KR101632156B1

KR101632156B1 - 초근거리를 볼 수 있는 교정렌즈

Info

Publication number: KR101632156B1
Application number: KR1020150149237A
Authority: KR
Inventors: 김진태
Original assignee: 김진태
Priority date: 2015-10-27
Filing date: 2015-10-27
Publication date: 2016-06-21
Also published as: KR20160038876A; US20170336599A1; WO2017073953A1

Abstract

본 발명은 사람의 눈과 보고자하는 물체[예컨대, 가상현실기기(HMD; Head Mounted Display)의 디스플레이(Display), 이하 "대상물"이라 함] 간의 거리, 즉 눈의 동공중심과 대상물 간의 거리가 10㎜~100㎜의 초근거리(본 발명에서 '초근거리'라 함은 10㎜~100㎜의 거리를 말한다)를 볼 수 있는 교정 렌즈에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 초근거리를 볼 수 있는 교정렌즈는 S＋18D ~ ＋50D 및 C±0.00D Ax 0°~360°내지 C±6.00D Ax 0°~360°및 프리즘 양 0~8△로 된 교정용 렌즈로서 초 근거리를 볼 수 있는 것을 특징으로 하며, 가상현실기기(HMD)의 디스플레이(Display) 전방에 구성되는 것일 수 있다.

Description

초근거리를 볼 수 있는 교정렌즈{Calibration lens can be seen ultra short distance}

본 발명은 초근거리를 볼 수 있는 교정렌즈에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 사람의 눈과 보고자하는 물체[예컨대, 가상현실기기(HMD; Head Mounted Display)의 디스플레이(Display), 이하 "대상물"이라 함] 간의 거리, 즉 눈의 동공중심과 대상물 간의 거리가 10㎜~100㎜의 초근거리(본 발명에서 '초근거리'라 함은 10㎜~100㎜의 거리를 말한다)를 볼 수 있는 교정 렌즈에 관한 것이다.

정상적인 사람의 눈은 눈 앞 약 6m 이상의 거리에 있는 물체를 망막에 정확하게 상을 맺는다. 하지만 이보다 가까이 있으면 망막 후방에서 상을 맺게 되므로, 수정체를 두껍게 해서 굴절률을 크게 한다.

이를 눈의 조절작용이라 하며, 나이가 들수록 조절능력이 떨어지고 또 사람의 시 건강에 따라 조절능력이 떨어지기도 한다.

가까운 것을 확대해 보기 위해서는 돋보기, 확대경, 루페, 현미경 등이 있지만, 웨어러블 장치, 구글글래스, 오큘러스리프트, 기어VR과 같이 초근거리 눈앞(20mm~70mm)에서 보는 IT제품을 사용함에 있어, 정시인 사용자라 하더라도, 사위, 사시, 조절, 폭주 이상으로 인해 광학중심점이 안 맞아 정확한 상을 보기가 어려울 수 있다.

물론, 비정시 즉, 굴절이상안을 가진 사용자는 굴절교정이 되지 않고서는 초근거리를 선명하게 보기에 어려움이 있다.

특히, 눈으로 보는 웨어러블 IT장치나 오큘러스리프트, 기어vr과 같은 가상현실기기(HMD; Head Mounted Display)의 디스플레이(Display)는 사용자의 눈(즉, 동공중심)과 약 70㎜의 초근거리로 떨어져 있다.

이러한 가상현실기기(HMD; Head Mounted Display)의 디스플레이(Display)를 보기 위해서 하나의 단 초점 볼록렌즈를 사용했다.

그러나 이러한 단 초점 볼록렌즈는 사용자 눈에 교정된 렌즈가 아닌 지극히 정상적인 시 건강을 가진 사용자의 눈으로만 볼 수가 있는 것이고, 근시, 난시, 원시, 사위, 사시, 노안 등 눈의 굴절이상자 들은 별도로 눈에 교정된 렌즈가 없이는 볼 수가 없다.

시력이 나쁜 사용자는 안경 없이 가상현실장치(HMD)를 착용했을 때 동공 간 중심거리가 다르기 때문에 설치되어있는 렌즈의 광학중심점(OC)에 맞춰지지 않아 프리즘 발생 현상으로 인해 망막의 상이 다르게 보여 멀미와 두통 그리고 복시 증상을 호소하게 된다.

시력이 정상적인 정시(1.0 시력) 사용자도 프리즘 현상을 갖게 되어 가상현실기기(HMD)의 사용이 매우 불편하다.

또한, 컴퓨터, TV, 스마트폰 등의 근거리를 보는 시간이 늘어남에 따라 눈의 광학계인 수정체의 조절과, 폭주의 이상, 시선을 한곳에 오랫동안 집중하기 때문에 눈을 깜빡이는 횟수가 적어져 건성안(건성안은 각막 손상을 유발할 수 있으며, 눈 피로감, 이물감, 눈부심 등 여러 증상을 유발할 수 있다) 외안근 이상으로 사위와 사시의 발생 등의 요인으로서 눈으로 들어오는 빛이 정확하게 망막에 맺히지 못하여 복시, 흐림 현상, 두통, 어지럼증과 같은 안질환이 유발되기에 이를 해결하기 위해서 초근거리에 맞는 렌즈를 장착하여 교정해주어야 한다.

현재, 페이스북의 오큘러스리프트, 삼성의 기어VR, 소니사의 프로젝트 모피우스 등과 같은 가상현실기기(HMD)의 하드웨어는 급속히 성능이 개선되어 다양한 분야에 적용되어 늘어나는 추세이다.

* 가상현실 기기의 적용분야

엔터테인먼트	3D게임, 영화, 여행이나 번지점프와 같은 체험형 콘텐츠, 다양한 위치에서의 1인칭 스포츠 관람
교육용	박물관이나 미술관 체험, 천체위치연구, 건축 설계나 화학분자설계와 같은 입체 연구
군사용	비행, 전투 모의 훈련, 드론
의료용	가상 수술, 원격진료, 해부학 등 입체영상응용, 각종 공황장애와 트라우마 치료, 내시경 등
산업용	제품 가상 체험형 마케팅, 로봇 원격조정을 통한 제조 공정 활용, 우주탐사 등

상기 표 1의 적용예시와 같이 가상현실기기(HMD)는 장시간 사용을 필요로 하는데 가상현실의 입체감을 위해서 자이로스코프, 포지셔널트래킹과 같은 기능과 디스플레이에 포커싱된 렌즈는 사용자의 눈 상태가 모두 다르기 때문에 장시간 사용이 불가능하다.

사용자의 눈 상태에 따른 굴절 교정이 안 될 경우 망막에 맺히는 상은 번저 보이게 되고, 복시 현상과 같이 되며, 양안 단일시 불량으로 눈의 피로와 전두부 쪽의 두통, 복시 등이 생기며, 그 외에 책을 읽을 때 같은 줄을 몇 번이고 읽거나 건너뛰어 읽는 증세 또는 어깨가 결리거나 졸리는 증세가 나타날 수 있다.

일반적인 가상현실기기(HMD)에는 초근거리에 있는 디스플레이에 왜곡시켜놓은 영상을 +20D ~ +40D(Diopter; D)의 볼록렌즈가 장착되어 90°~100°의 시야 각을 가진 디스플레이 영상을 렌즈로 하여금 공간감(Imaging)과 입체감을 느끼도록 만들어 고정된 단 초점 볼록렌즈와 가상현실기기(HMD)의 경통 거리를 조정함으로써 확대배율 및 초점거리를 맞추게 된다.

즉, 가상현실기기(HMD)의 광학부는 단 초점 볼록렌즈로 고정되어있기 때문에 사용자는 P.D(Pupillary Distance; 동공중심 간 거리), 근시/원시/난시/노안(수정체 조절력의 약화), 사위/사시, 조절과 폭주, 난시의 축등 모든 안굴절력계와 안광학, 시기생리학적으로 오른쪽 눈(O.D; Oculus Dexter), 왼쪽 눈(O.S; Oculus Sinister) 각각 모두 달라 초근거리 눈 앞(촛점거리) 30㎜~70㎜ 앞에 있는 고해상도의 디스플레이가 장착되어 있어도 사용자의 눈 상태에 따라서 O.C(Optic Center; 광학중심점)가 잘 맞지 않고, 상이 흐리거나 어른거리며, 뚜렷한 해상력을 갖지 못하는 문제점이 생긴다.

1. 대한민국 공개특허공보 공개번호 제10-2004-0007211호(공개일자: 2004. 01. 24).

따라서, 본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로, 본 발명의 목적은 사람의 눈과 보고자하는 대상물[예컨대, 가상현실기기(HMD; Head Mounted Display)의 디스플레이(Display)] 간의 거리, 즉 눈의 동공중심과 대상물 간의 거리가 10㎜~100㎜의 초근거리를 볼 수 있는 교정렌즈를 제공함에 있다.

그리고 본 발명의 다른 목적은 본 발명의 교정 렌즈를 가상현실기기(HMD; Head Mounted Display)에 구성 사용할 경우 안경과 콘텍트 렌즈와 같은 시력교정수단을 사용하지 않고도 디스플레이(Display)를 볼 수 있고, 각막, 수정체, 망막 그리고 사위, 사시와 같은 안질환과 시 건강을 최소화할 수 있으며 가상현실기기(HMD)의 특화된 기능인 공감각과 양안 입체시, 해상력을 높일 수 있도록 한 초근거리를 볼 수 있는 교정 렌즈를 제공함에 있다.

본 발명에 따른 초근거리를 볼 수 있는 교정렌즈는 S＋18D ~ ＋50D 및 C±0.00D Ax 0°~360°내지 C±6.00D Ax 0°~360°및 프리즘 양 0~8△로 된 교정용 렌즈로서 초 근거리를 볼 수 있는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 초근거리는 눈의 동공중심으로부터 전방에 떨어진 대상물 간의 거리가 10㎜~100㎜인 것일 수 있다.

그리고 본 발명에 따른 초근거리를 볼 수 있는 교정렌즈는 S＋18D ~ ＋50D 및 C±0.00D Ax 0°~360°내지 C±6.00D Ax 0°~360°및 프리즘 양 0~8△로 된 교정용 렌즈로서 가상현실기기(HMD)의 디스플레이(Display) 전방에 구성된 것을 특징으로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 초 근거리를 볼 수 있는 볼록렌즈와 교정렌즈의 결합관계를 설명한 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 초 근거리를 볼 수 있는 교정렌즈를 설명한 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 구면렌즈(Spherical Lens)의 구면굴절력을 설명하는 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 실린더렌즈(Cylinder Lens)의 기준경선과 다른 주경선과의 굴절력차를 설명하는 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 초 근거리를 볼 수 있는 교정렌즈 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 초 근거리를 볼 수 있는 교정렌즈 장치를 설명하기 위한 분해 사시도이다.
도 7은 본 발명에 따른 초 근거리를 볼 수 있는 또 다른 교정렌즈 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명에 따른 초 근거리를 볼 수 있는 교정렌즈 장치를 가상현실기기(HMD)의 디스플레이(Display) 전방에 구성된 것을 도시한 도면이다.
도 9는 종래의 렌즈를 통해 대상물인 디스플레이를 보는 것과 본 발명의 교정렌즈에 의해 교정하여 디스플레이를 보는 일 예를 설명한 도면이다.
도 10은 본 발명의 분해된 상태의 실물 사진이다.
도 11은 본 발명의 조립된 상태의 실물 사진이다.

이하, 바람직한 실시예로서 도시하여 첨부된 도면에 따라 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명을 설명함에 있어서 정의되는 용어들은 본 발명에서의 기능이나 형태 등을 고려하여 정의 내려진 것으로, 본 발명의 기술적 구성요소를 한정하는 의미로 이해되어서는 아니 될 것이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 구현예(態樣, aspect)(또는 실시예)들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

또 각 도면에서 구성요소들은 이해의 편의 등을 고려하여 크기나 두께를 과장되게 크거나(또는 두껍게) 작게(또는 얇게) 표현하거나, 단순화하여 표현하고 있으나 이에 의하여 본 발명의 보호범위가 제한적으로 해석되어서는 안 된다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 구현예(태양, 態樣, aspect)(또는 실시예)를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다.

일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

본 발명의 제1 실시예로서, 도 1에 따라 설명하면 다음과 같다.

+20D ~ +40D의 볼록렌즈(1)와 교정렌즈(2)S±0.00D ~ ±10.00D 및 C±0.00D Ax 0°~360°내지 C±6.00D Ax 0°~360°및 프리즘 양 0~8△로 된 렌즈로서 10㎜~100㎜의 초 근거리를 볼 수 있는 렌즈이다.

* 상기 ±는 렌즈의 모양이 메니스커스형을 기준으로 앞면, 즉 제1면은(+)디옵터의 값을 가지며, 뒷면, 즉 제2면은(-)디옵터 굴절력을 가지므로 앞면을 (+)면, 뒷면을 (-면)을 뜻한다.

예컨대, (-)디옵터의 굴절력을 가진 렌즈가 되려면 (+)면보다 (-)면의 면굴절력이 커야 되는 것이고, 그렇게 되려면 (-)면의 곡률반경이 (+)면의 곡률반경보다 짧게 되어 광학중심점이 가장 얇게 되는 오목한 형태의 오목렌즈가 된다.

같은 설명으로 (+)디옵터의 굴절력을 가진 렌즈는 광학중심점이 가장 두꺼운 볼록렌즈가 된다.

* 상기 D는 Diopter의 약어로서 렌즈가 유효광선속을 모이거나 퍼지게 하는 정도 즉, 버전스(Vergence)를 변화시키는 힘 즉, 굴절력(屈折力; Refractive Power)의 단위이다(도수의 단위라고도 함).

* 상기 S는 Spherical의 약어로서 구면굴절력으로 읽히고 구면전체의 도수가 같다.

* 상기 C는 Cylinder Lens의 기호로서 굴절력이 있는 경선의 상측정점굴절력 또는 기준경선과 다른 주경선과의 굴절력차를 가진 렌즈이다.

* 상기 Ax는 렌즈의 축경선(軸經線; Axial Meridian)의 기호로서 굴절력이 없는 경선(經線) 즉, 도수가 없는 경선을 뜻한다.

* 상기 △는 프리즘굴절력(Prismatic Power)의 단위로서 유효광선속 중 한 개의 광선, 특히 주광선(Chief Ray)이 렌즈의 임의의 위치에서 꺽이는 양, 즉 편위각(Angular Deviation)의 크기를 나타내는 단위이다.

이상과 같은 본 발명의 제1 실시예의 교정렌즈를 통해 사람의 눈(동공)(Y)으로부터 직전방 거리(L) 10㎜~100㎜ 전방에 떨어진 대상물(Q)을 볼 수 있다.

즉, 볼록렌즈(1)의 도수가 +20D ~ +40D의 고정렌즈로 렌즈 전체가 고르게 같은 굴절력(Diopter)을 갖는다.

또한 이와 결합 된 교정렌즈(2)는 S±0.00D ~ ±10.00D 및 C±0.00D Ax 0°~360°내지 C±6.00D Ax 0°~360°및 프리즘 양 0~8△로 이루어진 것으로서 위와 같은 렌즈는 사람의 눈(동공)(Y)으로부터 직전방 거리(L) 10㎜~100㎜ 전방에 떨어진 대상물(Q)을 볼 수 있다.

상기 구면굴절력(Spherical) S는 도 3에서 일 예로 도시한 바와 같이 구면전체의 도수가 동일한 것이고, 실린더 렌즈(Cylinder Lens) C는 도 4에서 일 예로 도시한 바와 같이 기준경선과 다른 주경선과의 굴절력차를 이루고 있는 것이다.

즉, 기준경선과 직각으로 직교되는 다른 주경선 중 어느 한 경선에는 도수가 없는 것이다.

그리고 상기 실린더 렌즈(Cylinder Lens) C에서 Ax는 0°~360°의 범위로 하고, 프리즘굴절력(Prismatic Power)을 0~8△로 이루어지게 함으로써 정상 시력의 눈은 물론이고 근시, 난시, 원시, 사위, 사시, 노안 등 눈의 굴절이상자 들도 별도로 눈에 교정된 렌즈(안경렌즈 또는 콘텍트 렌즈)가 없이도 눈(동공)(Y)으로부터 직전방 거리(L) 10㎜~100㎜ 전방에 떨어진 대상물(Q)을 볼 수가 있다.

위와 같은 본 발명의 제1 실시에로서 사람의 눈(동공)(Y)으로부터 직전방 거리(L) 50㎜ 전방에 떨어진 대상물(Q) 즉, 디스플레이를 선명하게 볼 수 있는 예를 설명한다.

예컨대, 도 9에서와 같이, 안구의 굴절력계에서 정시를 +60D(디옵터)라고 가정한다.

도 9의 그림과 같이 사용자의 눈 상태는 망막 앞, 망막 뒤에 초점을 갖는 혼합난시인 상태이다.

눈에 들어오는 평행평면광선속들이 부딪치는 각 경선의 굴절력이 모두 다르면서 각 경선이 +60D(디옵터) 근처의 굴절력을 가진 토릭렌즈(Toric Lens)와 같다고 할 수 있다.

구면렌즈로 근시 및 원시의 눈을 교정할 때, 정상 눈의 굴절력 +60D보다 모자라거나 많은 차이만큼의 굴절력을 지닌 구면렌즈를 사용하는 것과 같은 방법으로 난시의 눈을 교정한다.

단, 난시 눈에서는 경선별로 따로 교정하여야 한다. 그림과 같이 사용자의 눈은 토릭면을 가진 난시눈의 각 경선을 대상으로 정상굴절력 +60D보다 모자라는 눈의 경선에는 부족분만큼의 굴절력을 가진 원용 토릭렌즈의 경선을 위치시키고, +60D보다 강한 굴절력을 가진 경선에는 +60D보다 많은 만큼의 (-)굴절력을 가진 경선의 토릭렌즈를 일치시켜, 난시 눈의 모든 경선을 +60D로 만들어 디스플레이를 볼 때 정상적 광학 상태로 교정되는 것이다.

예와 같이 눈앞에 고정되어있는 +20D(디옵터)의 볼록렌즈의 초점거리거리는 50mm이다.

고정되어있는 거리 앞에 디스플레이를 보기 위해서는 비정시(굴절이상안)를 가지고 있는 근시성 혼합난시인 사용자는 61D(디옵터)의 강주경선 즉, 망막 앞에 맺혀있는 초점을 뒤로 밀어주기 위해서는 (-)렌즈인 -1.00D의 렌즈로 교정하고, 망막 뒤에 있는 59D(디옵터)의 초점을 (+)렌즈인 +1.00D의 렌즈로 초점을 망막에 위치하도록 교정해주게 된다.

난시 즉, 눈의 굴절력이 모든 방향에 걸쳐 동일하지 않아 눈으로 들어온 평행광선이 한 점에서 초점을 맺지 못하고 두 점 또는 그 이상의 초점을 갖는다.

예를 들면 수직경선의 굴절력이 61D(디옵터), 수평경선의 굴절력이 59D(디옵터) 일 때 망막의 앞과 망막의 뒤에 생기기 때문에 이러한 눈을 2D(디옵터)의 혼합난시가 있다고 말한다.

본 발명의 제2 실시예로서, 도시된 도 2에 따라 설명하면 다음과 같다.

교정렌즈S＋18D ~ ＋50D 및 C±0.00D Ax 0°~360°내지 C±6.00D Ax 0°~360°및 프리즘 양 0~8△로 된 렌즈로서 10㎜~100㎜의 초 근거리를 볼 수 있는 교정렌즈이다.

이상과 같은 본 발명의 제2 실시예는 교정렌즈(2-1)를 통해 사람의 눈(동공)(Y)으로부터 직전방 거리(L1) 10㎜~100㎜ 전방에 떨어진 대상물을 볼 수 있다.

교정렌즈S＋18D ~ ＋50D 및 C±0.00D Ax 0°~360°내지 C±6.00D Ax 0°~360°및 프리즘 양 0~8△로 이루어짐으로써 위와 같은 렌즈는 사람의 눈(동공)(Y)으로부터 직전방 거리(L1) 10㎜~100㎜ 전방에 떨어진 대상물(Q)을 볼 수 있다.

상기 구면굴절력(Spherical) S는 도 3에서 일 예로 도시한 바와 같이 구면전체의 도수가 동일한 것이나 본 발명의 제2 실시예에서는 S가 볼록렌즈로만 이루어진 것이다. 그리고 실린더 렌즈(Cylinder Lens) C는 도 4에서 일 예로 도시한 바와 같이 기준경선과 다른 주경선과의 굴절력차를 이루고 있는 것이다.

그리고 상기 실린더 렌즈(Cylinder Lens) C에서 Ax는 0°~360°의 범위로 하고, 프리즘굴절력(Prismatic Power)을 0~8△로 이루어지게 함으로써 본 발명의 제2 실시예 또한 정상 시력의 눈은 물론이고 근시, 난시, 원시, 사위, 사시, 노안 등 눈의 굴절이상자 들도 별도로 눈에 교정된 렌즈(안경렌즈 또는 콘텍트 렌즈)가 없이도 눈(동공)(Y)으로부터 직전방 거리(L1) 10㎜~100㎜ 전방에 떨어진 대상물(Q)을 볼 수가 있다.

본 발명의 제3 실시예로서, +20D ~ +40D의 볼록렌즈와 교정렌즈S±0.00D ~ ±10.00D 및 C±0.00D Ax 0°~360°내지 C±6.00D Ax 0°~360°및 프리즘 양 0~8△로 된 렌즈가 가상현실기기(HMD)의 디스플레이(Display) 전방에 구성된 것이다.

이상과 같은 본 발명의 제3 실시예는 상기 제1 실시예에서 설명한 바와 같이 눈(동공)(Y)으로부터 직전방 거리(L1) 10㎜~100㎜ 전방에 떨어진 대상물(Q)을 볼 수가 있는 교정렌즈로서 가상현실기기(HMD)의 디스플레이(Display) 전방에 구성함으로써 정상 시력의 눈은 물론이고 근시, 난시, 원시, 사위, 사시, 노안 등 눈의 굴절이상자 들도 별도로 눈에 교정된 렌즈(안경렌즈 또는 콘텍트 렌즈)가 없이도 디스플레이 영상을 선명한 해상력과 입체감을 느낄 수 있다.

본 발명의 제4 실시예로서, 교정렌즈S＋18D ~ ＋50D 및 C±0.00D Ax 0°~360°내지 C±6.00D Ax 0°~360°및 프리즘 양 0~8△로 된 교정렌즈가 가상현실기기(HMD)의 디스플레이(Display) 전방에 구성된 것이다.

이상과 같은 본 발명의 제4 실시예는 상기 제2 실시예에서 설명한 바와 같이 눈(동공)(Y)으로부터 직전방 거리(L1) 10㎜~100㎜ 전방에 떨어진 대상물(Q)을 볼 수가 있는 교정렌즈로서 가상현실기기(HMD)의 디스플레이(Display) 전방에 구성함으로써 정상 시력의 눈은 물론이고 근시, 난시, 원시, 사위, 사시, 노안 등 눈의 굴절이상자 들도 별도로 눈에 교정된 렌즈(안경렌즈 또는 콘텍트 렌즈)가 없이도 디스플레이 영상을 선명한 해상력과 입체감을 느낄 수 있다.

본 발명의 제5 실시예로서, 도 5 내지 도 6에 따라 설명하면 다음과 같다.

+20D ~ +40D의 볼록렌즈(1)와 교정렌즈(2)S±0.00D ~ ±10.00D 및 C±0.00D Ax 0°~360°내지 C±6.00D Ax 0°~360°및 프리즘 양 0~8△로 된 렌즈를 초점거리와 축 방향 및 편위방향의 조절기능을 갖는 회전 조절링(100)에 삽입 장착하고 상기 회전 조절링(100)은 단안 P.D의 조절기능을 갖는 원통형의 경통(101)에 나사 결합하며 상기 원통형의 경통(101)은 슬라이스 링(102)에 가이드 편(103)과 가이드 홈(104)으로 결합 구성한 장치이다.

상기 슬라이스 링(102)은 고정판(e)에 고정한다.

* 상기 단안 P.D는 직전방 무한대를 보고 있을 때를 가정한 좌우의 시선이 평행한 상태에서 좌우 동공중심간 수평거리(즉, 양안 P.D)의 1/2을 뜻하는 것으로 상기 단안 P.D에 의해 양안 P.D를 조절하기 위한 것이다.

이상과 같이 구성된 본 발명의 제5 실시예는 회전 조절링(100)에 +20D ~ +40D의 볼록렌즈(1)와 교정렌즈(2)S±0.00D ~ ±10.00D 및 C±0.00D Ax 0°~360°내지 C±6.00D Ax 0°~360°및 프리즘 양 0~8△로 된 렌즈를 구성함에 따라 눈(동공)(Y)으로부터 직전방 거리(L1) 10㎜~100㎜ 전방에 떨어진 대상물(Q)을 볼 수가 있고 상기 회전 조절링(100)을 회전시켜 조절하면 원통형의 경통(101)과 나사결합되어 있어 직선방향으로 이동 조절됨으로 초점거리를 조절하게 되고, 또한 회전 조절링(100)의 회전 조절에 의해 실린더 렌즈(C)의 축방향(Ax)과 사용자 눈(Y)의 축 방향이 맞도록 조절할 수 있다.

또한, 아울러 프리즘의 구성으로 안구의 편위방향도 조절할 수 있다.

그리고 경통(101)의 가이드 편(103)과 슬라이스 링(102)의 가이드 홈(104)에 의해 좌우 수평방향으로 조절이 가능함으로 도 8의 예시와 같이 단안 P.D의 조절에 의해 양안 P.D(200)를 조절을 할 수 있다.

따라서, 눈(동공)(Y)으로부터 직전방 거리(L1) 10㎜~100㎜ 전방에 떨어진 대상물(Q)을 정상 시력의 눈은 물론이고 근시, 난시, 원시, 사위, 사시, 노안 등 눈의 굴절이상자 들도 별도로 눈에 교정된 렌즈(안경렌즈 또는 콘텍트 렌즈)가 없이도 선명하게 볼 수 있다.

특히, 상기 대상물(Q)이 가상현실기기(HMD)의 디스플레이(Display)라면 디스플레이 영상을 선명한 해상력과 입체감으로 느낄 수 있다.

본 발명의 제6 실시예로서, 도 7에 따라 설명하면 다음과 같다.

교정렌즈(2-1)S＋18D ~ ＋50D 및 C±0.00D Ax 0°~360°내지 C±6.00D Ax 0°~360°및 프리즘 양 0~8△로 된 렌즈를 초점거리와 축 방향 및 편위방향의 조절기능을 갖는 회전 조절링(100)에 삽입 장착하고 상기 회전 조절링(100)은 단안 P.D의 조절기능을 갖는 원통형의 경통(101)에 나사 결합하며 상기 원통형의 경통(101)은 슬라이스 링(102)에 가이드 편(103)과 가이드 홈(104)으로 결합 구성한다.

상기 슬라이스 링(102)은 고정판(e)에 고정한다.

이상과 같이 구성된 본 발명의 제6 실시예는 회전 조절링(100)에 교정렌즈(2-1)S＋18D ~ ＋50D 및 C±0.00D Ax 0°~360°내지 C±6.00D Ax 0°~360°및 프리즘 양 0~8△로 된 렌즈를 구성함에 따라 눈(동공)(Y)으로부터 직전방 거리(L1) 10㎜~100㎜ 전방에 떨어진 대상물(Q)을 볼 수가 있고 상기 회전 조절링(100)을 회전시켜 조절하면 원통형의 경통(101)과 나사결합되어 있어 직선방향으로 이동 조절됨으로 초점거리를 조절하게 되고, 또한 회전 조절링(100)의 회전 조절에 의해 실린더 렌즈(C)의 축방향(Ax)과 사용자 눈(Y)의 축 방향이 맞도록 조절할 수 있다.

그리고 경통(101)의 가이드 편(103)과 슬라이스 링(102)의 가이드 홈(104)에 의해 좌우 수평방향으로 조절이 가능함으로 도 8의 예시와 같이 단안 P.D에 의해 양안 P.D(200)를 조절할 수 있다.

본 발명의 제7 실시예로서, 도 5, 도 6 및 도 8에서와 같이 +20D ~ +40D의 볼록렌즈(1)와 교정렌즈(2)S±0.00D ~ ±10.00D 및 C±0.00D Ax 0°~360°내지 C±6.00D Ax 0°~360°및 프리즘 양 0~8△로 된 렌즈를 초점거리와 축 방향 및 편위방향의 조절기능을 갖는 회전 조절링(100)에 삽입 장착하고 상기 회전 조절링(100)은 단안 P.D의 조절기능을 갖는 원통형의 경통(101)에 나사 결합하며 상기 원통형의 경통(101)은 슬라이스 링(102)에 가이드 편(103)과 가이드 홈(104)으로 결합 구성한 장치로서 가상현실기기(HMD)의 디스플레이(Display) 전방에 구성된 것이다.

이상과 같이 구성된 본 발명의 제7 실시예는 위에서 설명한 제5 실시예의 기능과 작용 및 효과와 같고 이러한 본 발명의 장치는 가상현실기기(HMD)의 디스플레이(Display) 전방에 구성함으로써 가상현실기기(HMD)의 디스플레이(Display) 영상을 선명한 해상력과 입체감으로 느낄 수 있다.

즉, 정상적인 시력의 눈은 물론 근시, 난시, 원시, 사위, 사시, 노안 등 눈의 굴절이상자 들도 별도로 눈에 교정된 렌즈(안경렌즈 또는 콘텍트 렌즈)가 없이도 선명한 해상력과 입체감으로 느낄 수 있으며, 각막, 수정체, 망막 그리고 사위, 사시와 같은 안질환과 시 건강에 최소화할 수 있고, 가상현실기기(HMD)의 특화된 기능인 공간감(Imaging)과 양안 입체시, 시안성, 해상력을 높일 수 있도록 한 것이다.

또한, 부연하면 안광학이 고려되어 양안의 입체시, 시안성, 공간감(Imaging)이 뛰어나고, 가상현실기기(HMD) 사용자의 눈 보호와 굴절이상자는 시력 교정용 안경이나 콘텍트 렌즈의 도움없이 사용하게 되어 기존에 사용이 어려웠던 소비자 수요층이 늘어나게 된다.

본 발명의 제8 실시예로서, 도 7 및 도 8에서와 같이 교정렌즈(2-1)S＋18D ~ ＋50D 및 C±0.00D Ax 0°~360°내지 C±6.00D Ax 0°~360°및 프리즘 양 0~8△로 된 렌즈를 초점거리와 축 방향 및 편위방향의 조절기능을 갖는 회전 조절링(100)에 삽입 장착하고 상기 회전 조절링(100)은 단안 P.D의 조절기능을 갖는 원통형의 경통(101)에 나사 결합하며 상기 원통형의 경통(101)은 슬라이스 링(102)에 가이드 편(103)과 가이드 홈(104)으로 결합 구성한 장치로서 가상현실기기(HMD)의 디스플레이(Display) 전방에 구성된 것이다.

이상과 같이 구성된 본 발명의 제8 실시예는 위에서 설명한 제6 실시예의 기능과 작용 및 효과와 같고 이러한 본 발명의 장치는 가상현실기기(HMD)의 디스플레이(Display) 전방에 구성함으로써 가상현실기기(HMD)의 디스플레이(Display) 영상을 선명한 해상력과 입체감으로 느낄 수 있다.

즉, 정상적인 시력의 눈은 물론 근시, 난시, 원시, 사위, 사시, 노안 등 눈의 굴절이상자 들도 별도로 눈에 교정된 렌즈(안경렌즈 또는 콘텍트 렌즈)가 없이도 선명한 해상력과 입체감으로 느낄 수 있어 기존에 사용이 어려웠던 소비자들에게도 IT기기의 하나로서 가상현실기기(HMD)의 편리함을 누릴 수 있다.

또한, 각막, 수정체, 망막 그리고 사위, 사시와 같은 안질환과 시 건강에 최소화할 수 있고, 가상현실기기(HMD)의 특화된 기능인 공간감(Imaging)과 양안 입체시, 시안성, 해상력을 높일 수 있도록 한 것이다.

한편, 본 발명의 실시예들에 따른 초근거리를 볼 수 있는 교정렌즈는 망막의 시세포에 직접적으로 영상을 전달하는 영상전달장치로 구현할 수 있다. 즉, 상기 영상전달장치의 저전력 최저의 조도로 각막 또는 콘텍트렌즈의 각을 이용하여 망막에 영상을 전달할 수 있다.

예컨대, 사람의 시세포로 직접적으로 인지할 수 있게 만들며, 다른 매질을 통한 영상효과가 아니라 직접적인 선명상과, 현실적인 공간에 가상의 공간을 만들어줌으로써, 디바이스를 간편하게 만들뿐만 아니라 가상현실을 극대화시킬 수 있도록 각막과 콘텍트렌즈의 굴절 상을 이용한 각막/망막 스크린으로 구현할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 가상현실 및 증강현실 디바이스가 소형화될 수 있으며, 사물 인터넷 등을 활용함으로써, 다양한 산업군(예컨대, 엔터테인먼트, 의료, 관광, 교육 등)에 보급시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 시력교정이 필요한 굴절이상자(예컨대, 원시, 근시, 난시, 사시 등)등의 안질환의 모든 사용자는 교정용 장치가 없어도 편리하게 볼 수 있으며, 즉, 전 연령층에서 사용할 수 있게 되며 특히, 저시력자, 고령자 등도 최첨단 디바이스를 활용할 수 있다.

1: 볼록렌즈 2, 2-1: 교정렌즈
100: 회전조절 링 101: 경통
102: 슬라이스 링 103: 가이드 편
104: 가이드 홈 200: 단안 P.D
Q: 대상물

Claims

S＋18D ~ ＋50D 및 C±0.00D Ax 0°~360°내지 C±6.00D Ax 0°~360°및 프리즘 양 0~8△로 된 교정용 렌즈로서, 초근거리의 대상물을 볼 수 있으며, 상기 초근거리는 눈의 동공중심으로부터 전방에 떨어진 대상물 간의 거리가 10㎜~100㎜인 것을 특징으로 하는 초근거리를 볼 수 있는 교정렌즈.
상기 D, S, ±, C, Ax, △는 각각 아래의 내용으로 정의됨.
D : Diopter의 약어로서 렌즈가 유효광선속을 모이거나 퍼지게 하는 정도 즉, 버전스(Vergence)를 변화시키는 힘. 굴절력(屈折力: Refractive Power)의 단위임(도수의 단위라고도 함)
S : Spherical의 약어로서, 구면굴절력으로 읽히고 구면전체의 도수가 같다.
± : 렌즈의 모양이 메니스커스형인 것을 기준으로 앞면, 즉 제1면은 (+)디옵터의 값을 가지고, 뒷면, 즉 제2면은 (-)디옵터 굴절력을 가지므로 앞면(제1면)은 (+)면, 뒷면(제2면)은 (-)면을 뜻한다.
C : Cylinder Lens의 기로로서 굴절력이 있는 경선의 상측정점굴절력 또는 기준경선과 다른 주경선과의 굴절력차를 가진 렌즈.
Ax : 렌즈의 축경선(軸經線: Axial Meridian)의 기호로서 굴절력이 없는 경선(經線) 즉, 도수가 없는 경선을 뜻함.
△ : 프리즘굴절력(Prismatic Power)의 단위로서 유효광선속 중 한 개의 광선, 특히 주광선(Chief Ray)이 렌즈의 임의의 위치에서 꺽이는 양, 즉 편위각(Angular Deviation)의 크기를 나타내는 단위.
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S＋18D ~ ＋50D 및 C±0.00D Ax 0°~360°내지 C±6.00D Ax 0°~360°및 프리즘 양 0~8△로 된 교정용 렌즈로서, 초근거리에 배치된 가상현실기기(HMD)의 디스플레이(Display) 전방에 구성되며, 상기 초근거리는 눈의 동공중심으로부터 전방에 떨어진 가상현실기기(HMD)의 디스플레이 간의 거리가 10㎜~100㎜인 것을 특징으로 하는 초근거리를 볼 수 있는 교정렌즈.
상기 D, S, ±, C, Ax, △는 각각 아래의 내용으로 정의됨.
D : Diopter의 약어로서 렌즈가 유효광선속을 모이거나 퍼지게 하는 정도 즉, 버전스(Vergence)를 변화시키는 힘. 굴절력(屈折力: Refractive Power)의 단위임(도수의 단위라고도 함)
S : Spherical의 약어로서, 구면굴절력으로 읽히고 구면전체의 도수가 같다.
± : 렌즈의 모양이 메니스커스형인 것을 기준으로 앞면, 즉 제1면은 (+)디옵터의 값을 가지고, 뒷면, 즉 제2면은 (-)디옵터 굴절력을 가지므로 앞면(제1면)은 (+)면, 뒷면(제2면)은 (-)면을 뜻한다.
C : Cylinder Lens의 기로로서 굴절력이 있는 경선의 상측정점굴절력 또는 기준경선과 다른 주경선과의 굴절력차를 가진 렌즈.
Ax : 렌즈의 축경선(軸經線: Axial Meridian)의 기호로서 굴절력이 없는 경선(經線) 즉, 도수가 없는 경선을 뜻함.
△ : 프리즘굴절력(Prismatic Power)의 단위로서 유효광선속 중 한 개의 광선, 특히 주광선(Chief Ray)이 렌즈의 임의의 위치에서 꺽이는 양, 즉 편위각(Angular Deviation)의 크기를 나타내는 단위.