KR20220024168A

KR20220024168A - 광학 시스템

Info

Publication number: KR20220024168A
Application number: KR1020217042213A
Authority: KR
Inventors: 마티유 기요; 브후노 페르미지에; 마히우 펠루; 소 질 르
Original assignee: 에씰로 앙터나시오날
Priority date: 2019-07-04
Filing date: 2020-07-03
Publication date: 2022-03-03
Also published as: JP2022539255A; BR112021026183A2; WO2021001524A1; EP3761104A1; MX2022000071A; US20220357595A1; AU2020299826A1; CN114072719A

Abstract

착용자의 눈의 전방에 착용되도록 의도된 광학 시스템으로서, - 적어도 하나의 제어 지점을 가지는 광학 렌즈, 및 - 복수의 광학 요소를 포함하는 광학 장치로서, 상기 광학 렌즈의 표면 상에 부착되거나 상기 광학 렌즈 내로 캡슐화되는, 광학 장치를 포함하고, - 각각의 광학 요소는 동시에 2가지 상이한 광학 기능을 가지고, 그리고 - 광학 장치 및 광학 렌즈는, 광학 시스템의 제어 지점에서 측정된 광학 굴절력과 사람의 눈에 대한 처방에 상응하는 광학 굴절력 사이의 차이의 절대 값이 0.12 디옵터 이하가 되도록 구성된다.

Description

광학 시스템

본 발명은, 근시 또는 원시와 같은 눈의 이상 굴절의 진행을 억제하기 위해 사람의 눈의 전방에 착용되도록 의도된 광학 시스템, 및 광학 렌즈에 광학 굴절력(optical power)을 부가하기 위해서 광학 렌즈의 표면 또는 그 내부에 배치되도록 의도된 광학 장치에 관한 것이다.

눈의 근시는, 눈이 원거리 물체의 초점을 그 망막 앞에 맞추고, 원시는 눈이 원거리 물체의 초점을 그 망막 뒤에 맞춘다는 사실을 특징으로 한다. 근시는 일반적으로 오목 렌즈를 사용하여 교정되고, 원시는 일반적으로 볼록 렌즈를 사용하여 교정된다.

통상적인 단초점(single vision) 광학 렌즈를 사용하여 교정할 때, 일부 개인, 특히 어린이는 2가지 주요 이유로 이미지에 대해서 부정확하게 초점을 맞춘다는 점이 관찰되었다. 이들이 원거리의 물체를 관찰할 때, 이미지가 중심 망막에 초점이 맞춰지더라도, 망막 곡률로 인해서 주변 이미지가 망막의 뒤쪽에 초점이 맞춰질 수 있다. 또한, 동일한 렌즈로, 근거리에 위치한 물체를 관찰할 때, 조절의 지연(lag of accommodation)으로 인해서, 이미지가 그 망막 뒤쪽, 심지어 중심와 영역(foveal area)에서도 형성될 수 있다.

그러한 초점 맞춤 결함은 그러한 개인의 근시의 진행에 영향을 미칠 수 있다. 대부분의 상기 개인에게서, 시간이 지날수록 근시 결함이 증가되는 경향이 있음을 관찰할 수 있다.

따라서, 근시 또는 원시와 같은 눈의 이상 굴절의 진행을 억제하거나 적어도 늦출 수 있는 렌즈 요소에 대한 요구가 있는 것으로 보인다.

이를 위해서, 본 발명은 착용자의 눈의 전방에 착용되도록 의도된 광학 시스템을 제시하고, 그러한 광학 시스템은,

- 적어도 하나의 제어 지점을 가지는 광학 렌즈, 및

- 복수의 광학 요소를 포함하는 광학 장치로서, 광학 렌즈의 표면 상에 부착되거나 광학 렌즈 내로 캡슐화되는(encapsulated), 광학 장치를 포함하고,

- 각각의 광학 요소는 동시에 2가지 상이한 광학 기능을 가지고, 그리고

- 광학 장치 및 광학 렌즈는 광학 시스템의 하나의 지점, 예를 들어 제어 지점에서 측정된 광학 굴절력과 사람의 눈에 대한 처방에 상응하는 광학 굴절력 사이의 차이의 절대 값이 0.12 디옵터 이하가 되도록 구성된다.

유리하게는, 동시에 2가지 상이한 광학 기능을 제공하는 복수의 광학 요소를 포함하는 광학 장치를 가지는 것은, 중앙 시야를 위해서 착용자의 망막에 초점이 맞춰지는 광의 부분 그리고 주변 시야에서 착용자의 망막의 전방에 또는 후방에 초점이 맞춰지는 광의 부분을 가짐으로써, 착용자에 의해서 착용될 때 근시 또는 원시와 같은 눈의 이상 굴절의 진행을 감소시키는 광학 시스템을 용이하게 구성할 수 있게 한다.

단독적으로 또는 조합되어 고려될 수 있는 추가적인 실시형태에 따라:

- 광학 장치는, 적어도 하나의 광학 요소에서, 상기 광학 시스템의 상기 광학 요소를 통해서 측정된 적어도 하나의 광학 굴절력과 단독적인 광학 렌즈의 상응 부분을 통해서 측정된 광학 굴절력 사이의 차이의 절대값이 0.12 디옵터 이하가 되도록 구성되고/되거나;

- 제1 광학 기능은 0.25 디옵터 이하의 평균 광학 굴절력을 가지고, 예를 들어 구면 또는 스피로-토리칼 광학 기능(sphero-torical optical function)일 수 있고/있거나;

- 광학 요소의 적어도 일부의 제2 광학 기능은 0.5 디옵터 이상의 평균 광학 굴절력을 가지며/가지거나;

- 광학 요소의 적어도 일부의 제2 광학 기능은, 눈의 이상 굴절의 진행을 늦추기 위해서 광학 시스템이 표준 착용 조건에서 착용될 때 눈의 망막 상에 이미지가 초점 맞춤되지 않게 하는 것이고/것이거나;

- 광학 요소의 적어도 일부의 제2 광학 기능은 비-구면 광학 기능이고/이거나;

- 광학 요소의 적어도 일부의 제1 광학 기능은, 적어도 중앙 시야를 위해서 광학 시스템이 표준 착용 조건에서 착용될 때 눈의 망막 상에 이미지가 초점 맞춤되게 하는 것이고/것이거나;

- 광학 장치는 광학 렌즈의 전방 표면 상에 또는 광학 렌즈의 후방 표면 상에 또는 광학 렌즈의 전방 표면과 후방 표면 사이에 포함되는 표면 상에 부착되고/되거나;

- 광학 요소들의 적어도 일부가 인접하고/하거나;

- 모든 광학 요소들이 인접하고/하거나;

- 광학 요소의 적어도 일부, 예를 들어 전부가 복수의 동심적인 링들을 따라서 배치되고/되거나;

- 광학 요소의 적어도 일부, 예를 들어 전부가 복굴절 재료로 제조되며/되거나;

- 광학 요소들의 적어도 일부, 예를 들어 전부가 회절 렌즈이고/이거나;

- 회절 렌즈는 2개의 주 회절 차수를 포함하고, 제1 주 회절 차수는 절대 값이 0.25 디옵터 이하인 제1 평균 광학 굴절력을 제공하고, 제2 주 회절 차수는 0.5 디옵터 이상인 제2 평균 광학 굴절력을 제공하고/하거나;

- 광학 요소의 적어도 일부, 예를 들어 전부가 π-프레넬 렌즈이고/이거나;

- 회절 렌즈의 적어도 일부, 예를 들어 전부가 메타표면 구조물(metasurface structure)을 포함하고/하거나;

- 광학 요소의 적어도 일부, 예를 들어 전부가 다초점 이원계 구성요소이고/이거나;

- 광학 요소들의 적어도 일부, 예를 들어 전부가 픽셀화된 렌즈(pixelated lense)이고/이거나;

- 광학 시스템은 광학 요소가 없는 구역을 가지고, 예를 들어 상기 구역은 제어 지점을 포함하고/하거나;

- 광학 요소는 정사각형 형상의 윤곽 또는 육각형 형상의 윤곽을 가지고, 미리 규정된 어레이, 예를 들어 정사각형 또는 육각형 어레이에 따라 배치되고/되거나;

- 광학 요소의 적어도 일부, 예를 들어 전부는, 그 윤곽의 각각의 지점이 다른 광학 요소에 인접하도록, 배치되며/되거나;

- 광학 요소의 적어도 일부, 예를 들어 전부는 미리 규정된 어레이, 예를 들어 정사각형 어레이 또는 육각형 어레이에 따라 배치되고/되거나;

- 광학 시스템은, 표준 착용 조건에서, 착용자의 눈의 이상 굴절을 교정하기 위한 착용자의 처방을 기초로 하는 교정 광학 기능을 착용자에게 제공하도록 구성된 처방 부분을 포함하고/하거나;

- 광학 렌즈는 안경 프레임에 장착되도록 의도된 연부 가공된(edged) 광학 렌즈이고, 광학 렌즈의 적어도 하나의 면의 전체 표면이 복수의 광학 요소로 덮이고/덮이거나;

- 광학 렌즈는 안경 프레임에 장착되도록 의도된 연부 가공된 광학 렌즈이고, 광학 렌즈의 전체 개구(aperture)가 복수의 광학 요소로 덮이고/덮이거나;

- 교정 광학 기능의 광학 굴절력과 제2 광학 기능의 평균 광학 굴절력 사이의 차이가 0.5D 이상이고/이거나;

- 각각의 광학 요소는 광학 축을 가지고/가지거나;

- 광학 요소의 적어도 하나, 예를 들어 전부는, 사람의 눈의 망막의 전방에서 초면(caustic)을 생성하도록 구성된 형상을 가지며/가지거나;

- 광학 요소의 적어도 일부, 예를 들어 전부는, 높은 차수의 광학 수차를 포함하는 광학 기능을 갖는다.

개시 내용은 또한, 광학 기능을 광학 렌즈에 부가하기 위해서 그리고 예를 들어 본 발명에 따른 광학 시스템을 형성하기 위해서 광학 렌즈의 표면에 배치되도록 의도된 광학 장치에 관한 것이고, 상기 광학 장치는 복수의 광학 요소를 포함하고, 각각의 광학 요소는 동시에 2가지 상이한 광학적 기능을 가지며, 그러한 기능은 동시에:

- 절대 값이 0.25 디옵터 이하인 제1 평균 광학 굴절력, 및

- 0.5 디옵터 이상의 제2 평균 광학 굴절력을 제공한다.

- 광학 요소들의 적어도 일부가 인접하고/하거나;

- 모든 광학 요소들이 인접하고/하거나;

- 회절 렌즈의 적어도 일부, 예를 들어 전부가 메타표면 구조물을 포함하고/하거나;

- 광학 요소들의 적어도 일부, 예를 들어 전부가 픽셀화된 렌즈이고/이거나;

- 광학 장치는 광학 요소가 없는 구역을 가지고/가지거나;

- 광학 요소의 적어도 일부, 예를 들어 전부가 정사각형 형상의 윤곽 또는 육각형 형상의 윤곽을 가지며, 미리 규정된 어레이, 예를 들어 렌즈 요소의 표면의 적어도 하나 상에 배치된 예를 들어 정사각형 또는 육각형 어레이에 따라 배치되고/되거나;

- 광학 요소의 적어도 일부, 예를 들어 전부는, 렌즈 요소의 전체 개구를 덮기 위해서 미리 규정된 어레이, 예를 들어 정사각형 어레이 또는 육각형 어레이에 따라 배치되고/되거나;

- 광학 요소의 적어도 일부, 예를 들어 전부는, 광학 요소들이 전체적으로 인접하는 미리 규정된 어레이에 따라 배치되고/되거나;

- 광학 장치는 강성 또는 가요성이고/이거나;

- 광학 장치는 필름, 패치 또는 웨이퍼 중 하나이고/이거나;

- 광학 장치는 88 mm 내지 53 mm, 그리고 바람직하게는 66 mm와 동일한 평균 곡률반경을 가지고/가지거나;

- 광학 장치는, 장치의 적어도 하나의 면에 수직으로 측정된, 5 mm 내지 0.5 mm의 평균 두께를 가지고/가지거나;

- 광학 장치는 70 내지 95의 쇼어 A 경도를 가지는 투명 재료를 포함하고/하거나;

- 광학 장치는 2.0% 내지 0.4%, 바람직하게는 1% 미만의 광 산란 백분율을 가지는 투명 재료를 포함하고/하거나;

- 광학 장치는 폴리머 폴리우레탄, 폴리비닐 클로라이드, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리(메틸 메타크릴레이트) 및 폴리카보네이트 중에서 선택된 투명 열가소성 재료를 포함하고/하거나;

- 광학 장치는 폴리우레탄 열가소성체 및 폴리염화비닐 열가소성체 중에서 선택된 투명 재료를 포함하고/하거나;

- 각각의 광학 요소는 광학 축을 가지고/가지거나;

- 광학 요소의 적어도 하나, 예를 들어 전부는, 사람의 눈의 망막의 전방에서 초면을 생성하도록 구성된 형상을 가지며/가지거나;

개시 내용은 또한 착용자의 눈의 전방에 착용되도록 의도된 광학 시스템을 제공하기 위한 방법에 관한 것으로서, 그러한 방법은,

- 표준 착용 조건에서, 착용자의 눈의 이상 굴절을 교정하기 위한 착용자의 처방을 기초로 하는 교정 광학 굴절력을 착용자에게 제공하도록 구성된 광학 렌즈를 제공하는 단계,

- 개시 내용에 따른 광학 장치를 제공하는 단계,

- 광학 장치를 광학 렌즈의 하나의 표면 상에 배치하는 것에 의해서 또는 광학 장치를 광학 렌즈 내로 캡슐화하는 것에 의해서 광학 시스템을 형성하는 단계를 포함한다.

개시 내용은 또한 착용자의 눈의 전방에 착용되도록 의도된 광학 시스템을 제공하기 위한 방법에 관한 것이고, 그러한 방법은 개시 내용에 따른 광학 장치를, 표준 착용 조건에서 착용자의 눈의 이상 굴절을 교정하기 위한 착용자의 처방을 기초로 하는 교정 광학 굴절력을 제공하도록 구성된 광학 렌즈 내로 캡슐화하여, 광학 장치를 광학 렌즈의 하나의 표면 상에 배치하는 것에 의해서 광학 시스템을 형성하는 단계를 포함한다.

- 개시 내용에 따른 광학 장치를 포함하는 반제품 광학 렌즈(semi-finished optical lens)를 제공하는 단계,

- 착용자의 처방에 매칭시키기 위해서 상기 반제품 광학 렌즈 상에서 가공하고자 하는 후방 표면을 결정하는 단계,

- 결정된 후방 표면을 획득하기 위해서, 제공된 반제품 광학 렌즈의 후방 표면을 가공하는 단계를 포함한다.

본 발명은 또한 착용자의 눈의 전방에 착용되도록 의도된 광학 시스템을 제공하기 위한 방법에 관한 것으로서, 그러한 방법은: 광학 시스템을 주조하는 단계, 및 상기 주조 단계 중에 개시 내용에 따른 광학 장치를 제공하는 단계를 포함한다.

본 발명의 내용에 포함됨.

이제, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 비제한적인 실시형태에 대해 구체적으로 설명할 것이다.
도 1a는 본 발명에 따른 광학 시스템의 전반적인 프로파일 도면이다.
도 1b는 본 발명에 따른 광학 시스템의 평면도이다.
도 2는 복수의 인접한 프레넬 유형 광학 요소에 의해서 덮인 광학 시스템의 예를 도시한다.
도 3은 제1 회절 렌즈 반경방향 프로파일의 예를 도시한다.
도 4는 제2 회절 렌즈 반경방향 프로파일의 예를 도시한다.
도 5는 π-프레넬 렌즈 반경방향 프로파일을 도시한다.
도 6a 및 도 6b는 파장에 따른 π-프레넬 렌즈 프로파일의 회절 효율을 도시한다.
도 7a 내지 도 7c는 발명의 이원계 렌즈 실시형태를 도시한다.
도면 내의 요소는 간결함 및 명료함을 위해서 도시된 것이고, 반드시 실제 축척(scale)으로 작성된 것은 아니다. 예를 들어, 본 발명의 실시형태의 이해를 돕기 위해서, 도면 내의 요소의 일부의 치수가 다른 요소에 비해서 과장되었을 수 있다.

본 발명은 광학 시스템, 특히 사람의 눈의 전방에 착용되도록 의도된 광학 시스템 및 광학 장치에 관한 것이다.

설명의 나머지에서, 상대적인 위치를 나타내는 ≪위쪽≫, ≪하단≫, ≪수평≫, ≪수직≫, ≪위≫, ≪아래≫, ≪전방≫, ≪후방≫ 또는 다른 단어가 사용될 수 있다. 이러한 용어는 광학 시스템의 착용 조건에서 이해하여야 한다.

본 발명의 맥락에서, "광학 렌즈"라는 용어는 콘택트 렌즈, 언컷 광학 렌즈(uncut optical lens), 또는 특정 안경 프레임 또는 안과용 렌즈에 피팅되도록 연부 가공된 안경 광학 렌즈를 지칭할 수 있다.

본 발명의 맥락에서, "광학 장치"라는 용어는 광학 렌즈 상에 또는 내에 배치되도록 구성된 광학 장치를 지칭한다. 광학 장치는 광학 렌즈의 전방 또는 후방 표면 상에 또는 광학 렌즈의 전방 표면과 후방 표면 사이의 표면 상에 배치될 수 있거나, 광학 렌즈 내에 삽입될 수 있다. 광학 장치는 광학 패치 또는 필름 또는 웨이퍼일 수 있다.

개시 내용에 따른 광학 시스템(10)은 사람에 맞춰 구성되고 상기 사람의 눈의 전방에 착용되도록 의도된다.

도 1a에 도시된 바와 같이, 개시 내용에 따른 광학 시스템(10)은,

- 광학 렌즈(20), 및

- 광학 렌즈의 표면(F1)에 부착된 광학 장치(30)를 포함할 수 있다.

광학 렌즈(20)는 적어도 하나의 제어 지점을 포함한다. 예를 들어, 광학 지점은 광학 렌즈의 기하형태적 중심 또는 광학 렌즈의 광학적 중심일 수 있다. 광학 렌즈(20)가 누진 안과용 렌즈인 경우에, 제어 지점은 피팅 십자가(fitting cross), 원거리 시야 기준 지점 또는 근거리 시야 기준 지점일 수 있다.

도 1a에 도시된 예에서, 광학 렌즈는, 예를 들어 물체 측을 향해서 볼록하게 곡선화된 표면으로 형성된 물체 측 표면(F1), 및 예를 들어 물체 측 표면(F1)의 곡률과 상이한 곡률을 가지는 오목 표면으로서 형성된 눈 측 표면(F2)을 갖는다.

본 발명의 실시형태에 따라, 광학 장치(30)는 광학 렌즈(20)의 전방 표면 상에 위치된다.

대안적으로, 광학 장치(30)는 광학 렌즈의 후방 표면 상에 위치될 수 있다.

대안적으로, 광학 장치는, 광학 렌즈의 전방 표면과 후방 표면 사이에 위치되는 광학 렌즈 내로 캡슐화될 수 있다.

도 1b에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 광학 장치(20)는 복수의 광학 요소(14)를 포함한다.

복수의 광학 요소는, 광학 시스템(10)이, 표준 착용 조건에서, 착용자의 눈의 이상 굴절을 교정하기 위한 착용자의 처방을 기초로 하는 교정 광학 기능을 착용자에게 제공하도록 구성된 처방 부분(12)을 포함하도록, 배치될 수 있다.

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 랩 각도(wrap angle)로 정의되는, 착용자의 눈에 대한 렌즈 요소의 위치로서 이해되어야 한다.

각막 대 렌즈 거리는 주 위치에서의 눈의 시축(일반적으로 수평으로 취해진다)을 따른 각막과 렌즈의 후방 표면 사이의 거리이고; 예를 들어 12 mm이다.

동공-각막 거리는, 동공과 각막 사이의 눈의 시축을 따른 거리이며; 일반적으로 2 mm이다.

CRE 대 동공 거리는 눈의 시축을 따른 눈의 회전 중심(CRE)과 각막 사이의 거리이고; 예를 들어 11.5 mm이다.

CRE 대 렌즈 거리는 주 위치에서의 눈의 시축(일반적으로 수평으로 취해진다)을 따른 눈의 CRE와 렌즈의 후방 표면 사이의 거리이고, 예를 들어 25.5 mm이다.

범초점 각도는, 주 위치에서의 렌즈의 후방 표면에 대한 법선과 눈의 시축 사이의, (일반적으로 수평으로 취해지는) 주 위치에서의 렌즈의 후방 표면과 눈의 시축 사이의 교차부에서의 수직 평면 내의 각도이고; 예를 들어 -8°이다.

랩 각도는, 주 위치에서의 렌즈의 후방 표면에 대한 법선과 눈의 시축 사이의, (일반적으로 수직으로 취해지는) 주 위치에서의 렌즈의 후방 표면과 눈의 시축 사이의 교차부에서의 수평 평면 내의 각도이고, 예를 들어 0°이다.

표준 착용 조건의 예가, -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 랩 각도로 정의될 수 있다.

"측정된 광학 굴절력"이라는 용어는 렌즈미터(lensmeter)로 측정되는 것으로 이해되어야 한다.

"처방"이라는 용어는, 예를 들어 착용자의 눈의 전방에 위치된 렌즈에 의해서, 착용자의 시야 결함을 교정하기 위해 안과 의사 또는 검안사에 의해 결정되는 광학 굴절력, 난시, 프리즘 편차, 축의 광학 특성의 세트를 의미하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, 근시안에 대한 처방은 원거리 시야에 대해서 결정된 축에서의 광학 굴절력 및 난시의 값을 포함한다.

복수의 광학 요소의 각각의 광학 요소(14)는 동시에 2가지의 상이한 광학적 기능 및 예를 들어 하나의 광학 축을 갖는다.

광학 장치 및 광학 렌즈는 광학 시스템의 하나의 지점, 예를 들어 제어 지점에서 측정된 광학 굴절력과 사람의 눈에 대한 처방에 상응하는 광학 굴절력 사이의 차이의 절대 값이 0.12 디옵터 이하가 되도록, 예를 들어 0.05 디옵터 이하가 되도록 구성될 수 있다.

개시 내용에 따른 광학 장치는, 적어도 하나의 광학 요소에서, 상기 광학 시스템의 상기 광학 요소를 통해서 측정된 적어도 하나의 광학 굴절력과 단독적인 광학 렌즈의 상응 부분을 통해서 측정된 광학 굴절력 사이의 차이의 절대값이 0.25 디옵터 이하가 되도록, 예를 들어 0.12 디옵터 이하가 되도록 구성될 수 있다.

각각의 광학 요소(14)의 광학 기능들이 서로 상이할 수 있다.

제1 광학 기능은 0.25 디옵터 이하, 예를 들어 0.12 디옵터 이하의 광학 굴절력을 갖는 구면 광학 기능, 또는 0.25 디옵터 이하, 예를 들어 0.12 디옵터 이하의 평균 광학 굴절력을 갖는 광학 기능일 수 있다.

그에 따라, 광학 렌즈와 조합된 각각의 광학 요소는 표준 착용 조건에서 2개의 광학 굴절력을 제공할 수 있다. 제1 광학 기능에 상응하는 광학 굴절력은 처방된 광학 굴절력에 가까운, 즉 0.25 디옵터 이하의 차이를 갖는 광학 굴절력을 제공한다.

광학 요소의 적어도 일부의 제1 광학 기능은, 눈의 응시 방향이 어떠하든 간에, 광학 시스템이 표준 착용 조건에서 착용될 때 눈의 중앙 망막 상에 이미지가 초점 맞춤되게 하는 것일 수 있다.

광학 요소의 적어도 일부의 제2 광학 기능은 0.5 디옵터 이상, 예를 들어 1 디옵터 초과의 평균 광학 굴절력을 가질 수 있다.

광학 요소의 적어도 일부의 제2 광학 기능은, 눈의 이상 굴절의 진행을 늦추기 위해서 상기 표준 착용 조건에서 눈의 망막 상에 이미지가 초점 맞춤되지 않게 하는 것일 수 있다.

광학 요소의 적어도 일부의 제2 광학 기능은 비-구면 광학 기능일 수 있다.

2가지 광학 기능은, 적어도 그 광학 굴절력들이 서로 다르다는 점에서, 상이하다. 본 발명의 의미에서, 2개의 광학 굴절력들 사이의 차이의 절대 값이 0.25 디옵터 이상인 경우에, 2개의 광학 굴절력들이 상이하다.

광학 장치에 포함된 광학 요소들이 인접할 수 있다.

본 개시 내용의 맥락에서, 2개의 광학 요소를 연결하는 경로가 존재하는 경우로서, 그러한 경로 전체를 따라서, 표준 착용 조건에서, 착용자의 눈의 이상 굴절을 교정하기 위한 착용자의 처방을 기초로 하는 광학 굴절력과 상이한 적어도 하나의 광학 굴절력을 측정할 수 있는 경우에, 2개의 광학 요소들은 인접한 것으로 간주되어야 한다.

본 개시 내용의 맥락에서, 광학 요소들이 인접한다는 것 모두는, 광학 요소의 2개의 광학 기능이 광학 시스템의 모든 지점에서 측정될 수 있는 광학 시스템으로서 이해되어야 한다.

모든 광학 요소들이 동일하고 주기적으로 재현되는 광학 시스템 또는 장치의 경우에, 이러한 광학 요소의 각각에서, 이러한 광학 요소의 윤곽을 그리고 결과적으로 그 "중심"(광학적 중심 또는 기하형태적 중심, 예를 들어 도심(centroid))을 결정할 수 있다. 이러한 광학 요소들의 중심들(C1, C2) 사이의 거리가 방향(C1C2)을 따른 광학 요소의 치수보다 짧은 경우에, 광학 요소들은 "인접"한 것으로 간주되어야 한다.

복수의 광학 요소의 각각의 광학 요소는 전체 가시적 스펙트럼에서 투명하다.

광학 요소의 중심의 적어도 일부, 예를 들어 전부가 미리-규정된 지점들의 어레이, 예를 들어 정사각형 형상 또는 육각형 형상으로 배치된 지점들을 포함하는 지점들의 어레이 또는 무작위적으로 위치된 점들을 포함하는 어레이 상에 배치될 수 있다.

유리하게는, 본 발명자는, 광학 요소의 주어진 밀도에서, 복수의 동심적인 링들을 따라서 배치된 광학 요소의 적어도 일부, 예를 들어 전부를 가지는 것이 렌즈 요소의 전체적인 시력을 증가시킨다는 것을 관찰하였다. 예를 들어, 2.00 mm보다 먼, 광학 요소들의 2개의 인접한 동심적인 링들 사이의 거리(D)를 가지는 것은, 광학 요소들의 이러한 링들 사이에서 더 큰 영역(area)을 운용할 수 있게 하고, 그에 따라 보다 양호한 전체적인 시각적 시력을 제공한다.

광학 요소는, 광학 요소의 중심 또는 임의의 다른 영역, 예를 들어 주변부에서와 같은, 광학 시스템의 특정 구역을 덮을 수 있다.

실시형태에 따라, 광학 장치는 광학 요소가 없는 구역을 가질 수 있고, 예를 들어 상기 구역은 제어 지점을 포함한다.

예를 들어, 피팅 십자가 상에서 센터링되고(centered) 1.5 mm보다 크고, 예를 들어 2 mm보다 크고 5 mm보다 작은 반경을 가지는 디스크가 광학 요소를 가지지 않을 수 있다.

설계 요건에 따라, 렌즈 요소의 상이한 부분들이 광학 요소들을 가지지 않을 수 있다.

개시 내용의 바람직한 실시형태에 따라, 광학 렌즈는 안경 프레임에 장착되도록 의도된 연부 가공된 광학 렌즈이고, 광학 렌즈의 적어도 하나의 면의 전체 표면이 복수의 광학 요소로 덮인다.

그러한 실시형태의 예가 도 2에 도시되어 있고, 여기에서 렌즈 요소의 면은 복수의 인접한 회절 유형 광학 요소들로 완전히 덮인다.

광학 요소 밀도 또는 굴절력의 양은 광학 장치의 구역들에 따라 조정될 수 있다. 일반적으로, 근시 제어에 미치는 광학 요소의 영향을 증가시켜, 예를 들어 망막의 주변 형상으로 인한 주변 탈초점을 보상하기 위해서, 광학 요소를 광학 장치의 주변부 내에 배치할 수 있다.

광학 요소는 직접적인 표면 가공, 몰딩, 주조 또는 사출, 엠보싱, 필름화(filming), 또는 포토리소그래피 등과 같은 상이한 기술들을 이용하여 제조될 수 있다. 본 발명에 따라, 특히 광학 장치의 표면 중 하나가 평면인 경우에, 또는 필름 또는 웨이퍼를 복제하기 위해서 이용될 수 있는 마스터(master)를 제조하고자 하는 경우에, 포토리소그래피가 특히 유리하다.

본 발명의 실시형태에 따라, 광학 요소의 적어도 하나, 예를 들어 전부는, 사람의 눈의 망막의 전방에서 초면을 생성하도록 구성된 형상을 갖는다. 다시 말해서, 그러한 광학 요소는, 광 플럭스가 집중되는 모든 섹션 평면(존재하는 경우)이 사람의 눈의 망막의 전방에 위치되도록 구성된다.

본 발명의 실시형태에 따라, 광학 요소의 적어도 하나, 예를 들어 전부가 광학 렌즈와 상이한 재료로 제조된다. 특히, 광학 요소의 굴절률은 광학 장치의 재료의 굴절률과 상이할 수 있다.

본 발명의 실시형태에 따라, 광학 요소의 적어도 하나, 예를 들어 전부가 복굴절 재료로 제조된다. 다시 말해서, 광학 요소는, 광의 편광 및 진행 방향에 따라 달라지는 굴절률을 가지는 재료로 제조된다. 복굴절은, 재료에 의해서 나타나는 굴절률들 사이의 최대 차이로서 정량화될 수 있다.

본 발명의 실시형태에 따라, 광학 요소의 적어도 일부, 예를 들어 전부는 가시적 스펙트럼 내에서, 예를 들어 400 nm 내지 700 nm에서 회절 렌즈이다.

예를 들어, 광학 요소의 적어도 일부, 예를 들어 전부는, 2개 중 하나의 픽셀이 각각의 광학 기능의 하나와 연관되는, 픽셀화된 렌즈와 같은, 픽셀화된 광학 요소이다. 픽셀화된 렌즈의 예가 Eyal Ben-Eliezer, Emanuel Marom, Naim Konforti, 및 Zeev Zalevsky. Experimental realization of an imaging system with an extended depth of field. Appl. Opt., 44(14) :2792-2798, May 2005에 개시되어 있다.

본 발명의 실시형태에 따라, 광학 요소의 적어도 하나, 예를 들어 전부는, 불연속적인 표면, 예를 들어 프레넬 표면과 같은 불연속부를 가지고/가지거나 불연속적인 굴절률 프로파일을 갖는다.

도 3은 본 발명을 위해서 이용될 수 있는 광학 요소의 제1 회절 렌즈 반경방향 프로파일의 예를 도시한다.

도 4는 본 발명을 위해서 이용될 수 있는 광학 요소의 제2 회절 렌즈 반경방향 프로파일의 예를 도시한다.

회절 렌즈는, 도 5에서 도시된 바와 같이, 위상 함수(ψ(r))가 공칭 파장(λ₀)에서 π 위상 점프를 가지는 회절 렌즈일 수 있다. 위상 점프가 2π의 배수 값인 단초점 프레넬 렌즈에 대비하여, 이러한 구조물을 "π-프레넬 렌즈"로 지칭할 수 있다. 위상 함수가 도 5에 도시된 π-프레넬 렌즈는 광을 주로, λ₀ = 550 nm에서, 디옵터 굴절력(P(λ₀) = 0 δ) 및 양의 굴절력(예를 들어 P(λ₀) = 3 δ)과 연관된, 2개의 회절 차수(차수 0 및 +1)로 회절시킨다.

이러한 설계의 장점은, 착용자의 처방에 따른 회전 차수가 유색적(chromatic)이 아닌 반면, 근시 진행을 늦추기 위한 제2 광학 기능을 제공하기 위해서 사용되는 회절 차수는 매우 유색적이라는 것이다. 유리하게는, 착용자의 편안함을 증가시킨다.

광학 요소의 일반적인 크기는 500 ㎛ 이상, 바람직하게는 2 mm 이상 그리고 5 mm 이하, 바람직하게는 2.5 mm이하일 수 있다. 사실상, 본 발명자는, 광학 요소 크기를 착용자의 눈 동공 크기보다 작게 유지하는 것이 유리하다는 것을 관찰하였다.

예를 들어, 0 및 +1 차수의 회절 효율은 공칭 파장(λ₀)에서 약 40%이다.

착용자의 처방에 상응하는 회절 차수의 효율을 높이기 위해서, 이하를 고려할 수 있다.

회절 차수 0의 효율을 높이기 위해서, λ₀의 값을 감소시킬 수 있다. 도 6a는 λ₀ = 550 nm에서의 회절 효율을 도시하고, 도 6b는 λ₀ = 400 nm인 경우의 회절 효율을 도시한다. 이러한 경우에, 전체 가시적 스펙트럼에서, 차수 0의 회절 효율이 일반적으로 더 높은 반면, 차수 +1의 효율은 더 낮다는 것을 알 수 있을 것이다. 이러한 경우에, 위상 점프를 적용하는 굴절 위상 함수의 디옵터 굴절력은, 도 5의 1.5 δ 대신, λ₀ = 550 nm에서 1.5*400/550

1.1 δ이어야 하고, 그에 따라 +1은 λ₀ = 550 nm에서 3δ의 디옵터 굴절력에 상응한다. 이는 도 5의 링의 확장을 초래한다.

부가적 또는 대안적으로, 도 5에 도시된 구성의 2개 중 하나의 링을 0으로 설정할 수 있다. 이러한 경우에, 동시적인 2개의 상이한 기능은, 남아 있는 π-프레넬 링으로 인해서, 여전히 존재하는 한편, 0으로 설정된 링은 0 δ 디옵터 굴절력의 더 중요한 부분(proportion)을 유도한다.

λ = λ₀에서 도 5의 위상 함수를 획득하고 가시적 스펙트럼에 대한 보다 균질한 효율을 획득하기 위해서/위하거나 서로 관련된 2개의 주 회절 차수 중 하나에 우선권을 주기 위해서, 2개의 상이한 굴절률 및 상이한 Abbe 수를 가지는 2개의 재료로 제조된 π-프레넬 구조물을 적용하는 것을 또한 고려할 수 있다.

중첩된 π-프레넬 구조물들을 갖는 다른 조합이 고려될 수 있다.

개시 내용의 실시형태에 따라, 광학 요소의 적어도 하나, 예를 들어 전부는 다초점 이원계 구성요소, 예를 들어 다초점 이원계 렌즈이다. 이원계 렌즈는 불연속부 높이가 약 1 ㎛인 반경방향 프로파일을 가질 수 있다.

예를 들어, 이원계 구조물이, 도 7a에 도시된 바와 같이, -P/2 및 P/2로 표시되고 2개의 주 회절 차수에 상응하는, 2개의 주 디옵터 굴절력을 나타낸다. 디옵터 굴절력이 P/2인, 도 7b에 도시된 바와 같은 굴절 구조물과 연관될 때, 도 7c에 도시된 최종 구조물은 디옵터 굴절력 0 δ 및 P를 갖는다. 도시된 경우는 P = 3 δ와 연관된다.

유리하게는, -1 및 1 차원의 회절 효율은 공칭 파장에서 약 40%이고, 또한 회절 효율은 가시적 스펙트럼 전체에 걸쳐 높게, 일반적으로 35% 초과로 유지된다.

개시 내용의 실시형태에 따라, 회절 렌즈의 적어도 일부, 예를 들어 전부는, 메타렌즈로도 지칭되는, 메타표면 구조물을 포함한다.

예를 들어, 렌즈 요소는 P1 = 0 δ에서 그리고 제어된 색환각(chromatism)에서 디옵터 굴절력(P1, P2)의 동시적인 이중초점 메타렌즈의 어레이를 포함할 수 있다.

전형적으로, P1 = 0 δ은 무색적(각각의 파장에 대해서 동일한 초점을 갖는다는 것을 의미한다)일 수 있거나 부분적으로 무색적일 수 있다.

P2의 색환각은, 예를 들어 파장에 따른, 유리하게 제어된 초점 거리 및 효율일 수 있다.

각각의 메타렌즈의 색환각은 렌즈 요소의 표면 상의 메타렌즈의 위치, 근거리, 중간 거리 또는 원거리 시야 구역에 따라 달라질 수 있다.

각각의 메타렌즈 자체는 파장-이하의 요소(subwavelength element)의 어레이로 제조될 수 있다.

예를 들어, 파장-이하의 요소는 원형, 직사각형 또는 타원형과 같은 임의의 형상, 임의의 치수를 가질 수 있고, 동일 거리에 위치될 수 있고, 모두 동일 방향으로 또는 서로 회전되어 정렬될 수 있다.

메타렌즈의 파장-이하의 요소는 큰 유전성 재료로 제조되어야 한다.

각각의 메타렌즈는 "하위-메타렌즈(sub-metalense)"의 조합으로 제조될 수 있다. 예를 들어, 이중초점 특성은, 공간 다중화 또는 몇 개의 하위-메타렌즈의 적층체에 의해서 파장의 함수로서 획득될 수 있다.

이중초점 특성은, 공간 다중화 또는 몇 개의 하위-메타렌즈의 적층체에 의해서 편광의 함수로서 획득될 수 있다.

개시 내용의 실시형태에 따라, 광학 요소의 적어도 하나, 예를 들어 전부는 큰 차수의 광학 수차를 갖는 광학 기능을 갖는다. 예를 들어, 광학 요소는, Zernike 다항식에 의해서 규정되는 연속적인 표면으로 구성된 마이크로-렌즈이다.

본 발명은 또한, 예를 들어 본원에서 개시된 바와 같은 광학 시스템을 형성하기 위해서, 광학 굴절력을 상기 광학 렌즈에 부가하기 위해, 광학 렌즈의 표면에 배치되도록 의도된 광학 장치에 관한 것이고, 상기 광학 장치는 복수의 광학 요소를 포함하고, 각각의 광학 요소는 이하를 동시에 제공하는 2가지 상이한 광학적 기능을 갖는다:

- 절대 값이 0.25 디옵터 이하인 제1 광학 굴절력, 및

- 0.5 디옵터 이상의 제2 평균 광학 굴절력.

광학 장치의 광학 요소는 광학 시스템과 관련하여 전술한 특징들의 임의의 조합을 포함할 수 있다.

실시형태에 따라, 광학 장치는 강성 또는 가요성일 수 있다. 전술한 바와 같이, 광학 장치는 필름, 경로(path) 또는 웨이퍼 중 하나일 수 있다.

광학 장치는, 광학 장치를 구성하는 재료의 고유의 접착 특성에 의해서, 또는 가능하게는 광학 장치와 광학 렌즈 사이의 접촉을 개시하는 벡터로서 작용하는 2개의 계면들 사이의 얇은 물의 필름을 이용하는 것에 의해서, 광학 렌즈의 표면에 부착될 수 있다.

따라서, 개시 내용에서, 광학 장치를 구성하는 재료는 바람직하게는, 수용하는 광학 렌즈의 광학적 품질을 유지할 수 있게 하는 투명도 특성뿐만 아니라 두께 특성, 그리고 부착될 광학 구성요소의 곡률 반경에 피팅(fit)되도록 하는 특정 가요성을 제공하는 물리적 특성을 조합한다.

유리하게는, 개시 내용의 광학 장치를 구성하는 재료는 70 내지 95의 쇼어 A 경도, 그리고 2.0% 내지 0.4%, 바람직하게는 1% 미만의 광 산란 백분율을 갖는다.

본 개시 내용의 맥락에서 사용될 수 있는 재료는 특히, 예를 들어 중합체 폴리우레탄, 폴리비닐 클로라이드, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리(메틸 메타크릴레이트), 및 폴리카보네이트 중에서 선택된 투명 열가소성 재료일 수 있다. 바람직하게는 광학 장치를 구성하는 재료는 폴리우레탄 열가소성체 및 폴리염화비닐 열가소성체로부터 선택된다.

광학 렌즈의 재료는 무기물 또는 유기물일 수 있다. 비-제한적인 예로서, 본 개시 내용의 맥락에서 사용될 수 있는 유기 재료는 광학 및 안과에서 통상적으로 사용되는 재료일 수 있다. 예를 들어, 적절한 재료는 폴리카보네이트; 폴리아미드; 폴리이미드; 폴리설폰; 폴리(에틸렌 테레프탈레이트) 및 폴리카보네이트 공중합체; 폴리올레핀, 특히 폴리노르보르넨; 디에틸렌 글리콜 비스(알릴 카보네이트) 중합체 및 공중합체; (메트)아크릴레이트 중합체 및 공중합체, 특히 비스페놀-A의 (메트)아크릴레이트 유도체의 중합체 및 공중합체; 티오(메트)아크릴레이트 중합체 및 공중합체; 우레탄 및 티오우레탄 중합체 및 공중합체; 에폭시 중합체 및 공중합체 및 에피설파이드 중합체 및 공중합체와 같은 기재이다.

본 발명은, 일반적인 발명 개념에 제한되지 않고, 실시형태의 도움으로 설명되었다.

단지 예로서 제공되고, 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 의도되지 않으며, 첨부된 청구범위에 의해서만 결정되는, 전술한 예시적인 실시형태를 참조하여 많은 추가적인 수정 및 변경이 이루어질 수 있음이 당업자에게는 명확할 것이다.

청구범위에서, "포함하는"이라는 단어는 다른 요소 또는 단계를 배제하지 않으며, 부정관사("a" 또는 "an")는 복수를 배제하지 않는다. 서로 다른 특징이 서로 다른 종속항들 내에서 인용된다는 사실만으로, 이러한 특징들의 조합이 유리하게 이용될 수 없다는 것을 나타내지는 않는다. 청구범위 내의 참조 부호는 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다.

Claims

착용자의 눈의 전방에 착용되도록 의도된 광학 시스템으로서,
- 적어도 하나의 제어 지점을 가지는 광학 렌즈, 및
- 복수의 광학 요소를 포함하는 광학 장치로서, 상기 광학 렌즈의 표면 상에 부착되거나 상기 광학 렌즈 내로 캡슐화되는, 광학 장치
를 포함하고,
- 각각의 광학 요소는 동시에 2가지 상이한 광학 기능을 가지고, 그리고
- 상기 광학 장치 및 상기 광학 렌즈는 광학 시스템의 하나의 지점, 예를 들어 제어 지점에서 측정된 광학 굴절력과 사람의 눈에 대한 처방에 상응하는 광학 굴절력 사이의 차이의 절대 값이 0.12 디옵터 이하가 되도록 구성되는, 광학 시스템.
제1항에 있어서,
적어도 하나의 광학 요소에서, 상기 광학 시스템의 상기 광학 요소를 통해서 측정된 적어도 하나의 광학 굴절력과 단독적인 상기 광학 렌즈의 상응 부분을 통해서 측정된 광학 굴절력 사이의 차이의 절대값이 0.25 디옵터 이하가 되도록 구성되는, 광학 시스템.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 제1 광학 기능은 0.25 디옵터 이하의 평균 광학 굴절력을 갖는 광학 기능인, 광학 시스템.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 광학 요소의 적어도 일부의 상기 제2 광학 기능은 0.5 디옵터 이상의 평균 광학 굴절력을 가지는, 광학 시스템.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 광학 요소의 적어도 일부의 상기 제2 광학 기능은, 상기 눈의 이상 굴절의 진행을 늦추기 위해서 상기 광학 시스템이 표준 착용 조건에서 착용될 때 상기 눈의 망막 상에 이미지가 초점 맞춤되지 않게 하는 것인, 광학 시스템.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 광학 장치는 상기 광학 렌즈의 전방 표면 상에 또는 상기 광학 렌즈의 후방 표면 상에 부착되거나, 상기 광학 렌즈 내에 삽입되는, 광학 시스템.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 광학 요소들의 적어도 일부, 예를 들어 전부가 인접하는, 광학 시스템.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 광학 요소의 적어도 일부, 예를 들어 전부가 복수의 동심적인 링들을 따라서 배치되는, 광학 시스템.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 광학 요소들의 적어도 일부, 예를 들어 전부가 회절 렌즈인, 광학 시스템.
제9항에 있어서,
상기 회절 렌즈는 2개의 주 회절 차수를 포함하고, 제1 주 회절 차수는 절대 값이 0.25 디옵터 이하인 제1 평균 광학 굴절력을 제공하고, 제2 주 회절 차수는 0.5 디옵터 이상인 제2 평균 광학 굴절력을 제공하는, 광학 시스템.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 광학 요소들의 적어도 일부, 예를 들어 전부가 π-프레넬 렌즈인, 광학 시스템.
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 광학 요소는 정사각형 형상의 윤곽 또는 육각형 형상의 윤곽을 가지고, 미리 규정된 어레이, 예를 들어 정사각형 또는 육각형 어레이에 따라 배치되는, 광학 시스템.
광학 굴절력을 광학 렌즈에 부가하기 위해, 광학 렌즈의 표면에 배치되도록 의도된 광학 장치로서, 상기 광학 장치는 복수의 광학 요소를 포함하고, 각각의 광학 요소는,
- 절대 값이 0.25 디옵터 이하인 제1 평균 광학 굴절력, 및
- 0.5 디옵터 이상의 제2 평균 광학 굴절력을 동시에 제공하는 2가지 상이한 광학적 기능을 가지는, 광학 장치.
착용자의 눈의 전방에 착용되도록 의도된 광학 시스템을 제공하기 위한 방법으로서,
- 표준 착용 조건에서, 상기 착용자의 눈의 이상 굴절을 교정하기 위한 상기 착용자의 처방을 기초로 하는 교정 광학 굴절력을 상기 착용자에게 제공하도록 구성된 광학 렌즈를 제공하는 단계,
- 제13항에 따른 광학 장치를 제공하는 단계,
- 상기 광학 장치를 상기 광학 렌즈의 하나의 표면 상에 배치하는 것에 의해서 또는 상기 광학 장치를 상기 광학 렌즈 내로 캡슐화하는 것에 의해서 광학 시스템을 형성하는 단계
를 포함하는, 방법.
착용자의 눈의 전방에 착용되도록 의도된 광학 시스템을 제공하기 위한 방법으로서, 상기 방법은, 광학 시스템을 주조하는 단계, 및 상기 주조 단계 중에 상기 주조된 렌즈 내로 삽입되도록, 제13항에 따른 광학 장치를 제공하는 단계를 포함하는, 방법.