KR20130011788A - 선명도가 개선된 안경렌즈 - Google Patents

Abstract

본 발명은 선명도가 개선된 안경렌즈에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 선명도가 개선된 안경렌즈는 렌즈부;와, 상기 렌즈부의 표면에 형성되어 스펙트럼상 특정영역의 빛의 전부 또는 일부의 스펙트럼을 부분 투과하는 패턴영역; 및, 상기 패턴영역으로 둘러싸여 정의되는 다수개의 핀 홀 형상부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

선명도가 개선된 안경렌즈{SPECTACLE LENS WITH IMPROVED DEFINITION}

본 발명은 눈의 망막 세포의 시감도 곡선을 이용함으로써 물체를 보다 선명하게 볼 수 있는 선명도가 개선된 안경렌즈에 관한 것이다.

최근에는 시력을 보호하는 것에 국한하지 않고 원시, 근시, 난시 등의 시력을 교정하여줌으로써 시력을 회복시켜주는 시력 고정용 안경렌즈가 개발되고 있다.

이러한 시력 교정용 안경렌즈는 볼록한 판형 곡면에 0.7㎜ 내지 0.9㎜ 크기를 갖는 다수개의 핀 홀(pin hole)들을 천공하고, 볼록한 판형 곡면의 표면에는 청색, 녹색 등의 색상을 착색하고 있다. 이러한 안경 렌즈는 바늘구멍과 같은 핀 홀을 뚫었다 하여 마이크로 홀 안경 또는 핀 홀 안경이라고 한다. 마이크로 홀 안경은 핀 홀을 통해 근시, 원시, 난시, 노시 등 굴절 이상인 사람이 핀 홀 효과를 이용하여 먼 곳(근시)이나 가까운 물체(노안)를 볼 수 있다. 하지만, 이러한 마이크로 홀 안경은 여전히 렌즈의 굴절력에 의한 시력교정을 하지 못하기 때문에 충분한 시력의 향상을 가져올 수 없고, 핀 홀 부분 이외의 다른 부분은 광선이 투과하지 못하기 때문에 눈이 이용할 수 있는 광량이 제한되므로 상의 밝기가 떨어지는 문제가 있다.

한편, 상기한 마이크로 홀 안경의 기술적 배경을 설명하면 다음과 같다.

빛을 받아들이는 광량폭(광선량폭)은 눈의 동공(조리개)의 크기와 관련이 있다. 사람의 동공의 직경은 주간에는 대개 2㎜ 내지 3㎜야간에는 4㎜ 내지 6㎜이다.

도 2에서는 일반적인 동공에 외부 물점으로부터 입사되는 광선을 보여주고 있다. 이때는 대개 광량폭이 너무 크게 되면(광량폭A) 수차(특히 구면수차)를 많이 발생시키는 수정체의 주변부로 많은 광선이 지나게 되어 망막 쪽의 상(像)은 흐리게 나타난다.

반면에, 도 3에서는 핀 홀을 통하여 입사되는 경우이다. 이때는 입사되는 광선의 광량폭이 핀 홀의 직경으로 차단되어 수정체로 입사되기 때문에(광량폭 B) 수차(특히 구면수차)발생이 적은 수정체 광축의 중심 일부분 영역을 통해서 광선이 안구에 입사된다. 따라서 상기 광선에 의해 망막에 결상된 상(像)은 상의 흐린 정도가 현저하게 감소된다.

또한, 도 4에서와 같이 핀 홀의 중심이 수정체의 광축에 놓여있지 않더라도 결상에 관여하는 광선이 수정체의 일부분을 지나기 때문에 수차에 의해 발생하는 망막상의 흐린 정도가 도 2에서보다는 줄어들게 된다. 즉, 도 2는 동공(조리개)가 열려있는 만큼의 영역인 수정체 상하 주변부까지 광선이 통과되는 것을 보여주기 때문에 상하 수정체 주변부의 수차에 의해서 망막에서의 결상범위가 결상범위A로 주어져 상의 흐림이 크게 된다. 반면, 도 4는 안구의 광축을 벗어난 위치에 핀홀이 존재함으로써 안구에 입사되는 광선의 폭을 상부 수정체 주변부에서 수정체 중심부로 제한하기 때문에 상부 수정체 상부 주변부의 수차에 의해 망막에서의 결상범위가 결상범위B로 주어지게 된다. 이러한 결상범위B는 결상범위A의 반 정도이기 때문에, 도 4에서의 수직방향 망막 결상범위B의 흐림 정도는 도 2의 결상범위A의 흐림 정도의 반 정도임을 알 수 있다.

따라서, 주변의 밝기에 의해 결정되는 동공의 크기보다도 작은 크기의 핀 홀이 동공의 광축과 핀 홀의 광축이 일치하도록 눈 앞에 배치가 되거나, 동공의 광축과 핀 홀의 광축이 일치하지 않도록 배치되는 경우, 상을 선명하게 하는 효과를 얻을 수 있게 된다.

이러한 핀 홀에 의한 망막상의 선명도를 개선시키는 현상을 안광학에서는 핀 홀 효과라고 한다.

따라서 상기한 핀 홀에 의해 입사되는 가시광선 스펙트럼 전 영역의 광선의 광량폭을 인위적으로 제한하여 적게 만들어 외부 물체를 보다 선명하게 보게 함으로써 먼 곳(근시)이나 가까운 물체(노안)를 보다 잘 보일 수 있도록 한 것이 마이크로 홀 안경의 원리이다.

그런데, 도 3 또는 도 4의 핀 홀을 빨간색의 보색인 청록색 셀로판지에 뚫어 구성한다면 빨간색에 대한 핀 홀 효과를 유발하여 빨간색의 물체를 보다 선명하게 결상할 수 있게 되고, 도 3 또는 도 4의 핀 홀을 노란색의 보색인 남색 셀로판지에 뚫어 구성한다면 노란색에 대한 핀 홀 효과를 유발하여 노란색 물체를 보다 선명하게 결상할 수 있게 되며, 이러한 효과를 부분색 핀 홀 효과라 한다.

대한민국 등록특허 10-0455302에서의 시력 보정용 안경렌즈에서는 안경렌즈 표면에 시감도 곡선의 감도가 예민한 영역의 파장의 빛에 대해서 부분색 핀 홀 효과를 유발시키는 코팅을 하여 외부 물체의 선명도를 증가시켜 주고, 그 외의 파장의 빛에 대해서는 선택적으로 투과시켜서 색감을 가지게 해 줌으로서 종래의 안경렌즈에 비해서 시력 개선 효과가 보다 탁월한 효과를 갖는 안경렌즈가 전개되고 있음을 알 수 있다. 그러나 도 5 및 6에서와 같이 박막(20)은 노란색 계통의 빛을 차단할 수 있도록 특정한 재질로 코팅 내지 착색 처리된 차단영역(21)과, 직경의 크기가 약 3㎜ ~ 0.01㎜ 이내로 되고 다수개의 핀 홀 형태로 만들어지는 입사영역(22)으로 구분되어 있기 때문에 나타나는 문제점이 존재한다.

즉, 박막 코팅으로 스펙트럼상 노란색 차단 영역(21)을 설정하고자 하는 경우, 렌즈 표면은 도 7과 같이 노란색 일부 영역이 0% 투과되어야 한다. 따라서 렌즈 표면에서 노란색의 일부 스펙트럼 영역을 거의 100% 반사시켜야 하기 때문에 노란색에 대한 핀 홀 효과는 탁월하게 되나, 외부에서 보이는 안경렌즈는 노란색 거울과 같은 안경으로 보여, 외부에서의 주변광이 마치 볼록거울에서의 반사와 같이 직접 반사되면 이 반사상이 외부인의 시야에 눈부심으로 작용한다. 특히 태양광 아래에서는 외부인의 시야에 태양광을 집속시키는 결과를 초래할 수도 있기 때문에 외부인의 눈 건강에 치명적일 수 있다.

또한 착색으로 스펙트럼상 노란색 차단 영역을 설정하고자 하면 렌즈 표면은 노란색의 보색인 남색 염료로 노란색이 완전히 흡수되도록 착색시켜야 하기 때문에 외관상 렌즈자체가 너무 어둡게 보여 마치 어두운 선글라스를 착용한 것과 같은 효과를 가져오기 때문에 외관상 선글라스를 착용한 것과 같은 착각을 유도할 수 있다.

또한 대한민국 등록특허 10-0685290과 10-0686551에서는 도 8에서와 같이 착색층(32)이 격자패턴(31)에 의해 둘러싸여 있는 형태로 구성되어 있다. 즉, 착색층(32)에서는 착색층(32)을 투과하는 색의 보색을 차단하고, 격자패턴(31)에서는 착색층(32)을 통과하는 색의 보색을 포함한 모든 색을 투과시킨다. 즉, 도 3에서 설명한 핀 홀 효과를 특별한 색깔(칼라)에 대해 유발하게 하기 위한 구성(부분색 핀 홀 효과를 위한 구성)이 반대로 되어 있기 때문에 안광학에서의 핀 홀 효과를 기대할 수 없게 된다. 따라서 대한민국 등록특허 10-0685290과 10-686551에서의 구성으로는 시감도가 예민한 파장영역에 대한 핀 홀 효과를 기대할 수 없을 뿐만 아니라, 외부 시야의 선명도를 개선할 수 없는 문제가 있다.

특허문헌 1. 등록특허 10-0455302 (김선태,이동희) 2003.06.02. 특허문헌 2. 등록특허 10-0685290 (문재오) 2007.02.22. 특허문헌 3. 등록특허 10-0686551 (송연희) 2007.02.26.

따라서, 본 발명의 목적은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 눈의 망막세포의 시감도 곡선에 민감한 노란색 영역의 빛(540nm~585nm)에 대한 핀 홀 효과를 유도하여 외부 물체를 보다 선명하게 보이도록 함은 물론이고, 외관상 안경렌즈가 너무 어둡지 않게 하여 선글라스가 아닌 시력 보정용 안경렌즈로서의 역할을 하게 해주는 안경렌즈를 제공함에 있다.

상기 목적은, 본 발명에 따라, 렌즈부;와, 상기 렌즈부의 표면에 형성되어 스펙트럼상 특정영역의 빛의 전부 또는 일부의 스펙트럼을 부분 투과하는 패턴영역; 및, 상기 패턴영역으로 둘러싸여 정의되는 다수개의 핀 홀 형상부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 선명도가 개선된 안경렌즈에 의해 달성된다.

여기서, 상기 스펙트럼상 특정영역의 빛은 노란색 영역의 빛(540nm ~ 585nm)인 것이 바람직하다.

또한, 상기 스펙트럼상 특정영역의 빛은 노란색 영역(540nm ~ 585nm)에 인접한 주변의 스펙트럼 영역을 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 패턴영역은 투광성 착색층으로 이루어지는 것이 바람직하다.

또한, 상기 핀 홀 형상부 1개의 면적(A)은, 사람 동공(조리개)의 최대 크기인 직경 6㎜에 대하여 50%이하인 직경 3㎜ 영역에 해당하는

㎟이하로 설정되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 다수개의 핀 홀 형상부의 전체 면적은 렌즈부의 유효영역 내에서 50% 이상을 차지하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따르면, 렌즈표면에 시감도 곡선의 감도가 예민한 영역의 파장의 빛에 대해서는 핀 홀 효과를 유발시킬 수 있도록 패턴영역과 핀 홀 형상부를 마련하여 외부 물체의 선명도를 증가시켜 주는 것을 특징으로 하고, 패턴영역을 상기 예민한 영역의 파장의 빛의 투과율을 적절하게 조절할 수 있는 투광성 착색층으로 구성함으로써 안경렌즈의 칼라가 어둡지 않게 할 수 있는 선명도가 개선된 안경렌즈가 제공된다.

도 1은 일반적인 눈의 시감도 곡선을 나타내는 그래프,
도 2는 눈의 동공이 큰 경우에 빛이 입사되는 경우의 예시도,
도 3 내지 도 4는 핀 홀에 의해 빛이 입사되는 경우의 예시도,
도 5는 특허등록 제10-0455302호에 개시된 안경렌즈의 예시도,
도 6은 도 5의 부분 확대 단면도,
도 7은 특허등록 제10-0455302호의 차단영역의 스펙트럼 투과 분포도,
도 8은 특허등록 제10-0685290호 및 제10-0686551호에 개시된 안경렌즈의 예시도,
도 9는 본 발명 선명도를 개선한 안경렌즈의 예시도,
도 10는 도 9의 일부영역을 발췌하여 확대한 단면구조도이고,
도 11 내지 도 13은 본 발명에 따른 패턴영역의 광선 투과율 분포도의 예시도이다.

설명에 앞서, 여러 실시예에 있어서, 동일한 구성을 가지는 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하여 대표적으로 제1실시예에서 설명하고, 그 외의 실시예에서는 제1실시예와 다른 구성에 대해서 설명하기로 한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 제1실시예에 따른 선명도가 개선된 안경렌즈에 대하여 상세하게 설명한다.

첨부도면 중 도 9는 본 발명 선명도가 개선된 안경렌즈의 예시도이고, 도 10는 도 9의 일부영역을 발췌하여 확대한 입체구성도이며, 도 11 내지 도 13은 본 발명에 따른 패턴영역(42)의 광선 투과율 분포도의 예시도이다.

도 9 및 도 10에서 도시된 것과 같은 본 발명 선명도가 개선된 안경렌즈는 렌즈부(10)와, 투광성 착색층으로 이루어져 상기 렌즈부(10)의 표면에 소정의 패턴으로 형성되는 패턴영역(42)과, 상기 패턴영역(42)으로 둘러싸여 정의되는 다수개의 핀 홀 형상부(41)를 포함하여 구성된다.

상기 렌즈부(10)는 시력 교정용 도수 안경렌즈에 해당되는 것이며, 표면에 핀 홀을 천공하지 않는 점에서 종래의 마이크로 홀 안경렌즈와는 차이가 있다. 즉, 본 발명의 선명도가 개선된 안경렌즈의 렌즈부(10)는 일반적으로 쓰고 있는 근시, 원시, 난시 등의 오목 내지 볼록 렌즈와 다름없는 것이다.

사람의 눈은 노란색 빛의 파장에 의해 시감도가 가장 예민하게 반응하고 있다. 즉, 외부의 물체를 눈으로 볼 때 노란색의 파장으로 물체의 윤곽을 인식하며, 다른 파장의 빛으로는 물체의 색감을 인식하는 것으로 알려져 있다. 이를 시감도 곡선으로 나타내면 도 1과 같다. 즉, 도 1에서는 빛의 파장이 노란색일 때 시감도가 가장 높은 것으로 나타내고 있다. 따라서 사람이 외부의 물체를 볼 때 노란색 빛의 파장으로 물체의 윤곽을 인식하는 것을 알 수 있다.

따라서 본 발명은 물체의 윤곽선을 인식하는 노란색 영역의 빛에 상기에서 언급한 핀 홀 효과(도 3, 도 4 참조)를 주어서 보다 선명한 물체의 윤곽을 인식할 수 있을 뿐만 아니라, 패턴영역(42)에서도 노란색 영역의 빛을 어느 정도 투과시켜 외부 물체의 색감 변화에 대한 영향을 최소화하는 것이다.

상기 패턴영역(42)은 상기 렌즈부(10)의 표면에 잉크젯 프린터 등으로 분사 또는 접착시켜 구성할 수 있는 염료 코팅층 또는 염색액 속에서 일정시간 침지시켜서 만들 수 있는 투광성 착색층으로 구성되며, 스펙트럼상 노란색 영역의 빛(540nm ~ 585nm)의 일부 또는 전부의 스펙트럼을 부분 투과(5% ~ 90% 투과율)시키도록 구성된다.

한편, 상기 염료 코팅층의 투과율은 사용하는 잉크젯 프린터의 염료의 농도로 결정될 수 있다. 일반적으로 상기 착색층의 투과율은 사용 염색액의 농도, 침지시키는 시간량에 의해서 결정된다.

아울러, 상기 패턴영역(42)을 염색액 속에서 일정시간 침지시켜서 구성하는 경우, 렌즈부(10)를 염색액 속에 침지 시키기 전에 안경렌즈 표면에, 염색용액이 렌즈 표면에 침투할 수 없도록 하는, 원, 정사각형, 정오각형, 정육각형 등의 모양이 규칙적으로 배열된 다수의 핀 홀 형태의 패턴막을(고무, 레진, 등의 재질로 구성될 수 있다) 렌즈부(10)의 표면에 인쇄 또는 접착시킨 다음, 렌즈부(10)를 원하는 색깔의 염색액에 일정시간 침지시켜 착색층을 형성하고, 건조 후 상기 다수의 핀 홀 형태의 패턴막을 제거하면 착색층으로 구성된 패턴영역(42)이 렌즈부(10)의 표면에 형성된다.

상기 핀 홀 형상부(41)는 그 모양이 상기와 같은 패턴영역(42)에 의해 둘러싸여 정의되는 것으로, 본 실시예에서는 상기 핀 홀 형상부(41)의 모양이 원형인 것으로 예를 들어 설명하였으나 이에 한정하는 것은 아니며, 원, 정사각형, 정오각형, 정육각형 등 다양한 모양으로 형성될 수 있다.

이때 1개의 핀 홀 형상부(41)의 면적(A)은 직경 6㎜의 50%인 직경 3㎜이하 영역으로 설정되어 대부분의 사람들이 핀 홀 효과를 얻을 수 있도록 구성함이 바람직하며, 이를 식으로 나타내면 다음과 같다.

또한, 상기 핀 홀 형상부(41)의 영역이 전체 안경렌즈의 유효영역(안경렌즈 광학 중심점에서 직경 30㎜ 이내의 영역)에서 50%이상을 차지하도록 패턴영역(42)와 핀 홀 형상부(41)의 영역(면적)이 구성되어 안경렌즈의 전체 밝기가 어둡지 않게 구성됨이 바람직하다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 선명도가 개선된 안경렌즈는 패턴영역(42)에서는 노란색 영역의 빛의 투과율을 조정하여 핀 홀 형상부(41)를 통해서 투과하는 노란색 영역의 빛의 투과율과 차이를 둠으로써 눈의 망막에 결상되는 상(像)의 노란색 영역의 빛에 대한 핀 홀 효과를 유발하여 상의 선명도를 개선할 수 있게 되는 것이다.

도 11 내지 도 13은 본 발명에 따른 선명도를 개선한 안경렌즈의 패턴영역(42)의 광선 투과율 분포의 예시도인데, 도 11은 스펙트럼상 노란색 영역의 빛(540nm ~ 585nm)의 전부의 스펙트럼을 부분 투과(5% ~ 90% 투과율)시키도록 구성된 스펙트럼 분포를 보여준다. 도 12는 스펙트럼상 노란색 영역의 빛(540nm ~ 585nm)의 전부의 스펙트럼을 부분 투과(5% ~ 90% 투과율)시키도록 구성되되 노란색 영역(540nm ~ 585nm)의 빛 주변의 스펙트럼 영역도 일부 투과율을 떨어뜨리는 분포를 보여준다. 도 13은 스펙트럼상 노란색 영역의 빛(540nm ~ 585nm)의 일부 스펙트럼 영역을 부분 투과(5% ~ 90% 투과율)시키도록 구성된 투과율 분포를 보여준다.

상기와 같은 변형된 투과율 분포는 종래 대한민국 등록특허 제10-0455302호에서의 노란색 영역의 빛을 완전히 차폐시키는 차단영역에 비해 광 투과율을 높일 수 있기 때문에 안경렌즈가 너무 어두운 칼라를 띄는 현상을 막을 수 있게 된다.

상술한 바와 같이, 본 발명 선명도가 개선된 안경렌즈는 표면에 시감도 곡선의 감도가 예민한 영역의 파장의 빛에 대해서는 핀 홀 효과를 유발시킬 수 있도록 상기 예민한 영역의 파장의 빛의 투과율을 적절하게 조절할 수 있도록 한 패턴영역(42)과 핀 홀 형상부(41)를 마련하여 외부 물체의 선명도를 증가시켜 주는 것을 특징으로 하고, 이러한 빛의 투과율을 조절할 수 있는 패턴영역(42)을 마련함으로써 안경렌즈의 칼라가 어둡지 않도록 하는 이점을 제공한다.

본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되는 것이 아니라 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 형태의 실시예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 변형 가능한 다양한 범위까지 본 발명의 청구범위 기재의 범위 내에 있는 것으로 본다.

10:렌즈부,
41:핀 홀 형상부,
42:패턴영역

Claims (6)

1. 렌즈부;
   상기 렌즈부의 표면에 형성되어 스펙트럼상 특정영역의 빛의 전부 또는 일부의 스펙트럼을 부분 투과하는 패턴영역; 및,
   상기 패턴영역으로 둘러싸여 정의되는 다수개의 핀 홀 형상부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 선명도가 개선된 안경렌즈.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 스펙트럼상 특정영역의 빛은 노란색 영역의 빛(540nm ~ 585nm)인 것을 특징으로 하는 선명도가 개선된 안경렌즈.
3. 제 1항에 있어서,
   상기 스펙트럼상 특정영역의 빛은 노란색 영역(540nm ~ 585nm)에 인접한 주변의 스펙트럼 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 선명도가 개선된 안경렌즈.
4. 제 1항에 있어서,
   상기 패턴영역은 투광성 착색층으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 선명도가 개선된 안경렌즈.
5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 핀 홀 형상부 1개의 면적(A)은, 사람 동공(조리개)의 최대 크기인 직경 6㎜에 대하여 50%이하인 직경 3㎜ 영역에 해당하는

   

   ㎟이하로 설정되는 것을 특징으로 하는 선명도가 개선된 안경렌즈.
6. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 다수개의 핀 홀 형상부의 전체 면적은 렌즈부의 유효영역 내에서 50% 이상을 차지하는 것을 특징으로 하는 선명도가 개선된 안경렌즈.

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