KR20220131488A

KR20220131488A - 퀸트-초점 회절 인공수정체

Info

Publication number: KR20220131488A
Application number: KR1020217022539A
Authority: KR
Inventors: 유에아이 리우
Original assignee: 아아렌 싸이언티픽 인코포레이티드
Priority date: 2018-12-20
Filing date: 2020-02-20
Publication date: 2022-09-28
Also published as: CA3124344A1; EP3897460A1; BR112021012025A2; WO2020132703A1; US12303381B2; US20220133469A1; AU2020204304B2; ZA202104013B; CN113438932A; CN113438932B; WO2020132703A8; SG11202105729PA; MX2021007513A; AU2020204304A1; JP2022532966A; JP2024150474A; CL2021001578A1; EP3897460A4

Abstract

회절 퀸트 초점 인공수정체가 기본 광학체 및 회절 요소를 포함한다. 기본 광학체는, 기본 파워에 상응하는 기본 곡률을 갖는다. 회절 요소는, 근거리로부터 원거리까지의 시야를 위한 5개의 초점의 세트를 생성하기 위해서 적어도 5개의 연속적인 회절 차수로 보강 간섭을 제공한다. 보강 간섭은 5개의 연속적인 회절 차수 중 가장 큰 회절 차수에서 근거리 초점, 가장 작은 회절 차수에서의 원거리 초점, 그리고 연장된 중간 거리, 중간 거리, 및 연장된 근거리 초점과 함께 근거리로부터 원거리까지 시야의 연속성을 제공하기 위한 가장 큰 그리고 가장 작은 회절 차수들 사이의 3개의 중간 회절 차수를 제공한다. 다초점 인공수정체는 (i) -100%의 회절 효율을 제공하고, (ii) 양성 광학 장애를 거의 생성하지 않고, (iii) 또한 길이방향 색수차를 감소시킬 수 있다.

Description

퀸트-초점 회절 인공수정체

본 발명은 일반적으로 다초점 회절 렌즈, 보다 구체적으로는 퀸트-초점 회절 인공수정체(IOL)에 관한 것이다. 퀸트-초점 회절 IOL은, 퀸트-초점 인공수정체(IOL)를 이식 받은 환자에게 원거리, 연장된 중간 거리, 중간 거리, 연장된 근거리, 및 근거리 시야를 제공하는 5개의 구분된 초점을 갖는다. 따라서, 환자에게 원거리부터 근거리까지의 전체 시야 깊이를 제공한다.

인간의 수정체는, 각막과 함께, 망막에서 초점이 맞춰지도록 광을 회절시키는데 도움을 주는, 눈 내의 투명한 양볼록(biconvex) 구조물이다. 수정체는 가요성을 가지고, 그 곡률은 렌즈의 곡률을 변화시키는 섬모체근에 의해서 제어된다. 이러한 프로세스가 순응(accommodation)으로 지칭된다. 짧은 초점 거리에서, 근육은 수정체를 두껍게하여, 더 둥근 형상 그리고 그에 따른 더 큰 굴절력을 초래하도록 동작한다. 긴 초점 거리에서, 근육은 수정체가 이완될 수 있게 하여 굴절력을 감소시키도록 동작한다. IOL은, 백내장과 같은 질병에 의해서 무력해진 자연 수정체를 제거하기 위한 수술 이후에 인간의 눈에 이식되는 인공 렌즈이다. 일반적으로, IOL은 일단 이식되면 그 형상을 변화시킬 수 있는 능력을 가지지 못하고, 환자는 IOL 자체의 초점 맞춤 능력에 만족하여야 하거나 안경이나 콘택트 렌즈와 같은 다른 렌즈로 IOL을 보강하여야 한다.

초기 IOL은 설계에 의해서 단초점이었고, 일반적으로 원거리의 단일 거리에서 시각적 초점만을 제공할 수 있었다. 결과적으로, 환자는, 중간 거리 또는 근거리를 보기 위해서 안경 또는 콘택트 렌즈로 IOL을 보강할 필요가 있을 수 있다. IOL 기술이 발전됨에 따라, 환자의 근거리 및 원거리 시야를 개선하기 위해서 2개의 초점을 환자에게 제공하는, 이중 초점 IOL이 이용 가능하게 되었다. 재료, 제조, 및 컴퓨터 설계 소프트웨어의 추가적인 개선은 회절 IOL의 구성을 가능하게 하였다. 회절 보강 간섭 원리를 이용하는 이러한 IOL은 부가적인 초첨이 생성될 수 있게 한다. 회절 이중 초점은 일반적으로 약 82%의 에너지 효율로 2개의 초점을 생성한다. 회절 삼중 초점 IOL은, 이중 초점 렌즈로서의 원거리 및 근거리뿐만 아니라 중간 거리 시야를 위한 제3 초점의, 3개의 초점을 가질 수 있다. 중간 거리 초점은 환자를 위한 시야의 범위를 증가시킬 수 있다. 회절 삼중 초점은 약 89%의 에너지 효율로 3개의 초점을 생성한다. 그러나, 삼중 회절 IOL은 특정 단점을 갖는다. 첫 번째로, 이들은 환자를 위한 편안한 거리에서 중간 거리 초점을 제공하지 못할 수 있다. 두 번째로, 원거리로부터 근거리까지의 전체 시야 범위 내에 "홀" 또는 "간극"이 여전히 존재한다.

또한, 패킥 눈 및 의사-패킥 눈(pseudo-phakic) 모두가 색수차(CA)로 고통받는다. CA는 렌즈가 특정 초점에서 모든 컬러에 초점을 맞추지 못하는 것이다. 그 이유는, 각막 및 렌즈(자연 수정체 및 IOL 모두)의 굴절률이 컬러의 파장에 따라 다르기 때문이고, 초점의 위치가 굴절률에 따라 달라짐에 따라 상이한 컬러들이 상이한 초점들을 가질 것이기 때문이다. 결과적으로, IOL이 이식된 자연 패킥 눈 또는 의사패킥 눈에서 망막에 형성되는 백색 이미지는 흐릿해질 것이다.

James Schwiegerling에게 허여되고, 명칭이 "Diffractive Trifocal Lens"인 미국 특허 9,320,594는, 복수의 환형의 동심적 구역들로 구성된 프로파일을 갖는 적어도 하나의 회절 표면을 가지는 광학 요소를 포함하는 회절 삼중 초점 IOL을 개시하고, 여기에서 인접 구역들의 접합부에서 광학적 두께의 구분된 단차가 단차 높이를 형성한다. 단차 높이는, 3개의 상이한 초점; 원거리, 중간 거리, 및 근거리에서 보강 간섭을 위한 위상 관계를 생성하도록 최적화된다. 그러나, Schwiegerling 렌즈는 ~40 cm의 근거리에 대해서 ~80 cm의 중간 거리 시야가 되게하고, 이는 컴퓨터 사용을 위해서 ~60 cm의 편안한 중간 거리 범위에 고정된(recemented) OSHA보다 길다. 또한, 약 50 cm 내지 180 cm의, 중간 거리 시야의 전체 범위의 일부만이 Schwiegerling 렌즈에 의해서 커버되며, 그에 따라 물체가 초점 맞춤되지 않는 중간 거리 시야에서 간극을 남긴다.

Myoung-Taek Choi에게 허여되고 달리 명칭이 "Multifocal lens having reduced chromatic aberrations"인 미국 특허 10,426,599는, 전방 표면, 후방 표면, 및 4개의 초점: 원거리, 근거리, 및 2개의 중간 거리를 제공하는 회절 구조물을 가지는 IOL을 개시한다. 이러한 렌즈는 CA를 감소시키면서 중간 거리 범위 내의 시야의 필드를 증가시키지만, 원거리와 근거리 사이의 전체 중간 거리는 단지 2개의 초점으로 커버되지 않는다.

또한 Myoung-Taek Choi의 그리고 달리 "Multifocal diffractive ophthalmic lens"라는 명칭의 미국 공개 2019/0224001는, 원거리, 근거리, 및 2개의 중간 거리 초점을 제공하는 4개의 회절 차수(diffractive order)를 갖는 IOL을 개시한다. 그러나, 중간 거리 초점 중 하나인, 제1 차수 회절은, 다른 초점에 더 많은 에너지를 분배하기 위해서 그리고 그에 따라 더 유용한 시야를 제공하기 위해서, 억제된다. 그러나, 중간 거리 초점의 억제는 해당 초점에서 상세한 시야의 손실을 초래하고, 환자의 원거리로부터 가까운 중간 거리까지의 시야의 범위를 저하시킨다.

따라서, (i) 하나 이상의 초점의 억제가 요구되지 않도록 ~100%의 회절 효율을 제공하는, (ii) 유효 초점을 향해서 할당된 기존 회절 IOL 설계에서 발견되는 폐기되는 회절 효율을 회복하는, (iii) 환자가 원거리로부터 근거리까지 시야의 연속성을 가질 수 있도록, 적어도 5개의 회절 차수를 가지는, 그리고 (iv) CA를 감소시키는 회절 IOL의 필요성이 존재한다.

전방 표면, 후방 표면, 및 복수의 에셜렛(echelette) 또는 푸리에 고조파(Fourier harmonics)를 포함하는 적어도 하나의 회절 구조물을 가지는 다초점 IOL이 개시된다. 회절 구조물은 큰 에너지 이용 효율로 적어도 5개의 연속적인 회절 차수로 보강 간섭을 생성하고, 그에 따라 원거리 시야와 근거리 시야 사이의 전체 시야 범위에 대해서 3개의 부가적인 중간 거리 초점과 함께 원거리 시야로부터 근거리 시야까지 지원한다. 회절 구조물의 설계는 또한, 제4 차수에서 시작하는, 5개의 연속적인 회절 차수를 생성할 수 있고, 그에 따라 감소된 CA로 원거리 시야로부터 근거리 시야까지 지원할 수 있고, 그에 따라 고품질의 백색광 및 컬러 시야를 환자에게 제공할 수 있다.

본 발명의 여러 실시형태의 다른 특징 및 장점이 이하의 설명으로부터 당업자에게 명확하게 이해될 것이다.

본 발명은 구체적인 설명 및 첨부 도면으로부터 보다 완전히 이해될 것이다.
도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 IOL의 예시적인 개략적 평면도를 도시한다.
도 2는 5개의 연속적인 회절 차수의 개략도를 도시한다.
도 3은 5개의 회절 차수들 사이의 부가적인 파워 분포의 예를 포함하는 표를 제공한다.
도 4는 회절 구조물의 광학 경로차(OPD)의 예시적인 회절 단차 배열을 도시한다.
도 5는 5개의 연속적인 회절 차수들 사이의 에너지 분포의 예를 포함하는 표를 제공한다.
도 6은 개시된 회절 렌즈의 제1 실시형태에 따른 회절 구조물에 대한 반경방향 OPD 위상 프로파일의 횡단면도이다.
도 7은 부분 회절 개구를 갖는 제1 실시형태의 회절 구조물에 대한 반경방향 OPD 위상 프로파일의 횡단면도이다. 제1 실시형태의 회절 구조물이 탑-햇 기능부(top-hat function)로 아포다이징되는 것(apodised)이 효과적이다.
도 8은 제1 실시형태를 위한 회절 구조물의 4개의 세그먼트의 8개의 단부들에서의 OPD 위상 값을 포함하는 표를 제공한다.
도 9는 제1 실시형태의 회절 구조물로 달성되는 5개의 연속적인 회절 차수에서의 회절 효율을 보여주는 표를 제공한다.
도 10은 개시된 회절 렌즈의 제2 실시형태에 따른 회절 구조물에 대한 반경방향 OPD 위상 프로파일의 횡단면도이다.
도 11은 부분 회절 개구를 갖는 제2 실시형태의 회절 구조물에 대한 반경방향 OPD 위상 프로파일의 횡단면도이다. 제2 실시형태의 회절 구조물이 탑-햇 기능부로 아포다이징되는 것이 효과적이다.
도 12는 제2 실시형태를 위한 회절 구조물의 4개의 세그먼트의 8개의 단부들에서의 OPD 위상 값을 포함하는 표를 제공한다.
도 13은 제2 실시형태의 회절 구조물로 달성되는 5개의 연속적인 회절 차수에서의 회절 효율을 도시한다.
도 14는 개시된 회절 렌즈의 제3 실시형태에 따른 회절 구조물에 대한 반경방향 OPD 위상 프로파일의 횡단면도이다.
도 15는 부분 회절 개구를 갖는 제3 실시형태의 회절 구조물에 대한 반경방향 OPD 위상 프로파일의 횡단면도이다. 제3 실시형태의 회절 구조물이 탑-햇 기능부로 아포다이징되는 것이 효과적이다.
도 16은 제3 실시형태를 위한 회절 구조물의 4개의 세그먼트의 8개의 단부들에서의 OPD 위상 값을 포함하는 표를 제공한다.
도 17은 제3 실시형태의 회절 구조물로 달성되는 5개의 연속적인 회절 차수에서의 회절 효율을 도시한다.
도 18은 부분 회절 개구를 갖는 제4 실시형태의 회절 구조물에 대한 반경방향 OPD 위상 프로파일의 횡단면도이다. 부분 회절 개구를 갖는 제1 실시형태의 색수차 보정 버전(achromatizing version)이 효과적이다.
도 19는 제4 실시형태를 위한 회절 구조물의 4개의 세그먼트의 8개의 단부들에서의 OPD 위상 값을 포함하는 표를 제공한다.
도 20은 부분 회절 개구를 갖는 제5 실시형태의 회절 구조물에 대한 반경방향 OPD 위상 프로파일의 횡단면도이다. 부분 회절 개구를 갖는 제2 실시형태의 색수차 보정 버전이 효과적이다.
도 21은 제5 실시형태를 위한 회절 구조물의 4개의 세그먼트의 8개의 단부들에서의 OPD 위상 값을 포함하는 표를 제공한다.
도 22는 부분 회절 개구를 갖는 제6 실시형태의 회절 구조물에 대한 반경방향 OPD 위상 프로파일의 횡단면도이다. 부분 회절 개구를 갖는 제3 실시형태의 색수차 보정 버전이 효과적이다.
도 23은 제6 실시형태를 위한 회절 구조물의 4개의 세그먼트의 8개의 단부들에서의 OPD 위상 값을 포함하는 표를 제공한다.
도 24는 푸리에 고조파를 갖는 제7 실시형태의 회절 구조물에 대한 반경방향 OPD 위상 프로파일의 횡단면도이다.
도 25는 제7 실시형태의 회절 구조물로부터 생성된 5개의 회절 차수들 사이의 에너지 분포를 포함하는 표를 제공한다. 유효 회절 차수는, 원거리 시야, 연장된 중간 거리 시야, 중간 거리 시야, 연장된 근거리 시야, 및 근거리 시야의 각각에 대해서, -2, -1, 0, 1, 2 이다.
도 26은 푸리에 고조파의 진폭 및 위상을 포함하는 표를 제공한다.
도 27은, 효과적으로 제7 실시형태의 부분 회절 개구 버전인, 푸리에 고조파를 갖는 제8 실시형태의 회절 구조물에 대한 반경방향 OPD 위상 프로파일의 횡단면도이다.

이하의 설명은 당업자가 본 발명을 구성 및 이용할 수 있게 하기 위해서 제공되고, 특허출원 및 그 요건의 맥락으로 제공된다. 본 발명의 다양한 실시형태는, 중간 거리에서의 시야의 연속성이 개선된 다초점 회절 IOL을 제공한다. 본 명세서에서 설명된 다양한 실시형태에 대한 수정이 명확할 것이고, 개시된 원리 및 특징은, 본 발명의 범위로부터 벗어나지 않고도, 콘택트 렌즈 또는 안경 렌즈와 같은 다른 구성에서도 효과적으로 작용할 것이다. 그에 따라, 본 발명은 도시된 다양한 실시형태로 제한되지 않고, 본원에서 설명된 원리 및 특징에 일치되는 가장 넓은 범위를 따른다.

본 명세서에서 개시된 다초점 회절 IOL은 전방 표면, 후방 표면, 및 복수의 에셜렛 또는 푸리에 고조파를 포함하는 적어도 하나의 회절 구조물을 갖는다. 개시된 회절 구조물의 다양한 실시형태는, 원거리 시야, 근거리 시야, 및 중간 시야의 3개의 스테이지를 가능하게 하기 위해서 회절 차수에 상응하는 적어도 5개의 초점을 제공한다. 적어도 5개의 초점들 사이의 에너지 분포를 제어하는 것 그리고 회절 효율을 개선하는 것에 의해서, 어떠한 회절 차수도 억제할 필요가 없고, 개선된 회절 효율은 광학 유령상(optical dysphotopsia)의 존재를 감소시킨다. 상기 광학 유령상은, 백내장 수술 후에 환자의 시야에 존재할 수 있고 양성 또는 음성으로 분류될 수 있는 원치 않는 광학 상이다. 양성의 유령상은, 줄무늬, 별모양, 깜박임, 흐림 또는 혼탁함과 같은 원치 않는 광인 반면, 덜 일반적인 음성 유령상은 시야의 일시적 필드 내의 검은색 라인 또는 원호-형상의 그림자로서 설명된다. 본 발명은 특히 양성 유령상을 그 최소로 감소시킨다.

도 1은 IOL의 전방 또는 후방 측면 상에서 회절 구조물(12)을 포함하는 다초점 회절 IOL(10)의 특정 실시형태를 도시한다. 회절 구조물(12)은 환형 회절 구역들(14)의 세트를 포함하고, 각각의 구역은 광의 보강 간섭에 적합한 구조물을 포함한다. 각각의 회절 구역(14)의 반경방향 폭은 부가적인 파워를 제어하는 한편, 각각의 회절 구역(14) 내의 단차 구조물은 각각의 초점으로 회절되는 광의 양을 제어한다. 회절 구조물(12)은, 단초점이고 전형적으로 원거리 관찰을 위해서 설정된, 기본 광학체(16) 상에 배치된다. IOL(10)은, 이전에 수정체가 있었을 수정체낭 내의 제 위치에서 IOL(10)을 유지하기 위한 공막부(haptic)(18)를 포함한다. 도 1에는 2개의 공막부가 도시되어 있지만, IOL은 2개 초과의 공막부 또는 IOL을 수정체낭 내의 적절한 위치에서 유지하기 위한 일부 다른 종류의 구조물을 가질 수 있다. IOL(10), 회절 구조물(12), 및 공막부(18)는 전형적으로, 실리콘과 같은, 동일한 가요성 재료로 제조된다. 개시된 실시형태가 IOL로서 설명되지만, 실시형태는 콘택트 렌즈 및 안경뿐만 아니라 수정체낭 이외의 눈의 위치 내에 체류하는 IOL에도 동일하게 적용될 수 있다.

근거리로부터, 중간 거리, 그리고 원거리로부터의 물체를 초점 내에서 볼 수 있도록, IOL이 환자를 위한 전체 시야 깊이를 제공하는 것이 바람직할 수 있다. 단초점 IOL은, 일반적으로 원거리에서, 매우 제한된 시야 깊이를 환자에게 제공하고, 그에 따라 원거리에서의 물체만이 초점 내에 위치된다. 이중 초점 IOL은 환자에게 동시적인 시야를 제공하고, 여기에서 근거리 시야 및 원거리의 물체가 초점 내에 위치된다. 근거리 시야 필드에 위치되는 물체는, 일반적으로 눈의 각막의 전방으로 30 cm 내지 45 cm에 있는 물체인 반면, 원거리 시야 필드에 위치되는 물체는, 일반적으로 눈으로부터 적어도 400 cm에 있는 물체이다. IOL(10)로 표시되는, 퀸트 초점 IOL은, 회절 구조물(12)을 이용하여 근거리 시야 필드와 원거리 시야 필드 사이에 있는 물체를 초점 내로 가져오고자 한다. 회절 구조물(12)은 위상 섭동(phase perturbation)을 광학 경로 내로 도입하여 5개의 효과적인 회절 차수를 생성하고, 그에 따라 원거리, 연장된 중간 거리, 중간 거리, 연장된 근거리, 및 근거리에서의 시야를 위해서 환자를 보조한다. 도 2는, 본원에서 개시된 IOL(10)의 회절 구조물(12)을 위한, 생성된 5개의 초점: 원거리, 연장된 중간 거리, 중간 거리, 연장된 근거리, 및 근거리를 개략적으로 도시한다.

도 3은 노안에 유용한 ADD 파워, 즉 근거리 시야 교정의 예를 포함하는 표를 도시한다. IOL(10) 상으로 제공될 ADD 파워의 양은 환자의 노안 질환의 정도, 즉 환자의 근거리 시야 필요성에 따라 달라진다. 근거리 시야에 인가되는 ADD의 양으로부터, 중간 거리 초점의 각각에 인가되는 부가적인 파워의 양이 결정될 수 있고, 여기에서 연장된 중간 거리는 근거리 시야에 인가되는 ADD의 1/4이고, 중간 거리는 1/2이며, 연장된 근거리는 3/4이다. 도 3의 표는, 근거리 시야에 인가되는 ADD의 양이 2 D, 3 D, 3.2 D, 및 4 D인 예를 도시한다.

도 4는 에셜렛 유형의 회절 구조물(12)의 예시적인 미세-구조물을 도시하고, 여기에서 광학 축과 동일한 y-축은 광학 경로차(OPD)와 관련하여 도시되어 있는 한편, X에 의해서 표시되는 렌즈의 중심으로부터의 거리인 x-축은 반경(r)의 제곱과 관련하여 도시되어 있다. 회절 구조물(12)의 에셜렛 미세-구조물은, 5개의 상이한 초점; 원거리, 연장된 중간 거리, 중간 거리, 연장된 근거리 및 근거리에서 보강 간섭을 위한 위상 관계를 생성하는 4 단차의 반복 회전 구조물의 형태를 취하고; 시야의 범위 내에서, 각각의 단차는 회절 구역(14)이다. 도 1은 8개의 회절 구역(14)을 도시하고, 그에 따라 도 4의 미세-구조물은 4차례 반복되었다. 각각의 회절 구역(14)의 반경은 회절 링 직경에 대한 프레넬 회절 렌즈 설계를 기초로 한다:

여기에서 r _i 는 렌즈 상의 i번째 구역의 반경이고; λ는 설계 파장이고; ADD는 근거리 초점을 위한 부가 파워이다. 각각의 회절 구역(14)의 위상 프로파일은 반경(r ² )과 관련된 선형 라인 세그먼트이고, OPD 시작 지점은 Φ _i1 로서 규정되고 OPD 종료 지점은Φ _i2 로서 규정된다. 렌즈의 중심으로부터의 제1 회절 구역(14)은 OPD를 기준으로 하여 선택될 수 있고, 즉 Φ ₁₁ 은 0으로 규정된다. 미세-구조물이 4번째 회절 구역(14)마다 반복됨에 따라, 각각의 반복 사이클에서의 Φ의 값은 0이 될 것이다. 이러한 것이 도 4에 도시되어 있고, 여기에서 Φ ₁₁ 및 Φ ₅₁ 모두는 0이다. 각각의 회절 구역(12)의 폭은 프레넬 방정식에 의해서 결정되는 바와 같이 X _i+1 - X _i 이고, 여기에서 X는 반경(r ² )과 관련되고, i는 0, 1, 2, 또는 3의 값 중 하나이다. 0, +1, +2, +3, 및 +4인: 특정 회절 차수에서 초점 맞춤되는 입사 광 에너지의 분율(fraction)은, 원거리, 연장된 중간 거리, 중간 거리, 가까운 중간 거리, 및 근거리의 각각에서의 초점에 대한 "회절 효율"로 지칭된다.

이러한 구조물은 렌즈 개구의 반경 방향을 따라 렌즈 표면에서 반복된다. 4개의 세그먼트의 각각의 섹션의 2개의 단부들에서의 OPD 값은 회절 구조물의 설계 값이다. 구조물의 OPD 분포는 이하의 방정식으로 표현될 수 있다:

여기에서

R_D는 회절 개구의 반경이고, R은 렌즈 개구의 반경이며, α, β, γ, 및 δ의 값은 모두 당업계에 알려져 있으나, β는 비-색수차 보정 제1, 제2, 및 제3 실시형태에서 항상 0이다.

환자의 필요에 따라, 5개의 초점들 사이의 초점 에너지 분포를 위해서, 도 4의 미세-구조물이 변경될 수 있다. 도 5의 표는 원거리 또는 0번째 회절 차수, 연장된 중간 거리 또는 1번째 회절 차수, 중간 거리 또는 2번째 회절 차수, 연장된 근거리 또는 3번째 회절 차수, 및 근거리 또는 4번째 회절 차수에서의 7개의 상이한 회절 효율의 예들을 도시한다. 특정 에너지 프로파일은, 맞춤형 또는 상용 광선추적 소프트웨어의 도움으로 10개의 Φ _ij 에 대한 최적화를 통해서 성취될 수 있다.

도 6, 도 10 및 도 14는, 퀸트 초점 IOL의 제1, 제2 및 제3 실시형태의 각각에 대한 회절 구조물(12)의 OPD 위상 프로파일을 도시한다. 위상 프로파일은, 쇄선으로 도시된 광학 축(OA)을 중심으로 하는 복수의 회절 구역들(14)로 도시되었고, 여기에서 반경방향 위치는 0이다. 회절 구역(14)은 광학 축을 중심으로 하는 환형 링이고, OPD 위상 프로파일은 광학 축(OA)을 중심으로 대칭적이다. 각각의 회절 구역(14)은 수직 단차에 의해서 양 측면에서 경계지어 지고, 4개의 회절 구역(14)의 각각의 세트는, 광학 축(OA)에 가장 가까운 제1 회절 구역으로부터 시작하여, 도 4의 단차 구조물에 의해서 나타난다. 도 4의 단차 구조물은, 광학 축(OA)으로부터 시작하여 렌즈 개구의 반경을 따라 회절 구역들을 도시한다. 회절 위상 프로파일은 기본 광학체(16)의 굴절 부분으로부터 분리된다(즉, 수직 축 상의 0은 기본 광학체(16)의 표면에 상응한다). OPD 위상 프로파일은 도 4에 의해서 표시된 5개의, 반복되는 4개의 회절 구역의 세트를 도시한다. 이러한 설명은 도 7, 도 11 및 도 15에도 적용되고, 여기에서 퀸트 초점 IOL의 제1, 제2, 및 제3 실시형태의 각각에 대한 회절 구조물(12)의 OPD 위상 프로파일은 탑 햇 기능부에 의해서 아포다이징된다.

도 8, 도 12, 및 도 16은 퀸트 초점 IOL의 제1, 제2, 및 제3 실시형태의 각각를 위한 도 4에 도시된 바와 같은 회절 구조물(12)의 4개의 회절 구역(14)의 8개의 단부들에서의 OPD 위상 값을 포함하는 표를 제공한다. 열(column)의 단차 1은 각각 Φ ₁₁ 및 Φ ₁₂ 인 범위(X ₀ 내지 X ₁ )에 대한 OPD 위상 값을 도시한다. 열의 단차 2는 각각 Φ ₂₁ 및 Φ ₂₂ 인 범위(X ₁ 내지 X ₂ )에 대한 OPD 위상 값을 도시한다. 열의 단차 3은 각각 Φ ₃₁ 및 Φ ₃₂ 인 범위(X ₂ 내지 X ₃ )에 대한 OPD 위상 값을 도시한다. 마지막으로, 열의 단차 4는 각각 Φ ₄₁ 및 Φ ₄₂ 인 범위(X ₃ 내지 X ₄ )에 대한 OPD 위상 값을 도시한다. OPD 위상 값은, 도 4에 도시된 4개의 회절 구역(14)의 각각의 세트에 대해서 반복된다. 도 1은 8개의 회절 구역(14)을 갖는, 그에 따라 표에서 주어진 OPD 위상 값을 2차례 반복하는 IOL(10)을 도시한다.

도 9, 도 13, 및 도 17은 명순응 개구에서의 퀸트 초점 IOL의 제1, 제2, 및 제3 실시형태의 각각의 회절 구조물로 성취되는 5개의 연속적이 회절 차수에서의 회절 효율의 평가를 포함하는 표를 제공한다. 도면에서, 독자는, IOL(10)의 제1, 제2 및 제3 실시형태가 원거리(0번째 차수) 및 근거리(4번째 차수) 초점 모두에서 우수한 효율을 제공하는 한편, 3개의 중간 거리 초점(1번째, 2번째, 및 3번째 차수)에서 넓게 펼쳐진 효율을 제공한다는 것을 확인할 수 있다. 당업자는, 회절 효율이 회절 구조물(12) 내의 OPD 값의 변화에 의해서 5개의 차수들 사이에서 변경될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 이러한 방식으로, 시야는, 나머지 초점에서의 시야를 희생하면서, 5개의 회절 초점 중 임의의 하나에서 개선될 수 있고, 그에 따라 IOL을 환자의 생활방식에 최적으로 적응시킬 수 있다.

퀸트 초점 IOL의 제1, 제2 및 제3 실시형태는, 회절 차수를 생성하는 에너지의 변화에 의해서 의사패킥 눈의 CA를 감소시키기 위한 색수차 보정 버전으로 변환될 수 있다. 퀸트 초점 IOL의 제1, 제2 및 제3 실시형태 모두는, 회절 차수 생성 에너지로서, 원거리 시야를 위한 0번째 회절 차수 및 근거리 시야를 위한 4번째 회절 차수를 이용한다. 본원에서 제4, 제5 및 제6 실시형태인, 제1, 제2 및 제3 실시형태의 색수차 보정 버전은, 회절 차수 생성 에너지로서, 원거리 시야를 위한 4번째, 근거리 시야를 위한 8번째, 및 중간 거리 초점을 위한 5번째, 6번째, 및 7번째 회절 차수를 이용한다. 도 9, 도 13 및 도 17의 각각에 도시된 제1, 제2 및 제3 실시형태의 회절 에너지 평가는 제4, 제5 및 제6 실시형태 색수차 보정에 대해서 동일하게 유지된다.

도 18, 도 20 및 도 22는, 퀸트 초점 IOL의 제4, 제5 및 제6 실시형태의 각각에 대한 회절 구조물(12)의 색수차 보정 위상 프로파일을 도시한다. OPD 위상 프로파일은, 쇄선으로 도시된 광학 축(OA)을 중심으로 하는 복수의 회절 구역들(14)로 도시되었고, 여기에서 반경방향 위치는 0이다. 회절 구역(14)은 광학 축을 중심으로 하는 환형 링이고, OPD 위상 프로파일은 광학 축(OA)을 중심으로 대칭적이다. 각각의 회절 구역(14)은 수직 단차에 의해서 양 측면에서 경계지어 지고, 4개의 회절 구역(14)의 각각의 세트는, 광학 축(OA)에 가장 가까운 제1 회절 구역으로부터 시작하여, 도 4의 단차 구조물에 의해서 나타난다. 위상 프로파일은 기본 광학체(16)의 굴절 부분으로부터 분리된다(즉, 수직 축 상의 0은 기본 광학체(16)의 표면에 상응한다). 위상 프로파일은 도 4에 의해서 표시된 3개의, 반복되는 4개의 회절 구역의 세트를 도시한다.

도 19, 도 21, 및 도 23은 퀸트 초점 IOL의 제4, 제5 및 제6 실시형태의 각각를 위한 도 4에 도시된 바와 같은 회절 구조물(12)의 4개의 회절 구역(14)의 8개의 단부들에서의 OPD 위상 값을 포함하는 표를 제공한다. 열(column)의 단차 1은 각각 Φ ₁₁ 및 Φ ₁₂ 인 범위(X ₀ 내지 X ₁ )에 대한 OPD 위상 값을 도시한다. 열의 단차 2는 각각 Φ ₂₁ 및 Φ ₂₂ 인 범위(X ₁ 내지 X ₂ )에 대한 OPD 위상 값을 도시한다. 열의 단차 3은 각각 Φ ₃₁ 및 Φ ₃₂ 인 범위(X ₂ 내지 X ₃ )에 대한 OPD 위상 값을 도시한다. 마지막으로, 열의 단차 4는 각각 Φ ₄₁ 및 Φ ₄₂ 인 범위(X ₃ 내지 X ₄ )에 대한 OPD 위상 값을 도시한다. OPD 위상 값은, 도 4에 도시된 4개의 회절 구역(14)의 각각의 세트에 대해서 반복된다. 도 1은 8개의 회절 구역(14)을 갖는, 그에 따라 표에서 주어진 OPD 위상 값을 2차례 반복하는 IOL(10)을 도시한다.

퀸트 초점 IOL(10)의 회절 구조물(12)의 제조는, 사인파형 푸리에 고조파를 회절 구조물(12)에 적용하는 것에 의해서 단순화될 수 있다. 따라서, 실시형태 1 내지 6의, 이제까지 설명된 실시형태의 회절 구조물은 복수의 에셜렛으로 구성된다. 제7 및 제8 실시형태인, 이하의 실시형태는 복수의 푸리에 고조파로 구성된다. 푸리에 고조파의 적용은 도 4에 도시된 단차 구조물을 평활화하고, 그에 따라 날카로운 윤곽을 제거하는 한편, 회절 구조물(12)의 회절 효율을 ~100%에서 유지한다. 전형적인 사인파형 푸리에 고조파의 OPD 분포가 이하의 방정식으로 예시될 수 있다:

여기에서, Add는 근거리 부가 파워이고, N, A_i, ψ_i, α, β, γ, 및 δ는 모두 퀸트 초점 IOL의 설계 목적을 위해서 최적화되는 매개변수이다.

도 24는 퀸트 초점 IOL의 실시형태 8로서 12개의 사인파형 푸리에 고조파의 적용에 의해서 수정된 회절 구조물(12)의 OPD 위상 프로파일을 도시한다. 사인파형 푸리에 고조파의 적용은 효과적인 회절 차수를 0, +1, +2, +3, 및 +4로부터 -2, -1, 0, +1, 및 +2로 이동시키고, 여기에서, 각각, -2 회절 차수는 원거리에 대한 것이고, -1 회절 차수는 연장된 중간 거리에 대한 것이며, 0 회절 차수는 중간 거리에 대한 것이고, +1은 연장된 근거리에 대한 것이고, +2는 근거리 시야에 대한 것이다. OPD 위상 프로파일은, 쇄선으로 도시된 광학 축(OA)을 중심으로 하는 복수의 회절 구역들(14)로 도시되었고, 여기에서 반경방향 위치는 0이다. 회절 구역(14)은 광학 축을 중심으로 하는 환형 링이고, OPD 위상 프로파일은 광학 축(OA)을 중심으로 대칭적이다. OPD 위상 프로파일은 기본 광학체(16)의 굴절 부분으로부터 분리된다(즉, 수직 축 상의 0은 기본 광학체(16)의 표면에 상응한다). 도 25는 회절 차수: 이러한 실시형태에서, -2, -1, 0, +1, 및 +2의 각각에 대한 회절 효율을 포함하는 표를 제공한다. 도 26은 퀸트 초점 IOL에 적용된 사인파형 푸리에 고조파의 진폭 및 위상을 포함하는 표를 제공한다. 도 27은, 효과적으로 제7 실시형태의 부분 회절 개구 버전인, 탑 햇 기능부에 의해서 아포다이징된 이러한 실시형태의 회절 구조물에 대한 반경방향 OPD 위상 프로파일의 횡단면도를 도시한다.

비록 많은 수의 실시형태가 본원에서 예시되고 설명되었지만, 당업자는, 본 발명의 범위로부터 벗어나지 않고도, 동일 목적을 달성하기 위해서 계산된 매우 다양한 동일한 실시형태 또는 구현예가 본원에서 개시된 실시형태를 대체할 수 있다는 것을 이해할 것이다. 당업자는, 본 발명에 따른 실시형태가 매우 다양한 방식으로 구현될 수 있다는 것을 용이하게 이해할 것이다. 본원은 본원에서 설명된 실시형태의 임의의 적용예 및 변경예를 포함하도록 의도된다.

본 명세서에서 사용된 용어 및 표현은 설명과 관련하여 그리고 비제한적으로 사용되었고, 그러한 용어 및 표현의 사용에서, 도시되고 설명된 특징의 균등물 또는 그 부분을 제외하고자 하는 의도는 없으며, 본 발명의 범위가 이하의 청구항에 의해서만 규정되고 제한된다는 것이 이해될 것이다.

Claims

인공수정체로서,
전방 표면 및 후방 표면을 갖는 렌즈; 및
상기 전방 표면 및 상기 후방 표면 중 적어도 하나 상에 배치되는 회절 프로파일로서, 상기 회절 프로파일은 시야의 범위 내에서 적어도 5개의 연속적인 회절 차수로 보상 간섭을 생성하도록 구성된 복수의 환형 구역을 포함하고, 상기 5개의 연속적인 회절 차수는 가장 작은 회절 차수, 연장된 중간 거리 회절 차수, 중간 거리 회절 차수, 연장된 근거리 회절 차수, 및 가장 큰 회절 차수를 포함하는, 회절 프로파일을 포함하고,
상기 가장 큰 회절 차수는 근거리 시야를 위한 근거리 초점에 상응하고, 상기 가장 작은 회절 차수는 원거리 시야를 위한 원거리 초점에 상응하고, 상기 연장된 중간 거리 회절 차수는 연장된 중간 거리 초점에 상응하며, 상기 중간 거리 회절 차수는 중간 거리 초점에 상응하며, 상기 연장된 근거리 회절 차수는 연장된 근거리 초점에 상응하는, 인공수정체.
제1항에 있어서,
상기 근거리, 연장된 근거리, 중간 거리, 및 상기 연장된 중간 거리 초점의 각각이 상기 원거리 초점의 기본 파워와 상이한 부가 파워에 상응하고;
상기 연장된 중간 거리 초점에 상응하는 부가 파워가 상기 근거리 초점에 상응하는 부가 파워의 절반 미만이며;
상기 중간 거리 초점에 상응하는 부가 파워가 상기 근거리 초점에 상응하는 부가 파워의 절반이며; 그리고
상기 연장된 근거리 초점에 상응하는 부가 파워가 상기 근거리 초점에 상응하는 부가 파워의 절반 초과인, 인공수정체.
제1항에 있어서,
상기 5개의 연속적인 회절 차수가 0, +1, +2, +3, 및 +4인, 인공수정체.
제1항에 있어서,
상기 5개의 연속적인 회절 차수가 +4, +5, +6, +7, 및 +8인, 인공수정체.
제1항에 있어서,
상기 5개의 연속적인 회절 차수가 -2, -1, 0, +1, 및 +2인, 인공수정체.
제1항에 있어서,
상기 복수의 환형 구역이 회절 단차를 포함하는, 인공수정체.
제6항에 있어서,
상기 회절 단차들이 반복되는, 인공수정체.
제7항에 있어서,
상기 회절 단차의 수가 4개인, 인공수정체.
제8항에 있어서,
상기 회절 단차가 이하의 식으로 설명되고:

여기에서

이고
ADD는 가장 큰 회절 차수에서의 희망 부가 파워인, 인공수정체.
제9항에 있어서,
상기 회절 프로파일이 탑 햇 기능부로 아포다이징되고:

여기에서 R_D는 상기 탑 햇 기능부의 반경인, 인공수정체.
제9항에 있어서,
상기 OPD가 이하의 식으로 더 수정되고:

여기에서 다항식의 α, β, γ, 및 δ 계수가 렌즈의 최적의 성능을 위해서 최적화되는, 인공수정체.
제1항에 있어서,
상기 회절 프로파일이 색수차 보정되는, 인공수정체.
제1항에 있어서,
상기 회절 프로파일에 복수의 사인파형 푸리에 고조파가 적용되는, 인공수정체.
제13항에 있어서,
상기 사인파형 푸리에 고조파의 수가 적어도 12개인, 인공수정체.
제1항에 있어서,
상기 회절 프로파일이 적어도 98%의 회절 효율을 가지는, 인공수정체.