KR20240038777A - Grin 요소를 갖는 광중합체 층을 갖는 안과용 렌즈 - Google Patents
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Abstract
기본 굴절률을 갖는 층(100)이 렌즈(118)의 표면에 제공되는 안과용 렌즈(118)가 설명된다. 층(100)은 적어도 하나의 구배 지수 광학 요소(102)를 포함한다. 안과용 렌즈(118)는 안경 렌즈 또는 콘택트 렌즈일 수 있다. 이러한 렌즈(118)를 제조하는 방법이 또한 설명된다.
Description
본 출원은, 그 전체 내용이 본 출원에 참조로 포함되는, 2021년 7월 30일자로 출원된 선행 미국 가특허 출원 번호 제63/227,381호의 35 U.S.C.§119(e)에 따른 이익을 주장한다.
본 개시는 구배 지수 굴절 요소를 포함하는 층을 갖는 안과용 렌즈, 및 이러한 렌즈를 제조하는 방법에 관한 것이다.
어린이와 성인을 포함한 많은 사람들이 근시(myopia; short-sightedness)를 교정하기 위해 안과용 렌즈를 필요로 하며, 많은 성인들은 노안(연령으로 인해 적응 능력이 부족하여 가까운 물체에 초점을 맞추지 못함)을 교정하기 위해 안과용 렌즈를 필요로 한다. 또한 원시(hyperopia; far-sightedness), 난시, 또는 원추 각막(각막이 점진적으로 불룩해져서 원추 형상을 형성하는 상태)을 교정하기 위해 안과용 렌즈가 필요할 수 있다.
근시의 눈은 멀리 있는 물체로부터 입사광의 초점을 망막 전방의 위치에 맞춘다. 결과적으로, 광은 망막 전방의 평면을 향해 수렴하고 망막을 향해 발산하며, 망막에 도달하면 초점이 맞지 않는다. 근시 교정을 위한 종래의 렌즈(예를 들어, 안경 렌즈 및 콘택트 렌즈)는 멀리 있는 물체로부터의 입사광이 눈에 도달하기 전에 수렴을 감소(콘택트 렌즈의 경우)시키거나 발산을 유발(안경 렌즈의 경우)하여, 초점의 위치가 망막 상으로 옮겨지게 한다. 수십 년 전에는, 과소 교정에 의해, 즉, 초점을 망막을 향해 이동시키지만 바로 망막 상으로는 이동시키지 않음으로써, 어린이 또는 젊은이의 근시 진행을 늦추거나 예방할 수 있다는 것이 제안되었다. 그러나, 이러한 접근법에 의하면 근시를 완전히 교정하는 렌즈로 획득한 시력에 비교하여 필연적으로 원거리 시력이 저하된다. 더욱이, 과소 교정이 진행성 근시를 조절하는 데 효과적인지는 이제 의문으로 여겨지고 있다. 보다 최근의 접근법은 원거리 시력의 완전한 교정을 제공하는 구역과 근시 초점 흐림(defocus)을 과소 교정하거나 의도적으로 유도하는 구역을 모두 갖는 렌즈를 제공하는 것이다. 렌즈의 완전 교정 구역을 통과하는 광과 비교하여, 특정 구역에서 광의 산란을 증가시키는 렌즈가 또한 제공될 수 있다. 이러한 접근법은 어린이 또는 젊은이의 근시의 발달 또는 진행을 예방하거나 늦출 수 있는 동시에 양호한 원거리 시력을 제공하는 것으로 제안되었다.
초점 흐림을 제공하는 구역을 갖는 렌즈의 경우, 원거리 시력의 완전한 교정을 제공하는 구역은 일반적으로 기본 도수 구역으로 지칭되며, 과소 교정을 제공하거나 의도적으로 근시 초점 흐림을 유도하는 구역은 일반적으로 추가 도수 구역 또는 근시 초점 흐림 구역(왜냐하면 렌즈 굴절력은 원거리 구역의 도수보다 더 양수이거나 덜 음수이기 때문임)으로 지칭된다. 추가 도수 구역(들)의 표면(전형적으로 전방 표면)은 원거리 도수 구역(들)의 곡률 반경보다 더 작은 곡률 반경을 가지며, 따라서 눈에 더 양수 또는 덜 음수인 도수를 제공한다. 추가 도수 구역(들)은 눈 내에서 입사 평행광(즉, 원거리로부터의 광)의 초점을 망막 전방(즉, 렌즈에 더 가까움)에 맞추도록 설계되며, 원거리 도수 구역(들)은 광의 초점을 망막(즉, 렌즈에서 더 멀리 떨어짐)에 맞추고 이미지를 형성하도록 설계된다.
특정 구역에서 광의 산란을 증가시키는 렌즈의 경우, 산란을 증가시키는 피처가 렌즈 표면에 도입될 수 있거나 또는 렌즈를 형성하는 데 사용되는 재료에 도입될 수 있다. 예를 들어, 산란 요소는 렌즈에 구워 넣어지거나 또는 렌즈에 내장될 수 있다. 산란 요소는 렌즈 재료에 내장된 레이저 가공 광학 요소일 수 있다.
근시의 진행을 감소시키는 콘택트 렌즈의 공지된 유형은 MISIGHT(CooperVision, Inc.)라는 이름으로 상업적으로 이용 가능한 이중 초점 콘택트 렌즈이다. 이중 초점 렌즈는 적응 가능한 사람이 멀리 있는 물체와 가까운 물체 모두를 보기 위해 원거리 교정(즉, 기본 도수)을 사용할 수 있게 하는 특정 광학 치수를 갖도록 구성된다는 점에서, 이 이중 초점 렌즈는 노안인 사람의 시력을 개선하도록 구성된 복초점 또는 다초점 콘택트 렌즈와는 다르다. 또한 추가 도수를 갖는 이중 초점 렌즈의 처리 영역은 원거리 및 근거리 시야 거리 모두에서 근시적으로 초점이 흐려진 이미지를 제공한다.
이러한 렌즈는 근시의 발달 또는 진행을 예방하거나 늦추는 데 유익한 것으로 밝혀졌지만, 환형 추가 도수 구역은 원치 않는 시각적 부작용을 발생할 수 있다. 환형 추가 도수 구역에 의해 망막 전방에 초점이 맞춰진 광은 초점으로부터 발산하여 망막에 초점이 흐려진 환형체를 형성한다. 따라서, 이러한 렌즈의 착용자는, 특히 가로등 및 자동차 헤드라이트와 같이 작고 밝은 물체에 대하여 망막에 형성되는 이미지 주위의 고리 또는 '광륜(halo)'을 볼 수 있다. 또한, 이론상으로 착용자는 근방의 물체에 초점을 맞추기 위해 눈의 자연스러운 적응(즉, 초점 거리를 변경하는 눈의 자연스러운 능력)을 사용하는 대신, 환형 추가 도수 구역에 기인하는 망막 전방의 추가적인 초점을 이용하여 근거리 물체에 초점을 맞출 수 있으며; 달리 말해서, 착용자는 노안 교정 렌즈를 사용하는 것과 동일한 방식으로 렌즈를 부주의하게 사용할 수 있고, 이는 젊은 대상에게는 바람직하지 않다.
근시 치료에 사용될 수 있으며, MISIGHT(CooperVision, Inc.) 렌즈 및 앞서 설명한 다른 유사한 렌즈의 초점이 맞춰진 원거리 이미지 주위에서 관찰되는 광륜을 제거하도록 설계된 추가 렌즈가 개발되었다. 이러한 렌즈에서는, 단일의 축상(on-axis) 이미지가 망막 전방에 형성되지 않도록 환형 구역이 구성되고, 그에 따라 이러한 이미지가 사용되는 것이 방지되어 눈이 근거리 목표물에 적응할 필요가 없게 된다. 오히려, 원거리 점 광원은 환형 구역에 의해 근거리 추가 도수 초점 표면의 고리 형상 초점선으로 이미징되어, 주위의 '광륜' 효과 없이, 원거리 초점 표면에서 망막에 작은 점 크기의 광을 생성한다.
근시 초점 흐림을 도입하기 위한 처리 부분을 포함하는 공지된 렌즈는 전형적으로 렌즈 착용자에게 특정 치료를 제공하도록 설계되는 것으로 인식되어 왔다. 이러한 렌즈는 가격이 비싸고 설계가 복잡할 수 있으며, 시간 경과에 따라 렌즈 착용자의 요건이 변화되면, 다양한 수준의 교정을 제공하는 다양한 렌즈를 구입해야 할 수 있다.
본 발명은 근시의 악화를 예방하거나 늦추는 데 사용하기 위해 알려진 렌즈에 대한 간단하고 비용 효율적인 대안을 제공하고자 한다. 이러한 렌즈는 또한 노안, 원시, 난시, 원추 각막 또는 기타 굴절 이상과 연관된 시력의 교정 또는 개선에 유익할 수 있다.
제1 양태에 따르면, 본 개시는 안과용 렌즈를 제공한다. 렌즈는 렌즈의 표면에 제공된 기본 굴절률을 갖는 층을 갖는다. 층은 적어도 하나의 구배 지수(GRIN) 광학 요소를 포함한다.
제2 양태에 따르면, 본 개시는 안과용 렌즈를 제조하는 방법을 제공한다. 방법은 안과용 렌즈를 제공하는 단계, 및 렌즈에 코팅 또는 필름을 적용하는 단계를 포함하며, 층은 기본 굴절률을 가지며 적어도 하나의 GRIN 광학 요소를 포함한다.
본 개시의 일 양태와 관련하여 설명된 특징이 본 개시의 다른 양태에 포함될 수 있다는 것을 물론 이해할 것이다. 예를 들어, 본 개시의 방법은 본 개시의 장치를 참조하여 설명된 특징을 통합할 수 있으며 그 반대도 마찬가지이다.
도 1a는 본 개시의 실시예에 따른, 기본 굴절률을 갖는 층이 렌즈의 표면에 제공되며, 층은 복수의 GRIN 광학 요소를 포함하는, 안경 렌즈의 개략적인 평면도이고;
도 1b는 도 1a의 렌즈의 단면도이고;
도 1c는 본 개시의 실시예에 따른 렌즈인, 도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같은 렌즈를 포함하는 안경의 사시도이고;
도 2a는 본 개시의 실시예에 따른, 기본 굴절률을 갖는 층이 렌즈의 표면에 제공되고, 층은 복수의 GRIN 광학 요소를 포함하는, 콘택트 렌즈의 개략적인 평면도이고;
도 2b는 도 2a의 렌즈의 단면도이고;
도 3은 본 개시의 실시예에 따른, 중심 구역을 둘러싸는 환형 구역을 포함하는 층을 갖는 렌즈의 개략적인 평면도로서, 환형 구역은 삼각형 격자(격자 라인은 예시 목적으로 도시된 것이며 물리적 라인이 아님)의 격자점에 배열된 복수의 GRIN 요소를 포함하고;
도 4는 본 개시의 실시예에 따른, 정사각형 격자(격자 라인은 예시 목적으로 도시된 것이며 물리적 라인이 아님)의 격자점에 배열된 복수의 GRIN 요소를 포함하는 층을 갖는 렌즈의 개략적인 평면도이고;
도 5는 본 개시의 실시예에 따른 GRIN 요소의 굴절률 변화를 도시하는 그래프이고;
도 6은 본 개시의 실시예에 따른, 중심 구역을 둘러싸는 환형 구역을 포함하는 층을 갖는 렌즈의 개략적인 평면도로서, 환형 구역의 일부는 복수의 GRIN 요소를 포함하고;
도 7a는 본 개시의 실시예에 따른, 렌즈에 적용된 층을 통한 단면을 도시하며, 층은 복수의 GRIN 요소를 포함하고;
도 7b는 본 개시의 실시예에 따른, 렌즈에 적용된 층을 통한 단면을 도시하며, 층은 복수의 입방체 GRIN 산란 요소를 포함하고;
도 7c는 본 개시의 실시예에 따른, 렌즈에 적용된 층을 통한 단면을 도시하며, 층은 복수의 구형 GRIN 산란 요소를 포함하고, 각각의 요소는 각각의 요소의 중심으로부터 반경방향 외부로 변하는 굴절률을 갖고;
도 8은 본 개시의 실시예에 따른, 중심 구역을 둘러싸는 2개의 동심 환형 구역을 포함하는 층을 갖는 렌즈의 개략적인 평면도로서, 각각의 환형 구역은 복수의 GRIN 요소를 포함하고;
도 9는 본 개시의 실시예에 따른, 복수의 동심 환형 구역을 포함하는 층을 갖는 렌즈의 개략적인 평면도로서, 각각의 환형 구역은 발진하는 굴절률 변화를 갖는다.
도 1b는 도 1a의 렌즈의 단면도이고;
도 1c는 본 개시의 실시예에 따른 렌즈인, 도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같은 렌즈를 포함하는 안경의 사시도이고;
도 2a는 본 개시의 실시예에 따른, 기본 굴절률을 갖는 층이 렌즈의 표면에 제공되고, 층은 복수의 GRIN 광학 요소를 포함하는, 콘택트 렌즈의 개략적인 평면도이고;
도 2b는 도 2a의 렌즈의 단면도이고;
도 3은 본 개시의 실시예에 따른, 중심 구역을 둘러싸는 환형 구역을 포함하는 층을 갖는 렌즈의 개략적인 평면도로서, 환형 구역은 삼각형 격자(격자 라인은 예시 목적으로 도시된 것이며 물리적 라인이 아님)의 격자점에 배열된 복수의 GRIN 요소를 포함하고;
도 4는 본 개시의 실시예에 따른, 정사각형 격자(격자 라인은 예시 목적으로 도시된 것이며 물리적 라인이 아님)의 격자점에 배열된 복수의 GRIN 요소를 포함하는 층을 갖는 렌즈의 개략적인 평면도이고;
도 5는 본 개시의 실시예에 따른 GRIN 요소의 굴절률 변화를 도시하는 그래프이고;
도 6은 본 개시의 실시예에 따른, 중심 구역을 둘러싸는 환형 구역을 포함하는 층을 갖는 렌즈의 개략적인 평면도로서, 환형 구역의 일부는 복수의 GRIN 요소를 포함하고;
도 7a는 본 개시의 실시예에 따른, 렌즈에 적용된 층을 통한 단면을 도시하며, 층은 복수의 GRIN 요소를 포함하고;
도 7b는 본 개시의 실시예에 따른, 렌즈에 적용된 층을 통한 단면을 도시하며, 층은 복수의 입방체 GRIN 산란 요소를 포함하고;
도 7c는 본 개시의 실시예에 따른, 렌즈에 적용된 층을 통한 단면을 도시하며, 층은 복수의 구형 GRIN 산란 요소를 포함하고, 각각의 요소는 각각의 요소의 중심으로부터 반경방향 외부로 변하는 굴절률을 갖고;
도 8은 본 개시의 실시예에 따른, 중심 구역을 둘러싸는 2개의 동심 환형 구역을 포함하는 층을 갖는 렌즈의 개략적인 평면도로서, 각각의 환형 구역은 복수의 GRIN 요소를 포함하고;
도 9는 본 개시의 실시예에 따른, 복수의 동심 환형 구역을 포함하는 층을 갖는 렌즈의 개략적인 평면도로서, 각각의 환형 구역은 발진하는 굴절률 변화를 갖는다.
제1 양태에 따르면, 본 개시는 안과용 렌즈를 제공한다. 렌즈는 렌즈의 표면에 제공된 기본 굴절률을 갖는 층을 갖는다. 층은 적어도 하나의 구배 지수 광학 요소를 포함한다.
렌즈는 근시의 발달 또는 진행을 예방하거나 늦추기 위한 것일 수 있다. 렌즈는 노안, 원시, 난시, 원추 각막 또는 다른 굴절 이상과 연관된 시력을 교정하거나 개선하기 위한 렌즈일 수 있다.
층은 전체 렌즈 표면, 또는 렌즈의 표면의 실질적으로 전부를 덮을 수 있다. 대안적으로, 층은 렌즈 표면의 일부를 덮을 수 있다. 층은 렌즈 표면의 중심 부분, 예를 들어 렌즈 착용자의 눈 전방에 위치하도록 구성되는 부분을 덮을 수 있다. 층은 렌즈의 중심을 둘러싸는 환형 구역을 덮을 수 있다. 층에 의해 덮이지 않는 렌즈의 주변 구역이 있을 수 있다.
층의 기본 굴절률은 일정할 수 있다. 층의 기본 굴절률은 1.3 내지 1.8이며, 바람직하게는 약 1.5일 수 있다. 적어도 하나의 GRIN 광학 요소 각각은 기본 굴절력보다 더 큰 평균 굴절력을 가질 수 있다. 대안적으로, 적어도 하나의 GRIN 광학 요소 각각은 기본 굴절력보다 더 작은 평균 굴절력을 가질 수 있다.
본 개시에 관련하여, 적어도 하나의 구배 지수(GRIN) 광학 요소 각각은 가변적인 굴절률을 갖는 요소이다. 굴절률 변화는 요소에 걸친 횡방향 굴절률 변화, 즉, 층의 표면에 평행하게 진행하는 방향에 있어서의 변화일 수 있다. 굴절률 변화는 반경방향 굴절률 변화일 수 있으며, 즉, 굴절률은 한 지점에서 반경방향 외부로 연장되어 변할 수 있다. 굴절률 변화는 축방향 굴절률 변화일 수 있으며, 즉, 층의 표면에 수직으로 진행하는 방향에 있어서의 변화일 수 있다. 적어도 하나의 GRIN 광학 요소 각각은 횡방향 굴절률 변화 및 축방향 굴절률 변화를 가질 수 있다. 적어도 하나의 GRIN 광학 요소 각각의 굴절률 변화는 굴절률이 선형적으로 변하는 구배일 수 있거나, 또는 2차 함수에 의해 정의되는 가변적인 프로파일을 갖는 구배일 수 있다.
GRIN 요소는 렌즈일 수 있다. 유리하게는, GRIN 요소는 초점 흐림을 제공할 수 있다. 초점 흐림이 근시의 악화를 예방하거나 늦추는 데 도움이 될 수 있다고 믿어진다. 초점 흐림은 노안, 원시, 난시, 원추 각막 또는 기타 굴절 이상과 연관된 시력을 교정하거나 개선하는 데 도움이 될 수 있다고 믿어진다.
적어도 하나의 GRIN 광학 요소 각각은 층의 잔여 부분에 입사하는 광과 비교하여 GRIN 광학 요소에 입사하는 광의 추가적인 산란을 발생시킬 수 있다. 대안적으로, 적어도 하나의 GRIN 광학 요소 각각은 층의 잔여 부분에 입사하는 광과 비교하여 GRIN 광학 요소에 입사하는 광의 감소된 산란을 발생시킬 수 있다. 적어도 하나의 GRIN 광학 요소 각각은 기본 굴절률과 비교하여 적어도 0.001, 바람직하게는 적어도 0.005의 굴절률의 최소 변화를 가질 수 있다. 적어도 하나의 GRIN 광학 요소 각각은 기본 굴절률보다 0.001 더 큰 최소 굴절률을 가질 수 있다. 적어도 하나의 GRIN 광학 요소 각각은 기본 굴절률보다 0.005 더 큰 최소 굴절률을 가질 수 있다. 적어도 하나의 GRIN 광학 요소 각각은 기본 굴절률보다 0.005 더 작은 최대 굴절률을 가질 수 있다. 적어도 하나의 GRIN 광학 요소 각각은 기본 굴절률보다 0.001 더 작은 최대 굴절률을 가질 수 있다. 적어도 하나의 GRIN 광학 요소 각각은 기본 굴절률과 비교하여 0.1 더 작은, 바람직하게는 0.025 더 작은 굴절률의 최대 변화를 가질 수 있다. 적어도 하나의 GRIN 광학 요소 각각은 기본 굴절률보다 0.1 더 큰 최대 굴절률을 가질 수 있다. 적어도 하나의 GRIN 광학 요소 각각은 기본 굴절률보다 0.025 더 큰 최대 굴절률을 가질 수 있다. 적어도 하나의 GRIN 광학 요소 각각은 기본 굴절률보다 0.1 더 작은 최소 굴절률을 가질 수 있다. 적어도 하나의 GRIN 광학 요소 각각은 기본 굴절률보다 0.025 더 작은 최소 굴절률을 가질 수 있다. 적어도 하나의 GRIN 광학 요소 각각은 -25 D와 25 D 사이, 바람직하게는 -0.25 D와 25 D 사이의 최소 굴절력을 가질 수 있다.
적어도 하나의 GRIN 광학 요소 각각은 층의 두께를 통해 연장될 수 있다. 적어도 하나의 GRIN 광학 요소 각각은 층의 두께를 통해 부분적으로 연장될 수 있다. 적어도 하나의 GRIN 광학 요소 각각은 층 내에 내장될 수 있다.
층은 적어도 하나의 GRIN 광학 요소를 포함하는 가교된 폴리머 층일 수 있다. 층은 가교되지 않은 폴리머의 매트릭스로 형성되었을 수 있다.
층은 렌즈의 전방 표면에 제공될 수 있다. 본 개시에 관련하여, 렌즈의 전방 표면은 전향 표면이거나, 또는 렌즈 착용자가 렌즈를 착용하고 있을 때 렌즈의 외부 표면이다.
층은 렌즈의 표면에 적용된 필름일 수 있다. 층은 Bayfol® HX 필름을 포함할 수 있다. 층은 렌즈의 제조 동안 렌즈에 적용되는 필름일 수 있다. 층은 렌즈에 영구적으로 부착되거나 또는 달리 적용될 수 있다. 층은 렌즈에 분리 가능하게 부착되거나 또는 달리 적용될 수 있으며, 즉, 렌즈로부터 쉽게 제거될 수 있다. 층은 재사용이 가능한 것일 수 있어, 층은 쉽게 제거되어 동일한 렌즈 또는 다른 렌즈에 다시 적용될 수 있다.
층은 렌즈의 표면에 제공된 코팅일 수 있다. 코팅은 렌즈 제조 프로세스 동안 렌즈에 적용될 수 있다. 코팅은 렌즈의 표면에 접착될 수 있다. 코팅은 렌즈에 비가역적으로 적용될 수 있으며, 예를 들어 코팅과 렌즈 사이의 접착은 영구적인 접착일 수 있다.
렌즈는 안경 렌즈일 수 있다. 렌즈는 형상이 원형일 수 있다. 렌즈는 형상이 타원형일 수 있다. 렌즈는 형상이 계란형일 수 있다. 렌즈는 형상이 직사각형일 수 있다. 렌즈는 형상이 정사각형일 수 있다. 렌즈의 전방 표면은 1200 mm2 내지 3000 mm2의 면적을 가질 수 있다. 렌즈는 투명한 유리로 또는 폴리카보네이트와 같은 강성 플라스틱으로 형성될 수 있다. 렌즈는 실질적으로 평면형일 수 있으며, 렌즈 도수를 제공하는 적어도 하나의 곡면을 가질 수 있다.
렌즈는 콘택트 렌즈일 수 있다. 본 출원에 사용될 때, 콘택트 렌즈라는 용어는 눈의 전방 표면 상으로 배치될 수 있는 안과용 렌즈를 의미한다. 이러한 콘택트 렌즈는 임상적으로 허용되는 안구 운동을 제공하고 사람의 눈에 달라붙지 않는다는 것을 이해할 것이다. 콘택트 렌즈는 각막 렌즈(예를 들어, 눈의 각막 상에 놓이는 렌즈)의 형태일 수 있다. 렌즈가 콘택트 렌즈인 실시예에서, 렌즈는 60 mm2 내지 750 mm2의 표면적을 가질 수 있다. 렌즈는 원형 형상을 가질 수 있다. 렌즈는 계란형 형상을 가질 수 있다. 렌즈는 타원형 형상을 가질 수 있다. 렌즈는 10 mm 내지 15 mm의 직경을 가질 수 있다.
렌즈는 강성 콘택트 렌즈일 수 있다. 렌즈는 강성의 가스 투과성 콘택트 렌즈일 수 있다.
콘택트 렌즈는 원환체 콘택트 렌즈일 수 있다. 예를 들어, 원환체 콘택트 렌즈는 사람의 난시를 교정하는 형상을 갖는 광학 영역을 포함할 수 있다.
콘택트 렌즈는 히드로겔 콘택트 렌즈 또는 실리콘 히드로겔 콘택트 렌즈와 같은 연성 콘택트 렌즈일 수 있다.
렌즈는 엘라스토머 재료, 실리콘 엘라스토머 재료, 히드로겔 재료, 또는 실리콘 히드로겔 재료, 또는 그 조합을 포함할 수 있다. 콘택트 렌즈 분야에서 이해할 수 있는 바와 같이, 히드로겔은 물을 평형 상태로 유지하고 실리콘 함유 화학물질이 없는 재료이다. 실리콘 히드로겔은 실리콘 함유 화학물질을 포함하는 히드로겔이다. 본 개시와 관련하여 설명된 바와 같은 히드로겔 재료 및 실리콘 히드로겔 재료는 적어도 10% 내지 약 90%(wt/wt)의 평형 함수율(EWC)을 갖는다. 일부 실시예에서, 히드로겔 재료 또는 실리콘 히드로겔 재료는 약 30% 내지 약 70%(wt/wt)의 EWC를 갖는다. 이에 비교하여, 본 개시와 관련하여 설명된 바와 같은 실리콘 엘라스토머 재료는 약 0% 내지 10%(wt/wt) 미만의 함수율을 갖는다. 전형적으로, 본 발명의 방법 또는 장치에 사용되는 실리콘 엘라스토머 재료는 0.1% 내지 3%(wt/wt)의 함수율을 갖는다. 적절한 렌즈 제제의 예에는 다음과 같은 미국 채택명(United States Adopted Name)(USAN)을 갖는 것들, 즉, 메타필콘(methafilcon) A, 오큐필콘(ocufilcon) A, 오큐필콘 B, 오큐필콘 C, 오큐필콘 D, 오마필콘(omafilcon) A, 오마필콘 B, 콤필콘(comfilcon) A, 엔필콘(enfilcon) A, 스텐필콘(stenfilcon) A, 판필콘(fanfilcon) A, 에타필콘(etafilcon) A, 세노필콘(senofilcon) A, 세노필콘 B, 세노필콘 C, 나라필콘(narafilcon) A, 나라필콘 B, 발라필콘(balafilcon) A, 삼필콘(samfilcon) A, 로트라필콘(lotrafilcon) A, 로트라필콘 B, 소모필콘(somofilcon) A, 리오필콘(riofilcon) A, 델레필콘(delefilcon) A, 베로필콘(verofilcon) A, 칼리필콘(kalifilcon) A, 레필콘(lehfilcon) A 등이 포함된다.
대안적으로, 렌즈는 실리콘 엘라스토머 재료를 포함할 수 있거나, 또는 실리콘 엘라스토머 재료로 본질적으로 구성될 수 있거나, 또는 실리콘 엘라스토머 재료로 구성될 수 있다. 예를 들어, 렌즈는 3 내지 50의 쇼어 A 경도를 갖는 실리콘 엘라스토머 재료를 포함할 수 있거나, 또는 본질적으로 구성될 수 있거나, 또는 구성될 수 있다. 쇼어 A 경도는 본 기술 분야의 숙련자가 이해하는 바와 같은 종래의 방법을 사용하여(예를 들어, DIN 53505 방법을 사용하여) 결정될 수 있다. 예를 들어, 다른 실리콘 엘라스토머 재료는 NuSil Technology 또는 Dow Chemical Company로부터 입수할 수 있다.
렌즈에는 광학 영역이 있을 수 있다. 광학 영역은 광학 기능을 갖는 렌즈의 부분을 포함한다. 광학 영역은 사용시에 눈의 동공의 위에 또는 전방에 위치하도록 구성된다. 광학 영역은 주변 영역에 의해 둘러싸일 수 있다. 주변 영역은 광학 영역의 일부가 아니라, 광학 영역 외부에 위치된다. 콘택트 렌즈의 경우, 렌즈 착용시에 주변 영역이 홍채 위쪽에 위치될 수 있다. 주변 영역은, 예를 들어 렌즈의 크기를 증가시켜 렌즈를 다루기 쉽게 만드는 기계적 기능을 제공할 수 있다. 콘택트 렌즈의 경우, 주변 영역은 렌즈의 회전을 방지하기 위한 안정을 제공하거나, 및/또는 렌즈 착용자의 편안함을 개선하는 형상 구역을 제공할 수 있다. 주변 영역은 렌즈의 에지까지 연장될 수 있다. 본 개시의 실시예에서, 적어도 하나의 GRIN 광학 요소를 포함하는 층은 광학 영역을 덮을 수 있지만, 주변 영역을 덮지 않는 것일 수 있다.
층은 균일한 두께를 가질 수 있다. 콘택트 렌즈의 경우, 층은 1 ㎛ 내지 100 ㎛, 바람직하게는 10 ㎛ 내지 20 ㎛, 더욱 바람직하게는 14 ㎛ 내지 18 ㎛의 두께를 가질 수 있다. 안경 렌즈의 경우, 층은 1 ㎛ 내지 1000 ㎛, 바람직하게는 10 ㎛ 내지 20 ㎛, 더욱 바람직하게는 14 ㎛ 내지 18 ㎛의 두께를 가질 수 있다.
본 개시의 실시예에서, 층은 층의 영역에 걸쳐 분포된 복수의 GRIN 요소를 포함할 수 있다. 복수의 GRIN 광학 요소는 층의 전체 영역에 걸쳐 분포될 수 있다. 복수의 GRIN 광학 요소는 층의 일부에 걸쳐 분포될 수 있다. 복수의 GRIN 광학 요소는 층의 전부 또는 일부에 걸쳐 무작위로 분포될 수 있다. GRIN 광학 요소는 층의 전부 또는 일부에 걸쳐 규칙적인 패턴으로 배열될 수 있다. 안경 렌즈의 경우, 렌즈의 영역에 걸쳐 분포된 복수의 GRIN을 제공하는 것이 유리할 수 있는 데, 이는 렌즈 착용자의 눈이 렌즈에 대해 움직일 때 초점 흐림(GRIN 요소에 의해 유발됨)이 유지되게 할 수 있기 때문이다. 안경 렌즈에 걸쳐 분포된 복수의 GRIN 요소는 일관된 근시 초점 흐림이 유지되게 할 수 있다.
GRIN 광학 요소는 층 전체에 걸쳐 또는 층의 일부에 걸쳐 일정한 간격으로 위치될 수 있다. GRIN 광학 요소는 삼각형 격자의 격자점에 배열될 수 있다. GRIN 광학 요소는 정사각형 또는 직사각형 격자의 격자점에 배열될 수 있다. GRIN 광학 요소는 층 상에 환형 패턴을 형성하도록 배열될 수 있다. 환형 패턴은 렌즈의 중심 구역에 GRIN 광학 요소가 없게 할 수 있다. 렌즈는 GRIN 광학 요소가 없을 수 있는 최대 8 mm의 직경을 갖는 중심 구역을 가질 수 있다. 환형 패턴은 단일 환형체 또는 복수의 동심 환형체 포함할 수 있다.
층은 광중합체 층일 수 있다. 적어도 하나의 구배 지수 광학 요소 각각은 광경화된 구배 지수 광학 요소일 수 있다. 각각의 GRIN 광학 요소는 광경화를 사용하여 형성되었을 수 있다.
적어도 하나의 구배 지수 광학 요소 각각은 2차 함수에 의해 정의되는 반경방향으로 변하는 굴절률 프로파일을 가질 수 있다. 적어도 하나의 GRIN 광학 요소 각각은 고차 다항식 함수에 의해 정의되는 가변적인 굴절률 프로파일을 가질 수 있다. 적어도 하나의 GRIN 광학 요소 각각은 가우시안 함수에 의해 정의되는 가변적인 굴절률 프로파일을 가질 수 있다.
복수의 GRIN 요소 각각은 동일한 굴절률 변화를 가질 수 있다. 복수의 GRIN 요소 각각은 서로 다른 굴절률 변화를 가질 수 있다. GRIN 요소들 중 일부는 동일한 굴절률 변화를 가질 수 있으며, 다른 요소들은 서로 다른 굴절률 변화를 가질 수 있다. 복수의 GRIN 광학 요소는 동일한 또는 유사한 굴절률 변화를 갖는 GRIN 광학 요소가 무리지어 또는 정연한 배열로 그룹화될 수 있게 분포될 수 있다. 필름은 복수의 개별 부분으로 분할될 수 있으며, 각각의 부분은 서로 다른 굴절률 변화를 갖는 GRIN 광학 요소를 포함한다.
적어도 하나의 구배 지수 광학 요소 각각은 10 ㎛ 내지 5 mm의 폭을 가질 수 있다. 적어도 하나의 GRIN 광학 요소 각각은 100 ㎛3 내지 3 mm3의 체적을 가질 수 있다. 복수의 GRIN 광학 요소는 층의 체적의 5% 내지 80%를 차지할 수 있다. 복수의 구배 지수 광학 요소는 층의 표면적의 20% 내지 80%를 덮을 수 있다. 층은 2 내지 5000개의 구배 지수 광학 요소를 포함할 수 있다.
적어도 하나의 GRIN 광학 요소 각각은 층의 두께를 통해 연장될 수 있다. 적어도 하나의 GRIN 요소 각각은 층의 두께의 일부를 통해 연장될 수 있다. 적어도 하나의 GRIN 요소 각각은 층 내에 분산될 수 있다. 적어도 하나의 GRIN 요소 각각은 형상이 대략 입방체 또는 구형일 수 있다.
렌즈는 중심 구역 및 중심 구역을 둘러싸는 환형 구역을 가질 수 있다. 적어도 하나의 구배 지수 광학 요소 각각을 포함하는 층은 환형 구역의 일부를 덮을 수 있다. 층은 중심 구역을 덮지 않는 층일 수 있으며, 따라서 중심 구역에는 GRIN 광학 요소가 없을 수 있다. 층은 환형 구역의 전부 또는 환형 구역의 일부를 덮을 수 있다. 본 출원에 사용될 때, 환형 구역이라는 용어는 중심 구역의 전체 외부 에지 주위로 연장될 수 있거나 또는 중심 구역의 외부 에지 주위로 부분적으로 연장될 수 있는 구역을 지칭한다. 환형 구역은 형상이 원형, 계란형 또는 타원형일 수 있다. 환형 구역은 복수의 GRIN 광학 요소를 포함할 수 있다. 복수의 GRIN 광학 요소는 전체 환형 구역 주위에 분포될 수 있거나, 또는 환형 구역의 일부에 걸쳐 분포될 수 있다. 복수의 구배 지수 광학 요소는 환형 구역 주위에 주기적으로 배열될 수 있다. 층은 복수의 동심 환형 구역을 포함할 수 있으며, 동심 환형 구역 각각은 적어도 하나의 GRIN 광학 요소를 포함할 수 있다. 각각의 동심 환형 구역은 복수의 GRIN 요소를 포함할 수 있다. 복수의 GRIN 광학 요소는 각각의 환형 구역의 일부를 덮을 수 있다. 각도 θ를 사용하여 환형 구역 주위의 위치를 정의하고, 여기서, θ는 0°와 360° 사이에서 변하며, 복수의 GRIN 광학 요소는 각각의 환형 구역에 대해 동일한 범위의 θ 각도를 커버할 수 있거나(즉, GRIN 요소는 각각의 환형 구역에 대해 위상이 동일할 수 있으며, 각각의 환형 구역에 대해 동일한 θ 값에서 최대값과 최소값을 가짐), 또는 서로 다른 범위의 θ 각도를 차지할 수 있다(즉, GRIN 요소는 각각의 환형 구역에 대해 위상이 상이할 수 있으며, 각각의 요소에 대해 서로 다른 θ 값에서 최대값 및 최소값을 가짐). 따라서, 제1 환형 구역의 적어도 하나의 GRIN 요소는 인접한 제2 환형 구역의 적어도 하나의 GRIN 요소와 위상이 상이할 수 있다. 제1 환형 구역의 적어도 하나의 GRIN 요소는 인접한 제2 환형 구역의 적어도 하나의 GRIN 요소와 위상이 동일할 수 있다.
층이 복수의 동심 환형 구역을 포함하면, 각각의 환형 구역 주위의 굴절률 변화는 위상이 동일하거나, 또는 위상이 상이할 수 있다.
층은 기본 굴절률을 갖는 층의 구역에 의해 반경방향으로 분리되는 복수의 동심 환형 구역을 포함할 수 있다. 대안적으로, 층은 서로 인접한 복수의 동심 환형 구역을 포함하여, 환형 동심 구배 지수 광학 요소 사이에 기본 굴절률을 갖는 구역이 없도록 할 수 있다.
층은 1 ㎛ 내지 70 ㎛의 두께를 가질 수 있다.
렌즈는 층과 렌즈의 표면 사이에 제공되는 접착제를 더 포함할 수 있다. 접착제는 에폭시계 접착제와 같은 투명 접착제를 포함할 수 있다. 접착제는 접착제 층일 수 있다. 접착제 층은 렌즈의 제조 동안 렌즈의 전방 표면에 적용될 수 있다. 접착제 층은 렌즈의 제조 동안 층의 후방 표면에 적용될 수 있다. 접착제는 층을 렌즈의 표면에 영구적으로 부착할 수 있다. 대안적으로, 층은 렌즈의 표면에 접착될 수 있다. 층은 렌즈의 표면에 영구적으로 또는 비가역적으로 접착될 수 있다.
렌즈는 적어도 하나의 구배 지수 광학 요소를 포함하는 층의 전방 표면에 제공된 보호층을 더 포함할 수 있다. 적어도 하나의 GRIN 광학 요소를 포함하는 층의 전방 표면은 전향 표면이거나, 또는 렌즈가 정상적으로 사용 중이고 렌즈 착용자가 착용하고 있을 때 층의 외부 표면이다. 보호층은 적어도 하나의 GRIN 광학 요소를 포함하는 층의 전방 표면의 전부 또는 일부를 덮을 수 있다. 보호층은 투명 층일 수 있다. 보호층은 폴리카보네이트(PC)를 포함할 수 있다. 보호층은 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 또는 셀룰로스 트리아세테이트(TAC)를 포함할 수 있다. 보호층은 무시할 수 있는 복굴절을 갖는 물질을 포함할 수 있다. 보호층은 물이 통과하지 못할 수 있다. 보호층은 긁힘 방지 기능이 있을 수 있다. 보호층은 기본 굴절률을 가질 수 있다. 보호층은 어느 정도의 UV 차단 기능을 제공할 수 있다. 보호층은 적어도 하나의 GRIN 광학 요소를 포함하는 층에 접착제를 사용하여 부착될 수 있다.
제2 양태에 따르면, 본 개시는 안과용 렌즈를 제조하는 방법을 제공한다. 렌즈는 렌즈의 표면에 제공되는 층을 갖는다. 층은 기본 굴절률을 가지며, 적어도 하나의 구배 지수 광학 요소를 포함한다. 방법은 안과용 렌즈를 제공하는 단계, 및 렌즈에 코팅 또는 필름을 적용하여 층을 형성하는 단계를 포함한다. 렌즈는 앞서 설명한 특징 중 임의의 특징을 포함할 수 있다. 렌즈를 제공하는 단계는 렌즈를 제조하는 단계를 포함할 수 있다. 렌즈를 제조하는 단계는 오목 렌즈 형성 표면을 갖는 암형 몰드 부재 및 볼록 렌즈 형성 표면을 갖는 수형 몰드 부재를 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 방법은 암형 몰드 부재와 수형 몰드 부재 사이의 간극을 벌크 렌즈 재료로 채우는 단계를 포함할 수 있다. 방법은 벌크 렌즈 재료를 경화시켜 렌즈를 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
렌즈는 성형된 콘택트 렌즈일 수 있다. 렌즈는 주조 성형 프로세스, 스핀 주조 성형 프로세스, 또는 선반 가공 프로세스, 또는 그 조합에 의해 형성될 수 있다. 본 기술 분야의 숙련자가 이해하는 바와 같이, 주조 성형이란 오목 렌즈 부재 형성 표면을 갖는 암형 몰드 부재와 볼록 렌즈 부재 형성 표면을 갖는 수형 몰드 부재 사이에 렌즈 형성 재료를 배치하여 렌즈를 성형하는 것을 의미한다.
층은 필름일 수 있다. 렌즈에 필름을 적용하는 단계는 접착제를 사용하여 층을 렌즈에 부착하는 단계를 포함할 수 있다. 접착제는 투명 접착제일 수 있다. 접착제는 적어도 하나의 GRIN 요소를 포함하는 층의 후방 표면에 적용될 수 있다. 접착제는 적어도 하나의 GRIN 요소를 포함하는 층을 적용하기 전에 렌즈의 전방 표면에 적용될 수 있다.
대안적으로, 층은 코팅을 포함할 수 있다. 코팅은 스프레이 코팅, 스핀 코팅, 용해 주조, 액상 표면 퇴적, 또는 기상 표면 퇴적과 같은 다양한 코팅 방법에 의해 렌즈 표면 상으로 직접 적용될 수 있다. 렌즈 표면에 코팅을 적용하기 전에, 코팅 층과의 접착 또는 부착을 개선하기 위해 예를 들어 플라즈마 처리를 사용하여 렌즈 표면을 처리할 수 있다.
층을 형성하는 단계는 광경화성 층의 적어도 하나의 구역을 광경화시켜 적어도 하나의 광경화된 구배 지수 광학 요소를 생성하는 단계를 포함할 수 있다. 디지털 광 프로젝션 시스템을 사용하여 광경화성 층의 적어도 하나의 구역을 광경화할 수 있다. 대안적으로, 직접 레이저 기록 시스템을 사용하여 광경화성 층의 적어도 하나의 구역을 광경화할 수 있다. 대안적으로, 시준된 LED/레이저 광원을 사용하여 광경화성 층의 적어도 하나의 구역을 광경화할 수 있다. 2광자 공초점 현미경 기반의 레이저 조명 시스템과 같은 고해상도 3D 광경화 시스템을 사용하여 광경화성 층의 적어도 하나의 구역을 광경화할 수 있다.
아래에 설명된 예시적인 실시예에서, 렌즈는 안경 렌즈 또는 콘택트 렌즈일 수 있다. 렌즈는 원형 형상을 가질 수 있다. 렌즈는 계란형 형상을 가질 수 있다. 렌즈는 타원형 형상을 가질 수 있다. 안경 렌즈의 경우, 렌즈는 300 mm2 내지 5000 mm2, 바람직하게는 1000 mm2 내지 3000 mm2의 면적을 가질 수 있다. 콘택트 렌즈의 경우, 렌즈는 60 mm2 내지 750 mm2의 표면적을 가질 수 있다. 콘택트 렌즈는 6 mm 내지 20 mm, 바람직하게는 9 mm 내지 16 mm의 직경을 가질 수 있다.
도 1a는 본 개시의 실시예에 따른, 기본 굴절률을 갖는 층(100)이 렌즈(118)의 전방 표면에 제공되며, 층(100)은 복수의 GRIN 광학 요소(102)를 포함하는, 안경 렌즈(118)의 개략적인 평면도이다. 층(100)은 필름 형태이다. 필름(100)의 기본 굴절률은 일정하며, 필름은 균일한 두께를 갖는다. 층(100)은 복수의 GRIN 광학 요소(102)를 포함한다. 층(100)은 렌즈(118)의 전방 표면을 덮는다. GRIN 광학 요소(102)는 각각 층(100)의 전방 표면에 평행한 방향으로 요소에 걸쳐 연속적으로 그리고 횡방향으로 변하는 굴절률 구배를 갖는다. 각각의 요소(102)는 동일한 굴절률 변화를 갖는다. 층(100)에 실질적으로 수직인 방향으로 GRIN 요소(102)에 입사하는 광은 기본 굴절률을 갖는 층(100)의 잔여 부분(104)에 입사하는 광에 비교하여 더 많이 산란된다. GRIN 요소(102)는 필름(100)의 표면에 걸쳐 일정한 간격으로 분포되어 필름의 표면 중 한 표면의 약 70%를 덮는다. GRIN 광학 요소(102) 각각은 광경화된 광학 요소이다. 도 1b는 도 1a의 렌즈(118)의 단면으로, 렌즈(118)의 전방 표면에 제공된 층(100)을 도시한다.
도 1c는 도 1a에 도시된 바와 같은 렌즈(118)를 포함하는 한 쌍의 안경(122)의 사시도이다. 한 쌍의 안경(122)은 도 1a에 설명된 2개의 렌즈를 포함하며, 이는 렌즈를 사용하고 있는 착용자의 눈의 동공의 전방에 위치된다. 앞서 설명한 바와 같이, 층(100)은 각각의 안경 렌즈(118)의 전방 표면을 덮는다. 층(100)은 복수의 GRIN 광학 요소(102)를 포함하며, 층의 잔여 부분(104)은 기본 굴절률을 갖는다.
도 2a는 본 개시의 실시예에 따른, 기본 굴절률을 갖는 층(200)이 렌즈(218)의 표면에 제공되고, 층(200)은 복수의 GRIN 광학 요소(202)를 포함하는, 콘택트 렌즈(218)의 개략적인 평면도이다. 층(200)은 렌즈(218)의 전방 표면을 덮으며 균일한 두께를 갖는다. GRIN 요소(202)는 층(200)의 전방 표면 표면의 약 70%를 덮는다. 층(200)의 기본 굴절률은 일정하다. GRIN 광학 요소(202)는 층(200)의 표면에 걸쳐 일정한 간격으로 분포된다. GRIN 광학 요소(202)는 각각 요소(202)에 걸쳐 연속적으로 그리고 횡방향으로 변하는 굴절률 구배를 갖고, 각각의 요소(202)는 동일한 굴절률 변화를 갖는다. GRIN 요소(202)에 입사하는 광은 기본 굴절률을 갖는 층(200)의 잔여 부분(204)에 입사하는 광에 비교하여 더 많이 산란된다. 층(200)은 제조 프로세스 동안 렌즈(218)에 적용되는 코팅을 포함한다. 도 2b는 도 2a에 도시된 렌즈(218)의 측면도이다.
도 3은 도 2a에 도시된 렌즈(218)와 유사한 콘택트 렌즈(318)의 개략적인 평면도이다. 콘택트 렌즈(318)는 렌즈(318)의 전방 표면에 제공되는 층(300)을 갖는다. 층(300)은 렌즈(300)의 환형 구역(306)을 덮는 환형 형상을 가지며, 렌즈(318)의 중심 구역(308)을 둘러싼다. 층(300)은 본 개시의 실시예에 따른, 삼각형 격자(310)의 격자점에 배열된 복수의 GRIN 광학 요소(302)를 포함한다. 격자 라인은 예시 목적으로 도시된 것이며 물리적 라인이 아니다. 층(300)은 균일한 두께를 갖는다. GRIN 요소(302)는 층(300)의 전방 표면 표면의 약 70%에 걸쳐 있다. 층(300)의 기본 굴절률은 일정하다. GRIN 광학 요소(302)는 층(300)의 표면에 걸쳐 삼각형 격자(310)의 격자점에 배열된다. 렌즈(318)의 중심 구역(308)은 층(300)에 의해 덮이지 않으며, 따라서, 이 중심 구역(308)은 GRIN 요소를 전혀 포함하지 않는다. 렌즈(318)의 주변 구역(320)도 층(300)에 의해 덮이지 않으며, 따라서, GRIN 요소(302)를 전혀 포함하지 않는다. GRIN 광학 요소(302)는 각각 요소(302)에 걸쳐 연속적으로 그리고 횡방향으로 변하는 굴절률 구배를 갖고, 각각의 요소(302)는 동일한 굴절률 변화를 갖는다.
도 4는 도 3에 도시된 렌즈(318)와 유사한 콘택트 렌즈(418)의 개략적인 평면도이다. 콘택트 렌즈(418)는 렌즈(418)의 전방 표면에 제공되는 층(400)을 갖는다. 렌즈(418)의 중심 구역(408)을 덮는 층(400)의 부분에는 GRIN 광학 요소(402)가 없다. 렌즈(418)의 주변 구역(420)을 덮는 층(400)의 부분에도 GRIN 광학 요소(402)가 없다. 본 개시의 실시예에 따르면, 렌즈(400)의 환형 구역(406)을 덮는 층(400)의 부분은 정사각형 격자(410)의 격자점에 배열된 복수의 GRIN 요소(402)를 포함한다. 격자 라인은 예시 목적으로 도시된 것이며 물리적 라인이 아니다. GRIN 광학 요소(402)는 각각 요소(402)에 걸쳐 연속적으로 그리고 횡방향으로 변하는 굴절률 구배를 갖고, 각각의 요소(402)는 동일한 굴절률 변화를 갖는다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른, 층에 포함될 수 있는 GRIN 요소의 굴절률 변화를 도시하는 그래프(512)이다. GRIN 요소는 2차 함수로 정의되는 가변적인 굴절률 프로파일을 갖고 있어, 가장 큰 굴절률이 요소의 중심에 있고, 굴절률이 요소의 중심으로부터 반경방향 외부로 감소하도록 한다. 굴절률의 변화는 GRIN 광학 요소를 포함하지 않는 필름의 영역에 비교하여 GRIN 광학 요소에 입사하는 광의 증가된 산란을 야기한다.
도 6은 본 개시의 실시예에 따른, 중심 구역(608)을 둘러싸는 환형 구역(606)(구역(606a 및 606b)으로 도시됨)을 포함하는 층(600)을 갖는 콘택트 렌즈(618)의 개략적인 평면도로서, 환형 구역(606a)의 일부는 복수의 GRIN 요소(602)를 포함한다. 렌즈(618)의 주변 구역(620)을 덮는 층(600)의 부분에도 GRIN 광학 요소(602)가 없다. 콘택트 렌즈(618)는 도 2a 및 도 2b에서 설명된 것과 유사하지만, 이 실시예에서, GRIN 광학 요소(602)는 환형 구역의 부분(606a)의 표면에 걸쳐 규칙적으로 분포되어 있으며, 환형 구역(606b)의 잔여 부분은 GRIN 광학 요소(602)를 전혀 포함하지 않는다. GRIN 요소(602)에 입사되는 광은 기본 굴절률을 갖는 잔여 부분(604)에 입사되는 광에 비교하여 더 많이 산란된다.
도 7a는 본 개시의 실시예에 따른, 렌즈(718)에 적용된 층(700)을 통한 단면을 도시하며, 층(700)은 복수의 GRIN 요소(702)를 포함한다. GRIN 광학 요소(702)는 층(700)의 표면에 걸쳐 일정한 간격으로 분포된다. 층(700)은 필름 형태이다. GRIN 광학 요소(702)는 각각 필름의 표면에 평행한 방향으로 요소에 걸쳐 연속적으로 그리고 횡방향으로 변하는 굴절률 구배를 갖는다. 각각의 GRIN 광학 요소(702)의 굴절률은 필름의 표면에 수직인 방향으로 일정하다. 각각의 요소(702)는 동일한 굴절률 변화를 갖는다. 필름(700)의 기본 굴절률은 일정하고, 필름(700)은 균일한 두께를 갖는다. 필름(700)은 제조 프로세스 동안 렌즈(718)에 적용된다.
도 7b는 본 개시의 실시예에 따른, 렌즈(818)에 적용된 층(800)을 통한 단면을 도시하며, 층(800)은 복수의 입방체 GRIN 요소(802)를 포함한다. 층(800)은 필름 형태이고, GRIN 광학 요소(802)는 층(800)의 두께 내에 분산되는 광경화된 광학 요소이다. GRIN 광학 요소(802)는 각각 층(800)의 표면에 평행한 방향으로 요소(802)의 중심으로부터 반경방향 외부로 변하는 굴절률 구배를 갖는다. 각각의 요소(802)는 동일한 굴절률 변화를 갖는다. 필름(800)의 기본 굴절률은 일정하고, 필름(800)은 균일한 두께를 갖는다. 필름(800)은 제조 프로세스 동안 렌즈(818)에 적용된다.
도 7c는 본 개시의 실시예에 따른, 렌즈(918)에 적용된 층(900)을 통한 단면을 도시하며, 층(900)은 복수의 구형 GRIN 요소(902)를 포함한다. 층(900)은 필름 형태이고, GRIN 광학 요소(902)는 필름(900)의 두께 내에 분산되는 광경화된 광학 요소이다. GRIN 광학 요소(902)는 각각 요소(902)의 중심으로부터 반경방향 외부로 변하는 굴절률 구배를 갖고, 각각의 요소(902)는 동일한 굴절률 변화를 갖는다. 필름(900)의 기본 굴절률은 일정하고, 필름(900)은 균일한 두께를 갖는다. 필름(900)은 제조 프로세스 동안 렌즈(918)에 적용된다.
도 8은 본 개시의 실시예에 따른, 중심 구역(1008)을 둘러싸는 2개의 동심 환형 구역(1006i 및 1006ii)을 포함하는 층(1000)을 갖는 콘택트 렌즈(1018)의 개략적인 평면도로서, 각각의 환형 구역은 복수의 GRIN 요소(1002)를 포함한다. GRIN 광학 요소(1002)는 각각 요소(1002)에 걸쳐 연속적으로 그리고 횡방향으로 변하는 굴절률 구배를 갖고, 각각의 요소(1002)는 동일한 굴절률 변화를 갖는다. 동심 환형 구역(1006i 및 1006ii)은 기본 굴절률을 갖는 층(1000)의 환형 구역(1024)에 의해 분리된다. GRIN 광학 요소(1002)는 동심 환형 구역(1006i 및 1006ii)의 표면에 걸쳐 일정한 간격으로 분포된다. 렌즈의 중심 부분(1008)을 덮는 층(1000)의 구역은 GRIN 광학 요소(1002)를 전혀 포함하지 않는다. 렌즈(1018)의 주변 구역(1020)을 덮는 층(1000)의 구역은 GRIN 광학 요소(1002)를 전혀 포함하지 않는다. GRIN 광학 요소(1002) 각각은 기본 굴절률을 갖는 (잔여 부분(1004)의) 기본 굴절력보다 더 큰 평균 굴절력을 갖는다.
도 9는 본 개시의 실시예에 따른, 중심 구역(1108)을 둘러싸는 환형 주변 구역(1120)을 포함하는 층(1100)을 갖는 렌즈(1118)의 개략적인 평면도로서, 층(1100)은 복수의 동심 환형 구역(1106a-d)을 포함하며, 각각의 환형 구역(1106a-d)은 복수의 GRIN 광학 요소(1102a-d)를 포함한다. GRIN 광학 요소(1102a-d 중 하나)는 각각의 환형 구역(1106a-d) 주위에 분포되어, 환형 구역 중 하나(1106b)의 주위의 GRIN 광학 요소(1102b)의 위치설정이 인접한 환형 구역(1106a/1106c)의 GRIN 광학 요소(1102a 및 1102c)의 위치설정과 위상이 상이하도록 한다. 동심 환형 구역(1106a-d)은 기본 굴절률을 갖는 층(1104a-c)의 구역에 의해 반경방향으로 분리된다. 본 개시의 다른 실시예(도시되지 않음)에서, 동심 환형 구역은 서로 인접할 수 있으며, 즉, 기본 굴절률을 갖는 구역에 의해 분리되지 않을 수 있다.
본 개시는 특정 실시예를 참조하여 설명되고 예시되었지만, 본 기술 분야의 숙련자는 본 개시가 본 출원에 구체적으로 예시되지 않은 많은 다양한 변형에 적합하다는 것을 이해할 것이다. 단지 예시로서, 특정 가능한 변형이 이제 설명될 것이다.
본 개시의 예시적인 실시예에서, 각각의 GRIN 요소는 기본 굴절률보다 더 높은 평균 굴절률을 가질 수 있다. 다른 예시적인 실시예에서, 각각의 GRIN 요소는 기본 굴절률보다 더 낮은 평균 굴절률을 가질 수 있다.
앞서의 설명에서는, 명백하거나 예측 가능한 기지의 등가물을 갖는 정수 또는 요소가 언급되어 있지만, 이러한 등가물은 개별적으로 명시된 것처럼 본 출원에 포함된다. 본 개시의 진정한 범위를 결정하기 위해서는 청구범위를 참조해야 하며, 이는 임의의 이러한 등가물을 포함하는 것으로 해석되어야 한다. 또한, 독자는 유리하거나 편리한 것 등으로 설명된 본 개시의 정수 또는 특징이 임의적인 것이며, 독립항의 범위를 제한하지 않는다는 것을 이해할 것이다. 더욱이, 이러한 임의적인 정수 또는 특징은 본 개시의 일부 실시예에서는 이익이 될 수 있지만, 바람직하지 않을 수도 있으며, 따라서 다른 실시예에서는 생략될 수 있다는 점을 이해하여야 한다.
Claims (26)
- 안과용 렌즈이며, 렌즈의 표면에는 기본 굴절률을 갖는 층이 제공되고, 층은 적어도 하나의 구배 지수 광학 요소를 포함하는, 안과용 렌즈.
- 제1항에 있어서, 층은 렌즈의 전방 표면에 제공되는, 안과용 렌즈.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 층은 렌즈의 표면에 적용되는 필름인, 안과용 렌즈.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 층은 렌즈의 표면에 제공되는 코팅인, 안과용 렌즈.
- 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 렌즈는 안경 렌즈인, 안과용 렌즈.
- 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 렌즈는 콘택트 렌즈인, 안과용 렌즈.
- 제6항에 있어서, 렌즈는 강성 콘택트 렌즈인, 안과용 렌즈.
- 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 층은 층의 영역에 걸쳐 분포되는 복수의 구배 지수 광학 요소를 포함하는, 안과용 렌즈.
- 제8항에 있어서, 복수의 구배 지수 광학 요소는 층의 영역에 걸쳐 삼각형 격자의 격자점에 분포되는, 안과용 렌즈.
- 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 층은 광중합체 층이고, 적어도 하나의 구배 지수 광학 요소 각각은 광경화된 구배 지수 광학 요소인, 안과용 렌즈.
- 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 구배 지수 광학 요소 각각은 2차 함수에 의해 정의되는 반경방향으로 변하는 굴절률 프로파일을 갖는, 안과용 렌즈.
- 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 구배 지수 광학 요소 각각은 10 ㎛ 내지 2 mm의 직경 또는 폭을 갖는, 안과용 렌즈.
- 제8항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 복수의 구배 광학 요소는 층의 표면적의 20% 내지 80%를 차지하는, 안과용 렌즈.
- 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 중심 구역 및 중심 구역을 둘러싸는 환형 구역을 갖고, 적어도 하나의 구배 지수 광학 요소 각각을 포함하는 층은 환형 구역의 일부를 덮는, 안과용 렌즈.
- 제14항에 있어서, 복수의 구배 지수 광학 요소는 환형 구역의 주위에 주기적으로 배열되는, 안과용 렌즈.
- 제14항 또는 제15항에 있어서, 층은 복수의 동심 환형 구역을 포함하고, 각각의 환형 구역은 적어도 하나의 구배 지수 광학 요소를 포함하는, 안과용 렌즈.
- 제16항에 있어서, 제1 환형 구역의 적어도 하나의 구배 지수 광학 요소는 인접한 제2 환형 구역의 적어도 하나의 구배 지수 광학 요소와 위상이 상이한, 안과용 렌즈.
- 제16항 또는 제17항에 있어서, 환형 구역은 기본 굴절력을 갖는 층의 구역에 의해 반경방향으로 분리되는, 안과용 렌즈.
- 제16항 또는 제17항에 있어서, 환형 구역은 서로 인접하는, 안과용 렌즈.
- 제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 층은 1 ㎛ 내지 70 ㎛의 두께를 갖는, 안과용 렌즈.
- 제1항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서, 층과 렌즈의 표면 사이에 제공되는 접착제를 더 포함하는, 안과용 렌즈.
- 제1항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 구배 지수 광학 요소를 포함하는 층의 전방 표면에 제공되는 보호층을 더 포함하는, 안과용 렌즈.
- 안과용 렌즈를 제조하는 방법이며, 방법은,
안과용 렌즈를 제공하는 단계; 및
렌즈의 표면에 층을 형성하는 단계로서, 층은 기본 굴절률을 가지며 적어도 하나의 구배 지수 광학 요소를 포함하는, 단계를 포함하는, 방법. - 제23항에 있어서, 층을 형성하는 단계는 렌즈의 표면에 코팅 또는 필름을 적용하는 단계를 포함하는, 방법.
- 제24항에 있어서, 층은 필름이며, 렌즈에 필름을 적용하는 단계는 접착제를 사용하여 렌즈에 필름을 부착하는 단계를 포함하는, 방법.
- 제24항에 있어서, 층은 코팅이며, 플라즈마 코팅을 사용하여 렌즈에 층을 적용하는, 방법.
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