KR20170024155A - 광학 섹터를 갖는 안과용 렌즈 - Google Patents

광학 섹터를 갖는 안과용 렌즈 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 주렌즈부, 리세스부, 광학 중심, 상기 광학 중심을 통과하는 광축을 포함하는 안과용 렌즈에 관한 것으로, 상기 주렌즈부는 상기 리세스부와 적어도 하나의 경계를 가지며, 상기 주렌즈부는 대략 -20 내지 대략 +35 디옵터의 광학 배율을 가지며, 상기 리세스부는 상기 광학 중심으로부터 2 mm 미만의 거리에 배치되고 상기 주렌즈부의 광학 배율에 대하여 대략 +1.0 내지 대략 +5.0의 상대 디옵터를 가지는 근거리부를 포함하고, 상기 주렌즈부와의 상기 리세스부의 경계 또는 경계들은, 혼합부 또는 혼합부들을 형성하고, 상기 광축으로부터 멀리 빛을 굴절시키는 형상을 가지며, 상기 광학 중심 주위로 4 mm의 지름을 갖는 원 내에서 대략 15% 미만의 광 손실을 가져다 주는 곡률을 가진다.

Description

광학 섹터를 갖는 안과용 렌즈{OPHTHALMIC LENS WITH OPTICAL SECTORS}
본 발명은 메인 렌즈부와 리세스부를 포함하는 안과용 렌즈에 관한 것이다.
안과용 렌즈의 하나의 특정 종류는 MIOL(Multifocal Intra Ocular Lens)이다. 이는 보통 중심에 있는 렌즈부를 포함하며, 렌즈부는 주변부에 지지부(햅틱(haptics))가 제공된다. 이러한 종류의 렌즈는 최첨단 기술로 알려져 있다. 이들은 백내장 수술 이후에 안의 수정체(eye lens)를 대체하는데 사용되고, 예를 들어 리딩 거리 및/또는 중간 시각(intermediate vision)을 위하여 동심원의 고리형 광학 영역을 갖는 MIOL을 제공하려는 많은 시도가 이루어진다. "동시 시각 다초점(simultaneous vision multifocal)"에서, 원거리 구역(distance zone)과 근거리(near zone) 구역 사이의 관계는 매우 중요하다. 이러한 종류의 렌즈가 적합하게 기능하기 위하여는, 대략 동일한 양의 빛이 근거리 구역 및 원거리 구역 모두를 통해 눈으로 들어오는 것을 허용해야 한다. 이것은 시각이 어떠한 시각 보정치를 향하여도 바이어스되지 않도록 요구된다. 분명하게는, 동공의 지름을 변경시키는 일상 생활에서 빛의 레벨에서의 큰 변동 때문에, 각 구역의 크기를 선택할 때 절충이 이루어져야만 한다. "동공 의존성(pupil dependency)"이라고도 하는 이러한 문제는 동공 크기에서의 차이가 환자에 따라 실질적으로 변함에 따라 더 복잡하다. 이러한 종류의 렌즈의 예는 미국 특허 제4,636,049호, 제4,418,991호, 제4,210,391호, 제4,162,172호 및 제3,726,587호와, 특허 출원 US2006/0212117, EP0590025B1, US6126286에서 볼 수 있다. 이러한 고리형 동심으로 설계된 MIOL의 다른 문제점은, 고리 구역 전이부(transition)에서의 황반(macula)으로 향하는 빛에 기인하는 잔상(ghost image) 및 블러(blur)이다. 종래의 MIOL의 다른 큰 단점은 콘트라스트 감도(contrast sensitivity)의 손실이다. 콘트라스트 감도는 주어진 크기의 타겟에 대하여 환자에 의해 검출될 수 있는 가장 낮은 콘트라스트 레벨을 결정한다. 일반적으로 소정 범위의 타겟 크기가 사용된다. 이러한 방법으로 콘트라스트 감도는 시력(acuity)과는 다르다. 시력은 크기만을 측정하지만, 콘트라스트 감도는 크기 및 콘트라스트의 2개의 변수를 측정한다. 콘트라스트 감도는, 다양한 소리 주파수의 가장 낮은 레벨의 라우드니스(loudness)를 검출하는 환자의 능력을 결정하는 청력 테스트와 매우 유사하다. 환자는 음이 거의 들리지 않을 때 버튼을 누르고, 음이 더 이상 들리지 않을 때 버튼을 놓도록 요청받는다. 이러한 절차가 소정 범위의 소리 주파수에 대한 청력 감도를 테스트하는데 사용된다. 청력 테스트가 시력에 대하여 유사한 방법으로 평가된다면, 모든 소리 주파수가 하나의 높은 레벨의 라우드니스에서 테스트될 수 있을 것이다.
동시 시각 다초점 성능의 동공 의존성의 문제점은 회절 원리 하에서 동작하는 동시 시각 다초점의 다른 실시예에 의해 감소되도록 청구된다. 이러한 종류의 렌즈의 예는 미국 특허 제4,641,934호 및 제4,642,112호에 제공되었다. 회절 광학의 성질 때문에, 입사하는 빛의 적어도 20%는 손실되고, 환자는 할로(halo) 및 눈부심(glare)을 겪는다.
이러한 동공 의존성을 해결하기 위하여, 일련의 실질적으로 분리된 근거리 및 원거리 시각 구역으로 분할된 렌즈를 설명하는 미국 특허 제4,923,296호에 개시된 것과 같은 여러 시도가 이루어졌다. 이 개시물로부터는 이러한 시각 구역이 어떻게 만들어지고 어떻게 서로 결합되는지에 대하여는 분명하지 않다. WO 92/06400은 비구형 안과용 렌즈를 설명한다. 서로 연결부 없이(jointless), 연속적이고 매끄러운 표면을 3차원적으로 형성하는 표면 구역이 정의된다. 이러한 렌즈는 큰 광학적 품질 감소를 겪을 것이라는 것이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 분명할 것이다. US4921496는 회전 대칭의 방사상으로 세그먼트화된 IOL을 설명한다. 각 세그먼트에 대한 재료가 상이한 배율(power)을 생성하도록 상이한 굴절률을 가져야만 하기 때문에, 그 IOL은 표면에서 연결부가 없다.
원거리부와 근거리부를 갖는 다른 렌즈가 전문이 참조로서 편입되는 본 발명자 및 Procornea Holding B.V.의 EP0858613(B1) 및 US6409339(B1)에 설명된다. 이 문헌은 콘택트 렌즈를 개시하지만 또한 IOL을 참조한다. 이러한 종류의 렌즈는 리딩부(reading part)가 원거리부의 (가상의) 경계 내에 배치된다는 점에서 다른 렌즈와 다르다. 즉, 리딩부는 원거리부의 외부 경계의 가상의 반지름(Rv) 위에 또는 그 내에 있다. 리딩부가 사용되면, 이것은 바람직하게 렌즈의 중심으로부터 연장하는 섹터로서 만들어진다. 이 렌즈는 많은 가능성을 가지는 것으로 증명되었다. 그러나, 추가 개선의 여지가 있다.
US6409339(B1)에 개시된 MIOL에 대한 것을 광범위하게 임상 테스트한 후에, 섹터 경계 사이의 단차를 잇는데 사용되는 전이 프로파일은 최적이지 않다는 것이 발견되었다. 이는 사용가능한 광학적 영역에서의 감소와, 빛 에너지 및 콘트라스트에서의 상당한 손실을 가져다 준다. 여기에서 개시된 것과 같은 광학적 구성은 별개의 2초점 이미지를 제공하지만, 반면 다초점 이미지가 큰 동공 크기에서의 할로를 감소시키고 동시에 근거리 및 중간 거리에서 높은 콘트라스트를 갖는 선명한 시각을 갖기 위해서는 필수적이다. 특히 EP0858613(B1) 및 US6409339(B1)는 전이부가 매끄럽고 양 광학부 사이에서의 단차를 잇는 S 형상(sigmoid) 또는 사인 형상을 가져야만 하는 것을 개시한다. 2003년 9월 등록된 Mandell의 US6871953은, 놀랍게도 단차를 잇는 동일한 S 형상의 사용을 개시하며, 이는 EP0858613(B1)에서 설명된 것과 정확하게 동일한 렌즈 구성을 가져다 준다. 콘택트 렌즈와 관련될 때 양 애플리케이션에서의 S 형상 곡선의 목적은 눈꺼풀의 마찰을 감소시키기 위하여 광학부 사이의 전이부를 가능한 한 매끄럽게 만드는 것이다. 거기에서 설명된 넓은 전이의 문제점은 빛 에너지의 높은 손실을 발생시키는 것이며, 콘트라스트 감도를 감소시키는 것으로 밝혀졌다. US6871953은 훨씬 더 매끄러운 전이부를 생성하기 위하여 전이부를 더 넓게 하는 것을 개시한다. 콘택트 렌즈의 교대성 원리(alternating principle) 때문에, 요즘의 콘택트 렌즈는 시선이 아래로 응시할 때 눈에서 위로 움직인다. 이러한 콘택트 렌즈에 대한 교대성 상태 하에서 전이부에서의 빛 손실은 결정적이지 않다. 그러나, MIOL에서는 반대이다. 이러한 렌즈는 눈에서 고정된다. 반경선(semi-meridian) 섹터의 광학적으로 사용가능한 영역이 감소될 것이며, 이는 황반(macula)으로 향하는 빛 에너지를 더 적게 한다. 이것은 원거리 시각 및 근거리 시각의 어느 것에 대하여도 열악한 광학적 성능을 가져다준다. 또한, 상이한 빛 조건 하에서 동공 크기가 변한다는 사실 때문에, 원하지 않은 할로 효과가 큰 동공 크기에서 발생할 수 있다는 것이 발견되었다. 따라서, 이러한 현상을 감소시키고 동시에 다초점성을 도입하기 위하여 리딩부에서의 변경된(apodized) 배율 프로파일을 가지는 것이 유익하다.
US7004585는 세그먼트화된 광학 구역에 대한 혼합된 디자인을 갖는 다초점 콘택트 렌즈를 개시한다. 콘택트 렌즈는 하부의 리딩(reading) 구역을 사용가능하게 하기 위하여 눈에서 쉽게 움직여야 한다. 또한, 전이부 또는 혼합 구역은 블러 및 잔상을 방지하도록 설계되어야 한다. 이를 위하여, 혼합 구역은 착용자의 편안함을 개선하기 위하여 매끄러운 전이부를 가져야 한다. 또한, 혼합 구역은 눈의 황반 구역으로부터 멀리 빛을 굴절시키기 위한 곡률 크기를 포함하여야 한다. 다양한 광학 구역은 서로 가능한 한 적게 영향을 미쳐야 한다. 이 문헌에서, 특허권자는 이 문제를 인식한 것으로 보인다. 그러나, 혼합 구역을 가능한 한 매끄럽게 하고 특정 방법으로 리딩 구역을 제공하는 해결책은 복잡한 것으로 보인다. 특히 IOL 장치에 대하여, 추가 개선의 여지가 있다.
US 7.237.894에서, 광학 구역의 중심 아래의 방사상 중심을 갖는 안과용 렌즈가 설계되었다. 그러나, 이러한 방법에서, 이미지 시프트를 방지하는 것은 어렵다.
상술한 종래 기술의 단점의 적어도 일부는 본 발명에 의해 극복된다.
이를 위하여, 본 발명은, 표면을 갖는 주렌즈부, 상기 주렌즈부의 표면에 대하여 함몰된 표면을 갖는 리세스부, 광학 중심, 및 상기 광학 중심을 통과하는 광축을 포함하고, 상기 주렌즈부는 상기 리세스부와 적어도 하나의 경계를 가지며, 상기 주렌즈부는 대략 -20 내지 대략 +35 디옵터의 광학 배율을 가지며, 상기 리세스부는 상기 광학 중심으로부터 2 mm 미만의 거리에 배치되고 상기 주렌즈부의 광학 배율에 대하여 대략 +1.0 내지 대략 +5.0의 상대 디옵터를 가지는 근거리부를 포함하고, 상기 주렌즈부와의 상기 리세스부의 경계 또는 경계들은, 혼합부 또는 혼합부들을 형성하고, 상기 광축으로부터 멀리 빛을 굴절시키는 형상을 가지며, 상기 광학 중심 주위로 4 mm의 지름을 갖는 원 내에서 대략 15% 미만의 광 손실을 가져다 주는 곡률을 가지며, 상기 광 손실은 상기 리세스부가 없는 동일한 IOL로부터의 인포커스(in-focus) 빛의 양에 대한 IOL로부터의 인포커스 빛의 양의 비율로서 정의되는 안과용 렌즈를 제공한다.
본 안과용 렌즈는 서로 가능한 한 적게 영향을 미치는 방법으로 하나의 단일 렌즈로 통합되는 다양한 광학부를 허용한다. 예를 들어, 이는 원거리 시각, 중간 시각, 및 근거리 시각이 서로 영향을 미치지 않거나 거의 미치지 않는 방법으로 리딩부를 갖는 안과용 렌즈를 허용한다. 사실, 안과용 렌즈의 콘트라스트 감도를 상당히 증가시킬 수 있다는 것을 발견했다. 과거에는, 렌즈는 가능한 한 적은 방해(disturbance)를 발생하도록 설계되었다. 본 발명에서, 광축으로부터 멀리 빛이 회절되도록 하는 한, 급격한 전이부가 허용될 수 있다는 것이 발견되었다. 사실, 급격한 전이부가 렌즈를 광축으로부터 멀리 15% 미만의 빛을 굴절시키게 하는 한, 이는 예를 들어 개선된 콘트라스트 감도 및 시각을 제공하는 IOL을 가져다 준다. 이러한 빛 손실은 사실 4 mm의 동공 지름에 대하여 정의된다.
이 점에서, 빛은 가시 파장 영역에 있는 빛으로서 정의된다. 보통 이는 대략 400 내지 700 nm이다.
인포커스 빛의 양은 IOL의 모든 주초점 평면(main focus plane)에 초점이 맞추어진 빛의 합이다. 따라서, 예를 들어 중심부가 상대 디옵터 0을 가지고 리세스부가 주렌즈부에 대한 상대 디옵터를 가진다면, 렌즈는 보통 2개의 초점 평면을 가지며, 그 중 하나는 주렌즈부에 대한 것이고 다른 하나는 리세스부에 대한 것이다. 리세스부의 광학 영역이 전체 렌즈 영역의 30%이고, 주렌즈부의 영역이 70%라면, 추가 손실은 없으며, 초점이 맞추어진 빛의 30%가 리세스부의 초점 평면에서 사용가능하고, 초점이 맞추어진 빛의 70%가 주렌즈부의 초점 평면에서 사용가능할 것이다.
일 실시예에서, 렌즈는 방사상으로 그리고/또는 각도상으로(angularly) 부구역(subzone)으로 세분화된 적어도 하나의 함몰된 반경선 광학 섹터를 포함한다. 따라서, 이는 렌즈부의 (가상적인) 경계 내에 위치하는 내부 섹터, 중간 섹터 및 외부 섹터를 포함할 수 있다. 내부 섹터는 제1 광학 배율을 가지며, 내부 섹터에 인접한 중간 섹터는 제2 광학 배율을 가진다. 중간 섹터에 인접한 외부 섹터는 제3 광학 배율을 가진다. 반경선 섹터의 경계 사이의 단차는 황반(macula)으로 향하는 빛 에너지를 최대화하고 더 큰 동공 크기에서 블러와 할로를 감소시키기 위하여 최적화된 전이 프로파일에 의해 결합된다. 안과용 렌즈 반경선 섹터는 연속하는 배율 프로파일을 가질 수 있다. 이 대신에, 광학 부 원형 섹터(optical sub circle sector)들은 서로 혼합된다. 그 조합도 가능하다. 세분화된 섹터(들)는 리딩(reading) 및 중간 거리에서 선명한 시각을 제공할 것이며, 반면, 원거리 시각 및 콘트라스트 감도는 여전히 단초점 안과용 렌즈와 필적할 만하다.
또한, 본 발명은 비중심화(decentration) 범위에 대하여 구면 수차를 포함하는 가변하는 각막 수차(예를 들어, 상이한 비구형), 즉, 렌즈의 광축 또는 중심과 눈의 광축 사이의 편차를 갖는 눈에서 양호하게 수행되는 렌즈를 제공하도록 구성될 수 있다. 이것은 IOL의 배치가 덜 중요하다는 것을 의미한다.
일 실시예에서, 본 발명의 안과용 렌즈는 3개보다 많은 세분화된 반경선 또는 반경선 섹터 구역을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에서, 렌즈의 반대 표면은 잉여 구면 수차가 대략 0으로 감소되도록 하는 비구면을 포함할 수 있다. 예를 들어, 본 명세서에 참조로서 편입되는 EP1850793, 1857077 또는 US2006279697에 설명되지만 이에 한정되지 않는다.
본 발명의 또 다른 실시예에서, 반경선의 함몰된 굴절 리딩부는 모든 측에서 경계를 가질 수 있으며, 심지어, 예를 들어 본 명세서에서 참조로서 편입되는 EP0888564B1 또는 EP1194797B1에 설명되지만 이에 한정되지 않는 추가 DOE(diffractive optical element)를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 목적은 렌즈의 부분들 사이의 단차를 잇는 전이 프로파일의 가파름을 최적화하고 개선하는 방법 및 최적화된 곡선을 제공하는 것이다. 이러한 혼합부들은 다양한 부분 사이의 전이부를 개선하였다. 이러한 혼합부를 이용하는 것은 빛 에너지 손실을 감소시킬 것이며, 사용가능한 광학 영역(들)을 상당히 최대화한다. 예를 들어 반경선 경계에서의 단차는 코사인 궤도 또는 S형 함수를 이용하는 방법에 의해 이어질 수 있다. 그러나, 일 실시예에서, 최적화된 전이 함수가 제안된다. 최적화된 프로파일 함수의 결과와 일치하는 이러한 파생된 전이 함수는 본 발명의 실시예들과 양립한다.
예를 들어 반경선으로 세분화된 리딩부와 원거리부인 다양한 부분 사이의 치수 및/또는 광학 배율은 서로 변할 수 있다. 환자의 양 눈에 대하여 2개의 렌즈가 사용된다면, 한 렌즈는 주된 눈에 대하여 다른 렌즈는 주가 되지 않는 눈에 대하여 구성될 수 있다. 즉, 한 눈에 대한 렌즈는 다른 눈에 대한 렌즈에 비하여 리딩부 또는 원거리부에 대한 상이한 구성을 가진다.
또한, 동공 크기와 휘도 사이에 기능적 의존성이 있다는 것이 알려져 있다. 예를 들어, 이러한 데이터는 Glen Myers, Shirin Berez, William Krenz 및 Lawrence Stark, Am. J. Physiol. Regul. Integr. Comp. Physiol, 258: 813-819 (1990)에서 보고되었다. 동공 크기는 시야 내의 휘도(일반적으로 밝기라 한다)의 가중 평균의 함수이다. 동공 크기는 망막의 외부 영역에 의해서보다는 중심 또는 중심와(foveal)의 시각과 관련된 망막 부분에 의해 훨씬 더 영향을 받는다.
다음의 목록은 일부 레벨의 필드 밝기 및 관련된 "일반적인" 상태를 나타낸다.
필드 밝기(cd/m2) 상태
30 부드러운 실내 조명
60 일반 사무실 조명보다 낮으며; 때때로 디스플레이만 하는 작업장에 대하여 추천된다
120 일반 사무실
240 밝은 실내 사무실
480 매우 밝다; 정밀한 실내 작업
960 일반적인 실외
1920 밝은 오후
특별 주문된 함몰된 반경선 렌즈는 특정 동공 지름에 관련되어 최적의 중심부 또는 리딩부를 계산하기 위하여 소정의 필드 밝기 상태를 이용하여 디자인될 수 있다.
전술한 보정 원거리 섹터 및 반경선으로 세분화된 근거리 섹터 외에, 추가 보정이 특정의 광학 이상(abnormality)을 최적화하거나 보정하기 위하여 렌즈 섹터에서 이루어질 수 있다. 비점 수차 및 구면 수차와 같은, 그러나 이에 한정되지 않는 모든 종류의 광학 이상을 보정하는 것을 가능하게 하는 추가 구조가 현재의 렌즈의 전측 또는 후측에 배열될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
예를 들어 반경선 리딩(reading) 섹터로서 형성된 리세스부는 일 실시예에서 눈에서 렌즈의 하부 또는 아래쪽(하위)에 배치되며, 이는 독서할 때 아래로 보는 사람의 자연스러운 경사에 대응하기 때문이다. 그러나, 눈에서의 반경선 리딩 섹터의 배치는 중요한 것은 아니며, 상위, 하위, 코부분 또는 관자놀이 부분에 배치될 수 있다. 심지어, 원거리 및 근거리 섹터는 한 사람의 양눈에 대하여 반대 배열로 배치될 수 있다.
여기에서 설명된 안과용 렌즈 또는 몰드(mould)는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 알려진 임의의 방법으로 만들어질 수 있다. 또한, 안내용 렌즈에 대하여, 예를 들어, 렌즈부와 햅틱(haptic)을 분리하여 만들고, 나중에 이들을 서로 연결하는 것도 가능하다. 그러나, 이들을 한 개체로서 만드는 것도 가능하다. 일 실시예에 따르면, 이러한 부분들은 (사출) 성형에 의해 한 개체로서 만들어진다. 적절한 렌즈부를 생산하기 위한 다음의 처리는 회전일 수 있다. US6409339B1에서 설명된 바와 같이, 이러한 회전 조작 동안에, 도구 비트(tool bit)는 회전축에 평행한 방향으로 렌즈를 향해 그리고 렌즈로부터 멀어지면서 매 회전마다 이동될 수 있다. 이것은 회전에 의해 렌즈를 생산하는 것을 가능하게 한다. 또한, 일 실시예에 따라 회전이 정교하게 수행되어 이어지는 연마 조작이 생략될 수 있다. 렌즈의 재료는 임의의 원하는 재료일 수 있다.
신규의 안과용 렌즈 광학 구성은, 예를 들어 콘택트 렌즈에 대하여 그리고 "애드온 렌즈(add on lens)"라고 불리는 인공 수정체(pseudophakic) 안구내 렌즈(intra-ocular lens) 환자를 위하여 사용될 수 있다. 이것은 현재의 천연 수정체 앞에 또는 인공 안구내 렌즈 앞에 배치되어 굴절 에러를 보정하거나 리딩 능력을 회복시킬 수 있는 별도의 또는 추가의 렌즈이다. 애드온 렌즈는 낭(bag), 고랑(sulcus)에 각막 인레이(inlay) 또는 전방(anterior chamber) 렌즈로서 배치될 수 있다.
독일의 Optocraft 로부터 상업적으로 입수 가능한 고해상도 하트만 샤크(Hartmann Shack) 시스템 "SHSInspect Ophthalmic"과 같은 현대의 렌즈 배율 매핑 장치로, 로컬 굴절 배율과 넓은 범위의 관련 표면 변동을 결정하는 것이 가능하다. 따라서, 이러한 측정은 본 발명에 따라 만들어진 렌즈를 매우 쉽게 식별할 수 있다.
일 실시예에서, 곡률은 상기 광학 중심 주위로 4 mm의 지름을 갖는 원 내에서 대략 2% 내지 대략 15%의 광 손실을 가져다 준다. 사실, 일반적으로 리세스부는 방사상 방향으로 4 mm 더 연장한다. 빛 손실의 계산에서, 2개의 경선 또는 더욱 정확하게는 광학 중심으로부터 렌즈의 림으로 지나가는 경선에 의해 둘러싸이거나 또는 그 내에서 배치된 혼합부가 참조된다.
실제 빛 손실 또는 더 나은 세기의 손실은 Lambda-X SA Rue de l'industrie 37 1400 Nivelles Belgium으로부터 상업적으로 입수 가능한 PMTF로 측정될 수 있다. 이 설비는 세기 손실을 측정할 수 있다. 이 측정의 절차는 후술하는 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용에서 논의될 것이다.
일 실시예에서, 주렌즈부는 대략 -10 내지 대략 +30 디옵터의 광학 배율을 갖는다.
일 실시예에서, 리세스부는 상기 광학 중심으로부터 1.5 mm 이하의 거리에 배치된다. 이 점에서, 거리는 광학 중심으로부터의 가장 가까운 방사상 거리로서 정의된다.
일 실시예에서, 근거리부는 상기 주렌즈부에 대하여 대략 +1.50 내지 대략 +4.00 디옵터의 상대 디옵터를 가진다. 따라서, 이는 예를 들어 리딩부로서 사용을 허용한다. 또한, 주렌즈부와 리세스부뿐만 아니라 중심부의 광학은 원환체(toric) 또는 원통형으로 디자인될 수 있거나 또는 고차의 수차를 보상하도록 디자인될 수 있다. 이러한 종류의 렌즈 디자인은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 알려진 것이며, 본 발명의 다양한 렌즈 부분에 추가로 적용될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 주렌즈부와의 상기 리세스부의 경계는 상기 광학 중심 주위로 4 mm의 지름을 갖는 원 내에서 대략 10% 미만의 광 손실을 가져다 주는 곡률을 갖는다. 이러한 매우 낮은 광 손실은, 특히 광축으로부터 멀어지는 굴절과의 조합으로, 더 높은 콘트라스트 감도와 양호한 리딩 능력을 가져다 준다.
일 실시예에서, 상기 주렌즈부는 실질적으로 곡률 반지름 Rv의 곡률을 가지며, 상기 리세스부의 외부 한계, 즉 표면은 상기 곡률 반지름 Rv 위 또는 내에 있다.
일 실시예에서, 안과용 렌즈는 상기 주렌즈부에 대하여 대략 -2.0 내지 +2.0의 상대 광학 배율을 갖는 중심부를 더 포함한다. 따라서, 리세스부가 덜 깊게 되는 것을 요구하고, 따라서 혼합부가 덜 영향을 받게 하는 것이 가능할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 중심부의 크기는 대략 0.2 - 3.0 mm의 지름을 갖는 외접원 내에 피팅하도록 된다. 따라서, 원거리 시각은 리세스부에 의해 가능한 한 적게 영향을 받을 수 있다. 일 실시예에서, 상기 중심부의 크기는 대략 0.2 - 2.0 mm의 지름을 갖는 외접원 내에 피팅하도록 된다. 일 실시예에서, 상기 중심부는 실질적으로 원형이다.
중심부를 갖는 렌즈의 실시예에서, 렌즈는 중심부와 리세스부 사이에 추가 혼합부를 포함한다. 이 혼합부는 일반적으로 광축에 대하여 동심이거나 거의 동심이다. 일 실시예에서, 추가 혼합부는 매끄러운 전이부를 가진다. 이 대신에, 기울기는 뒤틀림(kink)을 갖는다. 본 실시예에서, 기울기의 1차 도함수는 불연속이다. 따라서, 표면의 곡률 반지름은 뒤틀림을 갖는다. 본 실시예의 이점은 주렌즈부에 대하여 리세부가 덜 깊다는 것이다. 대신에, 추가 혼합부는 계단 함수에 가깝거나 계단 함수에 근접하거나 또는 단계 함수이다. 이 추가 혼합부가 동심이기 때문에, 이는 시각에서 방해를 거의 발생시키지 않는다.
일 실시예에서, 상기 리세스부는 상기 광학 중심을 통과하여 지나가는 반경선과 경계를 접하며, 따라서, 상기 리세스부는 경선 구역으로서의 형상을 가진다. 사실, 주렌즈부와 리세스부를 혼합하는 혼합부는 가능한 한 많이 경선을 추종한다. 사실, 이러한 혼합부는 광학 중심을 통과하여 지나가는 2개의 반경선 사이에 배열될 것이다.
상기 중심부를 포함하는 일 실시예에서, 상기 리세스부는 상기 중심부와 경계를 접하는 적어도 하나의 경계에 있다.
상기 중심부를 포함하는 일 실시예에서, 상기 중심부는 대략 0.60 - 1.20 mm의 단면을 가진다. 이는 예를 들어 콘트라스트 감도에 가능한 한 영향을 거의 미치지 않는 리세스부를 허용한다.
경선 구역으로서의 형상을 가지는 상기 리세스부를 포함하는 일 실시예에서, 상기 리세스부는 대략 160 - 200도의 끼인각(included angle)을 갖는다. 이러한 실시예에서, 주렌즈부와의 적어도 2개의 경계는 경선을 실질적으로 추종한다. 실제로, 이러한 경계는 혼합부에 의해 형성된다. 전술한 바와 같이, 일반적으로 이러한 혼합부는 2개의 반경선 사이에서 클램핑된다. 실제로, 후술되는 최적화된 곡선을 이용할 때, 혼합부는 경선을 정확하게 추종하지 않으며, 약간 만곡될 것이다. 일 실시예에서, 상기 리세스부는 대략 175 - 195도의 끼인각을 갖는다.
일 실시예에서, 안과용 렌즈는 대략 5.5 - 7mm의 단면을 갖는다. 특히, 안구내 렌즈 또는 콘택트 렌즈와 유사한 다른 안과 지원 렌즈의 경우 이러한 지름 범위에 있을 것이다.
일 실시예에서, 상기 주렌즈부는 원거리 렌즈의 형상을 갖는다.
일 실시예에서, 상기 리세스부는 리딩부를 형성한다.
상기 중심부를 더 포함하는 일 실시예에서, 상기 리세스부는 2개의 반경선 및 상기 중심부로부터 떨어져 있는 동심의 위선과 경계를 접한다.
일 실시예에서, 상기 리세스부는 상이한 광학 배율을 갖는 적어도 2개의 부구역을 포함한다.
일 실시예에서, 상기 부구역은 동심이다.
일 실시예에서, 상기 부구역의 광학 배율은 방사상 방향으로 증가한다.
일 실시예에서, 상기 부구역의 광학 배율은 방사상 방향으로 감소한다.
일 실시예에서, 상기 리세스부의 광학 배율은 방사상 방향으로 증가한다. 따라서, 주렌즈부와, 있다면 중심부 및 리세스부에 제공된 근거리부 또는 리딩부 사이의 중간 시각부를 제공하는 것이 가능하다. 이러한 증가하는 광학 배율 영역 또는 구역 사이의 혼합은 주의 깊게 디자인되어야 한다. 이 혼합부에서 더 작은 단차의 보상을 필요로 할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 리세스부는 굴절 광학부를 포함한다. 굴절 광학부는 리세스부의 표면쪽으로 중첩될 수 있다. 일반적으로, 렌즈 표면에 중첩된 굴절 광학부가 알려져 있다. 그러나, 리세스부의 경우, 리세스부가 덜 깊게 되도록 허용할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 리세스부는 중심의 제1 부구역과, 상기 제1 부구역의 양측에 외접하는 2개의 추가 부구역을 포함한다. 일 실시예에서, 상기 제1 부구역은 상기 추가 부구역의 광학 배율보다 더 큰 광학 배율을 갖는다. 일 실시예에서 2개의 상기 추가 부구역은 상기 주렌즈부의 광학 배율보다 더 큰 광학 배율을 갖는다.
일 실시예에서, 경선은 상기 리세스부와 경계를 접한다. 사실, 2개의 반경선이 상기 리세스부와 경계를 접하고, 따라서 리세스부를 섹터부 또는 웨지부(파이의 웨지와 유사한)로서 정의한다. 안과용 렌즈가 위에서 정의한 바와 같은 중심부를 가진다면, 이 섹터부는 단부가 없는 섹터부를 형성하는 부분을 갖는다.
일 실시예에서, 상기 혼합부는 17°, 특별한 실시예에서 15° 미만의 각도로 둘러싸는 경선 내에 있다. 일 실시예에서, 상기 혼합부는 심지어 5° 미만의 각도로 둘러싸는 반경선 내에 있도록 설계될 수 있다. 그러나, 이는 곡선 및 곡선의 기울기 또는 도함수에 대한 매우 주의 깊은 디자인을 요구한다.
일 실시예에서, 상기 혼합부의 기울기는 S 형상의 곡선을 가지며, 가장 가파른 부분에서 0.4보다 더 큰 실시예에서, 상기 광학 중심으로부터 1.6mm에서의 상기 혼합부의 중심 범위에서 0.1보다 큰 기울기 또는 1차 도함수를 갖는 가파른 정도를 가진다. 일 실시예에서, 가장 가파른 부분에서 0.7보다 더 큰 실시예에서, 상기 광학 중심으로부터 2.8mm에서의 상기 혼합부의 중심 범위에서 0.2보다 큰 기울기 또는 1차 도함수를 갖는 가파른 정도를 가진다.
일 실시예에서, 적어도 하나의 상기 혼합부, 특히 적어도 하나의 반경선 혼합부는, 상기 주렌즈부의 표면으로부터 상기 리세스부의 표면을 향하여 지나가는 1차 포물선을 추종하는 S 형상의 곡선을 가지며, 상기 1차 포물선에 연결하는 중간 곡선부를 가지며, 상기 리세스부의 표면에서 끝나는 2차 포물선을 계속 추종한다.
일 실시예에서, 가장 가파른 부분에서의 상기 중간 곡선부는 상기 광학 중심으로부터 0.4mm에서 적어도 0.05, 일 실시예에서 0.8mm에서 적어도 0.1, 일 실시예에서 1.2mm에서 적어도 0.15, 일 실시예에서 1.6mm에서 적어도 0.2, 일 실시예에서 2.0mm에서 적어도 0.3, 일 실시예에서 2.4mm에서 적어도 0.4, 일 실시예에서 2.8mm에서 적어도 0.5의 1차 도함수를 가진다.
본 발명은, 전술한 것 중 어느 하나에 따른 안과용 렌즈를 포함하고, 상기 주렌즈부가 대략 -10 내지 +5 디옵터의 광학 배율을 갖는, 낭(bag), 고랑(sulcus)에 각막 인레이(inlay) 또는 전방 렌즈로서 삽입되는 애드온 안구내 렌즈에 관한 것이다.
또한, 본 발명은, 실질적으로 곡률 반지름 Rv를 갖는 주렌즈부와, 제1 광학 특성을 가지며 대략 0.2 - 2.0 mm의 단면을 갖는 실질적으로 원형인 중심부와, 상기 실질적으로 원형인 중심부, 상기 중심부를 통과하는 2개의 경선, 상기 중심부에 대하여 실질적으로 동심인 하부 경계와 접하는 리세스부를 포함하는 경선부를 포함하고, 상기 경선부는 상기 렌즈에서 리세스부로서 형성되고, 상기 리세스부의 외부 경계는 상기 곡률 반지름 Rv 위 또는 내에 있고, 상기 경선부는 리딩부를 포함하는 안과용 렌즈에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 전술한 안과용 렌즈를 제조하는 방법에 있어서, 렌즈 블랭크(blank)가 회전 가공 홀더에 배치되어 하나 이상의 재료 제거 장치의 영향을 받는 회전 단계를 포함하고, 상기 회전 단계 동안에, 상기 안과용 렌즈에서 적어도 하나의 리세스부를 형성하도록 회전하는 렌즈와 상기 재료 제거 장치는 회전축의 방향으로 서로에 대하여 그리고 서로로부터 이동되는 안과용 렌즈 제조 방법에 관한 것이다. 이 제조 방법은 필요한 특성을 갖는 렌즈의 생산을 허용한다.
또한, 본 발명은, 실질적으로 원형인 중심 렌즈부, 상기 중심 렌즈부에 이웃하는 하부 렌즈 부분에 있는 하부 렌즈부, 및 추가 렌즈부가 제공된 눈 보조 다초점 보정 렌즈에 있어서, 상기 하부 렌즈부는 상기 중심 렌즈부로부터 상기 렌즈의 림을 향하여 지나가는 양측을 포함하는 리세스부를 포함하며, 상기 하부 렌즈부의 외부 경계는 상기 추가 렌즈부의 반지름 Rv와 일치하는 원점 및 곡률 반지름을 갖는 가상적인 구 위 또는 내부에 있고, 상기 양측은 상기 추가 렌즈부의 표면으로부터 상기 하부 렌즈부의 상기 리세스부 표면으로의 경사를 제공하고, 상기 경사는 상기 추가 렌즈부의 표면으로부터 상기 하부 렌즈부의 표면을 향해 지나가는 1차 포물선을 추종하고 상기 리세스부 표면에서 끝나는 2차 포물선을 계속 추종하는 눈 보조 다초점 보정 렌즈에 관한 것이다.
또한, 본 발명은, 주렌즈부, 리세스부, 광학 중심 및 상기 광학 중심을 실질적으로 관통하는 광축을 포함하는 안과용 렌즈에 있어서, 상기 주렌즈부는 상기 리세스부와 적어도 하나의 경계를 가지며, 상기 리세스부는 상기 광학 중심으로부터 떨어져 배치되고, 상기 주렌즈부와의 상기 리세스부의 경계는 상기 광축으로부터 멀어지도록 빛을 굴절시키는 형상을 갖는 혼합부로서 형성되고, 상기 주렌즈부, 상기 중심부, 상기 리세스부 및 상기 혼합부는 11 - 19세 및 50 - 75세의 개체 표준 사이에 적어도 있는 3 내지 18의 공간 주파수(cpd)에서 수술 후 6개월 내의 일반적으로 대략 85 cd/m2에서의 명순응 빛 상태 하에서 LogCS 특성을 제공하는 배치 및 형상을 갖는 안과용 렌즈에 관한 것이다.
본 렌즈의 일 실시예에서, 대략 6 내지 18의 공간 주파수(cpd)에서, 수술 후 6개월 내의 일반적으로 대략 85 cd/m2에서의 명순응 빛 상태 하에서의 LogCS 특성은 건강한 눈을 갖는 20 내지 55세 성인의 개체 표준 위의 정규화 범위 내에 있다.
또한, 본 발명은, 주렌즈부, 광학 중심으로부터 떨어져 배치된 리세스부, 및 상기 광학 중심에 있고 실질적으로 원형이고 대략 0.8 내지 2.8mm의 지름을 가지며 일측에서 상기 리세스부와 경계를 접하는 중심부를 포함하고, 상기 중심부의 지름은 착용자의 동공 크기로 맞추어지는 안구내 렌즈에 관한 것이다.
일 실시예에서, 상기 중심부의 지름은 사무실 조명 조건, 즉 200 내지 400 룩스에서 착용자의 동공 지름의 대략 20 내지 40%이다. 따라서, IOL은 주문 제작될 수 있다.
여기에서 설명된 다양한 양태 및/또는 특징은 조합될 수 있다. 또한, 특징 및 양태는 예를 들어, 방법을 제공하는 생산, 특정 종류의 안과용 렌즈, 여기에서 언급된 것과 유사한 특정 종류의 안과용 렌즈에 대한 양태, 또는 혼합부 또는 전이 구역, 리세스부 및 그 특징, 또는 중심부와 같은 특정 특징을 참조하는 하나 이상의 분할 출원의 일부를 형성할 수 있다.
본 발명은 다음의 첨부된 도면에 도시된 다초점 섹터 안과용 렌즈(MSOL, Multifocal Sector Ophthalmic Lens)의 실시예를 참조하여 설명될 것이다:
도 1은 인간의 눈의 단면도이다;
도 2는 IOL을 갖는 인간의 눈의 단면도이다;
도 3은 광학 중심 및 리세스브를 갖는 MSIOL의 일시예의 전면도이다;
도 4는 도 3에 따른 MSIOL의 측면도이다;
도 5는 도 3에 따른 MSIOL의 선 IV에 대한 단면도이다;
도 6은 도 5에 따른 단면도의 상세이다;
도 7은 도 3에 따른 MSIOL의 전면 사시도이다;
도 8은 도 3에 따른 MSIOL의 후면 사시도이다;
도 9는 경선으로 분할된 3개의 광학 섹터로 세분화된 리세스부와 하나의 중심 광학 섹터를 갖는 MSIOL의 다른 실시예의 전면도이다;
도 10은 도 9에 따른 MSIOL의 측면도이다;
도 11은 도 9에 따른 MSIOL의 전면 사시도이다;
도 12는 함몰된 회절성 반경선(semi-meridian) 섹터 요소를 갖는 MSIOL의 다련 변형예의 전면도이다;
도 13은 도 12에 따른 MSIOL의 측면도이다;
도 14는 도 12에 따른 MSIOL의 선 XIV에 대한 단면도이다;
도 15는 도 14에 따른 단면의 상세이다;
도 16은 도 12에 따른 MSIOL의 전면 사시도이다;
도 17은 전이부, 또는 혼합 구역 또는 혼합부의 최적화된 전이부 궤적 및 코사인 궤적의 비교이며, 동시에 최적화된 프로파일로 더 큰 변위가 가능하다는 것을 보여준다;
도 18은 임의의 스케일링 및 전이부가 없는 간격 [-10, 10] 사이의 S 형상 함수를 나타낸다;
도 19는 S 형상 전이 동안의 경험 또는 유효 가속도(2차 도함수)를 나타낸다;
도 20은 본 문헌에서 고유로 설명된 방법에 따라 필요한 전이 시간 및 거리를 계산함으로써 전이 구역의 폭을 감소시키는 것을 도시하며, 전이 구역의 폭은 중심 근처에서 0이다;
도 21 내지 26은 안과용 렌즈의 여러 실시예의 다양한 부분에서의 에너지 분포를 나타내는 그래프이다;
도 27 내지 29는 안과용 렌즈의 측정된 데이터이다;
도 30 내지 32는 혼합 구역, 혼합부, 전이 구역 또는 전이부의 가파른 정도에 대한 그래프이다;
도 33 및 34는 공간 주파수에 대한 LogCS를 나타내는 테스트 결과이다;
도 35는 실시예들 중 하나의 표면 모델을 나타낸다;
도 36은 측정 장치 PMTF의 개략적인 설정이다.
본 발명의 바람직한 실시예가 상세하게 설명된다. 도면을 참조하면, 도면들을 통해서 유사한 도면 부호는 유사한 부분을 나타낸다. 여기에서의 설명 및 특허청구범위 전체에 걸쳐 사용된 바와 같이, 본문에서 명시적으로 달리 나타내지 않는 한, 단수, 복수 및 상기는 복수의 개념을 포함하고, "내에서"의 의미는 "내에서" 및 "위에서"의 의미를 포함한다. 달리 정의되지 않으면, 여기에서 사용된 모든 기술 및 과학 용어는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 바와 동일한 의미를 갖는다. 일반적으로, 여기에서 사용된 전문 용어 및 실험실 절차는 잘 알려진 것이며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 일반적으로 채용된다. 본 발명이 속하는 기술 분야 및 다양한 일반적인 문헌에서 제공된 것과 같은 통상적인 방법이 이러한 절차에서 사용된다.
전측(anterior) 광학 섹터는 바람직하게는 후측(posterior) 표면의 기하학적 중심과 동심이라는 것이 이해되어야만 한다.
"수직 경선(vertical meridian)"은 MSIOL이 눈의 미리 정해진 배향으로 유지될 때, MSIOL의 전측 표면의 상부로부터 중심을 통해 하부로 수직으로 지나가는 가상적인 선을 말한다.
"수평 경선(horizontal meridian)"은 MSIOL이 눈의 미리 정해진 배향으로 유지될 때, MSIOL의 전측 표면의 왼쪽으로부터 중심을 통해 오른쪽으로 수직으로 지나가는 가상적인 선을 말한다. 수평 경선 및 수직 경선은 서로 수직이다.
"표면 패치(surface patch)"는 서로 1차 도함수, 바람직하게는 2차 도함수에서 연속인 곡률 및 선의 조합을 말한다.
"외부 경계(outer boundary)"는, MSIOL의 표면에서의 중심 광학 구역이 아닌 구역에 관하여, 구역의 2개의 주변 경계 중 전측 표면의 기하학적 중심으로부터 더 먼 하나를 말한다.
"내부 경계(inner boundary)"는, MSIOL의 표면에서의 중심 광학 구역이 아닌 구역에 관하여, 구역의 2개의 주변 경계 중 전측 표면의 기하학적 중심으로부터 더 가까운 하나를 말한다.
"반경선(semi-meridian)"은 MSIOL의 전측 표면의 기하학적 중심으로부터 렌즈의 엣지로 방사상으로 지나가는 가상적인 선을 말한다.
"수직 경선의 상부(upper portion of the vertical meridian)"는 렌즈가 눈의 내부에서 미리 정해진 배향으로 유지될 때 MSIOL의 전측 표면의 기하학적 중심 위에 있는 수직 경선의 절반을 말한다.
"수직 경선의 하부(lower portion of the vertical meridian)"는 렌즈가 눈의 내부에서 미리 정해진 배향으로 유지될 때 MSIOL의 전측 표면의 기하학적 중심 아래에 있는 수직 경선의 절반을 말한다.
"연속 전이부(countinuous transition)"는, 2 이상의 섹터에 관하여, 이러한 섹터의 기울기가 적어도 1차 도함수, 바람직하게는 2차 도함수에서 연속인 것을 의미한다.
"수직 경선 평면(vertical meridian plane)"은 MSIOL의 광축 및 MSIOL의 전측 표면에서의 수직 경선을 절단하는 평면을 말한다.
MSIOL의 섹터 또는 부분에 관하여 여기에서 사용되는 바와 같이, "베이스라인 배율(baseline power)", "광학 배율(optical power)", "추가 배율(add power)", 및 "디옵터 배율(diopter power)"은, 렌즈가 예를 들어 각막, MSIOL, 망막, 및 이러한 요소를 둘러싸는 물질과 같은 안 렌즈 시스템의 일부인 때의, 섹터의 유효 광학 또는 디옵터 배율을 말한다. 이 정의는 각막의 배율에 의해 발생되는 MSIOL 표면을 교차하는 빛의 발산 또는 각도에 대한 영향을 포함할 수 있다. 소정의 경우에, 디옵터 배율을 계산하기 위한 알고리즘은 세분된 섹터의 MSIOL을 포함하는 인간의 눈에 대한 빛 추적 모델로 시작할 수 있다. MSIOL 표면에서의 특정 방사상 위치에서, 스넬의 법칙이 굴절을 따르는 광선의 각도 각도를 계산하는데 적용될 수 있다. 표면에서의 한 지점과 광축(대칭축) 사이의 거리의 광 경로 길이는 로컬 파면의 로컬 곡률 반지름을 정의하는데 사용될 수 있다. 이러한 방법을 이용하여, 디옵터 배율은 이 로컬 곡률 반지름으로 나눈 굴절률에서의 차이와 동일하다.
본 발명은 안과용 렌즈를 계산하는 것을 목적으로 하며, 일 양태에서, 적어도 하나의 반경선 광학 섹터가 방사상이거나 세분화된 각도이고, 원거리부의 (가상) 경계 내부에 위치하는 내부 섹터, 중간 섹터, 및 외부 섹터를 포함할 수 있는 적어도 2개의 반경선을 갖는 신규의 MSIOL(Multifocal Sector Intra Ocular Lens)에 관한 것이다. 내부 섹터는 제1 광학 배율을 가지며, 제1 광학 배율에 인접한 중간 섹터는 제2 광학 배율을 가진다. 제2 광학 배율에 인접한 외부 섹터는 제3 광학 배율을 가지는 반면, 반경선 섹터의 경계 사이의 단차는 황반으로 향하는 빛 에너지를 최대화하고, 더 큰 동공 크기에서 블러 또는 할로를 감소시키기 위하여 최적화된 전이 프로파일에 의해 결합된다. 안과용 렌즈의 반경선 섹터는 연속적인 배율 프로파일 또는 서로 혼합된 이산적인 광학 부(sub) 원형 섹터, 또는 그 조합을 가질 수 있다. 세분화된 섹터(들)은 리딩 거리 또는 중간 거리에서 선명한 시각을 제공할 것이다. 반면, 원거리 시각 및 콘트라스트 감도가 더 큰 동공 크기에서 감소된 블러 및 할로를 갖는 단초점 안과용 렌즈에 필적할 만하다. 또한, 본 발명은 비중심화(decentration) 범위에 대하여 구면 수차(예를 들어, 상이한 비구형)를 포함하는 상이한 각막 수차를 갖는 눈에 걸쳐 양호하게 수행되도록 구성될 수 있다.
안과용 렌즈는 "베이스라인 배율"로서 정의된 일반적으로 주렌즈부의 원거리 시각에 대한 명목 광학 배율, 명목 광학 배율 또는 베이스라인 배율의 상부에 더해지며 리딩부를 위하여 의도된 "추가 배율"을 가지도록 디자인될 수 있다. 또한, 종종, 사용되는 특정 환경에 맞는 중간 광학 배율이 정의된다. MSIOL의 경우, MSIOL의 명목 광학 배율 또는 베이스라인 배율이 일반적으로 대략 -20 디옵터 내지 적어도 대략 +35 디옵터의 범위 내에 있을 것이라는 것이 예상된다. "추가 배율"은 일반적으로 대략 +1 디옵터 내지 적어도 대략 +5 디옵터의 범위에 있을 것이다. 바람직하게는, MSIOL의 명목 광학 배율은 대략 10 디옵터 내지 적어도 대략 30 디옵터에 있고, "추가 배율"은 대략 +1.50 디옵터 및 +4.00 디옵터일 것이다. 소정의 애플리케이션에서, MSIOL의 명목 광학 배율은 대략 +20 디옵터이고, 추가 배율은 대략 +3.00 디옵터이며, 이는 인간의 눈에서 본래의 수정체를 대체하는데 필수적인 일반적인 광학 배율이다.
도 1에서, 본래의 수정체(106)를 갖는 인간의 눈(100)의 개략도가 도시된다. 눈은 유리체(101)와 각막(102)을 갖는다. 눈은 전방(anterior chamber)(103), 홍채(104) 및 수정체를 유지하는 모양체근(ciliary muscle)(105)을 갖는다. 눈은 후방(posterior chamber)(107)을 갖는다. 도 2에서, 원래의 수정체(106)를 대체하는 안내용 렌즈(intra ocular lens)를 갖는 눈이 도시된다.
도 3에서, 햅틱(haptic)(2)과 렌즈 구역 또는 렌즈부(3)를 갖는 안내용 수정체(IOL)(1)의 실시예가 도시된다. 렌즈부(3)는 IOL(1)의 실제 광학 활성부이다. 햅틱(2)은 다른 형상을 가질 수 있다. 본 실시예에서, 렌즈부(3)는 일반적으로 실질적으로 원형인 중심부(6)를 가진다. 이는 완전한 원으로부터 약간 벗어날 수 있지만, 대부분의 실시예에서는 구체적인 렌즈 디자인에서 가능한 한 둥글거나 원형이다. 렌즈부(3)는 리세스 영역에서 경선을 더 갖는다. 이 리세스는 렌즈부(3)의 나머지 렌즈부(4)의 만곡된 표면 아래에 있다. 다른 말로 하면, 나머지 렌즈부(4)의 만곡된 표면은 곡률 반지름(Rv)을 가지며, 경선부의 리세스는 곡률 반지름(Rv)에 또는 그 내에 놓인다(도 4 참조). 렌즈부의 만곡된 표면은 구형이 아니거나(non-spherical) 비구형일(aspheric) 수 있다는 것이 명확하여야 한다. 사실, 만곡된 표면은 예를 들어 US 7.004.585의 컬럼 6, 7 및 8에 설명된 바와 같을 수 있다. 특히, 제르니케 다항식이 안과용 렌즈의 임의의 만곡된 표면을 설명하는데 사용될 수 있다. 본 실시예에서, 경선부는 동심의 2개의 부구역(7, 8)로 분할된다.
다양한 부분, 즉, 중심부(6), 내부 경선부(7) 및 다른 경선부(8)는, 각각 나머지 렌즈부(4)와 상이한 굴절각 또는 배율을 가진다. 렌즈부(3)가 선 R 및 S의 교차선을 통과하는 축을 갖는 구의 일부로서 고려될 때, 중심부(6)도 제1 위선(latitude)과 경계를 접하는 것으로 정의된다. 이 정의에서, 부구역(7)은 2개의 경선, 위선의 제1 위선 및 제2 위선과 경계를 접하는 것으로 정의될 수 있다. 대부분의 실시예에서, 경선부(제도법에서, 이러한 형상의 영역은 "경선 구역(longitudinal zone)"이라고도 한다)는 "리딩부(reading part)"라 한다.
MSIOL은 렌즈부(3) 상에서 또는 그 내부에 경계를 접하는 근거리부 또는 리딩부를 포함하는 반면, 이러한 부분 사이의 전이는 코사인 함수 또는 S형 함수로 수행되며, 바람직하게는 아래에서 논의되는 최적화된 전이 함수로 결합된다. 일반적인 용어에서, 이러한 일반적이 전이부 곡선은 S 형상 곡선이라 한다. 이러한 전이부는 폭을 가지며, 혼합 구역 또는 전이 구역이라 한다.
일 실시예에서 근거리부 또는 리딩부는 대략 160도 내지 200도의 끼인각(included angle) α를 가진다. 다른 실시예에서, 끼인각은 대략 175 내지 195도이다. 리딩부는 적어도 2개의 가상의 원형 섹터(7, 8)로 광학적으로 세분화될 수 있어, 광축 또는 기하학적인 축에 대하여 방사상인 연속하는 전이 표면을 형성한다. 이러한 원형 섹터(7, 8)의 필요한 형상(및 함몰된 표면의 만곡부)은 적어도 구면 수차의 양을 제어하고 더하여 상의 급변을 피하도록 탐색하는 광선을 이용하여 계산될 수 있다. 렌즈부(3)에서의 기준선은 가상적이며 치수에 대한 기준을 위한 것이다. 그러나, 실제 제품에서는 보이지 않는다.
본 실시예에서의 렌즈부(3)는 대략 5.5 내지 대략 7 mm의 외경을 가진다. 바람직한 실시예에서, 이는 대략 5.8 내지 6.2mm이다. 중심부 또는 내부 섹터(6)는 베이스라인 배율과 적어도 동일한 광학 배율을 갖는다. 바람직하게는, 내부 원형 섹터 또는 중심부(6)의 광학 배율은 추가 배율의 0% 내지 100%이다.
일 실시예에서의 중심부(6)는 대략 0.2 mm 내지 2.0 mm의 지름을 가진다. 일 실시예에서, 중심부(6)의 지름은 대략 0.60 내지 1.20 mm에 있다. 중심부(6)가 완전한 원형이 아닌 경우, 이는 여기에서 언급된 지름 범위를 갖는 외접원이다.
원형 섹터 또는 중심부(6)는 베이스라인 배율과 적어도 동일한 광학 배율을 가진다. 본 실시예에서, 리세스부는 2개의 표시된 부구역을 가지며, 제1 부구역(7)은 중심부(6) 근처에 있다. 이러한 내부 부구역은 대략 1.5 내지 2.3 mm의 위선 반지름을 가진다. 일 실시예에서, 이는 1.8 내지 2.1 mm이다. 외부 부구역(8)은 베이스라인 배율 이상의 배율을 가진다. 일 실시예에서, 광학 배율은 추가 배율의 0 내지 100%이다. 따라서, 이는 주렌즈부 또는 중심부와, 외부 부구역(8) 내의 근거리부 사이에서 중간부를 형성한다. 외부 부구역(8)의 위선 반지름은 대략 2.2 내지 2.7 mm의 치수를 갖는다. 일 실시예에서, 이는 2.3 내지 2.6 mm일 수 있다. 이 실시예에서, 주렌즈부는 부분(9)에서 거의 연속한다. 렌즈 주렌즈부(5)가 연속한하는 외부 경계 반지름은 대략 2.6 mm 내지 2.8 mm의 위선 반지름을 가질 수 있다. 다른 실시예에서, 원거리 시각에 대하여 리세스부가 가능한 한 적게 중심부를 방해하거나 이에 영향을 미치도록 동심의 여러 부구역이 제공될 수 있다.
IOL(1)은 리세스부(7, 8)와 경계를 접하는 2개의 반경선 혼합 구역 또는 혼합부(10)를 가진다. 혼합부(10)와 경계를 접하는 이러한 반경선은 각도 γ를 갖는다. 일 실시예에서, 이 각도는 35°보다 작을 것이다. 일 실시예에서, 이는 17°보다 작을 것이다. 특히 각도 γ는 5°보다 작을 것이다. 보통은 이는 대략 1°보다 클 것이다.
본 실시예에서의 리스세부는 광축 R에 대하여 동심인 혼합 구역(11)을 더 가진다. 주렌즈부(4)는 도면 부호 9로 표시된 동심 영역에서 연속한다.
도 9 내지 11에서, 안내용 렌즈로서의 안과용 렌즈의 다른 예에 대한 여러 도면이 도시된다. 본 실시예에서, 다시, 리세스부는 부구역으로 분할된다. 여기에서, 2개의 외부 부구역(7)은 중심 부구역(8')의 양측에서 각도를 가지면서 배열된다. MISOL은 160 내지 200도, 바람직하게는 175 내지 195도의 전체 끼인각 α를 갖는 리세스부를 구비한 주렌즈부(4)를 포함한다. 외부 부구역(7)의 끼인각은 대략 10 내지 30도이다. 일 실시예에서, 이는 대략 15 내지 25도이다. 중심 부구역(8')의 끼인각 β는 대략 80 내지 120도이다. 일 실시예에서, 중심 부구역(8')은 85 내지 100도이다.
근거리 및 중간 시각을 위한 부구역(7, 8')의 전체 끼인각은 주렌즈부(4)에 의해 한정된다. 다양한 부분 사이의 전이부 또는 혼합 구역은 코사인 함수 또는 S형상 함수를 추종한다. 일 실시예에서, 아래에서 설명되는 최적화된 전이 함수를 추종한다. 이러한 최적화된 전이 프로파일 때문에, 이러한 가상적인 전이 라인의 적어도 하나는 만곡될 것이다.
부구역(7, 8')은 기하학적 축 주위로 방사상으로 배열된다. 이러한 원형부의 광학적 형상은 구면 수차의 양을 제어하고 상의 급변을 방지하기 위하여 광선으로 탐색된다. 렌즈부에서의 기준선은 가상적이며 치수에 대한 기준을 위한 것으로 실제 제품에서는 보이지 않는다. 렌즈부는 5.5 내지 7 mm의 외경을 갖는다. 일 실시예에서, 지름은 대략 6 mm이다. 중심부(6)는 주렌즈부의 베이스라인 배율과 적어도 동일한 광학 배율을 가진다. 중심부의 지름은 대략 0.2 mm 내지 2.0 mm의 지름을 가진다. 일 실시예에서, 지름은 대략 0.40 내지 1.20 mm이다. 리세스부는 대략 1.5 내지 2.3 mm의 방사상 폭을 가진다. 일 실시예에서, 폭은 대략 1.8 내지2.1 mm이다. 일 실시예에서, 외부 부구역(7)은 추가 배율의 대략 30 내지 60%, 즉 중심부(8')의 상대 디옵터의 대략 30 내지 60%의 광학 배율을 가진다.
또한, 도 3 내지 8에 도시된 바와 같은 MSIOL도 회절 광학 소자(DOE, Diffractive Optical Element)(20)와 같은 다른 광학 장치와 연계하여 사용될 수 있다. 도 12 내지 16에 도시된 실시예에서, 이러한 실시예가 도시된다. 그 MSIOL은 제1 광학 배율을 갖는 굴절 반경선부와 같은 형상의 함몰된 렌즈부(7)를 포함한다. 리세스부의 전체 끼인각 γ는 대략 160 내지 200도일 수 있다. 일 실시예에서, 내각은 대략 175 내지 195도이다. 회절 광학 소자(20)는 리세스부(7)의 표면에 중첩된다. 이는 더 큰 스케일의 특징부로 과장된 방법으로 도시된다. 실제로, 회절 광학 소자(20)의 특징부는 대략 0.5 내지 2 미크론의 크기일 수 있다. 일 실시예에서, 회절 광학 소자(20)는 리세스부(7)의 외부 방사상부에 제공될 수 있다. 따라서, 중심부(6)는 주렌즈부(4)에 대하여 동일한 광학 배율을 가지거나 또는 대략 1 디옵터까지만 다를 수 있다. 리세스부(7)의 제1 부구역은 중심부(6)에 대하여 0.5 내지 2 디옵터 상이할 수 있다.
도 3 내지 8에서 설명된 바와 같은 굴절 리딩부는 색수차를 보상하거나 MSIOL의 원거리 및 리딩 성능을 더 개선하기 위하여 추가의 DOE 소자를 가질 수 있다. 이는 도 12 내지 16에 도시된다. DOE 부(20)는 구면 수차의 양을 제어하고 할로 및 눈부심을 더 감소시키기 위하여 광선으로 탐색될 수 있다. 또한, 렌즈 구역(3)은 대략 5.5 내지 7 mm의 외경을 가진다. 일 실시예에서, 이는 대략 5.8 내지 6.2 mm이다. 중심부(6)는 나머지 렌즈부(4)의 베이스라인 광학 배율과 적어도 동일한 광학 배율을 가진다. 바람직하게는, 내부 원형 섹터(7)의 광학 배율은 추가 배율의 0% 내지 100%이다. DOE(20)에 대한 굴절 베이스로서 사용되는 매입된 반경선 원형 섹터는 추가 배율의 10% 내지 100%의 광학 배율을 가진다. 리세스부는 1.5 내지 2.3 mm의 폭(중심 구역의 단부에서 혼합부(11)까지)을 갖는다. 일 실시예에서, 이는 1.8 내지 2.1 mm이다. DOE(20)는 베이스라인 배율 및 중간 추가 배율에 대하여 구성될 수 있다.
일 실시예에서, 도 3 내지 16에서 설명된 실시예의 리세스부와 경계를 접하는 전이 구역 또는 혼합 구역(10)은 코사인 함수 또는 S형 함수를 추종할 수 있다. 일 실시예에서, 전이 구역(10)은 아래에서 설명되는 최적화된 전이 함수를 따른다. 또한, 전이 또는 혼합 구역(13, 13')도 이러한 함수를 추종할 수 있다.
실시예
IOL에 대한, 도 3 내지 8에 기초한 여러 렌즈 구성이 아래에 제공된다. 여러 동공 지름에 대하여, 다양한 섹터(구역 또는 영역)에 의해 덮인 영역이 mm2로 도시된다. 여러 그래프에서, 다양한 섹터에 의해 덮인 영역에 기초한 이론적으로 결정된 상대 빛 에너지가 도시된다(섹터 반지름 중심(Sector Radius Center)은 중심부의 반지름을 말한다). 렌즈가 곡률 반지름을 가지지 않는 것, 즉 평탄한 표면인 것으로 하여 이론적인 예시적 계산이 수행되었다. 본 방법은 렌즈 표면의 곡률이 광학 배율에 따라 변하기 때문에 계산을 간소화하기 위하여 선택되었다. 본 실시예에서 사용된 표면 영역을 계산하기 위한 수학식은 다음과 같다.
Figure pat00001
Figure pat00002
Figure pat00003
Figure pat00004
이러한 값들은 측정값을 이용하여 결정될 수도 있다는 것이 밝혀졌다. 이를 위하여, PMTF라 하는 설비가 사용될 수 있다. 이 설비는 벨기에의 Nivelles 1400, Rue de l'industrie 37의 Lambda-X SA로부터 입수 가능하다. 측정 절차에서, IOL은 ISO 모델 눈에 배치된다. PMFT의 원리에 대한 개략적인 도면은 광원(380), 공간적으로 정의된 광 영역을 제공하는 타겟(381), 시준 렌즈(382), 조리개(aperture)(383), 한 세트의 렌즈(L1, L2), 큐벳(cuvette)에서 IOL을 유지하는 ISO 눈 모델(384), 변환 테이블(386)에 있는 현미경(385) 및 상기 현미경(385)에 장착된 CCD 카메라(387)를 도시하는 도 36에 도시된다. 아래에서 사용된 측정에서, 눈 모델은 동공을 시뮬레이션하기 위한 4 mm 지름의 조리개를 갖는다.
측정 절차 및 데이터 처리는 다음과 같았다. IOL의 측정 순서는 반대가 될 수 있다. 측정에서, 하나의 광학 구역만을 갖는 IOL이 측정되고, 동일하지만 본 발명에 따른 광학 구역을 갖는 IOL이 동일한 절차를 이용하여 측정된다.
측정은 PMFT의 정상적인 사용에 따라 수행된다. 이 경우에, 먼저 리세스부가 없는 기준 IOL이 측정되었다. 초점 평면에서, 조리개의 상 내의 빛이 CCD 센서 상에서 캘리브레이션된 세기를 적분함으로써 측정되었다. 다음으로, 리세스부를 갖는 IOL이 측정되었다. 이를 위하여, 먼저 IOL의 상이한 초점 평면 및 기준 IOL의 초점 평면이 배치된다. 세기는 IOL의 초점 평면에서 측정되었다. 따라서, 원거리 영역(주렌즈부) 및 리세스부에서의 근거리 영역을 갖는 IOL의 경우, 2개의 초점 평면에서의 빛이 측정되었다. CCD 카메라에서의 빛 측정으로부터, 초점 평면에서의 빛이 기준 IOL의 초점 평면에서의 빛에 추가되어 비교되었다. 빛 손실에 대한 측정된 값은 이론적으로 계산된 빛 손실과 매우 양호하게 대응하였다.
실시예 1, 도 24
섹터 각도 원거리 182
섹터 각도 근거리 170
섹터 각도 전이부 8 각 리세스 4도 전이
섹터 반지름 중심 0.57
동공
지름		 4.00 4.00 3.50 3.50 3.00 3.00 2.50 2.50 2.00 2.00 1.50 1.50 1.14 1.14
동공 영역 12.57 9.62 7.07 4.91 3.14 1.77 1.02
근거리
섹터
영역		 5.45 43% 4.06 42% 2.86 40% 1.84 37% 1.00 32% 0.35 20% 0.00 0%
원거리
섹터
영역		 6.86 55% 5.37 56% 4.08 58% 2.99 61% 2.09 67% 1.40 79% 1.02 100%
전이부
영역		 0.26 2.0% 0.19 2.0% 0.13 1.9% 0.09 1.8% 0.05 1.5% 0.02 0.9% 0.00 0%
실시예 2, 도 25
섹터 각도 원거리 170
섹터 각도 근거리 160
섹터 각도 전이부 30 각 리세스 15도 전이
섹터 반지름 중심 0.57
동공
지름		 4.00 4.00 3.50 3.50 3.00 3.00 2.50 2.50 2.00 2.00 1.50 1.50 1.14 1.14
동공
영역		 12.57 9.62 7.07 4.91 3.14 1.77 1.02
근거리
섹터
영역		 5.13 41% 3.82 40% 2.69 38% 1.73 35% 0.94 30% 0.33 19% 0.00 0%
원거리
섹터
영역		 6.47 52% 5.08 53% 3.88 55% 2.86 58% 2.02 64% 1.37 78% 1.02 100%
전이부
영역		 0.96 7.7% 0.72 7.4% 0.50 7.1% 0.32 6.6% 0.18 5.6% 0.06 3.5% 0.00 0%
또한, 리세스부가 없는 IOL도 이용 가능하였다. 이 IOL은 기준 렌즈로서 사용되었다. 이는 주렌즈부에 대하여 +20 디옵터를 가진다. 본 발명의 렌즈는, 주렌즈부에 대하여 +3의 상대 디옵터를 갖는 리세스부를 가진다는 것을 제외하고는 동일하였다. PMTF를 이용한 상술한 측정 절차가 사용되었다. 표에서, 공간적으로 600 mu 지름의 "대형" 원형 소스와 200 mu 지름의 "소형" 소스의 결과를 나타낸다.
소스 소형 대형 소형 대형 소형 대형
동공 지름 4.5 4.5 3.75 3.75 3.00 3.00
원거리 초점에서의 빛 54% 58% 54% 54% 54% 54%
근거리 초점에서의 빛 40% 34% 38% 38% 38% 41%
전이부 영역 6% 7% 8% 8% 8% 6%
따라서, 측정된 결과와 계산된 결과는 필적할 만하다.
실시예 3, 도 26
섹터 각도 원거리 182
섹터 각도 근거리 170
섹터 각도 전이부 8 각 리세스 4도 전이
섹터 반지름 중심 0.25
동공
지름		 4.00 4.00 3.50 3.50 3.00 3.00 2.50 2.50 2.00 2.00 1.50 1.50 0.50 0.50
동공
영역		 12.57 9.62 7.07 4.91 3.14 1.77 0.20
근거리
섹터
영역		 5.84 46% 4.45 46% 3.25 46% 2.23 45% 1.39 44% 0.74 42% 0.00 0%
원거리
섹터
영역		 6.45 51% 4.96 52% 3.67 52% 2.58 53% 1.69 54% 0.99 56% 0.20 100%
전이부
영역		 0.27 2.2% 0.21 2.2% 0.15 2.2% 0.10 2.1% 0.07 2.1% 0.03 2.0% 0.00 0%
실시예 4, 도 23
섹터 각도 원거리 145
섹터 각도 근거리 145
섹터 각도 전이부 70 각 리세스 35도 전이
섹터 반지름 중심 1
동공
지름		 4.00 4.00 3.50 3.50 3.00 3.00 2.50 2.50 2.00 2.00
동공
영역		 12.57 9.62 7.07 4.91 3.14
근거리
섹터
영역		 3.80 30% 2.61 27% 1.58 22% 0.71 15% 0.00 0%
원거리
섹터
영역		 6.94 55% 5.75 60% 4.72 67% 3.85 79% 3.14 100%
전이부
영역		 1.83 14.6% 1.26 13.1% 0.76 10.8% 0.34 7.0% 0.00 0.0%
실시예 5, 도 22
섹터 각도 원거리 145
섹터 각도 근거리 145
섹터 각도 전이부 70 각 리세스 35도 전이
섹터 반지름 중심 0.00
동공
지름		 4.00 4.00 3.50 3.50 3.00 3.00 2.50 2.50 2.00 2.00 1.50 1.50 0.00 0.00
동공
영역		 12.57 9.62 7.07 4.91 3.14 1.77 0.00
근거리
섹터
영역		 5.06 40% 3.88 40% 2.85 40% 1.98 40% 1.27 40% 0.71 40% 0.00 0%
원거리
섹터
영역		 5.06 40% 3.88 40% 2.85 40% 1.98 40% 1.27 40% 0.71 40% 0.00 100%
전이부
영역		 2.44 19.4% 1.87 19.4% 1.37 19.4% 0.95 19.4% 0.61 19.4% 0.34 19.4% 0.00 0%
실시예 2에 대하여, 측정이 ISO 11979-2에 따라 안과용 광학 벤치(Optocraft optical bench)에서 이루어졌다. 도 27 내지 29에서, +22(도 27), +29(도 28), 및 +15(도 29)의 광학 배율을 갖는 주렌즈부를 구비한 장치에 대한 측정이 도시된다. 리세스부는 +3.0의 (주렌즈부에 대한) 상대 디옵터를 갖는 근거리 시각부를 갖는다. 모든 실시예는 주렌즈부의 광학 배율이 변하는 IOL에 관한 것이다. 도 27에서, 오른쪽 아래가 함몰된다. 도 28에서, 리세스부는 상부 오른쪽이고, 도 29에서, 리세스부는 왼쪽이다. 스케일은 파면(wavefront)/lambda = 0.54 미크론이다. 도 27에서 전체 스케일은 -10.6 내지 4.6이고, 도 28에서 스케일은 대략 -6.8 내지 8.8이고, 도 29에서 스케일은 -12.4 내지 6.3이다. 통상적인 컬러 스케일은 그레이 스케일로 변환되었다.
본 문헌에서 설명된 종류의 MSIOL을 제조할 때, 재료 제거 도구는 일반적으로 회전각과 동기화된 방법으로 회전축에 평행하게 워크피스로부터 멀어지고 그리고 워크피스를 향하여 이동한다. 이러한 방법에서, 반경선 리딩 섹터(7, 8', 20)는 주렌즈부(4)에서 매입되거나 함몰되어 형성될 수 있다. 전이부(10)가 주렌즈부(4)로부터 리세스부(7, 8)로 형성될 때, 도구와 워크피스 또는 렌즈는 서로를 향하여 이동하여야 한다. 전이부(10)가 리세스부(7, 8)로부터 주렌즈부(4)로 형성될 때, 도구 및 렌즈는 서로로부터 멀어져서 이동하여야 한다. 이러한 방법으로 제조될 때, 전이 구역(10, 13, 13')은 리세스부(들)를 주렌즈부(4)로부터 분리한다. 이러한 전이 구역의 치수는 가능한 한 작아야 한다는 것이 명백하여야 한다. 전이 구역이 작거나 좁아 이에 따라 가능한 한 가파르게 된다면, 최상의 결과가 제공된다는 것이 발견되었다.
가장 작은 전이 구역을 형성하기 위하여, 절단 도구 및 렌즈는 가능한 한 빠르게 서로를 향하여 이동하고 서로로부터 멀어져야만 한다. 종종, 도구는 렌즈에 대하여 이동할 것이다. 빠른 변위는 도구가 절단 도구의 제조사에 의해 허용되거나 또는 절단 도구에 의해 할 수 있는 가장 빠른 가속도로 이동되어야 한다. 본 발명의 방법은 절단 도구를 정지한 위치 1에서 정지한 위치 2로 이동시키도록 최적 전이 프로파일을 계산하는 것이다. 위치 1은 원거리부를 처리할 때의 절단 도구의 z 위치에 대응하고, 위치 2는 리딩부를 처리할 때의 절단 도구의 위치에 대응하거나, 또는 그 반대이다.
절단 도구의 이동이 특정된 최대 가속도에 의해 제한된다면, 2개의 위치 사이의 가장 빠른 전이는 전체 전이 동안에 최대 가속도로 빠른 도구의 변위를 수행함으로써 달성된다. 간단한 역학으로부터, 시간 t1 동안의 최대 가속도 amax를 적용한 후의 변위는 다음과 같다:
Figure pat00005
절단 도구는 다음과 같은 속도를 가질 것이다:
Figure pat00006
빠른 도구를 v = 0으로 다시 정지시키기 위하여, 빠른 도구 시스템에 최대 가속도를 다시 인가하지만, 이번에는 반대 방향으로 인가한다. 간단한 역학으로부터, 빠른 도구를 정지시키는데 필요한 시간 t2는 빠른 도구를 가속하는데 필요한 시간과 동일하다.
t2 = t1
전이 시간이 Δt일 때, 전이 시간의 절반은 빠른 도구를 가속하는데 필요하며, 전이 시간의 절반은 빠른 도구를 다시 정시시키는데 필요하다. 이로부터, 도구에 대한 최대 허용 가속도를 사용하는 최적화된 프로파일은 다음과 같이 주어진다:
0≤t≤
Figure pat00007
에 대하여,
Figure pat00008
Figure pat00009
≤t≤
Figure pat00010
에 대하여,
Figure pat00011
여기에서, Δt는 전이 시간이다.
빠른 도구의 최대 가속도 amax에 한정될 때, 전체 최대 변위 Δs는 다음과 같다:
Figure pat00012
변위 Δs를 만드는데 필요한 최소 시간은 다음과 같다:
Figure pat00013
이 시간은 최대 가속도에 한정된 절단 도구로 변위 Δs를 만들기 위한 이론적인 최소 시간이다. 최대 가속도에 관한 동일한 한정을 받는 다른 모든 전이 프로파일은 동일한 변위 Δs를 만들기 위하여 더 큰 시간을 필요로 한다.
중요한 사실은, 실제로 양호한 품질의 회전에 의해 제조된 표면을 획득하기 위하여, 스핀들 속도는 최소의 분당 회전수로 제한된다는 것이다. 스핀들 속도가 최소값으로 제한될 때, 더 작은 전이 시간은 더 작은 전이 구역을 가져다 줄 것이다. 이 경우에 전이 구역의 각도 크기 φ(도 단위)는 다음과 같이 계산될 수 있다:
Figure pat00014
Figure pat00015
여기에서, N은 초당 회전수의 스핀들 속도이다.
일반적으로 리딩부와 원거리부 사이의 단차는 주변부로부터 광학 구역의 중심을 향하여 이동할 때 감소한다. 이것은 전이 구역의 각도 크기는 중심에 접근할 때 더 작아질 수 있다는 것을 의미한다. 이러한 방법으로, 광학 구역의 유효 면적은 최대화될 수 있다. 다른 중요한 이점은 전이부는 이러한 방법으로 가능한 한 가파르게 만들어진다는 것이다. 가파른 전이부는 유익하며, 이러한 방법으로 전이 구역에서의 반사는 환자에 의해 교란시키는 것으로 인지되지 않거나 덜 인지된다. 이로부터, 최적화된 전이 프로파일로 더 큰 변이가 동일한 크기의 전이 프로파일에 대하여 획득될 수 있다는 것으로 결론지어질 수 있다. 아니면, 소정 양의 변위가 최적화된 전이 프로파일로 원거리부로부터 리딩부로 변화하는데 필요할 때, 이는 더 작은 전이 구역을 가져다 주는 더 빠른 방법으로 획득될 수 있다. 설명된 최적화된 전이 프로파일에 대한 추가 애플리케이션은 이것이다. 가장 통제되거나 정확한 방법으로 시간 Δt 내에서 변위 Δs를 만들기 위하여는, 최소 가속도로 전이부를 만드는 것이 유익할 수 있다. 시간 Δt 내에서 변위 Δs를 획득하는데 필요한 최소 가속도는 다음으로 계산될 수 있다:
Figure pat00016
다시, 전이 프로파일은 다음과 같이 주어진다:
0≤t≤
Figure pat00017
에 대하여,
Figure pat00018
Figure pat00019
≤t≤
Figure pat00020
에 대하여,
Figure pat00021
여기에서, Δt는 전이 시간이고, a는 최대 가속도 또는 가장 통제된 전이부에 대한 특정된 가속도이다. 전술한 전이부는 수평 기울기로부터 시작하고, 수평 기울기로 끝난다. 근거리부 및 리딩부 구역의 모두가 회전 대칭면인 경우에 대하여, 양 구역은 접선 방향 또는 도구 방향으로 수평 기울기를 가진다. 이 경우에, 구역은 1차 도함수에서 비연속성을 가지지 않은 매끄러운 방법으로 전이 프로파일에 의해 연결될 수 있다.
하나 또는 2개의 구역이 예를 들어 원환체(toric) 면이나 중심에서 벗어난 구면과 같은 회전 대칭이 아닌 표면을 가지는 경우에, 기울기는 도구 방향으로 일반적으로 수평이지 않다. 이 구역들 중 하나가 접선 방향으로 수평 또는 0의 기울기를 가지지 경우에 매끄러운 전이부를 만들기 위하여는, 양 구역 및 전이 구역이 그 연결 지점에서 접하는 방법으로 전이 프로파일의 시작 또는 끝의 일부 부분을 제거함으로써 전이부가 만들어질 수 있다. 도 17을 참조하라. 또한, 더욱 일반적인 방법으로 전술한 것과 동일한 분석을 하는 것이 어렵지 않다. 이는, 도구가 위치 1에서 정지하고, 위치 2에서 강하한다는 가정이다. 대신에, 도구는 전이부 전에 특정 속도 v1로 시작하는 것이 허용되고, 전이부 후에 속도 v2에 유지한다. 마지막으로, 전이 프로파일을 제공하는 선택적인 것은 수평 기울기로 시작하거나 끝나지 않는다. 물론, 누군가가 선택한다면, 광학 구역 중 하나 또는 양쪽에 접하지 않으면서 전이부를 시작하는 것도 가능하다.
예 1
절단 도구에 대한 최대 가속도:
amax = 10 m/sec2
20도의 전이 각도에서 스핀들 속도는 1200 rev/분(20 rev/초)
Figure pat00022
Figure pat00023
0≤t<1.39·10-3에 대하여: s(t) = 5t2
1.39·10-3≤t<2.78·10-3에 대하여:
s(t) = 9.66·10-6+ 1.39·10-3(t - 1.39·10-3)-5(t - 1.39·10-3)2
예 2
스핀들 속도 N = 15 rev/sec. Δs = 0.05 mm, amax = 10m/sec2
Figure pat00024
Figure pat00025
또한, 다른 더 작은 최적 프로파일을 이용하여 전이부를 만드는 것도 가능하다. 예를 들어, 코사인 함수에 의해 설명되는 전이 프로파일이 사용될 수 있다.
s(t) = A·cos(ωt)
여기에서, A는 진폭이고, ω는 각주파수이다. 전이부는 ω = 0에서 시작하고 ω = π에서 끝난다. 다음의 코사인 프로파일을 추종할 때의 가속도는 다음과 같다:
a = -A·ω2cos(ωt)
코사인 프로파일에서의 최대 가속도는 ω = 0 및 ω = π에서 서로 다른 방향으로 일어날 것이다. 따라서, 가속도의 절대 진폭은 다음과 같다:
acos _max = A·ω2
회전 기계에 대하여 사용가능하거나 허용되는 최대 가속도는 전이 프로파일에서 매우 작은 궤도 동안에만 사용되기 때문에, 빠른 도구에 대하여 획득된 변위는 본 문헌에서 설명된 최적 전이 프로파일보다 실질적으로 더 작다.
비교를 위하여, 코사인 전이가 최적 전이 프로파일을 갖는 전술한 예에서 사용된 것과 동일한 전이 시간과 최대 가속도로 계산된다(도 17).
각주파수 ω는 전이 시간으로부터 계산될 수 있다:
Figure pat00026
최대 가속도 amax = 10 m/sec2으로 가능한 최대 진폭은 다음과 같다
Figure pat00027
Figure pat00028
반지름 Rd를 갖는 원거리부:
Rd := 10.0
Figure pat00029
이러한 전이부를 정의하는데 사용되는 다른 함수는 WO9716760 및 US6871953에서 설명된 바와 같은 S형(sigmoid) 함수이다. S형 함수는 다음과 같이 정의된다(도 18):
Figure pat00030
y(t)가 시간의 함수로서의 변위라면, S형 프로파일에서의 가속도는 다음에 의해 주어진다(도 19):
Figure pat00031
Figure pat00032
이는 프로파일에서의 가속도는 동일하지 않다는 것을 나타낸다. 가능한 최대 가속도는 전체 전이 동안에 사용되지 않는다. 전이 속도는 가속도 프로파일에서의 극값에 의해 제한된다(도 19 참조).
S형 함수는 필요한 전이부를 모델링하도록 스케일링되고 변환될 수 있다. 코사인 함수로 나타낸 바와 같은 동일한 방법으로, S형 함수에 의해 설명되는 전이부가 덜 최적이라는 것이 쉽게 나타내어질 수 있다. 이는 전이 동안에 최대 가속도에 제한될 때이다:
고정된 시간 간격에서의 최대 변이는 더 작다.
필요한 도구 변위에 요구되는 시간은 더 커져, 더 넓은 전이 구역을 가져온다.
반지름 Rr을 갖는 리딩부
Rr := 8.5
Figure pat00033
리딩부로부터 원거리부로 이동할 때의 새기타(Sagitta) 차이 또는 높이 차이(도 30 참조):
saggdiff(r) := zr(r) - zd(r)
광학적 중심으로부터 거리 r에서 각도 α 떨어진 2개의 경선 사이에 전이가 수행될 때, 단차를 취하는데 사용가능한 방사상 거리 s:
Figure pat00034
제1 절반부에서의 전이 프로파일
Figure pat00035
는 단차의 절반에 동일하여야만 한다.
Figure pat00036
Figure pat00037
Figure pat00038
Figure pat00039
전이 프로파일 절반의 기울기:
Figure pat00040
Figure pat00041
Figure pat00042
Figure pat00043
Figure pat00044
15도의 각도를 둘러싸는 2개의 반경선 사이의 혼합 구역에 대하여, 안과용 렌즈의 광학 중심으로부터의 방사상 거리의 함수로서 혼합부의 가장 가파른 부분의 기울기 또는 1차 도함수의 그래프를 도시하는 도 31과, 4도의 각도를 둘러싸는 2개의 반경선에 의해 둘러싸이는 혼합부에 대한 도 32를 참조하라. 아래의 표에는 여러 값들이 표에 도시된다.
거리 기울기 15도 기울기 4도
0.4 0.027 0.101
0.8 0.054 0.203
1.2 0.082 0.307
1.6 0.11 0.414
2.0 0.14 0.524
2.4 0.171 0.64
2.8 0.203 0.761
혼합 구역의 형상 및 기울기(1차 도함수)는 예를 들어 영국의 Taylor Hobson으로부터 상업적으로 입수가능한 3D Optical Profiler 또는 Form talysurf를 이용하여 높은 정밀도로 측정될 수 있다. 도 35는 본 발명에 따른 렌즈의 표면 맵을 도시한다.
가파른 기울기와 중심부에 대한 세심한 선택으로 렌즈의 콘트라스트가 증가하는 것이 임상 시험에서 밝혀졌다. 최근에 수행된 유럽 다심성 임상 연구(기록된 파르두비체(Pardubice) 연구 데이터)에서, 49개의 눈을 갖는 25 대상, 24 대상이 본 발명의 MSIOL이 양측으로 이식되었다. 이 대상들은 일반적인 유럽 백내장 환자 개체군의 샘플 선택이다. 콘트라스트 감도가 미국 5078486, 오하이오주, 그린빌의 Vector Vision Inc로부터의 CSV1000 설비로 명순응(photopic) 상태하에서 측정되었다. 이 연구에서, 공간 주파수 3, 6, 12 및 18 cpd에 대한 CSV1000으로 측정된 다음의 LogMar(Logarithmic Mean Angle Resolution)값은 다음과 같다.
공간 주파수(cpd) 3개월 StDev
3 1.677 +/-0,15
6 2.073 +/-0,17
12 1.831 +/-0,21
18 1.437 +/-0,19
MIOL 업계에서의 2개의 대표적인 마켓 리더와의 콘트라스트 감도 비교가 이루어졌다. AcrySof ReSTOR SN60D3(Alcon)은 굴절/회절 MIOL이고, ReZoom(Advanced Medical Optics)은 개선된 시각적 결과물을 목표로 하는 다중 구역 굴절 다초점 종류이다.
Journal Cataract Refract Surg 2008에서 발간된(34:2036-2042 Q 2008 ASCRS and ESCRS) "Multifocal Apodized Diffractive IOL versus Multifocal Refractive IOL"의 제목의 최근 연구에서, 콘트라스트 감도는 AcrySof ReSTOR SN60D3 IOL이 양측에 이식된 23명의 환자와, ReZoom IOL이 양측에 이식된 23명의 환자에서 측정되었다. 우리의 연구에서의 대상의 수는 24이었고, 따라서, 본 연구의 결과와 직접 비교가능하다. 이는 동심 굴절 다초점 렌즈의 최신 기술과 비교하여 적어도 25%의 평균 콘트라스트 감도 개선을 보인다. 본 발명의 렌즈 구성은 3 cpd에서 (1.677), 6 cpd에서 (2.07), 12 cpd에서 (1.831), 18 cpd에서 (1.437)의 건강한 눈의 평균 콘트라스트 감도를 제공할 것이다. 도 33 및 34에서, 여러 연령 그룹(개체 표준, http://www.vectorvision.com/html/educationCSV1000Norms.html)에 대한 평균 개체의 성능, 수술 전의 시험 그룹의 성능 및 LS 312-MF로 표시된 MIOL로의 성능에 비교할 때, 결과는 표시된다. 이러한 결과들은 수술후 6개월에 변함없는 것으로 밝혀졌다.
전술한 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용과 도면은 본 발명의 일부 실시예를 예시하기 위하여 포함되며, 보호 범위를 제한하려고 포함된 것은 아니다. 본 개시 내용으로부터 시작하여, 보호 범위 내에 있으며 본 발명의 본질이고, 또한 종래 기술과 본 특허의 개시 내용의 자명한 조합인 더 많은 실시예들이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.

Claims (16)

  1. 표면을 갖는 주렌즈부;
    상기 주렌즈부의 표면에 대하여 함몰된 표면을 갖고, 상기 주렌즈부와 적어도 하나의 경계를 가지며, 근거리 시각부를 포함하는 리세스부;
    광학 중심 및 상기 광학 중심을 통과하는 광축; 및
    상기 주렌즈 및 상기 리세스부와 경계를 갖도록 배열되고, 원형이며, 상기 광학 중심을 포함하는 중심부
    를 포함하고,
    상기 근거리 시각부는 상기 주렌즈부의 광학 배율에 대하여 추가 배율을 가지며,
    상기 주렌즈부에 대한 상기 중심부의 상대적인 광학 배율은 상기 추가 배율의 10% 내지 100%이거나, 상기 중심부의 상대적인 광학 배율은 상기 주렌즈부의 광학 배율에 대하여 -2.0 내지 +2.0인,
    안구내 렌즈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 중심부의 크기는 0.2 - 3.0 mm의 지름을 갖는 상기 중심부의 외접원 내에 피팅하도록 되는,
    안구내 렌즈.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 중심부의 크기는 0.2 - 2.0 mm의 지름을 갖는 상기 중심부의 외접원 내에 피팅하도록 되는,
    안구내 렌즈.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 리세스부는 2개의 반경선에 의해 상기 주렌즈부와 경계를 접하는
    안구내 렌즈.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 반경선은 상기 광학 중심을 통과하는,
    안구내 렌즈.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 리세스부는 상기 중심부와 동심이고 상기 중심부로부터 떨어져 위치된 위선과 경계를 접하는,
    안구내 렌즈.
  7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 주렌즈부는 원거리(distance) 시각을 위해 구성되는,
    안구내 렌즈.
  8. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 주렌즈부는 리딩(reading) 시각을 위해 구성되는,
    안구내 렌즈.
  9. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 근거리 시각부는 상기 주렌즈부의 광학 배율에 대하여 +1.0 내지 +5.0 디옵터의 상대 광학 배율을 갖는,
    안구내 렌즈.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 근거리 시각부는 상기 주렌즈부의 광학 배율에 대하여 +1.5 내지 +4.0 디옵터의 상대 광학 배율을 갖는,
    안구내 렌즈.
  11. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 주렌즈부는 -20 내지 +35　디옵터의 광학 배율을 갖는,
    안구내 렌즈.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 주렌즈부는 -20 내지 +35　디옵터의 광학 배율을 갖는,
    안구내 렌즈.
  13. 안구내 렌즈에 있어서,
    곡률 반지름 Rv를 갖는 주렌즈부;
    제1 광학 특성을 가지며 0.2 - 2.0 mm의 지름을 갖는 원형인 중심부; 및
    원형인 상기 중심부, 원형인 상기 중심부을 통과하는 2개의 경선 및 원형인 상기 중심부에 대하여 동심인 하부 경계와 접하는 리세스를 포함하는 경선부
    를 포함하고,
    상기 경선부는 상기 안구내 렌즈에서 리세스를 형성하고,
    상기 리세스는 상기 주렌즈부의 표면을 지나고 상기 곡률 반지름 Rv를 갖는 구의 위 또는 내에 있는 외부 한계를 가지고,
    상기 경선부는 리딩 시각부를 포함하는,
    안구내 렌즈.
  14. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 중심부의 지름은 0.6 내지 3.0 mm인,
    안구내 렌즈.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 중심부의 지름은 0.8 내지 3.0 mm인,
    안구내 렌즈.
  16. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 리세스부의 표면은 경선 구역으로서의 형상을 갖는,
    안구내 렌즈.
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