KR101375161B1 - 교정용 안경 렌즈의 방향을 결정하는 방법 및 장치, 그리고 상기 교정용 안경 렌즈를 광학적으로 설계하는 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 장래 착용자에 대한 교정용 안경 렌즈의 방향 중 하나 이상의 성분을 착용 상태에서 결정하는 장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명은, 프레임(10)에 또는 상기 프레임에 설치된 전시용 렌즈에 위치 식별 시스템(20)을 설치하는 단계로서, 상기 위치 식별 시스템(20)은 하나 이상의 기지의 기하학적 특징을 가지는 하나 이상의 식별 소자(60, 70, 80)를 포함하는 단계; 수직 안면 평면에서 상기 수직 소자의 영상을 2차원적으로 캡쳐하는 단계; 상기 캡쳐된 영상을 처리하여, 상기 식별 소자의 기지의 기하학적 특징에 의존하는 상기 식별 소자의 영상의 캡쳐된 기하학적 특징을 측정하는 단계; 및 상기 캡쳐된 기하학적 특징과 기지의 기하학적 특징을 비교하여, 렌즈의 방향 중 하나 이상의 성분을 계산하는 단계;를 포함할 수 있다. 또한, 본 발명은 교정용 렌즈를 광학적으로 설계하는 방법에 관한 것이다.

교정용 렌즈, 전시용 렌즈, 위치 식별 시스템, 식별 소자, 영상 캡쳐 장치, 계산 및 프로세서 수단

Description

교정용 안경 렌즈의 방향을 결정하는 방법 및 장치, 그리고 상기 교정용 안경 렌즈를 광학적으로 설계하는 방법{A METHOD AND A DEVICE FOR DETERMINING THE ORIENTATION OF A CORRECTING OPHTHALMIC LENS, AND A METHOD OF OPTICALLY DESIGNING THE CORRECTING LENS}

본 발명은 장래 착용자가 선택한 프레임에 설치되는 교정용 안경 렌즈를 개개인에 맞게 광학적으로 설계하기 위하여 안경의 장래 착용자를 기하학적-형태학적으로 측정하는 것에 관한 것이다. 또한, 더 자세하게는 본 발명은 착용된 상태에서 장래 착용자의 머리에 대해 안경의 교정용 안경 렌즈의 하나 이상의 방향 성분을 결정하는 장치 및 방법에 관한 것이다.

교정용 안경 렌즈를 광학적으로 설계하는 중에, 개인 맞춤방식으로 광학적으로 설계하기 위하여 개별적인 기하학적-형태학적 파라미터를 최우선으로 고려해야하고, 상기 파라미터들은 착용자와 착용자가 선택한 프레임과 관련되어 있다. 이러한 파라미터는 특히 착용된 상태에서 착용자의 머리에 대해 렌즈의 3차원 구성 배열을 포함한다. 이러한 3차원 구성 배열은 : ⅰ) 착용자의 눈에 대한 대응하는 렌 즈의 방향과, ⅱ) 착용자의 눈과 대응하는 렌즈 사이의 거리로 결정된다.

설치된 교정용 렌즈의 방향의 3차원 성분을 결정하기 위하여, 우선 프레임의 광각 곡률에 전반적으로 대응하는 수평 평면에서의 제1 각도를 측정하고, 렌즈가 상기 수직 평면과 형성하는 각도인 소위 전경각(pantascopic angle)에 일반적으로 대응하는 수직 평면에서의 제2 각도를 측정하는 것이 공지되어 있다.

상기와 같은 측정을 위하여, 프레임을 선택한 후에, 안경사는 전시용 안경을 착용자의 코에 착용시킨다. 전시용 안경은 착용자가 선택한 프레임과 상기 프레임의 림에 설치된 교정되지 않은 렌즈를 포함한다.

각 전시용 렌즈와 이에 대응하는 착용자의 눈 사이의 거리를 측정하기 위하여, 안경사는 측면에서 착용자를 관찰하고 투명 자를 사용하여 손수 측정한다. 이와 유사하게, 전경각을 측정하기 위하여 안경사는 렌즈의 평균 평면과 수직 평면 사이의 각도를 결정할 수 있는 눈금을 가지는 각도기를 사용하여 손수 측정한다.

프레임의 각 림의 내부 윤곽선에서 읽을 수 있도록 특수 설계된 장치로 곡률 각도를 측정할 수 있다. 그러나, 프레임을 읽는 이러한 장치는 고가이며 사용하기가 복잡하다. 또한, 곡률 각도를 좀 더 간단하게 측정하기 위하여, 프레임의 암과 림이 각도기와 유사하게 각도별로 눈금이 있는 플레이트에 위치되도록 하는 방법이 공지되어 있다. 이러한 눈금을 사용하여 노즈 브릿지에 거의 접선 방향인 (따라서 프레임의 대칭 수직 평면에 직각인) 기준 수평선에 대한 렌즈의 흔적에 의해 수평 평면에 형성된 각도를 대략 측정할 수 있다.

또한, 안경사는 착용자의 형태학적 형태와 관련된 다른 두 파라미터를 측정 하고, 즉 동공 거리 또는 두 동공의 중앙 거리, 그리고 상기 프레임에 대한 동공의 높이를 측정한다. 두 동공 사이의 거리 또는 두 동공의 중앙 거리를 측정하기 위하여, 가장 일반적인 방법은 자를 사용하는 것이다. 또한, 동공크기 검사기(pupillometer)와 같은 공지된 특수 장치를 사용할 수 있다. 프레임에 대한 동공의 높이를 결정하기 위하여, 안경사는 일반적으로 전시용 렌즈의 전면에 위치된 자를 사용하여 프레임에서의 기준 지점에 있는 동공의 위치 사이의 거리를 측정한다.

따라서, 상기와 같이 기하학적 형태학적 파라미터를 측정하는 작업의 경우, 복수의 다른 도구를 사용해야 한다. 따라서, 안경사는 대체로 고가인 매우 많은 수의 조종을 수행해야 하고, 이는 안경사와 착용자 모두에게 불편하다. 이러한 도구들의 조종은 실수의 원인이 될 수 있거나, 또는 적어도 부정확성의 원인이 될 수 있다. 자 또는 각도기를 사용하여 자 또는 각도기를 프레임에 위치시키고 손수 눈금을 읽음으로써, 종종 부정확한 측정값을 야기한다.

또한, 곡률 각도 및 전경각으로부터 각 교정 렌즈의 방향을 결정하는 것은 신뢰도가 없다. 특히, 상기 두 각도에서의 회전을 조합함으로써 렌즈의 방향을 결정하고, 상기 회전을 조합하는 순서는 렌즈의 최종 방향에 영향을 미친다.

본 발명의 목적은, 프레임에 설치하고자 하는 교정용 렌즈를 개인 맞춤방식으로 광학적으로 설계하기 위한 개별적인 기하학적-형태학적 파라미터들을 결정하는 작업을 단순화시키고, 상기 결정 작업을 더 빠르게, 더 정확하게, 편리하게, 그리고 적절하게 하는 것이다.

상기 목적을 위하여, 본 발명은 장래 착용자의 머리에 대해 안경의 교정용 렌즈의 방향 중 하나 이상의 성분을 착용 상태에서 결정하는 방법으로서,

- 하나 이상의 기지의 기하학적 특징을 가지는 하나 이상의 식별 소자를 포함하는 위치 식별 시스템을, 프레임에 및/또는 상기 프레임에 설치된 전시용 렌즈에 설치하는 단계;

- 영상 캡쳐 장치를 사용하여, 수직 안면 평면에서 상기 식별 소자를 2차원적으로 캡쳐하는 단계;

- 상기 식별 소자의 캡쳐된 영상을 처리하여, 상기 식별 소자의 기지의 기하학적 특징에 의존하는 기하학적 특징을 상기 캡쳐된 영상에서 측정하는 단계; 및,

- 상기 식별 소자의 캡쳐된 영상의 측정된 기하학적 특징과 상기 식별 소자의 기지의 기하학적 특징을 비교하여, 렌즈의 방향 중 하나 이상의 성분을 계산하는 단계;를 포함하는, 장래 착용자의 머리에 대해 안경의 교정용 렌즈의 방향 중 하나 이상의 성분을 착용 상태에서 결정하는 방법을 제공한다.

상기 위치 식별 시스템은, 하나 이상의 수평 식별 소자와, 상기 프레임의 림에 또는 상기 프레임에 설치된 전시용 렌즈에 상기 수평 식별 소자를 직접적으로 또는 간접적으로 장착하는 수단을 포함하고; 상기 식별 소자의 캡쳐된 영상에서의 측정된 기하학적 특징이, 수직축에 대한 상기 프레임(10)의 림의 방향 중 수평 성분에 의존하거나 또는 상기 착용자의 머리에 대한 상기 전시용 렌즈의 방향 중 수평 성분에 의존하도록, 상기 수평 식별 소자를 배열한다. 상기 비교 단계에 따라서, 착용자의 머리에 대한 교정용 렌즈의 방향 중 하나 이상의 수평 성분을 계산한다.

또한, 본 발명은 상기 방법을 실행하는 장치를 제공한다.

영상을 처리함으로써 설계하고자 하는 교정용 렌즈의 방향을 착용 상태에서 결정하므로, 착용자 또는 광학 장비에 접촉하지 않아 마모가 발생하지 않고 동시에 안경사의 입장에서 작업 분량을 최소화하면서 측정할 수 있다. 안경사는 단지 프레임에 위치 식별 시스템을 위치시킨 후, 착용자가 착용한 조립체의 영상을 캡쳐하기만 하면 된다.

게다가, 상기 장치는 한정된 수의 도구를 사용하여 단일 캡쳐 영상에 기초한 다양한 기하학적 형태학적 파라미터를 측정할 수 있다. 이로 인해, 기하학적 형태학적 파라미터를 측정하는 과정이 더 빨라지고, 더 신뢰도가 높아지며, 더 일관적이 된다.

상기 식별 소자의 기지의 기하학적 특징과 비교되는 상기 식별 소자의 캡쳐된 영상의 측정된 기하학적 특징은 렌즈의 방향의 예상 성분을 나타내므로, 렌즈의 방향의 예상 성분을 계산할 수 있다.

교정용 렌즈의 방향 중 수평 성분은 상기 프레임의 림의 방향 중 수평 성분에 또는 상기 전시용 렌즈의 방향 중 수평 성분에 의존한다. 따라서, 수평 식별 소자를 상기 프레임에 배열함으로써, 교정용 렌즈의 방향 중 수평 성분을 결정할 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 바람직하게는:

- 상기 위치 식별 시스템은 두 개 이상의 수평 식별 소자를 포함하고, 두 수평 식별 소자 중 제1 수평 식별 소자는 상기 프레임의 두 림 중 하나의 림에 또는 상기 프레임에 설치된 두 개의 전시용 렌즈 중 하나의 전시용 렌즈에 직접적으로 또는 간접적으로 장착되고, 두 수평 식별 소자 중 제2 수평 식별 소자는 상기 프레임의 나머지 림에 또는 나머지 전시용 렌즈에 장착되고;

- 상기 캡쳐 단계는, 안면 평면 PCI에서 상기 수평 식별 소자의 영상을 2차원으로 캡쳐하는 과정을 포함하고;

- 상기 처리 단계는, 상기 캡쳐된 영상을 처리하여 각 식별 소자에 관해 상기 캡쳐된 영상으로부터 대응하는 식별 소자의 기지의 기하학적 특징에 의존하는 기하학적 특징을 측정하는 과정을 포함하고;

- 상기 비교 단계는, 상기 식별 소자의 캡쳐된 영상의 측정된 기하학적 특징과 상기 수평 식별 소자에 대응하는 기지의 기하학적 특징을 비교하는 과정과, 상기 비교 과정에 따라서 장래 착용자에 대한 각 교정용 렌즈의 방향 중 하나 이상의 수평 성분을 계산하는 과정을 포함할 수 있다.

두 개의 수평 식별 소자를 사용함으로써, 프레임의 두 림의 방향 중 수평 성분 또는 두 개의 전시용 렌즈의 방향 중 수평 성분을 결정할 수 있고, 이로 인해 교정용 렌즈의 방향 중 수평 성분을 정확하게 결정할 수 있다.

본 발명의 또 다른 바람직한 특징에 따르면, 상기 수평 식별 소자의 캡쳐된 영상의 측정된 기하학적 특징과, 대응하는 기지의 기하학적 특징을 비교하는 단계에 따라서, 상기 영상 캡쳐 장치에 대한 두 눈의 이등분선 A0의 방향 중 수평 성분 APIV에 대응하는 자세 각도 APIV를 계산한다.

따라서, 수평 식별 소자의 캡쳐된 영상의 측정된 기하학적 특징들 사이의 차이에 기초하여, 상기 수직축에 의한 머리의 선회 각도를 결정한다. 자세 각도라고 알려져 있는 상기 선회 각도를 결정함으로써, 실행된 측정 결과를 교정할 수 있다.

상기 위치 식별 시스템은, 하나 이상의 수직 식별 소자와, 상기 프레임의 림에 또는 상기 프레임에 설치되는 전시용 렌즈에 상기 식별 소자를 직접적으로 또는 간접적으로 장착하는 수단을 포함하고; 상기 식별 소자의 캡쳐된 영상의 측정된 기하학적 특징이, 착용자의 시상 평면에 수직이며 수평 방향인 축에 대한 상기 프레임의 림의 방향 중 수직 성분에 의존하거나 또는 착용자의 머리에 대한 상기 전시용 렌즈의 방향 중 수직 성분에 의존하도록, 상기 수직 식별 소자를 배열한다. 상기 비교 단계에 따라서, 착용자의 머리에 대한 교정용 렌즈의 방향 중 하나 이상의 수직 성분을 계산한다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 위치 식별 시스템은, 상기 프레임에 또는 상기 프레임에 설치된 전시용 렌즈에 직접적으로 또는 간접적으로 장착되는 하나 이상의 수직 식별 소자를 포함하고, 상기 비교 단계는 시상 평면에서 프레임의 방향 중 수직 성분을 나타내도록 상기 수직 식별 소자를 배열하고, 상기 예상 방향 성분은 교정용 렌즈의 방향 중 수직 성분을 포함한다.

본 발명의 또 다른 바람직한 특징에 따르면, 프레임에 설치된 각 전시용 렌즈와 이에 대응하는 눈 사이의 거리를 측정하고, 상기 거리에 따라서 착용자의 머리에 대한 교정용 렌즈의 구성배열의 하나 이상의 파라미터를 결정한다.

본 발명의 또 다른 바람직한 특징에 따르면, 상기 영상 캡쳐 수단과 상기 위치 식별 시스템 사이의 거리를 측정한다. 상기 거리로 인해, 캡쳐된 영상의 척도를 계산할 수 있고, 무한 거리를 응시하는 두 눈 사이의 동공 거리를 계산할 수 있다.

본 발명의 또 다른 바람직한 특징에 따르면, 축척 계수를 고려하여, 동공 거리 ; 동공 절반거리; 각 전시용 렌즈의 폭 치수 및 길이 치수; 및 각 렌즈의 높이;와 같은 개인 맞춤형 파라미터를, 캡쳐된 영상에서 측정한다.

이러한 파라미터들은, 교정용 렌즈를 설계하는 동안 렌즈에 인덱스 구배를 정확하게 분산시킬 수 있는 기하학적 형태학적 파라미터들이다.

본 발명의 또 다른 바람직한 특징에 따르면, 동공 거리, 동공 절반거리, 그리고 각 교정용 렌즈의 폭 치수를 캡쳐된 영상에서 측정한 값은, 측정된 자세 각도에 따라서 교정되고; 각 전시용 렌즈의 높이에 대한 값과 각 동공의 높이에 대한 값은 계산된 방향의 수직 성분에 따라서 교정된다.

본 발명의 또 다른 바람직한 특징에 따르면, 무한 거리를 응시하는 착용자에 대한 동공 거리 및/또는 동공 절반거리를 계산한다.

본 발명의 또 다른 바람직한 특징에 따르면, 상기 영상 캡쳐 수단과 상기 위치 식별 시스템 사이의 거리에 따라서 동공 거리 및/또는 동공 절반거리를 계산한다.

바람직하게는, 렌즈의 방향 중 수평 성분 및 수직 성분 모두를 식별하는 동일한 식별 소자를 사용한다. 상기 식별 소자가 한쪽 눈과 관련되어 있는 경우, 상기 한쪽 눈에 관련된 교정용 렌즈의 방향 중 수직 성분을 더 정확하게 측정한다. 따라서, 렌즈의 방향을 더 신뢰도 높게 결정한다.

본 발명의 또 다른 바람직한 특징에 따르면, 상기 장치는 착용자의 두 눈 중 하나의 눈과 관련된 프리즘효과를 가지는 광학 소자를 하나 이상 포함하고; 상기 광학 소자는 자신의 프리즘효과의 방향에 평행한 에지를 가지고 상기 위치 식별 시스템에 대해 수직방향으로 병진 운동하도록 장착되고, 이로 인해 전방에서 바라봤을 때 상기 에지가 눈의 동공을 가로지르도록 측정 위치에 상기 광학 소자를 배열할 수 있어 상기 광학 소자는 상기 동공의 일부분의 영상을 이탈시키고; 상기 프로세서 수단은, 프리즘효과를 가지는 상기 광학 소자에 의해 이탈된 동공의 일부분의 영상에 반응하여 상기 프레임에 설치된 전시용 렌즈와 이에 대응하는 눈 사이의 거리를 추론한다. 바람직하게는, 상기 장치는 해당 눈에 대하여 프리즘 효과를 가지는 단일 광학 소를 구비한다.

본 발명의 또 다른 바람직한 특징에 따르면, 프리즘 효과를 가지는 광학 소자를 탄성 복원력으로 또는 중력으로 전시용 렌즈에 압착하는 수단이 제공된다.

본 발명의 또 다른 바람직한 특징에 따르면, 상기 식별 소자는 상기 프레임의 방향 또는 상기 전시용 렌즈의 방향을 나타내는 하나 이상의 기지의 기하학적 특징을 가지고; 상기 고정 수단으로 인해, 상기 위치 식별 시스템은 상기 프레임에서 상기 프레임의 중간 평면 또는 상기 전시용 렌즈의 중간 평면에 포함된 수평 방향 축에 대하여 기울기를 형성할 수 있다. 위치 식별 시스템이 수평축에 대하여 프레임에 기울기를 형성할 수 있도록 설계될 때, 상기 위치 식별 시스템은 상기 프레임의 방향 중 수직 성분 또는 상기 전시용 렌즈의 방향 중 수직 성분을 식별할 수 있고, 이로 인해 설계하고자 하는 교정용 안경 렌즈의 방향 중 수직 성분을 식별할 수 있다.

바람직하게는, 상기 전시용 렌즈 또는 상기 프레임에 대하여 상기 위치 식별 시스템에 기울기를 형성하는 탄성 또는 중력 복원 수단이 제공된다. 이러한 복원 수단들로 인해, 설계하고자 하는 교정용 안경 렌즈의 방향 중 수직 성분을 정확하게 결정할 수 있는 구성배열이 되도록 상기 위치 식별 시스템에 경사를 형성할 수 있다.

비제한적인 방식으로 제공된 실시예에 대한 첨부 도면을 참고하여 이하의 설명을 읽으면, 본 발명의 구성과 본 발명을 실행하는 방법들 명확하게 이해할 수 있을 것이다.

도 1은 전시용 안경의 사시도이고,

도 2는 위치 식별 시스템의 사시도이고,

도 3은 정면에서 캡쳐된 경우 전시용 안경 및 위치 식별 시스템의 영상의 개략도이고,

도 4는 전시용 렌즈와 대응하는 눈 사이의 거리를 결정하는 수단을 도시하고 있고,

도 5는 전시용 안경에 고정된 도 2의 위치 식별 시스템와, 프로세서 및 계산 시스템과 연결되는 영상 캡쳐 수단의 사시도이고,

도 6은 착용자의 머리가 바로 선 상태인 구성 배열에서 전시용 안경을 착용한 착용자의 머리의 측면도이고,

도 7은 머리를 특정 각도로 회전한 구성 배열에서 전시용 안경을 착용한 착용자의 평면도이고,

도 8은 전시용 렌즈가 장착된 안경용 프레임의 평면도이고,

도 9는 위치 식별 시스템 및 영상 캡쳐 수단의 원리를 나타내는 평면도이고,

도 10은 변형 실시 형태로서 전시용 렌즈 및 대응하는 눈 사이의 거리를 결정하는 수단을 나타내고,

도 11은 도 10의 거리 결정 수단과 대응하는 착용자의 눈의 정면도이고,

도 12는 변형 실시예로서 위치 식별 시스템의 개략적인 평면도이고,

도 13은 도 12의 위치 식별 시스템에 장착된 안테나를 도시하고,

도 14는 착용자와 관련된 기준 좌표계에서의 개략도이고, 상기 개략도는 프레임에 고정되기 전에 시스템의 위치 식별 소자의 일 부분을 도시하고,

도 15는 프레임에 장착된 후에 도 14의 시스템의 위치 식별 소자의 일 부분의 개략적인 평면 투영도이다.

이하의 설명에서, 안경 프레임(10)에 설치된 각각의 교정용 안경 렌즈(도시되지 않음)에 대한 기준 좌표계의 구성 배열은, 착용자와 관련된 기준 좌표계에서 결정되고 착용 상태에서의 착용자의 눈에 대해 결정된다. 착용자의 기준 좌표계에 대한 렌즈의 기준 좌표계에 따라서 광학적으로 유용한 렌즈의 면들 중 하나 및/또는 나머지 하나에 대한 형상 및/또는 렌즈의 인덱스 구배(index gradient)를 계산함으로써, 교정용 안경 렌즈를 개인 맞춤방식으로 광학적으로 설계하는 방법을 실행하기 위하여 착용자의 기준 좌표계에 대한 각 교정용 안경 렌즈에 대한 기준 좌표계의 구성 배열을 결정한다.

지구 기준 좌표계(terrestrial frame of reference), 예를 들어 안경사의 사무실의 기준 좌표계가 사용된다. 이러한 지구 기준 좌표계는 상호 수직인 두 축 H1과 H2로 구성된 수평 평면 PH와 수직 방향축 V로 한정된다. 제1 수직 평면 PV1이 상기 축 V와 H1로 한정되고, 제2 수직 평면 PV2가 축 V와 H2로 한정된다.

착용자가 자신의 머리를 직립한 상태로 앉아 있거나 서 있고, 즉 착용자의 머리에 대응하는 프랑크푸르트 평면(Frankfurt's plane) PF가 거의 수평면이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 프랑크푸르트 평면 PF은 하부 안와 지점(orbital point) OR과 착용자의 좌측 포리온 PO을 통과하는 평면으로 한정되고, 여기서 상기 포리온은 이도(acoustic meatus) 골격에서 가장 높은 지점이고 귀의 이주(tragion)에 대응한다. 착용자의 응시축은 주 응시축이고, 즉 상기 응시축은 착용자가 정면을 향하여 직선으로 수평면을 바라볼 때의 응시축이다. 또한, 착용자는 기립성 자세를 취한다고도 하고, 이러한 자세에서 자세로 인한 영향이 최소화된다.

시상 평면(sagittal plane) PSAG가 두 눈 OG와 OD 사이의 이등분선 AO를 포함하는 수직 평면으로 한정된다. 두 눈 사이의 이등분선 AO는 두 눈의 회전 중심 CROG와 CROD로 한정된 세그먼트의 중앙을 통과하는 축이고, 상기 AO는 프랑크푸르 트 평면 PF에 평행하다. 또한, 눈의 수직 평면 PVO가 눈의 회전 중심들 CROG와 CROD를 상호 연결하는 수직 평면으로 한정된다.

각 교정용 렌즈의 좌표 구성 배열은:

- 착용자의 눈에 대해 프레임에 설치되는 각 교정용 렌즈의 방향; 및,

- 착용 상태에서의, 즉 시상 평면 PSAG의 수평 방향에서의 렌즈와 대응하는 착용자의 눈 사이의 거리;로 결정된다.

장착 교점에서 렌즈에 접선 방향인 평면에 수직인 벡터 성분은 렌즈의 방향을 결정한다. 상기 장착 교점은 눈의 동공이 가리키는 렌즈의 한 지점에 대응하여, 렌즈는 설계된 광학적 교정 기능을 정확하게 발휘한다. 렌즈 방향 중 수직 성분은 시상 평면상으로 투영되어 안면 평면에 대해 렌즈의 평면에 수직인 축 또는 벡터로 형성된 각도에 대응한다. 또한, 렌즈 방향 중 수평 성분은 프랑크푸르트 평면상으로 투영됨으로써 한정되고, 상기 수평 성분은 안면 평면에 대해 렌즈의 평면에 수직인 벡터 또는 축으로 형성된 각도에 대응한다.

착용자 및 프레임에 관련된 기하학적-형태학적 파라미터를 결정하는 동안 판매를 위해 그리고 측정 목적을 위해 설치되고, 설계하고자 하는 교정용 렌즈의 위치를 배열되는 두 전시용 렌즈(100, 101) 각각에 대한 기준 좌표계 구성 배열을 결정함으로써, 각 교정용 렌즈의 기준 좌표계를 획득한다.

도 5는 전시용 안경을 착용한 착용자의 개별적인 기하학적-형태학적 파라미터를 결정하는 장치를 도시하고 있다. 개별적인 기하학적-형태학적 파라미터들은 특히 착용자의 기준 좌표계에 대해 설계하고자 하는 교정용 렌즈 각각의 기준 좌표 계의 구성 배열과 이하에서 열거되는 기하학적-형태학적 파라미터를 포함한다.

상기 기하학적-형태학적 파라미터를 결정하는 장치는, 프레임(10)에 장착되는 위치 식별 시스템(20)과, 착용 자세에서 프레임(10)에 장착된 위치 식별 시스템(20)의 영상을 캡쳐하는 영상 캡쳐 수단(90)을 포함하고, 상기 영상은 정면 영상 캡쳐 평면 PCI에서 캡쳐된다. 상기 영상 캡쳐 수단(90)은 프로세서 및 상기 캡쳐된 영상을 처리하는 계산 시스템(93)에 연결된다.

전시용 안경은 착용자가 선택한 프레임(10)과 전시용(비교정) 렌즈(100, 101)를 포함한다. 도시된 예에서, 안경은 테를 가지고 있고, 즉 각 렌즈는 상기 프레임(10)의 림(11, 12)에 설치된다. 변형 실시예에서, 전시용 안경은 렌즈 천공 형태일 수 있고, 즉 렌즈가 천공되어 각 렌즈는 노즈 브릿지의 일 단부와 상기 렌즈에 결합된 암의 일 단부에 고정되고, 상기 브릿지와 상기 암은 천공된 구멍과 연동한다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 위치 식별 시스템(20)은 거의 직선이고 거의 동일 평면상의 두 크로스바(23, 24)를 구비한 힌지 연결된 프레임 구조체를 포함하고, 상기 두 크로스바는 착용 상태에서 거의 수직 방향인 힌지축 A1을 가지는 힌지(29)로 상호 연결된다.

각 크로스바(23, 24)에는 (여기서) 클램프 형태로 도시된 한 쌍의 고정수단(25, 26, 27, 28)이 제공된다. 이러한 클램프들로 인해 각 크로스바(23, 24)가 대응하는 상기 프레임(도 3)의 림(11, 12)의 거의 수평인 상부 부분에서 선회할 수 있도록 고정될 수 있거나, 또는 상기 안경이 천공 유형인 경우 대응하는 전시용 렌 즈의 거의 수평인 상부 부분에서 선회할 수 있도록 고정될 수 있다.

각 크로스바(23, 24)에는 특정 두께의 삼각형 플레이트 형태인 수평 식별 소자(70, 80)가 배열되고, 상기 수평 식별 소자의 한 에지는 기하학적 패턴(71, 81)을 가지고 있고, 상기 정면 영상 캡쳐 평면(PCI) 상으로 투영될 때 상기 기하학적 패턴의 기하학적 구성 배열이 상기 수평 식별 소자(70, 80)의 방향 중 수평 성분을 나타내도록 상기 기하학적 패턴을 설계한다. 본 발명인 소자의 방향 중 수평 성분은 상기 소자의 종방향과 프랑크푸르트 평면 PF 상에 투영된 안면 평면 PVO 사이의 각도로 한정된다. 이와 유사하게, 소자의 방향 중 수직 성분은 상기 시상 평면 PSAG 상으로 투영된 안면 평면 PVO에 대해 상기 소자의 종방향으로 형성된 각도로 한정된다.

상기 예에서, 충분한 명암 대비를 제공하기 위하여 상기 기하학적 패턴은 희미한 스트립 대신에 진한 스트립으로 구성되고 기지의 간격으로 반복되는 무늬(motif)로 구성된다. 상기 기하학적 패턴(71, 81)의 무늬는 대응하는 수평 식별 소자(70, 80)의 에지의 종방향으로 뻗어있다. 결과적으로, 상기 예에서, 진한 스트립은 각각 착용 상태에서 거의 수직방향이다.

첫째로 상기 기하학적 패턴(71, 81)을 지지하는 에지가 정면에서 보여질 수 있도록, 둘째로 상기 기하학적 패턴이 뻗어있는 방향(즉, 대응하는 에지의 종방향)이 수평 평면 PH에서 상기 크로스바(23, 24)의 종방향(즉, 상기 고정 클램프를 통과하는 직선)에 대해 약 30 °의 각도 THETA를 형성하도록, 수평 식별 소자(70, 80)를 각각 고정한다.

또한, 두 수평 식별 소자(70, 80)를 중앙 식별 소자(190)로 상호 연결하고, 상기 두 수평 식별 소자(70, 80)의 대칭 구조의 수직 중앙 평면에 대해 고정되는 위치에 그리고 상기 프레임의 대칭 평면 PS과 거의 일치하는(그 자체가 상기 착용자의 시상 평면 PSAG와 거의 일치하는) 위치에 일정하게 유지하도록 상기 중앙 식별 소자(190)를 상기 두 수평 식별 소자(70, 80)에 기계적으로 결합한다. 상기 중앙 식별 소자는 기지의 기하학적 패턴을 지지하고, 상기 기하학적 패턴은 영상을 제공하고, 상기 영상이 영상 캡쳐 평면 PCI 상으로의 투영시 영상 캡쳐 수단(90)으로 보여질 때 상기 영상은 상기 수평 식별 소자(70, 80)의 영상과 합쳐져 (이하에서 더 자세히 설명되는 바와 같이) 상기 위치 식별 시스템(20)의 방향과 위치를 3차원적으로 식별할 수 있게 한다.

더 명확히 말해서, 상기 중앙 식별 소자(190)는 지지대(holder bar)로 구성되고, 상기 지지대는 대칭 평면 PS에 거의 직각인 종방향을 제공하고 이로 인해 상기 시상 평면 PSAG에 거의 직각인 종방향을 제공한다. 타원 형상의 두 슬롯(191, 192)이 지지대(190)에 형성되고, 상기 두 슬롯은 상기 지지대의 종방향으로 뻗어있다. 상기 슬롯(191, 192)은 상기 수평 식별 소자(70, 80)의 상부면에 부착된 두 개의 가이드 스터드(195, 196)를 수용한다. 각 수평 식별 소자(70, 80)는 이때 상기 지지대에 대해 상기 지지대의 종방향으로 슬라이드할 수 있다. 상기 스터드(195, 196)는 상기 슬롯을 따라 상기 수평 식별 소자(70, 80)의 이동을 가이드한다.

피봇축 A1에 대한 상기 수평 식별 소자(70, 80)의 선회 운동과, 상기 지지대(190)에 대한 상기 수평 식별 소자(70, 80)의 상기 슬라이딩 운동의 조합으로 인 하여, 상기 크로스바(23, 24)에 의한 림(11, 12)에서의 응력을 발생시키지 않으면서 상기 림(11, 12)의 방향 중 수평 성분 및/또는 상기 프레임(10)의 렌즈의 방향 중 수평 성분을 자유롭게 따르는 방식으로 상기 수평 식별 소자(70, 80)를 고정시킬 수 있다.

또한, 상기 영상 캡쳐 수단(90)과 마주하는 상기 지지대(190)의 에지는 기지의 거리만큼 서로 일정간격 떨어져 있는 진한 스트립으로 구성된 기하학적 패턴(193)을 포함한다. 이하에서 설명하는 바와 같이, 이러한 진한 스트립들은 상기 위치 식별 시스템(20)과 상기 영상 캡쳐 수단(90) 사이의 거리를 계산하여 상기 캡쳐된 영상의 축척 계수(scale factor)를 결정하는데 사용될 수 있다.

또한, 상기 노즈 브릿지(15)가 상기 피봇축 A1에 중심이 맞춰지도록 상기 프레임의 대칭 평면 PS에 위치 식별 시스템(20)의 중심을 맞출 수 있는 센터링 수단(centering means)이 제공된다.

또한, 위치 식별 시스템(20)은 수직 식별 소자(60)를 포함하고, 상기 수직 식별 소자는 상기 렌즈(101, 100)에 결합된 두 수평 식별 소자(70, 80)의 평균 평면에 거의 직각인 평면에 뻗어 있는 기지의 두께의 삼각형 플레이트로 구성된다. 상기 영상 캡쳐 수단(90) 쪽을 향하는 수직 식별 소자(60)의 에지들 중 하나는 기하학적 패턴(61)을 가지고, 상기 패턴(61)은 기하학적 무늬로 구성되고, 상기 무늬는 상기한 바와 같이 서로 기지의 거리만큼 떨어져 있는 진한 스트립으로 구성되고 대응하는 수직 식별 소자(60)의 에지의 종방향으로 뻗어 있다. 상기 예에서, 이는 진한 스트립 각각이 착용 상태에서 거의 수평 방향으로 위치되도록 하고 상기 기하 학적 패턴(61)이 거의 수직 방향으로 뻗어 있도록 한다.

상기 수직 식별 소자(60)는 상기 지지대(190)의 상부면의 중심에 고정된다. 기하학적 패턴(61)을 지지하는 상기 수직 식별 소자(60)의 에지는, 눈의 회전 중심 CROG, CROD를 상호 연결하는 직선이면서 시상 평면 PSAG에서 상기 지지대(190)의 상부면의 평면으로의 수직선 N90과 30 °의 일정 각도 GAMMA를 형성하는 직선에 거의 평행한 평면에 뻗어 있다(도 2).

상기 크로스바(23, 24)에 수직인 상호 평행한 두 직립부(21, 22)가 상기 크로스바(23, 24)의 자유단 부근에 제공된다. 착용 상태에서, 상기 직립부(21, 22)는 거의 수직이다. 상기 위치 식별 시스템(20)이 상기 프레임에 고정될 때, 상기 직립부(21, 22)는 상기 프레임(10)의 암(13, 14) 부근에서 상기 착용자의 좌측 및 우측 관자놀이 옆에 위치된다(도 3).

두 수평대(37, 38)가 상기 직립부(21, 22)를 따라 슬라이딩할 수 있도록 장착된다. 나머지 다른 수평대 쪽을 가리키는 수평대의 단부에서, 각 수평대는 서로 반대 기울기를 가지는 쌍을 이루는 프리즘들(31, 32),(41, 42)로 구성된 프리즘쌍(30, 40)을 가진다. 도 4에 도시된 바와 같이, 분리선(33)이 각 프리즘쌍에서 두 프리즘 사이에 위치된다. 상기 두 프리즘은 수평 방향 H1으로 또는 축 OX를 따라 반대 방향이지만 같은 양만큼 광선을 편향시킨다. 이하에서 설명되는 바와 같이, 각 프리즘쌍(30, 40)은 각 렌즈(100, 101)와 대응하는 눈(OD, OG) 사이의 거리를 측정하는 역할을 한다. 상기 위치 식별 시스템(20)이 착용자의 코에 위치하는 프레임(10)에 고정될 때 상기 프리즘(31, 32, 41, 42)이 상기 전시용 렌즈(100, 101)에 중력으로 지지될 수 있도록, 상기 위치 식별 시스템(20)의 구조를 설계한다. 상기 위치 식별 시스템의 무게 중심이 정면 쪽으로 위치되도록, 즉 상기 무게 중심이 기하학적 패턴과 동일한 측면에 위치하도록 상기 위치 식별 시스템을 설계함으로써, 중력에 의해 지지될 수 있다. 또한, 삼각형 플레이트의 정면을 더 무겁게 할 수도 있다. 변형 실시예에서, 렌즈에 대하여 프리즘을 압착시키기 위하여, 상기 프리즘을 지지하는 직립부(21, 22)에 작동하는 탄성 복원 수단을 제공할 수 있다.

상기 프리즘쌍(30, 40)을 지지하는 수평대(37, 38)는 위치 식별 시스템(20)의 직립부(21, 22)에 대해 수평 방향으로 고정되어 있다. 따라서, 상기 프리즘은 착용자의 동공 거리의 정도에 무관하게 상기 착용자의 동공(PG, PD)을 수평 방향으로 충분히 덮을 수 있도록 충분한 범위에 걸쳐 뻗어있도록 설계된다.

상기 영상 캡쳐 수단(90)은 일반적으로 휴대용 디지털 카메라, 또는 지지부 또는 스탠드에 장착된 카메라를 포함한다. 도시된 예에서, 상기 영상 캡쳐 수단(90)에는 스탠드(91)가 제공되고, 상기 스탠드는 높이 조절이 가능하여 착용자가 착용한 전체 프레임(10) 및 위치 식별 시스템(20)의 영상을 용이하게 캡쳐할 수 있게 한다.

상기 영상 캡쳐 수단(90)은 착용자가 착석한 상태에서 영상이 캡쳐되도록 설계된다. 따라서, 상기 영상 캡쳐 수단(90)은 상당히 소형이며 착용자가 착석해 있는 의자와 마주하는 테이블에 위치될 수 있다. 변형 실시예로서, 착용자가 기립한 상태에서 영상을 캡쳐하도록 설계된 영상 캡쳐 수단을 제공할 수도 있다.

바람직하게는, 상기 영상 캡쳐 수단(90)은 발광다이오드(LED, 92)를 포함할 수 있고, 상기 발광다이오드는 첫째로 캡쳐된 영상에서 용이하게 식별되는 각막에서 반사되는 빛(corneal reflection)을 획득하는 역할을 하고, 둘째로 기지의 위치에 있는 상기 LED 쪽으로 착용자의 주의를 끄는 역할을 한다. 이는 캡쳐된 영상의 처리를 용이하게 한다.

획득된 영상에 작용하는 프로세서 및 계산 시스템(93)은 마이크로컴퓨터를 포함하고, 상기 마이크로컴퓨터는 획득된 영상에 작용하도록 마이크로컴퓨터에 설치된 처리 및 계산 소프트웨어를 구비한다. 변형 실시예에서, 첫째로 획득된 결과를 전달하는 디스플레이 스크린과, 둘째로 다른 장치에 상기 결과를 전달하는 연결 수단을 포함하는 독립된 시스템인 프로세서 및 계산 시스템을 제공할 수도 있다. 또한, 독립된 프로세서 시스템인 경우, 영상-켭쳐 수단(90)에 선택적으로 결합되는 시스템을 제공할 수도 있다.

상기 결정 장치로 인해, 착용자의 기준 좌표계에 대해 프레임에 설치하고자 하는 각 교정 렌즈용 기준 좌표계의 구성배열을 결정하는 이하의 방법을 실행할 수 있다.

오른쪽 눈(OD)에 대해 후술할 방법은 당연히 왼쪽 눈(OG)에도 유효하다.

도 5에 도시된 바와 같이, 위치 식별 시스템(20)을 지지하는 전시용 안경을 착용자의 코에 장착한다. 착용자는 착석 상태 또는 기립 상태일 수 있고, 머리는 직립한 상태이고, 즉 프랑크푸르트 평면 PF가 거의 수평면인 상태이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 크로스바(23)의 두 고정 클램프(25, 26)는 프레임(10)의 오른쪽 림(11)의 상부 부분에 연결된다. 유사한 방식으로, 크로스바(24) 의 두 고정 클램프(27, 28)는 프레임(10)의 왼쪽 림(12)의 상부 부분에 연결된다. 바람직하게는, 대응하는 크로스바(23, 24)가 클램프가 고정된 림(11, 12)의 방향 중 수평 성분을 따르도록, 각각 쌍을 이루는 고정 클램프들 (25, 26)과 (27 및 28)은 서로 가능한 멀리 일정 간격 떨어져 있다. 각 림의 방향 중 수평 성분은, 프랑크푸르트 평면 PF 상으로 투영시 시상 평면에 대해, 결합된 전시용 렌즈의 기울기에 전반적으로 대응한다.

지지대(190)는 두 수평 식별 소자(70, 80)가 거의 동일 평면에 확실히 유지되도록 하는 역할을 한다. 그 결과, 상기 위치 식별 시스템(20)이 프레임(10)에 장착될 때, 수직 식별 소자(60)는 실제로 상기 프레임의 대칭 평면에서 뻗어있다(도 3 및 도 5 참고).

안경사는 높이가 조절가능한 수평대(37, 38)로 지지되는 각 프리즘쌍(30, 40)을 대응하는 눈의 동공(PG, PD) 맞은 편에 위치시킨다. 더 명확하게는, 착용자에 정면에서 봤을 때, 안경사는 각 프리즘쌍(30, 40)에서의 분리선(33)이 대응하는 동공(PG, PD)의 중심을 통과하도록 한다(도 4).

관련된 동공(PG, PD) 맞은 편에 위치된 각 프리즘쌍(30, 40)이 대응하는 전시용 렌즈(100, 101)의 전방 표면에 중력으로 지지되도록, 위치 식별 시스템(20)을 설계한다. 두 동공의 중심을 통과하는 축에 거의 평행한 (이로 인해 시상 평면 PSAG에 거의 직각이며 이하에서 한정되는 축 X에 평행한) 틸트 축(tilt axis)에 대하여 기울기를 형성할 수 있는 크로스바(23, 24)로 인해, 상기 프리즘(30, 40)은 대응하는 전시용 렌즈(100, 101)에 중력으로 지지될 수 있게 된다. 따라서, 고정 클램프는 위치 식별 시스템이 틸트 축에 대하여 기울기를 형성가능하게 하는 힌지 역할을 한다.

그 결과, 상기 지지대(190)의 상부면을 이루는 평면에 대한 수직선 N90은 프레임(10)의 방향 중 수직 성분을 따르고, 상기 수직 성분은 시상 평면 PSAG에서 수직 평면 PVO에 대한 프레임의 림의 평균 평면의 경사각에 전반적으로 대응한다(도 6) .

프레임(10)의 림(11)에서 고정 클램프(25, 26)를 지지하는 두 지점과, 전시용 렌즈(100)에서 프리즘쌍(30)을 지지하는 지점(즉, 장착 교점에 대응하는 지점)은, 착용 상태일 때 교정용 렌즈의 평균 평면과 관련된 전시용 렌즈(100)에 대한 평균 평면 PLD를 한정한다(도 1 및 도 3). 프레임(10)의 림(12)에 위치하는 고정 클램프(27, 28)의 두 지지 지점과 프리즘쌍(40)이 전시용 렌즈(101)에 지지되는 지점을 통과함으로써, 전시용 렌즈(101)에도 동일한 평면 PLG가 한정된다.

도 1에 도시된 바와 같이, 프레임에 관련된 (이로 인해 착용자의 머리와 간접적으로 관련된) 기준 좌표계가 한정되고, 상기 기준 좌표계는 서로 직각인 축들(O. X, Y, Z)을 가지며 도면 부호는 20이다. 예로서, 이 기준 좌표계의 원점 O는 고정 클램프(26, 27)를 상호연결하는 세그먼트의 중앙에 위치한다. X 축은 상기 클램프(26, 27)를 통과하는 수평방향 축이다. Y 축은 프랑크푸르트 평면 PF에 직각이고, 따라서 상기 예에서 수직방향 축이다. 이때, OYZ 평면은 수직방향 평면이고 시상 평면 PSAG에 대응하며, 대칭 평면 PS에도 대응한다. 축 OZ는 눈 사이의 이등분선 AO에 평행하다. 평면 OXZ는 프랑크푸르트 평면 PF에 평행하고, 따라서 상기 예 에서 수평방향 평면이다. OXY 평면은 프레임 수직 평면 PVM이라고 하고 정면 영상 캡쳐 평면 PCI에 거의 평행하다.

(O, X, Y, Z) 기준 좌표계에서, 각 렌즈의 방향은 장착 교점 CMG, CMD에서 렌즈에 접선 방향인 평면에 수직인 벡터 성분으로 주어진다. 상기 장착 교점은 착용자 눈의 동공 맞은 편에 위치된 렌즈의 지점에 대응하여, 렌즈는 설계된 광학 교정 기능을 정확하게 발휘한다. 렌즈 방향 중 수직 성분은 시상 평면상에 투영시 안면 평면에 대해 렌즈의 평면에 수직인 축 또는 벡터로 형성된 각도에 대응한다.또한, 프랑크푸르트 평면상에 투영되어 안면 평면에 대해 렌즈의 프레임에 수직인 축 또는 벡터로 형성된 각도에 대응시킴으로써, 렌즈 방향 중 수평 성분을 한정된다.

착용자의 기준 좌표계에 대해 제조하고자 하는 각 교정용 렌즈의 방향을 알아내기 위해, 평면 PLG, PLD의 방향이 결정되어야 한다. 평면 PLG, PLD 각각의 방향을 결정하기 위하여, 축 XLG 및 XLD의 방향이 결정되고, 상기 축들은 프리즘쌍(30, 40)이 전시용 렌즈(100, 101)에 지지되는 지점들을 통과하고 상기 축들은 평면 PLG, PLD에 수직이다.

도 8에 도시된 바와 같이, 축 XLGH 및 XLDH는 수평 평면상에 또는 프랑크푸르트 평면상에 축 XLG, XLD를 투영함으로써 한정된다. 유사한 방식으로, 축 XLV는 시상 평면상에 축 XLG, XLD를 투영함으로써 한정된다(도 6). 여기서, 시상 평면상에 축 XLG, XLD를 투영하면 두 축 모두 동일한 투영 축 XLV로 투영된다고 가정한다. 변형 실시예에서, 시상 평면상에 축 XLG, XLD를 투영한 두 투영축이 동일하지 않을 수도 있다.

따라서, 각 렌즈(100, 101)의 방향 중 수평 성분은, 축 XLGH, XLDH가 착용자 머리의 시상 평면 PSAG와 형성하는 각도 AXLGH, AXLDH에 대응한다. 게다가, 각 렌즈(100, 101)의 방향 중 수직 성분은 축 XLV가 프랑크푸르트 평면과 형성하는 각도 AXV에 대응한다. 이때, 착용자에 대한 각 렌즈의 방향을 결정하기 위하여, 각도 AXLGH, AXLDH 및 AXV를 결정해야 한다.

축 XLGH와 시상 평면 PSAG 사이에 형성된 각도 AXLDH는 수평 평면 PH에서 직선 D1과 프레임 수직 평면 PVM 사이에 형성된 각도 AMD에 거의 대응하고, 여기서 직선 D1은 오른쪽 림(11)에 위치된 고정 클램프(25, 26)를 통과하며 노우즈 브릿지(15)와 오른쪽 암(13) 가까이에 위치된 직선이다. 유사한 방식으로, 각도 AXLGH는 직선 D2와 프레임 수직 평면 PVM 사이에 형성된 각도 AMG에 거의 대응하고, 여기서 직선 D2는 왼쪽 림(12)에 위치된 고정 클램프(27, 29)를 통과하며 노우즈 브릿지(15)와 왼쪽 암(14) 가까이에 위치된 직선이다. 따라서, 각도 AXLGH와 AXLDH를 각각 결정하기 위하여, 각도 AMG, AMD를 결정하면 된다.

유사한 방식으로, 도 6에 도시된 바와 같이, 각도 AXV는 시상 평면 PSAG 상에 투영되어 수직 평면 PVO와 두 렌즈(100, 101)의 (또는 프레임(10)의 두 림(11, 12)의) 평균 평면 PMC 사이에 형성된 각도 AMV와 거의 동일하고, 여기서 수직 평면 PVO는 두 눈 OG, OD를 통과하고 렌즈의 시상 평면 PSAG에 수직이다. 각도 AXV를 결정하기 위하여, 각도 AMV를 결정하면 된다.

안경사는 휴대용 영상-챕쳐 장치(90)를 착용자의 머리와 마주보게 위치시키고, 상기 영상 캡쳐 수단(90)의 스탠드(91)를 조절하며, 위치 식별 시스템(20)이 장착된 전시용 안경을 착용하고 있는 착용자의 머리의 영상을 캡쳐 평면 PCI에서 캡쳐한다. 이렇게 캡쳐된 영상은 도 3의 영상에 대응한다. 영상은 일반적으로 착용자로부터의 거리가 캡쳐 평면 PCI에서 50 cm 내지 120 cm인 범위에서 캡쳐된다. 캡쳐 평면 PCI는 안면에 평행한 평면이고, 즉 평면 PVO, PVM에 거의 평행한 평면이다(도 5 및 도 6) .

도 2에 도시된 바와 같이, 각도 ARHD는, 수평 평면 PH 또는 프랑크푸르트 평면 PF에서 프레임 수직 평면 PVM과 기하학적 패턴(71)의 종방향 사이에 형성된 각도로 한정된다. 상기 각도 ARHD가 변할 때, 평면 PVM에 평행한 영상 캡쳐 평면 PCI 상에 투영된 흑색 스트립들 사이의 간격도 변한다. 상기 각도 ARHG는 각도 AMG에 30°의 일정한 각도인 THETA를 더한 합과 동일하다. 따라서, 상기 각도 ARHD는 각도 AMD와 동일한 방식으로 변화한다. 수평 식별 소자(80)에도 동일한 원리가 적용되어, 각도 ARHG는 각도 AMG에 30°의 일정한 각도인 THETA를 합친 각도로 한정된다.

프로세서 및 계산 시스템(93)은 착석 상태에서 캡쳐된 영상에 있는 수평 식별 소자(70)의 기하학적 패턴(71)의 흑색 스트립들 사이의 간격을 측정한다. 캡쳐된 영상의 화소로 인한 캡쳐된 영상에서의 측정 오차를 제한하기 위하여, 프로세서 및 계산 시스템(93)은 쌍으로 스트립들 사이의 간격을 측정하고 이러한 공간의 평균을 계산한다. 이후, 스트립들 사이의 간격 및 각도 ARHD가 알려져 있는 기하학적 패턴(71)에 대한 기준 구성배열과 비교함으로써, 상기 시스템은 착용 상태와 기준 구성배열 사이의 스트립 간격에서의 편차를 결정한다. 이후, 프로세서 및 계산 시 스템(93)은 상기 간격 편차에 따라서 각도 ARHD를 결정한다. 이때, 각도 AMD는 각도 ARHD에 기초하여 결정된다.

스트립들 사이의 간격을 효과적으로 비교하기 위하여, 프로세서 및 계산 시스템은 캡쳐된 영상의 축척 계수(scale factor)를 고려해야 한다. 축척 계수를 알면, 기준 스트립 간격 값과 캡쳐된 영상에서 공동 축척 계수로 측정된 스트립 간격 값을 감소시켜, 스트립 간격들을 비교할 수 있다. 축척 계수는 위치 식별 시스템과 영상 캡쳐 수단 사이의 거리로부터 결정된다.

후술할 계산 방법으로 D라고 표시된 이탈거리를 획득할 수 있다.

도 9에 개략적으로 도시된 바와 같이, 결정 장치를 위에서 볼 때, 지지대(190)의 기하학적 패턴(193)의 종방향과 광학축 AOP의 수직선 NAOP는 각도 ALPHA0를 형성한다. 게다가, 대응하는 식별 소자(70, 80)의 각 기하학적 패턴(71, 81)의 종방향과 지지대(190)의 기하학적 패턴(193)의 종방향은 각도 BETA0를 형성한다. 또한, 기하학적 패턴(71, 81)은 모두 기지의 길이 H로 동일하다고 가정하고, 기하학적 패턴(193)의 길이도 마찬가지로 기지의 길이 L인 것으로 가정한다.

흑색 스트립들 사이의 간격을 사용하여, 지지대(190)의 기하학적 패턴(193)의 겉보기 길이 T가 렌즈(94)의 초점 평면 PFOC에서 측정된다. 다음의 관계식 :

L*cos(ALPHA0)*F/D = T

가 적용되고, 여기서 F는 렌즈(84)의 초점 길이이고, D는 위치 식별 시스템(20)에 결합된 기준 좌표계의 원점 O와 영상 캡쳐 장치(90) 사이의 거리이다.

또한, 초점 평면(PFOC)에서의 기하학적 패턴(71, 81)의 겉보기 길이 T1 및 T2도 측정된다. 다음의 관계식 :

H*cos(BETA0 - ALPHA0)*F/D = T1

및,

H*cos(BETA0 + ALPHA0)*F/D = T2

가 적용된다.

이때, 두 개의 겉보기 길이 T1 및 T2를 합하여, 즉 :

T1 + T2 = 2*cosBETA0*cosALPHA0*H*F/D

를 사용하여, BETA0의 근사값을 계산하는데, cosALPHA0가 1에 가깝다고 가정하여, 다음의 식 :

T1 + T2 = 2*cosBETA0*H*T/L

을 얻을 수 있고, 상기 식으로부터 BETA0의 근사값을 유도할 수 있다.

이후, 상기 두 길이의 비 K를 계산하여, 즉 :

를 계산하여 H*F/D를 제거한다.

K와 BETA0의 값을 구했기 때문에, 다음의 관계식 :

을 사용하여, ALPHA0를 구할 수 있다.

따라서, 다음의 식 :

D = L*cos(ALPHA0)*F/T

으로부터, F 및 L의 값이 알려져 있고 T를 측정하여 거리 D를 유도할 수 있다.

또한, 상기 이탈거리를 직접 결정하기 위하여 레이져 다이오드 텔레미터를 사용할 수 있다.

프로세서 및 계산 시스템(93)은 또한 착용 상태에서 캡쳐된 영상의 수평 식별 소자(80)에 있는 기하학적 패턴(81)의 흑색 스트립들 사이의 간격을 측정한다. 상기한 바와 같이, 켭쳐된 영상의 화소로 인한 캡쳐된 영상에서의 측정 오차를 제한하기 위하여, 상기 프로세서 및 계산 시스템(93)은 쌍으로 된 스트립들 사이의 간격을 측정하고 상기 간격의 평균을 계산한다. 이후, 각도 ARHG와 상기 스트립들 사이의 간격이 알려져 있는 기하학적 패턴(81)에 대한 기준 구성배열과 비교함으로써, 착용 상태에서의 구성배열의 스트립들과 기준 구성배열의 스트립들 사이의 간격 편차를 결정한다. 스트립 간격은 캡쳐된 영상의 축척 계수를 고려하여 비교된다. 이후, 상기 프로세서 및 계산 시스템(93)은 상기 간격 편차에 따라서 각도 ARHG를 결정한다. 각도 AMG는 이때 각도 ARHG로부터 결정된다.

도 2에 도시된 바와 같이, 각도 ARV는 시상 평면 PSAG 상으로 투영되어 프레임 수직 평면 PVM과 기하학적 패턴(61)의 종방향 사이에 형성된 각도로 결정된다. 상기 각도 ARV가 변화할 때, 영상 캡쳐 평면 PCI 상에 투영된 흑색 스트립들 사이의 거리도 마찬가지로 변화한다. 상기 각도 ARV는 각도 AMV에 30°의 일정한 각도 GAMMA를 더한 값과 동일하고, 상기 GAMMA는 기하학적 패턴(61)이 상기 수직선 N90에 대해 형성하는 각도이다. 따라서, 상기 각도 ARV는 각도 AMV와 동일한 방식으로 변화한다.

상기 프로세서 및 계산 시스템(93)은 이때 캡쳐한 영상에 있는 기하학적 패턴(61)의 스트립들 사이의 간격을 측정한다. 앞에서와 같이, 스트립들 사이의 간격과 각도 ARV로 구성된 한 쌍의 데이터가 알려져 있는 기하학적 패턴(61)에 대한 기준 구성배열이 제공된다. 스트립 간격에 대한 기준값과 캡쳐된 영상에서의 스트립 간격에 대한 측정된 값을 비교함으로써, 상기 프로세서 및 계산 시스템(93)은 간격 편차를 추론한다. 앞서와 같이, 상기 스트립 간격은 캡쳐된 영상의 축척 계수를 고려하여 비교된다. 이후, 상기 프로세서 및 계산 시스템은 상기 간격 편차에 따라서 각도 ARV를 결정한다. 상기 각도 AMV는 이때 각도 ARV로부터 결정된다.

따라서, 상기 프로세서 및 계산 시스템은, 프랑크푸르트 평면에 대한 그리고 시상 평면 PSAG에 대한 왼쪽 및 오른쪽 렌즈의 축 XLG, XLD의 방향을 결정한다. 그 결과, 착용자의 기준 좌표계에서 왼쪽 전시용 렌즈 및 오른쪽 전시용 렌즈와 관련된 평면의 방향을 알 수 있다. 이때 대응하는 눈에 대해 프레임에 설치되는 각 교정용 렌즈의 방향을 알 수 있다.

렌즈(100)와 눈(OD) 사이의 거리를 계산하기 위하여, 상기 프로세서 및 계산 시스템(93)은 제1 프리즘(31)에 의해 편향된 동공(PD) 영상의 상부 부분(PDS)의 중심과 제2 프리즘(32)에 의해 편향된 렌즈(PD) 영상의 하부 부분(PDI)의 중심 사이의 수평 이격거리(DD)를 결정한다(도 4).

이때, 상기 프로세서 및 계산 시스템(93)은 시상 평면 PSAG로부터의 수평 방향 거리, 즉 비례 관계식을 사용함으로써 이격거리(DD)에 기초하여 Z 축에 따른 렌즈(100)와 눈(OD) 사이의 거리를 결정한다. 렌즈(101)와 눈(OG) 사이의 거리도 이 와 마찬가지로 프리즘쌍(40)을 통하여 보여지는 바와 같이 눈(OG)의 영상의 상부 부분과 하부 부분 사이에서 측정된 수평 이격거리(DG)로부터 결정된다.

이때, 착용자의 눈에 대해 제조하고자 하는 각 교정용 렌즈에 대한 기준 좌표계의 구성배열은 각 렌즈(100, 101)와 이에 대응하는 눈(OD, OG) 사이의 거리 및 각 렌즈의 방향으로부터 추론된다.

착용자가 전방을 똑바로 쳐다 보고 있는 자세에서, 즉 시상 평면 PSAG이 영상 캡쳐 평면(PCI)에 수직인 착용 상태에서, 각도 AMG는 각도 AMD와 동일해야 한다.

각도 AMG, AMD가 다른 값을 가지는 경우, 주어진 자세 각도 APIV를 통하여 착용자의 머리가 수직축에 대해 틀어져 있다는 사실이 추론된다.

도 7에 도시된 바와 같이, 자세 각도 APIV는 두 눈 사이의 이등분선(AO)과 영상 캡쳐 평면(PCI)에 수직인 축 사이에서 수평 평면 PH에 형성된 각도이다.

각도 AMG와 각도 AMD 사이의 값 차이는 자세 각도 APIV의 값에 비례한다. 이때, 프로세서 및 계산 시스템(93)은 각도 AMG와 AMD 사이에서 측정된 값의 차이에 따라서 자세 각도 APIV에 대한 값을 계산한다. 상기 자세 각도 APIV에 대한 값은 각도 AMG와 AMD의 값을 교정하는 역할을 한다.

게다가, 각 렌즈를 광학적으로 설계시 개개인에 따른 맞춤성을 향상시키기 위하여, 렌즈를 설계하는 동안 인덱스 구배의 분산도를 향상시키는 역할을 하는 기하학적 형태학적 파라미터들을 결정한다.

따라서, 프로세서 및 계산 시스템(93)은, 축척 계수를 고려하면서 영상 인식 을 실행하여, 전시용 렌즈를 둘러싸는 각 림(11, 12)의 폭 치수 B와 길이 치수 A에 대한 치수들을 결정한다. 또한, 프로세서 및 계산 시스템(93)은 영상 인식을 사용하여, 축척 계수를 고려하면서 캡쳐된 영상에서의 거리, 즉 동공(PG, PD)의 중심에 위치된 분리선(34)과 렌즈의 최하 지점인 기준 지점 사이의 거리를 측정함으로써 대응하는 눈(OG, OD)의 높이(HG, HD)를 결정한다.

동공 거리 PDS를 측정하기 위하여, 상기 프로세서 및 계산 시스템(93)은 각 눈에 대하여 지점 N1과 N2 사이에 한정된 세그먼트의 중심을 결정하는 영상 인식을 사용한다(도 4). 지점 N1과 N2는 동공의 하부 및 상부 외곽선의 편향된 영상과 분리선(34) 사이의 최장 원거리 교차점으로 한정된다. 각 프리즘쌍에서 프리즘으로 인한 편향성은 편향 크기는 동일하지만 편향 방향은 반대여서, 상기 한정된 바와 같은 세그먼트 N1N2의 중심은 사실 편향되지 않은 동공의 중심에 대응한다. 이러한 방식으로 획득되며 두 동공 PG와 PD의 중심으로 한정되는 세그먼트는 동공 거리 PDS를 제공한다. 또한, 노우즈 브릿지(15)에 대해 각 동공 PG, PD의 중심의 수평 위치를 측정함으로써 동공 절반거리 PDS1, PDS2를 측정할 수 있다.

기준 수렴 구성배열에 대한 동공 거리 PDS 또는 동공 절반거리 PDS1, PDS2는 상기 예시에서 측정된다. 상기 기준 수렴 구성배열에서, 착용자의 눈이 영상 캡쳐 수단, 즉 LED(92)의 빛을 계속 응시하도록 하는 것을 생각할 수 있다. 이때, 프로세서 및 계산 시스템은 동공 거리 PDS에 대해 (또는 동공 절반거리에 대해) 대응하는 측정 값과 캡쳐 거리에 따라서 작동하여, 무한 거리를 바라볼 때의 상기 동공 거리 값을 결정한다.

당연히, 영상에서 실행된 모든 측정 과정들은 축척 계수를 고려한 것이다.

또한, 미리 계산된 각도 AMD, AMG에 따라서, 또는 자세 각도 APIV에 따라서, 또는 눈 OD, OG와 대응하는 렌즈(100, 101) 사이의 거리의 차이에 따라서 계산된 값을 교정함으로써, 동공 거리, 동공 절반거리 그리고 폭 치수 A에 대한 값 계산시의 정확도를 향상시킬 수 있다. 유사한 방식으로, 각도 AMV의 값을 고려함으로써, 각 눈의 동공의 높이 HG, HD 및 높이 치수 B의 측정 과정을 개선시킬 수 있다.

크로스바(23, 24)의 종방향에 대한 기하학적 패턴(71, 81)의 종방향의 기울기는 각도 AMG, AMD가 변화하는 경우 스트립들 사이의 간격 편차값을 증가시키는데 사용된다. 따라서, 기지의 기준 구성배열에 대한 각도 AMG, AMD에서의 편차로 인해 야기되는 두 스트립 사이의 간격은 더 용이하게 식별가능하게 된다. 따라서, 간격을 비교하는 과정은 프레임의 각 림(11, 12)의, 즉 각 렌즈의 방향 중 수평 성분을 나타내는 과정이고, 이로 인해 측정 오차를 제한한다.

동일한 원리가 수직선 N90에 대한 기하학적 패턴(61)의 종방향의 기울기에도 적용된다. 상기 기울기는 각도 AMV가 변화하는 경우 스트립들 사이의 간격 편차 값을 증가시킨다.

변형 실시예에서, 도 10에 도시된 바와 같이, 눈마다 단 하나의 프리즘(31)을 사용할 수 있다. 프리즘의 하부 에지(34)는 이때 분리선으로 역할한다. 도 11에 도시된 바와 같이, 상기 하부 에지(34)에 의해 한정된 분리선은 착용자의 동공 PD의 중심에 위치된다. 동공의 상부 부분의 영상은 거리 D3만큼 수평 방향으로 편향되는 반면, 동공의 하부 부분의 영상은 편향되지 않고 영상 캡쳐 수단(90)에 의해 직접적으로 촬영될 수 있다. 상기한 바와 같이, 거리 D3는 렌즈(100)와 눈 OD 사이의 거리를 추론하는데 사용된다. 눈 OG과 렌즈(101) 사이의 거리도 유사하게 추론된다.

게다가, 상기 영상 캡쳐 수단(90)이 각 눈의 하부 부분을 직접적으로 볼 수 있기 때문에, 상기 프로세서 및 계산 시스템(93)은 축척 계수를 고려하여, 동공 거리 PDS를 측정하거나 또는 캡쳐된 영상으로부터 동공 절반거리 PDS1, PDS2를 직접적으로 측정할 수 있다. 또한, 각 눈에서 한 개의 프리즘을 제거함으로써, 사용되는 부품의 수를 감소시킬 수 있고, 이로 인해 중량을 감소시킬 수 있다.

또한, 특히 도 2 및 도 3에 도시된 제1 실시예의 구성요소들 중 일부를 재사용하는 제2 실시예가 제공된다. 도 12에 도시된 바와 같이, 착용자의 왼쪽 눈 OD 또는 왼쪽 렌즈와 관련된 식별 소자(700)와, 착용자의 오른쪽 눈 OG 또는 오른쪽 렌즈와 관련된 식별 소자(800)를 포함하는 위치 식별 시스템(200)을 여기서 볼 수 있다. 앞서와 같이, 각 식별 소자(700, 800)의 에지는 에지의 종방향으로 뻗어 있는 기하학적 패턴(710, 810)을 구비한다. 앞서와 같이, 상기 식별 소자(700, 800)는 크로스바에 장착되어, 각 기하학적 패턴(710, 810)은 대응하는 크로스바의 종방향에 대해 약 30°의 각도 THETA를 형성한다.

마찬가지로, 착용 상태에서 수직축에 대하여 두 식별 소자(700, 800)를 선회시키는 피봇 수단(296)이 있다. 마찬가지로, 타원형 개구를 구비한 지지대(290)가 있고, 상기 식별 소자(700, 800)에 부착된 가이드 스터드(294, 295)를 상기 타원형 개구에 따라 이동시킬 수 있다. 상기 제2 실시예에서는, 제1 실시예에 존재하는 수 직 식별 소자(60)가 생략된다.

제1 실시예에서와 같이, 상기 크로스바에는 대응하는 렌즈의 림에 배열된 고정 수단들이 제공된다. 제1 실시예에 기재되어 있고 도 2 또는 도 10에 도시된 것과 같은 프리즘(도시되지 않음)이 마찬가지로 각 눈과 대응하는 렌즈 사이의 거리를 측정하기 위해 사용된다. 앞서와 같이, 장착 교점의 위치에서 전시용 렌즈에 접선 방향인 평면 PLG, PLD(도 1)를 한정할 수 있도록, 이러한 프리즘들은 장착 교점의 위치에서 전시용 렌즈에 지지된다. 마찬가지로, 이러한 평면들 PLG, PLD는 자신의 장착 교점에서 설계하고자 하는 교정용 렌즈에 접선 방향인 평면으로 취급된다. 이때, 대응하는 평면 PLG, PLD에 수직인 벡터를 결정함으로써, 전시용 렌즈의 방향을 결정할 수 있고, 이로 인해 설계하고자 하는 교정용 렌즈의 방향을 결정할 수 있다.

상기 두 식별 소자(700, 800)는 제1 실시예의 두 식별 소자(70, 80)로서 동일한 구조를 가지나, 상기 두 식별 소자들은 다른 방식으로 사용된다. 전반적으로, 상기 제2 실시예에서는 설계하고자 하는 각 교정용 렌즈의 방향이 대응하는 식별 소자(700, 800)의 영상 캡쳐 평면에서의 방향으로부터 결정되는 반면, 제1 실시예에서는 설계하고자 하는 각 교정용 렌즈의 방향이 대응하는 수평 식별 소자(70, 80) 및 수직 식별 소자(60)로부터 결정된다.

상기 제2 실시예에서 설계하고자 하는 각 교정용 렌즈의 방향을 결정하는 방법은 왼쪽 렌즈에 대하여는 이하에서 설명할 것이나, 후술할 왼족 렌즈에 관한 원리는 당연히 오른쪽 렌즈를 결정하는 데에도 적용될 수 있다.

기준 좌표계 OXYZ는 제1 실시예와 동일한 방식으로 한정된다.

영상이 캡쳐되는 착용 상태의 구성배열에서 평면 PLG의 방향은, 처음에 평면 OXY(즉, 안면 평면)에 평행한 평면에서 수직축 OY에 대하여 각도 ALPHA 만큼 회전시킨 후, 수평축 OX에 대하여 각도 BETA 만큼 회전한 결과이다.

도 14에 도시된 바와 같이, 평면 PLG가 처음에 수직 평면 OXY에 평행하다고 가정할 때, 렌즈의 림에 고정되는 크로스바는 축 OX를 향하도록 방향이 정해진다. 기하학적 패턴(701)을 가지는 식별 소자(700)의 에지는 상기 소자의 단부 AB에 의해 식별된다. 상기 기하학적 패턴(701)이 에지의 길이 전체를 따라 뻗어 있기 때문에, 상기와 같이 에지의 단부 또는 기하학적 패턴(701)의 단부를 고려함으로써 동일한 결과를 야기한다. 에지의 종방향은 대응하는 크로스바의 종방향에 대해 약 30°의 각도 THETA를 형성한다는 사실이 상기되어야 한다.

이때, 착용상태에서는, 단부 A, B의 세그먼트로 나타나 있는 에지가 평면 PLG와 같이 수직축 OY에 대해 각도 ALPHA만큼 회전된 후, 수평축 OX에 대해 각도 BETA만큼 회전된다고 가정한다.

도 3에 도시된 제1 실시예에서와 같이, 상기 영상 캡쳐 수단은 착용자의 머리에 의해 지지되는 프레임에 고정된 위치 식별 시스템(200)의 영상을 캡쳐한다. 상기 영상은 평면 OXY에 평행한 영상 캡쳐 평면 PCI에서 캡쳐된다.

각도 ALPHA와 BETA는 아래와 같이 캡쳐된 영상을 사용하여 계산된다. 프로세서 및 계산 시스템(93)은 캡쳐된 영상에서 수평축 OX 상에 투영된 세그먼트 AB의 길이 LN과, 수직축 OY 상에 투영된 세그먼트 AB의 길이 LM를(도 15) 축척 계수를 고려하면서 측정한다. 제1 실시예에서와 같이, 지지대는 영상 캡쳐 거리 및 상기 영상 캡쳐 수단의 렌즈의 초점 길이와 연관된 축척 계수를 계산하는데 사용된다.

후술할 구체적인 계산 방법은 각도 ALPHA와 BETA가 투영된 길이 LN과 LM으로부터 결정될 수 있도록 하는 관계식을 수반한다.

상기한 바와 같이, 캡쳐된 영상은 평면 OXY 상으로의 세그먼트 AB의 투영도를 제공한다. 계산을 단순화시키기 위하여, 처음에, 즉 각도 ALPHA 또는 BETA만큼 어떠한 회전도 하기 전에, 단부 A는 축 OX에 위치되고, 단부 B는 축 OZ에 위치된다고 가정한다. 점 A와 B의 좌표는 이때 다음과 같이:

와

이다.

회전 행렬 MAB로 인해 축 OY에 대해 각도 ALPHA만큼의 회전한 후 축 OX에 대해 각도 BETA만큼 회전할 수 있고, 상기 회전 행렬 MAB는 기준 좌표 OXY에서 다음과 같이:

로 주어진다.

상기 행렬을 세그먼트 AB의 점 A, B의 좌표에 적용함으로써, 착용 상태에서 세그먼트 AB의 점 A', B'에 대한 좌표들:

와

이 획득된다.

점 A', B'의 X, Y 좌표를 각각 사용하여, 투영된 길이 LM 및 LM과 각도 ALPHA 및 BETA 사이에서 다음의 관계식:

와

를 유도할 수 있다.

이후, 다음의 관계식:

와

를 사용하여 ALPHA와 BETA를 추론할 수 있다.

프로세서 시스템은 회전 행렬 MAB를 기준 좌표계 OXYZ에 있는 좌표 (0,0,1)의 벡터 OZ에 적용하고, 즉 상기 회전 행렬을 처음에(즉, 어떠한 회전도 하기 전에, 평면 OXY에 평행할 때) 장착 교점에서 평면 PLG에 수직인 벡터에 적용한다. 그 결과 평면 PLG에 수직인 벡터 VAB를 알아낼 수 있고, 여기서 상기 평면 PLG는 각도 ALPHA와 BETA만큼 두 번 회전되어 있는 평면이다. 기준 좌표계 OXYZ에서, 상기 벡터 VAB는 다음의 성분:

를 가진다.

따라서, 왼쪽 교정용 렌즈의 방향은 착용 상태에서 평면 PLG에 수직인 상기 계산된 벡터 VAB로부터 결정된다.

오른쪽 교정용 렌즈의 방향은 마찬가지로 착용 상태일 때 장착 교점에서 평면 PLD에 수직인 벡터의 성분을 결정함으로써 결정된다.

제1 실시예에서와 같이, 각 눈과 이에 대응하는 렌즈 사이의 거리는 동공의 영상의 편향성을 하나 또는 두 개의 프리즘으로 측정함으로써 결정된다.

설계하고자 하는 각 교정용 렌즈의 방향과 상기 렌즈의 대응하는 눈으로부터의 거리가 결정된다면, 착용자의 기준 좌표계에 대한 각 렌즈의, 특히 대응하는 눈의 기준 좌표계의 구성배열도 알게 될 것이다.

또한, 프로세서 시스템도, 동공 거리, 동공 절반거리, 각 동공의 높이 그리고 프레임의 림의 폭 치수와 길이 치수와 같은 인덱스 구배 분산 파라미터로 알려져 있는 기하학적 형태학적 파라미터를 결정하는 과정을 처리한다.

게다가, 제1 실시예에 관해서는, 평면 PLG와 관련된 각도 ALPHA에 관해 결정된 값이 평면 PLD에 관한 각도 ALPHA에 관한 값과 다르고, 상기 프레임이 대칭이라고 가정하는 경우, 착용자의 머리는 축 OY에 대하여 기지의 자세 각도 APIV만큼 틀 어져 있다는 사실이 추론된다. 상기한 바와 같이, 각도 ALPHA에 대하여 측정된 값들 사이의 차이에 비례하는 상기 자세 각도를 결정하고, 결정된 바와 같이 캡쳐된 영상에서 자세 각도에 따라서 측정된 길이를 재계산한다. 또한, 각도 ALPHA와 BETA에 관하여 더 정확한 값을 획득하기 위하여 그리고 영상에서 더 정확하게 측정하기 위하여 계산 과정을 한번 이상 반복할 수 있다.

또한, 도 12 및 도 13에 도시된 바와 같이, 원형 베이스(601)에 고정되어 상기 베이스에 수직 방향을 가리키는 안테나(600) 또는 막대를 제공할 수 있다. 상기 베이스는, 기하학적 패턴(293)을 지지하는 영상 캡쳐 수단(90)과 마주하는 지지대(290)의 에지의 중심에 위치된다. 그 결과, 상기 안테나는 거의 수평 평면 PH에 위치된다.

영상이 안면 평면 OXY에 정확하게 평행한 평면에서 캡쳐되고, 상기 프레임이 대칭이라고 가정한다면, 상기 안테나의 단부는 상기 베이스의 원형면의 중심에 있는 캡쳐된 영상(투영도)에 위치된다. 영상이 안면 평면 OXY에 평행하지 않은 평면에서 캡쳐된다고 가정하고, 및/또는 상기 프레임이 대칭이 아니라고 가정한다면, 상기 안테나의 단부는 상기 베이스의 원형면의 중심에 대해 수평방향으로 이격되어 위치된다. 이때, 상기 프로세서 시스템은 머리의 자세 각도 APIV 및/또는 프레임의 왼쪽 및 오른쪽 부분의 비대칭성을 결정하기 위하여 상기 안테나의 단부에 대하여 측정된 이격 거리에 따라서 작동한다. 또한, 상기 프로세서 시스템은 렌즈의 회전 각도 ALPHA에 대해 측정된 값을 고려하여, 자세 각도의 값 및 두 렌즈의 비대칭성 값을 정확하게 결정할 수 있다. 렌즈의 회전 각도 ALPHA 및 착용자 머리의 자세 각 도에 대하여 정밀한 값을 획득하기 위하여 여러번 반복 실행될 수 있다.

이때, 영상에서 실행된 측정 과정은 상기 결정된 바와 같은 각도의 값에 따라서 교정된다.

프레임이 대칭인 경우, 상기 안테나는 영상을 캡쳐하기 전에 착용자의 머리를 올바르게 위치시키는데 사용될 수 있고, 안면 평면상으로 투영시 상기 안테나와 베이스의 중심 사이에 확실히 어떠한 이격도 발생하지 않도록 함으로써, 머리 자세 각도를 0으로 만든다.

또한, 상기 지지대(290)는, 수평 평면에 축 OX를 적절히 위치시키는 방식으로 캡쳐된 영상의 방향을 결정하는데 사용된다. 캡쳐된 영상의 수평 방향에 대한 축 OX의 방향인 지지대(290)의 종방향의 각도가 0이 아닌 경우, 상기 프로세서 시스템은 이때 반대방향으로 동일한 각도만큼 회전시켜, 축 OX를 수평 방향에 평행하도록 재설정한다.

어떠한 경우든, 본 발명은 설명되어 있고 도시되어 있는 실시예에 한정되지 않으며, 당해 기술 분야에서 숙련된 당업자는 본 발명의 기술적 사상에 따라 다수의 변형 실시예를 제공하는 방법을 알 수 있다.

일 변형 실시예로서, 지구 기준 좌표계의 수평 평면 PH에 평행하지 않은 프랑크푸르트 평면 방향으로 작동하도록 설계된 장치를 생각할 수 있다. 이때, 상기한 제1 및 제2 실시예로 동일한 방법을 실행할 수 있지만, 수직 방향이 착용자에 대해서는 한정되나 지구 기준 좌표계에 대해서는 한정되지 않는다고 가정해야 한다. 즉, 이때 수직 방향은 착용자의 주 응시축에 수직인 방항으로 한정되고, 상기 수직 방향은 시상 평면 PSAG에 포함된다. 이때, 상기 수직 방향에 직각인 수평 평면은 프랑크푸르트 평면과 일치하도록 한정된다.

또한, 제1 및 제2 실시예 그리고 상기 실시예들의 변형 실시예로 사용하기 위해 설명된 방법들은 천공된 형태의 안경에도 적용될 수 있다. 이 경우, 각 크로스바는 대응하는 전시용 렌즈에 직접 고정된다. 이때, 상기 설명에서 림에 대해 실행된 측정값(형상, 방향결정)에 대한 계산 과정은 천공된 형태의 프레임에 장착된 전시용 렌즈에 대해 실행된다. 테가 있는 형태의 프레임에 대한 일 변형 실시예로서, 전시용 렌즈를 가지지 않는 프레임을 사용하여 상기 방법들을 실행할 수도 있다. 이 경우, 프리즘의 막대는 프레임의 림에 지지된다. 또한, 각 림은 장착 교점을 통과하는 전체 평균 평면을 한정할 수 있다. 이때 제1 및 제2 실시예에 대한 상기 방법은 상기 평면의 방향을 알아낼 수 있도록 실행된다.

게다가 테가 있는 유형의 프레임에 대해, 하나의 왼쪽 전시용 렌즈만 또는 하나의 오른쪽 전시용 렌즈만 제공할 수도 있는데, 이때 나머지 렌즈의 기준 좌표계의 구성배열은 프레임의 대칭 평면에 대해 대칭적으로 추론될 수 있다고 가정할 수 있다. 이 경우, 가능한 특정 자세 각도를 결정하기 위하여 두 눈과 관련된 두 식별 소자를 유지할 수 있다. 또한, 두 눈 중 단 하나의 눈에만 관련된 단 하나의 식별 소자를 제공할 수 있고, 이때 머리는 사실 직립해 있고 프레임의 대칭 평면은 시상 평면과 일치한다고 가정한다.

단 하나의 프리즘만 사용하여 렌즈와 대응하는 눈 사이의 거리를 계산하는 것에 관한 일 변형 실시예로서, 프리즘의 하부 에지에 지지되는 눈금을 사용하거나 또는 자로 측정하여 눈으로 이격 거리를 측정할 수 있다.

Claims (20)

1. 장래 착용자의 머리에 대해 안경의 교정용 렌즈의 방향 중 하나 이상의 성분을 착용 상태에서 결정하는 방법으로서,

   - 하나 이상의 기지의 기하학적 특징을 가지는 하나 이상의 식별 소자(60, 70, 80; 700; 800)를 포함하는 위치 식별 시스템(20; 200)을, 프레임(10)에 또는 상기 프레임에 설치된 전시용 렌즈(100, 101)에 설치하는 단계;

   - 영상 캡쳐 장치를 사용하여, 수직 안면 평면 PCI에서 상기 식별 소자(60, 70, 80; 700; 800)의 영상을 2차원적으로 캡쳐하는 단계;

   - 상기 식별 소자의 기지의 기하학적 특징에 의존하는 기하학적 특징을 상기 식별 소자의 캡쳐된 영상에서 측정하도록 상기 식별 소자의 캡쳐된 영상을 처리하는 단계; 및,

   - 상기 식별 소자의 캡쳐된 영상의 측정된 기하학적 특징과 상기 식별 소자의 기지의 기하학적 특징을 비교하여, 렌즈의 방향 중 하나 이상의 성분을 계산하는 단계;를 포함하는 방법에 있어서,

   상기 위치 식별 시스템(20)은, 하나 이상의 수평 식별 소자(70)와, 상기 프레임(10)의 림(11)에 또는 상기 프레임(10)에 설치된 전시용 렌즈(100)에 상기 수평 식별 소자를 직접적으로 또는 간접적으로 장착하는 수단(25, 26)을 포함하고; 상기 식별 소자의 캡쳐된 영상에서의 측정된 기하학적 특징이, 수직축에 대한 상기 프레임(10)의 림(11)의 방향 중 수평 성분에 의존하거나 또는 상기 착용자의 머리에 대한 상기 전시용 렌즈(100)의 방향 중 수평 성분에 의존하도록, 상기 수평 식별 소자(70)를 배열하고; 상기 비교하는 단계에 의하여 착용자의 머리에 대한 교정용 렌즈의 방향 중 하나 이상의 수평 성분을 계산하는 것;을 특징으로 하는, 장래 착용자의 머리에 대해 안경의 교정용 렌즈의 방향 중 하나 이상의 성분을 착용 상태에서 결정하는 방법.
2. 제1항에 있어서,

   - 상기 위치 식별 시스템(20)은 두 개 이상의 수평 식별 소자(70, 80)를 포함하고, 두 수평 식별 소자 중 제1 수평 식별 소자(70)는 상기 프레임(10)의 두 림(11) 중 하나의 림에 또는 상기 프레임(10)에 설치된 두 개의 전시용 렌즈(100) 중 하나의 전시용 렌즈에 직접적으로 또는 간접적으로 장착되고, 두 수평 식별 소자 중 제2 수평 식별 소자(80)는 상기 프레임(10)의 나머지 림(45)에 또는 나머지 전시용 렌즈(101)에 장착되고;

   - 상기 캡쳐하는 단계는, 안면 평면 PCI에서 상기 수평 식별 소자(70, 80)의 영상을 2차원으로 캡쳐하는 과정을 포함하고;

   - 상기 처리하는 단계는, 상기 캡쳐된 영상을 처리하여 각 식별 소자에 관해 상기 캡쳐된 영상으로부터 대응하는 식별 소자의 기지의 기하학적 특징에 의존하는 기하학적 특징을 측정하는 과정을 포함하고;

   - 상기 비교하는 단계는, 상기 식별 소자의 캡쳐된 영상의 측정된 기하학적 특징과 상기 수평 식별 소자(70, 80)에 대응하는 기지의 기하학적 특징을 비교하는 과정과, 상기 비교 과정에 의해 장래 착용자에 대한 각 교정용 렌즈의 방향 중 하나 이상의 수평 성분을 계산하는 과정을 포함하는 것;을 특징으로 하는, 장래 착용자의 머리에 대해 안경의 교정용 렌즈의 방향 중 하나 이상의 성분을 착용 상태에서 결정하는 방법.
3. 제2항에 있어서,

   상기 수평 식별 소자(70, 80)의 캡쳐된 영상의 측정된 기하학적 특징과, 대응하는 기지의 기하학적 특징을 비교하는 단계에 의해, 상기 영상 캡쳐 장치에 대한 두 눈의 이등분선 A0의 방향 중 수평 성분 APIV에 대응하는 자세 각도 APIV를 계산하는 것을 특징으로 하는, 장래 착용자의 머리에 대해 안경의 교정용 렌즈의 방향 중 하나 이상의 성분을 착용 상태에서 결정하는 방법.
4. 제1항에 있어서,

   상기 위치 식별 시스템(20)은, 하나 이상의 수직 식별 소자(60)와, 상기 프레임(10)의 림(11)에 또는 상기 프레임(10)에 설치되는 전시용 렌즈(100)에 상기 식별 소자를 직접적으로 또는 간접적으로 장착하는 수단(25, 26)을 포함하고; 상기 식별 소자의 캡쳐된 영상의 측정된 기하학적 특징이, 착용자의 시상 평면 PSAG에 수직이며 수평 방향인 축에 대한 상기 프레임(10)의 림(11)의 방향 중 수직 성분에 의존하거나 또는 착용자의 머리에 대한 상기 전시용 렌즈(100)의 방향 중 수직 성분에 의존하도록, 상기 수직 식별 소자(60)를 배열하고; 상기 비교 단계에 의해, 착용자의 머리에 대한 교정용 렌즈의 방향 중 하나 이상의 수직 성분을 계산하는 것;을 특징으로 하는, 장래 착용자의 머리에 대해 안경의 교정용 렌즈의 방향 중 하나 이상의 성분을 착용 상태에서 결정하는 방법.
5. 제1항에 있어서,

   상기 영상 캡쳐 수단(90)과 상기 위치 식별 시스템(20) 사이의 거리(X)를 측정하는 것을 특징으로 하는, 장래 착용자의 머리에 대해 안경의 교정용 렌즈의 방향 중 하나 이상의 성분을 착용 상태에서 결정하는 방법.
6. 제1항에 있어서,

   축척 계수를 고려하여, 동공 거리 PDS; 동공 절반거리(PDS1, PDS2); 각 전시용 렌즈(100, 101)의 폭 치수 및 길이 치수(A, B); 및 각 동공의 높이(HG, HD);와 같은 개인 맞춤형 파라미터를, 캡쳐된 영상에서 측정하는 것을 특징으로 하는, 장래 착용자의 머리에 대해 안경의 교정용 렌즈의 방향 중 하나 이상의 성분을 착용 상태에서 결정하는 방법.
7. 제3항에 있어서,

   축척 계수를 고려하여, 동공 거리 PDS; 동공 절반거리(PDS1, PDS2); 각 전시용 렌즈(100, 101)의 폭 치수 및 길이 치수(A, B); 및 각 동공의 높이(HG, HD);와 같은 개인 맞춤형 파라미터를, 캡쳐된 영상에서 측정하고,

   동공 거리(PDS), 동공 절반거리(PDS1, PDS2), 그리고 각 교정용 렌즈(100, 101)의 폭 치수(A)를 캡쳐된 영상에서 측정한 값은, 측정된 자세 각도(APIV)에 따라서 교정되고; 각 전시용 렌즈의 높이(B)에 대한 값과 각 동공의 높이(HG, HD)에 대한 값은 계산된 방향의 수직 성분에 따라서 교정되는 것;을 특징으로 하는, 장래 착용자의 머리에 대해 안경의 교정용 렌즈의 방향 중 하나 이상의 성분을 착용 상태에서 결정하는 방법.
8. 제6항에 있어서,

   상기 영상 캡쳐 수단(90)과 상기 위치 식별 시스템(20) 사이의 거리(X)를 측정하고,

   상기 영상 캡쳐 수단(90)과 상기 위치 식별 시스템(20) 사이의 거리(D)에 따라서, 무한 거리를 응시하는 착용자에 대한 동공 거리(PDS) 또는 동공 절반거리(PDS1, PDS2)를 계산하는 것을 특징으로 하는, 장래 착용자의 머리에 대해 안경의 교정용 렌즈의 방향 중 하나 이상의 성분을 착용 상태에서 결정하는 방법.
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른, 장래 착용자의 머리에 대한 교정용 렌즈의 방향 중 하나 이상의 성분을 결정하는 방법을 실행하는 과정과; 상기 교정용 렌즈의 방향 중 결정된 성분에 따라서, 광학적으로 유용한 렌즈면 중 한 면의 형상 또는 나머지 면의 형상 또는 렌즈의 인덱스 구배를 계산하는 과정;을 포함하는, 교정용 안경 렌즈를 개인 맞춤 방식으로 광학적으로 설계하는 방법.
10. 장래 착용자의 머리에 대한 교정용 안경 렌즈의 방향 중 하나 이상의 성분을 착용 상태에서 결정하는 장치로서,

    - 위치 식별 시스템(20; 200)으로서, 상기 위치 식별 시스템을 프레임(10)에 또는 상기 프레임에 장착된 하나 이상의 전시용 렌즈에 고정시킬 수 있는 수단(25, 26)과, 하나 이상의 기지의 기하학적 특징을 가지는 하나 이상의 식별 소자(60, 70, 80; 700, 800)를 포함하는 위치 식별 시스템;

    - 착용자에 의해 지지되는 프레임(10)에 상기 위치 식별 시스템(20; 200)을 고정할 때, 수직 안면 평면 PCI에서 상기 식별 소자(60, 70, 80; 700, 800)의 2차원 영상을 캡쳐하는 영상 캡쳐 장치(90); 및,

    - 상기 캡쳐된 영상에 작용하여, 상기 식별 소자의 기지의 기하학적 특징에 의존하는 기하학적 특징을 측정하고, 상기 식별 소자의 캡쳐된 영상의 상기 측정된 기하학적 특징에 따라서 및 상기 식별 소자의 기지의 기하학적 특징에 따라서 렌즈의 방향 중 하나 이상의 성분을 계산하는, 계산 및 프로세서 수단;을 포함하는 장치에 있어서,

    상기 위치 식별 시스템(20)은, 하나 이상의 수평 식별 소자(70; 700)와, 상기 프레임(10)의 림(11)에 또는 상기 프레임(10)에 설치된 전시용 렌즈(100)에 상기 수평 식별 소자를 직접적으로 또는 간접적으로 장착하는 수단(25, 26)을 포함하고; 상기 식별 소자의 캡쳐된 영상에서의 측정된 기하학적 특징이, 상기 프레임(10)의 림(11)의 방향 중 수평 성분에 의존하거나 또는 상기 착용자의 머리에 대한 상기 전시용 렌즈(100)의 방향 중 수평 성분에 의존하도록, 상기 수평 식별 소자(70; 700)를 배열하고; 상기 계산 수단은, 상기 비교에 의해 착용자의 머리에 대한 교정용 렌즈의 방향 중 하나 이상의 수평 성분을 계산하는 것;을 특징으로 하는, 장래 착용자의 머리에 대한 교정용 안경 렌즈의 방향 중 하나 이상의 성분을 착용 상태에서 결정하는 장치.
11. 제10항에 있어서,

    상기 위치 식별 시스템(20)은 적어도 제1 및 제2 수평 식별 소자(70, 80; 700, 800)와 장착 수단(25, 26, 27, 28)을 포함하고; 상기 장착 수단은, 상기 프레임(10)의 두 림(11) 중 하나의 림에 또는 상기 프레임(10)에 설치된 두 전시용 렌즈(100) 중 하나의 전시용 렌즈에 상기 제1 수평 식별 소자(70; 700)를 장착하고, 상기 프레임(10)의 나머지 림(12)에 또는 나머지 전시용 렌즈(101)에 상기 제2 수평 식별 소자(80; 800)를 장착하는 것을 특징으로 하는, 장래 착용자의 머리에 대한 교정용 안경 렌즈의 방향 중 하나 이상의 성분을 착용 상태에서 결정하는 장치.
12. 제11항에 있어서,

    두 수평 식별 소자(70, 80; 700, 800)는 수직 방향인 피봇축(A1)에 대하여 힌지방식으로 장착되는 것을 특징으로 하는, 장래 착용자의 머리에 대한 교정용 안경 렌즈의 방향 중 하나 이상의 성분을 착용 상태에서 결정하는 장치.
13. 제10항에 있어서,

    상기 영상 캡쳐 수단(90)과 상기 위치 식별 시스템(20) 사이의 거리(X)를 측정하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는, 장래 착용자의 머리에 대한 교정용 안경 렌즈의 방향 중 하나 이상의 성분을 착용 상태에서 결정하는 장치.
14. 제10항에 있어서,

    상기 식별 소자(60, 70, 80; 700, 800)의 기지의 기하학적 특징은 기하학적 패턴(61, 71, 81; 701, 801)을 포함하고; 정면의 상기 영상 캡쳐 평면 PCI 상에 투영된 상기 기하학적 패턴(61, 71, 81; 701, 801)의 기하학적 구성배열이, 상기 식별 소자(60, 70, 80; 700, 800)의 방향 중 하나 이상의 성분을 나타내도록, 상기 기하학적 패턴(61, 71, 81; 701, 801)을 설계하는 것을 특징으로 하는, 장래 착용자의 머리에 대한 교정용 안경 렌즈의 방향 중 하나 이상의 성분을 착용 상태에서 결정하는 장치.
15. 제10항에 있어서,

    상기 장치는 착용자의 두 눈(OG, OD) 중 하나의 눈과 관련된 프리즘효과를 가지는 광학 소자(31)를 하나 이상 포함하고; 상기 광학 소자는 자신의 프리즘효과의 방향에 평행한 에지(33; 34)를 가지고 상기 위치 식별 시스템(20; 200)에 대해 수직방향으로 병진 운동하도록 장착되고, 이로 인해 전방에서 바라봤을 때 상기 에지(33; 34)가 눈(OG)의 동공(PG)을 가로지르도록 측정 위치에 상기 광학 소자를 배열할 수 있어 상기 광학 소자는 상기 동공(PG)의 일부분(PGS)의 영상을 이탈시키고; 상기 프로세서 수단(93)은, 프리즘효과를 가지는 상기 광학 소자(31)에 의해 이탈된 동공(PG)의 일부분(PGS)의 영상에 반응하여 상기 프레임에 설치된 전시용 렌즈(100)와 이에 대응하는 눈(OG) 사이의 거리를 추론하는 것을 특징으로 하는, 장래 착용자의 머리에 대한 교정용 안경 렌즈의 방향 중 하나 이상의 성분을 착용 상태에서 결정하는 장치.
16. 제15항에 있어서,

    해당 눈에 대하여 프리즘 효과를 가지는 단일 광학 소자(31)를 구비한 것을 특징으로 하는, 장래 착용자의 머리에 대한 교정용 안경 렌즈의 방향 중 하나 이상의 성분을 착용 상태에서 결정하는 장치.
17. 제10항에 있어서,

    상기 식별 소자(60, 70, 80; 700, 800)는 상기 프레임(10)의 방향 또는 상기 전시용 렌즈의 방향을 나타내는 하나 이상의 기지의 기하학적 특징을 가지고; 상기 고정 수단으로 인해, 상기 위치 식별 시스템은 상기 프레임에서 상기 프레임의 중간 평면 또는 상기 전시용 렌즈의 중간 평면에 포함된 수평 방향 축에 대하여 기울기를 형성할 수 있는 것을 특징으로 하는, 장래 착용자의 머리에 대한 교정용 안경 렌즈의 방향 중 하나 이상의 성분을 착용 상태에서 결정하는 장치.
18. 제17항에 있어서,

    상기 전시용 렌즈(100, 101) 또는 상기 프레임(10)에 대하여 상기 위치 식별 시스템에 기울기를 형성하는 탄성 또는 중력 복원 수단이 제공되는 것을 특징으로 하는, 장래 착용자의 머리에 대한 교정용 안경 렌즈의 방향 중 하나 이상의 성분을 착용 상태에서 결정하는 장치.
19. 제9항에 따른 교정용 안경 렌즈를 개인 맞춤 방식으로 광학적으로 설계하는 방법을 실행하는 명령어를 포함하는 컴퓨터 프로그램을 기록한 컴퓨터로 판독가능한 기록매체.
20. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 장래 착용자의 머리에 대해 교정용 렌즈의 하나 이상의 방향 성분을 결정하는 방법을 실행하는 명령어를 포함하는 컴퓨터 프로그램을 기록한 컴퓨터로 판독가능한 기록매체.

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