 108이 스플라인 102 및 102'로부터 발생된다. 복스의 스플라인 102으로부터 표면을 형성하는 데 사용되는 다수의 공지된 수학식이 있다. 바람직한 실시예에서는, 잘 알려진 너브(nurb) 표면 방정식이 스플라인 102으로부터 표면을 형성하기 위하여 사용된다. 한 실시예에서는, 눈의 검색된 부분이 약 10mm×10mm이기 때문에, 약 50개의 스플라인 102이 형성된다. 도 4에 도시되어 있는 바와 같이, 표면 108을 용이하게 계산하기 위하여, 작은 수(예를 들면 5)의 인접 스플라인에 대하여 외부표면 구획 104가 형성된다. 인접하는 외부 표면 구획 104들의 일부분은 공통의 경계 스플라인을 공유한다. 따라서, 각 점구름에 대하여 약 10개의 외부표면 구획 104가 형성된다. 10 개의 외부표면 구획 104는, 검색된 각막형상과 매치되는 하나의 합성 표면 108을 만들기 위하여, 관련업계에서 공지된 방식으로 앤빌 5000TM에 의하여 함께 전달된다.(만약 계산의 편이성이 관심사가 아니라면, 중간 단계 없이 50 스플라인 모두가 함께 표면을 형성하는 데 사용된다). 또한, 합성표면을 형성하지 않고 외부표면 구획이 사용될 수도 있다. 또한, 외부표면 구획은 10개에 한정되지 않으며, 필요한 어떠한 수가 될 수도 있다.
원래의 데이터 지점 및 스플라인 102의 마디점(knot point)은, 너브(nurb) 표면 방정식을 사용하여 표면이 수학적으로 생성되기 때문에, 반드시 표면 108상에 놓여질 필요는 없다. 그러나, 표면 108은 이러한 지점이 미리 정하여진 오차범위 이내에 있을 것으로 예측된다.
발생된 각막 매칭표면 108상에서 높은 점(가장 큰 Z-좌표를 가지는 지점)이 결정된다. 소정의 직경을 가지는 원통 106이 Z-축에 평행한 축을 따라 각막 매칭 표면 108 위로 돌출되고, 높은 점(이하에서는 "국부 Z축"이라 함)을 관통해 지나간다. 원통 106은 8 내지 9.5mm의 직경을 가지는 것이 바람직하며, 원통 106과 표면 108의 교선이 원 106'을 형성하며, 이 원 106'은 성형될 콘택트 렌즈의 외부크기가 된다. 높은 점은 렌즈의 광학부분의 광학적 중심이 되는 것이 바람직하다. 렌즈의 광학적 중심은 각막의 가장 높은 점 주위에 배치되는 것이 바람직하며, 이는 그 점에서 각막이 가장 덜 비구면이고 따라서, 가장 나은 광학을 제공하기 때문이다. 이중 초점 렌즈가 사용되는 경우에는, 동공의 중심이 높은 점과 아주 다르다면, 렌즈의 중심이 동공의 중심 위에 위치하는 것이 편리하다.(동공중심은 각막의 높은 점과 반드시 관련될 필요는 없다) 동공 위에 중심을 가지는 이중 초점 렌즈를 장점은, 사람이 아래를 볼때(예를 들어 독서할 때와 같이), 렌즈의 고배율부를 통하여 볼 수 있도록 한다는 데 있다.
콘택트렌즈의 외부 한계(예컨데, X-Y평면에서 보았을 때 8 내지 9.5mm의 원)는 반드시 점구름 내부에 있어서, 렌즈의 전방표면 및 후방표면이 측정된 각막 데이터를 기초로 형성될 수 있도록 하여야 한다. 렌즈의 광학적 중심이 각막의 높은 점 위에 있고, 원 106'가 4.75mm의 반경을 가지도록, 디자인 시스템 630이 디폴트되어 있는 것이 바람직하다. 컴퓨터 이용 설계 시스템 630은 점구름에 대하여 (X-Y평면상에), 예를 들면 모니터 스크린상에 디폴트 원106'를 도시함으로써, 원 106'이 점구름 내에 있는 것을 작동자가 확인할 수 있다. 또한, 시스템 630은 원 106'이 점구름 내부에 있는 지를 결정하기 위하여 조정될 수 있다. 또한, 원 106'이 점구름 100 내부에 완전하게 놓여 있지 않는 경우, 사용자는 원 106'이 각막 데이터 점구름 내부에 놓여지도록 원을 조절(중심을 옮기거나 원의 반경을 변화)할 수 있다. 최악의 경우, 스캐닝된 눈으로부터의 데이터가, 확실하게 콘택트 렌즈가 환자의 각막에 적절하게 맞추기에 충분치 않은 경우에는, 눈을 재스캐닝할 수 있다. 또한, 점구름의 면적을 더 크게 할 수도 있다. 원 106'는 단지 X-Y평면에서 보았을 때에만 원이다. 사실, 원 106'은 국부 Z-축으로부터 일정거리(원통 106의 반경) 떨어져 있는 밀폐된 형상을 하고 있다.
적절한 원이 선택되고 나면, 원106'의 국부 Z-축을 포함하는 가상적인 평면(도 6참고)이 발생된 각막 매칭 평면 108에 의하여 예를 들면 평면 110으로 뚫고 지나간다. 평면 110과 표면 108 사이의 교선이 제 1 곡선 112를 형성한다. 그 다음으로, 평면 110이 국부 Z-축 주위로 규칙적인 간격, 바람직하게는 5도씩 회전한다. 따라서, 두 번째 평면은 선 114를 따라 연장한다. 두 번째 평면과 표면 108 사이의 교선은 제 2 곡선 116을 한정하며, 이는 도 6에 점선으로 도시되어 있다. 이러한 과정은 전체 원에 걸쳐 국부 Z-축 주위로 5도씩 계속되어, 평면과 형성된 각막매칭표면 108의 교선에 의하여 72(360°/5°)개의 곡선이 한정된다. 가상평면 각각은 공통의 Z-축을 관통하여 연장된다. 곡선 112 또는 116의 수는 제한없이 증가되거나 감소될 수 있다. 그러나 적어도 24개가 되는 것이 바람직하다.
72개의 곡선 각각은 각각의 곡선을 한정하기 위하여 (시스템 630에 의하여 수행될 수 있는) 스플라인으로 수학적으로 맞추어져서, 이러한 정보가 컴퓨터 이용 설계 시스템 630으로 계속 진행한다. 또한, 다수의 공지 스플라인식 중 하나가 72개의 곡선 각각에 대하여 스플라인 식을 지정하기 위하여 사용된다. 바람직한 실시예에서는, 발생된 표면 108을 지나가는 5도씩 마다의 곡선을 나타내는 스플라인을 발생하기 위하여 비추리 균일 B-스플라인식이 사용된다. 72 곡선 중 각각에 대한 두 번째 세트의 72 스플라인이 생성된다. 두 번째 세트의 스플라인 각각은 3차 방정식(즉, y=ax3+bx2+cx+d)을 만족하는 것이 바람직하다. 스플라인상의 마디점들은 약 1 내지 2 마이크론만큼 떨어져 있는 것이 바람직하다. 도 1A에 도시된 바와 같이, 본 출원의 발명자는 대부분의 환자에 있어서, 각막 14이 눈의 나머지 부분에 대하여 본래 기울어져 있다(즉, 각막의 기저부(base)가 동공축에 직교하지 않는다)는 것을 발견하였다. 기울어진 각도는 동일인에게서도 눙에 따라 다르다. 또한, 동일한 눈에 있어서도, 기울어진 각도가 각막 기저에서 측정되었는지, 아니면 다른 임의의 돌출 원통에서 측정되었는지에 따라 변한다. 예를 들면, 국부 Z축 주위의 직경 7mm 지점에서의 기울어짐 각도는 무시할 수 있을 정도인 반면, 직경 3mm 지점에서는 종종 각막 기저에서의 값과 반대되는 각도로 기울어져 있다. 7mm의 돌출된 원에서의 기울어짐 각도가 없다는 사실은 매우 흥미로운 현상이다. 왜냐하면, 이러한 직경은 각막의 광학부분의 외부 범위에 상당하기 때문이다. 기울어짐 각도는 X축 및/또는 Y축에 관련되어 있다.
각막 기저부(즉, 각막과 공막 사이의 이행부)는 눈에 대하여 기울어져 있다. 출원인은 각막 기저가 X축 및 Y축 주위로 평균 약 2 내지 3도 기울어져 있다고 믿고 있다. 실제로, 출원인은 기울어짐 각도가 6도에 이른다고 발표하고 있다. 따라서, 이러한 기울어짐을 고려하지 않은 콘택트렌즈는 렌즈의 광학부분을 적절하게 정렬시킬 수 없고, 따라서 시력을 감퇴시킨다.
이러한 기울어짐 각도 α는 도 1A에 도시된 점구름의 좌표계의 X축 및 Y축에 대하여 측정된다. 기울어짐 각도 α를 결정하기 위하여, 각막상의 높은 점 18(즉, 최대 높이 Z값을 가지는 점)이 점구름으로부터 우선 결정된다. 평면 20은 높은 점 18에 접하여 연장되고, Z축에 대하여 수직이다. 평면 20에 평행한 가상의 기준평면 24이 각막 기저 22를 횡단한다. 기울어짐 각도 α는 기저 22와 기준평면 24 사이에 놓여지는 각도이다. 이 각도 α는 눈에 대한 각막의 3차원적 기울어짐 각도이다. 원점을 포함하는 X-Y-Z좌표계는 완전히 임의적이고, 고도분석프로그램(예컨데, PAR system)에 의하여 결정된다. 렌즈 10는 전방표면 28과 후방표면 30 및 기저 또는 가장자리 26을 가질 것으로 예상된다. 전방 및 후방표면 28, 30은 각각 중앙 광학부분 32와 외부주변부분 34(도 7A 및 7B)을 가진다. 주변부분 34의 후방표면은 비대칭 및 비구면적으로 각막의 대응 주변부분과 매치되며, 렌즈가 착용자의 눈에 착용되었을 때 렌즈 주변부분 아래에 놓인다.
콘택트렌즈의 중앙부분 32은 렌즈의 광학부분이며, 바람직한 실시예에서는, 대략 7.0 내지 7.5mm의 직경을 가진다. 중앙 광학부분 32은 내부(중앙)광학부분 36과 주변광학부분 38으로 이루어져 있다. 내부 중앙부분 36(즉, 렌즈 10)의 기하학적인 렌즈 중앙 52은 각막의 가장 높은 점 18위에 배치되는 것이 바람직하다. 그러나, 이중초점 렌즈에 있어서는, 내부 광학부분 36의 기하학적인 중앙은 동공의 중앙 위에 배치된다.
렌즈의 내부광학부분 36과 주변광학부분 38 사이의 경계는 1 구동레일(drive rail) 48로 알려져 있다. 유사하게, 주변광학부분 38과 외부주변지형부분 34 사이의 경계는 제 2 또는 외부 구동레일 50으로 알려져 있다. 구동레일 48과 50 모두는 국부 Z축을 따르는 소정 직경을 가지는 원통의 돌출에 의하여 생성된다. 이러한 원통들 및 표면 108과 매치되는 각막의 교선이 제 1 구동레일 48 및 제 2 구동레일 50을 각각 한정한다. 바람직한 실시예에서, 구동레일 48은 3mm의 직경을, 구동레일 50은 7.0 내지 7.5mm의 직경, 바람직하게는 7.0mm의 직경을 가진다. 렌즈는 8.5 내지 11mm, 바람직하게는 9.0 내지 9.5mm, 더욱 바람직하게는 9.0mm의 외부 직경을 가지는 것이 바람직하다.
렌즈 10의 표면을 형성하기 위하여, 가장 바람직한 현재의 실시예에서는, 내부광학부분 36이 가장 먼저 한정되고, 내부주변부분 38이 그 다음으로, 외부주변부분 34가 가장 나중에 한정된다. 각각의 부분 36, 38 및 34에서, 후방표면이 가장 먼저 한정되고, 그 다음으로 전방표면이 한정된다.
도 7A 및 7B에서는, 내부광학부분 36이 네 개의 4분원 40,42,44,46으로 분할되어 있다. 분원 40 내지 46은 그 밑에 놓여있는 각막 매칭표면을 기초로 결정된다. 각각의 분원 40~46은 공통의 중앙지점 52에서 시작하여, 아래에 놓여있는 각막표면에 가장 맞는 맞춤을 형성하기 위한 형상을 가진다. 분원(arc)은 두 번째 세트의 발생 스플라인 (112, 116등)을 이용하여 결정되는 것이 바람직하다. 도 7A 및 7B에 도시된 바와 같이, 스플라인 112은, 위에서 이래로 보았을 때(즉, 국부 Z축을 따라서 보았을 때) 극방향 또는 방사상으로 연장하는 선에 대응되며, 분원 42를 형성하는 데 사용된다. 간편하게 생각해보면, 3개의 점이 부원을 한정하게 된다. 바람직한 실시예에서는, 이러한 세 개의 점은 중앙점 52과, 제 1 구동레일 48과 만나는 스플라인 112 상의 점 및 중앙점 52와 구동레일 48 사이에 있는 스플라인 112의 방사방향 중간점이다. 스플라인의 방사방향 중간점은 위에서 보았을 때, 중앙점 52과 구동레일 48 사이의 거리의 1/2만큼 거리를 가지는 위치에 있다. 따라서, 구동레일이 1.5mm의 반경을 가지는 경우에는, 스플라인의 중간점은 국부 Z축으로부터 0.75mm의 방사방향 거리에 위치하게 된다. 나머지 3개의 분원 40, 44, 46도 유사한 방식으로 형성된다. 분원 40~46이 두 번째 세트의 표면 스플라인으로부터 도출되기 때문에, 분원 40~46은 각막의 형상에 맞는다고 말할 수 있다. 뒷표면의 아치형 형상 때문에, 역시 아치형을 가지고 뒷표면을 기준으로 (및 바람직한 굴절교정 및 렌즈재료로) 만들어지는 앞표면이 굴절을 제공한다. 즉, 시력교정을 제공하는 데 유리하게 사용되는 광학특성을 가진다. 내부중앙부분 38내에 있는 렌즈의 내부광학 사분원 각각의 후방표면(즉, 구동레일 48과 두 개의 인접하는 분원 40,42;42,44;44,46; 또는 46,40에 의하여 한정되는 표면)은, 일단 표면의 경계가 한정되고 나면, 공지의 표면합성식(surface blending formula)에 의하여 발생된다. 바람직한 실시예에서, 널리 알려진 다음과 같은 식이 2차곡면으로서의 각 사분원을 형성하기 위하여 사용된다.
Ax3+ By2+ Cz + Dxy + Eyz + Fx2+ Gx + Hy + Jz + K=0 ; A,B,C,D,E,F,G,H,I,J,K는 상수
후방표면은 인접하는 분원, 예를 들면 분원 40 및 42 사이에서 예를 들면, 공통의 중앙점 52에서 제 1 분원 40으로부터 구동레일 48을 따라 제 2 분원 42로 혼합된다. 이는 일련의 분원을 곡선 40 및 42 사이에 삽입하는 것으로 생각될 수 있으며, 각각의 분원은 이전 분원에 점차적으로 가까운 지점에서 중앙 52과 레일 48을 지나간다. 따라서, 렌즈의 뒷 광학적 사분원 표면은 관련분야에서 "곡선-쌓임(curve-drive)" 표면이라 불리는 혼합된 표면이 된다. 렌즈의 후방표면상에 있는 중앙렌즈부분의 나머지 3개의 사분원표면도 유사한 방식으로 형성된다.
내부광학부분 36의 발생된 후방표면은 쌓인(driven) 지형이 된다. 즉, 렌즈 내부중앙부분 36의 후방표면의 형상은 그 아래에 있는 각막 부분의 형상에 종속된다. 따라서, 렌즈의 광학적부분내에 있는 후방표면상의 각 국부표면구획은 그 아래에 놓인 각막의 개별적인 국소 부분의 형상과 맞게 된다. 두 번째 발생된 스플라인 세트(112, 116등)가 분원 40~46에 아주 근접해 있기 때문에, 광학적영역에서, 후방표면은 각막의 형상과 매치되기 위하여 마주보는 각막의 형상과 맞게 된다. 공지의 차이스 심플 렌즈식(Zeiss simple lens formula)을 이용하여 요구되는 굴절율을 기초로 결정되는 반경을 가지는 두 개의 인접 분원 사이를 조절함으로써, 아래에서 설명될 바와 같이, 전방표면이 형성된다.
내부광학부분의 전방표면은 렌즈의 후방표면이 형성된 다음에 형성되는 것이 바람직하다. 렌즈의 앞표면은 바람직한 광학적 특성(예를 들면, 구면 또는 원환체)을 제공하기 위항 형상을 가진다. 원환체 표면이 형성된 경우에는, 원환체 랜즈를 형성하기 위하여 일반적으로 사용되는 공지의 차이스심플 렌즈식을 사용하여 전방표면이 조절될 수 있다. 물론, 앞표면이 형성되기 전에, 착용자에게 요구되는 굴절율을 컴퓨터 이용 설계 시스템 630에 입력하여야 한다. 정보는 컴퓨터 이용 설계 시스템 630이 렌즈의 앞표면 형상을 결정하기 위하여 이러한 정보를 사용할 수 있도록 종래의 방법으로 입력될 수 있다. 두 개의 인접 분원이 90도의 간격으로 배치되어 있기 때문에, 차이스 심플 렌즈식은 변형될 필요가 없다. 렌즈의 앞표면은, 렌즈의 두께를 최소로 유지하면서, 굴절율을 제공하기 위하여 후방표면과 동일평면상에 있지만 후방표면 분원과 오프셋되어 있는 축을 기초로 형성된다.
분원 40~46이 반드시 90도이어야 할 필요는 없다: 이는 단지 차이스 식을 사용하기에 편리하기 때문에 정한 것이다. 또한 180도 떨어져 있는 축이 동일한 반경을 가질 필요가 없으며, 대부분의 경우에는 그러하지 아니하다. 따라서, 렌즈의 앞표폄 또는 전방표면은 다중-원환 형상을 가진 것으로 더 정확하게 설명될 수 있다. 그러나, 현행의 용어와 일치시키기 위하여, 앞표면은 원환 형상으로 나타내어 질수도 있다.
렌즈의 주변광학부분 38을 형성하기 위한 공정을 설명한다. 이 경우에도, 바람직한 실시예에서는, 렌즈의 후방표면이 먼저 결정된다. 도 7A 및 7B에 도시되어 있는 바와 같이, 전방 및 후방표면은 15°의 국부표면구획으로 분할되어 있다. 각각의 국부표면 구획은 내부 레일 48의 1/24 주변연장부분(360 °/15°)과, 외부 레일 50의 1/24 주변연장부분(360 °/15°)과, 제 1 방사 연장 분원 및 제 2 방사 연장분원에 의하여 한정되어 있다. 예를 들면, 내부광학부분내에 있는 국부표면구획의 하나의 예인 국부표면구획 54은 내부레일 48의 1/24 부분과, 외부 레일 50의 1/24 부분 및 분원 56, 58로 둘러싸여 있다. 모든 분원은 반드시 극방향 또는 방사방향으로 연장하고, 이 분원들은 원점 52에서 시작한다. 분원 56, 58의 형상은 두 번째 세트의 스플라인에 의하여 도출되며, 따라서 렌즈의 그 부분 아리에 놓여있는 각막표면으로부터 도출된다. 물론, 모든 분원은 아래에 있는 각막과 최소한의 간격을 유지하도록 하는 형상을 가진다. 따라서, 필요한 경우(즉, 하나의 분원이 방해하는, 즉 각막표면과 교차하는 경우)에는, 렌즈의 광학부분의 후방표면이 각막으로부터 간격을 가질(떨어져 있을)수 있도록, 렌즈의 전체 광학부분이 "들려(lift)"질 수 있다.
(56과 58과 같은) 분원은 아래에 놓여 있는 각막의 형상과 매치되는 두 번째 세트의 스플라인을 기초로 결정되는 것이 바람직하다. 분원을 한정하기 위한 첫 번째 점(예컨데, 분원 56을 위한 점 62)은 각각의 스플라인과 내부구동레일 48과의 교점이 된다. 유사하게, 두 번째 분원을 위한 점(예컨데, 분원 56을 위한 점 64)은 각각의 스플라인과 외부구동레일 50과의 교점이 된다. 각 스플라인(예를 들면, 도 6의 112, 116)의 내부레일 48과 외부레일 50 사이의 방사 중간점(예컨데, 분원 56을 위한 점 60)은 분원을 한정하기 위한 세 번째 점으로 이용된다. 세 개의 점이 분원을 한정하기 때문에, 분원은 이러한 세 개의 점 60, 62, 64를 교차하는 원형 곡선으로 간단하게 결정된다. 국부표면 구획 54의 형상은 두 개의 인접 분원 56, 58 사이 및 내부구동레일 48과 외부구동레일 50 사이에서 조절함으로써 얻어진다.(즉, 극부표면구획의 외부경계). 이러한 조절된 표면은 공통의 중심점(예를 들면, 중앙부분 36을 위한 중심점 52)으로부터 도출되는 것이 아니고, 내부구동레일 48로부터 도출된다. 따라서, 이러한 국부표면구획 조절표면은 관련분야에서 곡선그물표면(curve mesh surface)으로 알려져 있다. 렌즈의 광학부분 32의 내부주변부분 38 내에 배치되어 있는 나머지 국부표면구획의 후방표면 형상도 국부표면구획 54의 그것과 동일한 방식으로 결정된다. 전체적인 효과는 각각의 표면구획이 아래에 놓여 있는 각막표면부분의 기하학적 형상에 맞게 된다는 것이다.
내부주변광학부분 38의 앞(전방)표면은 차이스 심플 렌즈식을 이용하여 결정될 수 있다. 그러나, 이러한 렌즈식은 90도 간격을 가지는 굴절에 한정되기 때문에, 식은 국부표면구획의 수만큼 나누어져야 한다. 즉, 본 실시예에 의한 렌즈는, 도 7A 및 7B에 도시되어 있는 바와 같이, 15도 간격으로 나뉘어 있고, 따라서 각 90도 간격마다 6 (90°÷15°)개의 국부표면구획을 가지므로 이 경우에는 6개의 식으로 분할되어야 한다.
렌즈의 외부주변부분 34가 결정된다. 외부주면부분의 후방표면은 그 아래에 놓여 있는 각막 형상과 비대칭 비구면적으로 매치되는 것이 바람직하다. 외부주변부분 34에서는, 각 구획의 표면적을 감소시켜, 렌즈의 후방표면의 결과적인 형상이 가능한 한 큰 범위에서 각막의 실제 형상과 매치되도록 하기 위하여, 국부표면구획 66이 5°구획으로 분할되는 것이 바람직하다. 각 구획 66은 제 2 구동레일 50과, 기저 26과, 제 1 스플라인 68 및 제 2 스플라인 70에 의하여 한정된다. 스플라인 68, 70은 렌즈의 후방표면이 그 아래에 있는 각막의 형상과 매치되도록, 아래의 각막과 맞는 최적의 곡선을 제공하고, 각막의 지형 데이터를 기초로 하는 수학적으로 도출된 곡선이다. 구동레일 26, 50 및 스플라인 68, 70 사이에 배치되는 렌즈의 후방표면은, 이들 경계 내부에 부드러운 곡선그물표면을 형성하기 위하여, 조절된다.
외부주변부분 34의 앞표면은 콘택트렌즈의 광학영역 밖에 있기 때문에, 렌즈에 도수를 제공하도록 성형될 필요가 없다. 따라서, 원 106과 동일한 공간에서 연장되는 렌즈의 기저 26에서 소정의 최소 가장자리 두께를 가지도록, 제 2 구동레일 50에서 내부주변광학부분 38과 렌즈의 교선으로부터 지수적으로 감소하는 부드러운 형상일 수 있다. 물론, 렌즈 기저에서의 최소 가장자리 두께는 렌즈 재료에 관계되고, 콘택트렌즈의 균열위험을 최소화 하도록 너무 얇을 수는 없다. 콘택트렌즈의 외부주변부분 전방표면은 렌즈의 중앙광학영역 32로부터 렌즈의 기저까지의 부드러운 조절을 제공함으로써 착용자의 눈꺼풀을 방해하지 않도록 한다.
본 발명의 현재의 바람직한 실시예에서는, 상하부 눈꺼풀이 놓일 수 있는 리지(ridge)를 제공할 수 있도록, 외부주변부분 34의 앞표면 28은 횡단면으로 S-곡선의 형상일 수 있다(도 9). 따라서, 렌즈가 눈위에 편안하게 맞을 수 있고, 눈위에 렌즈를 지지하는 데 눈꺼풀이 도움을 줄 수 있다.
도 8 및 9에서는, 렌즈의 가장자리띠(edge fillet) 82 부분이 도시되어 있다. 가장자리띠 82는 렌즈의 전방표면 28과 후방표면 30 사이에 부드러운 조절이 있도록, 최소의 반경이 사용되게 결정된다. 렌즈의 외부주변부분 34 상에는 24개의 국부표면구획 66이 있기 때문에, 각각의 국부표면구획 66당 하나씩, 총 24개의 다른 반경 r이 결정되어야 한다. 가장자리띠 82와 렌즈 후방표면 30과의 경계 84는 두 표면이 동일한 경사로 점 84에서 만날 수 있도록 조화된다. 다시 말하면, 점 84에서 가장자리띠를 정의하는 아치형 곡선 방정식(arcuate equation)의 일차미분이 후방표면의 일차미분과 동일하다. 유사하게, 가장자리띠 82와 렌즈 전방표면 28 사이의 경계는 점 86에 있고, 두 표면은 이 점에서 동일한 경사로 만난다.
전방 및 후방표면에 대한 렌즈표면 데이터는 명령프로세서 640 및 컴퓨터 이용 설계 시스템 630으로 전송된다.
본 실시예에서, 컴퓨터보조 디자인 시스템 630은 렌즈의 전방, 후방표면 및 가장자리띠를 포함하는 전체 표면을 나타내는 상태 파일을 생성한다. 이러한 상태파일은 그 다음으로 명령프로세서 640으로 전달된다. 이러한방식으로, 렌즈의 전방, 후방표면 및 가장자리띠표면이 명령프로세서로부터의 정보에 따라 형성된다.
명령프로세서 640가, 성형되어야 할 렌즈 표면을 설명하는 X-Y-Z데이터를 포함하고 있는 상태 파일을 접수하고, 성형시스템 650을 제어할 일련의 명령을 발생시킨다. 명령프로세서 640는 컴퓨터 이용 설계 시스템 630으로부터의 X-Y-Z데이터를 취하고, 이 데이터를 사용하여, 렌즈성형시스템 650을 제어하는 데 필요한 제어신호를 발생하고, 이어서 렌즈 중심부를 성형한다. 명령프로세서 640은 렌즈성형시스템 650에 적합한 형태이고, 일반적으로 이 두 유니트는 렌즈성형시스템 650의 제조로부터 사용가능해진다.
사용가능한 컴퓨터 이용 설계 시스템 630으로는, 아리조나에 있는매뉴펙추어링 컨설팅 서비스 어브 스코츠달사의 상표명 앤빌 5000(AnvilTM5000)이나, 캘리포니아의 오토데크 어브 사우살리토(Autodeck of Sausalito)사의 애티튜트(AttituteTM), 오토밀(AutoMILLTM) 및 오터술프(AutoSURFTM); 및 커네티컷, 맨체스터에 있는 캐드키 인코포레이티드(Cadkey Inc.)사의 캐드키(CADKEYTM)가 있다.
전통적으로, 선반(latching)기술은 암호화된 프레이즈반(miller)의 정확도 또는 정밀도가 보장되지 않기 때문에, 렌즈 중앙부를 비대칭으로 3차원 성형하기에는 적합한 기술이 아니다. 그러나, 최근에 영국 라이체스터의 랭크, 테일러, 홉슨사(Rank, Tayler, Hobson Ltd.)에 의하여 제조된 옵티폼 선반(Optiform LatheTM)은 정밀하고 정교한 암호화된 프레이즈반을 가지고 있고, 렌즈 표면의 적어도 15°간격을 가지는 매 구획에 대하여 렌즈 중심부를 Z축 방향으로 깍을 수 있다.
바람직한 실시예에서는, 렌즈의 표면에 리지(ridge)를 만들지 않기 위하여 선반(lathe) 위에서 제조되어야 한다. 또한, 렌즈 중심부로부터 물질을 제거하는 몇몇 레이저 기술은 렌즈표면에 구덩이(pits)를 형성할 수 있기 때문에 적절하지 않다. 본 발명의 다른 실시예에서는, 렌즈성형시스템 650이 X, Y, Z방향으로 이동할 수 있는 3-중앙선 회전 암호 밀(three-centerline rotary encoded mill)일 수 있으나, 부드러운 이행부를 가지도록(날카로운 각도를 가지지 않도록) 렌즈중심부를 비대칭적으로 성형할 수 있는 다른 시스템이 대신 사용될 수 있다.
바람직한 선반공정에서, 선반 절단도구가 렌즈의 방사상 바깥쪽으로부터 렌즈 중심부로 나선형으로 진행한다. 절단도구는 15°간격으로 회전당 ±0.2mm 씩 Z방향으로 이동할 수 있다. 이러한 선반의 제약으로 인하여, Z방향으로의 렌즈 데이터 변화가 회전당 ±0.2mm 범위내에 있도록 렌즈 데이터가 직교축와 정렬된다. 선반 절단도구는 렌즈중심부의 일회전당 0.25마이크론(250Å)씩 방사 내부쪽으로 이동한다. 절단도구가 방사방향으로 이동하는 거리가 매우 작기 때문에, 절단도구의 나선운동은 렌즈 표면상에 부드럽고 잘 조화된 곡률을 제공한다. 따라서, 절단된 렌즈가 선반으로부터 제거되고 나면, 그에 대한 추가적인 마무리작업이 필요하지 않다. 일반적으로, 렌즈후방표면이 먼저 깍여지고, 그 다음으로 렌즈 전방표면이 깍여진다.
본 발명의 또 다른 실시예를 도시하는 도 11에서는, 중앙광학부분 36의 앞표면 28이 다른 형상을 가지고 있다. 예를 들면, 중앙광학부분 36의 앞표면 28은 구면, 원환체 등일 수 있다. 일반적으로, 렌즈 원환체 표면을 생성할 때의 제조한계(90도 이하의 분원을 지나가는 측정)가 축을 90도 간격으로 형성하도록 제한하기 때문에, 원환체 렌즈는 서로에 대하여 90도 간격으로 배치되어 있는 주축(major axes)과 부축(minor axes)을 가진다. 그러나, 실제 각막 원환부(toric portion)의 주축과 부축은, 대부분의 경우에, 서로에 대하여 90도 간격으로 배치되어 있지 않다. 본 발명에 따르면, 환자에게 요구되는 정확한 원환관계에 대응하는, 서로에 대하여 90도 이외의 각도를 가지고 배치되는 주축과부축을 가지는 중앙원환부분을 포함하는 어떠한 형태로 렌즈를 깍을 수 있다. 이러한 경우에, 차이스 심플 렌즈식이 서로에 대하여 90도 이외의 각도로 배치되는 주축과 부축을 고려하여 변형되어야 한다. 어떠한 경우에는, 여기에서 설명된 표면 모델링이, 필요한 작은 분원을 커버하는 측정을 가능하게 하고, 관련분야에서의 그러한 기술로 하여금 굴절분원(refraction arc)을 적절하게 변화시키게 할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에서는, 중앙광학부분 32내에 있는 렌즈의 앞표면이 중앙구면부 36과 주변원환부 38의 결합으로 이루어질 수 있다. 중앙부분 32의 중앙구면부 36는 약 2 내지 3.5mm의 직경을 가지는 것이 바람직하다. 중앙구면부 36는 각막의 가장 높은 지점(즉, 가장 큰 Z값을 가지는 각막상의 지점) 위에 위치하는 것이 바람직하다. 따라서, 렌즈는 각막의 가장 높은 지점에서 각막 위에 간격을 가질 수 있는 형상이다. 중앙부분 32은 일반적으로 약 7 내지 7.5mm 직경을 가진다. 중앙구면부 36 주위에 있는 중앙부분 32의 환상부 38는 그 아래에 있는 각막의 형상과 맞도록 원환체(toric shape)인 것이 바람직하다. 다시 말하면, 원환체 표면은 서로에 대하여 90도 이외의 각도를 가지고 배치되는 주축과부축 206 및 208을 가진다. 그러한 렌즈는 "핀-홀(pin-hle)"효과를 가지며, 단지 가운데 광선만이 눈에 이르게 한다. 구면으로 성형된 렌즈는 최적의 광학특성을 제공하기 때문에, 중앙구면부가 사용된다. 눈은 비구면 표면이지만, 가장 높은 점 주위에서 가장 구면에 가깝다(이러한 각막부분은 거의 구면이다). 그러므로, 렌즈의 2 내지 3.5mm 직경의 중앙부분이 구면이어도 되며, 따라서 렌즈가 최적 광학특성을 가지면서, 동시에 나머지 광학영역은 원환체이다.
중앙부분 32의 구면중앙부 36을 각막의 가장 높은 점 F"주위에 배치시키는 것이 바람직하기 때문에, 렌즈의 중앙부분 32은 눈의 기하학적 중심(GC)과는 오프셋되어 있다(도 13). 또한, 렌즈의 광학부분이 렌즈의 기하학적 중심부로부터 오프셋되어 있다. 도 12에 도시되어 있는 다른 실시예에서는, 위에서 보았을 때, 중앙광학부분 32이 외부주변부 34에 대하여 원형 경계를 가지지 않을 수 있으며, 특히 각막의 가장 높은 점이 기하학적 중심으로부터 상당히 많이 오프셋되어 있을 수 있다. 렌즈의 외부부분 34은, 렌즈 후방표면의 충분한 표면적 부분이 각막의 표면과 비대칭, 비구면으로 매치될 수 있도록, (직경방향으로) 0.5 내지 2mm의 폭을 가져야 한다. 따라서, 외부지형부 34 및 중앙광학부분 32 사이의 경계는 어느 정도 들쭉날쭉할 수 있으며, 특히 각막의 가장 높은 점이 렌즈의 기하학적인 중심에서 오프셋되어 있을 때에는, 도 12에 도시된 바와 같이 각막의 가장 높은 점 F" 근처에서는 더욱더 그러하다.
심한 교정이 필요한 각막을 가지고 있는 사람을 위해서, 본 발명은 렌즈가, 비대칭이고 비구면인 외부주변후방표면을 가지면서, 동시에 중앙광학부분 32의 전방표면이 원환형이 되도록 한다. 각막의 최대 및 최소반경이 측정되고, 축을 눈의 축상에 매치시키기 위하여 중앙 후방광학 원환체영역이 만들어진다. 전술한 바와 같이, 대부분의 경우에, 이러한 주축 및 부축은 서로에 대하여 90도 간격으로 배치되지 않는다.
종래의 렌즈 표면이 (원형 절단으로 인하여) 반드시 원형 형상을 가지고 있지만, 본 발명에서는 데이터와 성형 기술을 이용하면 이러한 제한이 없다. 표면분해(surface fragment)를 이용하면, 타원형렌즈 또는 잘려진(truncated) 렌즈형상을 포함하는 어떠한 형상으로도 선반가공될 수 있다. 본 발명을 이용하여 가공될 수 있는 다양한 렌즈형상으로 인하여, 제작하는 사람이 렌즈/눈꺼풀의 상오작용문제를 해결하기 위한 새로운 접극을 가능하게 한다. 눈꺼풀과 콘택트렌즈의 상호작용은 종래부터 콘택트 렌즈의 문제였다. 눈꺼풀이 감겨질 때, 렌즈의 가장자리와 충돌하여, 렌즈를 중심위치로부터 이동시키는 경향이 있다. 잘려진(turncated) 형상과 같이, 원형이 아닌 형상의 렌즈를 사용하면 눈꺼풀의 힘이 콘택트렌즈의 긴 가장자리를 따라 교란되고, 따라서 렌즈가 이동되는 경향이 줄어들게 된다. 또한, 타원형 렌즈가 사용되면, 타원의 더 넓은 직경이 각막의 연직 자오선(즉, 12시 방향으로부터 6시 방향으로)을 향하게 된다. 이러한 방향은 렌즈의 가장 좁은 부분으로하여금 눈꺼풀과 최초 접촉하게 하지만(눈꺼풀로부터의 힘이 렌즈의 가장 좁은 부분으로 집중될 것으로 생각된다), 좁은 부분은 가장 큰 내구표면에 의하여 지지될 것이다. 비원형 렌즈 디자인은 렌즈가 눈꺼풀에 의하여 제위치에서 벗어나는 것을 완화시키거나, 방지할 것으로 예상된다. 유사하게, 렌즈가 추가적이고 비의도적인 프리즘효과를 유발하지 않고, 각막의 가장 높은 점의 위치가 변화하는 것을 고려하여 광학영역 면적이 외부가장자리에 대하여 중심으로부터 벗어나게 될 것이다. 각막의 비대칭 비구면 윤곽과 매치되는, 본 발명에 의한 콘택트렌즈의 표면부 또는 비대칭 비구면 후방표면은, 종래의 어떠한 렌즈에 비하여, 렌즈가 더 견고하게 각막상에 놓여지도록 하며, 각막에 대하여 덜 회전하도록 한다. 본 발명의 이러한 장점은 몇가지 양상으로 나타난다. 우선, 전술한 바와 같이, 착용자가 눈을 깜박일 때 눈꺼풀은 렌즈를 이동시키는 경향이 있다. 본 발명에 의한 렌즈가 각막상에 견고하게 부착됨으로써, 이러한 이동이 덜 일어난다. 비록 렌즈가 이동하게 되더라도, 표면장력으로 인하여, 렌즈가 종래의 어떠한 렌즈보다 신속하고 정확하게 제위치(즉, 중앙 위치)로 복귀할 것이다. 종래의 대칭 비구면렌즈는 렌즈가 각막상에서 적절하게 방향을 잡도록 하기 위하여, 렌즈의 하부 분원(렌즈의 6시 위치)에 렌즈 재료보다 무거운, 벨러스트(ballast) 또는 "추"를 필요로 한다. 중력의 영향으로 인하여, 환자가 섰을 때, 종래 렌즈의 무거운 부분이 각막의 하부 분원으로 회전하는 경향이 있었다. 본 발명에 의한 렌즈는, 렌즈의 맞춤 비대칭 윤곽으로 인하여 렌즈가 각막상에 중심을 잡고 머물수 있도록 하므로, 중력 작용에 의하여 렌즈의 방향을 잡기 위한 벨러스트가 필요없다. 렌즈와 각막의 매치된 윤곽은 렌즈를 각막상에 적절하게 중심을 잡기 위한 열쇠(key)로 작용한다. 이중 초점렌즈의 더 도수가 높은 부분(더 가까운 물체를 보기 위한)이 렌즈의 하부 코방향 분원에 위치하는 것이 바람직하다(이에 대해서는 이하에서 상술한다.). 본 발명에 의한 렌즈는 그 비대칭(및 비구면)성 때문에, 렌즈의 하부 코방향 분원이 렌즈에 특유한 곳으로 한정된다. 유일무이하다. 다시 말하면, 오른쪽 렌즈는 오직 오른쪽 눈에만 맞고, 좌측 렌즈와 바뀔 수 없다.
본 발명에 의한 렌즈의 자동 정렬 또는 자동중심잡기 양상의 또 다른 장점은 이중 또는 다중초점렌즈의 응용에서 나타난다. 종래에는 이러한 렌즈로서 두 종류가 있었다: 우선, 이중 또는 다중렌즈부분, 즉, 나머지 부분보다 도수가 높은 부분이 하부 분원(inferior quadrant)내에 있었다. 두 번째 형태에서는, 이중 또는 다중초점 렌즈의 중앙부가 어느 정도 설정되고, 직경방향으로 갈수록 도수가 점진적으로 증가한다. 첫 번째 형태의 렌즈를 적절하게 방향 잡기 위해서는, 종래 기술에서는 렌즈의 방향을 잡기 위하여 중력을 인가하기 위한 벨러스트를 하부 분원에 배치하고 있다. 전술한 바와 같이, 환자가 기울어진 위치(예를 들면, 침대에서 독서하는 경우)에 있는 경우에는, 렌즈에 미치는 중력의 영향이 잘못되 방향으로 향하고, 정렬된 위치로부터 회전하여 밀려가는 경향을 가진다. 두 번째 형태의 이중 또는 다중초점 렌즈는 벨러스트가 필요하지는 않지만, 중앙 시각부분이 더 좁아진다. 본 발명에 의한 렌즈는 정렬을 위한 벨러스트가 필요없고, 렌즈가 정렬된 위치로부터 회전하거나 이동하지 않고 착용자가 어떠한 위치에 있을 수 있으므로, 본 발명에서는 첫 번째 형태의 이중 또는 다중초점렌즈가 더 바람직하다. 또한, 본 발명의 이중 또는 다중초점렌즈가 이동하는 경우에도, 렌즈가 눈물막상을 표류하여 신속하게 각막상에서 제위치로 자동 정렬할 것이다.
본 발명은 다양한 상업적 이용가능 재료, 즉, 친수성폴리머(예를 들면, 하이드로겔), 폴리(메틸 메타아크릴레이트), 또는 플루오르-실리콘 아크릴레이트(폴리러 테크놀러지), 신축성 플루오르 폴리머(예를 들면, 오쿨러 사이언스사의 A-FPP), 실록산 아크릴레이트(쿠퍼 비전), 스티리실리콘(오쿠텍), 1-부틸 스티렌/실리콘 아크릴레이트(PBH), 폴리술폰-플루오르 실리콘 아크릴레이트(프로그레시브 옵티컬 리서치) 및 플루오르폴리머(아메리카 하이드론)과 같은 견고한 가스 침투성 폴리머 재료로 제조되는 소프트, 하드 또는 가스 침투성 콘택트렌즈를 포함한다.
전술한 실시예중 하나에 있어서, 콘택트렌즈는 외부주변부분 54(도 10)으로부터 직경 바깥방향으로 뻗어 있는 공막 자락부분(scleral skirt)을 포함할 수 있다. 공막 자락부분 90은 아래에 있는 공막위에 걸쳐져 있다. 본 발명에 의한 렌즈는 공막으로부터 떠있지 않으며, 공막상에 놓여있다. 공막부분 90은 렌즈의 가장자리가 윗 눈꺼풀 아래에 얹혀있도록 한다. 따라서, 렌즈의 후방표면의 외부주변부분 90은 평균 공막 형상에 맞아서, 부분 90이 공막위에 걸쳐져 있도록 한다.
본 발명의 다른 실시예에 의하면(도 11), 증가된 도수를 가지는 광학표면은 렌즈 10', 즉 렌즈가 놓여있는 눈에 대하여 하부 코방향 부분에 있는 내부주변 광학부분 38내에 제공된다. 증가된 도수를 가지는 부분은 렌즈의 주변광학영역 전체에 걸쳐 연장하지 않는다. 도 11에서는, 렌즈 10'의 내부 중앙 광학부분 36(오른쪽 렌즈의)이 개략적으로 도시되어 있다.
네 개의 분원, 즉 하부 코방향 분원(INQ), 상부코방향 분원(SNQ), 하부 관자놀이방향 분원(ITQ), 상부 관자놀이방향 분원(STQ)으로 나타나 있는 4개의 분원을 한정하기 위하여 중앙부분 36을 가로지르는 좌표계 x 및 y축이 도시되어 있다. 이들 렌즈의 분원은 렌즈가 위치하게 될 눈의 사분원에 대응하도록 표시되어 있다. 본 발명에 의하면, 렌즈의 단지 제한적인 부분이 독서 또는 다른 가까운 물체를 보기 위한 행위(예를 들면, 개인위생, 요리 등)를 위하여 증가된 도수를 가지고 있다. 증가된 도수를 가지는 표면이 내부주변 광학부분 38내에 놓여져 있는 하부 코방향 분원부분에 한정되는 것이 바람직하다. 그러나, 본 발명의 실시예에서 가장 중요한 것은 제 1 광학영역에 대하여 증가된 도수를 가지는 제 2 광학부분이 렌즈의 전방 또는 후방표면상에 비대칭적으로 배치된다는 것이다. 중앙 및 주변부분의 상대적인 크기는 개인환자에 따라 선택된다.
바람직한 실시예에서, 렌즈 10'은 각각 제 1 및 제 2 굴절율을 가지는 제 1 및 제 2 광학영역 160, 162을 가진다. (더 큰 굴절율을 가지는) 제 2 광학영역 162은 렌즈의 전방표면(바깥으로 향하는 표면)에서 상대적으로 작은 부분을 차지하는 반면, (더 작은 굴절율을 가지는) 제 1 광학영역 160이 렌즈 10' 전방표면의 나머지 부분을 차지한다. 제 2 광학영역 162은 렌즈 주변부분 38의 하부 코방향 사분원내에 위치하는 것이 바람직하다. 제 2 광학영역 162은 제 2 구동레일 50에 대응하는 가장자리 156까지 연장할 수 있지만, 반드시 그러할 필요는 없다. 따라서, 본 발명의 바람직한 실시예에 의하여, 도 11에서 환자의 오른쪽 눈에 위치하는 렌즈 10'을 도시하고 있다. 좌측 눈에 위치하는 렌즈는 도 11의 거울상이 되어야 한다. 제 1 및 제 2 광학영역 160, 162 중 어느 하나 또는 둘 모두는 렌즈의 후방표면상에서 동일한 장점과 편의성을 가지지만, 렌즈의 후방표면은 일반적으로 지형적으로 쌓여진다(driven).
제 2 광학영역 162은 일반적으로 렌즈의 주변부분 154내에 있는 INQ에 걸쳐있는 것이 바람직하지만, 본 발명은 그에 한정되지는 않는다. 제 2 광학영역 162이 90도를 약간 초과하는 각도, 예를 들면 30도 내지 100도의 원호부분에 걸쳐있을 수 있다.
다른 굴절율을 가지는 제 1 및 제 2 광학영역 160, 162은 이중 초점렌즈를 제공한다. 제 2 광학영역 162의 굴절율은 렌즈의 나머지 부분의 굴절율보다 몇 디옵터, 예를 들면 3디옵터 이상만큼 더 클 수 있다. 예를 들면, 렌즈의 중앙부분 152 및 광학영역 162이 없는 주변부분 154는 함께 제 1 광학영역 160에 의하여 한정된 굴절율을 가진다. 이러한 중앙부분 152를 통하여 대부분의 빛이 통과한다.
렌즈의 중앙부분 152은 구면인 것이 바람직하다. 제 2 광학영역 162은, 환자 좌측눈에서는 9시방향 및 6시방향 사이에서, 우측눈에서는 6시방향에서 3시방향 사이에서, 렌즈의 주변부분 38 내에 배치되는 것이 바람직하다. 외부부분 162인 주변부분 38의 외부부분 162는 제 1 광학영역 160에 의하여 한정되는 초점거리를 가지고 있다. 이러한 배치로 하여금, 제 2 광학영역 162의 증가된 굴절율이 INQ내에 위치하고, INQ와 동일한 공간에 있게 되는 것을 가능하게 한다. 제 2 광학영역 162은 제 1 광학영역 160에서와 다른 초점거리를 이중초점렌즈에 제공하고, 렌즈의 상부 관자놀이 측과 같은 렌즈의 반대측상에 대응하는 영역이 존재하지 않기 때문에 제 2 광학영역은 렌즈 상에서 비대칭적으로 배치된다. 결과적으로, 원거리 시각을 위한 공지의 이중초점렌즈와 관련된 바람직하지 않은 침침함, 접촉감도의 손실, 후광 및 이러한 효과의 결합이 실질적으로 제거된다. 왜냐하면, 원거리를 볼 때 상대적으로 빛이 렌즈의 제 2 광학영역 162을 거의 지나가지 않는 반면에, 근거리를 볼 때에 필요한 빛의 대부분이 이 부분을 지나가기 때문이다.
도 14 및 15에서는, 본 발명에 의한 각막교정(orthokeratology) 콘택트렌즈 310이 도시되어 있다. 각막교정 렌즈는 근시 및 난시를 교정하기 위하여 각막표면을 더 정상적이고 비교적 편평하게 변화시키도록, 아래에 있는 각막을 의도적으로 압박한다. 각막교정렌즈는 일반적으로 소정기간(예를 들면, 밤)동안 착용되고, 나머지 시간동안(예를 들면, 낮) 제거됨으로써, 사용자가 콘택트렌즈 또는 안격의 도움없이 향상된 시력을 가지도록 한다. 환자가 유지 각막교정렌즈로 알려진 렌즈를 주기적으로 착용함으로써, 유지 렌즈가 착용되지 않는 비교적 짧은 시간(예를 들면 12 내지 18시간)동안에는 비교적 단단한 유지 각막교정렌즈의 후방표면의 형상대로 각막이 휘어진 채 유지될 수 있다(환자는 바람직한 교정이 달성될 때까지 각막의 형상을 점진적으로 조절할 수 있는 복수의 각막교정렌즈를 착용한다. 그 이후에, 환자는 유지렌즈를 일반적으로 밤동안 착용한다).
각막교정렌즈 310는 최적의 나안(裸眼, unaided eye)시력을 제공하도록 각막이 의도적으로 이동되게 하는 바람직한 상대적으로 더 편평한 형상의 후방표면을 가지는 5mm 직경의 중앙부분 300을 가지는 것이 바람직하다. 그러나, 중앙부분 300과 외부주변부분 334 사이에 의하여 한정된 약 7mm 직경의 돔형상부분에서, 각막교정렌즈 310의 뒷표면이 비교적 움푹한(더 가파른)형상을 함으로써, 중앙부 300 아래에 놓여있는 영역내에서 각막이 직경방향으로 이동하기 때문에, 이러한 환상부분에서 직경 바깥방향으로 각막이 부풀수 있게 한다. 나머지 외부주변부분 334은 전술한 콘택트렌즈의 외부주변부분 34에 대응한다. 다시 말하면, 외부주변부분 334에서 콘택트렌즈의 후방표면은 비대칭 및 비구면적으로 그 아래의 각막 형상과 매치된다. 각막교정렌즈 310의 중앙부분 300과 같이, 이러한 렌즈부분은 각막을 이동시키지 않는다.
도 15에서는, 원래상태의 변형되지 않은 각막 14 외부표면이 실선으로 도시되어 있다. 본 발명에 따라 각막교정렌즈 310에 의하여 변형된 경우의 각막형상을 보여주기 위하여, 비정상적으로 확대된 상태의 각막 14가 점선으로 도시되어 있다.
각막은 중앙부분 300에 의하여 부피 V1만큼 이동되는 것이 바람직하다. 또한, 내부 주변부분 338은 적당한 크기로 움푹 들어가 있어서, 이동한 각막이 내부주변부분 내에서 부피 V2만큼 외부로 부풀어오르도록 한다. 바람직한 실시예에서, 중앙부분 300에 의하여 이동되는 부피V1는 내부주변부분 338 아래에 있는 영역에서 부풀어 오르는 각막의 부피 V2와 동일하다. 콘택트렌즈 310는 비교적 단단한 가스 침투성 재료로 만들어짐으로써, 눈에 충분한 산소를 공급하면서, 동시에 아래에 있는 각막의 중앙부분을 이동시킬 수 있도록 한다.
물론, 중앙부분 300 및 내부주변부분 338 모두의 전방표면은 사용자에게 요구되는 굴절율교정을 가지는 형상, 예를 들면, 전술한 렌즈 10의 부분 34, 36 및 38에서와 유사한 방식으로 구면으로 성형된 전방표면 또는 원환형으로 성형된 전방표면 중 하나를 가지도록 성형될 수 있다.
이상과 같이, 본 발명이 바람직한 실시예로서 설명되었지만, 전술한 렌즈 및 방법들은 본 발명의 단지 하나의 예시에 불과한 것으로, 이하와 같은 청구범위에 한정되는 발명의 범위 및 특질에서 벗어나지 않고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자에 의해서 변형될 수 있음이 명백할 것이다.

Claims (43)

  1. 비구면, 비대칭인 각막에 사용되는 콘택트렌즈로서, 상기 렌즈는,
    전방표면, 후방표면 및 기저부(base)를 가지고, 상기 전방표면 및 후방표면 각각은 중앙광학부분(central optical portion) 및 외부주변 각막부분으로 이루어져 있고, 상기 후방표면은 렌즈의 후방표면상에 있는 공통 원점으로부터 시작하는 복수의 직경방향 연장 경계에 의한 복수의 국부표면 구획으로 나뉘어지며, 상기 국부표면 구획 각각은 렌즈가 눈위에 착용되었을 때 각각의 렌즈 국부표면 구획 아래에 놓여지는 각막의 대응하는 국부표면부분의 형상을 따르는 것을 특징으로 하는 콘택트렌즈.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 렌즈 국부표면 구획은 상기 중앙광학부분 내에 배치하는 것을 특징으로 하는 콘택트렌즈.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 렌즈 국부표면 구획은 적어도 4개의 구획으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 콘택트렌즈.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 렌즈 국부표면 구획은 적어도 24개의 구획으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 콘택트렌즈.
  5. 제 2 항에 있어서, 상기 전방표면은 렌즈의 전방표면상에 있는 공통 원점으로부터 시작하는 복수의 직경방향 연장 경계에 의하여 복수의 국부표면 구획으로 나뉘어 있는 것을 특징으로 하는 콘택트렌즈.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 후방표면 및 전방표면 국부표면 구획들은 상기 중앙광학부분내에 배치되는 것을 특징으로 하는 콘택트렌즈.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 렌즈 국부표면 구획은 후방표면 상의 적어도 4개의 구획으로 이루어지고, 전방표면 상의 적어도 4개의 구획으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 콘택트렌즈.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 렌즈 국부표면 구획은 후방표면 상의 적어도 24개의 구획으로 이루어지고, 전방표면 상의 적어도 24개의 구획으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 콘택트렌즈.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 외부주변 각막부분의 후방표면은 렌즈의 후방표면상에 있는 공통의 원점에서 시작하는 복수의 직경방향 연장 경계에 의하여 복수의 국부표면 구획으로 나뉘어져 있고, 상기 외부주변 각막부분 내에 배치되어 있는 각각의 국부표면 구획은 렌즈가 눈에 착용되었을 때 각각의 렌즈 국부표면 구획 아래에 놓여있는 각막의 대응하는 부분과 비구면 및 비대칭적으로 매치(match)되는 것을 특징으로 하는 콘택트렌즈.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 외부주변 각막부분내에 배치되어 있는 렌즈 국부표면 구획은 적어도 4개의 구획으로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 콘택트렌즈.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 외부주변 각막부분내에 배치되어 있는 렌즈 국부표면 구획은 적어도 24개의 구획으로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 콘택트렌즈.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 외부주변 각막부분내에 배치되어 있는 렌즈 국부표면 구획은 적어도 72개의 구획으로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 콘택트렌즈.
  13. 제 2 항에 있어서, 상기 중앙광학부분은 내부중앙부분 및 내부주변부분으로 이루어져 있고, 상기 내부중앙부분 및 내부주변부분의 후방 및 전방표면 각각은 각각의 후방 및 전방표면상에 있는 공통의 원점에서 시작하는 복수의 직경방향 연장 경계에 의하여 복수의 국부표면 구획으로 분할되어 있는 것을 특징으로 하는 콘택트렌즈.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 내부중앙부분의 후방표면 내에 있는 복수의 직경방향 연장 경계는, 렌즈가 눈에 착용되었을 때 상기 직경방향 연장 경계 아래에 놓여있는 각막의 형상을 따르는 아아치형 곡선인 것을 특징으로 하는 콘택트렌즈.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 내부주변부분의 후방표면 내에 있는 복수의 직경방향 연장 경계는, 렌즈가 눈에 착용되었을 때 상기 직경방향 연장 경계 아래에 놓여있는 각막의 형상을 따르는 아아치형 곡선인 것을 특징으로 하는 콘택트렌즈.
  16. 제 9 항에 있어서, 상기 외부주변 각막부분의 후방표면 내에 있는 직경방향 연장경계는 렌즈가 눈에 착용되었을 때 상기 직경방향 연장 경계 아래에 놓여있는 각막의 형상과 매치되는 스플라인(spline)인 것을 특징으로 하는 콘택트렌즈.
  17. 제 15 항에 있어서, 상기 내부 중앙부분의 후방표면에 배치되어 있는 렌즈 국부표면 구획은 복수의 곡선 쌓임 표면(curve driven surface)인 것을 특징으로 하는 콘택트렌즈.
  18. 제 18 항에 있어서, 상기 내부주변부분의 후방표면에 배치되어 있는 렌즈 국부표면 구획은 복수의 곡선 그물 표면(curve mesh surface)인 것을 특징으로 하는 콘택트렌즈.
  19. 제 9 항에 있어서, 상기 외부주변부분의 후방표면에 배치되어 있는 렌즈 국부표면 구획은 복수의 곡선 그물 표면(curve mesh surface)인 것을 특징으로 하는 콘택트렌즈.
  20. 제 1 항에 있어서, 상기 렌즈의 후방 및 전방표면은 각각 외부 공막부분(outer scleral portion)을 포함하는 것을 특징으로 하는 콘택트렌즈.
  21. 제 1 항에 있어서, 상기 중앙광학부분의 전방표면은 중앙 구면형상 부분 및 내부 주변 원환형(toric) 부분으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 콘택트렌즈.
  22. 제 21 항에 있어서, 상기 내부 주변 원환형 부분은 서로에 대하여 90도 이외의 각도로 배치되는 주축(major axes) 및 부축(minor axes)을 가지는 것을 특징으로 하는 콘택트렌즈.
  23. 제 22 항에 있어서, 상기 중앙 구면형상 부분은 상기 렌즈의 기하학적 중심으로부터 오프셋(offset)되어 있는 것을 특징으로 하는 콘택트렌즈.
  24. 제 1 항에 있어서, 상기 중앙광학부분은,
    제 2 중앙부분 및 환상부분;
    적어도 상기 제 2 중앙부분 내에 있는 제 1 굴절율 영역; 및,
    눈에 착용되었을 때, 상기 환상부분내에서 눈에 비하여 렌즈의 코측에 있는 소정 위치로 집중되어 있는 제 2 굴절율 영역으로서, 상기 에 1 굴절율 영역보다 더 큰 굴절율을 가지는 제 2 굴절율 영역;을 포함하는 것을 특징으로 하는 콘택트렌즈.
  25. 제 24 항에 있어서, 상기 제 2 굴절율 영역은 단지 소정의 위치에만 실질적으로 집중되어 있는 것을 특징으로 하는 콘택트렌즈.
  26. 제 25 항에 있어서, 상기 소정의 위치는 눈에 대하여 렌즈의 하부측에 배치되는 것을 특징으로 하는 콘택트렌즈.
  27. 제 1 항에 있어서, 상기 중앙광학부분의 전방표면은 구면인 것을 특징으로 하는 콘택트렌즈.
  28. 제 1 항에 있어서, 상기 중앙광학영역의 전방표면은 원환체(toric)인 것을 특징으로 하는 콘택트렌즈.
  29. 제 28 항에 있어서, 상기 중앙광학부분의 전방표면에 있는 주축과 부축은 서로에 대하여 90도 이외의 각도로 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 콘택트렌즈.
  30. 제 1 항에 있어서, 렌즈가 눈에 착용되었을 때, 상기 렌즈의 중심이 각막의 높은 점 위에 위치하는 것을 특징으로 하는 콘택트렌즈.
  31. 비구면, 비대칭인 각막에 사용하기 위한 콘택트렌즈로서, 상기 렌즈는,
    전방표면, 후방표면 및 기저부(base)로 이루어지고, 상기 후방표면은 비대칭이고 비구면이며, 상기 렌즈의 기저부와 동일 평면상에 있는 외부주변 공막부분(scleral portion) 및, 내부중앙부분으로 이루어지고;
    상기 외부주변 공막부분 및 상기 중앙부분 사이의 경계는 비원형인 것을 특징으로 하는 콘택트렌즈.
  32. 각막 표면에 해당하는 데이터를 발생시키기 위하여 각막을 스캐닝하는 단계;
    상기 데이터로부터 각막 매칭 표면을 생성시키는 단계;
    상기 각막 매칭 표면의 높은 점을 결정하는 단계;
    상기 높은 점 주위의 기저부(base)를 발생시키는 단계;
    상기 높은 점에서 시작하여 상기 기저부로 직경 바깥방향으로 연장하고, 각막의 대응하는 국부표면 부분과 매칭되는 복수의 직경방향 연장 스플라인을 상기 각막 매칭 표면으로부터 형성시키는 단계;
    상기 렌즈의 광학부분(optical portion) 및, 렌즈 후방표면의 지형 매칭부분 사이의 경계에 해당하는 제 1 구동레일(drive rail)을 발생시키는 단계;
    상기 스플라인과 제 1 구동레일 및 기저부에 의한 교점 사이에 형성되는 경계 사이에 복수의 국부표면 구획을 발생시키는 단계로서, 상기 광학부분 내에 있는 후방표면의 국부표면 구획 각각은 렌즈가 눈에 착용되었을 때 각각의 렌즈 국부표면 구획 아래에 놓여 있는 각막의 대응하는 국부표면 부분의 형상에 따르는 상기 복수의 국부표면 구획을 발생시키는 단계; 및,
    상기 복수의 국부표면 구획에 매칭되는 후방표면과 전방표면을 가지도록 렌즈를 깍아내는(cutting) 단계;로 이루어지는 것을 특징으로 하는 콘택트렌즈 제조방법.
  33. 제 32 항에 있어서,
    상기 제 1 구동레일보다 작은 직경을 가지는 제 2 구동레일을 발생시키는 단계;
    상기 스플라인과 제 1 구동레일 및 제 2 구동레일의 교점에 의하여 형성되는 경계 사이에 복수의 국부표면 구획을 발생시키는 단계;를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 콘택트렌즈 제조방법.
  34. 제 32 항에 있어서,
    상기 스플라인으로부터 적어도 하나의 분원(arc)을 형성하는 단계를 추가로 포함하고, 상기 적어도 하나의 분원(arc)은 상기 렌즈의 광학부분내에서 연장하고, 상기 적어도 하나의 분원(arc)은 렌즈가 눈에 착용되었을 때 상기 적어도 하나의 분원 아리에 놓여 있는 각막의 형상을 따르는 것을 특징으로 하는 콘택트렌즈 제조방법.
  35. 제 33 항에 있어서,
    상기 스플라인으로부터 적어도 하나의 분원(arc)을 형성하는 단계를 추가로 포함하고, 상기 적어도 하나의 분원(arc)은 상기 렌즈의 광학부분내에서 연장하고, 상기 적어도 하나의 분원(arc)은 렌즈가 눈에 착용되었을 때 상기 적어도 하나의 분원 아리에 놓여 있는 각막의 형상을 따르는 것을 특징으로 하는 콘택트렌즈 제조방법.
  36. 제 35 항에 있어서, 상기 스플라인으로부터 두 개의 분원이 발생하고, 두 개의 분원 중 하나는 상기 높은 점과제 1 구동레일 사이에서 연장하며, 두 개의 분원 중 나머지는 상기 제 1 구동레일과 제 2 구동레일 사이에서 연장하는 것을 특징으로 하는 콘택트렌즈 제조방법.
  37. 제 32 항에 있어서, 상기 콘택트렌즈는 상기 렌즈의 기저부(base)와 공통가장자리를 가지는(coextensive) 외부 공막부분(outer scleral portion)을 포함하는 것을 특징으로 하는 본택트렌브 제조방법.
  38. 비대칭, 비구면 각막을 가지는 눈에 사용되는 각막교정(orthokeratology) 콘택트렌즈로서, 상기 렌즈는, 전방표면, 후방표면 및 기저부(base)로 이루어져 있으며, 상기 후방표면 및 전방표면 각각은 중앙광학부분과, 내부주변 광학부분과, 외부주변 각막부분으로 이루어여 있으며, 상기 중앙광학부분의 후방표면은 그 아래에 놓여 있는 각막을 제 1 부피만큼 이동시키고, 상기 내부주변부분의 후방표면은 상기 내부주변 광학부분 아래에 놓여 있는 각막의 제 2 이동된 소정 부피만큼의 각막을 수용하는 것을 특징으로 하는 각막교정 콘택트렌즈.
  39. 제 38 항에 있어서, 상기 각막의 제 1 이동된 소정 부피는 각막의 제 2 이동된 소정 부피와 대략 동일한 것을 특징으로 하는 각막교정 콘택트렌즈.
  40. 제 38 항에 있어서,
    상기 중앙광학부분의 후방표면은 상기 내부주변 광학부분의 후방표면보다 더 편평한 것을 특징으로 하는 각막교정 콘택트렌즈.
  41. 제 39 항에 있어서,
    상기 중앙 및 내부 광학부분의 전방표면은 구면형상인 것을 특징으로 하는 각막교정 콘택트렌즈.
  42. 제 39 항에 있어서,
    상기 중앙 및 내부 광학부분의 전방표면은 원환형상(torically shaped)인 것을 특징으로 하는 각막교정 콘택트렌즈.
  43. 제 39 항에 있어서, 상기 외부 주변부분의 후방표면은 렌즈가 환자의 눈에 착용되었을 때, 상기 외부 주변부분 아래에 놓여 있는 각막의 해당하는 주변부분과 비구면, 비대칭으로 매칭되는 것을 특징으로 하는 각막교정 콘택트렌즈.
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