KR100715085B1

KR100715085B1 - 렌즈 및 프리즘을 갖는 안경

Info

Publication number: KR100715085B1
Application number: KR1020017015066A
Authority: KR
Inventors: 슈지앙 쥬; 지아오강 쥬
Original assignee: 슈지앙 쥬; 지아오강 쥬
Priority date: 1999-05-24
Filing date: 2000-05-22
Publication date: 2007-05-07
Anticipated expiration: 2020-05-22
Also published as: EP1184710A4; AU4535500A; KR20020012241A; AU773051B2; JP2003500695A; HK1042138A1; CN2373810Y; US6347869B1; CA2374734A1; EP1184710A1; WO2000072082A1

Abstract

본 발명은 프레임 및 상기 프레임에 설치되는 두 개의 렌즈를 포함하는 안경에 관한 것으로, 상기 렌즈는 그 한 면이 볼록 렌즈이고, 그 반대쪽 면은 톱니 형태의 다수의 계단을 가지는 계단 프리즘임을 특징으로 하는 복합 렌즈임을 특징으로 하여, 상기 안경은 독서를 하거나 30cm 내지 90cm의 범위의 시야 거리로 컴퓨터를 사용함에 몇 시간의 지속적인 작업에도 피로를 덜 느끼게 하는 효과를 가지게 한다.

안경, 근거리, 계단 프리즘

Description

렌즈 및 프리즘을 갖는 안경{A SPECTACLE WITH LENS AND PRISMS}

본 발명은 장시간 근거리 활동을 위해 사용되는 안경에 관한 것이다. 이를 착용함으로서, 눈의 피로 및 후천성 근시가 감소되거나 방지될 수 있다.

고대에 사람들은 넓은 자연 환경에서 사냥 및 경작활동에 종사해 왔고 눈은 우선적으로 원근을 보기 위한 것이었다. 그러나 생산성이 증가하고 사회가 발전함에 따라서, 노동 환경과 생활 습관이 변화하기 시작했다. 즉, 사람들의 외부활동은 점차로 내부 근접(close) 활동으로 대신하게 되었다. 지속적으로 근거리 사물을 보고 계속적인 조절(적응)(accommodation) 및 폭주(수렴)(convergence) 때문에, 현기증, 광선공포증, 복시, 잔상 및 희미한 상 등과 같은 일련의 눈의 피로 증상이 발생한다. 복합적으로 내안 및 외안 근육이 당겨지고 밀어지는 결과, 안구축은 길어지고 각막 곡률의 직경은 짧아져서 근시가 발생한다. 눈의 피로를 줄이고 근시를 방지하기 위하여, 사람들은 휴식과 원거리를 응시하거나 눈에 적절한 마사지를 하거나 독서시 적절한 거리를 유지하는 등 지속적인 근거리 작업에 제안을 해왔다. 이러한 방법들은 시야를 보호하는데 이익이 됨을 의심할 여지는 없으나 눈의 피로 및 근시-지속적인 근거리 사물을 보고 계속적인 조절(적응)과 폭주(수렴)를 야기하는 원인까지 근절하는 것은 아니다. 몇 명의 발명가들은 특허에서 프리즘 렌즈에 기초한 안경을 제공하였다(Mardian의 중국특허출원 94208283.4; 미국 특허 5,076,665, Shapiro의 미국 특허 5,204,702, Levy의 미국 특허 5,381,191). 이러한 발명들의 목적은 눈의 피로를 감소하기 위함이다. 그러나, 이러한 발명들의 안경은 과중량으로 인해 장시간 착용하기에는 매우 만족스럽지 못하다. 컴퓨터 모니터 위에 안경이 있어서 상기 착용의 문제를 해결한다고 해도, 이는 머리의 이동에 제한을 가하고, 결국 목 등의 근육통, 육체 피로 등과 같은 새로운 문제를 야기한다.

본 발명의 목적은 광학적 원리에 기초하여 근거리 사물 시야(view)를 장거리 물체 시야로 변형시키는 광학 장치를 제공함으로서 눈의 피로 및 근시를 야기하는 1차 후천적 환경요인을 제거하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 컴퓨터 모니터 스크린에 계속적인 독서 또는 주시에 다른 눈의 피로를 감소시키는 경량의 안경을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 근거리에서 보았을 때 눈이 적응 및 폭주(수렴) 없이 깨끗한 포커스(clear focus)의 정상안위(orthophoric) 상태로 되는 안경을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 각 개인의 서로 다른 디옵터(diopter)에 근거하여 쉽게 적합한 안경을 선택할 수 있는 방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 안경은 다음과 같이 구체화된다:

볼록렌즈(convex lenz) 및 계단 프리즘(stepped prism)은 아릴 디글리콜 카보네이트(CR-30)와 같은 열경화성 광학 수지 또는 아크릴 수지와 같은 열가소성 광학 수지로 사출성형에 의해 제조되고 단일 형태를 구성한다. 렌즈 경화, 말단 그라인딩(grinding) 및 틀처리(framing)를 통하여, 안경을 착용하는 경우에 사물 쪽에 위치하게 되는 렌즈의 정면은 볼록 표면(convex surface)이고, 안구 쪽에 위치하는 렌즈의 후면은 계단 프리즘(stepped prism)을 갖는 안경이 제조된다. 이들 구성은 도면을 참조하면 분명히 알 수 있다.

상기 렌즈의 광굴절 배율은 사물-시야 거리에 의해 결정된다. 미터 단위로 사물-시야 거리를 d, 동공 사이의 거리를 d_e, 안경의 렌즈와 눈의 거리를 d_g, 디옵터(D)에 의한 렌즈의 광굴절 배율을 D_l 및 플라즈마 디옵터 △에 의한 프리즘의 광굴절 배율을 D_p로 한 경우, 노안의 유무에 따른 정시안(emmetropia)과의 관계는:

D_l= 1/(d-d_g) ----(I)

D_p= 100(0.5d_e/d) ----(II)

이다.

예를 들어, 상기 독서를 위한 사물-시야 거리가 0.3m이고 동공의 상호 거리가 0.06m인 결우 렌즈 및 프리즘의 광굴절 배율은 각각 +3.5D고 10^△이다. 컴퓨터를 동작하고 있는 경우에, 스크린-시야의 거리가 0.5m이면 렌즈 및 프리즘의 광굴절 배율은 각각 동일하게 +2.0D이고 6^△이다. 상기 사물-시야 거리는 눈과 응시하는 사물의 지점과의 거리이다. 상기 계단 프리즘의 광굴절 배율의 계산을 간단하게 하기 위하여, 상기 사물-시야 거리는 식(II)에서 눈에서 응시된 사물 평면과의 직접적인 거리를 대신 사용한다. 상기 프리즘 디옵터 △는 검안 용어로서, 즉 1 △는 프리즘을 통하여 광빔이 1m 떨어진 위치에서 1cm 굴절됨을 의미한다.

선택된 디옵터 안경을 착용함으로서, 눈은 사물을 적응 및 수렴으로 또는 없이 미리 정한 거리에서 또는 그 내에서 사물을 볼 수 있다. 그러므로, 근거리 사물을 지속적으로 봄으로서 오는 눈의 피로는 크게 감소한다. 비정시안(ametropia)(근시(myopia) 또는 원시(hyperopia))에서 상기 안경의 계단 프리즘의 광굴절 배율을 계산하는 법은 정시의 것과 동일하지만, 렌즈의 광굴절 배율의 계산법은 다르다. D_a는 비정시안용 렌즈의 필요(요구)(required) 디옵터이고, D_r은 상기 비정시안용 거리-시야 처방의 디옵터이고 D_l 는 정시안용 필요(요구) 렌즈 디옵터라 하면, D_a는 D_l 및 D_r의 대수합과 같아지고 이들의 관계는

D_a= D_l + D_r ---(III)

이다.

예를 들어, 근시용 상기 거리-시야 처방의 디옵터가 -0.3DS인 경우, 0.3m 및 0.5m의 사물-시야 거리용 안경의 선택된 렌즈 디옵터는 각각 +0.5DS 및 -1.0DS이다. 그러므로, 근시용 안경의 렌즈는 때때로 볼록이 아닌 오목일 수 있다. 다른 예로서, 원시용 상기 거리-시야 처방의 디옵터가 +0.3DS인 경우, 0.3m 및 0.5m의 사물-시야 거리용 안경의 선택된 렌즈 디옵터는 각각 +6.5DS 및 +5.5DS이다.
바람직하게는 상기 계단 프리즘의 디옵터(△)는 착용자의 양안 간의 거리를 사물-시야 거리(미터로 나타낸 값)로 나눈 몫의 50배이다.
바람직하게는 상기 렌즈는 일정한 광굴절 배율을 가지며, 오른쪽 렌즈의 광굴절 배율은 착용자의 오른쪽 눈의 거리-시야 처방 디옵터와 사물-시야 거리 및 착용자의 눈에서 안경 렌즈의 거리간의 차이의 역수의 합이고, 왼쪽 렌즈의 광굴절 배율은 착용자의 왼쪽 눈의 거리-시야 처방 디옵터와 사물-시야 거리 및 착용자의 눈에서 안경 렌즈의 거리간의 차이의 역수의 합이다.

본 발명에서 계단 프리즘은 도 3에 나타나 있는 바와 같이 평면을 기준으로 일정한 각도를 가지는 다수의 계단의 반복으로 구성되며, 계단 수는 3 이상이다. 상기 계단 수가 많을수록, 상기 계단 프리즘의 기저는 얇아지고 상기 계단 프리즘은 가벼워진다. 그러나, 계단 수가 지나치게 많아지면 수직선의 간섭과 제작의 어려움으로 인해 선명도가 감소하여 5 내지 35 계단 또는 1.5mm 내지 10mm의 상호 간격이 적절하다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 정면도.

도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 수평 단면도.

도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 좌우측 계단 프리즘 렌즈를 나타내는 확대 수평 단면 다이어그램.

도면의 주요부분에 대한 부호 설명

1: 광학 수지 렌즈 2: 렌즈의 볼록부

3: 렌즈의 계단 프리즘부 4: 프레임

5: 응시된 근거리 사물 지점 d_s: 계단 프리즘의 상호 거리

E: 안구 α: 계단 프리즘의 교각

본 발명의 바람직한 일 실시예로서 도 1에 도시된 렌즈 1 은 안경 프레임 4에 설치된다. 도 2에서 각 렌즈는 집적된 볼록 렌즈 2 및 계단 프리즘 3으로 구성된다. 상기 볼록 표면은 사물을 향하고 계단 프리즘 표면은 눈을 향하고 있다. 사물 지점 5에서 분산된 빛은 볼록 렌즈 2에 의해 비스듬하게 입사평행빛으로 되고 그 후 도 2의 계단 프리즘 3에 의해 눈 쪽의 정면으로 입사평행빛이 된다. 즉, 근거리 사물의 빛은 상기 안경에 의해 원거리 사물의 빛으로 변한다. 이러한 방식으로 원거리를 보는 것과 같이 눈은 조절(적응) 및 폭주(수렴) 없이 근거리 사물을 볼 수 있다.

도 3에서 횡단면은 톱니 형태를 나타낸다. 점선으로 된 각 톱니의 홈 바닥을 연결하면 다수의 동일한 직각 삼각형(right triangle)이 나타나고 2개의 톱니 선단 사이의 거리 d_s는 톱니의 상호 거리를 나타낸다. 점선과 빗변에 의해 형성된 각 α는 다음 식으로 계산되는 계단 프리즘의 교각이다.
즉, 상기 계단 프리즘은 안구 쪽에 위치하는 빗변을 갖는 다수의 동일한 직각 삼각형의 톱니 형태를 나타내고, 이 톱니 형태의 교각(α), 즉, 안구가 사물을 바라보는 방향과 직각을 이루는 평면과 상기 빗변이 이루는 각,은 하기식의 관계를 가진다.

sinα= n{sinα·cos[sin^-1(0.5d_e/nd)]-cosα·sin[sin^-1(0.5d_e/nd)]} ---(IV)

여기서 n은 상기 안경에 사용된 수지의 굴절률이고 d는 사물-시야 거리이고 d_e는 양안의 거리이다.

상기 안경은 볼록 렌즈들의 선택된 광굴절 배율은 눈의 광굴절 배율 및 사물-시야 거리에 좌우된다. 상기 양안의 거리가 0.06m이고 사물-시야 거리가 각각 0.3m, 0.5m 인 경우 상기 정시용 볼록 렌즈의 선택된 광굴절 배율은 각각 3.5D 및 2.0D 이다. 비정안시의 경우, 상기 볼록 렌즈의 최종 선택된 광굴절 배율은 상기 계산된 디옵터 및 근시 또는 원시의 거리-시야 처방 디옵터의 대수합이 된다.

선택된 디옵터의 예가 표 1에 나타나 있다.

표 1

사물-시야 거리(m)	노안의 유무에 따른 정시안	근시 처방(-D) 1 2 3 4 5 6	원시 처방(D) 1 2 3
0.3	+3.5DS 10△P	+2.5DS +1.5DS +0.5DS -0.5DS -1.5DS -2.5DS 10△P 10△P 10△P 10△P 10△P 10△P	+4.5DS +5.5DS +6.5DS 10△P 10△P 10△P
0.5	+3.5DS 6△P	+1.0DS 0.0DS -1.0DS -2.0DS -3.0DS -4.0DS 6△P 6△P 6△P 6△P 6△P 6△P	+3.0DS +4.0DS +5.0DS 6△P 6△P 6△P

본 발명의 다른 실시예는 상기 계단 프리즘 렌즈 및 프레임이 집적 사출성형된 것이다.

본 발명의 장점은 다음과 같다:

(1) 상기 안경은 비교적 가볍다.

(2) 상기 안경을 착용하였을 때, 원거리 사물을 응시할 때처럼 조절(적응)과 폭주(수렴)없이 근거리 사물을 응시할 수 있다. 그리하여, 지속적인 근거리 작업을 할 때 반사에 의해 야기되는 내안 및 외안 근육의 피로, 현기증, 안구혈액순환장애 및 안구-변형력이 발생하지 않는다.

(3) 상기 안경은 단시간의 근거리 작업 또는 일시적인 근거리 작업에 착용되는 것이 아니라 지속적인 근거리 작업에 착용되는 것이 때문에 일반적인 조절(적응) 및 폭주(수렴)의 기능에는 영향을 받지 않는다.

(4) 본 발명에 의한 안경은 지속적인 근거리 작업을 수행하는 동안 눈의 피로를 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라 근시를 방지할 수 있다. 상기와 같은 이유로 노소나 비정시안, 원시 또는 노시에 관계없이 폭 넓게 사용될 수 있다.

Claims

프레임 및 상기 프레임에 설치되는 두 개의 렌즈를 포함하는 안경에 있어서,

상기 렌즈는 그 한 면이 볼록 렌즈이고, 그 반대쪽 면은 톱니 형태의 다수의 계단을 가지는 계단 프리즘임을 특징으로 하는 복합 렌즈임을 특징으로 하여, 독서를 하거나 30cm 내지 90cm의 범위의 시야 거리로 컴퓨터를 사용함에 몇 시간의 지속적인 작업에도 피로를 덜 느끼게 하는 효과를 가지는 안경.
제1항에 있어서, 상기 계단 프리즘의 디옵터(△)는 착용자의 양안 간의 거리를 사물-시야 거리(미터로 나타낸 값)로 나눈 몫의 50배이며,

상기 렌즈는 일정한 광굴절 배율을 가지며, 오른쪽 렌즈의 광굴절 배율은 착용자의 오른쪽 눈의 거리-시야 처방 디옵터와 사물-시야 거리 및 착용자의 눈에서 안경 렌즈의 거리간의 차이의 역수의 합이고, 왼쪽 렌즈의 광굴절 배율은 착용자의 왼쪽 눈의 거리-시야 처방 디옵터와 사물-시야 거리 및 착용자의 눈에서 안경 렌즈의 거리간의 차이의 역수의 합임을 특징으로 하는 안경.
제1항에 있어서,

상기 계단 프리즘의 계단의 수는 3 이상인 것을 특징으로 하는 안경.
제1항에 있어서,

상기 계단 프리즘은 안구 쪽에 위치하는 빗변을 가지는 다수의 동일한 직각 삼각형의 톱니 형태를 나타내고, 이 톱니 형태의 교각(α), 즉, 안구가 사물을 바라보는 방향과 직각을 이루는 평면과 상기 빗변이 이루는 각,은 하기식의 관계를 가지는 것을 특징으로 하는 안경.

sinα= n{sinα·cos[sin^-1(0.5d_e/nd)]-cosα·sin[sin^-1(0.5d_e/nd)]}

여기서, n은 상기 안경에 사용된 수지의 굴절률이고 d는 사물-시야 거리이고 d_e는 양안의(interpupillary) 거리이다.
제1항에 있어서,

상기 렌즈 및 상기 프레임은 사출성형에 의해 동일한 광학 수지로 각각 따로 또는 일체로 형성될 수 있음을 특징으로 하는 안경.
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