KR20150130970A - 초점 범위 내에서 광학 품질이 최적화된 굴절식 다초점 안내 렌즈 및 그것의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 망막과 조합된 렌즈의 국소 광학 강도의 지도가 최대 광학 강도의 환으로 매끄럽게 이행하며 둘러싸인 중간 광학 강도의 중심 영역을 가지며, 이후 강도가 변하는 환들이 매끄럽게 교대하는 방식으로 양쪽 표면에 비구면 기하구조를 가진 굴절식 다초점 안내 렌즈를 설명한다.

Description

초점 범위 내에서 광학 품질이 최적화된 굴절식 다초점 안내 렌즈 및 그것의 제조 방법{REFRACTIVE MULTIFOCAL INTRAOCULAR LENS WITH OPTIMISED OPTICAL QUALITY IN A RANGE OF FOCUS AND METHOD TO PRODUCE IT}
본 발명은 일반적으로 안과 분야에 관한 것이며, 특히 안과 렌즈의 디자인에 관한 것이다.
사람의 눈은 두 개의 렌즈, 각막과 수정체로 구성되는데, 이들은 망막 위에 외부 세계의 영상을 투영한다. 젊은 눈의 수정체는 그것의 형상을 변형하여 가깝고 먼 물체에 초점을 맞출 수 있으며, 이것은 원근조절(accommodation)이라고 알려진 과정이다. 원근조절 능력은 나이가 듦에 따라 점차 상실된다. 더욱이, 수정체는 나이가 듦에 따라 투명도를 잃는데, 이것은 백내장의 형성이라고 알려진 과정이다. 백내장 수술시 눈의 천연 수정체는 안내 렌즈로 대체된다.
단초점 안내 렌즈는 눈에 투명도를 되돌려준다. 더욱이, 환자의 눈의 생체측정도를 알고 있기 때문에 안내 렌즈의 강도가 환자의 굴절 오차를 보정하도록 선택된다.
안내 렌즈의 광학 디자인을 설명하는데 보통 사용되는 주요 변수들은 시 영역(optic region)의 직경, 표면의 형상, 사용된 재료 및 중심 두께이다. 렌즈 가장자리의 두께는 유도된 양으로서, 중심 두께 및 표면 형상으로부터 얻어질 수 있지만, 그것은 햅틱스(haptics)와의 연결 영역의 두께를 표시하므로 상당히 중요하며, 눈 내부에서 렌즈에 기계적 안정성을 제공한다. 본 발명은 오로지 안내 렌즈의 광학 디자인에 관한 것으로서, 이것은 시 영역 바깥에서, 특히 햅틱스 바깥에서 상이한 기계적 디자인과 조합될 수 있다.
최근, 각막의 구면 수차를 보정하거나, 또는 일반적으로 와에서, 또는 심지어 시계의 주변 영역에서 원거리 시력의 광학 품질을 최적화하려고 시도한 단초점 안내 렌즈의 광학 디자인이 최적화되었다. 천연 수정체의 대용으로서 단초점 안내 렌즈를 이식함으로써 눈은 수정체가 유지하고 있었을 수 있는 잔여 원근조절의 능력을 상실한다. 일반적인 표준에 따라 렌즈의 강도가 원 거리에 맞게 잘 조정된다면, 환자는 이들 렌즈를 가지고 바로 가까이에서는 또렷이 볼 수 없고, 근거리 시력 작업을 수행하기 위한 추가의 보정이 필요하다(일반적으로 양의 굴절을 가진 안경).
이전에 이 문제를 상쇄하려는 시도로서 다중 초점 렌즈가 굴절 광학 및 회절 광학의 원리에 의해서 제안되었고 제조되었다. 제안된 굴절식 다초점 렌즈는 일반적으로 상이한 구획으로 구분된 시 영역으로 구성된다. 보통 이들은 원형의 중심 구획과 하나 또는 다양한 주변 환형 영역을 가지며, 각각은 시 영역의 상이한 구획에서 상이한 강도를 달성할 수 있는 방식으로 상이한 곡률 반경을 가진다. 예를 들어, 근거리에 대해 큰 강도를 가진 원형 중심 구획이 원거리에 대해 적은 강도를 가진 단일 환으로 둘러싸인 렌즈(US3420006), 근거리와 원거리에 대한 환이 교대로 있는 동심 구획을 가진 렌즈(US5158572, US6835204, US568223)가 제안되었다. 동심 구획과 비구면 영역 또는 비구면 및 구면 영역들 사이의 이행(transition)이 매끄러운 동심 구획을 사용한 렌즈(US5112351, US5326348, US5715031)가 또한 사용되었다. 최근, 원거리에 대한 구획과 근거리에 대한 다른 구획이 동심이 아닌 세그먼트가 제안되었다(US20120029631, US7287852). 초점 깊이의 증가를 허용하는 연속 가변 굴절 아웃라인을 가진 비구면 아웃라인을 사용한 렌즈(US4580882)가 또한 제안되었다.
각막의 광학과 안내 렌즈의 광학을 조합하고 눈의 고위수차를 보정한, 빛을 하나의 단일 초점에 집중시키려는 목적에서 다중-영역 아웃라인(US7381221) 및 비구면 아웃라인이 또한 사용되었다. 특히, 최대 10 차수의 계수를 가진 비구면 디자인(US4504982)이 이 목적을 위해 제안되었다.
굴절식 다초점 렌즈뿐만 아니라, 회절식 렌즈가 대안적인 해결책이다. 이들 렌즈는 회절 광학의 원리에 의해서 작동하며, 빛을 두 초점에 집중시키는데, 하나는 원거리에, 다른 하나는 근거리에 초점을 맞춘다(US20090088840). 중간 초점이 있는 삼초점 디자인(US20110292335, EP20110181646, US20120224138, US8235525)이 또한 제안되었다.
다중-영역 굴절식 렌즈는 회절 문제(영역들 간에 강도의 돌연한 변화로 인한 광륜)를 나타낼 수 있고, 환자의 동공 크기가 다양함으로 인해서 성능 제한을 나타내며, 일반적으로 2 또는 3 초점으로 제한되어 중간 초점 위치에 흐릿한 영상을 제공한다. 이들은 초점 깊이의 특정 증가를 달성하지만, 제안된 비구면 디자인은 초점에 의한 광학 품질의 제어를 거의 허용하지 않는다.
회절식 렌즈의 단점 중 하나는 중간 초점 영역에서 영상의 품질인데, 이 디자인의 초점에 상응하는 피크 바깥에서는 상기 품질이 초점을 벗어난 영상으로 인해서 매우 낮다. 회절식 렌즈의 단점 중 다른 하나는 이들이 주어진 파 길이에 대해 최적화되고, 다색광에서 광륜과 같은 색 효과를 야기한다는 것이다. 그러나, 회절식 렌즈는 눈의 동공의 어떤 직경에 대해 다초점 특성(동시 시력)을 나타내며, 이들의 다초점 성능은 조명 조건과 동공 축소의 효과에 의해서 제한되지 않는다.
본 발명의 목적은 눈의 수정체를 대체하기 위해 사용되는 굴절식 다초점 안내 렌즈이며, 이후 본 발명에 따른 렌즈는:
a) 그것의 시 영역에서, 상기 렌즈는 정면 광학면 및 후면 광학면을 포함하고, 양쪽은 비구면이며, 정해진 투명한 재료로부터 절단되고, 상기 정면 광학면과 후면 광학면은 더 나아가 정해진 중심 두께에 의해서 분리된다,
b) 상기 정면 광학면과 후면 광학면의 각각의 입면 지도는 상기 렌즈의 광학 축에 대해서 회전 대칭 및 전체 지형을 따라 점진적이며 연속적인 전개를 가진다,
c) 상기 정면 광학면과 후면 광학면 양쪽의 방사 좌표를 따른 고도는 기준으로서 각막 정점에 대한 접선 평면을 취할 때 0의 국소 최소값을 가지며, 이것은 상기 렌즈의 중심에 상응하고, 상기 고도는 더 나아가 상기 시 영역 내부에서 상기 시 영역의 가장자리로부터 정해진 거리에 놓인 적어도 하나의 주변 국소 최대값에 도달하기 전에 곡률의 하나 이상의 전환점을 나타내며, 중심에서 국소 고도 최소값 및 국소 고도 최대값을 나타내는 상기 시 영역 내부의 적어도 하나의 환을 나타내는 지형을 발생시킨다, 및
d) 상기 두 비구면 광학면과 상기 렌즈의 외부이며 정면쪽인 모델 각막의 조합된 광학 굴절로부터의 결과인 상기 시 영역 내부의 국소 광학 강도의 지도는 광학 축을 중심으로 회전 대칭, 및 최대 광학 강도의 환으로 점진적으로 이행하며 둘러싸인 중간 광학 강도의 중심 영역을 가지며, 이후 강도가 변하는 환들은 점진적으로 특히 광학 강도가 국소 최소값을 나타내는 적어도 하나의 환과 광학 강도가 국소 최대값을 나타내는 적어도 하나의 환이 교대한다.
본 발명의 다른 목적은 본 발명에 따른 렌즈의 제조 방법이며, 이후 본 발명에 따른 방법은 적어도 다음 단계들을 포함한다:
a) 적어도 각막을 한정하는 표면 또는 표면들의 기하구조, 망막의 축 위치 및 이식 후 안내 렌즈가 놓이게 될 평면의 축 위치에 의해서 설명되는 무수정체 눈 모델의 수학적 정의,
b) 한정된 렌즈의 모델이 상기 렌즈의 기하구조 및 특징을 결정하는 경계 조건의 조합 내에서 가변 서술(descriptive) 변수들의 조합에 의해서 이식되는 무수정체 눈 모델에 의해서 설명되는 인공수정체 눈 모델의 수학적 정의,
c) 상기 인공수정체 눈 모델의 광학 품질을 설명하는 메리트 함수 다중구성의 정의, 상기 함수는 각각이 목표 평면까지의 거리에 상응하는 다중 구성을 통합하며, 상기 구성의 각각에 가중치를 결합시켜 결과로서 목표 평면까지의 상이한 거리에서 평가된 시스템의 영상 품질을 표시하는 단일 값을 생성한다, 및
d) 상기 메리트 함수 다중구성의 최적 결과를 생성하는 서술 변수들의 조합을 결정하기 위해 상기 모델 렌즈를 한정하는 서술 변수들의 상기 조합의 최적화.
본 발명의 다른 목적은 본 발명에 따른 방법에 의해서 제조된 굴절식 다초점 안내 렌즈이다.
도 1은 본 발명의 디자인 및 렌즈에 따른 눈의 각막의 기하구조이다. 렌즈의 정면 광학면(1), 렌즈의 후면 광학면(2), 각막(4)의 정점에서 접선 평면(3), 렌즈의 중심에 상응하는 0의 국소 최소값(5), 및 곡률(6)의 하나 이상의 전환점, 주변 국소 최대값(7) 및 시 영역(8)의 가장자리.
도 2는 본 발명에 따른 렌즈 및 렌즈(4)의 외부이며 정면쪽인 모델 각막의 두 비구면 광학면 상에서 빛 광선 굴절의 조합으로부터 생성된 강도의 지도이다. 중간 광학 강도의 중심 영역(9), 최대 광학 강도의 환(10), 광학 강도가 국소 최소값인 환(11), 광학 강도가 국소 최대값인 적어도 하나의 환(12).
도 3은 동공의 상이한 직경에 대해 목표 거리에 따라 50 c/mm의 공간 주파수에서 본 발명에 따른 렌즈를 사용한 디자인에 따른 눈의 변조 전달 함수이다. 상이한 라인과 기호는 5 내지 3mm의 상이한 동공 직경(D)에 대한 성능을 표시한다.
도 4는 상이한 목표 거리에 대해 동공 직경에 따라 50 c/mm의 공간 주파수에서 본 발명에 따른 렌즈를 사용한 디자인에 따른 눈의 변조 전달 함수이다. 상이한 라인과 기호는 0.4 내지 5m의 상이한 목표 거리에 대한 성능을 표시한다.
본 발명은 각막과 조합된 렌즈의 국소 광학 강도의 지도가 최대 광학 강도의 환으로 매끄럽게 이행하며 둘러싸인 중간 광학 강도의 중심 영역을 가지고, 이후 강도가 변하는 환들이 매끄럽게 교대하는 방식으로 양쪽 표면에 비구면 기하구조를 가진 굴절식 다초점 안내 렌즈를 최초로 설명한다.
이 렌즈는 초점 및 동공에 따른 변화 모두에 의해 영상 품질의 측면에서 안정한 성능을 제공하고, 환자에게 고-대비 시력과 동시에 먼 곳에서부터 가까운 곳까지 광범한 거리에 놓인 물체에 대해 최적화된 광학 품질을 제공하며, 이전의 굴절식 및 회절식 디자인과 대조적으로 초점을 따라 품질에 관련된 감소 없이 중간 거리를 통과한다(도 3). 본 발명의 목적인 렌즈는 양쪽 표면에 비구면 기하구조를 가지며, 이들은 상이한 강도의 동심 영역이 생성되는 것을 허용하고, 이들 사이의 이행이 매끄러우며, 다양한 거리에 대해 동시에 광학 품질을 최적화하는 방식으로 디자인되었고, 이때 기하구조 및 강도의 지도는 선행기술의 일부를 형성하는 굴절식 다초점 안내 렌즈의 것들과 매우 상이하다.
더욱이, 이 디자인의 전반적인 최적화는, 렌즈의 상이한 영역에 걸쳐서 곡률이 상이한 간단한 다중-영역 해결책과는 매우 상이한 방식으로서, 디자인이 개발된 인공수정체 눈 모델의 각막의 광학 품질과 조합되어, 전 영역의 조합에 대해 최고의 가능한 품질을 제공한다. 더욱이, 렌즈의 가변 강도에 대한 결과의 지도는 상이한 크기의 광범한 동공에 걸쳐서 유사한 다초점 성능을 부여한다(도 4).
더욱이, 각각 목표 평면까지의 상이한 거리에 상응하는 다중 구성을 동시에 통합하는 다중구성의 메리트 함수를 사용하여 디자인 변수들을 최적화함에 의한 그것을 제조하기 위한 방법이 설명된다. 따라서, 본 발명은 초점에 의해서 광학 품질이 최적화된 다초점 디자인을 달성하며, 따라서 최적화되지 않는 다른 해결책보다 월등하다.
본 발명에 따른 렌즈는 이전의 굴절식 및 회절식 다초점 디자인에서 설명된 단점들을 대부분 극복한다. 특히, 본 발명에 따른 렌즈는, 많은 중간 시력 영역에서 흐릿한 영상을 제공하는 다중-영역 굴절식 및 종래의 회절식 다초점 디자인과 대조적으로, 중간 구획에서 고-품질 광학을 제공한다. 추가로, 본 발명에 따른 렌즈는 광범한 동공에서 변동이 적은 광학 품질을 제공하며, 따라서 그것의 성능은 대상의 천연 동공의 크기, 주위 조명의 변화 또는 원근조절 노력과 관련된 동공 직경의 변화에 독립적이다. 이런 의미에서 본 발명에 따른 렌즈는 이전의 다초점 안내 렌즈에서 설명된 제한을 극복한다.
모델 각막과 조합하여 동시에 넓은 초점 구획에서 수행되는 광학 품질의 최적화는 본 발명의 가장 관련된 특징 중 하나이다. 본 발명은, 바람직하게 무한과 0.4m 사이에 놓인 물체에 대해, 초점에 의해서 광학 품질이 최적화된 다초점 안내 렌즈를 설계하기 위한 방법을 제공하며, 렌즈의 광학 축에 대해서 회전 대칭, 및 전체 지형을 따라 매끄러운 전개를 가진 표면의 각각의 입면 지도를 제공한다.
광범한 초점 위치에서 광학 품질이 안정하며 최적화된 본 발명의 목표인 렌즈를 제공하는 것뿐만 아니라, 주변에서 강조된, 광학 강도의 지도에서 국소 최대값과 최소값 사이의 매끄러운 교대가 이 렌즈에 상이한 동공 직경에 대하여 안정한 성능을 제공한다. 이 두 특징은 렌즈의 성능이 선행기술을 능가한다는 것을 의미한다.
따라서, 본 발명의 목적은 눈의 수정체를 대체하기 위해 사용되는 굴절식 다초점 안내 렌즈이며, 이후 본 발명에 따른 렌즈는:
a) 그것의 시 영역에서, 상기 렌즈는 정면 광학면 및 후면 광학면을 포함하고, 양쪽은 비구면이며, 정해진 투명한 재료로부터 절단되고, 상기 정면 광학면과 후면 광학면은 더 나아가 정해진 중심 두께에 의해서 분리된다,
b) 상기 정면 광학면과 후면 광학면의 각각의 입면 지도는 상기 렌즈의 광학 축에 대해서 회전 대칭 및 전체 지형을 따라 점진적이며 연속적인 전개를 가진다,
c) 상기 정면 광학면과 후면 광학면 양쪽의 방사 좌표를 따른 고도는 기준으로서 각막 정점에 대한 접선 평면을 취할 때 0의 국소 최소값을 가지며, 이것은 상기 렌즈의 중심에 상응하고, 상기 고도는 더 나아가 상기 시 영역 내부에서 상기 시 영역의 가장자리로부터 정해진 거리에 놓인 적어도 하나의 주변 국소 최대값에 도달하기 전에 곡률의 하나 이상의 전환점을 나타내며, 중심에서 국소 고도 최소값 및 국소 고도 최대값을 나타내는 상기 시 영역 내부의 적어도 하나의 환을 나타내는 지형을 발생시킨다, 및
d) 상기 두 비구면 광학면과 상기 렌즈의 외부이며 정면쪽인 모델 각막의 조합된 광학 굴절로부터의 결과인 상기 시 영역 내부의 국소 광학 강도의 지도는 광학 축을 중심으로 회전 대칭, 및 최대 광학 강도의 환으로 점진적으로 이행하며 둘러싸인 중간 광학 강도의 중심 영역을 가지며, 이후 강도가 변하는 환들은 점진적으로 특히 광학 강도가 국소 최소값을 나타내는 적어도 하나의 환과 광학 강도가 국소 최대값을 나타내는 적어도 하나의 환이 교대한다.
본 발명의 특정한 목적은 본 발명에 따른 렌즈로서, 시 영역이 4 내지 7mm의 직경을 갖는 것이다.
본 발명의 다른 특정한 목적은 본 발명에 따른 렌즈로서, 이 렌즈가 동공의 직경이 5 내지 2.5mm의 범위 내인 안정한 초점에 의해서 최적화된 광학 품질을 갖는 것이다.
본 발명의 다른 특정한 목적은 본 발명에 따른 렌즈로서, 원거리 시력에 대해 렌즈의 강도가 +5 내지 +40 D인 것이다.
본 발명의 다른 특정한 목적은 본 발명에 따른 렌즈로서, 이 렌즈가 0.5 내지 2mm의 중심 두께를 갖는 것이다.
본 발명의 다른 특정한 목적은 본 발명에 따른 렌즈로서, 이 렌즈가 광학 구역에서 햅틱스 구역까지 연속 이행 영역을 갖는 것이다.
본 발명의 다른 특정한 목적은 본 발명에 따른 렌즈로서, 이 렌즈는:
a) 22 D의 값의 원거리 시력에 대한 광학 강도,
b) n= 1.5387의 값의 재료의 굴절률,
c) 다음 변수들에 의해서 한정된 정면 표면: r= 7.365103mm; k= 10.737215, a2= 0.09119, a3= -0.030423, a4= 4.160235e-3, a5= -5.237021e-4,
d) 다음 변수들에 의해서 한정된 후면 표면: R= -0.262811mm; K= -3.690784e+39, a2= 0.128675, a3= -0.046277, a4= 4.546855e-3, a5= -1.458619e-4,
e) ec= 1.216464mm의 값의 중심 두께, 및
f) 무한에서 0.4m 사이의 거리에 있는 물체에 대한 최적화된 균일한 광학 품질을 갖는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 본 발명에 따른 렌즈의 제조 방법이며, 이후 본 발명에 따른 방법은 적어도 다음 단계들로 구성된다:
a) 적어도 각막을 한정하는 표면 또는 표면들의 기하구조, 망막의 축 위치 및 이식 후 안내 렌즈가 놓이게 될 평면의 축 위치에 의해서 설명되는 무수정체 눈 모델의 수학적 정의,
b) 한정된 렌즈의 모델이 상기 렌즈의 기하구조 및 특징을 결정하는 경계 조건의 조합 내에서 가변 서술 변수들의 조합에 의해서 이식되는 무수정체 눈 모델에 의해서 설명되는 인공수정체 눈 모델의 수학적 정의,
c) 상기 인공수정체 눈 모델의 광학 품질을 설명하는 메리트 함수 다중구성의 정의, 상기 함수는 각각이 목표 평면까지의 거리에 상응하는 다중 구성을 통합하며, 상기 구성의 각각에 가중치를 결합시켜 결과로서 목표 평면까지의 상이한 거리에서 평가된 시스템의 영상 품질을 표시하는 단일 값을 생성한다, 및
d) 상기 메리트 함수 다중구성의 최적 결과를 생성하는 서술 변수들의 조합을 결정하기 위해 상기 모델 렌즈를 한정하는 서술 변수들의 상기 조합의 최적화.
단계 a)에서 각막을 한정하는 표면 또는 표면들의 기하구조(도 1의 번호 4 참조)는 일반적으로 비구면 수학적 표면에 의해서 설명된다. 무수정체 눈의 기하적 설명은 반드시 완전할 필요는 없으며, 그것은 부분적일 수 있다. 광학 결함(각막의 결정된 지형 또는 이상적 위상의 물체에 의해서 결정된 것들)이 간단한 기하 항목으로 설명에 추가될 수 있으며, 상기 결함은 일반적으로 광학 수차를 말하고, 특히 근시, 원시 및 난시와 같은 저-차수인 것들을 말한다. 본 발명의 특정 구체예에서, 상기 기하 변수들은 서술 변수에 상응하며, 이들은 일반적으로 설명될 수 있는 집단을 대표하거나, 또는 집단의 특정 그룹을 설명한다(특히 나이, 민족, 굴절 오차 또는 이전에 각막 수술을 받은 환자에 의해서 규정되는). 본 발명의 다른 특정 구체예에서, 이들은 생체측정 기술에 의해서 각 환자에 대해 개별적으로 측정되는 변수일 수 있다.
본 발명의 특정한 목적은 단계 b)의 모델 렌즈의 정면 및 후면 표면(도 1의 번호 1 및 2 참조)이 비구면이고, 렌즈의 광학 축에 대해서 회전 대칭 및 전체 지형을 따라 매끄럽고 연속적인 전개를 가진 입면 지도를 가지는 본 발명에 따른 방법이다. 제한은 아니지만 본 발명에 따른 방법의 바람직한 구체예에서, 단계 b)의 모델 렌즈는 곡률 반경, 코니시티 및 아래 식에 따른 비구면 계수의 상수에 의해서 한정되는 두 비구면 표면으로 구성되며, 하나는 정면(도 1의 번호 1 참조)이고, 다른 하나는 후면(도 1의 번호 2 참조)이다:
Figure pct00001
여기서:
z= 중심으로부터 결정된 반경 "r"에서 표면과 평행한 평면,
c= 중심에서의 곡률,
k= 코니시티 상수, 및
ai= 4, 6, 8, 10 등의 차수의 비구면 계수의 각각의 계수.
본 발명의 다른 바람직한 구체예는 광학 품질이 동시에 최적화되는 단계 c)의 물체 평면까지의 거리가 바람직하게 무한에서 0.2m까지인 거리인 본 발명에 따른 방법이다. 메리트 함수 다중구성으로 상이한 구성들의 통합은 상이한 거리에서 시력의 상대적 중요성을 결정하고 연속 최적화의 수렴을 보장하는 특정한 가중치를 각각의 구성의 결과에 곱함으로써 발견될 수 있다. 메리트 함수 다중구성의 결과는 모델 렌즈의 변수에 따라서 광학 품질의 추정치를 제공한다.
본 발명의 다른 바람직한 구체예는 메리트 함수 다중구성의 결과가, 각각의 구성(각 목표 거리에 상응한다)에 대해, 인공수정체 눈(이것은 모델 렌즈를 포함한다)을 가로지른 광선을 추적함으로써 생성되는 본 발명에 따른 방법이다. 각 구성에서 광학 품질의 수치 평가는, 예를 들어 동공 평면에서 파두의 평균 제곱근 또는 영상 평면에서 충돌 다이어그램의 항목과 같은, 광학 디자인 분야에 잘 알려진 상이한 방식들로 구현될 수 있다.
본 발명의 다른 바람직한 구체예는 최적화의 단계 d)가 반복 과정에 의해서 수행되는 본 발명에 따른 방법이다.
본 발명에 따른 방법은 상이한 축 길이를 가진 눈에 대해 유사하게 수행되며, 따라서 원거리 시력에 대한 상이한 강도의 안내 렌즈를 수용할 수 있다.
본 발명의 다른 특정한 목적은 렌즈가 원거리 시력에 대해 결정된 강도의 굴절식 다초점 안내 렌즈이고, 무수정체 눈 모델의 정의에서, 초점이 맞춰진 망막 영상이 동등한 굴절 강도의 구면 단초점 렌즈를 가지고 생성되도록 하는 축 길이가 사용되는 본 발명의 방법이다. 더 구체적으로, 바람직한 구체예에서, 굴절식 다초점 렌즈의 원거리 시력에 대한 공칭 강도는, 그 디자인이 구면 표면, 동일한 재료 및 동일한 두께를 가지며, 동일한 공칭 강도를 가진 단초점 렌즈가 망막을 지나 5m에 놓인 물체의 더 나은 영상을 생성하도록 하는 축 길이를 가진 눈의 초점 범위 내에서 최적화된 것에 할당된다.
마지막으로, 본 발명의 다른 목적은 본 발명에 따른 과정에 의해 제조된 굴절식 다초점 안내 렌즈이다.
본 발명의 예시적인 구체예
본 발명의 예시로서 5mm의 동공 직경(렌즈의 광학 면적의 유효 직경 4.3mm) 및 1.5387의 굴절률(소수성 재료)을 가진 굴절식 다초점 렌즈의 예시적인 구체예가 설명된다.
제안된 렌즈의 디자인을 제조하기 위해서, 다음 기하 변수들을 가진 눈의 모델이 사용되며, 표 1에 종합된다:
표면 반경 (mm) 코니시티 두께 (mm) 율
눈물막 7.79 -0.015 0.004 1.337
상피 7.79 -0.015 0.054 1.376
간질 7.556 -1.43 0.473 1.376
수양액 6.53 -0.455 4.11 1.337
유리체 - - 가변적 1.337
표 2는 본 발명의 바람직한 구체예에서 다초점 굴절식 렌즈의 기하 변수들에 대해 생성된 값들을 나타하며(두 비구면 표면, 각각 7 변수를 가진다), ec는 렌즈의 중심 두께이다.
표면 C ec K a1 a2 a3 a4 a5
1 0.135775 1.216464 10.737215 0 0.091190 -0.030423 -0.004160 -0.000523
2 -3.804871 -3.6908E+39 0 0.128675 -0.046277 -0.004547 -0.000145
디자인된 굴절식 안내 렌즈의 정면 및 후면 표면의 아웃라인이 도 1에 도식적으로 도시된다. 도 1에서 볼 수 있는 대로, 렌즈의 정면 광학면(1)과 후면(2)에서 모두 방사 좌표를 따른 고도는, 기준으로서 각막(4)의 정점에서 접선 평면(3)을 취할 때 0의 국소 최소값(5)을 가지며, 이것은 상기 렌즈의 중심, 및 광학 구역의 내부에서 시 영역(8)의 가장자리로부터 특정 거리에 놓인 적어도 하나의 주변 국소 최대값(7)에 도달하기 전에 곡률(6)의 하나 이상의 전환점에 상응하고, 중심에서의 국소 고도 최소값과 국소 고도 최대값인 시 영역 내부의 적어도 하나의 환을 함유하는 지형을 발생시킨다.
도 2는 렌즈의 두 비구면 광학면, 정면(1) 및 후면(2) 상에서 빛 광선 굴절의 무수정체 눈 모델과 렌즈(4)의 외부이며 정면쪽인 모델 각막의 조합으로부터 얻어진 강도의 지도를 묘사한다. 강도의 상기 지도는 추가로 본 발명의 목표 렌즈를 특성화하며, 매끄럽게 이행되는 상이한 굴절 강도를 가진 환형 영역들의 교대를 나타낸다. 시 영역 내에서 국소 광학 강도는 광학 축을 중심으로 회전 대칭, 및 최대 광학 강도의 환(10)으로 매끄럽게 이행되며 둘러싸인 중간 광학 강도의 중심 영역(9)을 가지며, 이후 강도가 변하는 환들은 매끄럽게 특히 광학 강도가 국소 최소값을 나타내는 적어도 하나의 환(11)과 광학 강도가 국소 최대값을 나타내는 적어도 하나의 환(12)이 교대한다.
본 발명의 이 구체예에서, 메리트 함수 다중구성은 관찰 거리에 상응하는 각 구성의 파두(wavefront)의 평균 제곱근을 부가함으로써 형성되며, 이것은 5; 4; 3; 2; 1; 0.8; 0.6 및 0.4로서, 표준화된 가중치는 각각 0.311; 0.044; 0.044; 0.044; 1.78; 0.088; 0.088; 0.444이다. 0.6 내지 1.2mm의 중심 두께; 0.25 내지 0.4mm 햅틱스의 주변 두께 및 1.5mm의 최대 평행 평면이 경계 조건으로 고려되었다.
새로운 굴절식 다초점 안내 렌즈의 성능을 평가하기 위해서, 이것은 종래의 광선-추적 알고리즘(Zemax)에 의해서 일반적인 눈 디자인에 관하여 컴퓨터에 의해서 평가되었다. 새로운 렌즈의 성능은 상기 렌즈가 초점을 가로질러 이식된 인공수정체 눈 모델의 50 c/mm에서의 변조 전달 함수(MTF)에 의해서 설명된다. 도 3에서 상이한 목표 거리에 대한 변조의 전개가 동공의 직경을 따라 도시된다. MTF는 전체 초점 범위에서 0.45를 초과하는 값을 유지하며(동공 직경 3 내지 5mm), 근거리와 원거리에 대해 0.65, 중간 거리에 대해 0.58에 도달한다(4.5mm의 동공 직경에서). 이들 값은 시중에 있는 선행기술의 회절식 다초점 렌즈의 원거리 또는 근거리 시력의 초점에서 얻어진 것들을 초과하거나 유사하지만, 본 발명의 목적인 굴절식 다초점 안내 렌즈는 중간 구역에서 훨씬 더 큰 값을 생성하며, 따라서 이것은 중간 시력에 대한 우수한 광학 품질을 설명한다.
동공의 크기에 따른 이 렌즈의 광학 품질은 도 4에 도시된 대로 3 내지 5mm 직경의 동공에서 실제로 일정하게 유지된다.
렌즈는 실제 눈에 상응하는, 디자인에 따라서 눈에 따른 상이한 생체측정 데이터에 기초하여 상이한 모델 눈과 조합된, 이미 설명된 것들과 유사한 특징의 다초점 성능을 부여한다.

Claims (18)

  1. 눈의 수정체를 대체하기 위해 사용되는 굴절식 다초점 안내 렌즈로서,
    a) 그것의 시 영역에서, 상기 렌즈는 정면 광학면 및 후면 광학면을 포함하고, 양쪽은 비구면이며, 정해진 투명한 재료로부터 절단되고, 상기 정면 광학면과 후면 광학면은 더 나아가 정해진 중심 두께에 의해서 분리되며,
    b) 상기 정면 광학면과 후면 광학면의 각각의 입면 지도는 상기 렌즈의 광학 축에 대해서 회전 대칭 및 전체 지형을 따라 점진적이며 연속적인 전개를 가지며,
    c) 상기 정면 광학면과 후면 광학면 양쪽의 방사 좌표를 따른 고도는 기준으로서 각막 정점에 대한 접선 평면을 취할 때 0의 국소 최소값을 가지며, 이것은 상기 렌즈의 중심에 상응하고, 상기 고도는 더 나아가 상기 시 영역 내부에서 상기 시 영역의 가장자리로부터 정해진 거리에 놓인 적어도 하나의 주변 국소 최대값에 도달하기 전에 곡률의 하나 이상의 전환점을 나타내며, 중심에서 국소 고도 최소값 및 국소 고도 최대값을 나타내는 상기 시 영역 내부의 적어도 하나의 환을 나타내는 지형을 발생시키고, 그리고
    d) 상기 두 비구면 광학면과 상기 렌즈의 외부이며 정면쪽인 모델 각막의 조합된 광학 굴절로부터의 결과인 상기 시 영역 내부의 국소 광학 강도의 지도는 광학 축을 중심으로 회전 대칭, 및 최대 광학 강도의 환으로 점진적으로 이행하며 둘러싸인 중간 광학 강도의 중심 영역을 가지며, 이후 강도가 변하는 환들은 점진적으로 특히 광학 강도가 국소 최소값을 나타내는 적어도 하나의 환과 광학 강도가 국소 최대값을 나타내는 적어도 하나의 환이 교대하는 것을 특징으로 하는 굴절식 다초점 안내 렌즈.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 시 영역이 4 내지 7mm의 직경을 갖는 것을 특징으로 하는 비구면 굴절식 다초점 안내 렌즈.
  3. 제 1 항에 있어서, 안정하며 최적화된 초점에 의해 5 내지 2.5mm의 동공 직경 범위 내에서 광학 품질을 갖는 것을 특징으로 하는 비구면 굴절식 다초점 안내 렌즈.
  4. 제 1 항에 있어서, +5 내지 +40 D의 원거리 시력에 대한 강도를 갖는 것을 특징으로 하는 비구면 굴절식 다초점 안내 렌즈.
  5. 제 1 항에 있어서, 0.5 내지 2mm의 중심 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 비구면 굴절식 다초점 안내 렌즈.
  6. 제 1 항에 있어서, 광학 구역에서부터 햅틱스까지 연속 이행 영역을 갖는 것을 특징으로 하는 비구면 굴절식 다초점 안내 렌즈.
  7. 제 1 항에 있어서, 렌즈는
    a) 22 D의 값의 원거리 시력에 대한 광학 강도,
    b) n= 1.5387의 값의 재료의 굴절률,
    c) 다음 변수들에 의해서 한정된 정면 표면: r= 7.365103mm; k= 10.737215, a2= 0.09119, a3= -0.030423, a4= 4.160235e-3, a5= -5.237021e-4,
    d) 다음 변수들에 의해서 한정된 후면 표면: R= -0.262811mm; K= -3.690784e+39, a2= 0.128675, a3= -0.046277, a4= 4.546855e-3, a5= -1.458619e-4,
    e) ec= 1.216464mm의 값의 중심 두께, 및
    f) 무한에서 0.4m 사이의 거리에 있는 물체에 대한 최적화된 균일한 광학 품질
    을 갖는 것을 특징으로 하는 비구면 굴절식 다초점 안내 렌즈.
  8. 제 1 항에 따른 굴절식 다초점 안내 렌즈를 제조하기 위한 방법으로서, 적어도 다음 단계들로 구성되는 것을 특징으로 하는 방법:
    a) 적어도 각막을 한정하는 표면 또는 표면들의 기하구조, 망막의 축 위치 및 이식 후 안내 렌즈가 놓이게 될 평면의 축 위치에 의해서 설명되는 무수정체 눈 모델의 수학적 정의,
    b) 한정된 렌즈의 모델이 상기 렌즈의 기하구조 및 특징을 결정하는 경계 조건의 조합 내에서 가변 서술 변수들의 조합에 의해서 이식되는 무수정체 눈 모델에 의해서 설명되는 인공수정체 눈 모델의 수학적 정의,
    c) 상기 인공수정체 눈 모델의 광학 품질을 설명하는 메리트 함수 다중구성의 정의, 상기 함수는 각각이 목표 평면까지의 거리에 상응하는 다중 구성을 통합하며, 상기 구성의 각각에 가중치를 결합시켜 결과로서 목표 평면까지의 상이한 거리에서 평가된 시스템의 영상 품질을 표시하는 단일 값을 생성한다, 그리고
    d) 상기 메리트 함수 다중구성의 최적 결과를 생성하는 서술 변수들의 조합을 결정하기 위해 상기 모델 렌즈를 한정하는 서술 변수들의 상기 조합의 최적화.
  9. 제 8 항에 있어서, a)의 무수정체 눈 모델의 상기 수학적 정의는 특정한 집단을 대표하는 서술 변수들을 사용하는 것을 특징으로 하는 굴절식 다초점 안내 렌즈를 제조하기 위한 방법.
  10. 제 8 항에 있어서, a)의 무수정체 눈 모델의 상기 수학적 정의는 결정된 환자의 특이적 생체측정 변수들을 사용하는 것을 특징으로 하는 굴절식 다초점 안내 렌즈를 제조하기 위한 방법.
  11. 제 8 항에 있어서, 단계 b)의 모델 렌즈의 정면 및 후면 표면이 비구면이고, 상기 렌즈의 광학 축에 대해서 회전 대칭 및 전체 지형을 따라 점진적인 전개를 가진 입면 지도를 갖는 것을 특징으로 하는 굴절식 다초점 안내 렌즈를 제조하기 위한 방법.
  12. 제 11 항에 있어서, 하나는 정면이고 다른 하나는 후면인 상기 비구면 표면들이 곡률 반경, 코니시티 및 아래 식에 따른 비구면 계수의 상수에 의해서 한정되는 것을 특징으로 하는 굴절식 다초점 안내 렌즈를 개발하기 위한 방법:
    Figure pct00002

    여기서:
    z= 중심으로부터 결정된 반경 "r"에서 표면과 평행한 평면,
    c= 중심에서의 곡률,
    k= 코니시티 상수, 및
    ai= 4, 6, 8, 10 등의 차수의 비구면 계수의 각각의 계수.
  13. 제 8 항에 있어서, 단계 c)에서 목표 평면까지의 상기 거리, 광학 품질이 최적화되는 것들은, 동시에 무한 내지 0.4m, 바람직하게 무한 내지 0.2m의 거리인 것을 특징으로 하는 굴절식 다초점 안내 렌즈를 제조하기 위한 방법.
  14. 제 8 항에 있어서, 단계 c)의 메리트 함수 다중구성의 상기 결과는, 물체까지의 각 거리에 상응하는 각각의 구성에 대해, 모델 렌즈를 포함하는 인공수정체 눈을 가로지른 광선을 추적한 후 생성되는 것을 특징으로 하는 굴절식 다초점 안내 렌즈를 제조하기 위한 방법.
  15. 제 8 항에 있어서, 최적화의 단계 d)는 반복 과정에 의해서 수행되는 것을 특징으로 하는 굴절식 다초점 안내 렌즈를 제조하기 위한 방법.
  16. 제 8 항에 있어서, 원거리 시력에 대해 결정된 강도의 렌즈의 제조에 관한 것이며, 무수정체 눈 모델의 수학적 정의의 단계 a)에서, 눈의 축 길이는 동등한 굴절 강도의 구면 단초점 렌즈를 가지고 초점이 맞춰진 망막 영상을 제공하는 것인 것을 특징으로 하는 굴절식 다초점 안내 렌즈를 제조하기 위한 방법.
  17. 제 16 항에 있어서, 굴절식 다초점 렌즈의 원거리 시력에 대한 공칭 강도는, 그 디자인이 구면 표면, 동일한 재료 및 동일한 두께를 가지며, 동일한 공칭 강도를 가진 단초점 렌즈가 망막으로부터 5m 떨어져서 놓인 물체의 더 나은 영상을 생성하도록 하는 축 길이를 가진 눈에 대해 초점 범위 내에서 최적화된 것에 기인되는 것을 특징으로 하는 굴절식 다초점 안내 렌즈를 제조하기 위한 방법.
  18. 제 8 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 따른 방법에 의해서 제조된 것을 특징으로 하는 굴절식 다초점 안내 렌즈.
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