KR20210002505A - 렌즈 요소 - Google Patents

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KR20210002505A
KR20210002505A KR1020207030815A KR20207030815A KR20210002505A KR 20210002505 A KR20210002505 A KR 20210002505A KR 1020207030815 A KR1020207030815 A KR 1020207030815A KR 20207030815 A KR20207030815 A KR 20207030815A KR 20210002505 A KR20210002505 A KR 20210002505A
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lens
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KR1020207030815A
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마티유 기요
브후노 페르미지에
마히우 펠루
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에씰로 앙터나시오날
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Abstract

착용자의 눈의 전방에 착용되도록 의도된 렌즈 요소로서, - 상기 착용자의 눈의 이상 굴절을 보정하기 위한 착용자의 처방에 기초하는 제1 광학 기능을 표준 착용 조건에서 착용자에게 제공하도록 구성된 처방 부분; 및 - 복수의 연속적 광학 요소를 포함하며, 각각의 광학 요소는, - 표준 착용 조건에서의 제2 광학 기능, 및 - 눈의 이상 굴절의 진행을 둔화시키기 위해, 상기 표준 착용 조건에서 눈의 망막에 상을 집속하지 않는 제3 광학 기능을 동시에 제공하는 동시적인 이중 초점 광학 기능을 갖는다.

Description

렌즈 요소
본 발명은 근시 또는 원시와 같은 눈의 이상 굴절의 진행을 억제시키기 위해 사람의 눈의 전방에 착용되도록 의도된 렌즈 요소(lens element)에 관한 것이다.
근시안은 눈이 이의 망막 앞에 원거리 물체를 집속(focus)한다는 점을 특징으로 한다. 근시는 일반적으로 오목 렌즈를 사용하여 보정되며, 원시는 일반적으로 볼록 렌즈를 사용하여 보정된다.
통상적인 단초점 광학 렌즈를 사용하여 보정되는 경우, 일부 사람들, 특히 어린이는 근거리로 떨어져서 위치되는(즉, 근거리 시력 조건에서) 물체를 주시할 때 부정확하게 집속하는 것으로 확인되었다. 원거리 시력이 보정되는 근시 어린이에 의한 이러한 집속 장애로 인해, 가까운 물체의 상이 그의 망막 뒤에도 형성되며, 심지어 중심와(foveal) 영역에도 형성된다.
이러한 집속 장애는 이러한 사람들의 근시 진행에 영향을 줄 수 있다. 상기 사람들의 대부분의 경우, 근시 장애는 시간이 지남에 따라 증대되는 경향이 있음을 알 수 있다.
따라서, 근시 또는 원시와 같은 눈의 이상 굴절의 진행을 억제시키거나 적어도 둔화시키는 렌즈 요소가 필요한 것은 명백하다.
이를 위해, 본 발명은 착용자의 눈의 전방에 착용되도록 의도된 렌즈 요소를 제안하고, 렌즈 요소는,
- 상기 착용자의 눈의 이상 굴절을 보정하기 위한 착용자의 처방에 기초하는 제1 광학 기능을 표준 착용 조건에서 착용자에게 제공하도록 구성된 처방 부분; 및
- 복수의 연속적 광학 요소를 포함하며,
각각의 광학 요소는,
- 표준 착용 조건에서의 제2 광학 기능, 및
- 눈의 이상 굴절의 진행을 둔화시키기 위해, 상기 표준 착용 조건에서 눈의 망막에 상을 집속하지 않는 제3 광학 기능을 동시에 제공하는 동시적인 이중 초점 광학 기능을 갖는다.
유리하게는, 제2 및 제3 광학 기능을 동시에 제공하는 복수의 연속적 광학 요소를 가지므로, 광의 일부를 착용자의 망막에 집속되게 하고 광의 일부를 착용자의 망막의 전방 또는 후방에 집속되게 함으로써, 근시 또는 원시와 같은 눈의 이상 굴절의 진행을 감소시키는 렌즈 요소를 용이하게 구성할 수 있다.
또한, 잠재적으로, 본 발명에 따른 렌즈 요소는, 망막에 집속될 광의 일부, 및 눈의 망막에 집속되지 않을 광의 일부를 선택할 수 있게 할 수 있다.
단독으로 또는 조합하여 고려될 수 있는 추가적인 실시형태에 따라,
- 표준 착용 조건에서의 제2 광학 기능의 광 굴절력은 0.25 디옵터 이하이다; 및/또는
- 각각의 광학 요소는 광축을 갖는다; 및/또는
- 렌즈 요소는 안경테에 장착되도록 의도된 에징된(edged) 렌즈 요소이며, 렌즈 요소의 적어도 하나의 면의 전체 표면은 복수의 연속적 광학 요소로 커버된다; 및/또는
- 예를 들어 렌즈 요소의 광학적 중심의 둘레의 처방 부분의 구역과 같은, 처방 부분의 적어도 일부는 광학 요소를 포함하지 않는다; 및/또는
- 처방 부분은 복수의 광학 요소로서 형성된 부분 이외의 부분으로 형성된다; 및/또는
- 광학 요소의 적어도 일부, 예를 들어 전부는 사전 정의된 어레이에 따라 배치되며, 예를 들어 렌즈 요소의 표면 중 적어도 하나 상에 정사각형 또는 육각형 어레이에 따라 배치된다; 및/또는
- 광학 요소의 적어도 일부, 예를 들어 전부는 복수의 동심 링을 따라 배치된다; 및/또는
- 광학 요소의 적어도 일부, 예를 들어 전부는 렌즈 요소의 전면 표면 상에 위치된다; 및/또는
- 광학 요소의 적어도 일부, 예를 들어 전부는 렌즈 요소의 후면 표면 상에 위치된다; 및/또는
- 광학 요소의 적어도 일부, 예를 들어 전부는 렌즈 요소의 전면 표면과 후면 표면 사이에 위치된다; 및/또는
- 광학 요소의 적어도 일부, 예를 들어 전부는 복굴절 재료로 제조된다; 및/또는
- 광학 요소의 적어도 일부, 예를 들어 전부는 회절 렌즈이다; 및/또는
- 광학 요소의 적어도 일부, 예를 들어 전부는 π-프레넬(Fresnel) 렌즈이다; 및/또는
- 회절 렌즈의 적어도 일부, 예를 들어 전부는 메타표면(metasurface) 구조물을 포함한다; 및/또는
- 광학 요소의 적어도 일부, 예를 들어 전부는 다초점 이원 구성 요소이다; 및/또는
- 광학 요소의 적어도 일부, 예를 들어 전부는 픽셀화(pixelated) 렌즈이다; 및/또는
- 제2 광학 기능의 광 굴절력과 제3 광학 기능의 광 굴절력 간의 차는 0.5 D 이상이다; 및/또는
- 제1 광학 기능의 광 굴절력과 제3 광학 기능의 광 굴절력 간의 차는 0.5 D 이상이다; 및/또는
- 광학 요소 중 적어도 하나, 예를 들어 전부는 사람의 눈의 망막의 전방에 초곡면(caustic)을 생성하도록 구성된 형상을 갖는다; 및/또는
- 광학 요소의 적어도 일부, 예를 들어 전부는 고차 광 수차를 포함하는 광학 기능을 갖는다; 및/또는
- 렌즈 요소는, 처방 부분을 갖는 안구 렌즈, 및 렌즈 요소가 착용될 때 안구 렌즈에 착탈식으로 부착되도록 적응된 복수의 연속적 광학 요소를 갖는 클립 고정식 물체(clip-on)를 포함한다.
또한, 본 발명은 본 발명에 따라 착용자의 눈의 전방에 착용되도록 의도된 렌즈 요소를 제공하기 위한 방법에 관한 것으로서, 방법은,
- 상기 착용자의 눈의 이상 굴절을 보정하기 위한 착용자에 대한 처방에 기초하는 제1 광학 기능을 표준 착용 조건에서 착용자에게 제공하도록 구성된 렌즈 부재를 제공하는 단계;
- 복수의 연속적 광학 요소를 포함하는 광학 패치(optical patch)를 제공하는 단계;
- 렌즈 부재의 전면 표면 또는 후면 표면 중 하나 상에 광학 패치를 배치함으로써 렌즈 요소를 형성하는 단계를 포함하며,
각각의 광학 요소는, 상기 패치가 렌즈 부재의 표면 중 하나 상에 배치된 경우,
- 표준 착용 조건에서의 제2 광학 기능, 및
- 눈의 이상 굴절의 진행을 둔화시키기 위해, 상기 표준 착용 조건에서 눈의 망막에 상을 집속하지 않는 제3 광학 기능을 동시에 제공하는 동시적인 이중 초점 광학 기능, 및 예를 들어 광축을 갖는다.
또한, 본 발명은 본 발명에 따라 착용자의 눈의 전방에 착용되도록 의도된 렌즈 요소를 제공하기 위한 방법에 관한 것으로서, 방법은, 렌즈 요소를 주조하는 단계; 및 주조하는 단계 동안, 복수의 연속적 광학 요소를 포함하는 광학 패치를 제공하는 단계를 포함하며, 각각의 광학 요소는, 상기 렌즈 요소가 상기 착용자의 눈의 전방에 착용된 경우,
- 표준 착용 조건에서의 제2 광학 기능, 및
- 눈의 이상 굴절의 진행을 둔화시키기 위해, 상기 표준 착용 조건에서 눈의 망막에 상을 집속하지 않는 제3 광학 기능을 동시에 제공하는 동시적인 이중 초점 광학 기능, 및 예를 들어 광축을 갖는다.
본 발명의 내용에 포함됨.
본 발명의 제한적이지 않은 실시형태는 이제 첨부된 도면을 참조하여 설명될 것이며, 첨부된 도면으로서:
도 1a는 본 발명에 따른 렌즈 요소의 평면도이다;
도 1b는 본 발명에 따른 렌즈 요소의 전반적인 측면도이다;
도 2는 복수의 연속적 프레넬 유형 광학 요소에 의해 커버된 렌즈 요소의 일 실시예를 나타낸다;
도 3은 제1 회절 렌즈 반경 방향 프로파일의 일 실시예를 나타낸다;
도 4는 제2 회절 렌즈 반경 방향 프로파일의 일 실시예를 나타낸다;
도 5는 π-프레넬 렌즈 반경 방향 프로파일을 도시한다;
도 6a 및 도 6b는 파장에 따른 π-프레넬 렌즈 프로파일의 회절 효율을 도시한다; 그리고
도 7a 내지 도 7c는 본 발명의 이원 렌즈 실시형태를 도시한다.
도면의 요소는 간명성 및 명료성을 위해 도시되며, 반드시 일정한 비율로 도시된 것은 아니다. 예를 들어, 도면에서 일부 요소의 치수는 본 발명의 실시형태의 이해를 향상시키도록 돕기 위해 다른 요소에 비해 과장될 수 있다.
본 발명은 렌즈 요소에 관한 것으로서, 특히 사람의 눈의 전방에 착용되도록 의도된 렌즈 요소에 관한 것이다.
설명의 주의 사항으로서, "상부", "하부", "수평", "수직", "위", "아래", "전면", "후면"과 같은 용어, 또는 상대적 위치를 나타내는 다른 단어가 사용될 수 있다. 이러한 용어는 렌즈 요소의 착용 조건에서 이해되어야 한다.
본 발명의 맥락에서, "렌즈 요소"라는 용어는 콘택트 렌즈를 지칭할 수 있거나, 특정 안경테에 끼워 맞추기 위해 에징되는 미가공 광학 렌즈 또는 안경 광학 렌즈를 지칭할 수 있거나, 안구 렌즈, 및 안구 렌즈 상에 위치되도록 적응된 광학 장치를 지칭할 수 있다. 광학 장치는 안구 렌즈의 전면 또는 후면 표면 상에 위치될 수 있다. 광학 장치는 광학 패치일 수 있다. 광학 장치는, 예를 들어 안구 렌즈를 포함하는 안경테 상에 클립 고정되도록 구성된 클립과 같이, 안구 렌즈 상에 착탈식으로 위치되도록 적응될 수 있다.
본 발명에 따른 렌즈 요소(10)는 사람을 위해 맞춰지며, 상기 사람의 눈의 전방에 착용되도록 의도된다.
도 1a에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 렌즈 요소(10)는,
- 처방 부분(12); 및
- 복수의 연속적 광학 요소(14)를 포함한다.
처방 부분(12)은 상기 착용자의 눈의 이상 굴절을 보정하기 위한 착용자의 눈의 처방에 기초하는 제1 광학 기능을 표준 착용 조건에서 착용자에게 제공하도록 구성된다.
착용 조건은, 예를 들어, 범초점 각도, 각막 대 렌즈 거리, 동공-각막 거리, 눈의 회전 중심(CRE) 대 동공 거리, CRE 대 렌즈 거리, 및 포위각으로 정의되는, 착용자의 눈에 대한 렌즈 요소의 위치로서 이해되어야 한다.
각막 대 렌즈 거리는 주 위치에서의 눈의 시선축(일반적으로 수평인 것으로 간주됨)을 따라, 각막과 렌즈의 후면 표면 사이의 거리로서, 예를 들어 12 mm와 같다.
동공-각막 거리는 눈의 시선축을 따라, 눈의 동공과 각막 사이의 거리로서, 일반적으로 2 mm와 같다.
CRE 대 동공 거리는 눈의 시선축을 따라, 눈의 회전 중심(CRE)과 각막 사이의 거리로서, 예를 들어 11.5 mm와 같다.
CRE 대 렌즈 거리는 주 위치에서의 눈의 시선축(일반적으로 수평인 것으로 간주됨)을 따라, 눈의 CRE와 렌즈의 후면 표면 사이의 거리로서, 예를 들어 25.5 mm와 같다.
범초점 각도는, 렌즈의 후면 표면과 주 위치에서의 눈의 시선축(일반적으로 수평인 것으로 간주됨) 사이의 교차점에서, 렌즈의 후면 표면에 대한 법선과 주 위치에서의 눈의 시선축 사이의 수직면으로의 각도로서, 예를 들어 -8°와 같다.
포위각은, 렌즈의 후면 표면과 주 위치에서의 눈의 시선축(일반적으로 수평인 것으로 간주됨) 사이의 교차점에서, 렌즈의 후면 표면에 대한 법선과 주 위치에서의 눈의 시선축 사이의 수평면으로의 각도로서, 예를 들어 0°와 같다.
표준 착용 조건의 일 실시예는, -8°의 범초점 각도, 12 mm의 각막 대 렌즈 거리, 2 mm의 동공-각막 거리, 11.5 mm의 CRE 대 동공 거리, 25.5 mm의 CRE 대 렌즈 거리, 및 0°의 포위각으로 정의될 수 있다.
"처방"이라는 용어는, 예를 들어 착용자의 눈의 전방에 위치된 렌즈를 사용하여, 착용자의 시각 장애를 보정하기 위해 안과 의사 또는 검안사에 의해 결정되는, 광 굴절력, 비점수차, 각기둥 편차의 광학 특성 세트를 의미하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, 근시안을 위한 처방은, 원거리 시력을 위한 축과 함께 비점수차 및 광 굴절력의 값을 포함한다.
복수의 연속적 광학 요소의 각각의 광학 요소(14)는 동시적인 이중 초점 광학 기능, 및 예를 들어 광축을 갖는다.
각각의 광학 요소(14)의 광학 기능은 서로 상이할 수 있다.
동시적인 이중 초점 광학 기능은,
- 표준 착용 조건에서의 제2 광학 기능, 및
- 눈의 이상 굴절의 진행을 둔화시키기 위해, 상기 표준 착용 조건에서 눈의 망막에 상을 집속하지 않는 제3 광학 기능을 동시에 제공한다.
제2 및 제3 광학 기능은, 적어도 이들이 제공하는 이들의 광 굴절력이 서로 상이하는 점에서 상이하다. 본 발명의 의미에서, 이러한 2개의 굴절력 간의 차의 절대값이 0.1 D 이상인 경우, 2개의 광 굴절력은 상이하다.
본 발명의 맥락에서, 2개의 광학 요소를 연결하는 경로가 있는 경우, 2개의 광학 요소는 연속적인 것으로 간주되어야 하며, 이들 모두를 따라, 착용자의 눈의 이상 굴절을 보정하기 위한 착용자의 처방에 기초하는 광 굴절력과 상이한 적어도 하나의 광 굴절력을 표준 착용 조건에서 측정할 수 있다.
복수의 연속적 광학 요소의 각각의 광학 요소는 전체 가시 스펙트럼에 대해 투명하다.
도 1b에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 렌즈 요소(10)는, 예를 들어 물체 측을 향하여 볼록 곡면으로 형성된 물체측 표면(F1), 및 예를 들어 물체측 표면(F1)의 곡률과 상이한 곡률을 갖는 오목 표면으로 형성된 안구측 표면(F2)을 포함한다.
본 발명의 일 실시형태에 따라, 연속적 광학 요소의 적어도 일부, 예를 들어 전부는 렌즈 요소의 전면 표면 상에 위치된다.
연속적 광학 요소의 적어도 일부, 예를 들어 전부는 안구 렌즈의 후면 표면 상에 위치될 수 있다.
연속적 광학 요소의 적어도 일부, 예를 들어 전부는 렌즈 요소의 전면 표면과 후면 표면 사이에 위치될 수 있다. 예를 들어, 렌즈 요소는 연속적 광학 요소를 형성하는 상이한 굴절률의 구역을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따라, 렌즈 요소는, 굴절 영역을 갖는 안구 렌즈, 및 렌즈 요소가 착용될 때 안구 렌즈에 착탈식으로 부착되도록 적응된 복수의 연속적 광학 요소를 갖는 클립 고정식 물체를 포함할 수 있다. 유리하게는, 사람이 예를 들어 바깥과 같은 원거리 환경에 있는 경우, 사람은 안구 렌즈로부터 클립 고정식 물체를 분리시킬 수 있고, 결국 어떠한 연속적 광학 요소도 없는 제2 클립 고정식 물체로 교체할 수 있다. 예를 들어, 제2 클립 고정식 물체는 태양광 색조를 포함할 수 있다. 또한, 그 사람은 임의의 추가적인 클립 고정식 물체 없이 안구 렌즈를 사용할 수 있다.
연속적 광학 요소는 렌즈 요소의 각각의 표면 상에서 독립적으로 렌즈 요소에 추가될 수 있다.
연속적 광학 요소의 적어도 일부, 예를 들어 전부는 정의된 어레이로 있을 수 있으며, 예를 들어, 동일한 정사각형 형상 또는 육각형 형상의 셀을 포함하는 어레이, 또는 무작위로 위치된 셀을 포함하는 어레이로 있을 수 있다.
유리하게는, 본 발명자들은, 주어진 밀도의 광학 요소에 대해, 광학 요소의 적어도 일부, 예를 들어 전부를 복수의 동심 링을 따라 배치함으로써, 렌즈 요소의 전체적인 예민성(acuity)이 증가된다는 것을 주시하였다. 예를 들어, 2.00 mm 초과로 광학 요소의 2개의 인접한 동심 링 사이의 거리(D)를 가짐으로써, 이러한 광학 요소 링 사이의 더 넓은 굴절 영역을 관리할 수 있으므로, 더 나은 시력을 제공한다.
연속적 광학 요소는 렌즈 요소의 중앙 또는 임의의 다른 영역과 같은, 렌즈 요소의 특정 구역을 커버할 수 있다.
일 실시형태에 따라, 렌즈 요소의 중앙에는 광학 요소가 없을 수 있다. 예를 들어, 1.5 mm 초과의 반경, 예를 들어 2 mm 초과, 그리고 5 mm 미만의 반경을 갖고, 피팅 크로스(fitting cross)에 중심을 둔 원반에는 연속적 광학 요소가 없을 수 있다.
설계 요건에 따라, 렌즈 요소의 다른 부분에 연속적 광학 요소가 없을 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따라, 처방 부분은 복수의 광학 요소로서 형성된 부분 이외의 부분으로 형성된다.
본 발명의 일 실시형태에 따라, 렌즈 요소는 착용자의 눈 상에 장착되도록 의도된 콘택트 렌즈이며, 렌즈 요소의 물체면의 전체 표면은 복수의 연속적 광학 요소로 커버된다.
본 발명의 바람직한 실시형태에 따라, 렌즈 요소는 안경테에 장착되도록 의도된 에징된 렌즈 요소이며, 렌즈 요소의 적어도 하나의 면의 전체 표면은 복수의 연속적 광학 요소로 커버된다.
그러한 실시형태의 일 실시예가 도 2에 도시되며, 렌즈 요소의 일면은 복수의 연속적 프레넬 유형 광학 요소로 완전히 커버된다.
이러한 실시형태는, 광학 요소가 렌즈 요소의 표면 상에 불연속적으로 전개되는 것보다 더 용이한 제조를 가능하게 한다.
표준 착용 조건에서의 제2 광학 기능의 광 굴절력은 0.25 디옵터 이하일 수 있으며, 예를 들어 0.1 디옵터 이하일 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에 따라, 제2 광학 기능의 광 굴절력은 0 디옵터와 같을 수 있다.
따라서, 처방 부분과 조합된 각각의 광학 요소는 표준 착용 조건에서 2개의 광 굴절력을 제공할 수 있다. 제1 및 제2 광학 기능에 해당하는 광 굴절력은 처방된 광 굴절력에 가까운 광 굴절력을 제공한다(즉, 차는 0.25 디옵터 이하임).
제1 및 제3 광학 기능에 해당하는 광 굴절력은 눈의 망막 이외에 광선을 집속시키는 광 굴절력을 제공한다.
연속적 광학 요소 밀도 또는 굴절력의 양은 렌즈 요소의 구역에 따라 조정될 수 있다. 전형적으로, 예를 들어 망막의 주변 형상으로 인한 주변 디포커스를 보정하기 위해, 근시 제어를 통해 연속적 광학 요소의 효과를 증대시키도록, 연속적 광학 요소가 렌즈 요소의 주변부에 위치될 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시형태에 따라, 모든 원형 구역은 2 내지 4 mm에 포함되는 반경을 갖고, 상기 반경 + 5 mm 이상으로 렌즈 요소의 광학적 중심과 거리를 두고 위치된 기하학적 중심을 포함하며, 상기 원형 구역 내부에 위치된 광학 요소의 일부의 면적의 합과 상기 원형 구역의 면적 사이의 비율은 20% 내지 70%에 포함된다.
연속적 광학 요소는 직접 표면 처리, 성형, 주조 또는 사출, 엠보싱, 막 형성(filming), 또는 포토리소그래피 등과 같은, 상이한 기술을 사용하여 제조될 수 있다. 본 발명에 따라, 포토리소그래피는 특히 렌즈 요소의 표면 중 하나가 평면인 경우에 특히 유리할 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따라, 연속적 광학 요소 중 적어도 하나, 예를 들어 전부는 사람의 눈의 망막의 전방에 초곡면을 생성하도록 구성된 형상을 갖는다. 즉, 이러한 연속적 광학 요소는, 광속이 집중되는 모든 구역 면(있는 경우)이 사람의 눈의 망막의 전방에 위치되도록 구성된다.
본 발명에 따라, 연속적 광학 요소는 다초점 굴절 광학 기능을 갖는다.
본 발명의 의미에서, 광학 요소는, 이중 초점면(즉, 2개의 표면 굴절력을 가짐), 삼중 초점면(즉, 3개의 표면 굴절력을 가짐), 예를 들어, 비구면 표면을 포함하는 프로그레시브 가산면(연속적으로 가변하는 표면 굴절력을 가짐)을 포함하는 "다초점 굴절 마이크로렌즈"이다.
본 발명의 일 실시형태에 따라, 연속적 광학 요소 중 적어도 하나, 예를 들어 전부는 복수의 재료로 제조된다. 특히, 광학 요소의 굴절률은 렌즈 요소의 재료의 굴절률과 상이할 수 있다. (de ce fait faut il revendiquer la prio de CAS2339)
본 발명의 일 실시형태에 따라, 연속적 광학 요소 중 적어도 하나, 예를 들어 전부는 복굴절 재료로 제조된다. 즉, 광학 요소는 광의 편광 및 전파 방향에 따라 좌우되는 굴절률을 갖는 재료로 제조된다. 복굴절은 재료에 의해 나타나는 굴절률들 간의 최대 차로서 정량화될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따라, 광학 요소의 적어도 일부, 예를 들어 전부는 회절 렌즈이다.
예를 들어, 광학 요소의 적어도 일부, 예를 들어 전부는, 둘로 분할된 하나의 픽셀이 각각의 광학 기능 중 하나와 관련되는, 픽셀화 렌즈와 같은 픽셀화 광학 요소이다. 픽셀화 렌즈의 실시예는, Eyal Ben-Eliezer, Emanuel Marom, Naim Konforti, 및 Zeev Zalevsky의 "피사계 심도가 확장된 이미징 시스템의 실험적 실현"(Appl. Opt., 44(14):2792-2798, 2005년 5월)에 개시되어 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따라, 연속적 광학 요소 중 적어도 하나, 예를 들어 전부는 불연속적 표면, 예를 들어 프레넬 표면과 같은 불연속부를 갖거나/갖고, 불연속부가 있는 굴절률 프로파일을 갖는다.
도 3은 본 발명에 사용될 수 있는 연속적 광학 요소의 제1 회절 렌즈 반경 방향 프로파일의 일 실시예를 나타낸다.
도 4는 본 발명에 사용될 수 있는 연속적 광학 요소의 제2 회절 렌즈 반경 방향 프로파일의 일 실시예를 나타낸다.
회절 렌즈는 도 5에 도시된 바와 같이, 이의 위상 함수(
Figure pct00001
)가 공칭 파장(λ0)으로 π 위상 도약을 갖는 프레넬 렌즈일 수 있다. 이의 위상 도약이 2π의 다중 값인 단초점 프레넬 렌즈와 대조적으로, 명확성을 위하여 이러한 구조에 "π-프레넬 렌즈"라는 명칭을 부여할 수 있다. 이의 위상 함수가 도 5에 표시되는 π-프레넬 렌즈는 주로, λ0 = 550 nm에서,
Figure pct00002
의 굴절력 및 양의 굴절력(예를 들어,
Figure pct00003
)과 관련된 2개의 회절 차수(차수 0 및 +1)로 광을 회절시킨다.
이러한 설계의 장점은, 착용자의 처방에 전용된 회절 차수가 염색성(chromatic)이 아닌 반면에, 근시 진행을 둔화시키기 위한 제3 광학 기능을 제공하기 위해 사용되는 회절 차수가 매우 염색성이라는 점이다.
광학 요소의 전형적인 크기는 2 mm 이상 그리고 2.5 mm 이하이다. 실제로, 본 발명자들은, 착용자 눈 동공 크기 미만으로 광학 요소 크기를 유지하는 것이 유리하다는 것을 주시하였다.
예를 들어, 0 및 +1 차수의 회절 효율은 공칭 파장(λ0)에서 약 40%이다.
착용자 처방에 해당하는 회절 차수의 효율을 높이기 위해, 이하를 고려할 수 있다:
회절 차수 0의 효율을 높이기 위해, λ0의 값을 감소시킬 수 있다. 도 6a는 λ0 = 550 nm인 회절 효율을 나타내며, 도 6b는 λ0 = 400 nm인 경우의 회절 효율을 나타낸다. 이 경우, 전체 가시 스펙트럼에 대해, 차수 0의 회절 효율이 대체로 더 높은 반면에, 차수 +1의 효율은 더 낮다는 것을 알 수 있다. 이 경우, 위상 도약을 적용하는 굴절 위상 함수의 굴절력은 도 6a의 1.5 δ 대신에, λ0 = 550 nm의 경우
Figure pct00004
1.1 δ와 같아야 한다. 이로 인해 도 5의 링이 확대된다.
추가적으로 또는 대안적으로, 도 5에 도시된 두 가지 구성 중에서 하나의 링을 제로로 설정할 수 있다. 이 경우, 남아있는 프레넬 링으로 인해 동시적인 이중 초점 기능이 여전히 존재하는 반면에, 제로로 설정된 링은 더 현저한 비율의 0 δ 굴절력을 유도한다.
λ = λ0에서 도 5의 위상 함수를 구하여 가시 스펙트럼에 대해 보다 균일한 효율을 획득하기 위해, 및/또는 다른 것과 비교하여 2개의 주 회절 차수 중 하나에 특권을 부여하기 위해, 2개의 상이한 굴절률 및 상이한 아베수(Abbe number)를 갖는 2개의 재료로 제조된 프레넬 구조물을 적용하는 것을 추가로 고려할 수 있다.
중첩된 프레넬 구조물과의 다른 조합이 고려될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따라, 연속적 광학 요소 중 적어도 하나, 예를 들어 전부는 다초점 이원 구성 요소이고, 예를 들어 다초점 이원 렌즈이다. 이원 렌즈는 약 1 ㎛의 불연속부 높이를 갖는 반경 방향 프로파일을 가질 수 있다.
예를 들어, 도 7a에 도시된 바와 같이, 이원 구조물은 주로, -P/2 및 P/2로 표시되고 2개의 주 회절 차수에 해당하는, 2개의 굴절력을 나타낸다. 이의 굴절력이 P/2인 도 7b에 도시된 바와 같은 굴절 구조물과 관련된 경우, 도 7c에 도시된 최종 구조물은 0 δ 및 P의 굴절력을 갖는다. 예시된 사례는 P = 3 δ와 관련된다.
유리하게는, -1 및 1 차수의 회절 효율은 공칭 파장에서 약 40%이며, 또한 회절 효율은 가시 스펙트럼 전체에 걸쳐서, 전형적으로 35% 초과로 높게 유지된다.
본 발명의 일 실시형태에 따라, 회절 렌즈의 적어도 일부, 예를 들어 전부는 메타렌즈(metalens)로도 지칭되는 메타표면 구조물을 포함한다.
예를 들어, 렌즈 요소는, P1 = 0 δ이고 색수차(chromatism)가 제어되는, 굴절력 P1, P2의 동시적인 이중 초점 메타렌즈들의 어레이를 포함할 수 있다.
전형적으로, P1 = 0 δ는 무색성(achromatic)일 수 있으며, 이는 각각의 파장에 대해 동일한 초점을 갖거나 부분적으로 무색성을 가짐을 의미한다.
P2의 색수차는 예를 들어, 파장에 따른 초점 거리 및 효율과 같이, 유리하게 제어될 수 있다.
각각의 메타렌즈의 색수차는, 근거리, 중간거리 또는 원거리 시력 구역, 렌즈 요소의 표면 상의 메타렌즈의 위치에 따라 상이할 수 있다.
각각의 메타렌즈 자체는 서브파장 요소들의 어레이로 제조될 수 있다:
예를 들어, 서브-파장 요소는 원형, 직사각형 또는 타원형과 같은 임의의 형상을 가질 수 있으며, 임의의 치수는 등거리일 수 있고, 모두 동일한 방향으로 또는 서로 순환되게 정렬될 수 있다.
메타렌즈의 서브-파장 요소는 고 유전상수(high-k)의 유전체 재료로 제조되어야 한다.
각각의 메타렌즈는 "서브-메타렌즈"의 조합으로 제조될 수 있다. 예를 들어, 이중 초점 특성은 공간 다중화 또는 다수의 서브-메타렌즈의 적층에 의해, 파장에 따라 달성될 수 있다.
이중 초점 특성은 공간 다중화 또는 다수의 서브-메타렌즈의 적층에 의해, 편광에 따라 달성될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에 따라, 연속적 광학 요소 중 적어도 하나, 예를 들어 전부는 고차 광 수차를 갖는 광학 기능을 갖는다. 예를 들어, 광학 요소는 제르니케 다항식으로 정의된 연속적 표면으로 구성된 마이크로렌즈이다.
본 발명은 포괄적인 발명의 개념의 제한 없이 실시형태를 사용하여 위에서 설명되었다.
많은 추가적인 변형 및 변경은 상술한 예시적인 실시형태를 참조할 때 당업자에게 명백해질 것이며, 상술한 예시적인 실시형태는 단지 실시예로서만 주어지고, 첨부된 청구범위에 의해 전적으로 결정되는 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 의도되지 않는다.
청구범위에서, "포함하는(comprising)"이라는 단어는 다른 요소 또는 단계를 배제하지 않으며, 부정 관사 "일(a)" 또는 "하나(an)"는 복수형을 배제하지 않는다. 단지 서로 상이한 종속 청구항들에 상이한 특징들이 나열된다는 점만으로 이러한 특징들의 조합이 유리하게 사용될 수 없음을 나타내지 않는다. 청구범위에서 임의의 참조 부호는 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다.

Claims (15)

  1. 착용자의 눈의 전방에 착용되도록 의도된 렌즈 요소로서,
    - 상기 착용자의 눈의 이상 굴절을 보정하기 위한 상기 착용자의 처방에 기초하는 제1 광학 기능을 표준 착용 조건에서 상기 착용자에게 제공하도록 구성된 처방 부분; 및
    - 복수의 연속적 광학 요소를 포함하며,
    각각의 광학 요소는,
    - 표준 착용 조건에서의 제2 광학 기능, 및
    - 상기 눈의 이상 굴절의 진행을 둔화시키기 위해, 상기 표준 착용 조건에서 상기 눈의 망막에 상을 집속하지 않는 제3 광학 기능을 동시에 제공하는 동시적인 이중 초점 광학 기능을 갖는,
    착용자의 눈의 전방에 착용되도록 의도된 렌즈 요소.
  2. 제1항에 있어서,
    표준 착용 조건에서의 상기 제2 광학 기능의 광 굴절력은 0.25 디옵터 이하인, 렌즈 요소.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 렌즈 요소는 안경테에 장착되도록 의도된 에징된 렌즈 요소이며,
    상기 렌즈 요소의 적어도 하나의 면의 전체 표면은 상기 복수의 연속적 광학 요소로 커버되는, 렌즈 요소.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 광학 요소의 적어도 일부, 예를 들어 전부는 복수의 동심 링을 따라 배치되는, 렌즈 요소.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광학 요소의 적어도 일부, 예를 들어 전부는 상기 렌즈 요소의 전면 표면 상에 위치되는, 렌즈 요소.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광학 요소의 적어도 일부, 예를 들어 전부는 복굴절 재료로 제조되는, 렌즈 요소.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광학 요소의 적어도 일부, 예를 들어 전부는 회절 렌즈인, 렌즈 요소.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광학 요소의 적어도 일부, 예를 들어 전부는 π-프레넬 렌즈인, 렌즈 요소.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 회절 렌즈의 적어도 일부, 예를 들어 전부는 메타표면 구조물을 포함하는, 렌즈 요소.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    광학 요소의 적어도 일부, 예를 들어 전부는 다초점 이원 구성 요소인, 렌즈 요소.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광학 요소의 적어도 일부, 예를 들어 전부는 픽셀화 렌즈인, 렌즈 요소.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 광학 기능의 광 굴절력과 상기 제3 광학 기능의 광 굴절력 간의 차는 0.5 D 이상인, 렌즈 요소.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 광학 기능의 광 굴절력과 상기 제3 광학 기능의 광 굴절력 간의 차는 0.5 D 이상인, 렌즈 요소.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 착용자의 눈의 전방에 착용되도록 의도된 렌즈 요소를 제공하기 위한 방법으로서,
    - 상기 착용자의 눈의 이상 굴절을 보정하기 위한 상기 착용자에 대한 처방에 기초하는 제1 광학 기능을 표준 착용 조건에서 상기 착용자에게 제공하도록 구성된 렌즈 부재를 제공하는 단계;
    - 복수의 연속적 광학 요소를 포함하는 광학 패치를 제공하는 단계;
    - 상기 렌즈 부재의 전면 표면 또는 후면 표면 중 하나 상에 상기 광학 패치를 배치함으로써 렌즈 요소를 형성하는 단계를 포함하며,
    각각의 광학 요소는, 상기 패치가 상기 렌즈 부재의 상기 표면 중 하나 상에 배치된 경우,
    - 표준 착용 조건에서의 제2 광학 기능, 및
    - 상기 눈의 이상 굴절의 진행을 둔화시키기 위해, 상기 표준 착용 조건에서 상기 눈의 망막에 상을 집속하지 않는 제3 광학 기능을 동시에 제공하는 동시적인 이중 초점 광학 기능을 갖는,
    제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 착용자의 눈의 전방에 착용되도록 의도된 렌즈 요소를 제공하기 위한 방법.
  15. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 착용자의 눈의 전방에 착용되도록 의도된 렌즈 요소를 제공하기 위한 방법으로서,
    상기 방법은,
    상기 렌즈 요소를 주조하는 단계; 및
    상기 주조하는 단계 동안, 복수의 연속적 광학 요소를 포함하는 광학 패치를 제공하는 단계를 포함하며,
    각각의 광학 요소는, 상기 렌즈 요소가 상기 착용자의 눈의 전방에 착용된 경우,
    - 표준 착용 조건에서의 제2 광학 기능, 및
    - 상기 눈의 이상 굴절의 진행을 둔화시키기 위해, 상기 표준 착용 조건에서 상기 눈의 망막에 상을 집속하지 않는 제3 광학 기능을 동시에 제공하는 동시적인 이중 초점 광학 기능을 갖는,
    제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 착용자의 눈의 전방에 착용되도록 의도된 렌즈 요소를 제공하기 위한 방법.
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