KR20220006590A - 에지 대 에지 광변색 소프트 콘택트 렌즈를 설계하기 위한 방법 - Google Patents

에지 대 에지 광변색 소프트 콘택트 렌즈를 설계하기 위한 방법 Download PDF

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KR20220006590A
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레일라니 키하이 소노다
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존슨 앤드 존슨 비젼 케어, 인코포레이티드
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Abstract

본 발명은 에지 대 에지 광변색 재료를 갖는 새로운 소프트 콘택트 렌즈에 관한 것이며, 여기서 렌즈의 광학 영역 및 주변 영역의 기하학적 형상은 눈에 최상의 미용 효과를 제공하도록 최적화된다. 그 소프트 콘택트 렌즈의 시력 교정 구성요소 및 기계적 구성요소는 서로 독립적으로 설계된다. 각각의 구성요소, 즉, 시력 구성요소 및 기계적 구성요소의 설계는 회절 광학계를 사용하는 수단에 의해 달성된다.

Description

에지 대 에지 광변색 소프트 콘택트 렌즈를 설계하기 위한 방법
본 발명은 안과용 디바이스, 예를 들어, 콘택트 렌즈를 포함하는 착용가능 렌즈, 인레이(inlay) 및 온레이(onlay)를 포함하는 이식가능 렌즈, 및 광학 구성요소를 포함하는 임의의 다른 유형의 디바이스에 관한 것으로, 더 구체적으로는, 안과용 디바이스 및 에지 대 에지 광변색 안과용 디바이스를 설계하기 위한 방법에 관한 것이다.
소프트 콘택트 렌즈는 주로 시력 손상을 교정하도록 설계되지만, (렌즈 삽입 및 제거를 위한) 취급, 편안함, 맞춤감(fit), 또는 설계 공정 동안 고려를 필요로 했던 임의의 다른 양태와 같은 렌즈의 다른 양태들이 또한 설계 공정 동안 고려된다. 착색 렌즈와 같은 표준 미용 렌즈(cosmetic lens)는 각막 영역에서의 미용 향상을 제공한다. 일반적으로, 인쇄된 패턴 및/또는 착색 영역은 렌즈의 에지까지 가지 않으며, 따라서 눈의 공막 영역에 시각적으로 영향을 주지 않는다.
본 발명에서, 소프트 콘택트 렌즈는 광변색 염료 재료를 함유하는 단량체 혼합물을 포함하거나 이로부터 형성될 수 있다. 일 양태에서, 광변색 염료가 렌즈 재료 단량체와 완전히 혼합되는 경우에, 광변색 영역은 렌즈의 전체 표면을 덮어 눈의 각막 영역뿐만 아니라 공막에도 영향을 미칠 수 있다. 일단 렌즈가 눈 상에 있고 광변색 염료가 활성화되면, 렌즈의 외부 영역은 어두워질 수 있다(예를 들어, 관찰자에게 광 투과율 T%의 감소 및 더 어두운 외관을 나타낼 수 있다). 렌즈의 주변 두께 및 광변색 염료의 양이 정확하게 선택되지 않으면, 렌즈 에지 대 공막의 전이는 그 영역에서의 적어도 신속한 암도 변화(change in darkness)로 인해 착용자에게 미용적으로 매력적이게 보이지 않을 것이다. 더욱이, 콘택트 렌즈에 의해 제공되는 시력 교정(vision correction)은 보통, 광학 영역 내의 굴절력(refractive power)을 조정함으로써 얻어진다. 큰 굴절력 교정을 갖는 렌즈의 경우, 상당한 두께 변동이 그 광학 영역에 존재한다. 높은 플러스 렌즈(high plus lens)(예를 들어, +6.00D 초과)는 두꺼운 중심 광학 영역을 가질 것이지만, 높은 마이너스 렌즈(high minus lens)(예를 들어, -6.00D 미만)는 두꺼운 주변 광학 영역을 가질 것이다. 일례로서, 높은 플러스 렌즈는 영역의 에지를 향해 얇아지는 두꺼운 중심 광학 영역을 가질 것이지만, 높은 마이너스 렌즈는 영역의 에지를 향해 두꺼워지는 얇은 중심 광학 영역을 가질 것이다. 광학 구역의 중심 또는 에지에 있는 최소 두께는 재료 모듈러스에 의해 대부분 만들어진다. 광학 구역의 두께 변동은 또한, 광학 구역 직경의 선택에 의해 만들어진다. 광학 구역 내에서의 그러한 상당한 두께 변동은 또한, 렌즈의 미용에 영향을 미칠 것이다.
개선이 필요하다.
본 발명은, 광변색 염료가 활성화될 때, 렌즈 두께 프로파일이 색상 변화 및 눈 상의 렌즈의 양태를 최적화하도록 설계되는 안과용 렌즈 및 방법에 관한 것이다. 본 발명은 에지 대 에지 광변색 재료를 갖는 소프트 콘택트 렌즈에 관한 것이며, 여기서 렌즈의 광학 영역 및 주변 영역은 눈에 목표 미용 효과를 제공하도록 설계된다.
동공 영역 내의 광변색 효과는 그의 개구를 가로질러 일정하게 유지되어야 한다. 광변색 효과로 불리는 것은, 염료가 활성화될 때 통과하는 광의 백분율을 나타내는 %T로서 기술되는, 눈으로 투과된 광의 양이다. 이는, 영역을 따른 반경방향 두께가 일정하게 또는 실질적으로 일정하게 유지되도록 전방 표면 곡률을 후방 표면으로부터 소정 양만큼 오프셋시킴으로써 얻어질 수 있다. 반경방향 두께는 렌즈의 후방 표면에 수직인 방향에서 계산된 렌즈 두께이다. 이러한 설정은 사용되는 렌즈의 영역과는 독립적으로 동일한 양의 %T를 제공한다. 굴절의 규칙(스넬의 굴절의 법칙(Snell's law of refraction))에 기초하면, 렌즈의 전방 및 후방 표면은 특정 굴절력을 제공하기 위해 상이한 곡률을 가질 필요가 있기 때문에, 굴절력에 의해 얻어지는 시력 교정은 이러한 접근법에 의해서는 달성될 수 없다.
주변 영역에서의 광변색 효과가 내부 영역과 너무 많이 상이하지 않는 것이 바람직할 수 있다. 주변 영역이 광학 영역보다 훨씬 더 두꺼운 경우, 주변부는 훨씬 더 어두워질 것이고 착용자에게 미용적으로 매력적이지 않을 것이다. 그러한 조건은, 도 1에 도시된 바와 같이, 높은 마이너스 굴절력의 렌즈에 의해 발생할 것이며, 여기서 중심 두께는 최소이고 주변 두께는 최대이어서 최대 두께 차이를 제공한다. 유사하게, 도 2에 도시된 바와 같이, 높은 플러스 굴절력을 갖는 렌즈의 경우, 광학 구역의 에지와 주변 영역 사이에 큰 두께 차이가 발생할 것이다.
소프트 콘택트 렌즈를 설계하는 당업자의 경우, 그의 기하학적 중심으로부터 그의 에지까지 일정한 두께를 갖는 콘택트 렌즈를 설계하는 데 어려움이 없다(도 3). 그러한 렌즈는 완전한 미용적 이점을 제공할 것이지만, 더 이상 적절한 시력 교정을 제공할 수 없다.
본 발명에서, 시력 교정이 광학 구역 내의 주어진 두께 프로파일을 위해 설계되는 회절 광학 접근법을 이용하여 (예를 들어, 목표 시력 프로파일에 따른) 시력 교정이 얻어질 수 있다. 두께 프로파일은 렌즈의 광학적 양태에 대해서는 최적화될 수 없지만, 미용, 편안함, 취급 및 피팅 목적을 위한 그의 기계적 양태 및 기하학적 양태에 대해 최적화될 수 있다. 보다 구체적으로, 렌즈의 미용 양태 또는 미용 프로파일은, 활성화될 때 특정 수준의 %T 및 암도를 야기하는 광변색 염료의 백분율 또는 목표 렌즈 두께, 또는 둘 모두를 포함할 수 있다. 다른 특성 또는 성능 메트릭이 미용 프로파일에 포함될 수 있다.
본 발명에 따르면, 렌즈의 기계적 및 기하학적 특성과 조합한 렌즈 재료 특성에 의해 한정되는(defined) 렌즈의 편안함, 취급, 및 피팅 양태는 시력 교정과는 독립적으로 최적화되거나 맞춤화될 수 있다. 렌즈 재료의 기계적 특성은, 렌즈 재료를 형성하는 베이스 단량체에 추가되는 광변색 재료의 양에 좌우될 수 있다. 시력 교정이 렌즈의 기계적 양태로부터 분리될(예를 들어, 완전히 분리될, 독립적일) 수 있기 때문에, 기하학적 형상은 이어서, 눈 상에서, 특히, 활성화될 때의 광변색 염료가 착용자에게 더 시각적으로 명백할 수 있는 공막의 일부분을 덮는 렌즈의 주변 영역에 대해, 최상의 시각적 효과를 얻기 위해 미용적으로 최적화될 수 있다.
본 발명의 전술한 그리고 다른 특징 및 이점은 첨부 도면에 예시된 바와 같은, 본 발명의 바람직한 실시 형태의 하기의 보다 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.
도 1은 중심 광학 구역에서의 가장 두꺼운 영역이 그의 중심에 있는 높은 마이너스 렌즈의 단면이다.
도 2는 중심 광학 구역에서의 가장 두꺼운 영역이 그의 에지에 있는 높은 플러스 굴절력의 렌즈의 단면이다.
도 3은 반경방향 두께가 중심으로부터 에지까지 일정하게 유지되는 렌즈의 단면이다.
도 4a 및 도 4b는 -12.0D 내지 +8.00D 범위의 다수의 SKU에 대한 단일 시력 유형 콘택트 렌즈에 대한 반경방향 주변 두께의 예를 도시한다.
도 5a 및 도 5b는 예시적인 회절 표면의 2개의 도면이다.
도 6a 및 도 6b는 활성화된 광변색 염료 1%를 함유하는 소프트 콘택트 렌즈 및 활성화된 광변색 염료 4%를 함유하는 소프트 콘택트 렌즈의 예를 예시한다.
도 7은 활성화된 광변색 염료 4%를 함유하는 소프트 콘택트 렌즈의 일례이다.
도 8은 활성화된 광변색 염료 1%를 함유하는 소프트 콘택트 렌즈의 일례이다.
도 9는 활성화된 광변색 염료 1%를 함유하는 소프트 콘택트 렌즈의 일례이다.
도 10은 중심 광학 구역 및 주변 영역에서의 두께 프로파일이 광변색 염료가 활성화될 때 눈 상의 렌즈의 미용 양태를 최적화하도록 설계된 렌즈의 단면이다.
본 발명에서, 콘택트 렌즈는 전방 표면 또는 표면 굴절력, 후방 표면 또는 베이스 곡면, 및 에지를 포함할 수 있다. 렌즈의 전방 및 후방 표면은 적어도 3개의 영역, 즉 시력 교정이 획득되는 내부 영역, 눈 상의 렌즈의 기계적 안정성을 제공하는 렌즈의 외주변부, 및 내부 영역과 외부 영역 사이에 위치되어 불연속성이 발생하지 않도록 매끄러운 방식으로 2개의 전술한 영역을 블렌딩(blending)하는데 사용되는 중간 영역에 의해 설명된다.
"광학 구역"은 착용자의 비정시(ametropia) 및/또는 노안(presbyopia)을 위한 시각적 굴절력 교정(visual power correction)을 포함하는 렌즈의 실질적인 중심 부분으로서 한정된다. "비정시"는, 대체적으로 먼 거리에서 양호한 시력(visual acuity)을 제공하는 데 필요한 광학 굴절력(optical power)으로서 한정된다. 이것은 근시 또는 원시를 포함할 것으로 인식된다. 노안은 착용자의 근시 시력 요건을 교정하기 위해 광학 구역의 일부분에 대수적으로 양의 광학 굴절력을 추가함으로써 교정된다. 이들 광학 굴절력은 굴절 수단, 또는 회절 수단, 또는 둘 모두에 의해 생성될 수 있는 것으로 인식된다.
주변 구역(peripheral zone)은 중심화 및 배향을 포함하는 눈 상에서의 렌즈의 안정화를 제공할 수 있다. 렌즈의 그러한 영역은 또한, 삽입 용이성 및 제거 용이성과 관련된 취급, 편안함 및 맞춤감과 같은 기계적 특성을 제공한다. 눈 상의 렌즈 밀착도(tightness)는 너무 많은 이동으로 이어질 수 있는 느슨한 맞춤감 또는 불충분한 이동으로 이어질 수 있는 밀접한 맞춤감을 만든다. 배향 안정화는 광학 구역이 난시 교정 및/또는 고위 수차 교정과 같은 비-회전적 대칭 특징부를 포함할 때 바람직할 수 있다. 중간 구역은 광학 구역 및 주변 구역이 접선 곡선과 블렌딩되는 것을 제공할 수 있다. 광학 구역 및 주변 구역 둘 모두가 독립적으로 설계될 수 있지만, 때때로 그들의 설계는 특정 요건이 필요할 때 깊게 관련된다는 것에 주목하는 것이 중요하다. 예를 들어, 난시 광학 구역을 가진 원환체 렌즈의 설계는 렌즈를 눈 상의 미리결정된 배향으로 유지하기 위한 주변 구역을 필요로 할 수도 있다.
광변색 효과는 렌즈의 내부 및 외부 영역을 가로질러 일정한 두께로 미용적으로 얻어질 수 있다. 이는 렌즈의 내부 영역에서는 달성될 수가 없는데, 그 이유는 시력 교정이 보통, 렌즈의 전방 표면의 곡률 변화를 수용하기 위해 렌즈의 중심에서 또는 광학 구역의 에지에서 두께 변화를 필요로 하는 굴절력을 통해 얻어지기 때문이다.
도 4a 및 도 4b는 단일 시력 소프트 콘택트 렌즈에 대한 -12.0D 내지 8.00D 범위의 SKU에 대한 렌즈 반경방향 두께의 예를 예시한다. 중심 두께(CT)는 렌즈 재료 굴절률, 광학 구역 직경의 선택 및 렌즈 재료의 기계적 특성에 의해 만들어진 최소 두께 및 최대 두께 값을 갖는 전체 SKU 범위에 걸쳐 0.70 mm 내지 0.270 mm로 변할 수 있다. 최대 주변 두께(PT)는 CT에 대한 것과 동일한 렌즈 재료 및 렌즈 설계 선택에 기초하여 변할 수 있다.
렌즈의 기계적 구성요소는 미용 효과를 최상으로 제공하도록 설계될 수 있다. (예를 들어, 미용 프로파일에 기초한) 목표 광변색 효과는 렌즈의 내부 및 외부 영역을 가로질러 일정한 두께로 미용적으로 얻어질 수 있다. 예를 들어, 중심 두께는 단량체 혼합물에 존재하는 광변색 염료의 양에 의해 만들어지는 원하는 암도에 기초하여 조정될 수 있다. 낮은 농도(예를 들어, 1.00% 미만의 농도)의 광변색 염료의 경우, 더 큰 농도의 광변색 염료로 얻어지는 동일한 양의 암도를 달성하기 위해 더 큰 중심 두께가 요구될 수 있다. 중심 두께는 또한, 상이한 수준의 암도로 또한 이어질 수 있는 원하는 양의 %T에 기초하여 조정될 수 있다.
소프트 콘택트 렌즈를 설계하는 당업자의 경우, 더 두꺼운 주변 영역이 더 양호한 취급 성능을 제공하는 것으로 알려져 있다. 주변 영역에서의 두께는 재료 강성에 의존할 수 있다. 더 강성인 렌즈 재료는 더 연성인 재료보다 동일한 취급 성능을 달성하기 위해 주변부에서 더 작은 두께를 필요로 한다. 광학 구역의 에지와 주변부의 내부 영역 사이의 두께의 차이는 중간 영역을 통해 관리되는데, 그 목적은 영역들 둘 모두를 매끄러운 방식으로 블렌딩하기 위한 것이다. 광변색 렌즈의 경우, 취급을 유지하고 여전히 정규 렌즈보다 더 우수한 미용 효과를 제공하기 위해 렌즈의 주변 영역이 렌즈의 내부 영역보다 두껍게 되도록 주변 두께에 대해 절충안이 요구될 수 있다.
FEA 모델링을 통해 보통 평가되는 렌즈 전도(lens inversion), 렌즈 폴딩(lens folding), 렌즈 래핑(lens wrapping)과 같은 렌즈 설계 공정 동안 다른 기준이 또한 고려될 수 있다. 렌즈의 기계적 성능과 관련된 그러한 기준은 또한, 미용 효과를 최적화하는 공정 동안 포함될 수 있고, 원하는 렌즈 성능에 따라 조정될 수 있다.
(예를 들어, 시력 프로파일에 기초한) 시력 교정 구성요소는 렌즈의 내부 영역의 선택된 두께 프로파일에 기초하여 설계될 수 있다. 소프트 콘택트 렌즈를 설계하는 당업자의 경우, 내부 영역이 다수의 수준의 두께에 대해 최적화될 수 있다는 것이 잘 이해된다. 본 발명의 이러한 제2 단계는 본 발명의 제1 단계와 병행하여 수행될 수 있음에 유의하여야 한다.
회절 광학 구역이 표면 형상과는 독립적인 렌즈의 표면에서의 굴절력을 생성할 수 있기 때문에 회절 접근법을 이용하는 것이 이점이 있다. 더욱이, 렌즈 굴절력은 전체 요구되는 굴절력을 제공할 수 있는 굴절력과 회절력의 조합일 수 있다. 회절 렌즈 표면은 도 5a 및 도 5b에 도시된 평면 및 단면 표면 프로파일에 나타낸 일반적인 특성을 갖는다. 이는 단차(step)에 의해 분리되는 많은 작은 구역으로 이루어진다. 단차는 도면에서 과장되어 있으며, 이들은 전형적으로 단지 수 마이크로미터 높이일 것이다. 이러한 구조물은 아래에 놓인 베이스 곡면 상에 추가될 것이다. 링에 대응하는 각각의 구역은 대략 동일한 표면적을 가지며, 링이 기하학적 중심으로부터 더 멀리 위치될수록 폭이 감소한다. 중심으로부터의 i번째 구역 경계의 반경방향 거리(ri)를 제공하는 일반적인 간략화된 식은 하기와 같고:
Figure pct00001
(1)
여기서, P는 설계 파장(ω)에서의 디옵터 단위의 회절력이다. 단위의 편리한 사용은, 마이크로미터 단위의 파장(예를 들어, 0.543) 및 디옵터 단위의 굴절력을 넣어 mm 단위의 반경을 제공하는 것이다.
회절 렌즈에 관해 생각하는 한 가지 방식은, 광 파가 주기적이고 이들이 모든 파장 후에 반복된다는 것에 주목하는 것이다. 구역 경계는 전형적으로, 원하는 이미지 지점으로의 광학 경로가 일정 파장만큼 증가하는 곳에 배치된다. 이는 개별 파를 식별하기 위해, 표면을 가로질러 퍼지는 광을 보는 것으로 생각될 수 있다. 표준 단초점 회절 렌즈의 경우, 광을 1 파장만큼 지연시키기 위한 단차 위치에 물리적 단차 높이가 배치된다. 단차들 사이의 영역은, 본질적으로 원하는 이미지 위치에 광의 초점을 또한 맞추는 포물선형 표면이다. 설계 파장에서, 원칙적으로, 모든 광은 정확하게 초점이 맞춰지고 있고, 초점으로 진행하는 모든 광선의 광선 추적 개념은 광의 파면(wave front) 개념과 일치한다.
회절 구조물은 렌즈 표면 중 하나의 표면 상의 물리적 미세요철(microrelief)로서 구현될 수 있고, 이는 아마도 약 1.336의 굴절률을 갖는 누액막(tear film)과 접촉할 것이다. 대안예는 렌즈 자체 내의 상이한 재료의 2개의 표면의 교차점에서 물리적 프로파일을 생성하는 것일 것이다. 각각의 단차의 높이는 하기에 의해 주어지고:
Figure pct00002
(2)
여기서, n2 및 n1은 2개의 재료의 굴절률 값이다. 예를 들어 1.42 및 1.336의 굴절률 값을 사용하면, 물리적 단차 높이는 0.543 um의 파장에 대해 약 6.5 마이크로미터일 것이다.
주어진 회절 렌즈 직경에 대한 구역의 수는 식 1에 의해 주어지며, 이는 하기와 같이 되도록 재배열될 수 있다:
Figure pct00003
(3)
8.5 mm의 회절 직경 및 4.0D의 굴절력의 경우, 이는 경계에서의 단차가 각각 6.5 마이크로미터인 66개의 구역일 것이다.
외부 구역의 폭이 또한 하기 표 1에 제공되어 있다. 이는 구역의 상당한 부분을 방해하지 않기 위해 단차가 얼마나 정확하게 제조될 필요가 있는지의 표시를 제공한다. 8.5 mm 직경을 갖는 4.0D의 경우, 32 마이크로미터의 외부 구역 폭은 단차 높이의 약 1/5이다.
[표 1]
Figure pct00004
소프트 콘택트 렌즈를 설계하는 당업자의 경우, 상세히 기술되지 않은 광학 성능을 만드는 회절 표면을 설계하는 데 있어서 다른 중요한 양태가 있다. 이들은 종방향 색수차, 회절 효율 및 단차로부터의 산란을 포함할 수 있다.
회절 표면은 렌즈의 전방 표면 또는 렌즈의 후방 표면 상에 배치될 수 있다. 회절 표면은 항상 누액막에 의해 덮여져 있어야 하며, 이때 누액막 표면은 회절 구조물로부터의 패턴이 없이 연속적이다. 회절 표면은 바람직하게는 렌즈의 후방 표면 상에 배치될 수 있다. 회절력은 또한, 높은 렌즈 굴절력의 경우 구역 높이를 최소화하기 위해 양쪽 표면들 사이에서 분할될 수 있다. 다른 해결책은 렌즈 내부에 회절 표면을 매설하는(imbed) 것일 것이다.
굴절력 기반 소프트 콘택트 렌즈의 경우, 광학 구역 직경은 두께 제약으로 인해 SKU 범위에 걸쳐 변한다. 평평한 전방 곡률을 필요로 하는 높은 마이너스 렌즈(예를 들어, -6.00D 미만)는 광학 구역의 에지에서의 큰 두께로 인해 낮은 굴절력 렌즈보다 더 작은 광학 구역 직경을 갖는다. 그 위치에서의 두께를 제어하기 위해, 광학 구역 직경은 두께가 최대 주변 두께와 대략 동일한 크기가 되도록 감소된다(도 4a 및 도 4b). 스테퍼(stepper) 전방 곡률을 필요로 하는 높은 플러스 렌즈는 또한, 광학 구역의 중심에서의 큰 두께로 인해 낮은 굴절력 렌즈보다 더 작은 광학 구역 직경을 갖는다. 그 위치에서의 두께를 제어하기 위해, 광학 구역 직경은 중심 두께가 최대 주변 두께와 대략 동일한 크기가 되도록 감소된다.
광학계는 회절 원리에 기초하여 설계되고 그것은 베이스 표면/운반 표면과 독립적이기 때문에, SKU 범위에 걸친 SKU가 동일한 OZ 직경을 가질 수 있게 하는 두께 제약이 더 이상 존재하지 않는다. 보통, OZ 직경은 그의 두께 제약으로 인해 7.00 mm 내지 9.50 mm의 범위이다. 회절 유형 설계의 경우, 광학 구역 직경은 높은 굴절력 SKU에 대해 작은 직경으로 제한되지 않는다. OZ 직경은 바람직하게는 적어도 최소 8.50 mm 및 바람직하게는 9.00 mm로 설정된다. OZ 직경을 더 작은 값에 이르게 할 수 있는 유일한 제약은 회절 구역의 크기일 것이다. 회절 표면의 외부 구역의 폭은 여전히 제조가능할 만큼 충분히 넓어야 한다.
실시예
두께 비는 최대 주변 두께에 대한 중심 두께로서 한정될 수 있다. 두께 비는 두 번째 단락의 예시 섹션에서 도입된다. 이 비가 작을수록, 중심 두께와 최대 주변 두께 간의 두께의 차이가 커진다. 1의 비는 일정한 두께의 렌즈에 대응할 것이다.
도 6a 및 도 6b에서, 아큐브2(Acuvue2) 렌즈와 같은 소프트 콘택트 렌즈의 표준 기하학적 형상을 사용하여 광변색 렌즈를 얻었다. 그 렌즈의 처방은 -1.00D이다. 제1 실시예(A)와 제2 실시예(B) 사이의 염료의 양은 1.0%로부터 4.0%까지 변한다. 두 이미지들 모두는 염료가 활성화될 때의 렌즈를 도시한다. 각각의 경우에, 암도 차이로 인해 렌즈의 주변부로부터 광학 구역을 식별하는 것이 명백하다. 그 실시예에서, 렌즈 중심 두께는 약 0.124 mm이고 최대 주변 두께는 약 0.240 mm이다. CT/PT 두께 비는 약 0.51이다.
제2 실시예(도 7)에서, 1%의 광변색 염료가 단량체 혼합물에 첨가된 것을 사용하여 -1.00D 굴절력의 광변색 렌즈를 얻었다. 렌즈 중심 두께는 약 0.080 mm이고, 최대 주변 두께는 약 0.203 mm이다. CT/PT 두께 비는 약 0.39이다. 이전의 실시예와 유사하게, 광학 구역은 렌즈의 주변 영역보다 더 밝은 암도이다. 두 영역들 모두는 광변색 염료가 활성화될 때 서로 더욱 구별된다.
도 8에서, 1%의 광변색 염료가 단량체 혼합물에 첨가된 것을 사용하여 -1.00D 굴절력의 광변색 렌즈를 얻었다. 렌즈 중심 두께는 약 0.158 mm이고, 최대 주변 두께는 약 0.187 mm이다. CT/PT 두께 비는 약 0.85이다. 다른 실시예, 도 9에서, 1%의 광변색 염료가 단량체 혼합물에 첨가된 것을 사용하여 -1.00D 굴절력의 광변색 렌즈를 또한 얻었다. 렌즈 중심 두께는 약 0.117 mm이고, 최대 주변 두께는 약 0.182 mm이다. CT/PT 두께 비는 약 0.64이다. 그러므로, 주변 영역을 얇아지게 하면서 광학 영역을 두껍게 함으로써, 투과된 광의 양(%T)을 감소시키면서 전체 렌즈에 걸쳐 암도의 균형을 달성할 수 있다. 바람직한 실시 형태에서, CT/PT 두께 비는 미용적으로 허용가능한 렌즈를 얻기 위해 적어도 0.65 초과이어야 하지만, 바람직하게는 0.85 초과이다. 도 10은 0.85의 두께 비를 갖는 소프트 콘택트 렌즈의 반경방향 주변 두께를 나타낸다. 더 큰 중심 두께는, 더 양호한 취급 성능을 가져올 동일한 두께 비에 대해 더 두꺼운 주변 두께를 제공할 것이다.
제공된 실시예에서, 비는 렌즈 굴절력이 -1.00D였기 때문에 최대 주변 두께 및 CT로부터 한정된다. 플러스 렌즈의 경우, 두께 비는 광학 구역 에지 두께 및 최대 주변 두께로부터 한정되어야 한다. 바람직하게는, 두께 비는 광학 구역 내의 최소 두께 및 최대 주변 두께로부터 한정되어야 한다.
필요에 따라 추가의 취급 개선을 위해 광변색 염료의 양이 렌즈의 주변 영역에서 점진적으로 적용되어 더 큰 주변 두께를 제공하는 경우 더 낮은 종횡비가 얻어질 수 있다.
마지막 실시예들 중 하나의 실시예에 대응하는 두께 프로파일을 갖는 렌즈에 회절 구성요소를 추가하는 것은 광변색 염료가 활성화될 때 그 렌즈의 미용 특성을 변화시키지 않을 것이라는 것이 소프트 콘택트 렌즈를 설계하는 당업자에게 명백할 것이다.
설계 방법
본 발명은 광변색 재료를 갖는 소프트 콘택트 렌즈를 설계하는 방법에 관한 것이며, 여기서 렌즈의 광학 영역 및 주변 영역은 눈에 최상의 미용 효과를 제공하도록 설계된다. 콘택트 렌즈는 소프트 콘택트 렌즈에 흔히 사용되는 재료의 스킨으로 덮인 강성 대용물(surrogate)을 포함한다. 반응성 광변색 염료 재료는 (소프트 콘택트 렌즈의 재료를 구성하는 주 단량체와 혼합된) 렌즈의 외부 스킨을 형성하는 단량체의 일부 또는 대용물을 형성하는 강성 재료의 일부, 또는 양쪽 모두일 수 있어서, 렌즈의 광변색 영역이 외부 스킨 내에 또는 외부 스킨과 대용물의 조합으로부터 구축되는 경우에 그 광변색 영역이 렌즈의 기하학적 중심 내에 또는 그의 에지까지 한정되게 된다.
대용물의 하나의 목적은, 요구되는 시력 교정을 생성하기 위한 수단으로서 회절 광학계를 사용하여 필요한 시력 교정을 제공하는 것이다. 본 발명의 방법은 근시 또는 원시, 난시, 노안 등으로부터 야기되는 탈초점(defocus)과 같은 저위 수차; 및 원추각막(keratoconus) 등과 같은 질환으로부터 야기되는 고위 수차를 포함하지만 이로 제한되지 않는 임의의 유형의 시력 교정; 또는 환자 특정 시력 정보를 사용하는 임의의 다른 시력 교정에 적용될 수 있다. 회절 광학계를 사용하는 것의 하나의 이점은 대용물의 기계적 기하학적 형상이 큰 범위의 시력 교정을 제공하기 위해 크게 상이할 필요가 없다는 것이다.
소프트 콘택트 렌즈는 주로 시력 손상을 교정하도록 설계되지만, (렌즈 삽입 및 제거를 위한) 취급, 편안함, 맞춤감, 또는 설계 공정 동안 고려를 필요로 했던 임의의 다른 양태와 같은 렌즈의 다른 양태들이 또한 설계 공정 동안 고려된다. 착색 렌즈와 같은 표준 미용 렌즈는 각막 영역에서의 미용 향상을 제공한다. 일반적으로, 인쇄된 패턴 및/또는 착색 영역은 렌즈의 에지까지 가지 않으며, 따라서 눈의 공막 영역에 시각적으로 영향을 주지 않는다.
본 발명에서, 광변색 영역은 렌즈의 전체 표면을 덮어 눈의 각막 영역뿐만 아니라 공막에도 영향을 미칠 수 있다. 일단 렌즈가 눈 상에 있고 광변색 염료가 활성화되면, 렌즈의 외부 영역이 어쩌면 또한 어두워질 것이다. 렌즈의 주변 두께 및 광변색 염료의 양이 정확하게 선택되지 않으면, 렌즈 에지 대 공막의 전이는 그 영역에서의 신속한 암도 변화로 인해 착용자에게 미용적으로 매력적이게 보이지 않을 것이다. 제안된 설계는, 광변색 염료가 활성화될 때, 주변 두께가 색상 변화 및 눈 상의 렌즈의 양태를 최적화하도록 설계되는 그러한 시각적 효과에 대한 해결책을 제공한다.
렌즈의 시력 교정 양태가 대용물로부터 제공되고, 취급, 편안함, 맞춤감, 또는 설계 공정 동안 고려를 필요로 했던 임의의 다른 양태와 같은 렌즈의 나머지 양태가 외부 스킨으로부터 제공되기 때문에, 그에 따라 기계적 성능 및 광학 성능이 독립적으로 제어되어 콘택트 렌즈에 다수의 이점을 제공한다. 독특한 연성 스커트가 취급, 맞춤감, 편안함과 같은 특정 요구사항에 대해 설계될 수 있거나, 또는 전체 SKU 범위에 걸쳐 동일하게 설계될 수 있어서, 그것은 하기를 제공하게 된다:
- SKU 범위를 통한 동일 또는 실질적으로 동일한 취급 성능
- 전체 SKU 범위에 걸친 동일 또는 실질적으로 동일한 맞춤감
- 전체 SKU 범위에 걸친 동일 또는 실질적으로 동일한 편안함 성능
회절 광학계는 대용물의 전방 표면, 대용물의 후방 표면, 또는 이들 둘 모두의 조합에 적용될 수 있다.
하기는 두 구성요소 모두가 상이한 광변색 효과를 얻기 위해 어떻게 조합될 수 있는지에 대한 예이다:
- 대용물이 렌즈의 중심 영역에만 한정되는 광변색 영역만을 제공하는 특정한 경우.
- 외부 스킨이 렌즈의 에지로부터 에지까지 한정되는 광변색 영역만을 제공하는 다른 특정한 경우.
- 대용물과 외부 스킨이 렌즈의 에지로부터 에지까지 한정되는 광변색 영역을 제공하는 다른 특정한 경우. 이러한 특정 경우에, 광변색 염료의 효과(암도의 수준)는 두 영역 모두에서 동일하거나 상이할 수 있다.
가장 실용적이고 바람직한 실시 형태로 여겨지는 것이 도시되고 기술되었지만, 기술되고 도시된 특정 설계 및 방법으로부터의 벗어남이 그 자체를 당업자에게 제안할 것이며 본 발명의 사상 및 범주로부터 벗어남이 없이 사용될 수 있다는 것이 명백하다. 본 발명은 기술되고 도시된 특정 구성으로 제한되는 것이 아니라, 첨부된 청구범위의 범주 내에 속할 수 있는 모든 변경과 일관되도록 구성되어야 한다.

Claims (44)

  1. 광변색 안과용 렌즈로서,
    광학 구역 및 상기 광학 구역에 인접하게 배치된 주변 구역(peripheral zone)을 포함하는 본체로서, 상기 광학 구역은 굴절 구조물을 포함하고, 상기 광학 구역 및 상기 주변 구역 중 하나 이상은 광변색 염료를 포함하는, 상기 본체; 및
    상기 광학 구역 내에 또는 상기 광학 구역에 인접하게 배치된 회절 구조물을 포함하고,
    상기 안과용 렌즈는 목표 수준(target level)의 투과율(%T)과 연관된 미용 프로파일에 기초하여 구성되는 두께 프로파일을 가지며,
    상기 안과용 렌즈와 연관된 시력 프로파일은 적어도 상기 회절 구조물에 기초하여 한정되는(defined), 광변색 안과용 렌즈.
  2. 제1항에 있어서, 상기 두께 프로파일은 상기 시력 프로파일보다 상기 미용 프로파일에 기초하여 최적화되는, 광변색 안과용 렌즈.
  3. 제1항에 있어서, 상기 미용 프로파일은 상기 광학 구역 및 상기 주변 구역 중 하나 이상에 목표량(target amount)의 상기 광변색 염료를 포함하는, 광변색 안과용 렌즈.
  4. 제1항에 있어서, 상기 시력 프로파일은 광학 굴절력(optical power) 프로파일을 포함하는, 광변색 안과용 렌즈.
  5. 제1항에 있어서, 상기 시력 프로파일은 적어도 상기 굴절 구조물 및 상기 회절 구조물에 기초하여 한정되는, 광변색 안과용 렌즈.
  6. 제1항에 있어서, 상기 시력 프로파일은 목표 광학 굴절력과 연관되는, 광변색 안과용 렌즈.
  7. 제6항에 있어서, 상기 목표 광학 굴절력은 -20D 내지 +20D인, 광변색 안과용 렌즈.
  8. 제6항에 있어서, 상기 목표 광학 굴절력은 -12D 내지 +8D인, 광변색 안과용 렌즈.
  9. 제1항에 있어서, 상기 회절 구조물은 상기 광변색 안과용 렌즈의 후방 광학 표면 상에 배치되는, 광변색 안과용 렌즈.
  10. 제1항에 있어서, 상기 회절 구조물은 상기 광변색 안과용 렌즈의 전방 광학 표면 상에 배치되는, 광변색 안과용 렌즈.
  11. 제1항에 있어서, 상기 회절 구조물은 상기 광변색 안과용 렌즈의 전방 광학 표면 및 후방 광학 표면 중 하나 이상의 표면 상에 배치되는, 광변색 안과용 렌즈.
  12. 제1항에 있어서, 회절은 상기 광변색 안과용 렌즈 내에 매설되는(imbedded), 광변색 안과용 렌즈.
  13. 제1항에 있어서, 상기 광변색 안과용 렌즈는 소프트 콘택트 렌즈를 포함하는, 광변색 안과용 렌즈.
  14. 제1항에 있어서, 두께 비가 0.65 초과인, 광변색 안과용 렌즈.
  15. 제1항에 있어서, 두께 비가 0.75 초과인, 광변색 안과용 렌즈.
  16. 제1항에 있어서, 두께 비가 0.85 초과인, 광변색 안과용 렌즈.
  17. 제1항에 있어서, 상기 회절 구조물은 상기 광학 구역의 주변부(periphery)에 인접하게 배치되는, 광변색 안과용 렌즈.
  18. 제1항에 있어서, 상기 회절 구조물은 상기 주변 구역에 인접하게 배치되는, 광변색 안과용 렌즈.
  19. 제1항에 있어서, 상기 회절 구조물은 상기 광학 구역의 원주 주위에 배치되는, 광변색 안과용 렌즈.
  20. 제1항에 있어서, 상기 회절 구조물은 상기 광학 구역의 적어도 일부분의 둘레에 원주방향으로 배치되는, 광변색 안과용 렌즈.
  21. 제1항에 있어서, 상기 회절 구조물은 상기 광학 구역의 중심으로부터 미리결정된 반경에서 상기 광학 구역 둘레에 원주방향으로 배치되는, 광변색 안과용 렌즈.
  22. 제1항에 있어서, 상기 회절 구조물은 입사광의 광학 회절을 나타내도록 구성된 기계적 특징부를 포함하는, 안과용 렌즈.
  23. 광변색 안과용 렌즈를 제조하기 위한 방법으로서,
    시력 프로파일을 결정하는 단계;
    목표 수준의 투과율(%T)과 연관된 미용 프로파일을 결정하는 단계;
    광학 구역 및 상기 광학 구역에 인접하게 배치된 주변 구역을 포함하는 본체를 형성하는 단계로서, 상기 광학 구역은 굴절 구조물을 포함하고, 상기 광학 구역 및 상기 주변 구역 중 하나 이상은 광변색 염료를 포함하고, 상기 광학 구역 및 상기 주변 구역 중 하나 이상은 상기 미용 프로파일에 기초하여 구성되는 두께 프로파일을 갖는, 상기 본체를 형성하는 단계; 및
    상기 시력 프로파일에 기초하여, 상기 광학 구역 내에 또는 상기 광학 구역에 인접하게 배치된 회절 구조물을 형성하는 단계를 포함하는, 방법.
  24. 제23항에 있어서, 상기 두께 프로파일은 상기 시력 프로파일보다 상기 미용 프로파일에 기초하여 최적화되는, 방법.
  25. 제23항에 있어서, 상기 미용 프로파일은 상기 광학 구역 및 상기 주변 구역 중 하나 이상에 목표량의 상기 광변색 염료를 포함하는, 방법.
  26. 제23항에 있어서, 상기 시력 프로파일은 광학 굴절력 프로파일을 포함하는, 방법.
  27. 제23항에 있어서, 상기 시력 프로파일은 적어도 상기 굴절 구조물 및 상기 회절 구조물에 기초하여 한정되는, 방법.
  28. 제23항에 있어서, 상기 시력 프로파일은 목표 광학 굴절력과 연관되는, 방법.
  29. 제28항에 있어서, 상기 목표 광학 굴절력은 -20D 내지 +20D인, 방법.
  30. 제28항에 있어서, 상기 목표 광학 굴절력은 -12D 내지 +8D인, 방법.
  31. 제23항에 있어서, 상기 회절 구조물은 상기 광변색 안과용 렌즈의 후방 광학 표면 상에 배치되는, 방법.
  32. 제23항에 있어서, 상기 회절 구조물은 상기 광변색 안과용 렌즈의 전방 광학 표면 상에 배치되는, 방법.
  33. 제23항에 있어서, 상기 회절 구조물은 상기 광변색 안과용 렌즈의 전방 광학 표면 및 후방 광학 표면 중 하나 이상의 표면 상에 배치되는, 방법.
  34. 제23항에 있어서, 회절은 상기 광변색 안과용 렌즈 내에 매설되는, 방법.
  35. 제23항에 있어서, 상기 광변색 안과용 렌즈는 소프트 콘택트 렌즈를 포함하는, 방법.
  36. 제23항에 있어서, 두께 비가 0.65 초과인, 방법.
  37. 제23항에 있어서, 두께 비가 0.75 초과인, 방법.
  38. 제23항에 있어서, 두께 비가 0.85 초과인, 방법.
  39. 제23항에 있어서, 상기 회절 구조물은 상기 광학 구역의 주변부에 인접하게 배치되는, 방법.
  40. 제23항에 있어서, 상기 회절 구조물은 상기 주변 구역에 인접하게 배치되는, 방법.
  41. 제23항에 있어서, 상기 회절 구조물은 상기 광학 구역의 원주 주위에 배치되는, 방법.
  42. 제23항에 있어서, 상기 회절 구조물은 상기 광학 구역의 적어도 일부분의 둘레에 원주방향으로 배치되는, 방법.
  43. 제23항에 있어서, 상기 회절 구조물은 상기 광학 구역의 중심으로부터 미리결정된 반경에서 상기 광학 구역 둘레에 원주방향으로 배치되는, 방법.
  44. 제23항에 있어서, 상기 회절 구조물은 입사광의 광학 회절을 나타내도록 구성된 기계적 특징부를 포함하는, 방법.
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