KR20190058403A - 노안 보정 안경 시스템 - Google Patents

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KR20190058403A
KR20190058403A KR1020190056089A KR20190056089A KR20190058403A KR 20190058403 A KR20190058403 A KR 20190058403A KR 1020190056089 A KR1020190056089 A KR 1020190056089A KR 20190056089 A KR20190056089 A KR 20190056089A KR 20190058403 A KR20190058403 A KR 20190058403A
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정재복
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주식회사 메이플테크
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    • G02C7/08—Auxiliary lenses; Arrangements for varying focal length
    • G02C7/081—Ophthalmic lenses with variable focal length

Abstract

노안 보정 안경 시스템이 개시된다. 45세 이상의 중장년층과 노인 대상의 안경테와 안경 좌측 및 우측 렌즈에 각각 오목 렌즈와 볼록렌즈를 구비하는 안경에 있어서, 좌측 렌즈와 우측 렌즈를 연결하는 안경 중심부에 거리 센서를 구비하고, 좌측 및 우측 끝부분에 각각 구동장치를 구비하여, 45cm 이내의 거리에서 거리센서에 의해 피사체와의 거리를 측정하고, 제어부의 제어에 따라 각각의 구동장치와 모터를 구동하여 자동으로 오목렌즈를 고정하고 볼록렌즈를 이동하거나, 또는 각각의 렌즈를 이동시켜 초점거리를 조절하여 사용할 수 있다.

Description

노안 보정 안경 시스템{Presbyopia compensation glasses system}
본 발명은 노안 보정 안경 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 45세 이상의 중장년층과 노안 안경 좌측 및 우측 렌즈에 각각 2대 이상의 렌즈를 구비하는 안경에 있어서, 좌측 렌즈와 우측 렌즈를 연결하는 안경 중심부에 거리 센서를 구비하고, 좌측 및 우측 끝부분에 각각 구동장치를 구비하여, 45cm 이내의 거리에서 거리센서에 의해 피사체와의 거리를 측정하고, 제어부의 제어에 따라 각각의 구동장치와 모터를 구동하여 자동으로 렌즈1(예,오목렌즈)를 고정하고 렌즈2(예,볼록렌즈)를 이동하거나, 또는 각각의 렌즈1,2를 이동시켜 초점거리를 조절하여 노안 보정 안경을 제공하는, 노안 보정 안경 시스템에 관한 것이다.
안경(eyeglasses)은 시력을 교정하거나 눈을 보호하기 위하여 눈 앞에 장비하는 렌즈이다. 눈의 비정시력을 교정하기 위한 교정안경과, 자외선·적외선, 가시광선·방사선 외에 바람·이물질·약품 등을 막기 위해 외부로부터 눈을 보호하기 위한 보호안경이 있다.
교정안경은 근시·원시·난시·노안용이 있고, 보호안경은 선글라스가 사용된다. 이외에 수중에서 눈을 보호하고 시야를 밝게 해주는 수중 안경이 있다.
도 3은 볼록렌즈에 의한 상, 오목렌즈에 의한 상을 나타낸 도면이다.
볼록 렌즈의 초점은 볼록 렌즈 축에 평행하게 입사한 광선이 볼록 렌즈를 지난 후 굴절되어 모이게 모이는 초점이며, 오목 렌즈의 허초점은 입사한 평행 광선이 오목 렌즈를 지난 후 발산하게 되는데 발산광선들의 연장선이 모이는 점이다.
Figure pat00001
여기서, a는 물체와 렌즈의 중심 사이의 거리, b는 상과 렌즈의 중심 사이의 거리, f는 렌즈의 중심에서 초점까지의 거리 인 초점 거리(focal length)이다.
볼록 렌즈는 실상이 맺히는 경우 b > 0, f > 0, 물체의 위치에 따라, 물체가 초점 밖에 있을 때 도립 실상의 상이 생기고, 물체가 초점 안에 있을 때는 정립 허상이 생긴다.
오목 렌즈는 허상이 맺히는 경우 b < 0, f < 0, 물체의 위치에 관계없이 항상 물체와 같은 쪽 초점 안에 축소 정립 허상 만이 생긴다.
정상적인 눈의 경우 눈의 원점이 무한대이고 근점은 약 25cm이다. 이러한 원점과 근점을 갖지 못하는 눈을 근시, 원시라고 한다.
근시(nearsightedness)는 정상적인 눈에 비해 수정체가 볼록하거나 수정체에서 망막까지의 거리가 길어 원점이 무한대보다 짧아 물체를 선명하게 볼 수 있는 최소 거리가 짧아진다. 이 경우 무한대에 있는 물체에서 평행하게 입사하는 광이 망막 앞에 상을 맺기 때문에 렌즈를 이용하여 물체의 상을 그 사람의 원점에 맺게 하기 위하여 원점 거리에 해당하는 초점거리를 갖는 오목렌즈를 착용한다.
예를 들면, 물체를 선명하게 볼 수 있는 최대 거리가 2m인 사람의 경우, 무한대의 물체를 보기 위해 렌즈를 이용하여 물체의 상을 눈앞 2m되는 곳에 생기도록 조절해야 한다. 무한대의 물체의 상을 2m 앞에 생기도록 하는 렌즈는 렌즈의 공식에 의해 식1과 같이 구할 수 있다. 음의 부호는 허초점을 갖는 오목렌즈임을 의미한다.
Figure pat00002
원시(farsightedness)는 정상인의 눈에 비해 안구가 짧거나 모양체근의 탄력 저하에 의해 수정체가 정상인보다 얇아서 근점이 25cm보다 길다. 원시안은 근점 25cm에 높여 있는 물체의 상이 망막 뒤에 맺기 때문에 먼거리의 물체를 보는데 문제가 없으나 가까운 거리의 물체를 선명하게 보지 못한다. 따라서, 볼록렌즈를 이용하여 물체의 상이 그 사람의 근점에 생기도록 한다.
예를 들면, 근점이 1m인 사람의 경우, 물체의 상을 자신의 근점에 생기도록 해야 하는데 25cm 앞에 놓여진 물체의 상을 눈 앞 1m에 생기게 하기 위한 렌즈는 렌즈의 공식에 의해 식2와 같이 구할 수 있다. 양의 부호는 실초점을 갖는 볼록렌즈임을 의미한다.
Figure pat00003
안경의 도수는 도수와 디옵터(diopter)로 나타낼 수 있다. 도수는 안경의 초점거리(flens)를 인치(inch) 단위로 표시한 수이며, 디옵터는 안경의 초점거리를 미터(m)로 나타낸 수의 역수이다. 도수와 디옵터의 곱은 약 40이다.
렌즈의 배율(m)은
Figure pat00004
이며, R1,R2는 곡률반경, n은 굴절률일 때, 2대의 복합 렌즈의 제작 공식은
Figure pat00005
이다.
곡률 반경은 볼록 표면은 +, 오목 표면은 - 값을 갖는다.
2 대 이상의 렌즈를 밀착시킨 경우 한 개의 렌즈와 같이 작용하며, 초점거리 f1,f2인 두 렌즈를 겹쳤을때 복합렌즈의 초점 거리 F는 다음과 같이 계산된다.
Figure pat00006
안경의 주요부는 렌즈이며, 이는 굴절이상을 보완하거나, 강한 광선을 약하게 하거나, 또는 눈에 해로운 자외선을 흡수하는 역할을 한다. 보통 광학유리로 만들지만 특수한 경우 플라스틱으로도 만들어진다. 안경의 종류는 사용 목적에 따라 여러 가지가 있다.
등측 렌즈는 앞면과 뒷면이 모두 볼록한 것과 모두 오목한 것이며, 기본적인 형의 렌즈로서 지금도 검안용으로 쓰이고 있으나, 수차(收差)가 커서 안경용 렌즈로는 부적당하다.
편평 렌즈는 한쪽 면은 평면이고 다른 쪽 면이 볼록하거나 오목한 것이며, 이것도 수차가 커서 안경용 렌즈로는 부적당하여 검안용 외에는 쓰이지 않고 있다. 사용할 때는 볼록면은 물체 쪽을, 오목면은 눈 쪽을 향하도록 장비하면 상의 비뚤어짐이 적다.
전망 렌즈는 기본만곡(基本彎曲)을 1.25 D로 한 것. 볼록렌즈에서는 오목면(뒷면)을 －1.25 D로 하고, 오목렌즈에서는 볼록면(앞면)을 ＋1.25 D로 하여 다른 면에 여러 가지 만곡을 붙인다. 등축이나 편평렌즈에 비하여 비점수차가 상당히 제거되어 실용적이다.
메니스커스 렌즈는 기본만곡을 6.0 D로 한 것이며, 볼록렌즈에서는 뒷면을 －6.0 D, 오목렌즈에서는 앞면을 ＋6.0 D로 하고 있으며, 비점수차를 보정한다.
점상 렌즈는 비점수차를 더 한층 제거하기 위하여 만들어진 렌즈이며, 셔닝곡선이라고 하는 타원형 곡선에 의한 특유한 커브를 가진 렌즈이며, 월래스톤형과 오스트발트형의 2종류가 있으며, 일반적으로는 외관과 제작비가 싼 후자가 쓰인다.
원주 렌즈는 원주를 축의 방향으로 자른 형을 굴절면으로 하는 렌즈. 난시를 교정하기 위하여 쓰인다. 구면(球面)렌즈와 마찬가지로 오목·볼록의 2종류가 있으며, 등측·편평·전망·메니스커스·점상 렌즈 외에 토릭렌즈도 있다.
토릭 렌즈(toric lens)는 한쪽 방향에만 곡면을 갖는 것이 아니라 또 1개의 곡면을 더한 것이며, 통이나 북 모양의 토릭면을 가진다. 원주렌즈에 비해 비점수차가 훨씬 적어진다. 토릭 렌즈는 1면이 원환면(트로이덜면)이고 다른 면이 구면 또는 평면인 렌즈이다. 트로이덜면이란 2개의 주경선 BBㅄ 및 AAㅄ가 각각 다른 곡률 중심 C1, C2를 가진 면을 말한다. 주로 안경 렌즈로 쓰인다.
백내장 렌즈는 백내장의 수술 후는 수정체를 적출했기 때문에 강한 원시 상태가 되므로, 이를 교정하려면 보통 ＋10.0 D 이상의 볼록렌즈를 필요로 한다. 도수가 강하기 때문에 비점수차가 많아지기 쉽다. 셔닝곡선을 참고로 하여 만든 셔닝렌즈와 비구면(非球面)을 쓴 커트랄렌즈가 사용되고 있다.
렌티큘러 렌즈는 도수가 강한 렌즈는 두꺼워져서 무겁고, 외견상으로도 좋지 않으므로 렌즈의 유효한 중앙부에만 도수를 넣고 주변부는 얇게 한 렌즈이다.
이중초점 렌즈는 1개의 렌즈로 원·근 양용으로 쓸 수 있도록 2개의 초점을 갖는 렌즈이다. 보통 렌즈의 상반부에는 원용(遠用)의 도수, 하반부에는 근용(近用)의 도수가 들어 있다. 같은 종류의 유리를 사용한 것으로는 프랭클린형·유니온형·키트 렌즈가 있고, 다른 종류의 유리를 사용한 것으로는 클립토크렌즈가 있다. 원용과 근용의 중간에 중거리용 렌즈를 넣은 삼중초점 렌즈도 있지만, 그다지 사용되지 않는다.
보호안경 렌즈는 금속산화물 유리렌즈·유기 유리렌즈·금속박막 렌즈·플라스틱 렌즈가 있으며, 광학적인 성질이나 차광성능 등에 대해서 규격이 제정되어 있다.
이와 관련된 선행기술1로써, 특허 등록번호 10-05181090000에서는 "노안 교정에 적합한 프로그레시브 다초점 콘택트 렌즈"이 공개되어 있다.
도 1은 개략적인 다이아그램과 연관된 직경 방향 렌즈 단면을 도시한 도면이다. 렌즈의 광학 배율의 프로그레션은 베이스 굴절력에 대해서 신속하게 감소하고 렌즈가 근거리 시력용으로 기능하는 제 1트랙트(a)와, 상기 베이스 굴절력의 레벨에 실질적으로 유지되며 렌즈가 원거리 시력용으로 기능하는 제 2 트랙트(b)와,
점진적으로 증가하는 제 1 부분(c')과 일정한 제 2 부분(c")으로 구성되고 렌즈가 제 1 부분에선 중간 거리에 대해서 점진적으로 기능하고 제 2 부분에선 근거리 시력용으로 일정한 방식으로 기능하는 제 3 트랙트(c)를 포함한다.
이와 관련된 선행기술2로써, 특허등록번호 10-07877900000 에서는 "난시 및 노안 교정에 유용한 안용 렌즈"가 공개되어 있으며, 볼록면과 반대편 오목면을 갖고, 이들 면 중의 한면이 교대 원거리, 및 하나 이상의 원거리 영역이 원주 굴절력을 갖는 근거리 굴절력 영역을 함유하는 안용 렌즈가 개시되어 있다.
도 2는 종래의 안용 렌즈의 배면의 확대된 평면도이다.
난시성 노안의 시력 교정에 적합한 안용 렌즈는 볼록면과 오목면을 포함하고, 이들 면 중의 한면이, 원거리 구면 및 원주 광학 굴절력(distance spherical and cylinder optical power)을 갖는 중심부와, 원거리 구면 및 원주 광학 굴절력(a), 근거리 광학 굴절력(b) 및 원거리 구면 광학 굴절력(c)으로 이루어진 그룹의 하나의 구성원으로부터 선택된 광학 굴절력을 갖는 하나 이상의 동심원형 환(concentric annular ring)을 포함하는, 안용 렌즈를 포함한다.
도 2는 안용 렌즈(10)의 배면도 및 측면도이다. 오목면(16)은 볼록면(17)의 반대 측에 있다. 오목면(16)에는 원거리 구면 및 원주 광학 굴절력을 갖는 중심부(11)가 있다. 제1 동심원형 환(12)은 근거리 광학 굴절력을 갖는다. 제2 및 제4 동심원형 환(13과 15)은 각각, 원거리 구면 및 원주 광학 굴절력을 갖는다. 제3 동심원형 환(14)은 근거리 광학 굴절력을 갖는다. 볼록면(17)은 눈에 대한 렌즈의 착용성을 조절하기에 충분한 두께를 갖는 통상의 구면 또는 비구면 광학부이다.
오목면(30)은 볼록면(31)의 반대 측에 있다. 오목면(30)에는 원거리 구면 및 원주 광학 굴절력을 갖는 중심부(32)가 있다. 제1 동심원형 환(33)은 근거리 광학 굴절력을 갖는다. 제2 및 제4 동심원형 환(34와 36)은 각각, 원거리 구면 광학 굴절력을 갖는다. 제3 동심원형 환(35)은 근거리 광학 굴절력을 갖는다. 볼록면(31)은 렌즈의 안착을 조절하기에 충분한 두께를 갖는, 통상의 구면 또는 비구면 광학부이다.
그러나, 기존의 단일 렌즈로 된 안경을 착용한 45세 이상의 중장년층과 노인은 노안 때문에 10cm 이상의 거리에서는 돋보기를 사용하였으며, 이와 달리 거리센서에 의해 피사체와의 거리를 측정하고 자동으로 초점 거리를 조절할 수 있는 좌측 및 우측 렌즈에 각각 구비된 듀얼 렌즈를 사용하는 노안 안경이 제공되지 않았다.
특허 등록번호 10-05181090000 (등록일자 2005년 09월 23일), "노안 교정에 적합한 프로그레시브 다초점 콘택트 렌즈" , 유로 렌즈 테크날러지 에스. 피. 에이. 특허 등록번호 10-07877900000 (등록일자 2007년 12월 14일), "난시 및 노안 교정에 유용한 안용 렌즈", 존슨 앤드 존슨 비젼 케어, 인코포레이티드
종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 45세 이상의 중장년층과 노인 대상의 안경 좌측 및 우측 렌즈에 각각 2대 이상의 렌즈를 구비하는 안경에 있어서, 좌측 렌즈와 우측 렌즈를 연결하는 안경 중심부에 거리 센서를 구비하고, 좌측 및 우측 끝부분에 각각 구동장치를 구비하여, 45cm 이내의 거리에서 거리센서에 의해 피사체와의 거리를 측정하고 제어부의 제어에 따라 각각의 구동장치와 모터를 구동하여 자동으로 렌즈1(예,오목렌즈)를 고정하고 렌즈2(예,볼록렌즈)를 이동하거나, 또는 각각의 렌즈1,2를 이동시켜 초점거리를 조절하여 노안 보정 안경을 제공하는, 노안 보정 안경 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적을 달성하기 위해, 노안 보정 안경 시스템은 안경테와, 하드 렌즈를 사용하며, 좌측 및 우측 렌즈에 각각 구비된 렌즈1, 렌즈2와, 좌측 렌즈와 우측 렌즈를 연결하는 안경 중심부에 구비되며 피사체와의 거리를 측정하는 거리 센서와, 상기 거리 센서와 연결되며, 45cm 이내의 거리에서 측정된 피사체와의 거리에 따라 각각의 구동 장치를 구동하고, 각각의 초소형 모터를 동작시켜 렌즈 둘레를 테두리로 감싼 이동 결착 수단에 의해 초소형 모터의 구동에 따라 좌측 및 우측 렌즈에서 각각 2대 이상의 렌즈들을 시선 전후 방향으로 이동시켜 초점 거리를 조절하도록 제어하는 제어부와, 상기 제어부와 연결되며, 모터의 회전수와 구동을 제어하는 구동장치와, 각각의 구동장치와 연결되는 2대 이상의 초소형 모터, 및 각각의 초소형 모터에 각각 연결되며, 각각의 렌즈 둘레를 테두리로 감싼 렌즈의 이동 결착 수단을 포함하며,
상기 제어부에 연결되며, 상기 피사체와의 거리에 따라 듀얼 렌즈로 구성된 좌측 및 우측 렌즈 각각에서 두 렌즈 사이의 거리 정보가 저장된 저장부를 더 포함하며,
상기 거리 센서는 적외선 센서를 사용하여 상기 피사체와의 거리를 측정하고, 상기 초소형 모터는 시선 방향으로 전후 이동이 가능한 리니어 모터를 사용하며,
상기 거리 센서에 의해 측정된 피사체와의 거리에 따라 제어부가 각각의 구동 장치(77,78)를 구동하고, 각각의 구동 장치(77,78)에 연결된 상기 렌즈1, 상기 렌즈2를 시선 방향으로 전후 직선 운동하도록 제어하는 시선 방향으로 전후 직선 운동하는 상기 리니어 모터로써 각각의 초소형 모터를 동작시켜 렌즈 둘레를 테두리로 감싼 이동 결착 수단에 의해 모터의 구동에 따라 좌측 및 우측 렌즈에서 각각 2대 이상의 렌즈들을 시선 전후 방향으로 이동시켜 렌즈의 굴절각의 변화에 따라 자동으로 초점 거리가 조절된다.
상기 초소형 모터는 시선 방향으로 전후 이동이 가능한 리니어 모터를 사용한다.
상기 안경테는 좌측 및 우측 렌즈에서 각각 2대 이상의 렌즈가 탑재되도록 좌측 및 우측 타원형 렌즈 지지부가 일정 길이방향 폭을 갖는다.
상기 좌측 및 우측 렌즈는 각각 렌즈1, 렌즈2가 거리를 조절할 수 있는 듀얼렌즈로 구성되며, 오목 렌즈와 볼록 렌즈, 볼록 렌즈와 오목 렌즈, 볼록 렌즈와 볼록 렌즈, 또는 오목 렌즈와 오목 렌즈로 구성되며, 어느 하나 렌즈(렌즈1, 또는 렌즈2)가 고정되고 그 나머지 렌즈가 이동되거나, 렌즈1과 렌즈2가 서로 이동될 수 있고, 또는 2대 이상의 렌즈가 각각 이동될 수 있는 것을 특징으로 한다.
노안 보정 안경 시스템은 상기 제어부에 연결되며, 렌즈의 위치정보와 상태정보의 확인과 저장을 위하여 Wi-Fi, 블루투스 또는 UWB, ZigBee를 사용하는 근거리 통신부를 구비하는 통신부를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 제2 실시예에 따른 노안 보정 안경 시스템은 하드 렌즈를 사용하지 않고 소프트 렌즈를 사용하는 경우, 오목 소프트 렌즈, 또는 볼록 소프트 렌즈를 구비하며,
상기 오목 소프트 렌즈를 사용하는 경우, 외부에서 힘을 주면 굴절각이 변하여 상1이 맺힌 기존 위치1에서 상2가 맺히는 위치2로 초점 거리가 이동하여 디옵터(D)가 증가하고,
볼록 소프트 렌즈를 사용하는 경우, 외부에서 압착하여 힘을 주면, 볼록 소프트 렌즈가 굴절각이 변하여 기존 위치1의 상1에서 더 먼 거리의 위치2의 상2로 초점 거리가 이동하여 디옵터(D)가 감소하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 노안 보정 안경 시스템은 45세 이상의 중장년층과 노인 대상의 안경 좌측 및 우측 렌즈에 각각 2대 이상의 렌즈를 구비하는 안경에 있어서, 좌측 렌즈와 우측 렌즈를 연결하는 안경 중심부에 거리 센서를 구비하고, 좌측 및 우측 끝부분에 각각 구동장치를 구비하여, 45cm 이내의 거리에서 거리센서에 의해 피사체와의 거리를 측정하고, 제어부의 제어에 따라 각각의 구동장치와 모터를 구동하여 자동으로 렌즈1(예,오목렌즈)를 고정하고 렌즈2(예,볼록렌즈)를 이동하거나, 또는 렌즈1, 렌즈2를 각각 이동시켜 초점거리를 조절하여 노안 보정 안경을 제공하는, 45cm 이내의 근거리를 볼때 안경을 벗거나 별도의 돋보기를 사용하지 않아도 된다.
도 1은 개략적인 다이아그램과 연관된 직경 방향 렌즈 단면을 도시한 도면이다.
도 2는 종래의 안용 렌즈의 배면의 확대된 평면도이다.
도 3a는 볼록렌즈에 의한 상, 오목렌즈에 의한 상을 나타낸 도면이다.
도 3b는 기존 렌즈와 추가렌즈를 사용한 예로써, 기존 렌즈의 종류에 따라 굴절률, 디옵터를 + 또는 -를 취해야 하므로 오목 렌즈 또는 볼록 렌즈를 선택적으로 사용한 개념도이다.
도 3c는 2대 이상의 렌즈(듀얼 렌즈)를 사용하는 경우, 렌즈1의 위치1과 위치2의 거리 이동에 의해 눈에서 상이 맺히는 위치가 변하게 되므로, 렌즈1과 렌즈2를 동시에 조정하여 상의 위치를 조정하는 개념도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 2대 이상의 렌즈를 사용한 노안 보정 안경 시스템 구성도이다.
도 5는 노안 보정 안경 시스템의 내부 블럭도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 2개의 렌즈를 구비한 안경에서, 오목렌즈를 고정하고 볼록렌즈를 이동할 수 있는 노안 보정 안경 시스템의 개념도이다.
도 7은 원시의 광학적 교정과 비정시의 광학적 교정 원리를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 오목 소프트 렌즈와 볼록 소프트 렌즈의 개념도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 발명의 구성 및 동작을 상세하게 설명한다.
(실시예1)
도 3b는 기존 렌즈와 추가렌즈를 사용한 예로써, 기존 렌즈의 종류에 따라 굴절률, 디옵터를 + 또는 -를 취해야 하므로 오목 렌즈 또는 볼록 렌즈를 선택적으로 사용한 개념도이다.
기존 렌즈와 추가렌즈를 포함하는 2대 이상의 렌즈를 사용하는 경우, 안과 전문의 처방에 따라 렌즈1과 렌즈2의 2대 이상의 렌즈는 볼록 렌즈와 볼록 렌즈, 오목 렌즈와 볼록 렌즈, 볼록 렌즈와 오목 렌즈, 오목 렌즈와 오목 렌즈를 사용할 수 있다.
오목 렌즈(concave lens)는 중심부의 두께가 가장 자리보다 얇은 렌즈이며, 빛을 발산시키는 작용이 있기 때문에 '발산 렌즈'라고 하며, 평행 광선이 입사하면 빛은 렌즈의 앞쪽에 있는 초점 F에서 발한 것 같이 나아간다. 근시를 보정하는 안경 렌즈로 쓰인다.
볼록 렌즈(convex lens)는 중앙 부분이 가장자리보다 두꺼워 볼록한 형태의 렌즈이며, 빛을 렌즈의 중앙 부분인 두꺼운 쪽으로 굴절시켜 모이게 한다. 일반적으로 렌즈의 양면은 보통 구면이 쓰인다. 그리고, 그 재질은 유리가 일반적이지만 용도에 따라서 석영·형석·플루오린화마그네슘 등으로 만들기도 한다. 물체의 상을 확대하므로 현미경, 돋보기, 사진기 등에 널리 사용되고, 안경 렌즈에서는 원시 교정용으로 사용한다.
도 3c는 2대 이상의 렌즈(듀얼 렌즈)를 사용하는 경우, 렌즈1의 위치1과 위치2의 거리 이동에 의해 눈에서 상이 맺히는 위치가 변하게 되므로, 렌즈1과 렌즈2를 동시에 조정하여 상의 위치를 조정하는 개념도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 2대 이상의 렌즈를 사용한 노안 보정 안경 시스템 구성도이다. 도 5는 노안 보정 안경 시스템의 내부 블럭도이다.
노안 보정 안경 시스템은 45세 이상의 중장년층과 노인 대상의 안경테와 안경 좌측 및 우측 렌즈에 각각 2대 이상의 렌즈를 구비하는 안경에 있어서, 좌측 렌즈와 우측 렌즈를 연결하는 안경 중심부에 거리 센서(74)를 구비하고, 좌측 및 우측 끝부분에 렌즈들을 시선 전후 방향으로 이동하거나, 렌즈1, 렌즈2를 각각 이동시켜 초점 거리를 조절하는 각각 구동장치(77, 78)를 구비하여, 45cm 이내의 거리에서 거리센서(74)에 의해 피사체와의 거리를 측정하고 제어부(79)의 제어에 따라 각각의 구동장치(77, 78)와 모터를 구동하여 자동으로 렌즈1(예,오목렌즈)를 고정하고 렌즈2(예,볼록렌즈)를 이동하여 렌즈의 굴절율의 변화에 따라 초점거리를 조절하여 노안 보정 안경으로 사용한다.
본 발명의 노안 보정 안경(70)은
좌측 및 우측 렌즈에서 듀얼 렌즈 또는 2대 이상의 렌즈가 탑재되도록 좌측 및 우측 타원형 렌즈 지지부가 길이방향 폭을 갖는 렌즈 안경테(71)와,
하드 렌즈(hard lens)를 사용하며, 좌측 및 우측 렌즈에 각각 구비된 렌즈1(72), 렌즈2(73)와,
좌측 렌즈와 우측 렌즈를 연결하는 안경 중심부에 구비되며 피사체와의 거리를 측정하는 거리 센서(74)와,
상기 거리 센서(74)와 연결되며, 45cm 이내의 거리에서 측정된 피사체와의 거리에 따라 각각의 구동 장치(77,78)를 구동하고, 각각의 구동 장치(77,78)에 연결된 상기 렌즈1(72), 렌즈2(73)를 시선 방향으로 전후 직선 운동하도록 제어하는 각각의 초소형 모터(리니어 모터)를 동작시켜 렌즈 둘레를 테두리로 감싼 이동 결착 수단에 의해 모터의 구동에 따라 좌측 및 우측 렌즈에서 각각 2대 이상의 렌즈들을 시선 전후 방향으로 이동하거나, 렌즈1, 렌즈2를 각각 이동시켜 초점 거리를 조절하도록 제어하는 제어부(79)와,
상기 제어부(79)와 연결되며, 모터의 회전수와 구동을 제어하는 구동장치(77, 78)와,
각각의 구동장치(77, 78)와 연결되는 초소형 모터(76-1, 76-2), 및 초소형 모터(76-1, 76-2)에 각각 연결되며, 각각의 렌즈 둘레를 테두리로 감싼 렌즈의 이동 결착 수단을 포함하며,
거리 센서(74)에 의해 측정된 45cm 이내의 피사체와의 거리에 따라 제어부(79)가 각각의 구동 장치(77,78)를 구동하고, 각각의 초소형 모터(2대 이상의 전후 직선운동하는 리니어 모터)를 동작시켜 렌즈 둘레를 테두리로 감싼 이동 결착 수단에 의해 모터의 구동에 따라 좌측 및 우측 렌즈에서 각각 2대 이상의 렌즈들을 시선 전후 방향으로 이동시켜 렌즈의 굴절각의 변화에 따라 자동으로 초점 거리가 조절된다.
상기 제어부(79)에 연결되며, 피사체와의 거리에 따라 듀얼 렌즈로 구성된 좌측 및 우측 렌즈 각각에서 각 렌즈 사이의 거리 정보가 저장된 저장부(미도시)를 더 포함할 수 있다.
상기 장치는, 상기 제어부(79)에 연결되며, 렌즈의 위치정보와 상태정보의 확인과 저장을 위하여 Wi-Fi, 블루투스 또는 근거리 통신부(UWB, ZigBee 등)를 구비하는 통신부(81)를 더 포함할 수 있다.
렌즈는 하드 렌즈(hard lens)로써, 광학 유리, 투명한 특수 프라스틱, 사파이어, 지르코늄, SiO2, 카보네이트 등을 사용할 수 있다.
거리 센서(74)는 초음파 센서, 적외선 센서 또는 레이저를 사용한 라이다 (LIDAR) 센서를 사용하여 피사체와의 거리를 측정한다. 실시예에서는 초음파 센서를 사용하였다.
초음파 센서는 피사체에 지향성이 있는 초음파를 송신하여 피사체로부터의 반사파를 수신하기까지의 시간을 측정하여 거리를 계산하며, 수신 센서는 압전 소자가 사용된다.
적외선 센서는 1.5~2m 거리내에서 측정이 가능하다.
초소형 모터는 시선 방향으로 전후 이동이 가능한 리니어 모터를 사용한다.
실시예에서는, 좌측 및 우측 렌즈는 각각 듀얼 렌즈를 사용하는 실시예를 들어 설명하였으며, 이에 한정하지 않고 상기 좌측 및 우측 렌즈는 각각 2대 이상 렌즈를 사용할 수 있다.
2대 이상의 렌즈는 예를들면, 3대의 렌즈를 사용하는 경우, 볼록렌즈1와 오목렌즈와 볼록렌즈2, 또는 볼록 렌즈와 오목 렌즈1와 오목 렌즈2를 사용하거나, 또는 볼록 렌즈1와 볼록 렌즈2와 오목 렌즈를 사용할 수 있다.
실시예에서는, 좌측 및 우측 렌즈는 각각 렌즈1, 렌즈2가 거리를 조절할 수 있는 듀얼렌즈로 구성되며, 오목 렌즈와 볼록 렌즈, 볼록 렌즈와 오목 렌즈, 볼록 렌즈와 볼록 렌즈, 또는 오목 렌즈와 오목 렌즈로 구성될 수 있으며, 어느 하나 렌즈(렌즈1, 또는 렌즈2)가 고정되고 그 나머지 렌즈가 이동되거나, 렌즈1과 렌즈2가 서로 이동될 수 있다.
좌측 렌즈는 좌측 렌즈1, 렌즈2를 포함하는 듀얼 렌즈 또는 2대 이상의 렌즈로 구성된다.
우측 렌즈는 우측 렌즈1, 렌즈2를 포함하는 듀얼 렌즈 또는 2대 이상의 렌즈로 구성된다.
상기 안경태(71)는 좌측 및 우측 렌즈에서 듀얼 렌즈 또는 2대 이상의 렌즈가 탑재되도록 좌측 및 우측 타원형 렌즈 지지부가 길이방향 폭을 갖는다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 2개의 렌즈를 구비한 안경에서, 오목렌즈를 고정하고 볼록렌즈를 이동할 수 있는 노안 보정 안경 시스템의 개념도이다.
거리 센서(74)에 의해 측정된 45cm 이내의 피사체와의 거리에 따라 제어부(79)가 각각의 구동 장치(77,78)를 구동하고, 각각의 초소형 모터(전후 직선운동하는 리니어 모터)를 동작시켜 렌즈 둘레를 테두리로 감싼 이동 결착 수단에 의해 모터의 구동에 따라 좌측 및 우측 렌즈에서 각각 2대 이상의 렌즈들을 시선 전후 방향으로 기계적으로 이동시켜 렌즈의 굴절각의 변화에 따라 자동으로 초점 거리가 조절되며,
예를들면, 오목렌즈(렌즈1)를 고정하고 볼록렌즈(렌즈2)를 더 멀리 이동하면, 상대적으로 초점거리가 더 길어진다.
원시의 광학적 교정과 비정시의 광학적 교정 원리를 설명하기 위해, 정정간 거리(Vertex Distance) 변화에 따른 교정렌즈 굴절력에 대하여 설명한다.
정정간 거리 ℓ이 변하면, 교정 안경 렌즈의 굴절력도 변하게 된다.
교정 안경 렌즈의 상측정점굴절력 D', 상측 초점거리 f', 정점간 거리 ℓ, 원점 거리 a, 원점굴절도를 A라고 하면, f' = (a - ℓ)
Figure pat00007
원시에서 정점간 거리 ℓ의 측정 방향이 상측 초점거리 f'와는 반대이다.
원점 굴절도 A 디옵터(D)의 부호는 원점의 위치가 기준점인 안광이 학게의 주점(임상적으로 각막 정점)에서 어느 방향에 있는가에 따라 결정된다. 예를들면, '정시'와 '눈 앞 1m에 원점에 있는 근시' 그리고 '눈 뒤 1m에 있는 원시'의 원점 굴절도 A는 각각 0D, -1.00D 그리고 1.00D이므로 원용 안경에 대략적인 교정굴절력도 각각 0D, -1.00D 그리고 +1.00D가 된다.
정점간 거리(Vertex Distance)는 각막정점에서 안경렌즈의 상측 정점까지의 거리를 동양인의 경우에는 12mm로 취하고 있다. 이 거리가 지켜져야 교정 안경이 제대로 교정 효과를 낼 수 있다.
교정 렌즈의 굴절력 D'을 구하는 식을 참조하면, 정점간 거리 ℓ이 변하면 교정 렌즈의 정점굴절력 D‘도 변하게 된다. 도 7에서, 렌즈1의 원점 거리 a, 교정렌즈의 상측정점초점거리 f, 임의의 정정간 거리 ℓ를 두면, 렌즈1의 원점 거리 a와 디옵터(D)는 다음 식에 의해 계산된다.
Figure pat00008
, 결과적으로
Figure pat00009
가 된다.
여기서, 정점간 거리 ℓ0에서 측정된 교정 렌즈2의 굴절력을 D'0, 상측정점초점거리를 f'0라고 하면,렌즈1의 원점 거리 a는
Figure pat00010
이다.
교정 렌즈의 굴절력(D')은
Figure pat00011
식에 의해 계산된다.
근시교정용 (-)렌즈는 정점간 거리 ℓ이 길어지면 더 강한 굴절력의 렌즈가 필요하고, 원시 교정용 (+)렌즈는 약한 굴절력의 렌즈가 필요하다. 또한, 결정된 원용 안경의 교정렌즈를 지정된 정점거리보다 눈으로부터 먼 위치에 쓰면 (-)렌즈는 저교정(Undercorrection) 상태가 되며, (+)렌즈는 과교정(Overcorrection) 상태가 된다.
(실시예2)
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 오목 소프트 렌즈와 볼록 소프트 렌즈의 개념도이다.
하드 렌즈(hard lens)를 사용하지 않고 소프트 렌즈(soft lens)를 사용하는 경우,
오목 소프트 렌즈와 볼록 소프트 렌즈를 구비하며,
오목 소프트 렌즈를 사용하는 경우, 외부에서 힘을 주면 굴절각이 변하여 렌즈의 중심에서 초점까지 상1이 맺힌 기존 위치1에서 상2가 맺히는 위치2로 초점 거리가 이동하여 디옵터(D)가 증가한다.
볼록 소프트 렌즈를 사용하는 경우, 외부에서 압착하여 힘을 주면, 볼록 소프트 렌즈가 위축되어 길어지고 굴절각이 변하여 기존 위치1의 상1에서 더 먼 거리의 위치2의 상2로 초점 거리가 이동하여 디옵터(D)가 감소한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진자가 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 또는 변형하여 실시할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
70: 노안 보정 안경 71: 안경테
72: 렌즈1 73: 렌즈2
74: 거리 센서 77, 78: 구동장치
76-1, 76-2: 초소형 모터(리니어 모터)
79: 제어부 81: 통신부

Claims (4)

  1. 안경테(71)와,
    하드 렌즈를 사용하며, 좌측 렌즈 및 우측 렌즈에 각각 구비된 렌즈1(72), 렌즈2(73)와,
    좌측 렌즈와 우측 렌즈를 연결하는 안경 중심부에 구비되며 피사체와의 거리를 측정하는 거리 센서(74)와,
    상기 거리 센서(74)와 연결되며, 45cm 이내의 거리에서 측정된 피사체와의 거리에 따라 각각의 구동 장치를 구동하고, 각각의 초소형 모터를 동작시켜 렌즈 둘레를 테두리로 감싼 이동 결착 수단에 의해 초소형 모터의 구동에 따라 좌측 및 우측 렌즈에서 각각 2대 이상의 렌즈들을 시선 전후 방향으로 이동시켜 초점 거리를 조절하도록 제어하는 제어부(79)와,
    상기 제어부(79)와 연결되며, 모터의 회전수와 구동을 제어하는 구동장치(77, 78)와,
    각각의 구동장치(77, 78)와 연결되는 2대 이상의 초소형 모터(76-1, 76-2), 및 각각의 초소형 모터(76-1, 76-2)에 각각 연결되며, 각각의 렌즈 둘레를 테두리로 감싼 렌즈의 이동 결착 수단을 포함하며,
    상기 제어부(79)에 연결되며, 상기 피사체와의 거리에 따라 듀얼 렌즈로 구성된 좌측 및 우측 렌즈 각각에서 두 렌즈 사이의 거리 정보가 저장된 저장부를 더 포함하며,
    상기 제어부에 연결되며, 렌즈의 위치정보와 상태정보의 확인과 저장을 위하여 블루투스 또는 UWB, ZigBee를 사용하는 근거리 통신부를 구비하는 통신부를 더 포함하며,
    상기 거리 센서(74)는 적외선 센서를 사용하여 상기 피사체와의 거리를 측정하고, 상기 초소형 모터는 시선 방향으로 전후 이동이 가능한 리니어 모터를 사용하며,
    상기 거리 센서(74)에 의해 측정된 피사체와의 거리에 따라 제어부(79)가 각각의 구동 장치(77,78)를 구동하고, 각각의 구동 장치(77,78)에 연결된 상기 렌즈1(72), 렌즈2(73)를 시선 방향으로 전후 직선 운동하도록 제어하는 상기 리니어 모터로써 각각의 초소형 모터를 동작시켜 렌즈 둘레를 테두리로 감싼 이동 결착 수단에 의해 모터의 구동에 따라 좌측 및 우측 렌즈에서 각각 2대 이상의 렌즈들을 시선 전후 방향으로 이동시켜 렌즈의 굴절각의 변화에 따라 자동으로 초점 거리가 조절되는, 노안 보정 안경 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 안경테(71)는
    좌측 및 우측 렌즈에서 각각 2대 이상의 렌즈가 탑재되도록 좌측 및 우측 타원형 렌즈 지지부가 일정 길이방향 폭을 갖는, 노안 보정 안경 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 좌측 및 우측 렌즈는 각각 렌즈1, 렌즈2가 거리를 조절할 수 있는 듀얼렌즈로 구성되며, 오목 렌즈와 볼록 렌즈, 볼록 렌즈와 오목 렌즈, 볼록 렌즈와 볼록 렌즈, 또는 오목 렌즈와 오목 렌즈로 구성되며, 어느 하나 렌즈(렌즈1, 또는 렌즈2)가 고정되고 그 나머지 렌즈가 이동되거나, 렌즈1과 렌즈2가 서로 이동될 수 있고, 또는 2대 이상의 렌즈가 각각 이동될 수 있는 것을 특징으로 하는 노안 보정 안경 시스템.
  4. 하드 렌즈를 사용하지 않고 소프트 렌즈를 사용하는 경우,
    오목 소프트 렌즈, 또는 볼록 소프트 렌즈를 구비하며,
    상기 오목 소프트 렌즈를 사용하는 경우, 외부에서 힘을 주면 굴절각이 변하여 상1이 맺힌 기존 위치1에서 상2가 맺히는 위치2로 초점 거리가 이동하여 디옵터(D)가 증가하고,
    볼록 소프트 렌즈를 사용하는 경우, 외부에서 압착하여 힘을 주면, 볼록 소프트 렌즈가 굴절각이 변하여 기존 위치1의 상1에서 더 먼 거리의 위치2의 상2로 초점 거리가 이동하여 디옵터(D)가 감소하는, 노안 보정 안경 시스템.
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