KR102654574B1 - 프리즘-강화 렌즈 및 프리즘-강화 렌즈 사용 방법 - Google Patents

프리즘-강화 렌즈 및 프리즘-강화 렌즈 사용 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR102654574B1
KR102654574B1 KR1020187025139A KR20187025139A KR102654574B1 KR 102654574 B1 KR102654574 B1 KR 102654574B1 KR 1020187025139 A KR1020187025139 A KR 1020187025139A KR 20187025139 A KR20187025139 A KR 20187025139A KR 102654574 B1 KR102654574 B1 KR 102654574B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
substrate
lens
electro
prism
concentric rings
Prior art date
Application number
KR1020187025139A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20180105707A (ko
Inventor
휴텐 안소니 반
해리 밀턴
Original Assignee
이-비전 스마트 옵틱스, 아이엔씨.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 이-비전 스마트 옵틱스, 아이엔씨. filed Critical 이-비전 스마트 옵틱스, 아이엔씨.
Publication of KR20180105707A publication Critical patent/KR20180105707A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102654574B1 publication Critical patent/KR102654574B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B3/00—Simple or compound lenses
    • G02B3/02—Simple or compound lenses with non-spherical faces
    • G02B3/08—Simple or compound lenses with non-spherical faces with discontinuous faces, e.g. Fresnel lens
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02C—SPECTACLES; SUNGLASSES OR GOGGLES INSOFAR AS THEY HAVE THE SAME FEATURES AS SPECTACLES; CONTACT LENSES
    • G02C7/00—Optical parts
    • G02C7/02—Lenses; Lens systems ; Methods of designing lenses
    • G02C7/04—Contact lenses for the eyes
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02C—SPECTACLES; SUNGLASSES OR GOGGLES INSOFAR AS THEY HAVE THE SAME FEATURES AS SPECTACLES; CONTACT LENSES
    • G02C7/00—Optical parts
    • G02C7/02—Lenses; Lens systems ; Methods of designing lenses
    • G02C7/08—Auxiliary lenses; Arrangements for varying focal length
    • G02C7/081—Ophthalmic lenses with variable focal length
    • G02C7/083—Electrooptic lenses
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/133526—Lenses, e.g. microlenses or Fresnel lenses
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/29—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the position or the direction of light beams, i.e. deflection
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/29—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the position or the direction of light beams, i.e. deflection
    • G02F1/294—Variable focal length devices
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02C—SPECTACLES; SUNGLASSES OR GOGGLES INSOFAR AS THEY HAVE THE SAME FEATURES AS SPECTACLES; CONTACT LENSES
    • G02C2202/00—Generic optical aspects applicable to one or more of the subgroups of G02C7/00
    • G02C2202/20—Diffractive and Fresnel lenses or lens portions

Abstract

광학 특성의 변화를 용이하게 하는 굴절률의 변화와 함께 표면 릴리프 구조 및 전기-활성 재료를 활용하는 전기-활성 렌즈가 제공된다. 성형 구조 및 액정이 회절 렌즈를 형성하는데 사용된다. 렌즈를 형성하기 위해 회절 광학계 및 다중 프레넬 존을 활용하는 고전적인 접근 이외에도, 가시 스펙트럼에 걸쳐 회절 효율을 개선하고 색수차를 감소시키기 위해 프레넬 존 사이에 추가 구조가 배치된다.

Description

프리즘-강화 렌즈 및 프리즘-강화 렌즈 사용 방법
본 출원은, 35 U.S.C. 119 하에, 2016 년 4 월 13 일자로 출원된, 발명의 명칭이 "Prism-Enhanced Lenses"인 미국 특허 출원 제 62/321,893 호 및 2016 년 2 월 1 일자로 출원된, 발명의 명칭이 "Enhanced Surface Relief Lenses"인 미국 특허 출원 제 62/289,512 호의 우선권을 주장한다. 이들 출원들 각각은 그 전체가 인용에 의해 본원에 포함된다.
회절 기반 렌즈(diffraction-based lens)의 근본적인 한계는 렌즈 고유의 파장 의존성이며, 이는 렌즈의 특정 설계 파장 밖에서 감소된 회절 효율을 유발한다. 이는, 렌즈의 초점에서의 보강 간섭의 요구로부터 발생하며, 일반적으로 가시 영역에서 단일 파장의 빛에 대해서만 최적화될 수 있다.
당업자에 의해 이해되는 바와 같이, 종래의 회절 렌즈는 하나 이상의 위상 랩(phase wrap) 또는 위상 리셋(phase reset)을 포함한다. 위상 랩(위상 리셋)은 렌즈의 위상 지연 프로파일의 톱니형(sawtooth-like) 변조이며, 각각의 톱니 또는 "랩(wrap)"은 파장의 정수배와 거의 동일한 광학 경로 길이를 갖는다. 이는, 전체 렌즈에 걸친 굴절보다는 오히려 회절을 통해 초점에서의 보강 간섭(constructive interference)을 통해 유도된 광학 파워를 가지면서, 디바이스가 더 얇아지는 것을 허용한다.
파장의 정수배에 해당하는 위상 리셋은, 완벽한 보강 간섭을 발생시키며 그리고 100 %의 회절 효율을 갖는 것으로 고려된다. 그러나, 위상 리셋이 파장의 정수배가 아니면, 렌즈의 성능은 초점에서의 완벽한 보강 간섭의 결여에 기인하여 감소되며, 이는 회절 효율의 감소를 야기한다. 회절 효율은 위상 리셋과 연관된 광 경로 차가 파장의 정수 배로부터 벗어남에 따라 감소한다. 최소 회절 효율은 위상 리셋이 파장의 1/2배에 해당할 때 발생하며, 여기서, 위상 리셋은 상쇄 간섭(destructive interference)에 해당한다.
가시 스펙트럼에 걸친 파장의 변화로 인해, 종래의 회절 렌즈의 위상 리셋은 단지 설계 파장(λ 0)으로 규정된 단일 파장에 대한 파장의 정수배(n)의 위상 지연에 해당한다. 다른 파장의 광에 대해, 위상 리셋은 파장의 비정수 배에 대응할 수 있고; 파장이 설계 파장보다 크거나 작을수록, 위상 리셋시 위상차는 파장의 정수배로부터 벗어난다. 이는, 설계 파장으로부터 렌즈의 성능을 저하시킨다.
위상 기반 회절 렌즈의 회절 효율(η)은, 다음 방정식을 사용하여 정량적으로 설명될 수 있다.
여기서, λ는 빛의 파장이고, λ 0 는 렌즈의 설계 파장이며, k는 회절 차수(diffractive order)이다(회절 렌즈의 경우에, 올바른 작동을 위해, 회절 차수는 1 차, k = 1임). 이 함수는, 렌즈를 만드는 데 사용된 재료와 연관된 광학 분산의 영향은 포함하지 않는다. 재료 분산은, 설계 파장으로부터 더 멀리 떨어진 파장에서 회절 효율을 더 감소시킬 수 있다.
일부 예시적인 계산이, 하기에서, 550 nm의 설계 파장(λ 0)을 갖는 회절 렌즈에 대해 도시된다:
파장(λ) 회절 효율(η)
450 nm 0.848
500 nm 0.968
550 nm 1
600 nm 0.978
650 nm 0.925
이 렌즈의 경우, 회절 효율은 가시 스펙트럼 상에서 15 %를 초과하여 변한다. 이러한 회절 효율의 감소는 다차수(multi-order) 회절 렌즈로 작업할 때 더 중요할 수 있으며, 이에 의해, 위상 리셋은 1보다 큰 파장의 정수배에서 발생한다.
본 발명자들은, 회절 렌즈의 색채 의존성(chromatic dependence)이 굴절 광학계(refractive optics)와 비교할 때 주된 문제점이라는 것을 인식하였다. 본 기술은, 불필요한 상쇄 간섭을 완화하기 위해 위상 랩 영역에 부가적인 프리즘식 구조(prismatic structure)를 갖는 회절 렌즈를 제공함으로써 이러한 문제점을 다룬다. 부가적인 프리즘식 구조는 설계 파장과 다른 파장에서의 회절 효율 간에 절충을 제공한다. 이는, 안경(spectacle) 렌즈, 콘택트(contact) 렌즈 및 안구내(intraocular) 렌즈를 포함한 안과용 렌즈에 특히 유용하다.
본 기술은 부가적인 프리즘식 구조를 포함하는 표면 릴리프(relief) 구조와 광학적으로 통신하는, 액정(liquid crystal) 재료와 같은 전기-활성(electro-active) 재료를 갖는 전기-활성 렌즈로서 구현될 수 있다. 표면 릴리프 구조는 성형될 수 있고, 그 다음에, 액정 재료를 보유하는 캐비티를 형성하도록 또 다른 기판에 접합될 수 있다.
본 발명의 실시예는, 제 1 기판, 제 2 기판, 제 1 기판과 제 2 기판 사이에 배치된 액정 재료, 및 제 2 기판 반대편의 제 1 기판에 형성된 표면 릴리프 구조를 포함하는 전기-활성 렌즈를 포함한다. 표면 릴리프 구조는, 복수의 동심 링 및 복수의 동심 링 내의 한 쌍의 동심 링 사이에 배치된 적어도 하나의 프리즘 구조를 갖는 프레넬 렌즈(Fresnel lens)를 규정한다.
일부 경우에, 복수의 동심 링 내의 m 번째 링은 다음보다 더 큰 내부 반경을 갖는다:
,
여기서, m은 1보다 큰 정수이고, f는 프레넬 렌즈의 초점 길이이고, λ 0는 전기-활성 렌즈의 설계 파장이다. 예를 들어, 총폭(aggregate width)(w)을 갖는 m-1 프리즘 구조가 존재하는 경우, 복수의 동심 링에서의 m 번째 링의 내부 반경은 r m 과 w의 합과 동일하다.
프리즘 구조는 한 쌍의 동심 링과 동심인 환형 프리즘 구조를 포함할 수 있다. 일부 예에서, 복수의 동심 링의 각각의 쌍의 동심 링 사이에 있고 그리고 이와 동심인 환형 프리즘 구조가 존재할 수 있다. 그리고, 일부 경우에, 하나 이상의 프리즘 구조는 인접한 동심 링과 부분적으로 중첩할 수 있다. 하나 이상의 프리즘 구조는 복수의 피크, 곡면, 또는 양자 모두를 규정할 수 있다. 프리즘 구조(들)는 약 0.1 미크론 내지 약 50 미크론의 높이 및 약 5 미크론 내지 약 200 미크론의 폭을 가질 수 있다.
다차수 프리즘-강화 렌즈(즉, mλ과 동일한 높이를 갖는 동심 링을 갖는 것, 여기서 m은 1보다 큰 정수이고 λ는 설계 파장임)는 약 550 nm의 파장에서 약 0.85 보다큰 스트렐 비율(Strehl ratio), 약 450 nm의 파장에서 약 0.70 보다큰 스트렐 비율, 및 약 450 nm의 파장에서 약 0.60 보다큰 스트렐 비율을 가질 수 있다. 예를 들어, 전기-활성 렌즈의 스트렐 비율은 약 450 nm 내지 약 650 nm의 파장 범위에 걸쳐 약 0.65보다 크거나 심지어 0.80을 초과할 수 있다.
다른 예시적인 전기-활성 렌즈는, 제 1 기판, 제 2 기판, 제 1 기판과 제 2 기판 사이에 배치된 액정 재료, 및 제 2 기판 반대편의 제 1 기판에 형성된 표면 릴리프 구조를 포함한다. 이 표면 릴리프 구조는 동심 프레넬 렌즈의 중첩(superposition)을 규정한다. 동심 프레넬 렌즈의 중첩은, 제 1 높이를 갖는 제 1 프레넬 렌즈 및 제 1 높이보다 작은 제 2 높이를 갖는 제 2 프레넬 렌즈를 포함할 수 있다.
다른 실시예는 집광(focusing light) 방법을 포함한다. 이 방법은, 제 1 기판, 제 2 기판, 제 1 기판과 제 2 기판 사이에 배치된 액정 재료, 및 제 2 기판 반대편의 제 1 기판에 형성된 표면 릴리프 구조를 포함하는 전기-활성 렌즈로 집광하는 방법을 포함한다. 표면 릴리프 구조는, 복수의 동심 링 및 복수의 동심 링 내의 한 쌍의 동심 링 사이에 배치된 적어도 하나의 프리즘 구조를 갖는 프레넬 렌즈(Fresnel lens)를 규정한다. 액정 재료에 전압을 인가함으로써, 전기-활성 렌즈의 초점 길이가 변한다.
다른 예시적인 전기-활성 렌즈는, 제 1 기판, 제 2 기판, 제 1 기판과 제 2 기판 사이에 배치된 액정 재료, 및 제 2 기판 반대편의 제 1 기판에 형성된 표면 릴리프 구조를 포함한다. 이 표면 릴리프 구조는, 복수의 동심 링 및 복수의 동심 링 내의 한 쌍의 동심 링 사이에 배치된 적어도 하나의 간극 요소를 갖는 프레넬 렌즈(Fresnel lens)를 규정한다. 이 간극 요소는 약 25 미크론의 폭을 가질 수 있다.
전술한 개념 및 아래에서 더 상세히 논의되는 추가 개념(그러한 개념이 서로 불일치하지 않는다는 전제하에)의 모든 조합은 본원에서 개시된 발명의 청구 대상의 일부로 고려되는 것으로 이해되어야 한다. 특히, 본 개시의 끝부분에 나타나는 청구 대상의 모든 조합은 본원에 개시된 발명의 청구 대상의 일부로 고려된다. 또한, 인용에 의해 포함된 임의의 개시에서 또한 나타날 수 있는 본원에 명시적으로 사용된 용어가, 본원에 개시된 특정 개념과 가장 일치하는 의미를 부여해야 한다는 것이 이해되어야 한다.
당업자는, 도면이 주로 예시적인 목적을 위한 것이며 본원에 설명된 본 발명의 청구 대상의 범주를 제한하는 것으로 의도되지 않음을 이해할 것이다. 도면은 반드시 축척대로일 필요는 없으며; 일부 예들에서, 본원에서 개시된 발명의 청구 대상의 다양한 양태는 상이한 특징의 이해를 용이하게 하기 위해 도면에서 과장되거나 확대하여 도시될 수 있다. 도면에서, 유사한 참조 문자는 일반적으로 유사한 특징(예를 들어, 기능적으로 유사하고 그리고/또는 구조적으로 유사한 요소)을 지칭한다.
도 1은, 평면 기판과 프레넬 렌즈를 규정하는 기판 사이에 배치된 액정 층을 포함하는 전기-활성 렌즈의 횡단면을 도시한다.
도 2a는, 평면 기판과, 프레넬 렌즈와 프레넬 렌즈의 2 개의 링 사이에 배치된 프리즘식 구조를 규정하는 기판 사이에 배치된 액정 층을 포함하는 전기-활성, 프리즘-강화 안과용 렌즈의 횡단면을 도시한다.
도 2b는, 도 2a에 도시된 횡단면의 확대를 도시한다.
도 2c는, 도 2a 및 도 2b에 도시된 프리즘-강화 렌즈의 표면 릴리프 구조의 평면도를 도시한다.
도 2d는, 도 2a 내지 도 2c에 도시된 프리즘-강화 렌즈의 표면 릴리프 구조의 사시도를 도시한다.
도 3은, 축 상의(on-axis) 광에 대한 도 2a 내지 도 2d의 장치에 걸친 광 경로 차(Optical Path Difference, OPD)와 청색광, 녹색광, 또는 적색광용으로 설계된 위상-기반 회절 렌즈에 대한 OPD의 비교를 도시한다.
도 4는, 평면 기판과, 프레넬 렌즈와 프레넬 렌즈의 2 개의 링 사이에 배치된 "바이커스피드(bicuspid)" 프리즘식 구조를 규정하는 기간 사이에 배치된 액정 층을 포함하는 전기-활성 렌즈의 횡단면을 도시한다.
도 5는, 축 상의 광에 대한 도 4의 장치에 걸친 OPD 및 녹색광용으로 설계된 위상-기반 회절 렌즈에 대한 OPD와의 비교를 도시한다.
도 6은, 프레넬 렌즈의 한 쌍의 동심 링 사이에서 둥근(rounded) 프리즘 구조를 갖는 프리즘-강화 렌즈의 횡단면을 도시한다.
도 7은, 프레넬 렌즈의 한 쌍의 동심 링 사이에서 삐쭉삐쭉한(jagged) 프리즘 구조를 갖는 프리즘-강화 렌즈의 횡단면을 도시한다.
도 8은, 프레넬 렌즈의 한 쌍의 동심 링 사이에 간극을 갖는 프레넬 렌즈의 횡단면을 도시한다.
도 9는, 전기-활성, 프리즘-강화 렌즈의 프로파일도를 도시한다.
도 10 내지 도 12는, 550 nm, 650 nm, 및 450 nm의 광 파장에 대한 표준 회절 키노폼(kinoform) 렌즈와 예시적인 프리즘-강화 렌즈를 비교할 때의 스트렐 비율의 차이를 도시한다.
도 13은, 프리즘-강화 렌즈에 의해 0.976 미터의 거리로 포커싱된 450 nm의 파장에서의 광의 정규화된 방사조도 맵(irradiance map)을 도시한다.
도 14는, 프리즘-강화 렌즈에 의해 1.064 미터의 거리로 포커싱된 550 nm의 파장에서의 광의 정규화된 방사조도 맵을 도시한다.
도 15는, 프리즘-강화 렌즈에 의해 0.902 미터의 거리로 포커싱된 650 nm의 파장에서의 광의 정규화된 방사조도 맵을 도시한다.
전기-활성, 프리즘-강화 렌즈는 2 개 이상의 프레넬 렌즈를 결합하거나 중첩함으로써 형성된 표면 릴리프 구조를 갖는 것으로 특징지어질 수 있다. 이러한 프레넬 렌즈는 설계 파장 또는 초점 길이가 상이한 구형 프레넬 렌즈; 배향, 설계 파장 또는 초점 길이가 상이한 원통형 프레넬 렌즈; 또는 구형 및 원통형 프레넬 렌즈의 조합일 수 있다. 이 렌즈들은 중첩되기 전에 프리즘-강화 렌즈의 광축을 따라 서로 스케일링(scaled) 및/또는 오프셋(offset)될 수 있다. 정확한 스케일링, 시프팅, 및 형상은 부분적으로는 렌즈 재료의 분산, 렌즈 작동 상태에서의 액정의 분산(예를 들어, 수직 정렬된 시스템에서의 비전형적인(extraordinary) 굴절률, 평면 정렬된 시스템에서의 전형적인(ordinary) 굴절률, 또는 중간 상태), 또는 양자 모두에 의존할 수 있다. 결과적인 중첩 구조는(예를 들어, 비점수차(astigmatism)를 보정하기 위해) 원형 대칭 또는 비대칭일 수 있고, 렌즈 기판을 형성하는데 사용되는 몰드(mold)를 규정하는데 사용될 수 있다.
종래의 프레넬 렌즈와 비교할 때, 프리즘-강화 렌즈는 보다 넓은 범위의 파장, 예를 들어, 가시 스펙트럼(약 450 nm 내지 650 nm)에 걸쳐, 보다 양호한(평균) 광학 성능을 가질 수 있다. 예를 들어, 프리즘-강화 렌즈는 종래의 프레넬 렌즈보다 가시 스펙트럼에 대해 더 높은 평균 회절 효율을 가질 수 있다. 대안으로 또는 추가로, 프리즘-강화 렌즈의 스트렐 비율(하기에 설명됨)은, 450 nm 내지 650 nm의 파장 범위에 걸쳐 약 0.25 이하(예를 들어, 0.6 내지 0.85 또는 약 0.20, 0.15, 0.10 또는 0.05)만큼 변할 수 있는 한편, 비교 가능한 종래의 프레넬 렌즈에 대한 스트렐 비율은 동일한 파장 범위에 걸쳐 0.25 초과(예를 들어, 약 0.50 만큼)만큼 변할 수 있다.
그럼에도 불구하고, 프리즘-강화 렌즈는 중심 설계 파장에서 더 큰 분해 가능한(resolvable) 스폿(spot)의 화소 크기를 포함하여, 일부 기존 프레넬 렌즈와 비교할 때의 문제점들을 겪을 수 있다. 다시 말해서, 프리즘-강화 렌즈는 비교 가능한 종래의 프레넬 렌즈보다 중심 설계 파장에서 더 작은 변조 전달 함수(modulation transfer function, MTF)를 가질 수 있다. 그러나, 프리즘-강화 렌즈는 이와 같은 비교 가능한 기존의 프레넬 렌즈와 다른 파장에서 더 큰 MTF를 가져야 한다.
프리즘-강화 렌즈는, 다양한 많은 유형의 응용분야에 사용될 수 있다. 이 프리즘-강화 렌즈는 카메라 렌즈 및 기타 광학 응용분야에 의해 종종 요구되는 회절 제한 광학 성능을 요구하지 않는 시력 교정(vision correction)에 특히 적합하다. 예를 들어, 전기-활성, 프리즘-강화 렌즈는 안경 렌즈, 콘택트 렌즈, 안구내(intraocular) 렌즈 또는 안과용의 임의의 다른 렌즈의 전부 또는 일부를 형성하는데 사용될 수 있다.
전기-활성 프레넬 렌즈
도 1은 표면 릴리프 액정 전기-활성 렌즈(100)에서 2 개의 프레넬 존(106, 107)의 횡단면을 예시한다. 렌즈(100)는, 당분야에서 용이하게 이해되는 바와 같이 정렬 층 및 투명한 도전 층이 액정 층과 접촉하는 기판 표면(105)에 도포되는 상태에서, 2 개의 기판(103 및 104) 사이에 배치되는 수직 정렬된 액정 층(101)을 포함한다. 기판(104)은 회절 구조(동심 링)(106 및 107)를 갖는 표면 릴리프 구조(102) ― 여기서는, 프레넬 렌즈 ― 를 규정한다. 회절 구조(106 및 107)는 위상 리셋 당 파장 수, 액정의 복굴절(birefringence), 렌즈의 초점 배율(focal power) 및 입사광의 설계 파장에 따라 높이가 0.5 내지 50 미크론일 수 있다. 위상 리셋 렌즈 당 표준 1 파장의 경우, 회절 구조는 일반적으로 높이가 2 내지 5 미크론이다. 450 nm 광을 위해 설계된 +1.00 D 렌즈의 경우, 처음 2 개의 프레넬 존을 고려할 때 회절 구조(106 및 107)의 반경은 각각 950 미크론 및 390 미크론이다.
액정(101)이 "오프(off)" 또는 비변조 상태에 있을 때 표면 릴리프 구조(102)가 눈에 띄지 않도록 기판(104)의 굴절률은 액정(101)의 굴절률에 일치할 수 있다. 액정(101)에 전압을 인가함으로써, 액정(101)이 재배향되는 것을 유발하며, 이에 의해 당분야에서 이해되는 바와 같이 액정의 굴절률을 변화시킨다. 액정의 굴절률의 이러한 변화는 표면 릴리프 구조(102)를 명백하게 하여, 렌즈(100)의 광 출력(optical power)을 변화시킨다.
프리즘-강화 안과용 렌즈
도 2a 내지 도 2d는 전기-활성, 프리즘-강화 안과용 렌즈(200)의 상이한 도면을 도시한다. 도 1에 도시된 렌즈(100)와 마찬가지로, 프리즘-강화 안과용 렌즈(200)는, 표면 릴리프 구조(202)가 기판(204)에 형성되는 상태에서, 기판(103 및 204) 사이에 형성된 공동 내에 배치된 액정 재료(101)를 포함한다. 이와 함께, 기판(103 및 204)은 기판의 곡률 및 굴절률에 따라 고정된 광 출력을 제공하는 기본(base) 또는 정적(static) 오목-볼록 렌즈를 형성한다(다른 경우에, 기판은 고정된 광 출력을 거의 내지 전혀 제공하지 않도록 균일한 굴절률로 평탄해질 수 있다. 또는, 양면 볼록(biconvex) 렌즈, 양면 오목(biconcave) 렌즈, 평면 오목(plano-concave) 렌즈 또는 평면 볼록(plano-convex) 렌즈를 형성하도록 형상이 정해질 수 있음). 기판의 크기, 형상, 및 재료는, 렌즈(200)가 콘택트 렌즈, 안구내 렌즈, 또는 안경 렌즈가 되도록 선택될 수 있다.
도 2b 내지 도 2d에 보다 상세히 도시된 표면 릴리프 구조(202)는 동심 프레넬 링(206a 내지 206f)(통합하여, 동심 링(206))을 포함하는 프레넬 렌즈를 규정한다. 그러나, 종래의 프레넬 렌즈와는 달리, 표면 릴리프 구조(202)는 여분의 프리즘 구조(201a 내지 201e)(통합하여, 프리즘 구조(201))를 포함하며, 이들 각각은 한 쌍의 동심 링(206) 사이에 배치된다. 작동시, 프리즘 구조(201)는 광을 회절 렌즈(200)의 초점으로 재지향시킨다. 다른 예시적인 렌즈는 보다 적은 프리즘 구조, 예를 들어, 내부 또는 외부의 소수의 동심 링 사이의 프리즘 구조, 매 두번째 또는 세번째 쌍의 동심 링마다 하나의 프리즘 구조 등을 가질 수 있다. 또한, 예를 들어, 광 출력의 점진적인 변화를 제공하기 위해서, 프레넬 렌즈의 외주(outer perimeter) 근처에 혼합 영역이 존재할 수 있다.
이 예에서, 각각의 프리즘 구조(201)는 링형상이며 프레넬 렌즈의 동심 링(206)과 동심이다. 예를 들어, 프리즘 구조(201a)는 동심 링(206a 및 206b) 사이에서 그리고 동심으로 배치된다. 다른 예시적인 렌즈는 C-형 프리즘 구조, 주기적으로 분할된 환형 프리즘 구조, 및 비주기적으로 분할된 환형 프리즘 구조를 포함하여 렌즈의 광학축을 따라서 볼 때 다른 형상을 갖는 프리즘 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 추가의 프리즘 구조는 렌즈의 광학축에 직교하는 하나 이상의 축을 따라 원통형 출력을 제공하도록 형상이 정해질 수 있다.
그들의 크기 및 형상에 따라, 여분의 프리즘 구조(201)는 제 1 프레넬 렌즈의 동심 링(206)과 동심인 제 2 프레넬 렌즈를 형성하는 것으로 생각되어질 수 있다. 제 1 및 제 2 프레넬 렌즈는 상이한 파장에서 작동하도록 최적화될 수 있다. 상기 렌즈들은 주어진 파장에서 상이한 초점 길이를 가질 수 있고 안과용 렌즈(200)의 광학축을 따라 서로에 대해 오프셋될 수 있다. 달리 말하면, 프레넬 렌즈가 중첩되어 도 2c 및 도 2d에 도시된 복합 릴리프 구조를 형성하기 전에 프레넬 렌즈 중 하나(예를 들어, 제 1 프레넬 렌즈)에 바이어스(bias) 또는 오프셋이 적용될 수 있다. 제 1 및 제 2 프레넬 렌즈 사이의 차이점은, 또한, 상이한 수의 링으로 표현되거나 나타내어질 수 있는데, 이들 링은 상이한 크기, 형상, 및 위치를 갖는다.
안과용 렌즈(200)는 또한 액정 재료(101)를 작동시키기 위한 프로세서/드라이브 회로(drive circuit), 전원 공급 장치(power supply), 안테나(antenna) 또는 광 검출기(photodetector)를 포함하지만 이것으로 제한되지 않는 다양한 전자 부품(290)을 포함한다. 이 경우에, 전자 부품(290)은 기판(103, 204) 사이에 끼워지고; 다른 경우에, 이 전자 부품은 렌즈(200)의 외부에 배치될 수 있다. 이들 전자 부품(290)은 액정 재료(101)의 양면 상에서 전극(294)(단지 하나만 도시됨)에 연결된 투명하거나 거의 투명한 도전성 트레이스(conductive trace)(292)를 통해 액정 재료(101)에 인가된 전압을 변화시킴으로써 안과용 렌즈의 초점 길이를 변조시킨다. 전극은 기판(103) 및 표면 릴리프 구조(202) 상에 증착된 인듐 주석 산화물(indium tin oxide, ITO)과 같은 투명한 도전성 물질로 형성될 수 있다. 이들 전극은 반드시 패턴화될(patterned) 필요는 없지만, 부가적인 도전성 물질(예를 들어, ITO)이 전극을 구동 전자 장치에 연결하는 도전성 트레이스(292)를 형성하기 위해 증착되고 패턴화될 수 있다.
0 볼트의 바이어스 전압 또는 그 부근에서, 액정 재료의 굴절률은 주위 기판(204)의 굴절률과 실질적으로 일치하여, 표면 릴리프 패턴(202)을 착용자에게 투명하거나 거의 투명하게 보이게 한다. 액정 재료(101)에 전압을 인가함으로써, 액정 재료의 굴절률이 변경되어, 표면 릴리프 구조(202)를 포함하는 렌즈(200)의 부분에 의해 제공되는 광 출력을 변화시킨다. 이 광 출력의 변화는, 액정 재료, 인가 전압, 표면 릴리프 구조, 또는 렌즈 형상에 따라 포지티브(positive) 또는 네거티브(negative)일 수 있다.
전형적으로, 각각의 프리즘 구조(201)는 인접한 동심 링(206)보다 더 짧고 더 좁다. 이 예에서, 프리즘 구조(201a)의 최대 높이는 0.1 내지 50 미크론이다(예를 들어, 0.25 미크론, 0.50 미크론, 0.75 미크론, 1 미크론, 2 미크론, 5 미크론, 7.5 미크론, 10 미크론, 15 미크론, 25 미크론, 30 미크론, 35 미크론, 40 미크론, 45 미크론, 또는 이 범위 내의 임의의 하위 범위 또는 값임). 프리즘 구조(201a)의 폭은 전형적으로, 5 미크론 내지 200 미크론이다(예를 들어, 7.5 미크론, 10 미크론, 15 미크론, 25 미크론, 50 미크론, 75 미크론, 100 미크론, 125 미크론, 150 미크론, 175 미크론 또는 이 범위 내의 임의의 하위 범위 또는 값임). 예를 들어, 프리즘 구조(201)는 각각 25 미크론의 폭을 가질 수 있고 0.25 미크론에서 0.75 미크론까지 변하는 높이를 가질 수 있다.
프리즘 구조(201)는 상이한 높이, 상이한 폭, 또는 양자 모두를 가질 수 있다. 예를 들어, 내부 프리즘 구조(201)는 외부 프리즘 구조(201)보다 더 높고, 더 넓거나, 또는 더 높고 더 넓은 것 양자 모두일 수 있다.
제 2 프레넬 존(206b)은 프리즘 구조(201a)를 위한 공간을 만들기 위해 렌즈(200)의 중심으로부터 바깥쪽으로 편이되며(shifted), 이는 프레넬 존의 존 간격(spacing)을 변경시킨다. 종래의 프레넬 렌즈에서는, 프레넬 존 간격의 반경은 다음 식을 사용하여 계산되는데, 여기서, m은 프레넬 존의 수이며, f는 렌즈의 초점 거리(예를 들어, 25 mm 내지 무한)이고, λ 0는 광의 설계 파장이다. 이 프리즘-강화 회절 렌즈(200)에서는, 프레넬 존이 바깥쪽으로 변이되며, 이는 렌즈의 중심으로부터 더 멀리 프레넬 존에 대한 프레넬 존 간격을 증가시킨다.
프리즘의 크기는 다음과 같이 존 간격에 영향을 준다: 부여된 프레넬 존의 내부 반경은 부여된 프레넬 존과 렌즈의 중심 사이의 프리즘 구조의 폭의 합과 동일한 양만큼 증가한다. 방법을 알기 위해서, 도 2a에 도시된 렌즈(200)의 5 개의 프리즘 구조(201) 및 6 개의 동심 링(206)을 고려한다. 최외부 링(206f)의 내부 반경은 √12fλ 0(m=6)과 5 개의 프리즘 구조(201)의 폭의 합과 같다. 이 경우에, 프리즘 구조(201)가 0.25 미크론 내지 0.75 미크론의 폭을 갖는다면, 최외부 링(206f)의 내부 반경은 프리즘 구조가 없는 경우보다 1.25 미크론 내지 3.75 미크론이 더 크다. 따라서, 최외부 링(206f)의 내부 반경은 동일한 초점 길이 및 설계 파장을 갖는 종래의 렌즈에서 제 6 프레넬 존의 내부 반경보다 크다.
도 2a 내지 도 2d에 도시된 예에서, 프리즘 구조의 추가는 다차수 회절 구조의 회절 효율을 향상시키기 위해 사용될 수 있으며, 이에 의해 위상 리셋 로케이션은 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 단일 파장뿐만 아니라 파장의 정수배로 발생한다(하기 설명됨). 이 경우에, 회절 효율은 설계 파장으로부터의 편차의 함수로서 급격히 강하하고, 이 제한을 제거하는 것이 더 중요하다.
프리즘-강화 렌즈의 광학 경로 차이
표면 릴리프 프로파일의 높이를 제어함으로써, 프리즘-강화 안과용 렌즈의 광학 경로 차(OPD)가 렌즈의 상이한 영역에서의 상이한 파장의 광에 대응하도록 수정될 수 있다. OPD는 다음과 같이 표현할 수 있다:
여기서, r은 렌즈의 중심으로부터의 거리(반경)이고, f는 초점 거리이며, λ는 파장이다. OPD는 톱니형 프로파일을 생성하도록 파장의 정수배(예를 들어, 1, 2, 3 또는 4 파장)에서 리셋된다.
또한, 광학 성능을 개선하는 프레넬 존 사이의 프리즘 구조를 통해, 광이 초점으로 향하게된다. 프리즘 구조의 추가 및 프레넬 존의 편이의 조합은, 최적화된 경우 우수한 광학 성능을 야기하고 회절 효율을 증가시킨다.
도 3은 도 2에 도시된 프리즘-강화 안과용 렌즈(200)에 걸친 축상의 OPD(파선) 및 청색광(점선), 녹색광(일점 쇄선) 또는 적색광(실선)용으로 설계된 위상 기반 회절 렌즈에 대한 광의 OPD를 도시한다. 도 3의 좌측에서, 프리즘-강화 안과용 렌즈(200)의 OPD는 청색광에 대해 작동하도록 설계된 회절 렌즈에 대한 OPD와 매우 유사하게 대응하며, 청색광에 대한 프리즘-강화 안과용 렌즈의 그 구역에서 양호한 광학 성능을 나타낸다. 중심에서, 프리즘-강화 안과용 신규 렌즈의 위상 랩 로케이션의 편이로 인해, 프리즘-강화 안과용 렌즈(200)의 OPD는 녹색광용의 회절 렌즈의 OPD와 매우 유사하여, 녹색광에 대한 프리즘-강화 안과용 렌즈(200)의 그 구역에서 양호한 광학 성능을 나타낸다. 프리즘-강화 안과용 렌즈(200)의 OPD가 적색광에 대한 회절 렌즈의 OPD와 유사할 때 유사한 상황이 렌즈의 에지에서 발생한다.
프리즘-강화 안과용 렌즈(200)의 상이한 영역의 OPD와 상이한 파장을 위해 설계된 회절 렌즈의 OPD와의 대응은, 렌즈(200)가 기존의 회절 광학계만큼 파장에 민감하지 않다는 것을 나타낸다. 프리즘 존으로부터의 광은, 또한, 위상 랩이 외측방으로 움직이는 영역에서의 손실을 회피하기 위해서 굴절을 통해 초점으로 이동된다.
"바이커스피드(Bicuspid)"프리즘-강화 렌즈
도 4는 또 다른 전기-활성, 프리즘-강화 렌즈(400)를 예시한다. 다시, 프리즘-강화 렌즈(400)는 기판(404)의 일 표면 상에 형성되고 동심 링(406 및 407)을 포함하는 프레넬 렌즈를 규정하는, 표면 릴리프 구조(402)를 포함한다. 표면 릴리프 구조(402)는 또한, 동심 링(406 및 407) 사이의 계면(interface)으로 절단되어 들어간 프리즘 텀(prism term)(401)을 포함한다. 다르게 말하면, 프리즘 텀(401)의 기저부는 동심 링(407)의 기저부와 중첩되어, 바이커스피드 프리즘식 구조(즉, 2 개의 피크를 갖는 프리즘식 구조)를 형성한다. 작동시, 프리즘 텀(401)은 광을 렌즈(400)의 초점으로 지향시킨다. 또한, 프레넬 렌즈의 설계 파장보다 높거나 낮은 파장에서 회절 효율 감소를 완화시킬 수 있다.
도 5는 도 4의 프리즘-강화 렌즈(400)(파선) 및 550 nm의 파장에서의 최적 성능을 위해 설계된 종래의 프레넬 렌즈(실선)에 대한 OPD의 플롯이다. 이 경우에, 프리즘-강화 렌즈(400)의 프리즘 구조는 프레넬 존 로케이션을 편이시키지 않고 그 대신에 각각의 위상 리셋 전후의 영역을 차지한다. 도 5는 프리즘-강화 렌즈(400)의 OPD의 대부분이 녹색광에 대해 설계된 종래의 프레넬 렌즈의 OPD와 동일하다는 것을 도시한다(프레넬 존은 동일한 파장에 대한 회절 렌즈와 비교할 때 로케이션을 이동하지 않음). 프리즘-강화 렌즈(400)는 표준 회절 렌즈에서 각각의 위상 랩의 로케이션 전후의 영역에 프리즘 구조를 갖는다. 이는, 상이한 파장의 광의 초점에 대응하도록 프리즘 각도를 선택함으로써 다른 파장에 대해 우수한 광학 성능이 유도될 수 있음을 제안한다.
대체 프리즘-강화 렌즈
도 6 내지 도 8은 더 많은 대체 전기-활성, 프리즘-강화 렌즈를 도시한다.
도 6의 렌즈(600)에서, 표면 릴리프 구조(602)는 프레넬 존(606 및 607) 사이에 배치되는 둥근 광학계(601)를 규정한다. 도 7의 렌즈(700)에서, 표면 릴리프 구조(702)는 프레넬 존(706) 옆에 배치되고 그리고 프레넬 존(707)과 중첩하는 다수의 피크(703)를 갖는 프리즘 구조(701)를 규정한다. 그리고 도 8의 렌즈(800)에서, 표면 릴리프 구조(802)는 프레넬 존(806 및 807) 사이에서 간극 요소 또는 광학 블랭크 영역(optical blank area)(801)을 규정한다. 이 간극 요소(801)는 약 5 미크론 내지 200 미크론의 폭을 가질 수 있다(예를 들어, 7.5 미크론, 10 미크론, 15 미크론, 25 미크론, 50 미크론, 75 미크론, 100 미크론, 125 미크론, 150 미크론, 175 미크론, 또는 이 범위 내의 임의의 하위 범위 또는 값임). 예를 들어, 간극 요소(801)는 약 25 미크론의 폭을 갖는다.
이 렌즈들 각각에서, 표면 릴리프 구조의 정확한 형상은 광학계의 파장 의존성을 감소시키고, 광범위한 파장에 걸쳐 초점에서 집광하고 그리고/또는 설계 파장 외부에서 작동할 때 회절 효율의 감소를 완화시키도록 선택될 수 있다. 당업자는, 본 발명의 범주가 프레넬 존 사이의 임의의 수의 중간 구조로 확장되는 것을 포함하여, 프리즘 구조가 상이한 치수, 추가 피크, 상이한 형상 등의 형태를 포함하는 추가 형태를 취할 수 있음을 용이하게 인식할 것이다.
도 9는 표 2(하기)에 기재된 매개변수를 갖는 프리즘-강화 렌즈의 설계 예를 도시한다. 프리즘-강화 렌즈는 550 nm의 파장에서 +1.00D의 설계 광 출력을 갖는다. 이는, PMMA 기판에 형성된 프리즘 구조 및 동심 링을 갖는 표면 릴리프 구조를 포함한다. 동심 링은 각각 높이가 약 9 미크론이고, 폭은 거의 2 mm에서 약 0.5 mm까지 변한다. 각각의 쌍의 동심 링 사이에 하나의 링형상 프리즘 구조가 존재한다. 각각의 링-형상 프리즘 구조는, 폭이 약 25 미크론이고 높이가 약 250 nm 내지 750 nm이다. 표면 릴리프 구조(동심 링 및 프리즘 구조를 갖는) 및 다른 기판(도시되지 않음)에 의해 규정된 공동(void) 또는 캐비티(cavity)는 약 1.7의 굴절률을 갖는 액정 재료로 체워진다.
설계 파장 550 nm
설계 광 출력 +1.00 D
위상 리셋 당 파장의 수 3(550 nm에서)
프리즘 폭 25 미크론
프리즘 높이 250 nm 내지 750 nm
프리즘의 수 5
기판 재료 PMMA(굴절률= 1.5)
액정 재료 굴절률= 1.7
이는, 프리즘-강화 설계의 개념을 예시하기 위한 단지 하나의 예시적 구성이다. 다른 매개변수 및 프리즘이, 렌즈의 광학 특성을 추가로 수정하여 렌즈의 회절 효율을 개선하고 색수차를 감소시키기 위해서 사용될 수 있다. 이 예에서, 렌즈는 렌즈의 제작을 단순화하는 단일 파장보다는 오히려 광학 경로 차의 3 개의 파장에서 위상 리셋을 갖는다.
프리즘-강화 렌즈의 광학 성능
일반적으로, 프리즘-강화 렌즈의 광학 성능은, 종래의 프레넬 렌즈가 특정 파장 또는 좁은 범위의 파장에서 더 우수한 성능을 갖는 상태에서, 더 넓은 범위의 파장에 대해 종래의 프레넬 렌즈의 광학 성능보다 평균적으로 더 양호할 수 있다. 예를 들어, 프리즘-강화 렌즈는 종래의 프레넬 렌즈보다 파장에 따라 덜 변하는 초점 길이를 가질 수 있다.
유사하게, 프리즘-강화 렌즈는 종래의 프레넬 렌즈보다 주어진 파장 대역에서 파장의 함수로서 더 적은 편차를 갖는 스트렐 비율을 가질 수 있다. 광학계의 당업자에게 이해되는 바와 같이, 스트렐 비율은 단지 시스템의 개구(aperture)에 대한 회절에 의해서만 제한된 이상적인 광학 시스템을 사용하는 최대 달성 가능한 세기(intensity)에 대한 광원(point source)으로부터의 피크 수차 이미지 세기의 비율로서 빈번하게 규정된다. 이는, 또한, 축상의 소스로 인해 이미지 중심(초점면과 광학 축의 교차점)에서의 세기의 관점에서 종종 표현된다. 대부분의 경우, 이러한 규정은 매우 유사한 그림(또는 피크 세기의 지점이 대칭으로 인해 중심에 있을 때 동일한 그림)을 야기한다.
프리즘-강화 렌즈는 동일한 파장 구역에 걸친 표준 회절 키노폼(diffractive kinoform)의 스트렐 비율보다 더 높은(파장 구역에 걸쳐 또는 평균적으로) 주어진 파장 구역에 걸친 스트렐 비율 범위를 가질 수 있다. 다른 경우에, 프리즘-강화 렌즈의 가장 작은 스트렐 비율은 전자기 스펙트럼의 가시적인 부분에 대한 표준 회절 키노폼의 가장 작은 스트렐 비율보다 더 클 수 있다. 예를 들어, 프리즘-강화 렌즈는 약 450 nm 내지 약 650 nm의 범위에 걸쳐 0.65, 0.70, 0.75, 0.80, 0.85 또는 그 이상의 최소 스트렐 비율을 가질 수 있다. 저비용 광학계를 사용하는 안과용 용도로는 0.65의 스트렐 비율이 허용가능할 수 있다.
도 10, 도 11, 및 도 12는, 각각, 450 nm, 550 nm, 및 650 nm의 광 파장에 대한 표준 회절 키노폼 렌즈와 예시적인 프리즘-강화 렌즈를 비교할 때의 스트렐 비율의 차이를 도시한다. 도 11의 550 nm의 경우에, 100 % 회절 효율에 상응하는 설계 파장으로 인해 예상되는 바와 같이, 표준 회절 렌즈가 더 양호하게 수행된다. 프리즘-강화 렌즈의 스트렐 비율은 0.8 초과이므로, 회절 제한 시스템에 가까운 것으로 고려될 수 있다.
프리즘-강화 렌즈의 이러한 특정 예와 연관된 이점 중 일부는 도 11 및 도 12에서 입증되고 있다. 650 nm 광이 고려되는 도 12에서, 스트렐 비율은 표준 회절 렌즈에서보다 프리즘-강화 렌즈에서 약 0.1 더 높다. 프리즘-강화 렌즈는, 또한, 초점 거리가 0.85 m에서 0.90 m로 변이하여 1 m 설계 초점 길이에 가까운 상태에서, 표준 회절 렌즈에 비해 더 낮은 색수차를 갖는다. 프리즘-강화 렌즈와 표준 회절 렌즈 사이에서 유사한 스트렐 비율이 관찰되는 상태에서, 650 nm 광을 고려할 때, 색수차는 도 12의 프리즘-강화 렌즈가 또한 더 낮다.
도 13 내지 도 15는 상이한 파장에서 도 10 내지 도 12의 프리즘-강화 렌즈의 초점 평면에서의 방사조도 맵을 도시한다. 즉, 각각의 파장에 대한 초점면에서 횡방향 조사 분포를 도시한다. 각각의 방사조도 맵은 명확한 초점을 도시하며, 이는 렌즈가 가시 스펙트럼에 걸쳐 양호한 광학 성능을 나타냄을 도시한다. 도 13은 프리즘-강화 렌즈로부터 0.976 미터의 거리에서 450 nm의 광에 대한 방사조도 맵을 도시한다. 도 14은 프리즘-강화 렌즈로부터 1.064 미터의 거리에서 550 nm의 광에 대한 방사조도 맵을 도시한다. 그리고, 도 15는 프리즘-강화 렌즈로부터 0.902 미터의 거리에서 650 nm의 광에 대한 방사조도 맵을 도시한다.
따라서, 상기 설명된 프리즘-강화 예는, 650 nm에서의 광학 품질의 저하가 적거나 없이 설계 파장에서의 회절 한계에 가까운 스트렐 비율을 유지하면서, 청색 파장 구역에서 렌즈의 광학 품질을 개선한다. 게다가, 색수차는, 표 3에 예시된 바와 같이 설계 파장 외부의 파장에서 더 작으며, 표 3에서는 다차수(m = 3) 프리즘-강화 및 표준 회절 렌즈에 대한 매개변수를 제공한다.
프리즘-강화 렌즈 표준 회절
파장(nm) 450 550 650 450 550 650
초점 길이(m) 0.98 1.06 0.90 0.92 1.00 0.85
스트렐 비율 0.71 0.87 0.60 0.71 1.00 0.50
출력(D) 1.02 0.94 1.11 1.09 1.00 1.18
형상, 폭, 높이, 및 재료와 같은 프리즘 섹션에 대한 추가 수정은, 파장 및 색수차에 관한 광학 특성에 대한 추가 개선을 제공할 수 있다.
프리즘-강화 렌즈 만들기
본원에서 개시된 표면 릴리프 구조는 임의의 적합한 기술을 사용하여 임의의 적절한 재료로 형성될 수 있다. 적합한 재료는, 고굴절률 접착제(high index adhesives), MR-10 중합체, 폴리 카보네이트, 폴리프로필렌, 폴리(메틸 메타크릴레이트)(PMMA), 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌(ABS) 플라스틱, 및 비정질 폴리에틸렌 테레프탈레이트(A-PET)를 포함하지만 이것으로 제한되지 않는다. 이러한 재료는 프리즘-강화 회절 렌즈용 부품을 형성하도록, 성형되거나, 식각되거나, 엠보싱되거나 또는 이와 다르게 가공될 수 있다. 예를 들어, 이들은 본원에 인용에 의해 포함된 발명의 명칭이 "Methods and Systems for Mold Releases"인 국제 출원 PCT/US2016/012121 호에 개시된 기술에 따라 성형될 수 있다.
게다가, 본 발명은 수직 정렬로의 네마틱 액정(nematic liquid crystal)으로 제한되지 않으며, 액정을 정렬시키기는 다른 방법 또는 액정 또는 다른 액정 상을 정렬시키는 다른 방법이 사용될 수 있으며, 이를 테면, 평면 정렬, 비틀린 네마틱(twisted nematic, TN), 하이브리드 정렬된 네마틱(HN), 키랄 네마틱(chiral nematic), 청색상, 짙은 복합체상(dark conglomerate phase), 폴리머 분산 및 스멕틱(Smectic) C* 상 액정을 예로 사용될 수 있다. 유사한 광학 특성은, 표면 릴리프 구조 및 액정 재료를 매칭시킴으로써 또는 매칭시키지 않음으로써 실현될 수 있다.
결론
다양한 본 발명의 실시예가 본원에서 설명되고 예시되었지만, 당업자는 기능을 수행하고 그리고/또는 본원에서 개시된 결과 및/또는 하나 이상의 이점을 얻기 위한 다양한 다른 수단 및/또는 구조를 용이하게 예상할 것이며, 그리고 그러한 변형 및/또는 수정 각각은 본원에서 설명된 본 발명의 실시예의 범주 내에 있는 것으로 간주된다. 보다 일반적으로, 당업자는 본원에 설명된 모든 매개변수, 치수, 재료, 및 구성이 예시적인 것으로 의도되고 그리고 실제 매개변수, 치수, 재료, 및/또는 구성이 본 발명의 교시들이 사용되는 특정 적용 또는 적용들에 따를 것임이 용이하게 이해할 것이다. 당업자는, 일상적인 실험만을 사용하여, 본원에 설명된 특정 발명 실시예에 대한 많은 등가물을 인식할 수 있거나 확인할 수 있을 것이다. 그러므로, 전술한 실시예는 단지 예로서 제시되고, 그리고 첨부된 청구항의 범주 내에서 및 그에 대한 등가물 내에서, 본 발명의 실시예는 구체적으로 설명되고 청구된 것과 달리 실시될 수 있음을 이해해야 한다. 본 개시의 발명의 실시예는 본원에 설명된 각각의 개별적인 특징, 시스템, 물품, 재료, 키트 및/또는 방법에 관한 것이다. 게다가, 그러한 특징, 시스템, 물품, 재료, 키트, 및/또는 방법의 2 개 이상의 임의의 조합은, 그러한 특징, 시스템, 물품, 재료, 키트 및/또는 방법이 서로 불일치하지 않는다면, 본 개시의 발명의 범주 내에 포함된다.
상기 설명된 실시예는 임의의 다양한 방법으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 본원에 개시된 기술을 설계하고 제조하는 실시 예는 하드웨어, 소프트웨어 또는 이들의 조합을 사용하여 구현될 수 있다. 소프트웨어로 구현될 때, 소프트웨어 코드는 단일 컴퓨터에서 제공되든 또는 다수의 컴퓨터 간에 분배되든지의 여부에 관계없이 임의의 적절한 프로세서 또는 프로세서 모음에서 실행될 수 있다.
또한, 다양한 발명의 개념은 하나 이상의 방법으로서 구체화될 수 있으며, 그 중 일예가 제공되고 있다. 방법의 일부로 수행된 동작은 임의의 적절한 방법으로 명령될 수 있다. 이에 따라, 심지어 예시된 실시예에서 순차적인 동작으로 도시되어 있지만, 일부 동작을 동시에 수행하는 것을 포함할 수있는, 예시된 것과 상이한 순서로 동작이 수행되는 실시예가 구성될 수 있다.
본원에서 규정되고 사용되는 모든 규정은, 사전적인 규정, 인용에 의해 포함된 문헌의 규정 및/또는 규정된 용어의 통상적인 의미를 제어하는 것으로 이해되어야 한다.
명세서 및 청구범위에서 본원에서 사용된 바와 같이, 단수 표현은, 반대로 명확하게 나타내지 않는 한은, "적어도 하나"를 의미하는 것을 이해되어야 한다.
명세서 및 청구범위에서 본원에서 사용된 바와 같이, "및/또는" 이라는 문구는, 그렇게 결합된 요소의 "어느 하나 또는 둘다", 즉, 일부 경우에는 공동으로 존재하고 다른 경우에는 분리 적으로 존재하는 요소를 의미하는 것으로 이해되어야 한다. "및/또는"과 함께 기재된 다수의 요소는, 동일한 방식으로, 즉 결합된 요소 중 "하나 이상"으로 이해되어야 한다. 구체적으로 식별된 그러한 요소와 관련이 있는지 또는 관련이 없는지의 여부에 따라, "및/또는" 항목에 의해 구체적으로 식별되는 요소 이외에, 다른 요소가 선택적으로 존재할 수 있다. 따라서, 비제한적인 예로서, "A 및/또는 B"에 대한 참조는, "포함하는"과 같은 제한이없는(open-ended) 언어와 함께 사용될 때, 일 실시예에서, 단지 A(선택적으로 B 이외의 요소를 포함); 다른 실시예에서, 단지 B(선택적으로 A 이외의 요소를 포함); 또 다른 실시예에서, A 및 B 양자 모두(선택적으로 다른 원소를 포함); 등을 지칭할 수 있다.
명세서 및 청구범위에서 본원에 사용된 바와 같이, "또는"은 상기 규정된 바와 같은 "및/또는"과 동일한 의미를 갖는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, 목록에서 항목을 분리할 때, "또는" 또는 "및/또는"은 포괄적인 것으로 해석되어야 하며, 즉, 요소의 목록 그리고 선택적으로 추가적인 목록에없는 항목 중 적어도 하나, 뿐만 아니라 하나 초과를 포함하는 것으로 해석되어야 한다. 이와 반대로 명확하게 나타내는 바와 같은 용어, 이를테면, "단지 하나" 또는 "정확히 하나" 또는 청구범위에 사용될 때와 같이, "~으로 구성되는"은 요소의 숫자 또는 목록중 정확히 하나의 요소를 포함하는 것을 지칭할 것이다. 일반적으로, 본원에 사용된 바와 같이 용어 "또는"은 "어느 하나", "하나" 또는 "단지 하나" 또는 "정확히 하나"와 같은 배타적인 용어가 선행될 때, 배타적인 대안(즉, "하나 또는 나머지이지만 둘다는 아님")을 나타내는 것으로만 해석되어야 한다. 청구범위에서 사용될 때 "본질적으로 구성되는"은, 특허법 분야에서 사용되는 것과 같은 통상적인 의미를 가져야 한다.
명세서 및 청구범위에서 본원에 사용된 바와 같이, 하나 이상의 요소들의 리스트와 관련하여 "적어도 하나"라는 문구는, 요소들의 리스트 내의 임의의 하나 이상의 요소로부터 선택된 적어도 하나의 요소를 의미하지만, 각각의 그리고 모든 요소중 적어도 하나를 반드시 포함해야 하고, 요소의 목록에서 요소의 임의의 조합을 배제하지는 않는 것으로 이해되어야 한다. 이 규정은 또한, 구체적으로 식별된 요소와 관련이 있거나 관련이 없는지의 여부에 따라, "적어도 하나"라는 문구가 언급된 요소 목록 내에서 구체적으로 식별된 요소 이외에 요소가 선택적으로 존재할 수 있게 한다. 따라서, 비제한적인 예로서, "A 및 B 중 적어도 하나"(또는 동등하게, "A 또는 B 중 적어도 하나" 또는 동등하게 "A 및/또는 B 중 적어도 하나")는, 일 실시예에서, B를 갖지 않고(그리고 선택적으로, B 이외의 원소를 포함) 적어도 하나, 선택적으로 하나 초과의 A를 포함하는; 다른 실시예에서, A를 갖지 않고(그리고 선택적으로, A 이외의 원소를 포함) 적어도 하나, 선택적으로 하나 초과의 B를 포함하는; 또다른 실시예에서, 적어도 하나, 선택적으로 하나 초과의 A를 포함하는 그리고 적어도 하나, 선택적으로 하나 초과의 B를 포함하는(그리고 선택적으로 다른 요소를 포함); 기타를 지칭할 수 있다.
청구범위뿐만 아니라 상기 명세서에서, "포함하다", "지닌다", "갖는다", "함유한다", "내포한다", "보유한다", "포함되어 있다" 등의 용어는 오픈 엔디드인 것, 즉 포함하지만 제한적이지 않은 의미로 이해되어야 한다. "구성되는" 및 "본질적으로 구성되는"과 같은 과도적 문구는 단지, 미국 특허청의 특허 심사 지침서 2111.03 절에 제시된 바와 같이 각각 클로즈드 또는 세미클로즈드 과도적 문구이어야 한다

Claims (27)

  1. 전기-활성 렌즈(electro-active lens)로서,
    제 1 기판;
    제 2 기판;
    상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판 사이에 배치된 액정 재료;
    상기 제 2 기판에 대향하는 상기 제 1 기판에 형성된 표면 릴리프 구조(surface relief structure)를 포함하며, 상기 표면 릴리프 구조는, 복수의 동심 링(ring) 및 상기 복수의 동심 링 내의 한 쌍의 동심 링 사이에 배치된 적어도 하나의 프리즘 구조를 갖는 프레넬 렌즈(Fresnel lens)를 규정하여, 상기 프레넬 렌즈의 설계 파장보다 높은 파장 및 낮은 파장에서 회절 효율 감소를 완화시키는, 전기-활성 렌즈.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 복수의 동심 링 내의 제 m 번째 링은,
    보다 더 큰 내부 반경을 가지며,
    여기서, m은 1보다 큰 정수이고, f는 프레넬 렌즈의 초점 길이이고, λ 0는 전기-활성 렌즈의 설계 파장인, 전기-활성 렌즈.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 적어도 하나의 프리즘 구조는 총 폭 w를 갖는 m-1 개의 프리즘 구조를 포함하고, 상기 복수의 동심 링에서의 m 번째 링의 내부 반경은 rm 과 w의 합과 동일한, 전기-활성 렌즈.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 적어도 하나의 프리즘 구조는 상기 한 쌍의 동심 링과 동심인 환형 프리즘 구조를 포함하는, 전기-활성 렌즈.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 적어도 하나의 프리즘 구조는 상기 복수의 동심 링에서 동심 링의 각각의 쌍 사이에 있으며 이들과 동심인 환형 프리즘 구조를 포함하는, 전기-활성 렌즈.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 적어도 하나의 프리즘 구조는 상기 한 쌍의 동심 링에서 하나의 동심 링과 부분적으로 중첩되는, 전기-활성 렌즈.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 적어도 하나의 프리즘 구조는 복수의 피크를 규정하는, 전기-활성 렌즈.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 적어도 하나의 프리즘 구조는 곡면을 규정하는, 전기-활성 렌즈.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 적어도 하나의 프리즘 구조는 0.1 미크론 내지 50 미크론의 높이 및 5 미크론 내지 200 미크론의 폭을 갖는, 전기-활성 렌즈.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 전기-활성 렌즈는 550 nm의 파장에서 0.85보다 큰 스트렐 비율(Strehl ratio)을 갖는, 전기-활성 렌즈.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 전기-활성 렌즈는 450 nm의 파장에서 0.70보다 큰 스트렐 비율을 갖는, 전기-활성 렌즈.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 전기-활성 렌즈는 450 nm의 파장에서 0.60보다 큰 스트렐 비율을 갖는, 전기-활성 렌즈.
  13. 청구항 1에 있어서,
    상기 전기-활성 렌즈는 450 nm 내지 650 nm의 파장 범위에 걸쳐 0.65보다 큰 스트렐 비율을 갖는, 전기-활성 렌즈.
  14. 청구항 1에 있어서,
    상기 전기-활성 렌즈는 450 nm 내지 650 nm의 파장 범위에 걸쳐 0.80보다 큰 스트렐 비율을 갖는, 전기-활성 렌즈.
  15. 청구항 1에 있어서,
    상기 액정 재료는 인가되는 전압에 응답하여 상기 전기-활성 렌즈의 초점 길이를 변화시키는, 전기-활성 렌즈.
  16. 전기-활성 렌즈로서,
    제 1 기판;
    제 2 기판;
    상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판 사이에 배치된 액정 재료; 및
    상기 제 2 기판에 대향하는 상기 제 1 기판에 형성된 표면 릴리프 구조를 포함하며, 상기 표면 릴리프 구조는, 복수의 동심 링 및 상기 복수의 동심 링 내의 한 쌍의 동심 링 사이에 배치된 적어도 하나의 프리즘 구조를 갖는 프레넬 렌즈를 규정하여, 450 nm 내지 650 nm의 파장 범위에 걸쳐 상기 프레넬 렌즈의 스트렐 비율의 변화를 감소시키는, 전기-활성 렌즈.
  17. 청구항 16에 있어서,
    상기 전기-활성 렌즈는 550 nm의 파장에서 0.85보다 큰 스트렐 비율을 갖는, 전기-활성 렌즈.
  18. 청구항 17에 있어서,
    상기 전기-활성 렌즈는 450 nm의 파장에서 0.70보다 큰 스트렐 비율을 갖는, 전기-활성 렌즈.
  19. 청구항 18에 있어서,
    상기 전기-활성 렌즈는 450 nm의 파장에서 0.60보다 큰 스트렐 비율을 갖는, 전기-활성 렌즈.
  20. 청구항 16에 있어서,
    상기 전기-활성 렌즈는 450 nm 내지 650 nm의 파장 범위에 걸쳐 0.65보다 큰 스트렐 비율을 갖는, 전기-활성 렌즈.
  21. 청구항 16에 있어서,
    상기 전기-활성 렌즈는 450 nm 내지 650 nm의 파장 범위에 걸쳐 0.80보다 큰 스트렐 비율을 갖는, 전기-활성 렌즈.
  22. 전기-활성 렌즈로서,
    제 1 기판;
    제 2 기판;
    상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판 사이에 배치된 액정 재료; 및
    상기 제 2 기판에 대향하는 상기 제 1 기판에 형성된 표면 릴리프 구조를 포함하며, 상기 표면 릴리프 구조는, 복수의 위상 랩 영역 및 상기 복수의 위상 랩 영역 내의 한 쌍의 위상 랩 영역 사이에 배치된 적어도 하나의 프리즘 구조를 갖는 회절 렌즈를 규정하여, 상기 회절 렌즈의 설계 파장보다 높은 파장 및 낮은 파장에서 회절 효율 감소를 완화시키는, 전기-활성 렌즈.
  23. 전기-활성 렌즈로서,
    제 1 기판;
    제 2 기판;
    상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판 사이에 배치된 액정 재료; 및
    상기 제 2 기판에 대향하는 상기 제 1 기판에 형성된 표면 릴리프 구조를 포함하며, 상기 표면 릴리프 구조는, 복수의 위상 랩 영역 및 상기 복수의 위상 랩 영역 내의 한 쌍의 위상 랩 영역 사이에 배치된 적어도 하나의 프리즘 구조를 갖는 회절 렌즈를 규정하여, 450 nm 내지 650 nm의 파장 범위에 걸쳐 상기 회절 렌즈의 스트렐 비율의 변화를 감소시키는, 전기-활성 렌즈.
  24. 전기-활성 렌즈로서,
    제 1 기판;
    제 2 기판;
    상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판 사이에 배치된 액정 재료; 및
    상기 제 1 기판의 제 1 표면 상에 형성된 단일의 표면 릴리프 구조를 포함하며, 상기 제 1 기판의 상기 제 1 표면은 상기 제 2 기판에 대향하고, 상기 단일의 표면 릴리프 구조는, 복수의 위상 랩 영역 및 상기 복수의 위상 랩 영역 내의 한 쌍의 위상 랩 영역 사이에 배치된 적어도 하나의 프리즘 구조를 갖는 회절 렌즈를 규정하여, 상기 회절 렌즈의 설계 파장보다 높은 파장 및 낮은 파장에서 상기 회절 렌즈의 색수차를 감소시키는, 전기-활성 렌즈.
  25. 전기-활성 렌즈로서,
    제 1 기판;
    제 2 기판;
    상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판 사이에 배치된 액정 재료; 및
    상기 제 2 기판에 대향하는 상기 제 1 기판에 형성된 표면 릴리프 구조를 포함하며, 상기 표면 릴리프 구조는, 복수의 동심 링을 갖는 회절 렌즈를 규정하고,
    상기 복수의 동심 링 내의 적어도 하나의 동심 링은 상기 회절 렌즈의 설계 파장보다 높은 파장 및 낮은 파장에서 회절 효율 감소를 완화시키기 위한 바이커스피드(bicuspid) 프리즘식 구조를 가지고,
    상기 바이커스피드 프리즘식 구조의 적어도 하나의 피크는 0.1 미크론 내지 50 미크론의 높이 및 5 미크론 내지 200 미크론의 폭을 갖는, 전기-활성 렌즈.
  26. 전기-활성 렌즈로서,
    제 1 기판;
    제 2 기판;
    상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판 사이에 배치된 액정 재료; 및
    상기 제 2 기판에 대향하는 상기 제 1 기판에 형성된 표면 릴리프 구조를 포함하며, 상기 표면 릴리프 구조는, 복수의 동심 링을 갖는 회절 렌즈를 규정하고,
    상기 복수의 동심 링 내의 적어도 하나의 동심 링은 450 nm 내지 650 nm의 파장 범위에 걸쳐 상기 회절 렌즈의 스트렐 비율의 변화를 감소시키기 위한 바이커스피드 프리즘식 구조를 갖는, 전기-활성 렌즈.
  27. 전기-활성 렌즈로서,
    제 1 기판;
    제 2 기판;
    상기 제 1 기판과 상기 제 2 기판 사이에 배치된 액정 재료; 및
    상기 제 2 기판에 대향하는 상기 제 1 기판에 형성된 표면 릴리프 구조를 포함하며, 상기 표면 릴리프 구조는, 복수의 동심 링 및 상기 복수의 동심 링 내의 한 쌍의 동심 링 사이에 배치된 적어도 하나의 프리즘 구조를 갖는 프레넬 렌즈를 규정하고, 상기 프레넬 렌즈 및 상기 적어도 하나의 프리즘 구조는 특정 파장의 빛이 각각 동일한 초점에 집중되도록 규정되고,
    상기 복수의 동심 링 내의 제 m 번째 링은,
    보다 더 큰 내부 반경을 가지며,
    여기서, m은 1보다 큰 정수이고, f는 프레넬 렌즈의 초점 길이이고, λ 0는 전기-활성 렌즈의 설계 파장인, 전기-활성 렌즈.
KR1020187025139A 2016-02-01 2017-01-31 프리즘-강화 렌즈 및 프리즘-강화 렌즈 사용 방법 KR102654574B1 (ko)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201662289512P 2016-02-01 2016-02-01
US62/289,512 2016-02-01
US201662321893P 2016-04-13 2016-04-13
US62/321,893 2016-04-13
PCT/US2017/015750 WO2017136310A1 (en) 2016-02-01 2017-01-31 Prism-enhanced lenses and methods of using prism-enhanced lenses

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20180105707A KR20180105707A (ko) 2018-09-28
KR102654574B1 true KR102654574B1 (ko) 2024-04-05

Family

ID=59499957

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020187025139A KR102654574B1 (ko) 2016-02-01 2017-01-31 프리즘-강화 렌즈 및 프리즘-강화 렌즈 사용 방법

Country Status (7)

Country Link
US (3) US10838237B2 (ko)
EP (1) EP3400480B1 (ko)
JP (1) JP7006605B2 (ko)
KR (1) KR102654574B1 (ko)
CN (2) CN114637156A (ko)
CA (1) CA3011531A1 (ko)
WO (1) WO2017136310A1 (ko)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114637156A (zh) 2016-02-01 2022-06-17 E-视觉智能光学公司 棱镜增强的透镜和使用棱镜增强的透镜的方法
WO2018146858A1 (ja) * 2017-02-07 2018-08-16 三井化学株式会社 レンズ、レンズブランクおよびアイウェア
WO2019135168A1 (en) * 2018-01-08 2019-07-11 Optica Amuka (A.A.) Ltd. Tunable fresnel lens with improved image quality
EP4254024A3 (en) * 2018-09-13 2023-11-08 Hanita Lenses R.C.A. Multifocal intraocular lens
JP7449042B2 (ja) * 2019-02-28 2024-03-13 日本ルメンタム株式会社 光電変換素子、光サブアセンブリ及び光電変換素子の製造方法
WO2021096038A1 (ko) * 2019-11-14 2021-05-20 삼성전자 주식회사 색지움 위상 더블릿을 포함하는 광학 장치 및 감소된 색수차를 갖는 광학 장치를 구동하는 방법
WO2021127033A1 (en) * 2019-12-16 2021-06-24 Arizona Board Of Regents On Behalf Of The University Of Arizona Segmented optical components and methods
US20220244571A1 (en) * 2021-01-29 2022-08-04 Coopervision International Limited Flexible liquid crystal-containing lenses
WO2022170355A1 (en) * 2021-02-05 2022-08-11 Arizona Board Of Regents On Behalf Of The University Of Arizona Devices and methods for performing high-harmonic diffractive lens color compensation
US20230011320A1 (en) * 2021-07-09 2023-01-12 Amo Groningen B.V. Diffractive lenses for range of vision
WO2023248136A2 (en) * 2022-06-20 2023-12-28 Alcon Inc. Diffractive multifocal ophthalmic lens with chromatic aberration correction

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120140166A1 (en) * 2010-12-07 2012-06-07 Abbott Medical Optics Inc. Pupil dependent diffractive lens for near, intermediate, and far vision
KR101438413B1 (ko) * 2007-01-22 2014-09-05 이-비젼 엘엘씨 유연성 전기-활성 렌즈

Family Cites Families (47)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4385805A (en) * 1978-05-03 1983-05-31 Rca Corporation Liquid crystal lens display system
JP2666907B2 (ja) * 1986-03-05 1997-10-22 オリンパス光学工業株式会社 液晶レンズ
US5687022A (en) * 1995-07-24 1997-11-11 Lockheed Missiles & Space Company, Inc. Mid-wave infrared lens system with liquid optical element
US5940152A (en) * 1997-05-01 1999-08-17 Wilson; Stephen S. Dual-fresnel field lens for a single-panel LCD projection system
US7775660B2 (en) * 1999-07-02 2010-08-17 E-Vision Llc Electro-active ophthalmic lens having an optical power blending region
US6726859B2 (en) * 2000-09-29 2004-04-27 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Fresnel lens, screen, image display device, lens mold manufacturing method and lens manufacturing method
EP1279992A3 (de) * 2001-07-28 2004-12-01 ESCHENBACH OPTIK GmbH + Co. Linse zum Einbau in eine Brillenfassung
US7019890B2 (en) * 2001-10-05 2006-03-28 E-Vision, Llc Hybrid electro-active lens
US7327434B1 (en) * 2002-05-08 2008-02-05 University Of Central Florida Research Foundation, Inc. Tunable electronic lens and prisms using inhomogeneous nano scale liquid crystal droplets
US7365909B2 (en) * 2002-10-17 2008-04-29 Xradia, Inc. Fabrication methods for micro compounds optics
DE10349254A1 (de) * 2003-10-20 2005-05-12 Transmit Technologietransfer Intraokulare Linseneinrichtung zur Verbesserung des Sehvermögens bei Netzhauterkrankungen
JP2007532978A (ja) * 2004-04-13 2007-11-15 ジ・アリゾナ・ボード・オブ・リージェンツ・オン・ビハーフ・オブ・ザ・ユニバーシティー・オブ・アリゾナ 電気的に活性の液晶眼科用装置のパターン化された電極
JP4089682B2 (ja) * 2004-11-05 2008-05-28 ソニー株式会社 フレネルレンズシート，透過型スクリーン及び背面投射型表示装置
JP4222296B2 (ja) * 2004-11-22 2009-02-12 住友電気工業株式会社 レーザ加工方法とレーザ加工装置
US7411724B2 (en) * 2004-12-06 2008-08-12 Northrop Grumman Corporation Electro-optic crystal, diffraction-based, beam-steering element
US8885139B2 (en) * 2005-01-21 2014-11-11 Johnson & Johnson Vision Care Adaptive electro-active lens with variable focal length
TWI274900B (en) * 2006-01-12 2007-03-01 Entire Technology Co Ltd A light diffusion board for improving light diffusion and enhancing brightness
US7672527B2 (en) * 2006-03-06 2010-03-02 Northrop Grumman Corporation Method and apparatus for chromatic correction of Fresnel lenses
WO2008112468A1 (en) * 2007-03-12 2008-09-18 Pixeloptics, Inc. Electrical insulating layers, uv protection, and voltage spiking for electro-active diffractive optics
US20080309545A1 (en) * 2007-06-15 2008-12-18 Emag Technologies, Inc. Speed Measuring Device Including Fresnel Zone Plate Lens Antenna
JP4745442B2 (ja) * 2007-08-02 2011-08-10 パナソニック株式会社 複合対物レンズ、回折素子、光ヘッド装置、光情報装置、対物レンズ駆動方法および制御装置
JP2009098644A (ja) * 2007-09-26 2009-05-07 Panasonic Corp 液晶フレネルレンズ及び液晶フレネルレンズの製造装置
JPWO2009110521A1 (ja) * 2008-03-03 2011-07-14 シチズンホールディングス株式会社 電気光学素子
US8523354B2 (en) 2008-04-11 2013-09-03 Pixeloptics Inc. Electro-active diffractive lens and method for making the same
CN101280905B (zh) * 2008-05-13 2010-12-22 友达光电股份有限公司 具可遮蔽外框的显示装置及其使用的导光器件
US8755117B2 (en) * 2009-01-06 2014-06-17 Menicon Co., Ltd. Method of manufacturing a diffraction lens other than an aphakic intraocular lens
JP6042067B2 (ja) * 2009-02-12 2016-12-14 ザ アリゾナ ボード オブ リージェンツ オン ビハーフ オブ ザ ユニヴァーシティ オブ アリゾナ 回折型３焦点レンズ
WO2010102295A1 (en) * 2009-03-06 2010-09-10 The Curators Of The University Of Missouri Adaptive lens for vision correction
US9280020B2 (en) * 2009-06-19 2016-03-08 Kent State University Tunable electrode-optic liquid crystal lenses having resistive bridges and methods for forming the lenses
JP5649047B2 (ja) * 2010-09-29 2015-01-07 シチズン電子株式会社 レンズ部材及び光学ユニット
CN102478676A (zh) * 2010-11-30 2012-05-30 比亚迪股份有限公司 一种增光片及背光模组
CN102770788A (zh) * 2010-12-01 2012-11-07 松下电器产业株式会社 用于会聚太阳能电池的菲涅耳蝇眼微透镜阵列
JP5378343B2 (ja) 2010-12-06 2013-12-25 シチズンホールディングス株式会社 液晶光学素子
KR20120091646A (ko) * 2011-02-09 2012-08-20 주식회사 엘지화학 프레넬 렌즈 구조체 및 이를 이용한 2ｄ/3ｄ 전환 영상표시장치
US20140327875A1 (en) * 2011-03-08 2014-11-06 Ronald Blum Advanced electro-active optic device
EP2820474B1 (en) * 2012-02-27 2017-08-02 E- Vision Smart Optics, Inc. Electroactive lens with multiple depth diffractive structures
US9164206B2 (en) * 2012-04-04 2015-10-20 The Arizona Board Of Regents Of Behalf Of The University Of Arizona Variable focal length achromatic lens system comprising a diffractive lens and a refractive lens
WO2013168740A1 (ja) * 2012-05-09 2013-11-14 旭硝子株式会社 回折光学素子および撮像光学系
US9146407B2 (en) * 2012-08-10 2015-09-29 Mitsui Chemicals, Inc. Fail-safe electro-active lenses and methodology for choosing optical materials for fail-safe electro-active lenses
KR101438143B1 (ko) 2012-10-26 2014-09-12 정우협 신체내 미세 전류에 영향을 주는 마스크
ES2800911T3 (es) * 2012-12-28 2021-01-05 E Vision Smart Optics Inc Electrodo de doble capa para lente de cristal líquido electroóptica
US9541772B2 (en) * 2013-09-17 2017-01-10 Johnson & Johnson Vision Care, Inc. Methods and apparatus for ophthalmic devices including cycloidally oriented liquid crystal layers
US20180246354A1 (en) * 2015-02-23 2018-08-30 Digilens, Inc. Electrically focus-tunable lens
JP6711606B2 (ja) * 2015-12-15 2020-06-17 キヤノン株式会社 光学素子および光学機器
CN114637156A (zh) 2016-02-01 2022-06-17 E-视觉智能光学公司 棱镜增强的透镜和使用棱镜增强的透镜的方法
CN106226930B (zh) * 2016-09-08 2023-06-20 京东方科技集团股份有限公司 一种菲涅尔透镜装置
US10698235B2 (en) * 2017-02-16 2020-06-30 Verily Life Sciences Llc Ophthalmic device including liquid crystal alignment features

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101438413B1 (ko) * 2007-01-22 2014-09-05 이-비젼 엘엘씨 유연성 전기-활성 렌즈
US20120140166A1 (en) * 2010-12-07 2012-06-07 Abbott Medical Optics Inc. Pupil dependent diffractive lens for near, intermediate, and far vision

Also Published As

Publication number Publication date
EP3400480A1 (en) 2018-11-14
EP3400480B1 (en) 2023-09-20
US11822154B2 (en) 2023-11-21
US11231601B2 (en) 2022-01-25
US20190049752A1 (en) 2019-02-14
EP3400480A4 (en) 2019-08-28
CA3011531A1 (en) 2017-08-10
JP2019505015A (ja) 2019-02-21
CN108604023B (zh) 2022-04-15
JP7006605B2 (ja) 2022-02-10
CN114637156A (zh) 2022-06-17
US20210003865A1 (en) 2021-01-07
WO2017136310A1 (en) 2017-08-10
US20220214565A1 (en) 2022-07-07
US10838237B2 (en) 2020-11-17
CN108604023A (zh) 2018-09-28
KR20180105707A (ko) 2018-09-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102654574B1 (ko) 프리즘-강화 렌즈 및 프리즘-강화 렌즈 사용 방법
US7019890B2 (en) Hybrid electro-active lens
US20030210377A1 (en) Hybrid electro-active lens
US7002754B2 (en) Multilayer polymer gradient index (GRIN) lenses
US20180246354A1 (en) Electrically focus-tunable lens
US20090046349A1 (en) Multifocal lens with a diffractive optical power region
Valley et al. Adjustable hybrid diffractive/refractive achromatic lens
WO2008134154A1 (en) Surface relief diffractive optical elements providing reduced optical losses in electro-active lenses comprising liquid crystalline materials
CN111722423A (zh) 液晶和超表面相结合的连续可变焦超透镜
US10914999B2 (en) Lens, method for fabricating the same, glasses and optical system
JP2011099999A (ja) 液晶光学デバイス
US10216060B2 (en) Liquid crystal lens and manufacturing method thereof, display device
JP2020531909A (ja) 液晶配向を有する光学デバイス
WO2005040909A1 (en) Improved hybrid electro-active lens
US20220057691A1 (en) Tunable optical lens and electronic apparatus employing the same
JP7064256B1 (ja) 液晶レンズ
Feng et al. Refractive Fresnel liquid crystal lenses driven by two voltages
RU2757072C1 (ru) Многозонная перестраиваемая линза
CN115981058A (zh) 液晶透镜及其制备方法
AU2002341982A1 (en) Hybrid electro-active lens
AU2008240326A1 (en) Hybrid electro-active lens
JP2009192791A (ja) 液晶レンズ

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant