KR20100114133A

KR20100114133A - 진보한 전기-활성 광학 장치

Info

Publication number: KR20100114133A
Application number: KR1020107021841A
Authority: KR
Inventors: 로날드 디 블럼; 조슈아 엔 해드덕; 윌리암 코코나스키; 아미타바 굽타
Original assignee: 픽셀옵틱스, 인크.
Priority date: 2008-03-18
Filing date: 2009-03-18
Publication date: 2010-10-22
Also published as: WO2009117506A3; CA2718521A1; CN102083390A; BRPI0908992A2; JP2011515157A; US20090204207A1; EP2271964A2; WO2009117506A2; AU2009225638A1; US7926940B2; EP2271964A4

Abstract

역동적 구경 및/또는 무족화 마스크를 지닌 광학 장치가 제공된다. 구경 및/또는 마스크는 하나 이상의 전기-활성 요소에 의해 제공되고, 광학 파워를 제공하는 안내 렌즈, 각막 인레이, 각막 온레이 또는 안경 렌즈와 일정 간격을 유지하나 이와 광 커뮤니케이션하는 안과 장치에 사용된다.

Description

진보한 전기-활성 광학 장치{Advanced electro-active optic device}

관련 분야의 설명

원거리 및 중거리 물체에 초점을 맞추는 개인의 능력에 영향을 미치는 2가지 주요 조건이 존재한다. 노안은 주로 노화와 동반되는 인간 안구 수정체의 조절의 소실이다. 노안 개인의 경우 이러한 조절의 소실은 먼저 원거리 물체에 초점을 맞출 수 없게 하고 이후 중거리 물체에 초점을 맞출 수 없게 한다. 미국 내에 약 9천만 내지 1억명의 노안이 존재한다고 추정된다. 전세계적으로 약 16억명 노안이 존재하는 것으로 추정된다. 무수정체는 일반적으로 백내장 수술 동안 외과적 제거에 기인한 안구의 수정체의 부재이다. 무수정체 개인의 경우 수정체의 부재는 원거리 또는 중거리 물체에 초점을 맞출 수 없게 하는 조절의 완전한 소실을 유발한다. 모든 실질적인 목적에 있어서 개인은 그 또는 그녀가 충분히 오래 사는 경우 백내장에 걸릴 것이다. 더욱이 백내장에 걸린 대부분의 개인은 그의 삶에서 일정 시점에 백내장 수술을 받게 될 것이다. 미국에서 연간 약 120만 건의 백내장 수술이 수행됨이 추정된다.

노안을 교정하기 위한 표준 도구는 독서용 안경, 다초점 안과 렌즈 및 단안 적합(fit) 콘택트 렌즈이다. 독서용 안경은 근거리 초점조절 문제를 교정하기 위한 단일 광학 파워를 지닌다. 다초점 렌즈는 거리 범위를 교차하여 초점조절 문제를 교정하기 위해 하나 이상의 초점 거리(즉 광학 파워)를 지닌 렌즈이다. 다초점 렌즈는 안경, 콘택트 렌즈, 각막 인레이, 각막 온레이 및 안내 렌즈(IOL)에 사용된다. 다초점 안과 렌즈는 다른 광학 파워 구역 내로 렌즈 영역의 분할에 의해 작용한다. 다초점 렌즈는 누진 다초점 렌즈(PAL)에서와 같이 연속적인 광학 파워를 생성하는 연속적인 표면으로 구성된다. 또한 다초점 렌즈는 이중초점 또는 삼중초점에서와 같이 불연속적인 광학 파워를 생성하는 불연속적인 표면으로 구성된다. 단안 적합 콘택트 렌즈는 다른 광학 파워를 지닌 2개의 콘택트 렌즈이다. 하나의 콘택트 렌즈는 주로 원거리 초점조절 문제 교정용이고 다른 하나는 주로 근거리 초점조절 문제 교정용이다.

무수정체를 교정하기 위한 표준 도구는 안내 렌즈(IOL)이다. IOL의 첫 번째 형태는 비-조절성이고 그의 광학 파워를 변화시킬 수 없는 단일 시력 또는 다초점 IOL이다. IOL의 두 번째 형태는 예로서 표면의 압축, 병진, 기계적 굴곡 또는 상기의 결합에 의해 그의 초점 파워를 변경시킬 수 있는 조절성 IOL이다. 또한 무수정체는 하나의 안구에서 단일 시력 IOL을 다른 하나의 안구에서 다초점 또는 조절성 IOL을 또는 그의 결합을 이용함으로서 교정된다.

또한 또다른 접근법도 노안을 교정하는데 이용된다. 하나의 접근법은 작은 고정된 작경 구경을 제공하는 각막 인레이이다. 예로서 AcuFocus에서 제조된 ACI 7000 각막 인레이는 약 3.8 mm의 직경, 10 ㎛의 두께이고 1.6 mm 직경의 투명한 개방구를 지닌 불투명한 고리를 포함한다. 이러한 개방구는 인간 안구의 구경을 동공의 자연적 수축에 의해 일반적으로 달성 가능한 것보다 더 작은 직경으로 감소시키는 작용을 한다.

당분야에 알려진 바와 같이 광학 시스템 구경의 직경을 제한하는 것은 시스템의 피사계 심도를 증가시킨다. 피사계 심도는 이미지 평면 상의 초점 내에 존재하는 것으로 보이는 물체 평면 정면 및 후면의 거리이다. 증가된 피사계 심도를 지닌 시스템 내에서 광학 시스템은 초점 거리에서의 물체의 정확한 초점만을 제공할 수 있으나 초점 거리 측면 상의 선명도의 감소는 점진적이다. 따라서 피사계 심도 내에서 이미지 평면 상에서 생성된 혼탁은 일반적인 조망 조건 하에서 경미한 것이다. 구경은 렌즈의 광학 축(비-축주위 광선)으로 큰 각도를 생성하는 광선의 적어도 일부를 제거함으로서 피사계 심도를 증가시키는데 사용된다. 비-축주위 광선은 초점 거리에 위치한 물체로부터 유발되는 경우 선명하게 초점이 맞춰진다. 다른 거리에 위치하는 물체의 경우 비-축주위 광선은 이미지 평면으로부터 최대 편차를 지닌다. 비-축주위 광선을 제거함으로서 이미지 평면으로부터의 편차는 최소화되고 초점 거리의 고정 거리 내(즉 피사계 심도 내)에 위치한 물체는 초점 내에 보인다.

작은 구경은 초점 내에 보이는 더 큰 거리 범위를 생성함으로서 노안 효과의 일부를 방해하고 노안인이 다초점 콘택트 또는 안경 렌즈에 대한 필요 없이 원거리 직무를 수행 가능하게 한다. ACI 7000은 예로서 염화폴리비닐리덴 또는 비-하이드로겔 다공성 퍼플루오로에테르와 같이 광학 특성이 정적인 생체-적합성 물질로 제조된다. 이와 같이 인레이가 각막 내에 위치하면 그의 굴절 광학 파워가 고정된다.

AcuFocus 각막 인레이는 각막에 도달하는 광량을 감소시키도록 고안된다. 더욱이 인레이는 일반적으로 후광, 시야 배가, 광 산란, 눈부심, 대비감도 소실 및/또는 망막을 가격하는 광의 감소와 같은 유해한 광학 효과가 너무 큰 경우에만 이식되고 인레이가 양쪽 안구 모두에 이식되는 경우에는 허용될 수 없다. 이들 유해한 효과는 인레이의 구경 크기 및 동공 크기와 관련한 폐색된 고리에 의해 유발된다.

노안을 교정하기 위한 또다른 접근법은 하나의 안구가 원거리에 대해 교정되고 다른 안구는 근거리에 대해 교정되는 각막 굴절 수술이다. 또다른 접근법은 예를 들어 회절성 옵틱을 이용한 다초점 효과를 제공하는 각막 인레이이다.

그러나 노안 및/또는 무수정체를 교정하기 위한 이들 접근법 각각은 결점을 지닌다. 물론 이들 결점 일부는 다른 것 보다 더 심각하다. 예를 들어 안경류가 원거리, 근거리 및 중거리에 대한 시력을 교정 가능하나 이러한 접근법은 본래 외관에서 수거되는 장치를 착용하는 것이 요구된다. 또한 일부의 경우 특정 다초점 렌즈는 사용자가 왜곡을 인지하고 현기증을 경험하게 한다.

콘택트 렌즈 사용을 포함한 노안 및/또는 무수정체 교정을 위한 접근법은 불쾌감을 유발할 수 있고 후광, 시야 배가, 광 산란, 눈부심, 대비감도 소실, 제한된 초점 범위 및/또는 망막을 가격하는 광의 감소 중 하나 이상을 유발할 수 있다. IOL의 사용을 포함한 접근법은 광 산란, 눈부심, 후광, 환영, 대비감도 소실, 제한된 초점 범위 및/또는 망막을 가격하는 광의 감소 중 하나 이상을 유발할 수 있다.

이들 시력에 대한 결점 또는 손상은 특히 예로서 야간 운전, 우천시 운전 또는 컴퓨터 작업시 매우 문제가 될 수 있다. 따라서 노안 및/또는 무수정체 교정의 우수한 방법에 대한 요구가 존재한다.

발명의 간단한 요약

본원에 기재된 안과 장치는 구경, 주변 영역, 다수의 픽셀 영역을 지닌 첫 번째 투명 전극 및 첫 번째 투명 전극 위에 배열된 두 번째 투명 전극, 첫 번째 전극과 두 번째 전극 사이에 배열된 전기-활성층을 포함하고, 상기 전기-활성은 변이 가능한 광투과를 가능하게 하는 물질을 포함한다. 상기 픽셀 영역은 개별적으로 주소 지정 가능하다. 구경, 주변 영역 또는 이 둘 모두의 광투과는 조정 가능하다. 구경의 형태는 원형 이외의 형태를 포함한 다양한 형태 및 직경으로 조정 가능하고, 구경은 장치의 사용자의 시선과 관련하여 위치한다. 또한 구경은 상기 장치가 사용자 안구에 적용된 후 재위치한다. 상기 장치는 착용자에 의해 양안으로 착용되고, 착용자 시력의 고위 수차를 교정 가능하다. 착용시 상기 장치는 착용자 동공에 대한 위치에 고정된다.

본원에 개시된 안과 장치는 전기-활성 투명 기재로 구성된 무족화 마스크를 포함하고, 상기 기재는 전기 활성화에 의해 변경 가능한 하나 이상의 광투과 특성을 지닌다. 예를 들어 조정 가능한 광투과 특성은 기재의 굴절률 또는 투과광의 진폭 및/또는 위상이다. 상기 장치는 역동적 구경을 포함하고, 구경의 형태 및 크기는 착용자 안구의 변조 전이 기능을 기반으로 하여 한정되고 구경의 기하학은 원격으로 조정 가능하다. 무족화 마스크는 원거리 시력에 대한 망막 이미지 질 및 주위 광 수준 범위와 관련한 위상/진폭 프로파일과 같은 투과 프로파일을 제공한다. 착용시 상기 장치는 착용자 동공에 대한 위치 내에 고정된다.

본원에 기재된 안과 장치는 투명 기재를 지닌 무족화 마스크를 포함하고, 상기 기재는 굴절률 증감을 지닌다. 상기 장치는 원격으로 조정 가능한 역동적 구경을 포함한다. 착용시 상기 장치는 착용자 동공에 대한 위치 내에 고정된다.

본원에 기재된 안과 장치는 전기 활성화시 약 30% ∼ 99%까지 장치의 광투과를 변경시킬 수 있는 기재 및 액정층을 포함한다. 상기 액정층은 픽셀화되고, 상기 장치는 바람직한 패턴으로 액정층의 분절을 활성화시키는 것이 가능한 제어기를 포함한다.

본 발명의 관점 및 특징은 비율화되지 않고 참고 번호는 상응하거나 유사한 요소를 나타내는 도면과 함께 하기 상세한 설명으로부터 더욱 충분히 이해되고 인식될 것이다.
도 1은 건강한 인간 안구의 횡단면을 나타낸다.
도 2a는 역동적 구경을 지닌 전기-활성 요소의 분해 횡단 측면도를 나타낸다.
도 2b는 도 2a의 전기-활성 요소의 와해 횡단 측면도를 나타낸다.
도 2c는 무족화 마스크를 지닌 요소의 분해 횡단 측면도를 나타낸다.
도 2d는 도 2c의 요소의 와해 횡단 측면도를 나타낸다.
도 3a는 역동적 구경을 생성하도록 실시 가능한 다수의 전극 고리를 나타낸다.
도 3b는 역동적 구경을 생성하도록 실시 가능한 픽셀화 전극을 지닌 역동적 구경의 예를 나타낸다.
도 3c는 역동적 구경을 생성하도록 실시 가능한 픽셀화 전극을 지닌 역동적 구경의 예를 나타낸다.
도 3d는 역동적 구경을 생성하도록 실시 가능한 픽셀화 전극을 지닌 역동적 구경의 예를 나타낸다.
도 4a는 역동적 구경을 지닌 전기-활성 요소의 분해 횡단 측면도를 나타낸다.
도 4b는 도 4a의 전기-활성 요소의 와해 횡단 측면도를 나타낸다.
도 5는 역동적 구경의 기하학적 중심은 동공의 기하학적 중심과 관련하여 재위치함을 특징으로 하는 도 3a에 나타난 전극 고리의 여러 배열을 나타낸다.
도 6은 도 5에 나타난 다른 배열의 전극 고리에 사용되는 5개 전기-활성 요소의 적층을 나타낸다.
도 7a, 7b 및 7c는 각막 인레이 또는 각막 온레이로 유용한 역동적 구경을 지닌 장치를 나타낸다.
도 8은 안구의 전방에 위치하고 건강한 노안 수정체와 광 커뮤니케이션하는 IOO를 나타낸다.
도 9는 안구의 전방에 위치하고 IOL과 광 커뮤니케이션하는 IOO를 나타낸다.
도 10은 안구의 전방에 위치하고 원거리 시력만을 교정하는 IOL과 광 커뮤니케이션하는 IOO를 나타낸다.
도 11은 안구의 전방에 위치하고 원거리 시력 및 근거리 시력을 교정하는 IOL과 광 커뮤니케이현하는 IOO를 나타낸다.
도 12는 안구의 전방에 위치하고 IOL과 광 커뮤니케이션하는 IOO를 나타낸다.
도 13은 안구 동공에 가장 근접한 IOL의 부분 내에 역동적 구경을 지닌 IOL을 나타낸다.
도 14는 IOL의 중앙 부분 내에 역동적 구경을 지닌 IOL을 나타낸다.
도 15는 안구 망막에 가장 근접한 IOL의 부분 내에 역동적 구경을 지닌 IOL을 나타낸다.
도 16은 건강한 노안 수정체와 광 커뮤니케이션하는 역동적 구경을 지닌 각막 인레이를 나타낸다.
도 17은 IOL과 광 커뮤니케이션하는 역동적 구경을 지닌 각막 인레이를 나타낸다.
도 18은 주간 또는 빛을 받는 동안 사용자의 동공 수축시 센서가 광 증가를 감지하고 제어기가 전기-활성 요소 내 역동적 구경이 수축되게 하는 것을 나타낸다.
도 19는 야간 또는 암흑에서 사용자 동공 확대시 센서가 암흑을 감지하고 제어기가 전기-활성 요소 내 역동적 구경이 확대되게 하는 것을 나타낸다.
도 20은 사용자 동공이 확대되어도 전기-활성 요소 내 역동적 구경이 어둑한 조명 조건 내에서 원거리 작업에 대해 수축되는 무시된 센서 및 제어기의 정상 작동을 나타낸다.
도 21은 하나 이상의 전기-활성 요소를 지닌 중첩된 옵틱 또는 렌즈를 나타낸다.

본원에 사용된 바와 같이 전기-활성 요소는 전기 에너지 적용시 변경 가능한 광학적 특성을 지닌 장치이다. 변경 가능한 광학적 특성은 예를 들어 광학 파워, 초점 거리, 회절 효율, 피사계 심도, 광투과율, 착색, 불투명도 또는 상기의 결합이다. 전기-활성 요소는 2개 기재로 구성되고 전기-활성 물질은 2개 기재 사이에 배열된다. 기재는 전기-활성 물질이 기재 내에 포함되고 누출될 수 없도록 보증하는 형태 및 크기이다. 하나 이상의 전극은 전기-활성 물질과 접촉하는 기재의 각 표면 상에 배열된다. 전기-활성 요소는 제어기에 실시 가능하게 연결된 전원 장치를 포함한다. 제어기는 각각의 전극에 하나 이상의 전압을 적용하도록 전기 연결에 의해 전극에 실시 가능하게 연결된다. 전기 에너지가 전극에 의해 전기-활성 물질에 적용되면 전기-활성 물질의 광학적 특성이 변경된다. 예를 들어 전기 에너지가 전극에 의해 전기-활성 물질에 적용되면 전기-활성 물질의 굴절률이 변경되어 전기-활성 요소의 광학 파워를 변화시킨다.

전기-활성 요소는 전기-활성 렌즈를 형성하도록 안과 렌즈의 표면 내에 함몰 되거나 이에 부착된다. 또한 전기-활성 요소는 전기-활성 옵틱을 형성하도록 실질적으로 광학 파워를 제공하지 않는 옵틱의 표면 내에 함몰되거나 이에 부착된다. 이러한 경우 전기-활성 요소는 안과 렌즈와 광 커뮤니케이션하나 안과 렌즈로부터 분리되거나 일정 간격을 유지하거나 구성요소가 되지 않는다. 안과 렌즈는 광학 기재 또는 렌즈이다. "렌즈"는 광이 수렴되거나 발산되게 하는 장치 또는 장치의 일부이다(즉 렌즈는 광을 집중시킬 수 있다). 렌즈는 하나 또는 양쪽 표면 상에 오목, 볼록 또는 평면이다. 렌즈는 구형, 원통형, 프리즘 또는 그의 결합이다. 렌즈는 광학 유리, 플라스틱, 열가소성 수지, 열경화성 수지, 유리와 수지의 혼합물 또는 다른 광학 등급 수지 또는 플라스틱의 혼합물로 제조된다. 광학 산업 내에서 장치는 0의 광학 파워를 지니는 경우(평면 또는 광학 파워가 없는 것으로 알려진)에도 렌즈로 표기될 수 있음이 인식되어야 한다. 그러나 이러한 경우 렌즈는 일반적으로 "평면 렌즈"로 표기된다. 렌즈는 통상적 또는 비-통상적이다. 통상적 렌즈는 근시, 원시, 노안 및 규칙 난시와 같은 저위 수차를 포함한 안구의 통상적 오류를 교정한다. 비-통상적 렌즈는 안구층 불규칙성 또는 기형에 의해 유발될 수 있는 고위 수차를 포함한 안구의 비-통상적 오류를 교정한다. 렌즈는 단일 초점 렌즈 또는 누진 다초점 렌즈 또는 이중초점 또는 삼중초점 렌즈와 같은 다초점 렌즈이다. 대조적으로 본원에서 사용된 "옵틱"은 실질적으로 광학 파워를 지니지 않고 광을 집중시킬 수 없다(굴절 또는 회절에 의해서). "굴절 오류"라는 용어는 안구의 통상적 또는 비-통상적 오류를 나타낸다. 광 재방향화는 안구의 굴절 오류를 교정하지 않음이 주지되어야 한다. 따라서 예를 들어 망막의 건강한 부분으로의 광 재방향화는 안구의 굴절 오류를 교정하지 않는다.

전기-활성 요소는 렌즈의 전기-활성 렌즈 또는 옵틱의 전체 조망 영역 또는 그의 단지 일부에 위치한다. 전기-활성 요소는 렌즈 또는 옵틱의 상단, 중앙 또는 하단 부분 가까이에 위치한다. 전기-활성 요소는 그 자체 상에 광을 집중시킬 수 있고 광학 기재 또는 렌즈와 결합될 필요가 없음이 주지되어야 한다.

도 1은 건강한 인간 안구 100의 횡단면을 나타낸다. 안구의 백색 부분은 공막 110으로 알려져 있다. 공막은 결막 120으로 알려진 투명막으로 덮여 있다. 안구의 대부분의 광학 파워를 제공하는 안구의 중심의 투명한 부분은 각막 130이다. 홍채 140은 안구의 착색된 부분이고 동공 150을 형성한다. 조임근은 동공을 수축시키고 확대근은 동공을 확대시킨다. 동공은 안구의 천연 구경이다. 전방 160은 홍채와 각막의 가장 깊은 표면 사이의 유체-충진 공간이다. 수정체 170은 수정체낭 175 내에 유지되고 안구의 잔여 광학 파워를 제공한다. 건강한 렌즈는 그의 광학 파워를 변경 가능하여 원근조절로 알려진 과정인 안구가 원거리, 중거리 및 근거리에서 초점을 맞출 수 있다. 후방 180은 홍채의 후면 표면과 망막 190의 전면 표면 사이의 공간이다. 망막은 안구의 "이미지 평면"이고 뇌에 시각 정보를 전달하는 시각 신경 195에 연결된다.

정적(비-역동적) 소구경은 큰 피시계 심도의 이익을 지니나 또한 렌즈 또는 옵틱을 통한 감소된 광투과의 손실을 지닌다. 유사하게 정적 대구경은 렌즈 또는 옵틱을 통해 증가된 광투과의 이익을 지니나 또한 감소된 피사계 심도의 손실을 지닌다.

안과 장치(렌즈 또는 옵틱임)는 역동적 구경을 지닌 전기-활성 요소를 포함한다. 본원에 사용된 바와 같이 역동적 구경은 변경 가능한 직경을 지닌 구경이다. 역동적 구경의 구경 직경은 2 이상의 직경 예를 들어 첫 번째 직경과 두 번째 직경 사이에서 전환 가능하다. 역동적 구경은 직경 사이에서 연속적으로(즉 평탄한 변환으로) 또는 비연속적으로(즉 분리된 단계로) 전환된다. 역동적 구경은 0-이 아닌 최소 구경 직경을 지니거나 완전하게 근접 가능하여 구경 직경이 0이 되게 한다. 역동적 구경은 원형, 타원형 또는 어떠한 형태도 지닌 구경을 생성한다.

역동적 구경은 증가된 피사계 심도(및 감소된 광투과)에 대해 감소된 크기와 증가된 광투과(및 감소된 피사계 심도)에 대해 증가된 크기 사이에서 변경 가능하다. 큰 피사계 심도가 사용자에게 가장 유익한 경우 역동적 구경의 크기는 원거리 및/또는 중거리 시력을 위해 감소된다. 역동적 구경은 적당한 원거리 시력에 적당한 직경부터 적당한 중거리 시력에 적당한 큰 직경까지 크기가 증가된다. 큰 피사계 심도는 원거리 시력에 중요하지 않기 때문에 증가된 광투과를 제공하기 위해 역동적 구경의 직경은 원거리 시력에 적당한 크기로 더욱 증가된다.

본원에서 사용된 바와 같이 구경은 일반적으로 진입 동공에 또는 이에 근접한 즉 환상의 두 번째 영역에 의해 포위된 첫 번째 영역을 나타내고, 상기 두 번째 영역은 하나 이상의 첫 번째 영역과 상이한 광학 특성을 지닌다. 예를 들어 상기 두 번째 영역은 첫 번째 영역과 상이한 광투과, 굴절률, 색상 또는 광로 길이를 지닌다. 상기 두 번째 영역은 주변 영역으로도 표기된다. 각각의 영역의 광학 특성은 각 영역 내에서 일정하게 유지되거나 영역의 반경 또는 또다른 기능을 기반으로 하여 변화된다. 하나 또는 둘 모두의 영역의 하나 이상의 광학 특성의 변화를 설명하는데 무족화 기능이 이용된다.

무족화 마스크는 착용자 안구에 진입하는 광을 변경시키는데 사용된다. 본원에 사용된 바와 같이 마스크는 제어 가능한 구경을 포함하는 장치를 나타낸다. 일부 형상에서 마스크는 구경을 통해 안구에 투과되는 광의 진폭, 위상 또는 이 둘 모두를 변조함으로서 작동된다. 상기 구경은 정적 또는 역동적 구경이다. 상기 마스크는 정적 마스크이고 즉 굴절률의 정적 증감 또는 광투과율이 상기 장치의 층 내에 통합되는 것과 같이 항상 동일한 광 변조를 제공하는 것이고, 또는 이는 변경 가능한 굴절률 또는 광투과율을 지닌 역동적 마스크이다.

본원에 사용된 바와 같이 안내 옵틱(IOO)은 안구 내에 삽입되거나 이식되는 옵틱(실질적으로 광학 파워를 지니지 않는)이다. 안내 옵틱은 안구의 전방 또는 후방 내, 각막의 간질 내(각막 인레이와 유사) 또는 각막의 표피층 내(각막 온레이와 유사) 또는 안구의 어떠한 해부학적 구조 내에 삽입되거나 이식된다. 안내 옵틱은 실질적으로 0의 광학 파워를 지니고 따라서 광을 집중시킬 수 없다. 반대로 본원에 기재된 안내 옵틱은 역동적 구경을 지니고 증가된 피사계 심도를 제공 가능하다.

본원에 사용된 바와 같이 안내 렌즈(IOL)는 안구 내에 삽입되거나 이식되는 렌즈(광학 파워를 지닌)이다. 안내 렌즈(IOL)은 안구의 전방 또는 후방 내, 각막의 간질 내(각막 인레이와 유사) 또는 각막의 표피층 내(각막 온레이와 유사) 또는 안구의 어떠한 해부학적 구조 내에 삽입되거나 이식된다. 안내 렌즈는 하나 이상의 광학 파워를 지니고 역동적 구경을 지니거나 지니지 않는다. IOL이 역동적 구경을 지니는 경우 증가된 피사계 심도를 제공 가능하다.

본원에 사용된 바와 같이 각막 인레이는 각막의 간질 내에 삽입되거나 인식되는 옵틱(실질적으로 광학 파워를 지니지 않는) 또는 렌즈(광학 파워를 지닌)이다. 각막 인레이 옵틱을 상세하게 표기시 "각막 인레이 옵틱" 또는 "평면 각막 인레이"라는 용어가 사용된다. 각막 인레이 렌즈를 상세하게 표기시 "각막 인레이 렌즈" 또는 "초점조절 각막 인레이"라는 용어가 사용된다. 본원에 사용된 바와 같이 각막 온레이는 각막의 표피층 내에 삽입되거나 이식되는 옵틱(실질적으로 광학 파워를 지니지 않는) 또는 렌즈(광학 파워를 지닌)이다. 각막 온레이 옵틱을 상세하게 표기시 "각막 온레이 옵틱" 또는 "평면 각막 온레이"라는 용어가 사용된다. 각막 온레이 렌즈를 상세하게 표기시 "각막 온레이 렌즈" 또는 "초점조절 각막 온레이"라는 용어가 사용된다.

역동적 구경을 지닌 전기-활성 요소는 각막 인레이, 각막 온레이, IOO 또는 IOL의 구성요소가 된다(즉 그 안에 함몰되거나 부착되는). IOO 또는 IOL은 안구의 전방 또는 후방 내, 각막의 간질 내(각막 인레이와 같이) 또는 각막의 표피층 내(각막 온레이와 같이) 내에 삽입되거나 이식된다. 각막 인레이 및 각막 온레이는 광을 집중시키는 것이 가능한 렌즈(따라서 광학 파워를 지닌) 또는 광을 집중시키는 것이 불가능한 옵틱(따라서 실질적으로 광학 파워를 지니지 않는)이다. 본원에 기재된 증가된 피사계 심도를 제공하고, 사용자의 안구의 통상적 및/또는 비-통상적 오류를 적어도 부분적으로 교정한다. 전기-활성 요소는 광을 집중시킬 수 있고 사용자의 안구의 통상적 및/또는 비-통상적 오류를 적어도 부분적으로 교정하는 하나 이상의 하기 장치와 광 커뮤니케이션하는데 사용된다: 안경 렌즈, 각막 인레이, 각막 온레이 또는 안내 렌즈. 역동적 구경은 증가된 피사계 심도를 제공하고 굴절 오류(노안과 같은)를 교정하는 안과 렌즈(단일 시력 또는 다초점 렌즈임)와 광 커뮤니케이션하거나 그의 구성요소가 된다. 근거리부터 원거리까지 인지된 초점의 대부분의 연속 범위가 달성된다. 예를 들어 역동적 구경은 안과 렌즈의 고정되거나 정적 교정 파워 사이에 초점의 연속 범위를 제공하도록 작용하는 증가된 피사계 심도를 제공한다. 초점의 대부분의 연속 범위는 근거리부터 원거리까지, 근거리부터 중거리까지, 중거리부터 원거리까지 또는 어떠한 거리 범위의 시야를 포함한다.

도 2a는 역동적 구경을 지닌 전기-활성 요소 200의 분해 횡단 측면도를 나타낸다. 도 2b는 도 2a의 전기-활성 요소의 와해 횡단 측면도를 나타낸다. 하나 이상의 전기-활성 요소 200은 콘택트 렌즈, 각막 인레이, 각막 온레이, IOO 또는 IOL에서 사용 가능하다. 하나 이상의 전기-활성 요소가 사용되는 경우 요소 사이에 적당한 절연체가 존재시 전기-활성 요소는 또다른 것 위에 적층된 것이다.

전기-활성 요소 200은 2개의 광학 기재 210을 포함하거나 2개의 광학 기재에 의해 결합된다. 2개의 기재는 실질적으로 평평하고 평행하거나 구부러지고 평행하거나 하나의 기재는 표면 양각 회절성 패턴을 지니고 또다른 기재는 실질적으로 평탄하다. 기재는 광학 파워를 제공하거나 기재는 광학 파워를 지니지 않는다. 각각의 기재는 200 ㎛ 이하의 두께를 지닌다. 견고한 기재 물질의 예는 유리 및 실리콘이다. 유연한 기재의 예는 유연성 플라스틱 필름이다. 일반적으로 더 얇은 기재는 안구 내로 삽입되거나 이식되는 렌즈 또는 옵틱에 중요한 전기-활성 요소에 대한 더 높은 정도의 유연성을 가능하게 한다. 전기 접지를 제공하는 연속적인 광학적으로 투명한 전극 220은 기재 중 하나 위에 배열되고, 하나 이상의 개별적으로 주소 지정 가능한 광학적으로 투명한 전극 225가 두 번째 기재 상에 배열된다. 전극 225는 역동적 구경의 크기, 형태 및/또는 직경과 같은 역동적 구경의 특성을 결정한다. 전극 220 및 225는 예를 들어 산화인듐주석(ITO)과 같은 투명 전도성 산화물(ITO와 같은) 또는 전도성 유기 물질(PEDOT:PSS 또는 탄소 나노-튜브와 같은)을 포함한다. 광학적으로 투명한 전극의 두께는 예를 들어 1 ㎛ 이하이나 0.1 ㎛ 이하가 바람직하다. 전극 220 및 225는 정렬층 230으로 코팅된다. 또한 전극의 오직 하나만이 정렬층으로 코팅된다. 전기-활성 물질 240은 정렬층 사이에 배열된다. 전기-활성 물질의 두께는 1 ㎛와 10 ㎛ 사이이나 바람직하게는 5 ㎛ 이하이다. 전기-활성 물질은 액정(LC) 물질이다.

제어기 250은 전기 연결 255에 의해 전극 220 및 225에 연결되고 하나 이상의 전압을 각각의 전극에 적용함으로서 전극 사이에 전계를 생성 가능하다. 제어기는 전기-활성 요소의 일부이거나 전기-활성 요소의 외부에 위치하고 전기-활성 요소 내 전기 접촉점을 이용하여 전극에 연결된다. 제어기는 전원 장치, 센서 또는 어떠한 다른 필수 전자부품에 연결된다. 전극 사이에 전계 부재시 액정 분자는 정렬 방향과 동일한 방향으로 정렬된다. 전극 사이에 전계 존재시 액정 분자는 전계 방향으로 편향된다. 전기-활성 요소 내에 전계는 정렬층에 수직이다. 따라서 전계가 충분히 강한 경우 액정 분자의 방위는 정렬 방향에 수직이 될 것이다. 전계가 충분히 강하지 않은 경우 액정 분자의 방위는 정렬 방향과 정렬 방향의 수직 사이의 어떤 방향이 될 것이다. 기재는 전극, 정렬층 및 전기-활성 물질 정도로 넓거나 그 보다 더 넓음이 주지되어야 한다.

전기-활성 요소는 광이 통과하는 구경 260 및 광을 흡수하거나 산란하는 고리 270을 지닌다. 당분야에 알려진 바와 같이 역동적 구경 크기의 변화는 일반적으로 전기-활성 요소의 피사계 심도의 변화에 반비례하고 전기-활성 요소를 통한 광 투과 변화에 의존적이다. 구경은 역동적이고 하나 이상의 직경 사이에서 전환 가능하다. 고리는 전기-활성 요소의 주변 경계에 위치하거나 주변 경계로부터 일정 간격을 유지한다. 고리는 전기-활성 요소의 방사상 중심으로 연장된다. 구경은 전기-활성 요소의 기하학적 중심에 위치하고 전기-활성 요소의 주변 경계로, 주변 경계로부터 고정된 거리로 또는 전기-활성 요소의 기하학적 중심으로부터 방사상 거리로의 모든 방향으로 연장 가능하다. 또한 구경은 구경의 중심이 전기-활성 요소의 기하학적 중심과 동일하지 않도록 재위치 가능하다. 고리는 일반적으로 구경의 틀을 잡고 구경의 외부 한계 및 크기를 한정한다. 본원에서 더욱 상세하게 설명된 바와 같이 구경은 어떠한 연속 또는 불연속 범위의 직경 크기도 달성하도록 변경된다.

전기-활성 물질은 이색 염료와 같은 염료 물질로 처리된 액정층을 포함한다. 액정 분자를 염료 물질로 처리함으로서 염료 분자는 그 자체를 액정 분자와 정렬시킨다. 염료 분자는 극성이고 적용된 전계와 정렬되도록 회전된다. 염료 물질의 흡광은 투사 광파에 대한 개별적 염료 분자의 방위에 따라 달라진다. 액정 분자의 균일(수평) 정렬로의 비활성화된 상태에서 전극 사이의 전계가 충분히 강하지 않은 경우 염료 분자는 정렬층과 정렬되고 액정을 통한 광 흡수는 쌍극자 모멘트와 염료 분자의 방위 방향 사이의 상대 방위에 따라 다르게 최소화되거나 최대화된다. 액정 분자의 균일(수평) 정렬로의 활성화 상태에서 전극 사이의 전계가 충분히 강한 경우 염료 분자는 회전되고 정령 방향의 수직으로 전계의 방위와 정렬된다. 이러한 방위에서 액정을 통한 광 흡수는 최소화된다. 그 반대는 흡수가 비활성화 상태에서 최소화되고 활성화 상태에서 최대화되는 액정의 동질(homeotropic)(수직) 정렬이 사용되는 경우이다. 또한 강유전성 액정 물질도 사용된다.

도 2c는 무족화 마스크를 지닌 광학 요소 2200의 분해 횡단 측면도를 나타낸다. 도 2d는 도 2c의 요소의 와해 횡단 측면도를 나타낸다. 하나 이상의 광학 요소 2200은 각막 인레이, 각막 온레이, IOO 또는 IOL 내에서 유용하다. 하나 이상의 요소가 사용되는 경우 상기 요소는 요소간에 적당한 절연체가 존재히 또다른 것 위에 적층된 것이다.

하나의 형상에서 무족화 마스크는 굴절률 증감을 포함하는 단일층 2210을 포함한다. 예를 들어 기재 2210은 하나 이상의 자오선 내에 바람직하게는 0.01 유니트/mm 이상의 굴절률 증감을 지닌 투명 폴리머층 또는 다른 물질층을 포함한다. 이러한 형상에서 또다른 요소 2200, 2250, 2255는 생략된다. 이러한 형상은 정적 마스크로도 표기된다. 특정한 예로서 기재 2210은 굴절률 증감을 포함하는 투명 폴리머와 같은 하나 이상의 물질층을 포함한다. 바람직하게는 상기 증감은 하나 이상의 자오선 내의 0.01 유니트/mm 이상이다.

역동적 무족화 마스크는 2개의 광학 기재 2210 또는 2개의 광학 기재에 의해 결합된 것을 지닌 전기-활성 요소 2200을 포함한다. 2개의 기재는 실질적으로 평평한 평행, 만곡한 평행이거나 하나의 기재는 표면 양각 회절성 패턴이고 다른 기재는 실질적으로 매끄러운 것이다. 기재는 광학 파워를 제공하고 또는 기재는 광학 파워를 지니지 않는다. 각각의 기재는 200 ㎛ 이하의 두께를 지닌다. 일반적으로 더욱 얇은 기재는 안구 내로 삽입되거나 이식된 옵틱 또는 렌즈에 중요한 전기-활성 요소에 대해 더 높은 정도의 유연성을 가능하게 한다. 전기 접지를 제공하는 연속한 광학적으로 투명한 전극 2220은 하나의 기재 위에 배열되고 하나 이상의 개별적으로 주소 지정 가능한 광학적으로 투명한 전극 2225는 두 번째 기재 위에 배열된다. 전극 2225는 마스크의 다양한 부분에서 굴절률을 변경시킴으로서 역동적 마스크의 특성을 결정한다. 전극 2220, 2225는 투명 전도성 산화물(ITO와 같은) 또는 전도성 유기 물질(PEDOT:PSS 또는 탄소 나노-튜브와 같은)을 포함한다. 광학적으로 투명한 전극의 두께는 에를 들어 1 ㎛ 이하이나 0.1 ㎛ 이하가 바람직하다. 전극 2220 및 2225는 정렬층 2230으로 코팅된다. 또한 전극 중 하나만이 정렬층으로 코팅된다. 전기-활성 물질 2240은 정렬층 사이에 배열된다. 전기-활성 물질의 두께는 1 ㎛ 내지 10 ㎛이나 바람직하게는 5 ㎛ 이하이다. 전기-활성 물질은 액정 물질이다.

제어기 2250은 전기 연결 2255에 의해 전극 2220 및 2225에 연결되고 하나 이상의 전압을 각각의 전극에 적용함으로서 전극간에 전계를 생성 가능하다. 일부 형상에서 제어기는 전기-활성 요소의 일부이다. 또한 제어기는 전기-활성 요소의 외부에 위치하고 전기-활성 요소 내 전기 접촉점을 이용하여 전극에 연결된다. 제어기는 전원 장치, 센서 또는 어떠한 다른 필수 전자부품에 연결된다. 전극 사이에 전계 부재시 액정 분자는 정렬 방향과 동일한 방향으로 정렬된다. 전극 사이에 전계 존재시 액정 분자는 전계 방향으로 편향된다. 전기-활성 요소 내에 전계는 정렬층에 수직이다. 따라서 전계가 충분히 강한 경우 액정 분자의 방위는 정렬 방향에 수직이 될 것이다. 전계가 충분히 강하지 않은 경우 액정 분자의 방위는 정렬 방향과 정렬 방향의 수직 사이의 어떤 방향이 될 것이다. 기재는 전극, 정렬층 및 전기-활성 물질 정도로 넓거나 그 보다 더 넓음이 주지되어야 한다.

전기-활성 물질은 전기변색 염료와 같은 염료 물질로 처리된 액정층을 포함한다. 액정 분자를 염료 물질로 처리함으로서 염료 분자는 그 자체를 액정 분자와 정렬시킨다. 염료 분자는 극성이고 적용된 전계와 정렬되도록 회전된다. 염료 물질의 흡광은 투사 광파에 대한 개별적 염료 분자의 방위에 따라 달라진다. 액정 분자의 균일(수평) 정렬로의 비활성화된 상태에서 전극 사이의 전계가 충분히 강하지 않은 경우 염료 분자는 정렬층과 정렬되고 상기 층의 굴절률은 염료에 의해 변화되지 않는다. 예를 들어 비활성화 영역 내 굴절률은 최소이다. 액정 분자의 균일(수평) 정렬로의 활성화 상태에서 전극 사이의 전계가 충분히 강한 경우 염료 분자는 회전되고 정령 방향의 수직으로 전계의 방위와 정렬된다. 이러한 방위에서 염료는 상기 영역의 굴절률을 변경한다. 예를 들어 활성화 영역의 굴절률은 최대이다. 그 반대는 비활성화 상태가 더 높은 굴절률을 지니고 활성화 상태가 더 낮은 굴절률을 지니도록 액정의 동질(homeotropic)(수직) 정렬이 사용되는 경우이다. 또한 강유전성 액정 물질도 사용된다.

액정은 전기 활성화시 0.1 유니트 이상까지 가시 스펙트럼 상에서 그의 굴절률을 변경시킨다. 본원에 사용된 바와 같이 "가시 스펙트럼"은 약 400∼750 nm 범위의 파장을 지닌 광을 나타낸다. 액정(LC)층은 전기 활성화시 광의 광투과를 변경 가능한 게스트-호스트 혼합물을 포함한다. 본원에 사용된 바와 같이 층 또는 장치의 광투과는 층 또는 장치를 통해 투과되고 흡수 또는 산란으로 소실되지 않는 광 에너지 비율을 나타낸다. 바람직하게는 상기 혼합물은 활성화시 약 30% ∼ 99% 이상까지 광투과를 변경 가능하다. 액정층은 종전 기재된 바와 같이 픽셀화되고 인접 부분의 반응에 영향을 미치지 않고 약 0.25 μ㎡ 이상의 분리된 부분 내에서 전기적으로 주소 지정 가능하다. 액정층은 프로그램화되거나 개조 가능한 방식으로 다수의 분절을 임의로 주소 지정 가능한 프로세서 및 관련 소프트웨어와 같은 컴퓨터 계산 장치에 의헤 제어 가능하다. 상기 소프트웨어는 특정 용도로 구성된 특수-목적 칩 또는 일반 목적 칩과 같은 컴퓨터-판독 가능 매체 내에 영구적으로 구현되거나 디지털 신호에 의해 제공된다. 상기 소프트웨어는 무족화 마스크를 포함하는 시력 교정 장치 내에 함몰된 디지털 신호 프로세싱 유니트 내로 통합된다. 또한 액정층은 마스크 또는 마스크를 통합시킨 시력 교정 장치와 일치하는 환자 안구 내로 마스크를 통해 투과된 광의 진폭, 위상 또는 이 둘 모두를 변화시키거나 변조하는 패턴을 생성하도록 구성되거나 프로그램화된다.

도 2a∼2d의 액정 물질은 네마틱 액정, 비틀린 네마틱 액정, 최고-비틀린 네마틱 액정, 콜레스테릭 액정, 스멕틱 이중-안정 액정 또는 어떠한 형태의 액정 물질이다. 정렬층은 예로서 100 나노미터 이하 두께인 박막이고 폴리이미드 물질로 구성된다. 박막은 액정 물질과 직접적으로 접촉하도록 기재 표면 상에 적용된다. 전기-활성 요소의 조립 이전에 박막은 벨벳과 같은 천으로 한 방향(정렬 방향)으로 완충된다. 액정 분자가 완충된 폴리이미드층과 접촉하게 되는 경우 액정 분자는 기재의 평면 내에 우선적으로 위치하고 폴리이미드층이 마찰되는 방향(즉 기재 표면에 평행하게)으로 정렬된다. 또한 정렬층은 선형으로 분극화된 UV 광에 노출시 완충된 정렬층이 사용되는 경우와 동일한 결과를 생성하는 광민감성 물질로 구성된다.

도 3a는 역동적 구경을 생성하도록 실시 가능한 다수의 전극 고리 300이다. 전극 고리는 전기-활성 요소 200 내의 광학적으로 투명한 전극 225로서 유용하다. 전기-활성 물질 240은 이색 염료로 처리된 액정이다. 전극 고리 300은 여러 환상 형태의 전극 310, 320, 330 및 340으로 구성된다. 물론 더 적거나 더 많은 전극도 가능하다. 각각의 전극은 개별적으로 주소 지정 가능하다. 전기-활성 요소가 안구 내에 또는 그 위에 위치하면 전극 고리 중심은 유두상 축에 대해 집중된다. 내부-전극 갭은 약 5 ㎛ 내지 10 ㎛이나 더 작다. 전극 310의 내부 직경은 r1이고, 전극 310의 외부 직경은 r2이고, 전극 320의 외부 직경은 r3이고, 전극 330의 외부 직경은 r4이고, 전극 340의 외부 직경은 r5이다. 각각의 전극의 내부 직경은 상이한 구경 크기를 한정한다.

충분히 강한 전계가 전극과 접지 전극 사이에 적용되거나 역치 이상의 전압이 전극에 적용되거나 전기-활성 물질을 활성화 상태로 전극과 접지 전극 사이에 위치시키는 조건이 만족되면 전극이 "활성화"된다. 충분히 강한 전계가 전극과 접지 전극 사이에 적용되지 않거나 역치 이하의 전압이 전극에 적용되거나 전기-활성 물질을 비활성화 상태로 전극과 접지 전극 사이에 위치시키는 조건이 만족되면 전극이 "비활성화"된다.

액정 물질이 사용되는 경우 액정 물질은 약 10 볼트의 역치 이상의 전압이 전극들 사이에 적용되면 활성화되고 약 10 볼트의 역치 이하의 전압이 전극들 사이에 적용되면 비활성화된다. 사용되는 전력은 약 1 마이크로와트이다. 전위가 예로서 1 볼트 이하, 5 볼트 이하, 10 볼트 이하 또는 10 볼트 이상이 될 수 있음이 인식되어야 한다.

전원 소비를 감소시키기 위해 이중-안정 액정 물질이 사용된다. 이중-안정 액정 물질은 전력 적용시 2가지 안정 상태 중 하나 사이에서 전환된다(하나의 상태는 활성화 상태이고 또다른 상태는 비활성화 상태로). 이중-안정 액정 물질을 또다른 안정 상태로 전환시키기 위해 이중-안정 액정 물질은 충분한 전력이 적용될 때까지 하나의 안정 상태로 유지된다. 따라서 전력은 그 상태로 유지되기 위해서가 아닌 하나의 상태에서 또다른 상태로 전환되기 위해서만 필요하다. 이중-안정 액정 물질은 +5 볼트 이상이 전극들 사이에 적용되는 경우 첫 번째 상태로 전환되고 -5 볼트 이하가 전극들 사이에 적용되는 경우 두 번째 상태로 전환된다. 물론 더 높고 더 낮은 다른 전압도 가능하다.

전극 310, 320, 330 및 340이 활성화되면 불투명 고리 270은 r1과 r5 사이에서 형성될 것이고 구경 260은 전극 중심과 r1 사이에서 형성될 것이다. 전극 310이 비활성화되면 불투명 고리는 전극 320의 내부 직경과 r5 사이에서 형성될 것이고 구경 260은 전극의 중심과 전극 320의 내부 직경 사이에서 형성될 것이다. 전극 310, 320, 330 및 340이 비활성화되면 불투명 고리 270은 존재하지 않을 것이고 구경 260은 전극의 중심과 r5 사이에 형성되지 않을 것이다. 구경은 먼저 전극 310을 이후에 전극 320을 이후에 전극 330을 최종적으로 전극 340을 비활성화시킴으로서 증가된다. 구경은 먼저 전극 340을 이후에 전극 330을 이후에 전극 320을 최종적으로 전극 310을 활성화시킴으로서 감소된다. 따라서 도 3a에 나타난 바와 같이 5가지 가능한 구경 조정장치가 존재한다. 그러나 더 적거나 더 많은 구경 조정장치도 가능하다. 카메라에서와 같이 각각의 구경 조정장치는 다음의 최소 구경 크기 면적의 2배를 지닌 구경을 제공한다. 즉 각각의 전극의 내부 직경 사이에 2개 상관관계의 제곱근이 존재한다. 물론 다른 구경 크기도 가능하다. 충분히 수축되는 경우 구경 직경은 약 1.0 mm와 약 3.0 mm 사이, 바람직하게는 약 1.0 mm와 약 2.5 mm 사이, 더욱 바람직하게는 약 1.0 mm와 약 2.0 mm 사이가 된다. 충분히 확대되는 경우 구경 직경은 약 7.0 mm 이상이 된다. 일부 형상에서 어둡거나 어둑한 환경에서는 구경이 존재하지 않는다(즉 고리가 존재하지 않아 안구의 동공이 천연 구경으로 작용함).

고리의 외부 경계는 동공의 외부 경계보다 더욱 연장된다(충분히 확대되거나 수축되는 경우). 고리의 외부 경계와 동공의 외부 경계 사이에 갭이 존재하는 경우 예로서 후광, 광 산란 및 대비감도 감소와 같은 유해한 효과가 발생한다.

각각의 전극 고리는 구경의 순간적 변화와 거의 동시에 활성화된다. 역동적 구경을 점차 감소시키거나 확대시키는 페이드 인 및 아웃 효과를 생성하기 위해 각각의 전극 고리는 연속적으로 활성화되고 또는 비활성화된다. 예를 들어 가장 외부의 전극 고리는 먼저 활성화되고 최종적으로 비활성화되고 가장 내부의 전극 고리는 최종적으로 활성화되고 먼저 비활성화된다. 전극은 약 1초 이하로 활성화되거나 비활성화되고 바람직하게는 약 0.5초 이하로 활성화되거나 비활성화된다.

전극 225는 그리드 내에 배열된 다수의 개별적으로 주소 지정 가능한 전극이다. 각각의 전극은 "픽셀"로 표기된다(이러한 경우의 전극은 "픽셀화"로 표기됨). 픽셀은 어떠한 크기나 형태도 가능하다. 픽셀을 선택적으로 전기적으로 활성화시키거나 비활성화시킴으로서 구경 260 및 고리 270이 형성된다.

환상 전극의 일부 또는 전부는 픽셀화되거나 전극 고리의 다양한 부분, 내부 부분 또는 이의 결합이 픽셀화된다. 도 3b 및 3c는 픽셀화 전극의 예를 나타낸다. 예를 들어 도 3b는 각각의 전극 고리 310, 320, 330, 340 및 내부 영역 301이 픽셀화된 형상을 나타낸다. 일부 형상에서 전극 고리는 바람직한 크기의 고리를 제공하는 고리로서 활성화되거나 비활성화되고, 내부 영역 내 픽셀은 바람직한 형태 및/또는 크기의 구경을 제공하도록 활성화되거나 비활성화된다. 또다른 예로서 도 3c는 내부 영역 301만이 픽셀화되고 전극 고리 310, 320, 330, 340은 그렇지 않은 형상을 나타낸다. 픽셀을 선택적으로 활성화시키거나 비활성화시킴으로서 임의의 형태 및 크기가 고리 및 구경에 제공된다. 특정한 예로서 도 3d의 빗금 쳐진 픽셀 303을 선택적으로 활성화시키거나 비활성화시킴으로서 대략적인-타원형의 구경이 형성된다. 빗금 쳐진 픽셀의 특정 세트는 단지 예증이고, 또다른 형태 및 크기가 내부 영역 및/또는 전극 고리 내 픽셀의 적당한 선택에 의해 형성된다. 본원에 상세하게 설명된 바와 같이 특정 구경 및/또는 고리는 안구의 변조 전이 기능을 최적화하는 바와 같이 사용자의 특정 요구에 부합하도록 한정된다.

예를 들어 인지된 이미지 질의 개인 주체 만족은 이미지 질이 저- 내지 중간-주파수 범위 상에서 최대화될 때 개선된다. 주체 질 인자는 하기와 같이 한정된다

이러한 함수는 E.M. Granger and K.N. Cupery, "An Optical Merif Function (SQF) which Correlates with Subjective Judgments," Photogr. Sci. and Eng., v. 16 (3), 1972, p. 221-30에 더욱 상세히 기재되어 있다. 주체 시력의 바람직한 개선을 제공하는 구경의 특정 크기 및 형태는 동공 크기의 작용으로서 시력 스트레이(strehl)과 같은 시력 성능 미터의 계산을 기반으로 한 감도 함수(SQF)를 최소화함으로서 측정된다. 이러한 계산은 특정 안구 모델의 광선 추적을 이용하여 수행된다. 이들 계산을 수행하는데 적당한 모델의 특정한 예는 당분야에 알려진 "인디애나(indiana eye) 아이" 모델 및 Liu Brennan 아이 모델을 포함한다.

도 4a는 역동적 구경을 지닌 전기-활성 요소 400의 분해 횡단 측면도를 나타낸다. 도 4b는 도 4a의 전기-활성 요소의 와해 횡단 측면도를 나타낸다. 전기-활성 요소 200과 유사하게 전기-활성 요소 400은 2개의 광학 기재 210을 포함한다. 전기 접지를 제공하는 연속적인 광학적으로 투명한 전극 220은 기재 중 하나 위에 배열되고, 하나 이상의 개별적으로 주소 지정 가능한 광학적으로 투명한 전극 225는 두 번째 기재 상에 배열된다. 전극 225는 역동적 구경의 크기, 형태 및/또는 직경과 같은 역동적 구경의 특성을 결정한다. 전극 220 및 225는 정렬층 230으로 코팅된다. 정렬층은 서로에 대해 90도의 정령 방향 상쇄를 지니나 180, 270, 360도와 같은 다른 수치도 가능하다. 전기-활성 물질 240은 정렬층 사이에 배열된다. 전기-활성 물질은 액정 물질, 바람직하게는 네마틱, 콜레스테릭 또는 스멕틱 이중-안정 액정 물질 중 하나이다. 액정 물질은 이색 염료로 처리되고 이색 액정 물질이 된다. 제어기 250은 전기 연결 255에 의해 전극 220 및 225에 연결되고 전극들 사이에 전계를 생성 가능하다. 전기-활성 요소는 광이 통과하는 구경 260 및 광이 흡수 및/또는 산란되는 고리 270을 지닌다. 전기-활성 요소 400은 전기-활성 물질의 측면 상에 위치한(예를 들어 전극의 외부의) 2개의 편광자 280을 더욱 포함한다. 또한 편광자는 기재의 외부 표면 상에 위치한다(전극은 기재의 가장 내부의 표면 상에 위치함). 편광자 각각은 그의 각각의 외부 표면에서 액정층의 조준기에 평행한(즉 가장 인접한 정렬층의 정렬 방향에 평행한) 편광 방향을 지닌다. 편광자는 예를 들어 90도까지의 편광 상쇄의 상대 방향을 지닌다. 이러한 상쇄 편광자는 "교차된" 편광자로 표기된다.

비활성화 상태에서 전극들 사이의 전계가 충분히 강하지 않은 경우 정렬층은 외부 표면에서 편광자와 정렬되도록 액정층의 조진기를 향하게 한다. 이러한 방위에서 첫 번째 편광자에 진입하는 광(즉 광은 첫 번째 편광자의 편광 방향과 평행하게 편광되는 광)은 액정에 의해 90도 회전되고 두 번째 편광자를 통과할 수 있다(즉 광은 두 번째 편광자의 편광 방향과 평행하게 편광됨). 따라서 비활성화 상태에서 전기-활성 요소를 통한 광 흡수는 최소화된다. 활성화 상태에서 전극들 사이의 전계가 충분히 강한 경우 액정 분자는 정렬 방향에 수직으로 전계 방향과 정렬된다. 이러한 방위에서 첫 번째 편광자에 진입하는 광(즉 첫 번째 편광자의 편광 방향에 평행하게 편광되는 광)은 회전되지 않고 두 번째 편광자에 의해 차단된다(즉 광은 두 번째 편광자의 편광 방향에 직교로 편광됨). 따라서 활성화 상태에서 광 흡수는 최대화된다.

도 3a∼d에 나타난 전극 고리는 전기-활성 요소 400 내의 광학적으로 투명한 전극 225로서 유용하다. 상기한 바와 같이 전극 310, 320, 330 및 340이 활성화되면 불투명 고리 270은 r1과 r5 사이에서 형성될 것이고 구경 260은 전극의 중심과 r1 사이에서 형성될 것이다. 전극 310이 비활성화되면 불투명 고리는 전극 320의 내부 직경과 r5 사이에서 형성될 것이고 구경 260은 전극의 중심과 전극 320의 내부 직경 사이에 형성될 것이다. 전극 310, 320, 330 및 340이 비활성화되면 불투명 고리 270이 존재하지 않을 것이고, 구경 260은 전극의 중심과 r5 사이에 형성될 것이다.

편광 필름 사용의 하나의 결점은 이들이 약 50%의 투사광을 흡수한다는 점이다. 따라서 실질적인 장치에서 이러한 필름의 사용은 망막에 도달하는 광량을 제한한다. 환상 전극의 동심 영역은 하나 또는 두 편광자 모두에서 물리적으로 제거된다. 제거된 영역은 어떠한 크기 또는 형태도 가능하나 바람직한 형상에서 최소 고리 전극의 내부 직경과 동일하다. 이러한 중심 영역을 제거함으로서 전기-활성 요소를 통한 전체 투과를 증가시키는 동안 하나 이상의 편광자가 사용된다. 이러한 형상에서 역동적 구경의 기능성은 영향 받지 않고 전체 투과가 증가된다. 더욱이 구경과 고리 사이의 투과 대조비(구경을 통해 투과된 광과 고리를 통해 투과된 광 사이의 비율)가 증가되어 역동적 구경이 피사계 심도 제공하는데 더욱 효과적이게 한다. 상기 영역을 제거하는 대신 상기 영역은 투과를 증가시키는데 사용되는 더 얇거나 덜 효과적인 편광 필름으로 구성되어 불투명 상태에 대해 투과 상태에서의 성능을 유리하게 한다. 이러한 형상 각각에서 고리의 어둡게 된 구역과 구경 영역 사이의 투과 대조비가 증가된다.

안구는 정상적인 해부 형상에서 비대칭이기 때문에 안구의 광학 축에 완벽하게 집중된 이식된 각막 인레이, 각막 온레이, IOO 또는 IOL를 지니는 것은 실제로 불가능하다. 가장 바람직한 이식 위치는 동공의 중심 축과 정렬된다. 그럼에도 불구하고 정상 해부학적 환경 하에서 안구 동공의 중심에 대해 약 0.1 mm 또는 0.2 mm의 안구 중심이탈이 예상되어야 한다.

도 5는 역동적 구경의 기하학적 중심이 동공의 기하학적 중심에 대해 재위치되는 도 3a에 나타난 전극 고리의 여러 배열을 나타낸다. 배열 A는 전기-활성 요소의 기재의 기하학적 중심과 정렬된 고리 전극의 기하학적 중심을 지닌다. 배열 B, C, D 및 E는 각각 전기-활성 요소의 기재의 기하학적 중심에 대해 좌측, 우측, 상부 및 하부에 정렬된 고리 전극의 기하학적 중심을 지닌다. 배열 A, B, C, D 및 E 각각은 개별적인 전기-활성 요소에서 사용된다. 도 6은 각각이 도 5에 나타난 고리 전극의 다른 배열에 사용되는 5개 전기-활성 요소의 적층을 나타낸다. 각각의 전기-활성 요소는 다른 전기-활성 요소로부터 적당하게 절연된다. 고리 전극의 기하학적 중심과 기재의 기하학적 중심 사이의 거리는 약 0.0 mm와 약 1mm 사이, 더욱 바람직하게는 약 0.0 mm와 약 0.5 mm 사이이다. 두 중심 사이의 어떠한 각도의 다른 정렬도 가능함이 주지되어야 한다. 이는 이식물이 외과적으로 이식된 후 원격 조정에 의해 역동적 구경의 중심을 변경시키는 능력을 가능하게 한다. 사용자의 시선에 대해 역동적 구경 중심을 재-정렬하기 위해 고리 전극의 하나 이상의 배열은 다른 배열을 제외하도록 활성화된다. 이는 이식물이 사용자의 시선과의 정렬의 외부에 외과적으로 이식되는 경우에 중요하다. 예로서 황반 변성, 망막 열공 또는 망막 박리와 같은 특정 망막 질환 또는 외상은 망막 영역을 손상시킨다. 또한 이는 손상된 망막 영역에서 건강한 망막 영역으로 사용자의 시선을 재정렬하는데 유용하다.

안구의 피사계 심도를 증가시키고 또는 후광 및 또다른 시각적 인공산물 생성시 축을 벗어난 광선의 효과를 감소시키기 위해 인간 동공에 진입하는 광의 일부를 차단하기 위한 구경의 사용은 각막에 진입하는 광의 공간적 변조의 특수한 사례로 간주된다. 추가적인 시각 이익은 또다른 형태의 변조기를 이용함으로서 달성됨이 발견되었다. 예를 들어 시각 작업의 제공된 세트와 같은 바람직한 시각 효과를제공하기 위해 크기 및 형태 이외에 구경의 또다른 특성을 한정하는 것이 바람직하다. 이를 수행하기 위한 하나의 방법은 안구에 진입하는 광의 위상 및/또는 진폭을 변경시키기는 무족화 마스크의 이용을 포함한다.

전극 225, 2225가 그리드 내에 배열된 다수의 개별적으로 주소 지정 가능한 전극인 형상에서 개별적 픽셀은 선택적으로 활성화되거나 비활성화된다. 예를 들어 이러한 형상은 기재의 기하학적 중심 또는 안구의 동공에 대해 구경 260 및 고리 270의 기하학적 중심을 재위치를 가능하게 한다.

도 2a, 2b 및 3∼7에 나타난 장치는 정적이거나 역동적인 도 2c 및 2d를 참고로 기재된 무족화 마스크를 포함한다. 일부 형상에서 도 2c∼2d에 관하여 기재된 구조가 또다른 기재된 구조에 더하여 제공된다. 예를 들어 상기 장치는 당업자에 의해 이해되는 바와 같이 굴절률 증감을 통합시킨 투명 폴리머와 같은 추가층을 포함하거나 또다른 기재된 요소에 더하여 추가 전기-활성 요소 2200을 포함하거나 또다른 요소가 통합된다. 또다른 예로서 상기 장치는 전기적으로 활성화시 변경 가능한 굴절률을 지닌 층 또는 전기 활성화시 그의 굴절률을 변경하는 액정을 통합시킨 층을 포함한다. 또한 무족화 마스크는 도 2∼7에 관하여 기재된 하나 이상의 층에 의해 제공된다. 예를 들어 기재 210, 520은 굴절률 증감 또는 변경 가능한 굴절률을 지닌 층을 포함함으로서 정적 또는 역동적 마스크를 제공한다.

위상 진폭 변동은 디포커스(defocus) α 수치에 영향을 미치지 않고 광로차 변동을 유발하는 동공 구경을 교차한 굴절률 증감을 이용함으로서 도입된다. 동공 반경 r의 작용으로 무족화 마스크의 동공 구경을 교차하여 변동되는 다수의 파리미터가 존재한다: 매개물의 굴절률, 물질의 두께, 광투과 및 경계 형태(예를 들어 마스크가 원형 또는 환형인지 여부에 따라 단일 또는 이중). 마스크는 정적 또는 역동적이다. 역동적 마스크는 전기 전위와 같은 외부적으로 적용된 힘의 적용에 의해 조정 가능하다.

역동적 마스크는 타겟 거리 및 조명 조건이 변화되는 경우 안구의 옵틱이 이들 변화를 환경에 적응시키도록 변화된다는 점에서 정적 마스크보다 우수하다. 예를 들어 근거리 물체(타겟 거리 약 40 cm)를 조망하는 조정된 안구(또는 노안의 경우 동공 조정된 안구)의 수차 및 초점 심도는 20 피트 이상에서 물체를 조망시 그의 조정되지 않은 상태의 안구와 동일한 것과 상이하다. 특히 안구에 이용 가능한 초점 심도는 환자에 제공된 시력 교정 형태에 따라 달라질 것이고, 따라서 역동적 마스크 디자인은 환자가 이미 착용하거나 마스크에 추가로 수용하게 될 시력 교정 장치의 형태 및 파워를 보충할 것이다. 역동적 마스크를 제작하는 바람직한 방법은 안구 환경에 생체적합하도록 합성된 유연성 아크릴 폴리머의 2개의 투명 시트 사이에 밀봉으로 피막화된 투명 액정층의 이용을 포함한다. 전계의 적용에 의한 액정층의 방위는 그의 굴절률을 변화시킨다. 역동적 마스크의 광투과의 변조는 바람직하게는 전기변색 염료가 투명 액정 내로 통합된 게스트-호스트 액정 시스템을 이용함으로서 제공된다.

역동적 마스크로 환자를 진단하거나 이에 일치시키기 위해 2개의 측정이 수행된다: 주위 광 수치 작용으로서 자연 동공 크기의 측정 및 마스크에 일치된 안구의 최근 생성된 파면의 측정. 바람직한 망막 이미지 질(아마도 기대 디포커스)을 제공하기에 적합한 마스크의 위상 및 진폭 프로파일은 주위 광 수치 범위 상의 거리 시력에 대해 생성된다. 예를 들어 결합된 안구 및 역동적 구경 시스템의 OTF 내 피크의 공간 진폭은 환자의 NCSF의 피크에 일치된다. 역동적 마스크는 의도된 시각 작업 수행시 위상/진폭 프로파일을 기반으로 하여 적당한 교정을 제공하도록 프로그램화된다. 예를 들어 마스크는 자연 동공이 폐쇄되는 밝은 야외 광 또는 다른 환경에서 전체적으로 또는 부분적으로 불활성화되고, 이는 마스크의 유효성을 감소시킬 수 있다. IOO, IOL, 각막 인레이 또는 각막 온레이 내에 피막화된 마스크의 경우 역동적 마스크는 적당한 측정을 수행하고/또는 치료되는 안구에 대한 위상/진폭 프로파일을 생성하기 전에 이식된다.

전기-활성 요소는 첫 번째 광학 파워 및 두 번째 광학 파워 사이에서 전환 가능하다. 전기-활성 요소는 비활성화 상태에서 첫 번째 광학 파워를 지니고 활성화 상태에서 두 번째 광학 파워를 지닌다. 전기-활성 요소는 전기-활성 요소의 전극에 적용된 하나 이상의 전압이 첫 번째 예정된 역치 이하인 경우 비활성화 상태가 된다. 전기-활성 요소는 전기-활성 요소의 전극에 적용된 하나 이상의 전압이 두 번째 예정된 역치 이상인 경우 활성화 상태가 된다. 또한 전기-활성 요소는 그의 광학 파워를 "조율" 가능하여 전기-활성 요소가 첫 번째 광학 파워와 두 번째 광학 파워 사이의 연속적이거나 실질적으로 연속적인 광학 파워 변화를 제공 가능하게 된다.

전기-활성 렌즈는 안구의 통상적 또는 비-통상적 오류를 교정하는데 사용된다. 교정은 전기-활성 요소에 의해, 광학 기재 또는 안과 렌즈에 의해 또는 이 둘의 결합에 의해 생성된다.

역동적 구경을 지닌 전기-활성 요소는 안구의 시력 오류를 교정할 목적으로 광을 굴절시키거나 회절시키지 않아서 초점조절력을 제공하지 않는 광학 퍼폼(perform), 옵틱 또는 기재 내에 부착되거나 그 안에 함몰된다. 역동적 구경을 지닌 전기-활성 요소는 자연적 해부학적 조건에 의해 유발되고 또는 백내장 또는 건강한 수정체의 제거에 의해 유발되는 사용자의 굴절 오류를 교정하는 안과 렌즈에 부착되거나 그 안에 함몰된다. 또한 안과 렌즈는 사용자 안구의 통상적 및/또는 비-통상적 오류의 어떤 것 또는 전부를 교정한다. 따라서 역동적 구경은 초점조절 렌즈의 구성요소가 된다. 또한 전기-활성 렌즈는 역동적 구경을 지닌 첫 번째 전기-활성 요소를 지닌다. 첫 번째 전기-활성 요소 또는 첫 번째 전기-활성 요소와 광 커뮤니케이션하는 두 번째 전기-활성 요소는 사용자 안구의 통상적 및/또는 비-통상적 오류의 어떤 것 또는 전부를 교정 가능하다. 상기 장치는 각막 온레이, 각막 인레이, IOO 또는 IOL이고, 예로서 IOL, 수정체, 각막 인레이, 각막 온레이 또는 안경 렌즈와 같은 초점조절 렌즈와 광 커뮤니케이션하는데 사용된다. 초점조절 렌즈는 정적(그의 광학 파워를 변경 불가능) 또는 역동적(그의 광학 파워를 변경 가능)이다.

도 7a, 7b 및 7c는 각막 인레이 또는 각막 온레이로 유용한 역동적 구경을 지닌 광학 장치를 나타낸다. 도 7a, 7b 및 7c에 나타난 장치는 예를 들어 역동적 구경을 지닌 전방 또는 후방 IOO 또는 IOL로 사용하기 위해 안정화 햅틱스를 추가함으로서 다소 변형된다. 옵틱 또는 렌즈 500은 하나 이상의 전기-활성 요소 510을 지닌다. 전기-활성 요소 510은 전기-활성 요소 200 또는 400과 유사하거나 역동적 구경을 지니지 않거나 대신에 변화 가능한 광학 파워를 제공한다. 전기-활성 요소는 기재 520 내에 함몰되거나 이에 부착된다. 기재는 광학 파워를 지니지 않거나 하나 이상의 광학 파워를 지닌다. 기재 및/또는 전기-활성 요소는 안구의 통상적 및/또는 비-통상적 오류의 어떤 것 또는 전부의 적어도 일부를 교정 가능하다. 제어기 530은 전기 연결 535에 의해 전기-활성 요소 내 전극에 전기적으로 연결된다. 전극은 주로 투명한 구경 540 및 주로 불투명한 고리 545를 한정한다. "주로 투명한"이라는 용어는 약 50% 이상의 광투과(바람직하게는 70% 이상)를 의미하고 반드시 100% 광투과를 의미하지 않는다. "주로 불투명한"이라는 용어는 약 50% 이하의 광투과(바람직하게는 35% 이하)를 의미하고 반드시 0% 광학 투과를 의미하지 않는다.

기재는 영양분 및/또는 세포 폐기 생성물이 기재 및/또는 전기-활성 요소를 통과 가능하게 하기 위해 하나 이상의 개구부 550 및/또는 세공 555를 지닌다. 개구부 및/또는 세공은 예로서 레이저에 의해 생성되거나 기계로 생성되거나 날인된다. 일반적으로 개구부 및 세공은 전극이 전력을 연장시키거나 적용하지 않는 중심 영역과 같이 비-전기적 또는 중요하지 않은 구역에 위치한다. 이들 형상은 역동적 구경을 지닌 렌즈 또는 옵틱이 각막 인레이 또는 각막 온레이로 사용되는 경우 특히 중요하다.

제어기는 전원 장치 560으로부터 적어도 일부의 전력을 공급받는다. 전원 장치는 기재에 부착되고 그의 구성요소가 되거나 기재에 부착되나 그의 구성요소가 되지는 않는다. 전원 장치는 Excellatron에서 제조되는 것과 같이 박막 재충전 가능 배터리이다. 박막 재충전 가능 배터리는 45,000 사이클을 초과하여 순환 가능하다. 이는 렌즈 또는 옵틱 내에 20∼25년의 이용 가능한 수명을 제공한다. 2개의 박막 재충전 가능 배터리가 사용되고 하나의 상단에 다른 하나가 적층된다. 이러한 형상에서 배터리 중 하나는 20∼25년간 사용되고 또다른 배터리는 첫 번째 배터리가 더 이상 작동 가능하지 않은 경우 전환된다. 또한 또다른 배터리는 제어기로 원격으로 송신된 신호에 의해 전환된다. 이는 옵틱 또는 렌즈의 수명을 40∼50년으로 연장시킨다. 또한 전원 장치는 축전기이다. 전원 장치는 예로서 유도에 의해 원격으로 하전된다.

또한 광-민감성 전지 565 및 압전기 물질이 전원 장치의 전력을 보충하고 또는 증대시키기 위해 사용된다. 또한 광-민감성 전지 및/또는 압전기 물질은 전원 장치에 대한 요구를 미연에 방지한다. 광-민감성 전지는 태양광 전지이다. 또한 광-민감성 전지는 1.5 ㎛ 광전지이다. 광전지는 사용자의 시선 외부에 사용되고 위치하고 더욱 바람직하게는 암흑에 의해 부분적으로 확대되나 충분히 확대되지 않는 경우 동공의 가장자리의 주변에 사용되고 위치한다. 따라서 렌즈 또는 옵틱은 1.5 ㎛ 광전지 또는 광전지들에 전류를 통하게 할 수 있는 안구 안전 레이저를 이용함으로서 하전된다. 사용자는 1.5 ㎛ 광전지 또는 광전지들에 전류를 통하게 하는데 필요한 안구 안전 레이저 에너지를 제공하는 장치에 그 또는 그녀의 턱 및 이마를 위치시킨다. 이는 주간에 또는 필요한 경우 가정에서 달성된다. 적당한 에너지는 암실 또는 주위 가시광을 차단하는 장치에 의해 유발되는 정상적으로 확대된 동공 또는 충분히 비-매개된 확대 동공을 통해 제공될 수 있다. 렌즈 또는 옵틱 내에서 1.5 ㎛ 광전지 또는 광전지들을 이용하는 경우 전부가 아닌 전지 또는 전지들은 굴곡 가능할 필요가 있다. 굴곡 불가능한 1.5 ㎛ 광전지를 사용시 다수의 전지가 사용되고 안구 내로 삽입 전에 전지 위 또는 주변에 렌즈 또는 옵틱을 중첩 또는 말림 가능하게 하는 패턴으로 위치한다.

광-민감성 전지 565는 태양광 전지이다. 태양광 전지는 사용자 안구의 홍채 부분의 정면(안구의 각막에 근접하여)에 위치하고 개별적으로 배열된다. 얇은 전기 배선은 태양광 전지를 본 발명의 옵틱 또는 렌즈의 제어기에 실시 가능하게 연결시킨다. 전기 배선은 홍채에 접촉하지 않고 동공을 통과하고 안구의 전방 또는 후방 내에서 IOO 또는 IOL에 실시 가능하게 연결된다. 태양광 전지는 충분히 커서 개별적 전원 장치에 대한 요구를 방지하기에 충분한 전력을 공급하게 된다. 얇은 전기 배선은 전기를 전도하지 않고 위치 내 태양광 전지를 유지하기 위해 적당한 장력을 지닌 폼 팩터(form factor)를 지닌다. 일부 형상에서 하나 이상의 작은 구멍이 안과 레이저에 의해 홍채 내에 생성되어 얇은 전기 배선이 태양광 전지를 전기-활성 요소 내에 수용된 IOO 또는 IOL에 연결하게 한다.

본원에 기재된 렌즈 또는 옵틱은 안구 내로 중첩되고 삽입된 후 장치의 적당한 형태, 위치 및 정렬을 복구하기 위한 메모리 금속 물질 570을 포함한다. 메모리 금속은 그의 형태를 "기억"하고 변형된 후(예를 들어 안구 내로의 삽입을 위한 준비시 중첩되는 동안) 그의 본래 형상을 회복하고자 한다. 또한 메모리 금속은 렌즈 또는 옵틱을 유도적으로 하전하거나 송신기로부터 신호를 수신하기 위해 안테나로서도 기능한다. 송신기는 역동적 구경의 직경을 변화시키거나 렌즈의 광학 파워를 변화시키기 위해 렌즈 또는 옵틱에 신호를 송신한다.

센서 580이 포함된다. 센서는 사용자가 초점을 맞추고자 하는 거리를 검출하기 위한 거리 측정기이다. 센서는 렌즈 또는 옵틱의 주변 및/또는 투사 광을 검출하기 위한 광-민감성 전지 565이다. 센서는 예를 들어 하나 이상의 하기 장치를 포함한다: 광-검출기, 광전지 또는 UV 민감성 광전지, 경사 스위치, 광 센서, 수동 거리-측정 장치, 비행시간 거리 측정 장치, 안구 추적기, 사용자가 조망하는 곳을 검출하는 조망 검출기, 가속도계, 근접 스위치, 물리 스위치, 수동 무효화 제어, 사용자가 한 쌍의 안경의 코걸이를 접촉시 전환되는 용량성 스위치, 동공 직경 검출기, 안구 근육 또는 신경에 연결된 생체-자기제어 장치 등. 또한 센서는 사용자의 머리 경사 또는 사용자 안구의 인사이클로로테이션(encyclorotation)을 검출하도록 개조된 하나 이상의 극소 전기 기계 시스템(MEMS)을 포함한다.

센서는 제어기에 실시 가능하게 연결된다. 센서는 감각 정보를 검출하고 신호를 렌즈 또는 옵틱의 하나 이상의 역동적 구성요소의 활성화 및/또는 비활성화를 유발하는 제어기에 송신한다. 렌즈 또는 옵틱이 역동적 구경을 지닌 전기-활성 요소를 포함하는 경우 센서는 예로서 광 강도를 검출하고 이러한 정보를 제어기에 전달한다. 센서는 광-검출기이고 렌즈 또는 옵틱의 주변 영역 내에 위치하고 홍채 후방에 위치한다. 이러한 위치는 사용자 동공의 수축 및 확대에 의해 유발되는 이용 가능한 광의 증가 및/또는 감소를 감시하는데 유용하다. 도 19는 야간 또는 암흑시 사용자 동공이 확대되는 경우 센서는 암흑을 감지하고 제어기는 역동적 구경이 확대되거나 확대를 유지하게 함을 나타낸다. 도 18은 주간 또는 빛을 받는 동안 사용자 동공은 수축되고 센서는 광 증가를 감지하고 제어기는 역동적 구경이 수축되게 함을 나타낸다. 제어기가 역동적 구경을 확대시키게 하는 경우의 특정 역치 이하의 이용 가능한 광의 부재 또는 암흑을 감지할 때까지 역동적 구경은 수축을 유지한다. 센서는 최적 방식으로 작용하는 렌즈 또는 옵틱의 어떠한 영역 내에도 위치한다. 제어기는 광 강도 변화가 일시적이지 않음(즉 지연 특징의 지연보다 더 많이 지속)을 보증하는 지연 특징을 지닌다. 따라서 사용자가 그 또는 그녀의 안구를 깜박이는 경우 지연 회로의 지연이 깜박이는데 소용되는 시간 보다 더 길기 때문에 구경 크기는 변화되지 않을 것이다. 지연은 약 0.0초, 바람직하게는 1.0초 이상 더 길다.

센서는 예로서 초점조절하는 거리를 검출한다. 센서가 사용자가 근거리 범위 내에서 초점조절함을 검출하는 경우 제어기는 역동적 구경이 수축되어 증가된 피사계 심도를 생성하게 한다. 센서가 사용자가 근거리 범위를 넘어서 초점조절함을 검출하는 경우 제어기는 역동적 구경이 확대되게 한다. 센서는 각각의 배열 위에 위치한 초점조절 렌즈와의 2 이상의 광-검출기 배열을 포함한다. 각각의 초점조절 렌즈는 사용자 안구로부터 특정 거리에 적당한 초점 거리를 지닌다. 예를 들어 3개의 광-검출기 배열이 사용되고, 첫 번째는 근거리에 대해 적당하게 초점을 맞추는 초점조절 렌즈를 지닌 것이고, 두 번째는 중거리에 대해 적당하게 초점을 맞추는 초점조절 렌즈를 지닌 것이고, 세 번째는 원거리에 대해 적당하게 초점을 맞추는 초점조절 렌즈를 지닌 것이다. 차이 알고리즘의 총계는 어떤 배열이 최대 대조비를 지니는지(따라서 최상의 초점을 제공하는지)를 결정하는데 사용된다. 최대 대조비를 지닌 배열은 사용자에서 사용자가 초점을 맞추는 물체까지의 거리를 측정하는데 사용된다.

일부 형상은 센서 및/또는 제어기가 수동으로 작동되는 원격 스위치에 의해 무효화되는 것을 가능하게 한다. 원격 스위치는 무선 커뮤니케이션, 청각 커뮤니케이션, 진동 커뮤니케이션 또는 예로서 적외선과 같은 광 커뮤니케이션에 의해 신호를 송신한다. 예로서 센서가 어둑한 조명을 지닌 음식점과 같은 암실을 감지하는 경우 제어기는 역동적 구경이 확대되어 더 많은 광이 망막에 도달하게 한다. 그러나 이는 메뉴를 판독하는 것과 같은 근거리 작업을 수행하는 사용자의 능력에 영향을 미친다. 피사계 심도를 증가시키고 사용자의 메뉴를 판독하는 능력을 증가시키기 위해 사용자는 구경을 수축시키도록 렌즈 또는 옵틱의 역동적 구경을 제어할 수 있다. 도 20은 사용자의 동공이 확대되더라도 역동적 구경이 어두운 조명 조건시 수축되는 무효화된 센서 및 제어기의 정상 작동을 나타낸다. 근거리 작업이 완료되면 사용자는 원격으로 센서 및 제어기가 구경을 자동으로 다시 확대시키게 하여 사용자가 비-근거리 작업에 대해 어둑한 음식점 내에서 최상으로 볼 수 있게 한다. 활성화시 원격 스위치 신호는 예로서 메모리 금속 물질 570으로 형성된 안테나를 통해 렌즈 또는 옵틱에 의해 수신된다.

본원에 기재된 기재는 안구의 해부학적 물체와 생체 접합성인 물질로 코팅된다. 생체 적합성 물질은 예를 들어 염화폴리비닐리덴 또는 비-하이드로겔 미소공성 퍼플루오로에테르를 포함한다. 침출을 방지하거나 지체시키기 위해 기재 및 기재에 부착되거나 그 안에 함몰된 다양한 전자부품은 선택적으로 용접 밀폐로 코팅된다. 더욱이 기재는 다양한 전자부품을 캡슐화하도록 디자인되어 기재 내에 매몰된다.

본원에 기재된 렌즈 또는 옵틱은 약 1 mm 내지 3 mm의 작은 절개를 통해 삽입 동안 적합하도록 굴곡 가능하거나 중첩 가능하거나 위로 말림(rolled-up) 가능하다. 피스톤을 지닌 IOL의 이식에 일반적으로 사용되는 주사기-유사 장치는 중첩되거나 말린 렌즈 또는 옵틱이 안구의 전방 또는 후방 내에 바람직한 위치에 적당하게 놓이게 하는 삽입 도구로 사용된다. 도 21은 하나 이상의 전기-활성 요소를 지닌 중첩된 옵틱 또는 렌즈를 나타낸다.

역동적 구경을 지닌 옵틱 장치는 단안(사용자의 하나의 안구만) 또는 양안(사용자의 양쪽 안구)으로 맞춰지거나 이식될 것이다. 역동적 구경이 사용자의 동경 직경이 자연적으로 확대되는 야간 또는 어둑한 조명 조건에서 더 큰 크기로 확대되도록 프로그램화될 수 있기 때문에 눈부심, 후광, 환영 및 사용자 망막을 가격하는 감소된 광은 크게 제거된다. 역동적 구경을 지니지 않고 따라서 눈부심, 후광, 환영 등으로 인해 절충안으로서 한쪽 안구 내에서는 원거리 교정에 대해, 다른 쪽 안구 내에서는 근거리 교정에 대해 적합한 또다른 IOL, 각막 온레이 및 각막 인레이와 대조적으로 본원에 기재된 렌즈 및 옵틱은 양안 접근법을 가능하게 한다. 본원에 기재된 옵틱 및 렌즈는 바람직한 경우 단안 방식으로도 이식되거나 맞춰질 수 있음이 인식되어야 하고, 사용자의 시선에 대해 역동적 구경의 중심축을 더 우수하게 정렬시키기 위해 안구 내 또는 안구 상에 이식된 후 역동적 구경 및/또는 마스크의 중심점이 옵틱 또는 렌즈의 중심에 대해 원격으로 재위치화되는 방식으로 디자인되고 제작될 수 있다.

역동적 구경 및/또는 무족화 마스크를 지닌 옵틱 또는 렌즈는 건강하나 노안인 수정체, 성능저하(underperforming) 또는 충분한 성능의 단일 초점 IOL, 정적 다초점 IOL, 역동적 초점조절 IOL(전기-활성 초점조절 IOL과 같은) 또는 역동적 구경이 부재한 원근조절 IOL, 외상 입거나, 파열되거나 후광을 지니거나 적당하게 수축되거나 확대되지 않는 홍채를 지닌 안구, 특정 백색증의 홍채와 같은 색소 결핍 홍채, 역동적 구경이 부재한 충분한 성능 또는 성능저하 다초점 또는 단일 시력 각막 인레이 또는 각막 온레이, 역동적 구경이 부재한 충분한 성능 또는 성능저하 다초점 또는 단일 시력 안경 렌즈 또는 성능저하 굴절 수술을 지닌 안구와 광 커뮤니케이션하는데 사용된다.

"충분한 성능의" 렌즈는 광을 망막 상에 적당하게 초점 맞출 수 있다. "성능저하" 렌즈는 광을 망막 상에 적당하게 초점 맞추는 것이 불가능하다. 대부분의 경우 역동적 구경 및/또는 무족화 마스크를 지닌 옵틱 또는 렌즈는 전항에서 제공된 다양한 예와 결합하여 광 커뮤니케이션하여 사용되는 경우 사용자에 의해 인지시 시력의 질을 향상시킬 것이다. 충분한 성능의 렌즈와 사용시 역동적 구경은 피사계 심도를 증가시키고 사용자 안구의 고위 수차의 일부 또는 대부분을 억제하거나 제거하는 작용을 한다.

본원에서 개시된 전기-활성 요소를 수용하는 렌즈 또는 옵틱은 당분야에 알려져 있고 IOL 또는 각막 인레이에 사용되는 안과 물질로 구성될 수 있다. 상기 물질은 유연성이거나 비-유연성일 수 있다. 예를 들어 IOO는 적당한 전극을 지닌 2개의 약 100 ㎛ 층의 폴리에테르, 폴리이미드, 폴리에테르이미드 또는 적당한 전극을 지닌 폴리설폰 물질, 액정 물질(이색 염료로 처리됨), 광학 편광층, 전원 장치, 제어기, 센서 및 다른 필요한 전자부품으로 제조된다. 각각의 100 ㎛ 층은 전자부품 및 전기-활성 물질을 사이에 끼우고 수용하는 유연성 외피를 형성하는데 사용된다. 작동 옵틱의 총 두께는 약 500 ㎛ 이하이다. 외부 직경은 약 9.0 mm이다(어떠한 햅틱스도 포함하지 않음). IOO는 약 2 mm 이하의 작은 수술적 절개를 통해 안구 내로 중첩 및 삽입 가능하다. 일부 형상에서 박층 메모리 금속은 안구의 전방 또는 후방에 삽입된 후 IOO를 펼칠 때 그의 적당한 형태 및 위치를 돕기 위해 IOO의 일부로 사용된다.

색조 또는 필터가 고에너지 청색광 및/또는 자외선을 여과시키기 위해 렌즈 또는 옵틱 내에 통합된다. 또한 필터 또는 색조는 사용자에 의해 인지시 대조감도를 증가시키는데 사용된다.

IOO 또는 IOL의 직경은 렌즈 또는 옵틱의 의도된 적용에 따라 다르게 약 5 mm 내지 약 10 mm이다(햅틱스 불포함). 다른 크기도 가능하다.

각막 인레이로 사용되는 경우 역동적 구경 및/또는 무족화 마스크를 지닌 옵틱 또는 렌즈의 직경은 각막의 직경보다 작아야 한다. 일부 형상에서 옵틱 또는 렌즈는 약 5 mm 내지 약 14 mm의 직경을 지닐 수 있다. 기재의 외부 표면은 각막 인레이 내에서 사용시 각막의 곡률과 실질적으로 조화되도록 또는 어떠한 또다른 바람직한 곡률과 조화되도록 구부러지고, 또는 기재의 외부 표면은 평면이다.

도 8은 안구의 전방에 위치하고 건강한 노안 수정체 810과 광 커뮤니케이션하는 IOO 800을 나타낸다. 상기 IOO는 역동적 구경, 역동적 마스크 또는 이 둘 모두를 포함한다. 역동적 구경을 포함하는 형상에서 IOO는 피사계 심도를 증가시킴으로서 개선된 중거리 및 근거리 시력을 제공한다. 도 9는 안구의 전방에 위치하고 중거리 및 원거리 시력 IOL 910과 광 커뮤니케이션하는 IOO 900을 나타낸다. 상기 IOO는 역동적 구경, 역동적 마스크 또는 이 둘 모두를 포함한다. 역동적 구경을 포함하는 IOO는 증가된 피사계 심도를 제공한다. 도 10은 안구의 전방에 위치하고 원거리 시력만을 교정하는 IOL 1000과 광 커뮤니케이션하는 IOO 1000을 나타낸다. 상기 IOO는 역동적 구경, 역동적 마스크 또는 이 둘 모두를 포함한다. 도 10에 나타난 형상은 역동적 구경에 의해 근거리 및/또는 중거리 거리 교정을 제공하기 위해 증가된 피사계 심도를 제공하는데 유용하다. 도 11은 안구의 전방에 위치하고 원거리 시력 및 근거리 시력을 교정하는 IOL 1100과 광 커뮤니케이션하는 IOO 1100을 나타낸다. 상기 IOO는 역동적 구경, 역동적 마스크 또는 이 둘 모두를 포함한다. 역동적 구경은 중거리 교정을 제공하기 위해 증가된 피사계 심도를 제공하는데 유용하다. 도 12는 안구의 후방에 위치하고 IOL과 광 커뮤니케이션하는 IOO 11200을 나타낸다. 상기 IOO는 역동적 구경, 역동적 마스크 또는 이 둘 모두를 포함한다. 도 13은 안구 동공에 가장 근접한 IOL 부분에 역동적 구경을 지닌 IOL 1310을 나타낸다. 상기 IOL은 역동적 마스크도 포함한다. 도 14는 IOL의 중앙 부분에 역동적 구경을 지닌 IOL을 나타낸다. 상기 IOL은 역동적 마스크도 포함한다. 도 15는 안구 망막에 가장 근접한 IOL 부분에 역동적 구경을 지닌 IOL을 나타낸다. 상기 IOL은 역동적 마스크도 포함한다. 도 16은 건강한 노안 수정체와 광 커뮤니케이션하는 역동적 구경을 지닌 각막 인레이를 나타낸다. 상기 인레이는 역동적 구경, 역동적 마스크 또는 이 둘 모두를 포함한다. 도 17은 IOL과 광 커뮤니케이션하는 각막 인레이를 나타낸다. 상기 인레이는 역동적 구경, 역동적 마스크 또는 이 둘 모두를 포함한다. 모든 가능한 본 발명의 실시태양, 조합 및 배치를 나타내는 것은 불가능함이 주지되어야 한다. 예를 들어 역동적 구경을 지닌 각막 인레이는 나타나 있지 않다. 더욱이 정적 또는 역동적 무족화 마스크가 역동적 구경이 존재하거나 부재한 IOO, IOL, 각막 온레이, 각막 인레이 또는 본원에 나타나고 기재된 또다른 장치 내에 통합된다. 그러나 이들은 당업자에게 명백할 것이다.

역동적 구경 및/또는 무족화 마스크를 포함하는 IOO 또는 IOL은 역동적 구경이 부재한 통상의 IOL을 삽입시키는 초기 수술 절차 동안 외과적으로 삽입될 수 있다. 또한 IOO 또는 IOL은 초기 IOL 수술 후 수술 절차 수시간, 수일, 수주, 수개월 또는 수년 후 외과적으로 삽입된다.

역동적 구경을 포함하는 렌즈 또는 옵틱의 성공적인 작동은 주로 투명한 구경을 통한 최대의 허용 가능한 투과 및 주로 불투명한 고리 영역을 통한 최소 허용 가능한 투과 획득에 의존적이다. 실험은 구경을 생성하도록 1.5 mm 직경을 지닌 구멍이 필터 내에 형성되는 0과 1.0 사이의 ND 수치를 지닌 중성 밀도(ND) 광학 필터로 수행되었다. 일부 실험에서 두 번째 필터는 구경을 통한 투과를 시뮬레이트하기 위해 구경 위에 위치하였다. 중성 밀도는 대수 계산자를 근거로 한 광 투과 치수이고 하기 상관관계를 통해 투과(T)와 관련된다:

T = 10^-ND 방정식 3

실험에서 필터는 비-교정된 +2.50D 노안 환자의 안구의 매우 가까이 정면에 유지되었다. 근거리에서 바라 본 노안 환자는 구경을 통해 환자 안구로부터 약 13 인치를 조준하였다. 이러한 구경이 특정 조건에서만이 아니라 우수한 시력 및 대조감도를 제공함으로서 피사계 심도를 증가시키는 작용을 함이 발견되었다.

일반적으로 주로 투명한 구경의 ND 수치가 약 0.1 이하이고(약 80% 이상의 T) 주로 투명한 구경과 주로 불투명한 고리 사이의 ND 수치 차이가 약 0.3보다 큰 경우에 우수한 결과가 획득되었다. 바람직한 형상에서 주로 투명한 구경에 대한 ND 수치는 약 0.04 이하이고(약 90% 이상의 T) 주로 불투명한 고리의 ND는 약 1.0 이상이다(약 10% 이하의 T). 주로 투명한 구경과 주로 불투명한 고리 사이의 ND 수치 차이 증가는 주로 투명한 구경 내 높은 ND 수치를 보상할 수 있고 이는 망막에 대한 바람직하지 않은 전체 광 투과 감소를 유발할 것이다.

구경 및/또는 무족화 마스크의 사용으로부터 야기된 것으로 판단된 광학 효과가 기재될 것이다. 망막 이미지 질은 타겟 물체의 공간 주파수의 함수와 같은 복잡한 대조 감도 수치 플롯인 광학 전달 함수(OTF)에 의해 정량적으로 기재될 수 있다. 안구의 옵틱이 이미지의 대조를 감소시키는 것 이외에 타겟 공간 주파수에 따라 달리 타겟에 대해 이미지의 공간 주파수를 변화시키기 때문에 복잡한 대조 감도 함수가 이미지 질을 특성화하는데 사용될 수 있다. 원칙적으로 OTF는 모든 물체 거리 및 조도 수치에 대해 구성될 수 있다. 이들 변수 둘 모두가 안구의 옵틱을 변화시키기 때문에 안구의 OTF는 물체 거리 및 조도 수치에 의해 변한다. 안구의 OTF는 안구의 굴절 오류, 안구 수차 또는 노안의 발명에 의한 조절 능력의 소실에 의해 감소된다.

지점 물체의 이미지는 이미지 옵틱의 변조 전달 함수(MTF)로 변형된 구경의 Fourier 변환이고, MTF는 상기 논의되고 방정식 1에 나타난 OTF의 실제 구성요소이다. 수득된 지점 이미지는 점 확산 함수(PSF)로서 알려져 있고, 안구 옵틱(즉 맨눈 또는 시력 치료 수단으로 교정된 안구) 질의 측정 지표로 작용한다. 망막 이미지의 PSF는 특히 후광 또는 섬광 또는 다른 이미지 인공물에 의해 손상시 시각 경험 질과 상호관련된 것으로 발견된다. 따라서 동공 무족화 함수를 이용함으로서 구경을 디자인하는 체계적인 접근법이 적용된다. 이러한 함수는 방정식 1에 나타난 Guyon(Guyon, O, "Phase-induced amplitude apodization of Telescope Pupils in Extrasolar Terrestrial Planet Imaging", Astron & Astrophys, 401 (2003); pp 379)에 의해 발간된 바와 같은 또다른 종전 대표적인 구경과 일치한다:

Ψ_o(x) = Ψ_E(x) - Ψ_E(x) × M^(x) 방정식 1

Ψ_o(x) 및 Ψ_E(x)는 각각 입구 및 출구 동공의 복합 진폭을 나타내고, M^(x)는 마스크 형태의 Fourier 변환을 나타내고, ×는 콘볼루션(convolution)을 나타낸다.

유사한 구경의 공식이 예를 들어 Martinache F, "A Phase-Induced Zonal Zernicke Apodization Designed for Stellar Coronagraphy", in J Opt A., Pure Appl Opt, 6 (2004), pp 809-814에 기재되어 있다. 무족화 함수는 동공 반경의 함수로서 파면의 진폭을 변경시키는 무족화 함수 또는 구경을 도입함으로서 미국 특허 번호 5,980,040에 기재된 바와 같이 디포커스를 도입하는데 사용된다. 또한 PSF 상에 유익한 영향을 지닌 동공 반경 함수로서 파면의 위상을 변경시키는 인공 구경을 도입시키는 것도 가능하다. 무족화 함수의 실제 진폭을 변화되지 않게 하는 2차 위상 분포는 디포커스를 유발할 수 있다, 예를 들어

Ψ_E(x) = Π(x)e^-lαx2 방정식 2

입구 동공에서 Π(x)=1, |x|≤½ 및 0인 경우 α는 디포커스 양을 나타내는 파라미터임.

따라서 해당 세트의 시각 작업에 구경을 일치시키기 위해 구경의 형상 및 광학 특성은 시각 작업 세트에 대해 기재된 PSF에 비례한다. 이와 같이 수행하기 위해 망막 이미지 질(예를 들어 안구 시스템의 PSF 또는 OTF에 의해 한정된 바와 같은)은 개인에 의해 경험된 시각적 인지에 일치된다. 시각적 인지는 중성 대조 감도 함수(NCSF)에 의해 특징 부여된다. 망막 이미지의 시각적 인지로의 해석 하나의 단계는 "시각 정보"의 신경 전달 즉 와(fovea) 상에서 이미지 수신시 망막 광수용기에 의해 생성되는 전기 신호이다. 신경 전달 과정은 잡음이 되기 쉽고, 이는 이러한 경우 이미지 대조의 분해를 유발할 수 있다. 신경 전달 효율은 공간 주파수 또는 망막 이미지, 망막 조도 및 출구 동공 중심에 대한 와 상의 지점 위치의 공간 주파수 세트의 함수로서 표기될 수 있다. 따라서 최대, 최적 또는 바람직한 구경 성능은 구경을 포함한 결합된 광학 시스템의 OTF가 특정 기인의 NCSF의 피크와 일치하는 공간 주파수에서 대조 피크 수치를 지니도록 망막 이미지 질을 변조할 수 있는 구경에 의해 수득된다. 조망된 이미지의 색도가 NCSF와 인지된 질 사이의 관계에 영향을 미치더라도 본 발명은 이러한 인자를 고려하지 않고, 망막 이미지 질의 무색 평가 및 NCSF에 대한 그의 조화를 제공한다.

상이한 변수가 구경의 성능을 변화시키는데 사용된다. 예를 들어 Miller et al.의 미국 특허 번호 5,786,883 및 5,757,458은 환상 구경, 상이한 형태의 광수용기에 대해 다수의 광학 구역을 지닌 구경 및 구경 크기 변화의 효과를 기재하고 있다. 일반적으로 구경 크기가 감소함에 따라 피사계 심도는 증가되고 망막 이미지 질은 개선된다. 그러나 결합된 안구 및 구경 시스템의 총 MTF는 증가된 구경 크기에 따라 저하된다. 일반적으로 망막 이미지 질의 개선은 구경 크기가 약 2 mm 이하가 될 때까지 개선된다. 이러한 지점 이하에서 회절 효과는 피사계 심도의 증가로 인해 양성 효과를 극복한다.

2가지 형태의 기능성 조정이 구경 내에서 이루어진다: 위치 함수(즉 동공 중심으로부터의 거리 및 그의 방위)로서 구경 내 지점에 의해 유발된 광로 차이 및 그의 광투과. 안구의 옵틱 축에 대해 직각인 2차원 구경의 경우 광투과의 설명은 α=1에 대해 방정식 2에 나타난 바와 같이 동공 무족화 함수에 의해 제공된다. 더욱 일반적으로 구경이 안구의 옵틱 축에 대해 직각인 평면 상에서 투영되기 때문에 이는 또다른 평면 내 2차원 구경에 대해 사실이다. 이러한 접근법의 임상적 이익은 예를 들어 동공 구경 함수로서 안구의 MTF를 기재한 Applegate RA, et al, " Aberrations and Visual performance, Part I, Optical and neural Limits to Vision", Presented at the Wavefront Congress, 2005에서 보고된 바 있다. 구경의 적용은 안구의 MTF 함수의 높은 공간 주파수 수치를 희생하여 낮은 공간 주파수 MTF를 강화시킨다. 실제로 구경은 낮은 대역 통과 공간 주파수 필터로서 기능한다. 정상 인간 안구의 NCSF가 일반적으로 4∼8 사이클/도에서 피크가 되기 때문에 망막 이미지의 MTF 및 관련 OTF 수치의 이러한 이동은 OTF가 안구의 NCSF에 더욱 우수하게 조화되게 할 수 있다. 상기한 바와 같이 낮은 공간 주파수의 이미지 질을 개선시키는 것은 시각 안락 및 시력의 주관적 질을 강화시킨다.

Guyon 외에 의해 기재된 동공 무족화는 망원경 시스템의 해상도의 증가와 관련된다. 이들의 가설은 별 유래의 신생 파면이 매우 평평하고 교정을 요하지 않는다는 것이다. 인간 시각 시스템 디자인시 파면 수차는 높은 공간 주파수의 OTF를 희생하여 교정된다. 즉 낮은 광학 해상도는 중앙에서 피크가 되는 인간 시각 시스템의 OTF를 낮은 공간 주파수 및 적어도 몇(1∼3) Airy 직경(λ/d, λ는 광 파장이고, d는 동공 구경임)에 대해 한정된 회절인 PSF에 접근시키는데 수용 가능하다.

또한 Guyon은 광학 시스템의 PSF 상의 시스템의 구경 중심과 옵틱 축 사이의 거리 효과를 조사하고, 이러한 파라미터가 구경을 통한 파면의 순수 광투과에 영향을 미치지 않고 최적 PSF를 제공하는데 최적화될 수 있다. 또한 구경의 내부 경계의 형상은 입구 동공의 OTF를 더욱 변조시킬 수 있고, 따라서 낮은 내지 중간의 공간 주파수 영역 내 안구의 OTF를 강화시킨다. 디포커스 또는 저위 수차를 지닌 환자도 각각에 대해 개별적으로 또는 시력 교정의 특정 형태에 대해 디자인된 특정 경계 형상을 지닌 마스크로부터 이익을 얻는다. 예를 들어 난시 환자는 환자의 난시축에 조화되는 타원의 작은 축과 함께 타원 형태를 지닐 마스크와 일치된다. 이러한 경우 피사계 심도는 난시축의 방향을 따라 우선적으로 증가된다. 이러한 환자는 구형 교정을 이용하여 최적 시력을 달성할 수 있다. 구경(환형 구경의 경우)의 외부 경계의 형상 및 광투과 특성은 이러한 경계 유래의 회절 효과를 최소화하도록 디자인된다.

Guyon 외의 방대한 연구에서 동공 구경을 교차한 위상 진폭 편차는 거울을 이용함으로서 달성되었다(예를 들어 PIAA 기술, Guyon and Doddier에 의해 최초로 제안됨). 망원경과 같은 대규모 적용에 적당한 반면 이들 디자인 해결은 본원에 기재된 임상적 장치에 용이하게 개조될 수 있다.

본원에 기재된 특징 및 이익의 일부를 달성하기 위해 동공에 대해 고정된 장치 내로 역동적 구경 및/또는 무족화 마스크를 통합시키는 것이 바람직하다. 이러한 장치의 예는 IOO, IOL, 각막 인레이 및 각막 온레이를 포함한다. 그렇지 않은 경우 장치의 효과는 감소되거나 저하되고 또는 장치가 착용자의 시력 상에 바람직하지 않은 효과를 지닌다. 따라서 본원에 기재된 일부 특징은 각막 렌즈 및 안경 렌즈와 같은 착용자의 동공에 대해 고정되지 않는 장치 내로의 통합을 위해서는 덜 바람직하다.

본 발명의 예시적 및 바람직한 실시태양이 본원에 상세하게 기재되었으나 본 발명의 개념은 다양하게 구현되고 이용되고 첨부된 청구항은 선행 기술에 의해 한정되는 것을 제외하고는 이러한 변동을 포함하도록 해석됨이 이해되어야 한다.

Claims

구경;
주변 영역;
다수의 픽셀 영역을 포함하는 첫 번째 투명 전극 및 첫 번째 투명 전각 위에 배열된 두 번째 투명 전극;
상기 첫 번째 전극과 두 번째 전극 사이에 배열되고, 변동 가능한 광투과를 가능하게 하는 물질을 포함하는 전기-활성층을 포함하고,
상기 구경은 상기 주변 영역보다 더 높은 광투과를 제공하고;
상기 구경의 형태 및 크기는 제어기, 센서 또는 이 둘 모두에 의해 조정 가능함을 특징으로 하는
착용자에 의해 착용되는 안과 장치
제 1항에 있어서, 상기 구경의 광투과는 제어기, 센서 또는 이 둘 모두에 의해 조정 가능함을 특징으로 하는 장치
제 1항에 있어서, 상기 주변 장치의 광투과는 제어기, 센서 또는 이 둘 모두에 의해 조정 가능함을 특징으로 하는 장치
제 1항에 있어서, 상기 구경의 광투과는 상기 주변 장치의 광투과보다 더 큼을 특징으로 하는 장치
제 1항에 있어서, 상기 구경의 형태는 원형 이외의 형태로 조정 가능함을 특징으로 하는 장치
제 1항에 있어서, 다수의 픽셀 영역 각각은 개별적으로 주소 지정 가능함을 특징으로 하는 장치
제 1항에 있어서, 상기 다수의 픽셀 영역은 전기-활성층 내 다수의 픽셀을 한정하고, 다수의 픽셀의 투명도는 중심 구경을 한정하도록 변경 가능함을 특징으로 하는 장치
제 7항에 있어서, 상기 구경은 임의의 형태로 형성 가능함을 특징으로 하는 장치
제 7항에 있어서, 상기 구경은 장치 사용자의 시선에 대해 위치함을 특징으로 하는 장치
제 9항에 있어서, 상기 구경은 상기 장치가 사용자 안구에 적용된 후 재위치함을 특징으로 하는 장치
제 1항에 있어서, 상기 장치는 착용자에 의해 양안으로 착용 가능함을 특징으로 하는 장치
제 1항에 있어서, 상기 장치는 착용자 시력의 고위 수차를 교정 가능함을 특징으로 하는 장치
제 1항에 있어서, 상기 장치는 착용자 안구의 망막에 집중된 광을 제어 가능함을 특징으로 하는 장치
제 1항에 있어서, 착용자에 의해 착용시 상기 장치는 착용자 동공과 관련한 위치에 고정됨을 특징으로 하는 장치
전기-활성 투명 기재를 포함하는 무족화 마스크(apodization mask)를 포함하고,
상기 기재는 전기 활성화에 의해 변경 가능한 하나 이상의 광투과 특성을 지님을 특징으로 하는
안과 장치
제 15항에 있어서, 역동적 구경을 더욱 포함함을 특징으로 하는 장치
제 16항에 있어서, 하나 이상의 상기 구경의 형태 및 상기 구경의 크기는 착용자 안구의 변조 전달 함수에 따라 최적화됨을 특징으로 하는 장치
제 16항에 있어서, 상기 구경의 형상은 원격으로 조정 가능함을 특징으로 하는 장치
제 15항에 있어서, 상기 하나 이상의 광투과 특성은 기재의 굴절률임을 특징으로 하는 장치
제 15항에 있어서, 상기 하나 이상의 광투과 특성은 기재에 의해 투과된 광의 투과 진폭 및 투과 위상 중 하나 이상임을 특징으로 하는 장치
제 20항에 있어서, 상기 무족화 마스크는 주위 광 수준 영역에서 원거리 시력에 대한 망막 이미지 질과 관련된 위상 및 진폭 프로파일을 제공함을 특징으로 하는 장치
제 19항에 있어서, 시각 스펙트럼 내 기재의 굴절률은 전기 활성화시 0.1 유니트 이상까지 변화됨을 특징으로 하는 장치
제 22항에 있어서, 상기 기재는 액정층을 포함하고, 상기 기재의 굴절률은 액정층의 전기 활성화에 의해 변경 가능함을 특징으로 하는 장치
제 23항에 있어서, 상기 액정층은 게스트-호스트(guest-host) 혼합을 포함함을 특징으로 하는 장치
제 23항에 있어서, 상기 액정층은 균일함을 특징으로 하는 장치
제 23항에 있어서, 상기 액정층은 인접 물질 반응에 영향을 미치지 않고 약 0.25 ㎛² 이상의 면적 위에 전기적으로 주소 지정 가능함을 특징으로 하는 장치
제 23항에 있어서, 액정층의 다수의 구역을 활성화 가능한 컴퓨터화된 제어기를 더욱 포함함을 특징으로 하는 장치
제 23항에 있어서, 상기 제어기는 상기 안과 장치 내에 함몰됨을 특징으로 하는 장치
제 23항에 있어서, 상기 제어기는 진폭, 위상 또는 이둘 모두를 변조하는 마스크에 상응하는 패턴으로 분절을 활성화하도록 형성되고, 광의 진폭 및 위상은 상기 장치를 통해 상기 장치에 일치된 사용자 안구 내로 투과됨을 특징으로 하는 장치
제 15항에 있어서, 상기 장치는 사용자 안구에 외과적으로 이식 가능함을 특징으로 하는 장치
제 15항에 있어서, 착용자에 의해 착용시 상기 기재는 착용자 동공과 관련한 위치에 고정됨을 특징으로 하는 장치
투명 기재를 포함하는 무족화 마스크를 포함하고,
상기 기재는 하나 이상의 자오선 내에 0.01 유니트/mm 이상의 굴절률 증감을 지님을 특징으로 하는
안과 장치
제 32항에 있어서, 상기 굴절률 증감은 상기 마스크를 통해 투과된 광에 대한 디포커스(defocus) 수치에 영향을 미치지 않음을 특징으로 하는 장치
제 32항에 있어서, 역동적 구경을 더욱 포함함을 특징으로 하는 장치
제 34항에 있어서, 상기 하나 이상의 구경의 형태 및 구경의 크기는 착용자 안구의 변조 전달 함수에 따라 최적화됨을 특징으로 하는 장치
제 34항에 있어서, 상기 구경의 형상은 원격으로 조정 가능함을 특징으로 하는 장치
제 32항에 있어서, 상기 장치가 착용자에 의해 착용시 상기 기재는 착용자 동공과 관련한 위치에 고정됨을 특징으로 하는 장치
기재;
전기 활성화시 약 30% ∼ 90%까지 장치의 광투과를 변경 가능한 액정층
을 포함하는 안과 장치
제 38항에 있어서, 상기 액정층은 게스트-호스트 혼합을 포함함을 특징으로 하는 장치
제 38항에 있어서, 상기 액정층은 균일함을 특징으로 하는 장치
제 38항에 있어서, 상기 액정층은 인접 물질 반응에 영향을 미치지 않고 약 0.25 ㎛² 이상의 면적 위에 전기적으로 주소 지정 가능함을 특징으로 하는 장치
제 41항에 있어서, 액정층의 다수의 구역을 활성화 가능한 컴퓨터화된 제어기를 더욱 포함함을 특징으로 하는 장치
제 42항에 있어서, 상기 제어기는 상기 안과 장치 내에 함몰됨을 특징으로 하는 장치
제 43항에 있어서, 상기 제어기는 진폭, 위상 또는 이둘 모두를 변조하는 마스크에 상응하는 패턴으로 분절을 활성화하도록 형성되고, 광의 진폭 및 위상은 상기 장치를 통해 상기 장치에 일치된 사용자 안구 내로 투과됨을 특징으로 하는 장치
제 38항에 있어서, 상기 장치는 착용자 안구 내로 이식 가능함을 특징으로 하는 장치
제 38항에 있어서, 착용자에 의해 상기 장치 착용시 상기 기재는 착용자 동공과 관련한 위치에 고정됨을 특징으로 하는 장치