KR102074825B1 - 착용자의 눈에 맞춤형 안과용 렌즈를 제공하기 위한 방법 및 관련 능동 시각 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 눈에 맞춤형 안과용 렌즈를 제공하는 방법으로서, 맞춤형 안과용 렌즈는 이 렌즈의 표면에 병치된 투명한 전기활성 셀(24) 세트를 포함하고, 전기활성 셀 세트는 활성화가능하고 광 위상-변이 분포 함수를 제공하기에 적합하며, 상기 방법은, 소정의 굴절 함수(DF(α,β))를 제공하기에 적합한 기준 위상-변이 분포 함수를 제공하는 단계(402); 눈의 실제 시선 방향(αa,βa)을 결정하는 단계(404); 기준 시선 방향(αR,βR)을 선택하는 단계(406); 실제점(Pa) 및 기준점(PR)을 계산하는 단계(408)로서, 상기 실제점(Pa)은 눈의 실제 시선 방향과 투명한 전기활성 셀 세트 사이의 교점이고, 상기 기준점(PR)은 눈의 기준 시선 방향과 투명한 전기활성 셀 세트 사이의 교점인, 상기 계산 단계(408); 기준 위상-변이 분포 함수를 벡터(
Figure 112015006297723-pct00007
)에 따라 변이시킴으로써 수정된 위상-변이 분포 함수를 계산하는 단계(410); 및 눈에 맞춰진 안과용 렌즈를 제공하기 위해, 수정된 위상-변이 분포 함수에 따라 전기활성 셀을 활성화하는 단계(412)를 포함한다.

Description

착용자의 눈에 맞춤형 안과용 렌즈를 제공하기 위한 방법 및 관련 능동 시각 시스템{METHOD FOR PROVIDING TO AN EYE OF A WEARER A CUSTOMIZABLE OPHTHALMIC LENS AND ASSOCIATED ACTIVE SYSTEM OF VISION}
본 발명은, 착용자의 눈에 맞춤형 안과용 렌즈를 제공하기 위한 방법, 및 상기 방법의 단계를 수행하기에 적합한 능동 시각 시스템(active system of vision)에 관한 것이다.
본 발명은 또한 컴퓨터 프로그램 제품 및 컴퓨터 판독가능한 매체에 관한 것이다.
본 발명은 특히 안과용 렌즈를 실시하기 위한 능동 픽셀화된 투명 광학 소자(active pixelated transparent optical element)의 분야에 관한 것이다.
본 발명의 취지 내에서, 광학 소자의 제1 측면 상에 위치된 물체가 광학 소자 맞은 편에 있는 관찰자에 의해 큰 콘트라스트(contrast) 손실없이 보여질 때 광학 소자는 투명하다. 물체 및 관찰자는 각각 광학 소자에서 떨어져서 위치된다. 즉, 물체의 이미지는 "착용자(wearer)"로도 불리는 관찰자에 대한 시지각의 큰 품질 손실없이 광학 소자를 통해 형성된다.
광학 소자를 투명 기재(transparent substrate)의 형태로 실시하는 것이 알려져 있으며, 이러한 투명 기재는 그 면 중 적어도 하나 상에, 이러한 면을 적어도 부분적으로 커버하는 병치된 셀(juxtaposed cell)의 세트를 지지한다. 특정의 광학 특성을 갖는 물질이 셀 내에 함유되고, 특정 적용에 요구되는 광학적 특성을 광학 구성요소에 제공하도록 협력한다. 예를 들면, 상이한 굴절률을 갖는 투명 물질은 셀들로 나누어지고, 그에 따라 생성된 구성요소가 시각적 결함을 교정하기에 적합한 렌즈의 소재(draft)이다. "굴절 함수(dioptric function)"로도 불리는, 광학 소자에 의한 파면의 변경 방법에 관한 광학 특성은 투명 기재와 병치된 셀의 세트의 광학적 조합을 야기한다.
병치된 셀은 광학적 투명 기재 상에 부착될 수 있는 필름의 형태일 수 있다.
그 다음에, 최종 렌즈는 착용자에 의해 선택된 프레임에 대응하는 윤곽에 따라 광학 소자를 에징(edging)함으로써 얻어질 수 있다.
광학 소자의 표면에 평행하게 병치된 셀의 세트를 포함하는 이러한 투명 광학 소자는 일반적으로 픽셀화된 광학 소자로 불린다.
이러한 투명 광학 소자는 또한 광 흡수, 편광 능력, 콘트라스트 능력의 강화 등과 같은 다양한 추가적인 광학 함수를 가질 수 있다.
광학 소자의 굴절 함수는 광학 소자를 가로지르는 소정의 단색 광파에 대한 광 위상-변이(optical phase-shift) 분포에 의해 특징지어질 수 있다.
일반적인 방식으로, 투명 광학 소자는 광축에 대해 횡방향으로 연장되는 표면을 갖는다. 그리고, 광파의 평균 전파 방향은 이러한 축에 중첩되도록 선택될 수 있고, 광 위상-변이 분포는 광학 소자의 표면 내측에 제공될 수 있다. 픽셀화된 광학 소자의 경우에, 광 위상-변이는 투명 광학 소자의 사용가능한 표면의 샘플링을 구성하는 점들에 실시되는 별개의 값을 갖는다. 간단한 방식으로, 광 위상-변이는 통상 셀로 불리는 샘플링의 각 점 주위에 제한된 구역에서 잘 설정될 수 있다. 그에 따라, 각 셀의 임의의 점에 있어서의 광학 소자의 광 위상-변이의 값은 이러한 셀 내에 위치된 샘플링의 점의 값과 동일하다. 보다 현실적인 방식으로, 위상-변이는 각 셀 내에서 일정하지 않지만, 이러한 셀에 대한 위상-변이의 목표 함수에 의해 고정된 최소값 및 최대값 사이의 중간이다. 셀은 광학 소자의 사용가능한 표면에서 인접하여 있고, 이러한 표면의 포장재(paving)를 형성한다. 그리고, 픽셀화된 투명 광학 소자의 실제 굴절 함수는 모든 셀에 실시되는 광 위상-변이의 값과 이러한 포장재의 조합에서 기인한다. 인접한 픽셀은 폭을 갖는 벽에 의해 분리될 수 있다.
또한, 단색 광파에 대한 광 위상-변이(Δφ)는 파이(pi)의 2배와, 각 셀의 크로싱 길이(length of crossing)(L)와, 이러한 셀을 충전하는 투명 재료의 굴절률의 값(n)과 공기 굴절률의 값 사이의 차이와, 파장(λ)의 역수의 곱과 같다는 것이 잘 알려져 있다. 즉, Δφ=2π*L*(n-1)/λ이다. 그렇다면, 투명 광학 소자를 실시하는 방법은 광학 소자의 상이한 셀 사이의 셀의 충전 재료의 굴절률 값을 변경하는데 있을 수 있다. 이러한 경우에, 모든 셀은 광학 소자의 광축에 따라 측정된 동일한 깊이를 가질 수 있다.
예를 들면, 교정 렌즈 적용에 있어서, 광학 소자의 상이한 셀은 교정될 눈의 예상 굴절이상(ametropy)에 따라서 굴절률이 광학 소자의 표면을 따라 변화하기에 적합하도록 굴절률이 변화하는 물질을 함유하는 것이 바람직하다.
그럼에도 불구하고, 픽셀의 주기적인 재분할의 경우에 발생되는 기생 이미지(parasitic image) 또는 픽셀의 비주기적인 재분할(상세하게 후술되는 보로노이(Voronoi) 구조)의 경우의 블러링(blurring)과 같은 광학적 결함이 픽셀화된 투명 광학 소자를 착용할 때 나타날 수도 있다는 것에 주목할 수 있다.
본 발명의 하나의 목적은, 예를 들어 일상 생활에서 마주칠 수 있는 다양한 주시 상태를 고려하기에 적합하고 착용자에 대한 시각적 편안함이 향상된 능동 시각 시스템을 맞춤화하기 위한 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 유연한 모듈러 방식으로 하나 이상의 광학 함수의 광학 구성요소에 제공될 수 있는 구조를 제공하는 것이다.
이것을 달성하기 위해서, 본 발명은, 착용자의 눈에 맞춤형 안과용 렌즈를 제공하는 방법으로서, 맞춤형 안과용 렌즈는 이 렌즈의 표면에 병치된 투명한 전기활성 셀 세트를 포함하고, 전기활성 셀 세트는 활성화가능하고 광 위상-변이 분포 함수를 제공하기에 적합한, 착용자의 눈에 맞춤형 안과용 렌즈를 제공하는 방법을 제안하며, 상기 방법은,
- 착용자에게 소정의 굴절 함수(DF(α, β))를 제공하기에 적합한 기준 위상-변이 분포 함수를 제공하는 단계로서, 기준 위상-변이 분포 함수는 기준점(PR)에 대하여 표현되고, 또한 기준 위상-변이 분포 함수는 기준점(PR)에 널(null) 기울기를 갖는, 상기 제공 단계;
- 맞춤형 안과용 렌즈를 착용했을 때 착용자의 눈의 실제 시선 방향(αa, βa)을 결정하는 단계;
- 기준점(PR)을 위치설정하기 위한 기준 시선 방향(αR, βR)을 선택하는 단계;
- 실제점(Pa) 및 기준점(PR)을 계산하는 단계로서, 실제점(Pa)은 착용자의 눈의 실제 시선 방향과 투명한 전기활성 셀 세트 사이의 교점이고, 기준점(PR)은 착용자의 눈의 기준 시선 방향과 투명한 전기활성 셀 세트 사이의 교점에 위치되는, 상기 계산 단계;
- 기준 위상-변이 분포 함수를 벡터(
Figure 112015006297723-pct00001
)에 따라 변이시킴으로써 수정된 위상-변이 분포 함수를 계산하는 단계; 및
- 착용자의 눈에 맞춰진 안과용 렌즈를 제공하기 위해, 수정된 위상-변이 분포 함수에 따라 전기활성 셀을 활성화하는 단계를 포함한다.
본 발명의 구성에 있어서, 용어 "맞춤형 렌즈"는 굴절 함수가 착용자의 요구에 따라 수정될 수 있는 픽셀화된 렌즈를 지시하는데 사용된다.
광 위상-변이가 상이한 값을 취하기에 알맞은 픽셀화된 광학 소자의 개별 셀은 일반적으로 광학 소자의 제조 기술에 의해 결정되는 최소 사이즈를 갖는다. 이러한 최소 사이즈는 원하는 굴절 함수를 충족하기 위한 목표로서 사용되는 광 위상-변이의 분포 함수의 샘플링을 공간적으로 제한한다. 즉, 수치적 요소를 위한 실제의 광 위상-변이 분포 함수는 목표 분포 함수를 대략적으로만 재현한다. 이러한 2개의 분포 함수 사이의 차이는 광학 소자에 의해 실제 생성되는 이미지 운반의 결함이 된다. 특히, 목표 분포 함수가 연속적이거나, 또는 광학 소자의 사용가능한 표면의 부분 내에서 연속적인 경우에도 마찬가지이다.
픽셀 사이의 벽의 소정 폭에 있어서, 이러한 결함은 포장재의 단차의 증대에 따라, 즉 셀의 사이즈의 증대에 따라 현저하게 증가한다. 벽 및 셀의 소정 사이즈와, 소정의 목표 도수 또는 난시와 같은 목표 분포 함수에 있어서, 목표 분포 함수와 픽셀화된 분포 함수 사이의 국부적인 차이는 광학 함수 중심에 대한 거리의 증가에 따라 증가한다. 그 다음에, 픽셀화에 의해 유발된 결함은 착용자의 시선 방향이 이러한 중심으로부터 멀어질 때 증가한다.
본 발명에 따르면, 이제 착용자의 시선 방향에 대해 렌즈의 광학 함수를 센터링하는 것이 가능하다. 착용자의 시선 방향에 대한 렌즈의 광학 함수의 센터링은 PR이 렌즈의 광학 함수의 중심이 되도록 선택함으로써 착용자의 주시 거동에 따라 연속적으로 행해질 수 있다. 그러면, 픽셀화에 의해 유발된 결함은 상당히 최소화되고, 시력의 질이 크게 향상된다.
도 1은 단초점 픽셀화된 렌즈(10)의 이차 위상-변이 분포 함수를 개략적으로 나타낸다. 통상의 경우에, 렌즈의 광학 함수 상에 센터링된 방향 1에서 보여지는 이미지의 품질은 충분히 작은 사이즈의 픽셀에 대해 정확하다. 눈의 시선 방향이 방향 2에 따라 오프셋되는 경우, 이미지의 품질은 많이 저하된다.
본 발명에 따르면, 위상-변이 분포 함수는 시선 방향을 따르며, 그에 따라 눈의 시선 방향에 대해 항상 센터링된 상태로 있다. 따라서, 이미지의 품질은 눈의 시선 방향의 오프셋에 의해 더 이상 방해되지 않는다.
일 실시예에 따르면, 상기 방법은 기술적 수단에 의해, 예를 들어 그러한 디바이스를 제어하는 컴퓨터 수단에 의해 실행된다.
모든 가능한 조합에 따라 조합될 수 있는 다양한 실시예에 따르면,
- 투명한 전기활성 셀 세트는 렌즈의 표면에 평행하게 병치되고;
- 활성화가능한 셀의 광 위상-변이 분포 함수는 각 셀 내에서 실질적으로 일정하고;
- 상기 방법은,
o 착용자에게 복수의 소정의 굴절 함수(DFn(α,β))를 제공하기에 적합한 복수의 기준 위상-변이 분포 함수를 제공하는 단계; 및
o 맞춤형 안과용 렌즈를 착용했을 때 착용자의 눈의 실제 시선 방향(αa,βa)에 따라서 복수의 기준 위상-변이 분포 함수 중에서 기준 위상-변이 분포 함수를 선택하는 단계를 추가로 포함하며;
- 상기 방법은,
o 착용자에게 복수의 소정의 굴절 함수(DFn(α,β))를 제공하기에 적합한 복수의 기준 위상-변이 분포 함수를 제공하는 단계;
o 착용자의 눈의 실제 주시 거리를 결정하는 단계; 및
o 착용자의 눈의 실제 주시 거리에 따라서 복수의 기준 위상-변이 분포 함수 중에서 기준 위상-변이 분포 함수를 선택하는 단계를 추가로 포함하며;
- 기준 위상-변이 분포 함수는, 근거리 시력에 적합한 소정의 굴절 함수(DFNV(α,β))를 착용자에게 제공하기에 적합한 적어도 하나의 기준 위상-변이 분포 함수, 원거리 시력에 적합한 소정의 굴절 함수(DFFV(α,β))를 착용자에게 제공하기에 적합한 적어도 하나의 기준 위상-변이 분포 함수, 및 중간 시력에 적합한 소정의 굴절 함수(DFIV(α,β))를 착용자에게 제공하기에 적합한 적어도 하나의 기준 위상-변이 분포 함수로 구성되는 복수의 기준 위상-변이 분포 함수의 리스트 중에서 선택되고;
- 상기 방법은,
o 근거리 시력에 적합한 소정의 굴절 함수(DFNV(α,β)), 중간 시력에 적합한 소정의 굴절 함수(DFIV(α,β)) 및 원거리 시력에 적합한 소정의 굴절 함수(DFFV(α,β))를 착용자에게 제공하기에 적합한 적어도 3개의 기준 위상-변이 분포 함수를 제공하는 단계;
o 착용자의 눈의 실제 주시 거리를 결정하는 단계; 및
o 착용자의 눈의 실제 주시 거리에 따라서 적어도 3개의 기준 위상-변이 분포 함수 중에서,
* 착용자의 눈의 실제 주시 거리가 제1 범위에 있으면, 근거리 시력에 적합한 소정의 굴절 함수(DFIV(α,β))를 착용자에게 제공하기에 적합한 기준 위상-변이 분포 함수가 선택되고,
* 착용자의 눈의 실제 주시 거리가 제1 범위보다 큰 제2 범위에 있으면, 중간 시력에 적합한 소정의 굴절 함수(DFIV(α,β))를 착용자에게 제공하기에 적합한 기준 위상-변이 분포 함수가 선택되며,
* 착용자의 눈의 실제 주시 거리가 제2 범위보다 큰 제3 범위에 있으면, 원거리 시력에 적합한 소정의 굴절 함수(DFFV(α,β))를 착용자에게 제공하기에 적합한 기준 위상-변이 분포 함수가 선택되도록, 기준 위상-변이 분포 함수를 선택하는 단계를 추가로 포함하며;
맞춤형 안과용 렌즈를 착용했을 때 착용자의 눈의 실제 시선 방향(αa,βa)은 안구-추적기 디바이스에 의해 착용자의 눈의 동공을 추적함으로써 결정된다.
더욱이, 본 발명은, 또한, 프로세서에 액세스 가능하고 이 프로세서에 의해 실행될 때 프로세서가 상기 방법의 상이한 실시예의 단계를 수행하게 하는 명령의 하나 이상의 저장된 시퀀스를 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품을 제안한다.
본 발명은, 또한, 상기 컴퓨터 프로그램 제품의 명령의 하나 이상의 시퀀스를 저장하는 컴퓨터 판독가능한 매체를 제안한다.
게다가, 본 발명은, 또한, 착용자의 눈의 전방에 배치되기에 적합한, 착용자의 눈을 위한 능동 시각 시스템을 제안하며, 상기 능동 시각 시스템은,
- 투명한 전기활성 셀 세트가 표면에 병치된 맞춤형 안과용 렌즈로서, 전기활성 셀 세트는 활성화가능하고 광 위상-변이 분포 함수를 제공하기에 적합하며, 모든 전기활성 셀(24)은 70㎛ 직경의 원에 완전히 포함될 수 있도록 하는 치수를 갖는, 상기 맞춤형 안과용 렌즈;
- 맞춤형 안과용 렌즈를 착용했을 때 착용자의 눈의 실제 시선 방향(αa,βa)을 결정하기에 적합한 디바이스; 및
- 투명한 전기활성 셀 세트 및 실제 시선 방향을 결정하기에 적합한 디바이스에 작동적으로 연결되는 프로세서를 포함하며, 상기 프로세서는,
o 착용자에게 소정의 굴절 함수(DF(α,β))를 제공하기에 적합하고, 기준점(PR)에 대하여 표현되며, 기준점(PR)에 널 기울기를 갖는 기준 위상-변이 분포 함수를 제공하고;
o 기준점(PR)을 위치설정하기 위한 기준 시선 방향(αR,βR))을 선택하고;
o 디바이스로부터 눈의 실제 시선 방향에 의존하는 전기 신호를 수신하고;
o 착용자의 눈의 실제 시선 방향과 투명한 전기활성 셀 세트 사이의 교점인 실제점(Pa), 및 착용자의 눈의 기준 시선 방향과 투명한 전기활성 셀 세트 사이의 교점에 위치되는 기준점(PR)을 계산하고;
o 기준 위상-변이 분포 함수를 벡터(
Figure 112015006297723-pct00002
)에 따라 변이시킴으로써 수정된 위상-변이 분포 함수를 계산하며;
o 착용자의 눈에 맞춰진 안과용 렌즈를 제공하기 위해, 수정된 위상-변이 분포 함수에 따라 전기활성 셀을 활성화하도록 구성된다.
그러므로, 상기 시스템은 안경의 형태이기 때문에 경량이고 매우 콤팩트하다. 상기 시스템은 사용자가 상이한 연속적인 주시 상태를 도모하는 경우에도 일상 생활에서 사용될 수 있다. 특히, 본 발명의 한쌍의 안경을 착용하는 자는 양호한 주시 능력을 갖고서 완전한 이동 자유도를 유지한다.
모든 가능한 조합에 따라 조합될 수 있는 다양한 실시예에 따르면,
- 능동 시각 시스템은 맞춤형 안과용 렌즈를 착용했을 때 착용자의 눈의 실제 주시 거리를 측정하기에 적합한 다른 디바이스를 추가로 포함하며;
- 착용자의 눈의 실제 주시 거리를 측정하기에 적합한 다른 디바이스는 맞춤형 안과용 렌즈를 착용했을 때 착용자의 눈의 실제 주시 거리를 측정하기에 적합한 텔레미터를 포함하며;
- 기준 위상-변이 분포 함수는, 근거리 시력에 적합한 소정의 굴절 함수(DFNV(α,β))를 착용자에게 제공하기에 적합한 적어도 하나의 기준 위상-변이 분포 함수, 원거리 시력에 적합한 소정의 굴절 함수(DFFV(α,β))를 착용자에게 제공하기에 적합한 적어도 하나의 기준 위상-변이 분포 함수, 및 중간 시력에 적합한 소정의 굴절 함수(DFIV(α,β))를 착용자에게 제공하기에 적합한 적어도 하나의 기준 위상-변이 분포 함수로 구성되는 복수의 기준 위상-변이 분포 함수의 리스트 중에서 선택되고;
- 실제 시선 방향을 결정하기에 적합한 디바이스는 눈에 면하는 투명한 전기활성 셀 세트의 면 상에 배치되고;
- 능동 시각 시스템은,
o 맞춤형 안과용 렌즈는 이 렌즈의 표면에 병치된 다른 투명한 전기활성 셀 세트를 추가로 포함하고, 전기활성 셀 세트는 다른 광 위상-변이 분포 함수를 제공하기에 적합하고,
o 투명한 전기활성 셀 세트 및 다른 투명한 전기활성 셀 세트는 렌즈의 광축에 따라 중첩되고,
o 투명한 전기활성 셀 세트에 의해 제공된 광 위상-변이 분포 함수와 다른 투명한 전기활성 셀 세트에 의해 제공된 다른 광 위상-변이 분포 함수의 조합은 합성 굴절 함수를 착용자에게 제공하기에 적합하며,
o 광축에 수직인 표면 상에의 투명한 전기활성 셀 세트의 투영부는 광축에 수직인 표면 상에의 다른 투명한 전기활성 셀 세트의 투영부와 일치하지 않으며, 그에 따라 투명한 전기활성 셀 세트 중 하나에 인접한 일부의 셀들 사이의 경계부는 상기 투영부에서 다른 투명한 전기활성 셀 세트의 셀을 커팅하는, 추가의 특징을 포함하며;
- 능동 시각 시스템은,
o 투명한 전기활성 셀 세트는 벽의 네트워크에 의해 형성되고,
o 셀 중 하나의 중심을 형성하는 각 점의 세트는 렌즈의 표면에서의 불규칙한 점의 세트이며,
o 각 벽의 위치 및 배향은 셀 세트가 렌즈의 표면의 보로노이 분할을 형성하도록 결정되는, 추가의 특징을 포함한다.
본 발명에 따른 능동 시각 시스템은 예를 들어 항공 분야 또는 적응 광학에서의 몇몇 적용에 유리하게 사용될 수 있다.
본 발명의 내용에 포함됨.
본 발명의 다른 특징 및 이점은 이하에 열거된 첨부 도면을 참조하여 비제한적인 예로서 주어진 본 발명의 실시예의 하기 설명으로부터 나타날 것이다.
- 도 1은 표준 단초점 픽셀화된 안과용 렌즈의 위상-변이 함수를 도시한다.
- 도 2는 본 발명에 따른 능동 시각의 사용을 나타내는 평면도이다.
- 도 3은 본 발명에 따른 착용자의 눈을 위한 능동 시각 시스템의 개략도이다.
- 도 4는 맞춤형 안과용 렌즈를 착용자의 눈에 제공하기 위한 본 발명에 따른 방법의 단계를 나타내는 예시적인 흐름도이다.
- 도 5는 도 4의 방법의 개략적인 원리를 도시한다.
- 도 6은 맞춤형 안과용 렌즈를 착용자의 눈에 제공하기 위한 본 발명에 따른 방법의 다른 실시예의 단계를 나타내는 예시적인 흐름도이다.
명확성을 위해, 이들 도면에 나타낸 요소의 치수는 실제 치수에 비례하지 않고, 또한 실제 치수의 비율에 비례하지도 않는다. 또한, 다른 도면에서의 동일한 참조부호는 동일한 요소 또는 동일한 기능을 갖는 요소들을 나타낸다.
도 2를 참조하면, 한쌍의 안경은 프레임(3) 및 2개의 안과용 렌즈(우측 및 좌측 렌즈에 대해 각각 1 및 2로 나타냄)를 포함한다. 프레임(3)은 상대적인 고정 위치에 렌즈(1, 2)를 유지하고, 연속적인 사용 기간 동안에 실질적으로 일정하게 유지하는 방식으로 착용자의 눈의 전방에 이러한 렌즈를 배치가능하게 한다. 렌즈(1, 2)는 안경사에게 알려진 조립 방법 중 하나를 이용하여 프레임(3) 내로 영구적으로 조립될 수 있다.
참조부호(100, 200)는 착용자의 눈을 나타내며, 100은 우측 눈을 가리키고, 200은 좌측 눈을 가리킨다. 착용자 눈(100, 200)의 각각에 대해, 참조부호(S, I, P, L, R)는 공막(sclera), 홍채(iris), 동공(pupil), 각막윤부(limbus) 및 눈의 회전 중심을 각각 나타낸다. 홍채(I)는 동공(P)의 크기를 결정하는 가변적인 내경, 및 일정한 외경을 갖는 원형 링인 것으로 알려져 있다. 각막윤부(L)는 홍채와 공막 사이에서의 홍채(L)의 외측 경계부이다. 그러므로, 이러한 각막윤부는 눈이 그 회전 중심(R)을 중심으로 선회할 때 대응하는 눈에 대해 고정된 일정한 크기의 원이다. 시각적으로, 각막윤부(L)는 백색 공막(S)과 유색 홍채(I) 사이의 원형 경계부이다.
각각의 눈(100, 200)에 대해, 회전 중심(R)과, 대응하는 동공(P)의 중심(A)을 통과하는 각각의 축(D1, D2)은 그 눈의 광축이다. 동공(P)의 중심(A)은 또한 수정체의 정점이다. 광축(D1, D2)은 각각의 눈(100, 200)에 대해 고정되고, 그에 따라 각막윤부(L)와 함께 회전한다. 눈(100, 200)의 광축(D1, D2)은 공통점(C)으로 수렴하며, 이러한 공통점(C)은 눈의 수렴점으로 불리고 주어진 순간에 착용자에 의해 보여질 가상 물체의 위치이다. 광축(D1, D2)의 평균 방향(D0)은 그 순간에 착용자의 시선 방향이다. 통상, 시선 방향(D0)은 2개의 눈의 회전 중심(R) 사이의 선분의 중점과 수렴점(C)을 연결한다. 도 2에서 D로 나타내는 관찰 거리는 회전 중심(R)에 대한 수렴점(C)의 거리이다.
도 2에 도시된 바와 같은 특정 실시예에 이제 기재되는 본 발명은 착용자의 얼굴에 대한 시선 방향(D0)의 결정에 기초한다. 이것을 달성하기 위해서, 착용자의 시선 방향을 결정하기 위한 방법이 실행된다. 예를 들면, 특허문헌 WO 2010/130932 A1은 착용자의 시선 방향을 결정하기 위한 그러한 방법을 제안한다.
특허문헌 WO 2010/130932 A1에 있어서, 시선 방향(D0)은 대응하는 렌즈(1, 2)에 대한 각 눈(100, 200)의 회전 위치를 감지함으로써 결정된다. 그에 따라, 특허문헌 WO 2010/130932 A1에 따른 각 렌즈(1, 2)는 대응하는 눈(100, 200)의 광축(D1, D2)의 각도 위치를 결정가능하게 한다. 다음에, 착용자의 시선 방향(D0)은 2개의 광축(D1, D2)의 각각의 위치로부터 추정된다.
각 눈의 광축의 위치를 규정하기 위해서, 각각 2개의 각도, 즉 앙각(elevation) 및 이심도(eccentricity)로 각각 불리는 α 및 β가 사용된다. 앙각(α)은 통상 양쪽 눈(100, 200)에 대해 동일하고, 착용자의 머리가 수직일 때 수평인 기준 평면과 각 광축(D1, D2) 사이의 각도이다. 그리고, 시선 방향(D0)에 대한 앙각값은 또한 이러한 공통의 값과 같다.
각 눈의 광축(D1, D2)의 이심도(β)는 착용자의 머리가 수직일 때 수직인 얼굴의 정중면과 이러한 축 사이의 각도이다. 이심도(β)는 각 눈에 대한 착용자의 코의 방향에서 양(positive)으로서 고려될 수 있으며, 일반적으로 동일한 순간에 2개의 눈에 대해 별개인 절대값을 갖는다. 이들 2개의 절대값 사이의 차이는 관찰 거리(D)를 의미하는 눈의 수렴을 결정한다. 시선 방향(D0)에 대한 방위각 값은 바로 위에 지적된 이심 각도의 방위 규정을 이용한 2개의 눈에 대한 각각의 이심도값의 차이의 절반과 같다.
실제로, 각 눈(100, 200)의 광축(D1, D2)의 앙각 및 이심도는 그 눈의 각막윤부(L)의 위치에 기초하여 결정될 수도 있다.
소정의 시선 방향은 쌍(α,β)에 대응한다.
기준 좌표계(α,β)에 있어서, 즉, 착용자의 각 시선 방향에 따라 착용자의 시각적 결함을 교정하기에 적합한 굴절 함수(DF(α,β))를 규정하는 것이 당업자에게 잘 알려져 있다.
이제, 본 발명에 따른 착용자의 눈을 위한 능동 시각 시스템 시각 시스템이 도 3을 참조하여 상세하게 설명된다.
착용자의 눈(100, 200)을 위한 능동 시각 시스템(20)은 맞춤형 안과용 렌즈(22)를 포함한다. 능동 시각 시스템은 착용자의 눈의 전방에 배치되기에 적합하다.
맞춤형 안과용 렌즈는 상기 렌즈의 표면에 평행하게 병치된 투명한 전기활성 셀(electroactive cell) 세트(24)를 포함한다. 상기 셀 세트는 각 셀 내에 실질적으로 일정한 값을 갖는 광 위상-변이 분포 함수를 제공하기에 적합하다.
바람직하게는, 각 셀(26)은 활성 전자재료(active electro-material)로 충전되어, 개별 전극(28)에 의해 유도된 전기장의 작용하에서 서로 독립적으로 각 픽셀에서 굴절률이 변경될 수 있다.
물론, 능동 시각 시스템은 조절된 전기장을 제공하기에 적합한 디바이스(30)를 포함한다.
도 3은 평면 표면을 갖는 픽셀화된 렌즈를 도시한다. 그럼에도 불구하고, 표면은 특정되지 않을 수 있다. 실제로, 당업자에게는, 특정되지 않은 표면을 갖는 픽셀화된 안과용 렌즈를 제공하는 것이 잘 알려져 있다.
셀 세트는 각 셀 내에 일정한 값을 갖는 광 위상-변이 분포 함수를 제공하기에 적합하다.
유리하게는, 셀 세트는 렌즈의 전체 표면을 커버한다. 이것은 착용자에게 넓은 시야에서 양호한 시력을 제공할 수 있게 한다.
또한, 착용자의 눈을 위한 능동 시각 시스템은 맞춤형 안과용 렌즈 착용시에 착용자의 눈의 실제 시선 방향(αa,βa)을 결정하기에 적합한 디바이스(32)를 포함한다.
예를 들면, 상기 디바이스는 특허문헌 WO 2010/130932 A1에 따라 착용자의 시선 방향을 특징짓기에 적합하다.
이러한 디바이스는 눈에 면하는 투명한 전기활성 셀 세트의 일 면 상에 배치될 수 있다.
예를 들면, 디바이스(32)는 맞춤형 안과용 렌즈 착용시에 착용자의 눈의 실제 시선 방향(αa,βa)을 결정하기에 적합한 안구-추적기 시스템(eye-tracker system))을 포함한다.
또한, 능동 시각 시스템은 투명한 전기활성 셀 세트 및 디바이스에 작동적으로 연결되는 프로세서(36)를 포함하는 제어 유닛(34)을 추가로 포함한다. 그에 따라, 프로세서(36)는 눈의 실제 시선 방향에 의존하는 전기 신호를 상기 디바이스(32)로부터 수신하도록 구성된다.
더욱이, 프로세서는 착용자에게 소정의 굴절 함수(DF(α,β)를 제공하기에 적합한 기준 위상-변이 분포 함수를 제공하고 기준 시선 방향(αR,βR)을 선택하도록 구성된다.
이것을 달성하기 위해서, 제어 유닛(34)은 기준 제어 신호가 저장된 메모리(38)를 포함하며; 기준 제어 신호는 각 전기활성 셀을 활성화하여 기준 위상-변이 분포 함수를 제공하기에 적합하다.
투명한 전기활성 셀 세트를 활성화하는 것은 개별 셀을 구동하기 위한 픽셀화된 위상-변이 분포 함수의 사용을 내재적으로 필요로 한다. 픽셀화 작업은 사전에 수행될 수 있거나, 또는 시선 방향의 변화마다 수행될 수도 있다. 제1 경우는 계산 로드(calculation load) 면에서 유리하고; 제2 경우는 수정된 위상-변이 분포 함수를 위치설정하기 위한 정밀도 면에서 유리하다.
보다 정확하게는, 제1 경우에 있어서, 셀 세트가 규칙적이고 주기적인 공간 재분할을 갖는 일정한 형상 사이즈 셀을 포함하며, 기준 제어 신호는 전기활성 셀 세트의 사이즈, 형상 및 위치에 따라 상기 기준 위상-변이 분포 함수 상에 한번 수행되는 픽셀화 작업의 결과를 포함한다. 그리고, 이러한 기준 제어 신호는 시선 방향에 따라 변이된다.
유리하게는, 기준 제어 신호는 제어 유닛(34) 및 메모리(38)에 대한 액세스를 제공하는 접촉 연결부 없이 또는 전용 커넥터를 통해 능동 시각 시스템 내에 업로딩될 수 있다. 이것은 착용자의 안과 교정의 요구 변화에 대해 기준 제어 신호의 손쉬운 업데이트를 허용한다.
기준 위상-변이 분포 함수와 연관된 기준 시선 방향(αR,βR)이 또한 메모리에 저장된다. 작동시에, 프로세서는, 메모리에서, 기준 위상-변이 분포 함수와 연관된 기준 시선 방향(αR,βR)을 판독한다.
그 다음에, 프로세서(36)는 실제점(Pa) 및 기준점(PR)을 계산하도록 구성된다. 상기 실제점(Pa)은 착용자의 눈의 실제 시선 방향과 투명한 전기활성 셀 세트 사이의 교점에 의해 정의되고, 기준점(PR)은 착용자의 눈의 기준 시선 방향과 투명한 전기활성 셀 세트 사이의 교점에 의해 정의된다.
대안적으로, 기준점(PR)이 저장되고, 기준 시선 방향(αR,βR)이 계산된다.
또한, 프로세서는, 기준 위상-변이 분포 함수를 벡터(
Figure 112015006297723-pct00003
)에 따라 변이시킴으로써 수정된 위상-변이 분포 함수를 계산하고, 착용자의 눈에 맞춰진 안과용 렌즈를 제공하기 위해, 수정된 위상-변이 분포 함수에 따라 전기활성 셀을 활성화하도록 구성된다. 또한, 프로세서는, 시선 방향의 함수에서 착용자의 눈의 난시축 방향의 변화를 고려하여 착용자의 눈에 맞춰진 안과용 렌즈를 제공하기 위해, 사전규정된 각도값에 따라 기준 위상-변이 분포 함수를 회전시킴으로써 수정된 위상-변이 분포 함수를 계산하도록 추가로 구성되는 것이 유리하다.
상기 디바이스는 도 4를 참조하는 본 발명에 따른 방법(400)의 단계를 수행하기에 적합하다.
상기 방법은 착용자에게 소정의 굴절 함수(DF(α,β)를 제공하기에 적합한 기준 위상-변이 분포 함수를 제공하기 위한 단계(402)를 포함한다.
이러한 굴절 함수는 착용자의 시각적 결함을 교정하기 위해 사전 계산된다. 그 다음에, 기준 위상-변이 분포 함수는 기준점(PR)과 관련하여 소정의 굴절 함수(DF(α,β))를 착용자에게 제공하도록 계산된다. 예를 들면, 굴절 함수(DF(α,β))는 회전 대칭을 포함하고, PR은 굴절 함수(DF(α,β))의 대칭 중심에 위치된다.
다음에, 각 전기활성 셀은 계산된 위상-변이 분포 함수에 따라 활성화된다.
그 다음에, 맞춤형 안과용 렌즈를 착용했을 때 착용자의 눈의 실제 시선 방향(αa,βa)을 결정하기 위한 단계(404)로 이행한다. 예를 들면 또한 바람직하게는, 착용자의 눈의 실제 시선 방향(αa,βa)은 안구-추적기 디바이스에 의해 착용자의 눈의 동공을 추적함으로써 결정된다. 상술한 바와 같이, 착용자의 실제 시선 방향을 결정하기 위한 특허문헌 WO 2010/130932 A1에 따른 방법이 예를 들어 수행된다.
기준 시선 방향(αR,βR)이 단계(406) 동안에 선택된다.
예를 들면, 기준 시선 방향(αR,βR)이 주 시선 방향이다.
더욱이, 상기 방법은 실제점(Pa) 및 기준점(PR)을 계산하기 위한 단계(408)를 포함한다. 실제점(Pa)은 이전에 감지된 착용자의 눈의 실제 시선 방향과 투명한 전기활성 셀 세트 사이의 교점이다. 기준점(PR)은 착용자의 눈의 기준 시선 방향과 투명한 전기활성 셀 세트 사이의 교점이다.
다음에, 단계(410)에서, 수정된 위상-변이 분포 함수는 벡터(
Figure 112015006297723-pct00004
)에 따라 기준 위상-변이 분포 함수를 변이함으로써 계산된다.
또한, 상기 방법은 착용자의 눈에 맞춰진 안과용 렌즈를 제공하기 위해 상기 수정된 위상-변이 분포 함수에 따라 전기활성 셀을 활성화하기 위한 단계(412)를 포함한다.
도 5는 이러한 방법에 의해 얻어진 결과를 도시한다. 도 1의 픽셀화된 렌즈의 동일한 위상 함수가 나타나 있다. 그에 따라, 착용자의 눈이 방향 1에서 볼 때, 보여진 이미지의 품질은 렌즈의 굴절 함수가 기준 시선 방향 상에 센터링되므로 적절하다. 그리고, 착용자의 눈이 예를 들어 렌즈의 주변부를 통과하는 방향 2에서 볼 때, 착용자의 시각적 결함을 교정하도록 사전에 계산된 도수 및 난시값의 면에서의 동일한 굴절 함수가 적용된다.
예시
550㎚ 파장의 단색광에 의해 조명되고 그 위상-변이 분포 함수가 굴절력(P)에 해당하는 이차함수인 픽셀화된 렌즈를 고려하자. 이러한 렌즈의 모든 픽셀은 정사각형 형상을 갖고, 그 피치는 p로 나타낸다. 픽셀 사이의 벽의 크기는 제로로 고려된다. 이러한 렌즈의 동공은 정사각형 A×A인 것으로 가정되고, 여기서 A=6㎜이다.
간행물(Shape of diffraction orders of centered and decentered pixelated lenses. Appl. Opt., 49(6) :1054-1064, 2010 from Marius Peloux, Pierre Chavel, Francis Goudail, and Jean Taboury)로부터 계산된 표에서는, (0,0) 회절 차수 유효부에 대응하는 유효한 광(η(0,0))의 부분을 나타내고 있고, 나머지 광은 기생 이미지에 대응하는 다른 회절 차수로 회절된다.
P=2δ인 경우, 픽셀 피치(p)가 매우 작은 값, 예를 들어 5㎛가 아니라면, η(0,0)은 안과 광학에서 비허용 값을 표시하는 것을 알 수 있다.
P가 보다 낮은 값, 즉 P=0.5δ인 경우, 50㎛까지 픽셀 피치를 허용할 수 있다. 그에 따라, 본 발명은 전형적으로 피치가 50㎛ 미만인, 즉 픽셀이 ≒70㎛ 직경의 원에 완전히 포함될 수 있도록 하는 치수를 갖는 전기활성 셀(픽셀) 세트를 처리한다.
η(0,0), A=6㎜, P=2δ, λ=550㎚
P(㎛) 100 50 5
η(0,0) 0,19 0,57 1-6,5.10-3
표 1의 결과에 이르는 조건은 렌즈 동공이 렌즈의 이차함수에 대하여 센터링되는 경우에 얻어졌다. 통상의 경우에, 착용자의 시선 방향이 픽셀화된 렌즈의 중심으로부터 이동된 상황에 대응하는, 동공이 렌즈의 이차함수에 대해 디센터링(decentering)되는 경우를 설명하기 위해서, 2δ(디옵터)인 굴절력을 갖고 5㎛-정사각형 픽셀을 가지며, 인접한 셀 사이의 벽의 사이즈가 제로인 것으로 고려되는 렌즈에 대한 본 발명의 관심부를 정량화하도록 시험이 수행되었다.
6㎜ 직경을 갖는 고정된 동공에 대해 착용자의 눈의 시선 방향의 10㎜의 수평 이동에 대하여, 간단히 평면 렌즈 상에 부착된 것으로 가정하고, 착용자가 렌즈의 에지에서 보는 경우에 대응하는 이차의 위상-변이 분포 함수를 고려하여, 착용자에 대한 유효한 광의 양은 (0,0) 회절 차수 유효부에 대응하는 0.89와 같다. 이것은 안과 광학에서 허용가능하지 않다.
본 발명에 따르면, 렌즈의 광학 함수가 착용자의 시선을 따를 때, 상황은 항상 널 이동(null translation)의 경우로 돌아가며, 따라서 착용자에 대한 유효한 광의 양은 본 발명의 능동 시각 시스템의 관심부를 나타내는 0.994=1-1,65 10-3과 같다.
굴절력이 5δ이면, 이러한 유효한 광의 양은 ≥0.96보다 높다. 결과적으로, 높은 굴절력을 갖는 본 발명에 따른 맞춤형 렌즈를 갖는 것이 가능하다.
시선 방향에 대한 분포 함수의 센터링이 주요 관심사인 난시 위상-변이 분포 함수의 경우에 동일한 추론이 적용된다.
본 발명의 유리한 실시예에 있어서, 이러한 기준점(PR)의 근처에 있어서 픽셀화에 의해 야기된 회절 효과를 저감하기에 적합한 위상-변이 분포 함수를 고려한다. 기준점(PR)에 널 기울기(null gradient)를 갖는 위상-변이 분포 함수를 고려하자. 이러한 조건은 예를 들어 기준점(PR) 상에 센터링된 디포커싱(defocusing)만의 함수 또는 난시만의 함수를 고려하면 만족된다.
착용자의 시선 방향이 변화하면, 고려된 굴절 함수의 픽셀화된 버전인 광학 함수는, 시선 방향과 픽셀화된 렌즈의 교점(Pa)에서 굴절 위상-변이 분포 함수의 널 기울기를 항상 유지하도록 한다.
Pa에서 굴절 위상-변이 분포 함수의 널 기울기를 항상 유지하는 것은 현저한 효과를 갖는다. 실제로, 일차 근축 근사(first order paraxial approximation)에 있어서, 이것은시선 방향과 무관하게 착용자 시야의 중심에 프리즘 편차가 부재함을 시사한다. 그리고, 픽셀화에 의해 야기된 기생 회절 영향이 최소화되는 점에 부가하여, 위상-변이 분포 함수의 센터링 때문에, 착용자는 일반적인 단초점 렌즈에서와 마찬가지로 배열 변화를 초래하는 프리즘 편차에 의해 결코 영향을 받지 않는다.
본 방법의 제2 실시예에 따르면, 상기 방법은 착용자에게 복수의 소정의 굴절 함수(DFn(α,β))를 제공하기에 적합한 복수의 기준 위상-변이 분포 함수를 제공하기 위한 단계(420)를 추가로 포함한다.
예를 들면, 각각의 소정의 굴절 함수(DFn(α,β))는 특정 활동(독서, 자가 활동 ...)에 적합한 상이한 도수 및/또는 난시를 제공하기에 적합하다.
복수의 제어 신호는 사전에 계산되어 메모리에 기록된다. 각각의 제어 신호는 복수의 소정의 굴절 함수(DFn(α,β)) 중에서 소정의 굴절 함수(DFn(α,β))를 착용자에게 제공하기 위해 전체 전기활성 셀을 활성화하기에 적합하다.
제1 서브실시예에 따르면, 이러한 단계(420)는 복수의 기준 위상-변이 분포 함수 중에서 기준 위상-변이 분포 함수를 선택하기 위한 단계(422)로 이행된다. 이러한 선택은 맞춤형 안과용 렌즈를 착용했을 때 착용자의 눈의 실제 시선 방향(αa,βa))의 함수로서 실행된다.
예를 들면, 기준 위상-변이 분포 함수는,
- 근거리 시력에 적합한 소정의 굴절 함수(DFNV(α,β))를 착용자에게 제공하기에 적합한 적어도 하나의 기준 위상-변이 분포 함수,
- 원거리 시력에 적합한 소정의 굴절 함수(DFFV(α,β))를 착용자에게 제공하기에 적합한 적어도 하나의 기준 위상-변이 분포 함수, 및
- 중간 시력에 적합한 소정의 굴절 함수(DFIV(α,β))를 착용자에게 제공하기에 적합한 적어도 하나의 기준 위상-변이 분포 함수로 구성되는 복수의 기준 위상-변이 분포 함수의 리스트 중에서 선택된다.
다른 예시에 있어서, 기준 위상-변이 분포 함수는 시선 방향에 따라서 다양한 난시축 방향을 갖는다. 예를 들면, 난시값 및 난시축 방향은 근거리 시력, 원거리 시력 및 중간 시력에 대해 상이하다.
제2 서브실시예에 따르면, 착용자의 눈의 실제 주시 거리(viewing distance)를 결정하기 위한 단계(424)는 단계(420) 이후에, 그리고 단계(426)에서 착용자의 눈의 실제 주시 거리에 따라 복수의 기준 위상-변이 분포 함수 중에서 기준 위상-변이 분포 함수를 선택하기 전에 수행된다.
물론, 이러한 제2 서브실시예는 제1 서브실시예와 양립가능하다. 따라서, 기준 위상-변이 분포 함수는 착용자의 눈의 실제 시선 방향(αa,βa) 및/또는 실제 주시 거리 모두의 함수로서의 복수의 기준 위상-변이 분포 함수 중에서 선택될 수 있다.
실제 주시 거리의 정의는 기준 위상-변이 분포 함수를 선택할 수 있는 방식에 크게 영향을 미치지 않는다. 실제 주시 거리는 물체와 렌즈의 전면의 이격 거리, 또는 물체와 착용자의 눈의 동공의 이격 거리, 또는 심지어 물체와 착용자의 눈의 회전 중심의 이격 거리로서 평가될 수 있다. 이전의 것들 중에서의 실제 주시 거리의 정의의 선택은 후술하는 실제 주시 거리를 측정하기에 적합한 디바이스와 주로 관련된다. 예를 들면, 근거리 시력에 적합한 소정의 굴절 함수(DFNV(α,β)), 중간 시력에 적합한 소정의 굴절 함수(DFIV(α,β)) 및 원거리 시력에 적합한 소정의 굴절 함수(DFFV(α,β)를 착용자에게 제공하기에 적합한 적어도 3개의 기준 위상-변이 분포 함수가 제공될 수 있다.
다음에, 착용자의 눈의 실제 주시 거리가 결정된다.
기준 위상-변이 분포 함수는 착용자의 눈의 실제 주시 거리에 따라서 적어도 3개의 기준 위상-변이 분포 함수 중에서 선택된다:
- 착용자의 눈의 실제 주시 거리가 제1 범위, 예를 들어 0.20m 내지 0.45m의 범위에 있으면, 근거리 시력에 적합한 소정의 굴절 함수(DFNV(α,β))를 착용자에게 제공하기에 적합한 기준 위상-변이 분포 함수가 선택되고,
- 착용자의 눈의 실제 주시 거리가 제1 범위보다 큰 제2 범위, 예를 들어 0.45m 내지 1.50m의 범위에 있으면, 중간 시력에 적합한 소정의 굴절 함수(DFIV(α,β))를 착용자에게 제공하기에 적합한 기준 위상-변이 분포 함수가 선택되며,
- 착용자의 눈의 실제 주시 거리가 제2 범위보다 큰 제3 범위, 예를 들어 1.50m 초과의 범위에 있으면, 원거리 시력에 적합한 소정의 굴절 함수(DFFV(α,β))를 착용자에게 제공하기에 적합한 기준 위상-변이 분포 함수가 선택된다.
여기서, "제1 범위보다 큰 제2 범위"는 제2 범위의 각 값이 제1 범위의 각 값보다 큰 것으로 이해되어야 한다. 물론, 이러한 정의는 제2 범위보다 큰 제3 범위에 준용된다.
어떠한 실시예에서도 그러한 방법에 따르면, 굴절력이 착용자 요구에 따라 변할 수 있는 안과용 렌즈를 제공하는 것이 가능하고, 그에 따라 이러한 렌즈는 유연한 수정체의 역할을 한다. 보다 일반적으로, 픽셀화의 이점은 임의의 위상-변이 함수가 끊임없이 렌즈의 임의의 부위에서 렌즈에 코드화될 수 있고 시간에 따라 달라질 수 있다는 것이다.
노안인 착용자에 대해서, 도수 교정의 값은 근거리 시력에 대한 수용의 어려움으로 인해 원거리 시력 및 근거리 시력에 대해 상이하다. 따라서, 처방전은 원거리 시력에 대한 도수값, 및 원거리 시력과 근거리 시력 사이의 도수 증분을 나타내는 가입 도수를 포함한다. 가입 도수는 처방된 가입도(addition)로 불린다. 노안을 보상하는 안과용 렌즈는 다초점 렌즈이고, 가장 적합하게는 누진 다초점 렌즈이다. 복수의 소정의 굴절 함수를 갖는 본 발명에 따른 능동 시각 시스템은 렌즈의 주변 구역에 위치된 난시 결함을 갖는 단점없이 다초점 렌즈와 동일한 광학 함수를 보장한다. 또한, 이것은 어떠한 시선 방향이라도 폭넓은 시야를 허용한다. 따라서, 이러한 능동 시각 시스템은 노안을 보상하는데 사용될 수 있고, 안경을 벗을 필요없이 안경 착용자가 광범위한 거리에 걸쳐서 물체를 볼 수 있게 한다.
본 방법의 제2 서브실시예를 달성하기 위해서, 제2 실시예에 따른 능동 시각 시스템은 맞춤형 안과용 렌즈를 착용했을 때 착용자의 눈의 실제 주시 거리를 측정하기에 적합한 다른 디바이스를 추가로 포함한다.
예를 들면, 상기 다른 디바이스는 착용자의 2개의 눈 각각의 실제 시선 방향의 측정값을 합성하고, 맞춤형 안과용 렌즈를 착용했을 때 착용자의 눈의 실제 주시 거리를 평가하는데 사용되는 수렴 거리를 이들 2개의 방향으로부터 결정한다.
다른 예시에 있어서, 상기 다른 디바이스는 맞춤형 안과용 렌즈를 착용했을 때 착용자의 눈의 실제 주시 거리를 측정하기에 적합한 텔레미터(telemeter)를 포함한다.
또한, 다른 디바이스는 눈에 면하는 투명한 전기활성 셀 세트의 면 상에 배치될 수 있다.
본 출원인은, 예를 들어 특허문헌 FR1152134 및 특허문헌 WO 2011/144852 A1에서, 사실상의 픽셀 사이즈 감소(픽셀 중첩) 및 픽셀화에 의해 유발된 결함의 유리한 재분할(보로노이 구조)을 각각 허용하여 셀의 최소 사이즈를 강요하는 기술적 한계를 극복하고, 따라서 착용자에 의해 지각되는 기능장애(embarrassment)를 최소화할 수 있게 하는 셀 구조를 갖는 투명한 광학 구성요소를 또한 제안하였다.
상술한 바와 같이, 픽셀화된 셀 세트에 의해 유발된 결함은 셀의 사이즈에 의존한다.
이러한 단점을 크게 감소시키기 위해서, 특허문헌 FR1152134는 광학 소자의 광축에 따라 중첩된 복수의 층을 포함하는 투명한 광학 소자를 제안한다. 각 층은 광축에 수직하게 연장되고, 인접한 셀의 포장재로 구성된다. 각 층에 대해, 광 위상-변이 분포 함수는 상술한 바와 같이 이러한 층의 각 셀 내에 일정한 값을 갖는다. 그리고, 광학 소자의 굴절 함수는 상기 층들의 각각의 광 위상-변이 분포 함수의 조합에서 기인한다.
셀의 다른 세트는 각 셀 내에 일정한 값을 갖는 다른 광 위상-변이 분포 함수를 제공하기에 적합하다. 투명한 셀 세트에 의해 제공된 광 위상-변이 분포 함수와 다른 투명한 셀 세트에 의해 제공된 다른 광 위상-변이 분포 함수의 조합은 합성 굴절 함수를 착용자에게 제공하기에 적합하다.
광축에 수직인 표면 상에의 투명한 전기활성 셀 세트의 투영부는 광축에 수직인 상기 표면 상에의 다른 투명한 전기활성 셀 세트의 투영부와 일치하지 않으며, 그에 따라 투명한 셀 세트 중 하나에 인접한 일부의 셀들 사이의 경계부는 상기 투영부에서 다른 투명한 셀 세트의 셀을 커팅한다.
따라서, 투영 표면에서, 층들 중 하나의 셀 자체는 다른 층의 셀간 경계에 의해 분할된다. 다음에, 2개의 층의 중첩부는 각 층의 셀의 치수 이하인 치수를 갖는 유효한 셀로 분할되는 것으로 보인다. 즉, 층들의 중첩부는 최적화 프로세스의 결과로서 소정의 굴절 함수를 생성하도록 유효한 셀의 겉보기 사이즈를 감소시킬 수 있게 한다. 이러한 이유 때문에, 본 발명의 광학 소자의 광 위상-변이 분포 함수는 목표 분포 함수에 대하여, 특히 연속하거나 부분적으로 연속하는 목표 분포 함수에 대해 아주 작은 차이를 나타낼 수 있다. 이것은 회절된 기생광의 세기를 저감시키고 각도적으로 최상으로 다시 떠나게 한다. 이것에 의해, 이러한 기생광은 덜 지각될 수 있다.
특허문헌 FR1152134에 개시된 발명은 본 발명과 양립가능하다.
그래서, 능동 시각 시스템의 제3 실시예에 따르면, 맞춤형 안과용 렌즈는 이 렌즈의 표면에 평행하게 병치된 다른 투명한 전기활성 셀 세트를 추가로 포함한다. 투명한 전기활성 셀 세트 및 다른 투명한 전기활성 셀 세트는 렌즈의 광축에 따라 중첩된다.
특허문헌 WO 2011/144852 A1은 픽셀화된 렌즈의 픽셀의 형태 및 분포에서의 무질서(disorder)가 유발되는 셀 구조를 갖는 투명한 광학 구성요소를 제안한다. 이러한 무질서는 픽셀의 주기적인 재분할을 갖는 렌즈와 연관된 기생 차수의 회절을 착용자에게 덜 불편한 확산 포그로 변환할 수 있게 한다.
특허문헌 WO 2011/144852 A1에 개시된 발명은 본 발명과 양립가능하다.
그래서, 이전의 실시예와 양립가능한 능동 시각 시스템의 제4 실시예에 따르면, 투명한 전기활성 셀 세트는 벽의 네트워크에 의해 형성된다. 각 벽의 위치 및 배향은 렌즈의 표면의 최적화된 보로노이 분할을 형성한다.
더욱이, 본 발명은, 또한, 프로세서에 액세스 가능하고 이 프로세서에 의해 실행될 때 프로세서가 상기의 방법의 상이한 실시예의 단계를 수행하게 하는 명령의 하나 이상의 저장된 시퀀스를 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품에 관한 것이다.
본 발명은, 또한, 상기 컴퓨터 프로그램 제품의 명령의 하나 이상의 시퀀스를 가지는 컴퓨터 판독가능한 매체를 제안한다.
다른 특별한 언급이 없는 한, 하기의 설명으로부터 명백한 바와 같이, 명세서 전체에 걸쳐서 "평가(evaluating)", "컴퓨팅(computing)", "계산(calculating)", "생성(generating)" 등과 같은 용어를 이용한 설명은 컴퓨팅 시스템의 레지스터 및/또는 메모리 내의 전자량과 같은 물리량으로 표현된 데이터를 컴퓨팅 시스템의 메모리, 레지스터 또는 다른 이러한 정보 저장, 전송 또는 표시 장치 내의 물리량으로 유사하게 표현된 다른 데이터로 처리 및/또는 변환하는 컴퓨터 또는 컴퓨팅 시스템, 또는 유사한 전자 컴퓨팅 장치를 지칭한다.
본 발명의 실시예는 본 명세서에서 작업을 수행하기 위한 장치를 포함할 수 있다. 이러한 장치는 원하는 목적을 위해 특별히 구성될 수 있거나, 컴퓨터에 저장된 컴퓨터 프로그램에 의해 선택적으로 활성화 또는 재설정되는 범용 컴퓨터 또는 디지털 신호 프로세서(Digital Signal Processor; "DSP")를 포함할 수도 있다. 이러한 컴퓨터 프로그램은 플로피 디스크, 광디스크, CD-ROM, 자기광학 디스크, 읽기 전용 메모리(ROM), 랜덤 액세스 메모리(RAM), 전기적으로 프로그램 가능한 읽기 전용 메모리(EPROM), 전기적으로 소거 및 프로그램 가능한 읽기 전용 메모리(EEPROM), 자기 또는 광카드를 포함하는 임의의 타입의 디스크, 또는 전자적 명령을 저장하는데 적합하고 컴퓨터 시스템 버스에 결합될 수 있는 임의의 다른 타입의 매체와 같은 컴퓨터 판독가능한 저장 매체에 저장될 수 있지만, 이에 한정되지는 않는다.
본 명세서에 나타낸 프로세스 및 디스플레이는 본질적으로 임의의 특정 컴퓨터 또는 다른 장치에 관련되는 것은 아니다. 다양한 범용 시스템이 본 명세서의 교시에 따른 프로그램과 함께 사용될 수 있거나, 원하는 방법을 수행하기 위해 보다 특화된 장치를 구성하는 것이 편리할 수도 있다. 이러한 다양한 시스템에 대한 바람직한 구성이 하기의 설명으로부터 명백해진다. 또한, 본 발명의 실시예는 임의의 특별한 프로그래밍 언어에 대하여 기술되지 않았다. 다양한 프로그래밍 언어가 본 명세서에 기술된 본 발명의 교시를 구현하는데 이용될 수 있음이 이해될 것이다.
보다 일반적으로, 본 발명은 개시되고 나타낸 예에 한정되지 않는다는 것에 주목해야 한다.
특히, 개시된 예에서는, 렌즈가 단초점 또는 다초점 렌즈이다. 그럼에도 불구하고, 본 발명은 난시의 결함 또는 다른 시각적 결함의 교정과 연관된 픽셀화된 렌즈에 동일한 방식으로 적용된다.

Claims (15)

  1. 착용자의 눈에 맞춤형 안과용 렌즈를 제공하는 방법으로서, 상기 맞춤형 안과용 렌즈는 상기 맞춤형 안과용 렌즈의 표면에 병치된 투명한 전기활성 셀(24) 세트를 포함하고, 상기 전기활성 셀 세트는 활성화가능하고 광 위상-변이 분포 함수를 제공하기에 적합하며, 전기활성 셀(24) 각각은 70㎛ 직경의 원에 완전히 포함되고, 투명한 전기활성 셀 세트의 전기활성 셀들 간의 피치는 50㎛보다 작고, 착용자의 눈에 맞춤형 안과용 렌즈를 제공하는 방법에 있어서,
    - 착용자에게 소정의 굴절 함수(DF(α,β))를 제공하도록 구성된 기준 위상-변이 분포 함수를 제공하는 단계(402)로서, 상기 기준 위상-변이 분포 함수는 기준점(PR)에 대하여 표현되고, 상기 기준 위상-변이 분포 함수는 상기 기준점(PR)에 널 기울기를 갖는, 상기 제공 단계(402);
    - 상기 맞춤형 안과용 렌즈를 착용했을 때 착용자의 눈의 실제 시선 방향(αa,βa)을 결정하는 단계(404);
    - 상기 기준점(PR)을 위치설정하기 위한 기준 시선 방향(αR,βR)을 선택하는 단계(406);
    - 실제점(Pa) 및 기준점(PR)을 계산하는 단계(408)로서, 상기 실제점(Pa)은 착용자의 눈의 실제 시선 방향과 투명한 전기활성 셀 세트 사이의 교점이고, 상기 기준점(PR)은 착용자의 눈의 기준 시선 방향과 투명한 전기활성 셀 세트 사이의 교점에 위치되는, 상기 계산 단계(408);
    - 상기 기준 위상-변이 분포 함수를 벡터(
    Figure 112019085867974-pct00005
    )에 따라 변이시킴으로써 수정된 위상-변이 분포 함수를 계산하는 단계(410); 및
    - 착용자의 눈에 맞춰진 안과용 렌즈를 제공하기 위해, 상기 수정된 위상-변이 분포 함수에 따라 전기활성 셀을 활성화하는 단계(412)를 포함하는, 착용자의 눈에 맞춤형 안과용 렌즈를 제공하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    - 착용자에게 복수의 소정의 굴절 함수(DFn(α,β))를 제공하도록 구성된 복수의 기준 위상-변이 분포 함수를 제공하는 단계(420); 및
    - 상기 맞춤형 안과용 렌즈를 착용했을 때 착용자의 눈의 실제 시선 방향(αa,βa)에 따라서 복수의 기준 위상-변이 분포 함수 중에서 기준 위상-변이 분포 함수를 선택하는 단계(422)를 추가로 포함하고,
    맞춤형 안과용 렌즈는 2디옵터와 동일한 굴절력을 가지고 투명한 전기활성 셀 세트의 전기활성 셀들 각각은 5㎛의 정사각형 픽셀을 형성하고, 투명한 전기활성 셀 세트의 전기활성 셀들 간의 상기 피치는 5㎛인, 착용자의 눈에 맞춤형 안과용 렌즈를 제공하는 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    - 착용자에게 복수의 소정의 굴절 함수(DFn(α,β))를 제공하도록 구성된 복수의 기준 위상-변이 분포 함수를 제공하는 단계(420);
    - 착용자의 눈의 실제 주시 거리를 결정하는 단계(424); 및
    - 착용자의 눈의 실제 주시 거리에 따라서 복수의 기준 위상-변이 분포 함수 중에서 기준 위상-변이 분포 함수를 선택하는 단계(426)를 추가로 포함하는, 착용자의 눈에 맞춤형 안과용 렌즈를 제공하는 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    기준 위상-변이 분포 함수는:
    근거리 시력에 적합한 소정의 굴절 함수(DFNV(α,β))를 착용자에게 제공하도록 구성된 적어도 하나의 기준 위상-변이 분포 함수, 원거리 시력에 적합한 소정의 굴절 함수(DFFV(α,β))를 착용자에게 제공하도록 구성된 적어도 하나의 기준 위상-변이 분포 함수, 및 중간 시력에 적합한 소정의 굴절 함수(DFIV(α,β))를 착용자에게 제공하도록 구성된 적어도 하나의 기준 위상-변이 분포 함수로 구성되는 복수의 기준 위상-변이 분포 함수의 리스트 중에서 선택되는, 착용자의 눈에 맞춤형 안과용 렌즈를 제공하는 방법.
  5. 제3항에 있어서,
    - 근거리 시력에 적합한 소정의 굴절 함수(DFNV(α,β)), 중간 시력에 적합한 소정의 굴절 함수(DFIV(α,β)) 및 원거리 시력에 적합한 소정의 굴절 함수(DFFV(α,β))를 착용자에게 제공하도록 구성된 적어도 3개의 기준 위상-변이 분포 함수를 제공하는 단계;
    - 착용자의 눈의 실제 주시 거리를 결정하는 단계; 및
    - 착용자의 눈의 실제 주시 거리에 따라서 적어도 3개의 기준 위상-변이 분포 함수 중에서,
    o 착용자의 눈의 실제 주시 거리가 제1 범위에 있으면, 근거리 시력에 적합한 소정의 굴절 함수(DFNV(α,β))를 착용자에게 제공하도록 구성된 기준 위상-변이 분포 함수가 선택되고,
    o 착용자의 눈의 실제 주시 거리가 제1 범위보다 큰 제2 범위에 있으면, 중간 시력에 적합한 소정의 굴절 함수(DFIV(α,β))를 착용자에게 제공하도록 구성된 기준 위상-변이 분포 함수가 선택되며,
    o 착용자의 눈의 실제 주시 거리가 제2 범위보다 큰 제3 범위에 있으면, 원거리 시력에 적합한 소정의 굴절 함수(DFFV(α,β))를 착용자에게 제공하도록 구성된 기준 위상-변이 분포 함수가 선택되도록, 기준 위상-변이 분포 함수를 선택하는 단계를 추가로 포함하는, 착용자의 눈에 맞춤형 안과용 렌즈를 제공하는 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 맞춤형 안과용 렌즈를 착용했을 때 착용자의 눈의 실제 시선 방향(αa,βa)은 안구-추적기 디바이스에 의해 착용자의 눈의 동공을 추적함으로써 결정되는, 착용자의 눈에 맞춤형 안과용 렌즈를 제공하는 방법.
  7. 프로세서에 액세스 가능하고 상기 프로세서에 의해 실행될 때 프로세서가 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항의 착용자의 눈에 맞춤형 안과용 렌즈를 제공하는 방법의 단계를 수행하게 하는 명령의 하나 이상의 시퀀스를 저장하는 컴퓨터 판독가능한 저장 매체.
  8. 착용자의 눈의 전방에 배치되도록 구성된, 착용자의 눈(100; 200)을 위한 능동 시각 시스템에 있어서,
    - 투명한 전기활성 셀(24) 세트가 표면에 병치된 맞춤형 안과용 렌즈(22)로서, 상기 전기활성 셀 세트는 활성화가능하고 광 위상-변이 분포 함수를 제공하기에 적합하며, 전기활성 셀(24) 각각은 70㎛ 직경의 원에 완전히 포함되고, 투명한 전기활성 셀들 간의 피치는 50㎛보다 작은 상기 맞춤형 안과용 렌즈(22);
    - 상기 맞춤형 안과용 렌즈를 착용했을 때 착용자의 눈의 실제 시선 방향(αa,βa)을 결정하기에 적합한 디바이스(32); 및
    - 상기 투명한 전기활성 셀 세트 및 상기 디바이스에 작동적으로 연결되는 프로세서(36)를 포함하며, 상기 프로세서는,
    o 착용자에게 소정의 굴절 함수(DF(α,β))를 제공하도록 구성되고, 기준점(PR)에 대하여 표현되며, 상기 기준점(PR)에 널 기울기를 갖는 기준 위상-변이 분포 함수를 제공하고;
    o 상기 기준점(PR)을 위치설정하기 위한 기준 시선 방향(αR,βR)을 선택하고;
    o 상기 디바이스로부터 눈의 실제 시선 방향에 의존하는 전기 신호를 수신하고;
    o 착용자의 눈의 실제 시선 방향과 투명한 전기활성 셀 세트 사이의 교점인 실제점(Pa), 및 착용자의 눈의 기준 시선 방향과 투명한 전기활성 셀 세트 사이의 교점에 위치되는 기준점(PR)을 계산하고;
    o 상기 기준 위상-변이 분포 함수를 벡터(
    Figure 112019085867974-pct00006
    )에 따라 변이시킴으로써 수정된 위상-변이 분포 함수를 계산하며;
    o 착용자의 눈에 맞춰진 안과용 렌즈를 제공하기 위해, 상기 수정된 위상-변이 분포 함수에 따라 전기활성 셀을 활성화하도록 구성되는, 능동 시각 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 능동 시각 시스템은 상기 맞춤형 안과용 렌즈를 착용했을 때 착용자의 눈의 실제 주시 거리를 측정하도록 구성된 다른 디바이스를 추가로 포함하는, 능동 시각 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 다른 디바이스는 상기 맞춤형 안과용 렌즈를 착용했을 때 착용자의 눈의 실제 주시 거리를 측정하도록 구성된 텔레미터를 포함하는, 능동 시각 시스템.
  11. 제8항에 있어서,
    기준 위상-변이 분포 함수는, 근거리 시력에 적합한 소정의 굴절 함수(DFNV(α,β))를 착용자에게 제공하도록 구성된 적어도 하나의 기준 위상-변이 분포 함수, 원거리 시력에 적합한 소정의 굴절 함수(DFFV(α,β))를 착용자에게 제공하기에 적합한 적어도 하나의 기준 위상-변이 분포 함수, 및 중간 시력에 적합한 소정의 굴절 함수(DFIV(α,β))를 착용자에게 제공하도록 구성된 적어도 하나의 기준 위상-변이 분포 함수로 구성되는 복수의 기준 위상-변이 분포 함수의 리스트 중에서 선택되는, 능동 시각 시스템.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 디바이스는 눈에 면하는 투명한 전기활성 셀 세트의 면 상에 배치되고, 맞춤형 안과용 렌즈는 2디옵터와 동일한 굴절력을 가지고 투명한 전기활성 셀 세트의 전기활성 셀들 각각은 5㎛의 정사각형 픽셀을 형성하고, 투명한 전기활성 셀 세트의 전기활성 셀들 간의 상기 피치는 5㎛인, 능동 시각 시스템.
  13. 제8항에 있어서,
    - 상기 맞춤형 안과용 렌즈는 상기 맞춤형 안과용 렌즈의 표면에 병치된 다른 투명한 전기활성 셀 세트를 추가로 포함하고, 상기 전기활성 셀 세트는 다른 광 위상-변이 분포 함수를 제공하기에 적합하고,
    - 상기 투명한 전기활성 셀 세트 및 상기 다른 투명한 전기활성 셀 세트는 맞춤형 안과용 렌즈의 광축에 따라 중첩되고,
    - 상기 투명한 전기활성 셀 세트에 의해 제공된 광 위상-변이 분포 함수와 상기 다른 투명한 전기활성 셀 세트에 의해 제공된 다른 광 위상-변이 분포 함수의 조합은 상기 소정의 굴절 함수(DF(α,β))를 착용자에게 제공하도록 구성되며,
    - 맞춤형 안과용 렌즈의 상기 광축에 수직인 표면 상에의 투명한 전기활성 셀 세트의 투영부는 맞춤형 안과용 렌즈의 상기 광축에 수직인 상기 표면 상에의 다른 투명한 전기활성 셀 세트의 투영부와 일치하지 않으며, 그에 따라 투명한 전기활성 셀 세트 중 하나에 인접한 일부의 셀들 사이의 경계부는 상기 투영부에서 다른 투명한 전기활성 셀 세트의 셀을 커팅하는, 능동 시각 시스템.
  14. 제8항에 있어서,
    - 상기 투명한 전기활성 셀 세트는 벽의 네트워크에 의해 형성되고,
    - 상기 전기활성 셀 중 하나의 중심을 형성하는 각 점의 세트는 맞춤형 안과용 렌즈의 표면에 불규칙한 점의 세트이며,
    - 각 벽의 위치 및 배향은 투명한 전기활성 셀 세트가 맞춤형 안과용 렌즈의 표면의 보로노이 분할을 형성하도록 결정되는, 능동 시각 시스템.
  15. 삭제
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