KR102041951B1 - 자외선 유해성 차단에 대한 안경알의 등급 결정 - Google Patents
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Abstract
지수값이 자외선 유해성 차단에 대하여 안경알(1)의 등급을 결정하기 위하여 계산된다. 그러한 지수값은 안경알(1)를 통과하는 적분된 자외선 투과율 값 및 안경알(1)의 후면(1b)에 관련된 적분된 자외선 반사율 값에 기초한다. 따라서, 지수값은 자외선 안구 노출이 안경알(1)를 통한 투과(T) 또는 안경알(1) 후면(1b) 상의 반사(R) 중 하나로부터 기인하는 실제 착용 조건들을 고려한다. 한 벌의 안경알들(1)에 대하여 획득되는 개별적인 지수값들로 인해 자외선 차단 효율에 대하여 안경알의 용이한 분류가 가능하다.
Description
본 발명은 안경알의 등급을 결정하는 방법에 관한 것이며, 또한 자외선 유해성 차단에 대한 한 벌의 안경알들을 분류하는 방법에 관한 것이다.
자외선으로 인한 사람 안구에 대한 유해성이 오랜 시간 동안 의심되고 연구되어 왔다. 예를 들면, 미국 특허 5,949,535호 문헌에는 자외선에 의해서 발생될 수 있는 안구에 대한 몇몇 손상들의 제시가 포함되어 있다. 일상 생활에서, 몇몇 현존하는 인공 광원들 또한 상당한 양의 자외선을 생성하지만, 마주치는 대부분의 자외선은 태양으로부터 발생된다.
또한, 안경류가 착용자에 대한 자외선 유해성 차단을 제공할 수 있음이 알려져 있다. 예를 들면, 이미 언급된 미국 특허 5,949,535호 문헌은, 특히 자외선 범위에서, 태양 자외선 차단 능력에 따라 안경류의 등급을 결정하는 것을 개시한다. 그리고, 안경류의 사용자는, 이러한 차단 효율을 정량화하는 수치를 사용자에게 제공함으로써 자외선 유해성에 대한 안경류의 차단 효율에 대한 정보를 알 수 있다. 이러한 선행 기술 문헌에 개시된 등급 결정 방법은, 적어도 두 개의 다음의 값들을 기초로 한다: 280nm(나노미터) 내지 400nm 범위의 자외선 파장에서의 각 안경알에 대한 제1 투과율 값, 400nm 내지 500nm 범위의 청색 파장에서의 각 안경알에 대한 제2 투과율 값, 및 착용자의 얼굴에 안경알을 유지하는 테 주위로부터 안구에 이르는 입사광의 양을 정량화하기 위한 추가값. 더욱 정확하게는, 이러한 추가값은 안경알을 통해 필터링되거나, 안경류 테에 의하여 흡수되거나 반사되지 않고 안구에 이르는 외부광을 나타낸다.
그러나 이러한 공지된 등급 결정 방법은 모든 경우에 안경류 착용자의 안구에 유입되는 전체 자외선 양을 적절하게 정량화하지 않는다. 특히, 상당한 양의 자외선이 안구로 유입되는 몇몇 조건들이 존재하지만, 이러한 방법에 의하여 고려되지 않는다.
그러므로, 본 발명의 목적은 안경알에 의하여 생성되는 자외선 유해성 차단을 보다 상당히 정량화하는 안경알의 등급 결정을 제공하는 데에 있다. 특히, 등급 결정은 실제로 발생되는 자외선 안구 노출의 실제 조건들의 대부분을 고려해야 한다.
본 발명의 다른 목적은, 안경알을 구매하려는 소비자에 의하여 용이하게 직접적으로 이해될 수 있는, 자외선 차단에 대한 안경알의 등급 결정을 위한 값을 제공하는 데에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 특히 적합한 광학 값들을 측정하고/하거나 계산함으로써 용이하게 결정될 수 있는, 자외선 차단에 대한 안경알을 위한 등급 결정 값을 제공하는 데에 있다.
이러한 목적들 및 다른 목적들을 충족시키기 위하여, 본 발명의 제1 양태는, 안경알 없이 자외선 노출에 대하여 안경알의 착용자에 대한 안구 상으로 가해지는 총 자외선 양의 감소량을 정량화하기 위하여 지수값이 계산되는, 이러한 안경알에 의하여 제공되는 자외선 유해성으로부터의 차단에 대하여 안경알의 등급을 결정하는 방법으로서,
1) 결정된 자외선 파장 범위에 걸쳐, 각 파장값에 대한 유해성 및 강도를 정량화하기 위하여 가중치가 부여된 분광 투과율 값들을 적분함으로써 얻어지는, 안경알에 대한 자외선 투과율 값을 제공하는 단계;
2) 결정된 자외선 파장 범위에 걸쳐, 안경알의 후면 상의 자외선 반사율 값을 제공하는 단계로서, 자외선 반사율은 안경알의 후면에 관계되는 분광 반사율 값들을 적분함으로써 얻어지고, 각 파장값에 대한 유해성 및 강도를 정량화하기 위하여 가중치가 부여되는 것인, 단계;
3) 각각 자외선 투과율 및 자외선 반사율에 대하여 영이 아닌 양의 인자들로 이루어진 덧셈 공식을 사용하여 안경알의 자외선 투과율 및 자외선 반사율의 모든 값들을 조합하는 단계; 및
4) 3)단계에서 획득된 결과에 의하여 나눠지는 기초 숫자로부터 지수값을 계산하는 단계를 포함하는 방법을 제안한다.
따라서, 본 발명의 등급 결정 방법은 자외선에 대하여 변화하는 안구 노출 조건들을 고려하는데 효율적이다. 이러한 조건들 중 제1 조건들은 착용자의 얼굴이 자외선 근원을 향하여 배향되는 경우에 발생한다. 한편, 안경알을 통한 자외선의 투과가 자외선에 대한 착용자 안구의 주요한 노출 형태이며, 이러한 기여가 덧셈 공식에 포함된 안경알의 자외선 투과율 값을 통하여 지수값에 관여한다.
그러나, 제2 노출 조건들은 착용자의 얼굴이 자외선 근원으로부터 원거리로 배향되는 경우에, 예를 들면, 자외선 근원의 방향과 착용자의 얼굴의 정면 방향 사이에서 135도 내지 160도 사이의 각도로 또한 발생한다. 그러한 조건들에서, 어떠한 자외선도 안경알을 통과하여 안구로 투과되지 않으나, 일부 광선이 착용자의 머리 주위로, 주로 양 외부 측면들 위로, 자외선 근원으로부터 안경알의 후면 상에 가해지고, 안경알에 의하여 안구로 반사된다. 이러한 다른 노출 형태는 안경알을 통한 투과를 포함하는 것과 별도이나, 착용자가 안경알을 착용하고 있는 경우에 자외선 안구 노출에 또한 관여한다. 본 발명에 따르면, 이러한 반사 기초 노출 형태도 덧셈 공식에 또한 포함된 자외선 반사율 값을 통하여 지수값에 또한 관여한다.
그러므로, 본 발명의 등급 결정 방법은 안경알을 통한 광선 투과 및 안경알의 후면에 의한 광선 반사로 인한 자외선 안구 노출 조건들을 고려하는데 효율적이다.
선택적으로, 지수값은, 오프셋 또는 보정항을 더 구현함으로써, 안경알의 자외선 투과율 값 및 자외선 반사율 값으로 채워진 덧셈 공식에 대한 결과에 대한 기초 숫자의 비율로부터 4)단계에서 획득될 수 있다. 그러한 오프셋 또는 보정항은 덧셈 공식의 결과에 대한 기초 숫자의 비율에 더해질 수 있다. 그러한 오프셋 또는 보정항은 안경알에 대한 자외선 근원의 위치, 안경테 파라미터들, 착용자의 인상학적 파라미터들, 렌즈 크기 및 곡률 파라미터들 등과 같은 기하학적 파라미터들에 좌우될 수 있다.
바람직하게는, 4)단계에서 계산된 지수값은 덧셈 공식을 사용하여 안경알의 자외선 투과율 값 및 자외선 반사율 값을 조합하기 위하여 3)단계에서 획득된 결과에 의하여 나눠지는 기초 숫자와 동등할 수 있다.
본 발명의 바람직한 구현예들에서, 이러한 식에서 자외선 투과에 사용되는 스케일로 인하여 최대값으로 안경알의 자외선 투과를 대체하는 경우, 및 또한 0으로 안경알의 자외선 반사율을 대체하는 경우에 덧셈 공식의 결과는 단위값(1)일 수 있다. 이어서, 안경알의 자외선 투과율 값 및 자외선 반사율 값을 사용하는 경우에 덧셈 공식의 결과는, 안경알 없는 착용자와 비교할 때, 착용자가 안경알을 착용하는 경우에 총 자외선 안구 노출에 대한 감소 인자와 동등할 수 있다. 전언하면, 덧셈 공식의 결과는 일상 생활에서 자외선 유해성에 대하여 안구를 보호하기 위한 안경알의 효율성을 정량화한다. 본 발명에 의하여 제공되는 지수값의 그러한 의미는 이해하기 용이하고 간편하다.
본 발명은, 1)단계 및 2)단계에서 사용되는 가중치 함수가 자연적 또는 인공적인, 임의의 자외선 근원에 상응하면, 이러한 자외선 근원에 관계되는 유해성에 대하여 안경알의 등급 결정하는데 사용될 수 있다. 이러한 것은 안경알의 분광 투과율 값 및 반사율 값에 대한 가중치 함수가 실제 자외선 근원에 상응하는 분광 조도값들에 기초한다는 것을 포함한다. 태양이, 고려되는 자외선 근원인 경우에, 1) 및 2) 단계에서 각 파장값에 대한 강도의 정량화는 안경알의 분광 투과율 값 및 분광 반사율 값에 대한 가중치 함수 내의 인자로서 태양 분광 조도의 값들 사용함으로써 구현될 수 있다.
바람직하게, 3)단계에서 사용되는 덧셈 공식은 공식은 α·RUV + β·τUV + γ일 수 있으며, τUV 및 RUV 는 각각 안경알의 자외선 투과율 및 자외선 반사율이고, α 및 β는 각각 안경알의 자외선 반사율 및 자외선 투과율에 대한 인자들이며, γ는 상수값이다. 상수값(γ)은 0이 아닐 수 있다. 그리고, 상수값은 착용자의 안구로 유입되기 전에 확산되는 태양 자외선을 포함하는 자외선 강도 양을 나타낼 수 있다. 이러한 자외선 강도 양은 또한, 이러한 광선이 착용자가 안경알을 착용하는 경우에 안경알과 함께 사용되는 테의 주변 에지 외부로 통과한 후에 착용자의 안구로 유입되도록 입사방향을 가지는 직접적인 태양 자외선을 포함할 수 있다. 두 경우 모두에서, 상수값(γ)은 낮 시간에 기준 조건들로 수행된, 착용자의 안구로 유입되기 전에 확산되는 태양 자외선, 및 가능하게는 또한 안경알 주위로부터 착용자의 안구로 유입되는 직접적인 태양 자외선을 포함하는 자외선 강도 양의 측정들로부터 획득될 수 있다.
본 발명의 대안적인 바람직한 구현예들에서, 덧셈 공식에서 안경알의 자외선 반사율 값 및 자외선 투과율 값들에 대한 인자들은 모두 단위값과 동등할 수 있으며, 상수값은 0일 수 있다. 이어서, 매우 단순한 계산들로 임의의 안경알에 대한 지수값을 도출한다.
1) 및 2)단계 모두에서 사용되는 결정된 자외선 파장 범위는 280 nm 내지 380 nm의 제1 범위, 또는 280 nm 내지 400 nm의 제2 범위, 또는 315 nm 내지 380 nm의 제3 범위, 또는 280 nm 내지 315 nm의 제4 범위 중 어느 하나일 수 있다.
본 발명의 제2 양태는 자외선 유해성에 대하여 이러한 안경알들 각각에 의하여 제공되는 보호에 대하여 한 벌의 안경알들을 분류하는 방법으로서,
각각의 안경알들에 대하여, 위에서 설명된 바와 같은 등급 결정 방법을 구현함으로써 개별적인 지수값을 계산하는 단계; 및
안경알들에 대하여 각각 획득된 지수값들을 서로 비교하는 단계를 포함하는 방법을 제안한다.
따라서, 안경알들 중 어느 하나를 구매하려는 고객은 자외선 유해성에 대하여 각각의 차단 효율성들에 대한 명확한 정보에 기초하여 안경알을 선택할 수 있다. 고객은 나안 조건들에 비하여 각 안경알의 절대적인 차단 효율을 인지하면서 안경알들의 지수값들에 대하여 안경알들을 분류할 수 있다.
본 발명은 아래에 열거된 도면들을 참조하여 한정되지 않는 구현예들에 대하여 이하에서 상세하게 설명된다.
본 발명의 내용에 포함됨.
도 1은 안경알 착용자의 안구로 가해지는 광선 스트림을 도시한다.
도 2a 및 2b는 안경알에 대한 자외선 투과율 값 및 자외선 반사율 값을 계산하기 위한 수학식들을 재현한다.
도 2c는 본 발명의 구현예들에서 사용될 수 있는 분광 가중치들을 포함하는 테이블이다.
도 3a 및 3b는 본 발명에 따른 지수값을 계산하는데 적합한 가능한 수학식들을 재현한다.
명확성을 위하여, 도 1에서 도시된 요소들은 실체 치수들로도 또한 실제 치수들의 비율로도 크기가 정해진 것이 아니다. 또한, 상이한 도면들에서 사용되는 동일한 문자들은 동일한 의미를 갖는다.
도 2a 및 2b는 안경알에 대한 자외선 투과율 값 및 자외선 반사율 값을 계산하기 위한 수학식들을 재현한다.
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도 3a 및 3b는 본 발명에 따른 지수값을 계산하는데 적합한 가능한 수학식들을 재현한다.
명확성을 위하여, 도 1에서 도시된 요소들은 실체 치수들로도 또한 실제 치수들의 비율로도 크기가 정해진 것이 아니다. 또한, 상이한 도면들에서 사용되는 동일한 문자들은 동일한 의미를 갖는다.
지구 대기를 통하여 투과되는 태양광의 자외선 부분은 보통 두 개의 파장 범위, 가시 범위와 경계에서 380 nm(나노미터)에서 아래로 315nm의 값을 갖는 파장에 상응하는 자외선(A), 및 315 nm에서 아래로 280nm의 값을 갖는 파장에 대한 자외선(B)로 분리된다. 자외선(C)으로 표시되는, 280 nm 미만의 파장을 갖는 태양으로부터 발생하는 자외선은 대기의 오존에 의하여 흡수되어, 대부분의 사람들이 마주치지 않는 예외적인 조건들이 아니면, 누구도 일상 생활에서 자외선(C)에 노출되지 않는다. 또한, 380 nm와 400 nm 사이에 포함되는 파장을 가진 광선은 또한 자외선 범위에 속하는 것으로 간주될 수 있다. 그러나, 이하의 상세한 설명에서, 그리고 다르게 표시되지 않는다면, 본 발명이 다른 자외선 범위들에 적용될 수 있음에도 불구하고, 태양광선으로 간주되는 자외선 파장 범위가 280 nm 내지 380 nm까지 확장될 수 있다.
공지된 방식으로, 자외선(A)은 인체의 안구 수정체에 의하여 흡수되고, 자외선(B)의 가장 중요한 부분은 각막에 의하여 흡수된다. 공지된 안구 병리학들이 이러한 자외선들과 관계되며, 자외선 노출에 대한 안구의 보호는 증가되는 관심을 가진 주제이다. 특히, 자외선(B)은 자외선(A)보다 더 위험하다고 알려져 있다. 본 발명은 안경의 안경알들과 같은 안경알들에 대한 그러한 보호를 계산하고 이해하기 간단한 그러나 의미 있는 방식으로 정량화하는데 목적이 있다.
본 발명은 안경알의 기본 재료가 무기물, 유기물 또는 혼합과 같이 무엇이든지 간에 안경알, 굴절이상-교정 안경알, 누진 안경알, 다초점 안경알, 평면 안경알, 선글라스 등 임의의 안경알에 적용된다. 또한, 본 발명은 광학면들 중 적어도 하나에, 즉 정면, 후면, 정면 및 후면 모두, 및/또는 가능하면 정면과 후면 사이에 위치된 안경알의 부가적인 경계 상에 하나 이상의 코팅 또는 층을 구비하는 안경알들에도 적용된다. 특히, 그러한 반사가 몇몇 환경에서 중요하다는 것은 나중에 표시될 것이기 때문에 본 발명은 후면에 반사 차단 코팅을 구비한 안경알들에 적용된다.
또한, 본 발명은 안경알의 곡률, 테의 정확한 형태, 특히 테의 측면 부품, 테의 재료 등이 무엇이든지 간에 고글용 안경알들에 적용된다. 특히, 본 발명은 단일 세장형 안경알이 착용자의 정면 양안들에서 연속적으로 연장되는 구성들과 호환 가능하다. 본 발명은 또한 자외선 투과하는 또는 자외선 차단하는 테의 측면 부품들과 호환 가능하다.
도 1은 안경알 착용자의 안구로 가해지는 몇몇 광선 흐름들을 개략적으로 도시한다. 참조 부호들(1, 1a, 1b)는 각각 안경알, 안경알의 정면 및 안경알의 후면을 표시한다. 광선 흐름들은 이하에서 열거된다.
T: 태양으로부터 직접적으로 발생되고 안경알(1)를 통하여 투과되어 정면(1a)에서 후면(1b), 및 이어서 안구에 도달하는 광선;
R: 태양으로부터 직접적으로 발생되고 안경알(1)의 후면(1b) 상에서 반사되어, 이어서 안구에 도달하는 광선;
D1: 태양으로부터 직접적으로 발생되고, 안경알의 주변 에지 및 안경알(1)와 함께 사용되는 테 외측으로 안경알(1) 주위로 통과하여, 안구에 도달하는 광선;
D2: 안경알(1) 주위로 통과하고 안구에 도달하기 전에, 지면 또는 수면과 같은 착용자의 환경에 포함된 요소들에 의하여 확산되기 때문에, 태양으로부터 간접적으로 발생되는 광선; 및
D3: 안구에 도달하기 전에 착용자의 피부 또는 안경테에 의하여 확산되기 때문에, 태양으로부터 간접적으로 발생되는 광선.
이러한 광선 흐름들은 특히 자외선에 적용된다.
광선 흐름들(T 및 R)은 안경알 특징들, 특히 각각 안경알의 투과율 값 및 반사율 값에 좌우된다. 그러나, 그러한 흐름들은 또한 안경알 치수들, 기초값, 분광값, 광각값 등과 같은 안경알 특징들에 더 좌우될 수 있다. 안과에서 잘 알려진 바와 같이, 안경알의 기초값은 안경알 정면의 기준점에서 안경알의 곡률값에 관계된다. 안경알(1)에 대한 광선 흐름(T 및 R)의 발생 방향들 때문에, 이러한 흐름들(T 및 R)은 동시에 존재하지 않는다. 사실, 착용자의 얼굴이 태양 측을 향하여 배향되는 경우, 광선 흐름(T)은 0 아니며, 그리고 이어서 직접적인 태양 광선이 안경알(1)의 후면(1b)에 도달할 수 없다. 역으로, 착용자의 얼굴이 태양 측으로부터 멀리 배향되는 경우, 광선 흐름(R)은 0이 아니며, 그리고 이어서 직접적인 태양 광선이 안경알을 통과하기 때문에 안경알(1)의 정면(1a)에 도달할 수 없다. 그러나, 광선 흐름들(T 및 R)은 안경알 착용자가 처음에 남향을 향하는 것으로부터 북향으로부터 약 30°오프셋된 북측을 향할 때까지 돌아서는 경우에, 차례로 발생할 수 있다.
또한, 광선 흐름(T)이 착용자의 머리의 방위-배향, 또한, 낮 기간 중 시간, 및 태양 높이에 대한 지구 표면에서 고도, 광각 등에 의존하는 입사각(iT)의 값으로 안경알(1)의 정면(1a) 상에 가해진다. 그러나, 입사각(iT)이 너무 크지 않는 한, 투과는 보통 제한된 정도로만 변화하기 때문에, 입사각(iT) 0°(도)에서 안경알(1)를 통한 투과율 값은 거의 항상 적용된다고 간주할 수 있다. 입사각은 안경알(1)를 향하여 배향된 기준 방향(FD)으로, 예를 들면 정면(1a)으로부터 앞쪽으로 측정된다.
안경알 후면(1b) 상의 광선 흐름(R)에 대한 입사각(iR)값은 흐름(R)이 안경알(1)의 에지와 착용자의 머리 사이로 전파될 수 있게 할 필요가 있다. 그러한 것 때문에, 광선 흐름(R)의 입사각(iR)값은, 또한 기준 방향(FD)에 대하여, 135°와 160°사이, 더욱 종종 145°와 150°사이이다. 그러한 각도 값들은 광선 흐름(R)의 전파 방향이 도 1의 단면 평면 내에 포함되지 않기 때문에, 도 1에 사실상 나타나지 않는다. 직접적인 태양 광선이 iT의 각도로 안경알(1)를 통하여 투과되지 않고 동시에 iR의 각도로 반사되는 것이 다시 반복된다.
광선 흐름들(D1 내지 D3)은 안경알 투과율 값 및 반사율 값에 좌우되지 않으나, 안경알 치수들, 테 및 착용자의 얼굴의 기하학적 특징들 등과 같은 다른 파라미터들에 좌우될 수 있다. 또한, 광선 흐름들(D2 및 D3)의 에너지 분광 분포들은 태양 조도에만 좌우되지 않는데, 이러한 흐름은 안구에 도달하기 전에 확산되기 때문이다. 이러한 이유로, 확산 요소들의 분광 확산 효율은 상당한 역할을 할 수 있다. 단언하면, 안구 표면에서 흐름들(D1 내지 D3)의 개별적인 광선 에너지들은 얻어진 광선 기여(D) 내로 합쳐질 수 있으므로 D=D1+D2+D3가 된다. 광선 기여(D)의 총 에너지 값이 광선 흐름(T 또는 R)의 에너지 양보다 훨씬 작은 몇몇 경우들에 대하여, 또는 지수값 계산에서 단순화를 위하여, 광선 기여(D)가 0과 동등하다고 간주할 수 있다.
ISO 국제 표준 13666은 태양 자외선(A) 분광에서의 투과율 및 태양 자외선(B) 분광에서의 투과율을 계산하는 방식을 나타낸다. 두 가지 모두 연속 합산으로서, 예를 들면, 상응하는 자외선(A) 및 자외선(B) 파장 범위에 걸쳐, 자외선에 대한 상대적인 분광 효과 함수(S(λ))를 곱한 태양 분광 조도(Es(λ))로 가중치가 부여된, 안경알의 분광 투과율의 적분으로 표현된다. 이어서, S(λ)와 Es(λ)의 곱은 분광 투과율의 실제 가중치 함수로서 나타나며, W(λ)로 표시된다. 본 설명의 문장에서, 광학에 숙련된 자라면 관련 분야 인자에 의하여 상호-관련된다는 것을 알고 있다고 가정하여, 투과(transmission) 및 투과율(transmittance)은 동등하게 사용된다.
도 2a는 서로 결합된 자외선(A) 및 자외선(B) 분광들에 상응하는, 총 자외선 태양 분광에서 안경알의 투과율에 대한 식을 포함한다. 이러한 식은 자외선(A) 및 자외선(B) 범위들에 대한 ISO 표준 13666의 그것들과 각각 일치한다. 전술된 표시들에 따라서, 총 태양 분광 자외선(A) 및 자외선(B)은 280nm 내지 380nm의 파장 범위에 상응할 수 있다. τ(λ)는 안경알을 통한 분광 투과율을 표시하며, τUV는 또한 흔히 안경알의 평균 자외선 태양 투과율이라고 불리는 안경알의 자외선 투과율이다.
도 2b는 안경알의 후면 상의 자외선 반사율에 대하여 도 2a에 상응한다. R(λ)는 안경알 후면 상의 분광 반사율을 표시하며, RUV는 또한 흔히 안경알의 평균 자외선 태양 반사율이라고 불리는 안경알 후면 상의 자외선 반사율이다.
도 2a 및 2b의 자외선 투과율 및 자외선 반사율의 식들 모두에서, 자외선 파장 범위에 걸친 연속 합산들은 예를 들면, 5nm의 파장 피치(pitch)를 사용하여, 이산 합산들로 대체될 수 있다. 태양 분광 조도(Es(λ)) 및 상대 분광 효과 함수(S(λ))의 값들이 적절하게 보간된다면, 다른 파장 피치값들이 대안적으로 사용될 수 있다. ISO 표준 13666에 대한 첨부(A)는 280nm 내지 380nm까지, 5nm 피치로 각 자외선 파장(λ)에 대한 태양 분광 조도 (Es(λ)) 및 상대 분광 효과 함수(S(λ))의 값들과 함께, 도 2c에 재현되는 표를 포함한다. 따라서, 이러한 표는 자외선 투과율 값 및 자외선 반사율 값을 계산하는데 사용될 수 있다.
도 3a는 본 발명의 지수값에 대하여 가능한 수학 공식을 나타낸다. 이러한 지수는 안구-태양 차단 인자를 나타내는 E-SPF®로 표시된다. 이 공식에서,
BN은 일정하고 0이 아니며, 지수에 대하여 비율 인자로서 역할을 하는 기초 숫자이고;
τUV(iT)는 전술된 바와 같이 입사각값(iT)에 대하여 산정된 안경알의 자외선 투과율이고;
RUV(iR)는 전술된 바와 같이 입사각값(iR)에 대하여 산정된 안경알 후면의 자외선 반사율이고;
α 및 β는 각각 자외선 반사율(RUV) 및 자외선 투과율(τUV)의 인자들이고; 및
γ는 상수값이다.
도 1을 참조하여 설명된 기하학적 고려들과의 부합을 위하여, 자외선 투과율(τUV)은 30°미만인, 안경알(1) 위로 자외선 입사각(iT)의 제1 값으로 제공될 수 있다. 자외선 반사율(RUV)은 135°내지 160°사이인, 안경알(1)의 후면(1b) 위로 자외선 입사각(iR)의 제2 값으로 제공될 수 있고, 입사각들(iT, iR) 모두는 안경알의 전방-배향 기준 방향(FD)으로부터 측정된다.
α 및 β 인자들 모두에 대하여 0 아닌 값들을 사용하는 것은, 자외선 안구 노출이 안경알을 통한 광선 투과로부터 기인하는, 그러나 또한 자외선 안구 노출이 안경알의 후면 상의 광선 반사로부터 기인하는 조건들에 대하여 획득한 지수값을 의미 있게 한다. 후면 반사에 의한 자외선 안구 노출이 몇몇 경우에서, 예를 들면, 측면 안경알 에지들과 착용자의 안경다리들 사이의 대형 개방 간극들을 가진 선글라스에서, 및 태양 높이가 낮은 조건들에 대하여, 장시간 동안 총 노출에 대하여 가장 중요한 기여를 형성할 수 있으므로, 이러한 것은 특히 유용하다.
바람직하게는, 기초 숫자(BN)에 대한 인자(β)의 비, 즉, β/BN은 0.01 내지 1의 범위에 있을 수 있다. 유사하게, 비(α/BN)는 또한 0.01 내지 1의 동일한 범위에 있을 수 있다. 더욱 바람직하게는, α/BN는 증가하는 선호 순으로 0.2, 0.4, 0.5, 또는 0.6과 동등하거나 더 크지만, 1 미만이거나 1과 동일하게 유지한다. 똑같이, β/BN도 또한 증가하는 선호 순으로 0.4, 0.5, 0.6, 또는 0.7과 동등하거나 더 크지만, 또한 1 미만이거나 1과 동일하게 유지한다. 바람직한 조합은 α/BN 및 β/BN 모두가 0.5 내지 1의 범위에 있는 것이다.
일반적으로, 인자들(α 및 β)은 특히, 인자(β)에 대해서는 안경알 면적, 인자(α)에 대해서는 안경알과 착용자의 안경알다리 간의 개방된 간극의 면적과 같은, 안경알 또는 안경알 착용 조건들에 관련되는 기하학적 인자들의 역할을 나타낸다.
인자들(α 및 β)은 모두는 각각 광선 흐름들(T 및 R)에 상응하는, 각각 착용자의 안구 위로 가해지는 직접적인 태양 자외선 강도 및 착용자의 머리의 후측으로부터 안경알의 후면 위로 가해지는 직접적인 태양 자외선 강도에 대하여 수행되는 광도 측정들로부터 획득될 수 있다. 그러한 측정들에 대하여, 기준값들은 낮시간 동안의 조명 파라미터들, 안경알과 함께 사용되는 안경테의 크기 및 착용 파라미터들, 및 안경알의 기본 파라미터 중에서 선택되는 파라미터들에 대하여 사용될 수 있다. 그러한 측정들의 몇몇 구현예들에서, 인자들(β, α)은 태양시, 착용자 머리의 방위 방향, 착용자 머리의 기울기, 계절, 연중 날짜, 및 지구상의 고도 중에서 선택된 조명 파라미터들 중 몇 가지 가변 파라미터들로 수행되는 평균 측정 결과로부터 획득될 수 있다.
상수값(γ)은 총 광선 기여(D)를 나타낸다. 상수값은 본 발명의 단순화된 구현예들에 대하여 0 일 수 있고, 또는 착용자의 안구에 도달하기 전에 확산되는 태양 자외선 흐름들(D2 및 D3)을 포함하는 자외선 강도 양인, 낮 시간 동안에 기준 조건들로 수행된 측정들로부터 획득된 값으로 0이 아닐 수 있다. 이러한 경우에, 상수값(γ)을 획득하기 위하여 측정되는 자외선 강도 양은, 이러한 광선 흐름이 착용자가 그렇게 착용하고 있는 경우에 안경알과 함께 사용되는 테의 주변 에지 외부로 통과한 후에 착용자의 안구에 도달하도록 하는 입사 방향으로 직접적인 태양 자외선 흐름(D1)을 더 포함할 수 있다.
인자들(α 및 β) 및 상수값(γ)은 착용자를 시뮬레이션하는 더미 모델의 머리 상에 안구 위치에 위치된 센서를 사용하여 조도 측정들에 의하여 결정될 수 있다. 안경알이 실제로 착용자에 의하여 착용된 것처럼 동일한 위치에서 모델의 머리 상의 안경에 안경알이 장착되어 있는 동안에, 측정들이 태양광 환경에서 실행된다.
제1 실험에서, 안경알의 후면은 자외선-차단 재료, 예를 들면 안경알의 정면 위로 가해지고 안경알의 후면으로 투과되는 모든 가시 및 자외선들, 및 후면 위로 가해지는 자외선들을 흡수하는 불투명한 재료로 씌워진다. 따라서, 안경알을 통과하여 전방으로부터 그리고 안경알 후면 위로의 반사로 후방으로부터 발생하는 어떠한 자외선도 센서에 도달하지 않는다. 따라서, γ 상수값이 결정될 수 있다.
제2 실험에서, 자외선-차단 재료는 안경알의 정면 위에 씌워진다. 이어서, 센서는 γ 상수값 이외에, 안경알의 후면 상의 반사로부터 기인하는 조도 부분을 측정한다. 따라서, 인자(α) 값이 계산될 수 있다.
제3 이면서 마지막인 실험에서, 착용자의 안구에 의하여 수신된 전체 조도는 센서에 의하여 측정되고, 인자(β)의 값 또한 획득될 수 있다.
도 3b는 본 발명의 바람직한 구현예에 대하여 도 3a에 상응한다. 이러한 구현예에서, 자외선 반사율(RUV) 및 자외선 투과율(τUV) 모두의 인자들(α 및β)은 단위값과 동등하며, 상수값은 0이다. 즉, α=β=1 및 γ=0 이다. 기초 숫자(BN)도 또한 단위값과 동등할 수 있다. 예를 들면, 그렇게 계산된 E-SPF값은 145°입사각(iR)에 대하여 산정되는 자외선 반사율에 대한 값 및 0°입사각(iT)에 대하여 산정되는 자외선 투과율에 대한 값에 기초할 수 있다. 그러한 E-SPF값은 임의의 안경알에 대하여 도 2a 및 2b의 공식들에 따라서 획득된 자외선 투과율 값 및 자외선 반사율 값으로부터 계산하기 용이하다.
E-SPF 지수에 대한 도 3b의 식은 기본 안경알들의 후면들 상에 배치된 두 개의 반사-차단 코팅들로 두 개의 기본 안경알들을 조합함으로써 획득된 네 개의 안경알들의 등급을 결정하는데 사용되어 왔다. 기본 안경알 1로 표시되는 제1 기본 안경알은 약 5%와 동등한 입사각(iT)에 대한 0 값에서 자외선 투과율(τUV(0°)을 갖고, 기본 안경알 2로 표시되는 제2 기본 안경알의 자외선 투과율(τUV(0°))은 0이다. 코팅 1로 표시되는 제1 코팅은 주로 가시 파장 범위에서 효율적이며, 반면에 코팅 2로 표시되는, 제2 코팅은 입사각(iR)에 대하여 약 145°자외선 범위에서 후면 반사를 최소화하도록 최적화되어 왔다. 따라서, 양 기본 안경알들 1 및 2에 대하여, 코팅 1의 자외선 반사율(RUV(145°))은 약 13%와 동등하고, 코팅 2의 자외선 반사율은 약 4%와 동등하다. 아래의 표 1은 네 개의 안경알들에 대하여 획득된 E-SPF 값들을 나타낸다.
| 기본 안경알 1 τUV(0°) = 5% |
기본 안경알 2 τUV(0°) = 0% |
|
| 코팅 1 RUV(0°) = 13% |
안경알 1 E-SPF = 6 |
안경알 2 E-SPF = 8 |
| 코딩 2 RUV(0°) = 4% |
안경알 3 E-SPF = 11 |
안경알 4 E-SPF = 25 |
따라서, 본 발명은 자외선 유해성에 대하여 안경알들의 각각에 의하여 제공되는 안구 보호에 대하여 안경알들을 용이하고 효율적으로 분류할 수 있게 한다. 우선, 개별적인 지수값은 안경알들 각각에 대하여 계산된다. 이어서, 안경알들에 대하여 각각 획득된 지수값들이 서로 비교된다.
본 발명에 대하여 일반적으로, 지수값의 분모에서 덧셈 공식의 결과, 즉
α·RUV + β·τUV + γ은 낮시간 동안 외부 조명 조건들을 시뮬레이션하기 위하여 설계된 벤치 광도계를 사용하여 안경알로 수행된 측정들로부터 직접적으로 획득될 수 있다. 이러한 목적으로, 가중치 함수(W(λ))를 재현하기 위하여 자외선 근원들은 가능한 한 선택된 필터들과 함께 안경알(1) 전방에, 그리고 안경알의 후방에는 180°- iR 에 해당하는 각도 오프셋 및 선택적으로 광선 흐름들(D1 내지 D3)를 재현하기 위한 부가적인 자외선 근원들과 함께 위치될 수 있다. 모든 자외선 근원들은 동시에 활성화되며, 안경알의 후방에 위치된 자외선 광도계는 안경알에 대하여 착용자의 안구의 위치에서 총 자외선 양을 측정한다.
바로 위의 설명들에 대하여 몇 가지 세부사항들을 적응하거나 수정하지만, 적어도 발명의 장점들의 일부는 유지하면서, 본 발명은 구현될 수 있다. 특히, 인용된 숫자값들은 단지 예시적인 목적이며, 적응될 수 있다.
또한, 본 발명의 대안적인 구현예들은 자외선들의 파장 범위를 수정함으로써 획득될 수 있는데, 자외선 투과율(τUV) 값 및 자외선 반사율(RUV) 값 모두를 계산하는데 사용된다. 이어서, 지수값(E-SPF)은 이러한 선택된 자외선 파장 범위에 대하여 계산된 자외선 투과율(τUV) 및 자외선 반사율(RUV)의 값들에 기초하여, 선택된 자외선 파장 범위에 대하여 획득된다. 따라서, 수정된 자외선 파장 범위는 도 2a 및 2b의 공식들에서, 전체로서 280nm 내지 380nm 범위의 자외선(A) 및 자외선(B) 대신에 고려되어야 하고, 자외선 투과율(τUV) 및 자외선 반사율(RUV)에 대한 얻어진 수정된 결과들은 도 3a 및 3b의 공식들로 전개될 것이다.
이러한 대안적인 구현예들의 제1 구현예들에서, 상세한 설명에서 이전에 사용된 바와 같이 280nm 내지 380nm 범위의 자외선 파장이 280nm 내지 400nm 범위의 확장된 자외선 파장으로 대체될 수 있다.
대안적인 구현예들의 제2 구현예들에서, 자외선 파장 범위는 315nm 내지 380nm 의 자외선(A) 광선들에 한정될 수 있다. 이어서, 도 2a 및 2b의 공식들은 자외선(A) 투과율 값, 즉 τUV A, 및 자외선(A) 반사율 값, RUV A에 대한 값들을 도출한다. 그 다음에, 자외선(A) 광선들만에 관련된 지수(E-SPF)에 대한 값, E-SPF(UV A)이 획득된다.
제3의 대안적인 구현예들은, 제2 구현예들의 자외선(A) 파장 범위 대신에, 280nm 내지 315nm의 자외선(B) 파장 범위만을 사용함으로써 유사한 방식으로 획득될 수 있다. 따라서, 자외선(B) 광선들에 관계된, 자외선(B) 투과율 값(τUV B), 자외선(B) 반사율 값(RUV B), 및 지수(E-SPF(UV B))에 대한 값이 획득된다.
그러나, 다음의 비동등성들에 대하여 주의를 기울여야 한다.
이러한 값(τUV)은 자외선(A) 및 자외선(B) 범위들의 병합을 사용하여 도 2a에서 도시되므로 τUV A + τUV B ≠ τUV 이며, 이러한 값(RUV)은 자외선(A) 및 자외선(B) 범위들의 병합을 사용하여 도 2b에서 도시되므로 RUV A + RUV B ≠ RUV 이고, 및 이러한 값(E-SPF)이, τUV 및 RUV 값들이 자외선(A) 및 자외선(B) 범위들의 병합을 위하여 획득되는 도 3a 및 3b의 공식으로부터 도출되므로 E-SPF(UV A) + E-SPF(UV B) ≠ E-SPF 이다.
Claims (16)
- 안경알 없이 자외선 노출에 대하여 상기 안경알의 착용자에 대한 안구 상으로 가해지는 총 자외선 양의 감소량을 정량화하기 위하여 지수값(E-SPF)이 계산되는, 상기 안경알에 의하여 제공되는 자외선 유해성으로부터의 차단에 대하여 안경알(1)의 등급을 결정하는 방법으로서,
1) 결정된 자외선 파장 범위(자외선(A) 및 자외선(B))에 걸쳐, 각 파장값(λ)에 대한 유해성(S(λ)) 및 강도(Es(λ))를 정량화하기 위하여 가중치가 부여된 분광(spectral) 투과율 값들(τ(λ))을 적분함으로써 얻어지는, 안경알(1)에 대한 자외선 투과율(τUV) 값을 제공하는 단계;
2) 결정된 자외선 파장 범위(자외선(A) 및 자외선(B))에 걸쳐, 안경알(1)의 후면(1b) 상의 자외선 반사율(RUV) 값을 제공하는 단계로서, 상기 자외선 반사율은 안경알의 후면에 관계되는 분광 반사율 값들(R(λ))을 적분함으로써 얻어지고, 각 파장값(λ)에 대한 유해성(S(λ)) 및 강도(Es(λ))를 정량화하기 위하여 가중치를 부여하는 단계;
3) 자외선 투과율 및 자외선 반사율에 대하여 각각 영이 아닌 양의 인자들(β,α)로 이루어진 덧셈 공식을 사용하여 안경알(1)의 자외선 투과율(τUV) 및 자외선 반사율(RUV)의 모든 값들을 조합하는 단계; 및
4) 3)단계에서 획득된 결과에 의하여 나눠지는 영이 아닌 기초 숫자(BN)로부터 지수값(E-SPF)을 계산하는 단계를 포함하는 안경알의 등급을 결정하는 방법. - 제1항에 있어서,
4)단계에서 계산된 지수값(E-SPF)은 덧셈 공식을 사용하여 안경알(1)의 자외선 투과율(τUV) 값 및 자외선 반사율(RUV) 값을 조합하기 위하여 3)단계에서 획득된 결과에 의하여 나눠지는 기초 숫자(BN)와 동등한 안경알의 등급을 결정하는 방법. - 제1항에 있어서,
상기 덧셈 공식에서 자외선 투과율에 사용되는 스케일로 인하여 최대값으로 안경알의 자외선 투과율(τUV)을 대체하는 경우에, 그리고 0으로 안경알의 자외선 반사율(RUV)을 또한 대체하는 경우에 덧셈 공식의 결과는 단위값이고,
안경알(1)의 자외선 투과율(τUV) 값 및 자외선 반사율(RUV) 값을 사용하는 경우에 덧셈 공식의 결과는, 안경알이 없는 착용자와 비교할 때, 착용자가 안경알을 착용하는 경우에 총 자외선 안구 노출에 대한 감소 인자와 동등한 안경알의 등급을 결정하는 방법. - 제1항에 있어서,
1) 및 2) 단계에서 각 파장값(λ)에 대한 강도(Es(λ))의 정량화는 안경알(1)의 분광 투과율(t(λ)) 값 및 분광 반사율(R(λ)) 값에 대한 가중치 함수 내의 인자로서 태양 분광 조도의 값들 사용함으로써 구현되는 안경알의 등급을 결정하는 방법. - 제1항에 있어서,
자외선 투과율(τUV)은 1) 단계에서 30°미만으로 안경알(1) 위로 자외선 입사각(iT)의 제1 값으로 제공되고, 자외선 반사율(RUV)은 2) 단계에서 135°내지 160°로 안경알의 후면(1b) 위로 자외선 입사각(iR)의 제2 값으로 제공되며, 입사각들(iT, iR)은 안경알의 전방-배향 기준 방향(FD)으로부터 측정되는 안경알의 등급을 결정하는 방법. - 제1항에 있어서,
기초 숫자(BN)에 대한 3)단계에서 사용되는 안경알(1)의 자외선 투과율(τUV)에 대한 인자(β)의 비는 0.01 내지 1의 범위 내에 있는 안경알의 등급을 결정하는 방법. - 제1항에 있어서,
기초 숫자(BN)에 대한 3)단계에서 사용되는 안경알(1)의 후면(1b) 상의 자외선 반사율(RUV)에 대한 인자(α)의 비는 0.01 내지 1의 범위 내에 있는 안경알의 등급을 결정하는 방법. - 제1항에 있어서,
안경알(1)에 대하여 3)단계에서 사용되는 자외선 투과율(τUV) 및 자외선 반사율(RUV)에 대한 인자들(β, α)은, 낮시간 동안의 조명 파라미터들, 안경알과 함께 사용되는 안경테의 크기 및 착용 파라미터들, 및 안경알의 기본 파라미터를 포함하는 목록에서 선택된 파라미터들에 대한 기준값들로, 각각 착용자의 안구 위로 가해지는 직접적인 태양 자외선 강도 및 착용자의 머리의 후측으로부터 안경알(1)의 후면(1b) 위로 가해지는 직접적인 태양 자외선 강도에 대하여 수행되는 광도 측정들로부터 획득되는 안경알의 등급을 결정하는 방법. - 제8항에 있어서,
안경알(1)에 대하여 3)단계에서 사용되는 자외선 투과율(τUV) 및 자외선 반사율(RUV)에 대한 인자들(β, α)은 태양시, 착용자 머리의 방위 방향, 착용자 머리의 기울기, 계절, 연중 날짜, 및 지구상의 고도 중에서 선택된 조명 파라미터들 중 몇 가지 가변 파라미터들로 수행되는 평균 측정 결과로부터 획득되는 안경알의 등급을 결정하는 방법. - 제1항에 있어서,
3)단계에서 사용되는 덧셈 공식은 α·RUV + β·τUV + γ이되,
여기서,τUV 및 RUV는 각각 안경알(1)의 자외선 투과율 및 자외선 반사율이고, α및 β는 각각 안경알(1)의 자외선 반사율(RUV) 및 자외선 투과율(τUV)에 대한 인자들이고, γ는 상수값인 안경알의 등급을 결정하는 방법. - 제10항에 있어서,
덧셈 공식에서 안경알(1)의 자외선 투과율(τUV) 값 및 자외선 반사율(RUV) 값의 인자들(α, β)은 모두 단위값과 동등하고, 상수값(γ)은 0인 안경알의 등급을 결정하는 방법. - 제10항에 있어서,
상수값(γ)은 0이 아니며, 착용자의 안구로 유입되기 전에 확산되는 태양 자외선을 포함하는 자외선 강도 양인, 낮시간 동안의 기준 조건들로 수행된 측정들로부터 획득되는 안경알의 등급을 결정하는 방법. - 제12항에 있어서,
상수값(γ)을 얻기 위하여 측정된 자외선 강도 양은 직접적인 태양 자외선을 더 포함하며, 상기 직접적인 태양 자외선은 착용자가 안경알을 착용하는 경우에 직접적인 태양 자외선 광선이 안경알(1)와 함께 사용되는 테의 주변 에지 외부로 통과한 후 착용자의 안구로 유입되도록 입사방향을 가지는, 안경알의 등급을 결정하는 방법. - 제1항에 있어서,
덧셈 공식의 결과는, 낮시간 동안 외부 조명 조건들을 시뮬레이션하기 위하여 설계된 벤치 광도계를 사용하여 안경알(1)로 수행된 측정들로부터 직접적으로 획득되는 안경알의 등급을 결정하는 방법. - 제1항에 있어서,
1) 및 2)단계에서 사용되는 결정된 자외선 파장 범위는 280 nm 내지 380 nm의 제1 범위, 280 nm 내지 400 nm의 제2 범위, 315 nm 내지 380 nm의 제3 범위, 및 280 nm 내지 315 nm의 제4 범위를 포함하는 목록에서 선택되는 안경알의 등급을 결정하는 방법. - 자외선 유해성에 대하여 안경알들 각각에 의하여 제공되는 차단에 대하여 한 벌의 안경알들을 분류하는 방법으로서,
각각의 안경알들에 대하여, 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 따른 등급 결정 방법을 구현함으로써 개별적인 지수값(E-SPF)을 계산하는 단계; 및
안경알에 대하여 각각 획득된 지수값들을 서로 비교하는 단계를 포함하는 안경알들을 분류하는 방법.
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