KR20190073425A - 광학 렌즈 및 이를 포함하는 안경류 - Google Patents

광학 렌즈 및 이를 포함하는 안경류 Download PDF

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KR20190073425A
KR20190073425A KR1020197013323A KR20197013323A KR20190073425A KR 20190073425 A KR20190073425 A KR 20190073425A KR 1020197013323 A KR1020197013323 A KR 1020197013323A KR 20197013323 A KR20197013323 A KR 20197013323A KR 20190073425 A KR20190073425 A KR 20190073425A
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즈성 윈
앤드루 제이 오우더커크
수잔 엘 켄트
에린 에이 맥도웰
티모씨 엘 웡
존 디 러
마이클 엘 스타이너
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쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니
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Abstract

제1 및 제2 편광기들, 제1 편광기와 제2 편광기 사이에 배치된 부분 반사기, 제1 편광기와 부분 반사기 사이에 배치된 제1 위상 지연기, 및 부분 반사기와 제2 편광기 사이에 배치된 제2 위상 지연기를 포함하는 광학 렌즈가 기술된다. 광학 렌즈는 안경류에서 사용하기 위해 구성된 단일 피스이다. 광학 렌즈들 중 적어도 하나를 포함하는 안경류가 또한 기술된다.

Description

광학 렌즈 및 이를 포함하는 안경류
안경류에 사용되는 광학 렌즈들은 원하는 광학 굴절력을 제공하기 위해 렌즈의 주 표면들에서의 굴절을 이용한다.
본 발명의 일부 태양에서, 제1 및 제2 편광기들, 및 제1 편광기와 제2 편광기 사이에 배치된 부분 반사기를 포함하는 광학 렌즈가 제공된다. 제1 편광기는 제1 편광 상태를 갖는 광을 실질적으로 투과시키고 직교하는 제2 편광 상태를 갖는 광을 실질적으로 차단한다. 제2 편광기는 제3 편광 상태를 갖는 광을 실질적으로 투과시키고 직교하는 제4 편광 상태를 갖는 광을 실질적으로 반사시킨다. 부분 반사기는 원하는 복수의 파장들에 대해 적어도 30%의 평균 광학 반사율을 갖는다. 광학 렌즈는, 통과하는 광의 편광 상태를 변화시키기 위해 제1 편광기와 부분 반사기 사이에 배치되는 제1 위상 지연기, 및 통과하는 광의 편광 상태를 변화시키기 위해 부분 반사기와 제2 편광기 사이에 배치되는 제2 위상 지연기를 추가로 포함한다. 광학 렌즈는 안경류에서 사용하기 위해 구성된 단일 피스이다.
본 발명의 일부 태양에서, 안경류에서 사용하기 위한 이중 초점 광학 렌즈가 제공된다. 이중 초점 광학 렌즈는 기재, 및 기재에 접합된 반사 편광기를 포함한다. 반사 편광기는 제1 편광 상태를 갖는 광을 실질적으로 투과시키고 직교하는 제2 편광 상태를 갖는 광을 실질적으로 반사시킨다. 이중 초점 광학 렌즈는 제1 편광 상태를 갖는 광에 대한 더 긴 제1 초점 길이(focal length) 및 제2 편광 상태를 갖는 광에 대한 더 짧은 제2 초점 길이를 가져서, 반사 편광기 없이도 이중 초점 광학 렌즈가 단일 초점 길이를 가지도록 된다.
본 발명의 일부 태양에서, 안경류에서 사용하기 위한 이중 초점 광학 렌즈가 제공된다. 이중 초점 광학 렌즈는 기재, 및 기재에 접합된 부분 반사기를 포함한다. 부분 반사기는 원하는 복수의 파장들에 대해 적어도 30%의 평균 광학 반사율을 갖는다. 이중 초점 광학 렌즈는 제1 편광 상태를 갖는 광에 대한 더 긴 제1 초점 길이 및 직교하는 제2 편광 상태를 갖는 광에 대한 더 짧은 제2 초점 길이를 가져서, 부분 반사기 없이도 이중 초점 광학 렌즈가 단일 초점 길이를 가지도록 된다.
본 발명의 일부 태양에서, 제1 편광기, 제2 편광기, 및 제1 편광기와 제2 편광기 사이에 배치된 부분 반사기를 포함하는 광학 렌즈가 제공된다. 제1 편광기는 제1 편광 상태를 갖는 광을 실질적으로 투과시키고 직교하는 제2 편광 상태를 갖는 광을 실질적으로 차단한다. 제2 편광기는 제3 편광 상태를 갖는 광을 실질적으로 투과시키고 직교하는 제4 편광 상태를 갖는 광을 실질적으로 반사시킨다. 부분 반사기는 원하는 복수의 파장들에 대해 적어도 30%의 평균 광학 반사율을 갖는다. 광학 렌즈는 안경류에서 사용하기 위해 구성된 단일 피스이다.
본 발명의 일부 태양에서, 광학 렌즈 또는 이중 초점 광학 렌즈를 포함하는 안경류가 제공된다.
도 1a 및 도 1b는 광학 렌즈들의 개략 단면 분해도들이다.
도 1c는 도 1a의 광학 렌즈의 개략 단면도이다.
도 2는 광학 렌즈의 개략 단면도이다.
도 3은 안경의 개략 사시도이다.
도 4a 및 도 4b는 이중 초점 광학 렌즈의 개략 단면도들이다.
도 5는 비교용 광학 렌즈의 개략 단면도이다.
도 6은 편광기의 개략 정면도이다.
도 7은 위상 지연기의 개략 정면도이다.
도 8 내지 도 10은 광학 렌즈들의 개략 단면도들이다.
도 11 내지 도 13은 기재들의 개략 단면도들이다.
도 14a는 광학 렌즈의 개략 단면 분해도이다.
도 14b는 도 14a의 광학 렌즈의 개략 단면도이다.
하기 설명에서, 본 명세서의 일부를 형성하고 다양한 실시 형태들이 예시로서 도시되어 있는 첨부 도면을 참조한다. 도면은 반드시 축척대로 그려진 것은 아니다. 다른 실시 형태가 고려되며 본 발명의 범주 또는 사상으로부터 벗어남이 없이 제조될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 따라서, 하기의 상세한 설명은 제한적 의미로 해석되어서는 안 된다.
본 발명의 일부 태양에서, 원하는 광학 굴절력을 제공하고 동일한 광학 굴절력을 갖는 굴절 렌즈의 두께보다 더 작은 두께를 갖는 광학 렌즈들이 제공된다. 광학 렌즈들은, 주어진 광학 굴절력을 제공하기 위해 얇은 렌즈를 갖는 것이 요구되는 임의의 응용에서 사용될 수 있다. 광학 렌즈들은, 예를 들어 안경류(예컨대, 안경)에 사용하기에 매우 적합하다. 안경류에 사용되는 광학 렌즈들은 단초점, 이중 초점, 또는 누진 처방 렌즈들일 수 있다. 일부 실시 형태에서, 안경류는 처방 안경 또는 처방 선글라스이다. 일부 실시 형태에서, 광학 렌즈는 하나의 편광의 광에 대해 원하는 광학 굴절력을 제공하고 상이한 편광의 광에 대해 상이한 광학 굴절력을 제공하여, 관찰자가 눈 피로(eye strain)가 거의 없는 상태로 근거리 물체들 및 원거리 물체들 양쪽 모두에 초점을 맞출 수 있도록 한다.
본 발명의 광학 렌즈들은, 부분 반사기가 사이에 배치된 제1 및 제2 편광기들을 포함할 수 있다. 일부 실시 형태에서, 광학 렌즈는 관찰자로부터 멀어지게 향하도록 구성된 측부로부터 관찰자에 대면하도록 구성된 대향 측부로 순서대로, 제1 편광기, 제1 위상 지연기, 부분 반사기, 제2 위상 지연기, 및 제2 편광기를 포함한다. 일부 실시 형태에서, 광학 렌즈는 관찰자에 대면하도록 구성된 측부로부터 관찰자로부터 멀어지게 향하도록 구성된 대향 측부로 순서대로, 제1 편광기, 제1 위상 지연기, 부분 반사기, 제2 위상 지연기, 및 제2 편광기를 포함한다.
도 1a는 제1 편광기(200), 제2 편광기(500), 부분 반사기(400), 제1 위상 지연기(300), 및 제2 위상 지연기(600)를 포함하는 광학 렌즈(1000)의 개략 분해 단면도이다. 도 1b는, 제2 편광기(500)가 제2 편광기(500)의 통과축(pass axis) 및 차단축(block axis)과는 상이하게 배향된 통과축 및 차단축을 갖는 제2 편광기(500b)로 대체되고, 제2 위상 지연기(600)가 제2 위상 지연기(600)의 진상축(fast axis)과는 상이하게 배향된 진상축을 갖는 제2 위상 지연기(600b)로 대체되는 것 이외에는, 광학 렌즈(1000)에 대응하는 광학 렌즈(1000b)의 개략 분해 단면도이다. 도 1c는 광학 렌즈(1000)의 개략 단면도이다. 제1 편광기(200)는 제1 편광 상태(210)를 갖는 광을 실질적으로 투과시키고 직교하는 제2 편광 상태(220)를 갖는 광을 실질적으로 차단한다. 일부 실시 형태에서, 제1 및 제2 편광 상태들(210, 220)은 선형 편광 상태들이고, 제1 편광기(200)는 제2 편광 상태(220)에 대응하는 차단축 및 제1 편광 상태(210)에 대응하는 통과축을 갖는다. 편광기의 통과축 및 차단축이 도 6에 예시되어 있는데, 이는, 제1 및 제2 편광기(200, 500) 중 어느 하나에 대응할 수 있고 차단축(6343) 및 직교하는 통과축(6345)을 갖는 편광기(6330)의 개략도이다. 일부 실시 형태에서, 제1 및 제2 편광 상태들은 직교 원형 편광 상태들이다. 예시된 실시 형태에서, 제2 편광 상태(220)는 도 1a 내지 도 1c에 예시된 x-y-z 좌표계를 참조하여 x-축에 평행한 전기장을 갖는 선형 편광 상태이다.
편광기는, 원하는 복수의 파장들(예컨대, 400 nm 내지 700 nm의 범위)에서의 제1 편광 상태를 갖는 광의 적어도 60%가 편광기를 통해 투과되는 경우 제1 편광 상태를 갖는 광을 실질적으로 투과시키는 것으로 칭해질 수 있다. 일부 실시 형태에서, 원하는 복수의 파장들에서의 제1 편광 상태를 갖는 광의 적어도 70% 또는 적어도 80%가 편광기를 통해 투과된다. 편광기는, 원하는 복수의 파장들(예컨대, 400 nm 내지 700 nm의 범위)에서의 제2 편광 상태를 갖는 광의 적어도 60%가 편광기를 통과하는 것이 차단되는 경우 제2 편광 상태를 갖는 광을 실질적으로 차단하는 것으로 칭해질 수 있다. 일부 실시 형태에서, 원하는 복수의 파장들에서의 제2 편광 상태를 갖는 광의 적어도 70% 또는 적어도 80%가 편광기를 통과하는 것이 차단된다. 광은 (예컨대, 요오드 착색된 폴리비닐 알코올 편광기와 같은 흡수 편광기를 사용하여) 흡수됨으로써 또는 (예컨대, 와이어 그리드 편광기를 사용하여, 또는 3M Company(미국 미네소타주 세인트 폴 소재)로부터 둘 모두 입수가능한 Dual Brightness Enhancement Film(DBEF) 또는 Advanced Polarizing Film(APF - 실질적으로 일축 배향된 반사 편광기)과 같은 배향된 다층 중합체 반사 편광기를 사용하여) 반사됨으로써 차단될 수 있다. 편광기는, 원하는 복수의 파장들에서의 제2 편광 상태를 갖는 광의 적어도 60%가 편광기로부터 반사되는 경우 제2 편광 상태를 갖는 광을 실질적으로 반사시키는 것으로 칭해질 수 있다. 원하는 복수의 파장들은, 예를 들어 400 nm 내지 700 nm의 가시 파장 범위일 수 있다. 다른 파장 범위들이 또한 사용될 수 있다. 예를 들어, 원하는 복수의 파장들은 가시 범위(예컨대, 450 nm 내지 680 nm)의 일부분만을 포함할 수 있다. 예를 들어, 광학 렌즈는 선글라스에 사용될 수 있고, 예를 들어 청색 범위의 일부분을 차단하기 위해 염색된 층이 포함될 수 있다. 예를 들어, 염료가 380 내지 450 nm의 파장 범위를 차단하는 경우, 원하는 복수의 파장들은 450 nm 내지 700 nm일 수 있다. 다른 예로서, 일부 실시 형태에서, 광학 렌즈는 기계 시각 응용에서 사용될 수 있고, 원하는 복수의 파장들은 적외선 범위이거나 이를 포함할 수 있거나, 또는 자외선 범위이거나 이를 포함할 수 있다.
일부 실시 형태에서, 본 발명의 광학 렌즈들에 사용되는 편광기(예컨대, 제1 및 제2 편광기들(200, 500) 중 어느 하나 또는 둘 모두)는, 광학 렌즈에 대해 원하는 형상으로 형성(예컨대, 열성형)되기 전에, 그것이 적어도 0.7, 또는 적어도 0.8, 또는 적어도 0.85의 일축 특성의 정도(U)를 갖는다는 점에서 실질적으로 일축 배향되는 다층 광학 필름이고, 여기서 U = (1/MDDR - 1) / (TDDR1 /2 - 1)이며, 이때 MDDR은 종방향 연신비(machine direction draw ratio)로서 정의되고, TDDR은 횡방향 연신비(transverse direction draw ratio)로서 정의된다. 그러한 실질적으로 일축 배향된 다층 광학 필름들은 미국 특허 출원 공개 제2010/0254002호(Merrill 등)에 기재되어 있고, 복수의 교번하는 제1 및 제2 중합체 층들을 포함할 수 있으며, 이때 제1 중합체 층들은 길이 방향(예컨대, x-방향) 및 두께 방향(예컨대, z-방향)에서의 굴절률들이 실질적으로 동일하지만 폭 방향(예컨대, y-방향)에서의 굴절률과는 실질적으로 상이하다. 예를 들어, x-방향 및 z-방향에서의 굴절률들의 차이의 절대값은 0.02 미만 또는 0.01 미만일 수 있고, x-방향 및 y-방향에서의 굴절률들의 차이의 절대값은 0.05 초과 또는 0.10 초과일 수 있다. 달리 명시되지 않으면, 굴절률은 550 nm의 파장에서의 굴절률을 지칭한다.
본 발명의 광학 렌즈들에 사용되는 위상 지연기들(예컨대, 제1 및/또는 제2 위상 지연기들(300, 600))은 필름들 또는 코팅들일 수 있다. 위상 지연기를 형성하기 위한 적합한 코팅들에는, 미국 특허 출원 공개 US 2002/0180916호(Schadt 등), US 2003/028048호(Cherkaoui 등) 및 US 2005/0072959호(Moia 등)에 기재된 선형 광중합성 중합체(LPP) 재료들 및 액정 중합체(LCP) 재료들이 포함된다. 적합한 LPP 재료들은 ROP-131 EXP 306 LPP를 포함하고, 적합한 LCP 재료들은 ROF-5185 EXP 410 LCP를 포함하며, 이들 둘 모두는 스위스 알슈빌 소재의 Rolic Technologies로부터 입수가능하다. 위상 지연기들 중 어느 하나 또는 둘 모두는 원하는 복수의 파장들 중 적어도 하나의 파장에서의 1/4 파장 지연기들일 수 있다.
본 발명의 광학 렌즈들에 사용되는 부분 반사기(예컨대, 부분 반사기(400))는 임의의 적합한 부분 반사기일 수 있다. 예를 들어, 부분 반사기들은 투명 기재 상에 금속(예컨대, 은 또는 알루미늄)의 얇은 층을 코팅함으로써 구성될 수 있다. 부분 반사기는 또한 렌즈 기재의 표면(예컨대, 기재(100)의 제1 주 표면(110)) 상에 박막 유전체 코팅들을 침착시킴으로써, 또는 예를 들어 표면 상에 금속 및 유전체 코팅들의 조합을 침착시킴으로써 형성될 수 있다. 일부 실시 형태에서, 부분 반사기는, 원하는 복수의 파장들에서의 평균 광학 반사율 및 평균 광학 투과율이 각각 30% 내지 70%의 범위에 있거나, 또는 각각 40% 내지 60%의 범위에 있거나, 또는 각각 45% 내지 55%의 범위에 있다. 부분 반사기는, 예를 들어 하프 미러(half mirror)일 수 있다.
제2 편광기(500)는 제3 편광 상태(510)를 갖는 광을 실질적으로 투과시키고 직교하는 제4 편광 상태(520)를 갖는 광을 실질적으로 반사시킨다. 일부 실시 형태에서, 제1 편광 상태(210)는 제3 편광 상태(510)에 실질적으로 평행하고, 일부 실시 형태에서, 제2 편광 상태(220)는 제4 편광 상태(520)에 실질적으로 평행하다. 다른 실시 형태에서, 제1 편광 상태는 제3 편광 상태에 실질적으로 수직이고, 제2 편광 상태는 제4 편광 상태에 실질적으로 수직이다. 또 다른 실시 형태에서, 제1 및 제3 편광 상태들은 평행하지도 수직도 아닐 수 있고, 유사하게 제2 및 제4 편광 상태들은 평행하지도 수직도 아닐 수 있다. 이것은, 예를 들어 편광기(들)가 만곡된 표면 상에 형성될 때 통과축 및/또는 차단축 또는 회전으로 인해, 또는 예를 들어 정렬 오차들로 인해 발생할 수 있다. 그러한 경우에, 추가 편광기(예컨대, 흡수 편광기)가 관찰자와 제2 편광기 사이에 배치될 수 있다. 추가 편광기는, 제2 편광기를 통해 바람직하지 않게 누설되는 광을 차단하는 클린업 편광기(clean-up polarizer)로서 기능할 수 있다. 부분 반사기(400)가 제1 편광기(200)와 제2 편광기(500) 사이에 배치되고 원하는 복수의 파장들에 대해 적어도 30%의 평균 광학 반사율을 갖는다. 제1 위상 지연기(300)는 그를 통과하는 광의 편광 상태를 변화시키기 위해 제1 편광기(200)와 부분 반사기(400) 사이에 배치된다. 제2 위상 지연기(600)는 그를 통과하는 광의 편광 상태를 변화시키기 위해 부분 반사기(400)와 제2 편광기(500) 사이에 배치된다.
도 1a에 예시된 실시 형태에서, 비편광된 광(1401)이 광학 렌즈(1000) 상에 입사되고, 제1 편광 상태(210)를 갖는 광의 일부분은 제1 편광 상태(210)를 갖는 선형 편광된 광(1404)으로서 제1 편광기(200)를 통해 투과된다. 이어서, 선형 편광된 광(1404)은 제1 위상 지연기(300)를 통해 원형 편광된 광(1406)으로서 투과되며, 원형 편광된 광의 일부분은 부분 반사기(400)를 통해 그리고 이어서 기재(100)를 통해 그리고 제2 위상 지연기(600)를 통해 선형 편광된 광(1408)으로서 투과된다. 선형 편광된 광(1408)은 제4 편광 상태(520)를 갖고 제2 편광기(500)로부터 반사되고 이어서 제2 위상 지연기(600)를 통해 원형 편광된 광(1410)으로서 투과되며, 원형 편광된 광은 기재(100)를 통해 투과되는데 그의 일부분은 부분 반사기(400)로부터 원형 편광된 광(1412)으로서 반사되고, 이 원형 편광된 광은 제2 위상 지연기(600)를 통해 선형 편광된 광(1414)으로서 투과된다. 선형 편광된 광(1414)은 제3 편광 상태(510)를 갖고, 관찰자(1050)에 이르도록 제2 편광기(500)를 통해 투과된다. 원형 편광된 광(1412)은 편광 상태(512)를 갖고, 원형 편광된 광(1406)은 직교 편광 상태(522)를 갖는다. 예시된 실시 형태에서, 제1 및 제2 편광기들(200, 500) 각각은 선형 편광기들이다. 제2 위상 지연기(600)와 제2 편광기(500)의 조합(도 1c에 도시된 광학 적층물(350))은, 제3 편광 상태(편광 상태(512))를 갖는 광을 실질적으로 투과시키고 직교하는 제4 편광 상태(편광 상태(522))를 갖는 광을 실질적으로 반사시키는 편광기이다.
다른 실시 형태에서, 광선들은, 예를 들어, 제3 및 제4 편광 상태들(510, 520)의 배향들에 비해 제1 및 제2 편광 상태들(210, 220)의 상이한 배향들로 인해, 또는 예를 들어 제1 및 제2 위상 지연기들(300, 600)의 진상축들의 상대적 배향들 또는 상이한 지연들로 인해 광 경로 내의 상이한 지점들에서 상이한 편광 상태를 갖는다.
제1 및 제2 위상 지연기들(300, 600) 중 어느 하나 또는 둘 모두는 원하는 복수의 파장들 중 적어도 하나의 파장에서의 1/4 파장 지연기들일 수 있다. 제1 및 제2 위상 지연기들(300, 600) 중 어느 하나 또는 둘 모두는 직교하는 진상축 및 지상축(slow axis)을 가질 수 있다. 도 7은, 제1 및 제2 위상 지연기들(300, 600) 중 어느 하나에 대응할 수 있고 진상축(7443) 및 직교하는 지상축(7445)을 갖는 위상 지연기(7440)의 개략 정면도이다. 일부 실시 형태에서, 제1 및 제2 위상 지연기들(300, 600)의 진상축들은 서로 실질적으로 평행하고(예컨대, 둘 모두가 도 7에서와 같이 배향됨), 다른 실시 형태에서, 제1 및 제2 위상 지연기들(300, 600)의 진상축들은 서로 실질적으로 수직이다(예컨대, 하나는 도 7에서와 같이 배향되고 다른 하나는 z-축을 중심으로 90도 회전됨). (예컨대, 축들을 따른 또는 편광 상태들에 대응하는) 방향들은, 그 방향들이 각각 평행 또는 수직의 10도 이내에 있는 경우 실질적으로 평행하거나 실질적으로 수직인 것으로 기술될 수 있다. 일부 실시 형태에서, 실질적으로 평행하거나 수직인 방향들은 각각 평행하거나 수직인 것의 5도 또는 3도 이내에 있다.
일부 실시 형태에서, 위상 지연기(7440)는 1/4 파장 지연기이다. 일부 실시 형태에서, 제2 위상 지연기(600)는 1/4 파장보다 작은 지연을 갖고, 제3 위상 지연기가 제2 위상 지연기(600)와 부분 반사기(400) 사이에 배치된다. 예를 들어, 제3 위상 지연기가 제1 주 표면(110) 상에 배치될 수 있다. 제3 위상 지연기는 위상 지연기(7440)에 대응할 수 있고, 제2 위상 지연기(600)도 또한 위상 지연기(7440)에 대응할 수 있으며, 이때 제2 및 제3 위상 지연기들의 진상축들은 서로 실질적으로 평행하다. 제2 및 제3 위상 지연기들의 지연은 가시광 파장의 1/4에 부가될 수 있다(예컨대, 125 nm 내지 150 nm의 총 지연). 일부 실시 형태에서, 제2 및 제3 위상 지연기들 각각은 1/8 파장 지연기들이다.
일부 실시 형태에서, 제1 편광 상태(210)는 제3 편광 상태(510)에 실질적으로 평행하고, 제1 및 제2 위상 지연기들(300, 600) 각각은 직교하는 진상축 및 지상축을 가지며, 이때 제1 및 제2 위상 지연기들(300, 600)의 진상축들은 서로 실질적으로 평행하다. 예를 들어, 제1 및 제2 위상 지연기들(300, 600)은 각각 도 7에 도시된 바와 같이 배향된 진상축(7443) 및 지상축(7445)을 갖는 위상 지연기(7440)에 대응할 수 있다. 일부 실시 형태에서, 1/4 파장 지연기들이 제1 및 제2 위상 지연기들(300, 600) 둘 모두에 대해 이용되는데, 이때 제1 위상 지연기의 진상축은 제2 위상 지연기의 진상축에 평행하고 제1 편광기(200)의 통과축으로부터 약 45도로 있다. 이 경우에, 제1 및 제2 편광기들(200, 500)이, 제1 편광 상태(210)(제1 편광기(200)에 대한 통과 상태)가 제4 편광 상태(520)(제2 편광기(500)에 대한 차단 상태)에 직교하도록 배치될 때, 제1 편광기(200)를 통과하는 광은 먼저 차단 상태에서 제2 편광기(500) 상에 입사된다.
일부 실시 형태에서, 광학 렌즈(1000)는, 광학 축(1010)을 따라 전파하는 광선(1035)이 실질적으로 굴절되지 않고서 광학 렌즈(1000)를 통과하도록 하는 광학 축(1010)을 갖는다. 광학 렌즈(1000)는 광학 축(1010)을 따라 두께(T1)를 갖는다. 광선은, 광선이 표면 또는 구성요소를 통과할 시에 10도 미만만큼 방향을 변화시키는 경우 그것이 표면 또는 구성요소를 통과할 때 실질적으로 굴절되지 않는 것으로 기술될 수 있다. 일부 실시 형태에서, 광선이 표면 또는 구성요소를 통과할 때 실질적으로 굴절되지 않는 광선은 표면 또는 구성요소를 통과할 시에 5도 미만, 또는 1도 미만만큼 방향을 변화시킨다.
도 1b는, 제2 위상 지연기(600b) 및 제2 편광기(500b)가 광학 축(1010)을 중심으로 회전되어서, 제2 편광기(500b)를 통해 투과되는 제3 편광 상태(510b)가 제1 편광 상태(210)에 수직이고, 제2 편광기(500b)로부터 반사되는 제4 편광 상태(520b)가 제2 편광 상태(220)에 수직이도록 되는 것 이외에는 광학 렌즈(1000)에 대응하는 광학 렌즈(1000b)를 도시한다. 도 1b에서, 원형 편광된 광(1406)은 제2 위상 지연기(600b)를 통해 선형 편광된 광(1408b)으로서 투과되는데, 선형 편광된 광은 제4 편광 상태(520b)를 갖고 제2 편광기(500b)로부터 반사되고 제2 위상 지연기(600b)를 통해 원형 편광된 광(1410)으로서 투과되며, 원형 편광된 광은 기재(100)를 통해 투과되는데 그의 일부분은 부분 반사기(400)로부터 원형 편광된 광(1412)으로서 반사되고, 이 원형 편광된 광은 제2 위상 지연기(600b)를 통해 선형 편광된 광(1414b)으로서 투과된다. 선형 편광된 광(1414b)은 제3 편광 상태(510b)를 갖고, 관찰자(1050)에 이르도록 제2 편광기(500b)를 통해 투과된다.
일부 실시 형태에서, 제1 편광 상태(210)는 제3 편광 상태(510b)에 실질적으로 수직이고, 제1 및 제2 위상 지연기들(300, 600b) 각각은 직교하는 진상축 및 지상축을 가지며, 이때 제1 및 제2 위상 지연기들(300, 600b)의 진상축들은 서로 실질적으로 수직이다. 예를 들어, 제1 위상 지연기(300)는 도 7에 도시된 바와 같이 배향된 진상축(7443) 및 지상축(7445)을 갖는 위상 지연기(7440)에 대응할 수 있는 반면, 제2 위상 지연기(600b)는 z-축을 중심으로 90도 회전된 위상 지연기(7440)에 대응할 수 있다. 일부 실시 형태에서, 1/4 파장 지연기들이 제1 및 제2 위상 지연기들(300, 600b) 둘 모두에 대해 이용되는데, 이때 제1 위상 지연기(300)의 진상축은 제2 위상 지연기(600b)의 진상축에 수직이고 제1 편광기(200)의 통과축으로부터 약 45도로 있다. 이 경우에, 제1 및 제2 편광기들(200, 500b)이, 제1 편광 상태(210)(제1 편광기(200)에 대한 통과 상태)가 제4 편광 상태(520b)(제2 편광기(500b)에 대한 차단 상태)에 실질적으로 평행하도록 배치될 때, 제1 편광기(200)를 통과하는 광은 먼저 차단 상태에서 제2 편광기(500b) 상에 입사된다. 일부 실시 형태에서, 제1 및 제2 위상 지연기들(300, 600b) 중 하나 또는 둘 모두는 1/4 파장보다 작은 지연을 갖는다. 예를 들어, 일부 실시 형태에서, 제2 위상 지연기는 1/8 파장 지연기이고, 제3 위상 지연기가 부분 반사기(400)와 제2 위상 지연기(600b) 사이에 배치된다. 제3 위상 지연기는 제2 위상 지연기(600b)와 정렬된 1/8 파장 지연기이어서, 제2 및 제3 위상 지연기들의 조합된 지연이 원하는 복수의 파장들 내의 파장의 1/4이 되도록 할 수 있다.
일부 경우에, 제1 편광기(200)를 통해 투과된 광은 먼저 차단 상태에서 제2 편광기(500 또는 500b) 상에 입사되어서, 그것이 이어서 제2 편광기로부터 반사되고, 제2 위상 지연기(600 또는 600b)를 통해 투과되고, 기재(100)를 통해 투과되고, 부분 반사기(400)로부터 반사되고, 기재(100) 및 제2 위상 지연기(600 또는 600b)를 통해 다시 투과되고, 이어서 통과 상태에서 제2 편광기(500) 상에 입사되도록 하는 것이 요구된다. 이것은, 예를 들어, 제1 편광 상태(210)가 제3 편광 상태(510)에 실질적으로 평행하고 제1 및 제2 위상 지연기들(300, 600)의 진상축들이 서로 실질적으로 평행하도록 제1 및 제2 편광기들(200, 500) 및 제1 및 제2 위상 지연기들(300, 600)을 배치함으로써; 또는 제1 편광 상태(210)가 제3 편광 상태(510b)에 실질적으로 수직이고 제1 및 제2 위상 지연기들(300, 600b)의 진상축들이 서로 실질적으로 수직이도록 제1 및 제2 편광기들(200, 500b) 및 제1 및 제2 위상 지연기들(300, 600b)을 배치함으로써 달성될 수 있다. 다른 경우에, 제1 편광기(200)를 통해 투과된 광의 일부분이 먼저 통과 상태에서 제2 편광기(500 또는 500b) 상에 입사되고, 제1 편광기(200)를 통해 투과된 광의 다른 부분이 먼저 차단 상태에서 제2 편광기(500 또는 500b) 상에 입사되는 것이 요구된다. 이것은 본 명세서의 어딘가 다른 곳에서 추가로 논의되는 바와 같이 2개의 상이한 초점 길이들 또는 광학 굴절력이 관찰자(1050)에게 제시되게 한다. 이것은, 제1 및 제2 편광 상태들(210, 220)이 각각 제3 및 제4 편광 상태들에 대해 0 내지 90도(예컨대, 45도)의 각도를 가짐으로써, 또는 1/4 파장과는 상이한 지연들을 갖거나 또는 서로에 대해 0 내지 90도(예컨대, 45도)의 각도로 진상축들을 갖는 제1 및 제2 위상 지연기들을 이용함으로써 달성될 수 있다. 렌즈를 통한 절첩된(folded) 광학 경로는, 광이 렌즈를 통과하기 전에 2회의 반사를 겪는 렌즈를 통한 광 경로를 지칭한다. 직접 광학 경로는, 광이 렌즈를 통과하기 전에 반사를 겪지 않는 렌즈를 통한 광 경로를 지칭한다. 일부 실시 형태에서, 본 발명의 광학 렌즈는 직접 광학 경로가 아니라 광학 렌즈를 통한 절첩된 광학 경로를 제공한다. 다른 실시 형태에서, 본 명세서의 어딘가 다른 곳에서 추가로 기술되는 바와 같이, 본 발명의 광학 렌즈는 광학 렌즈를 통한 절첩된 광학 경로 및 직접 광학 경로 둘 모두를 제공한다. 광학 렌즈는, 절첩된 광학 경로를 따르는 광에 대해 그리고 직접 광학 경로를 따르는 광에 대해 상이한 초점 길이들 또는 광학 굴절력들을 가짐으로써 이중 초점 광학 렌즈일 수 있다.
예시된 실시 형태에서, 광학 렌즈(1000)는 부분 반사기(400)와 제2 위상 지연기(600) 사이에 배치된 기재(100)를 포함한다. 일부 실시 형태에서, 기재는 원하는 복수의 파장들에서 적어도 80% 또는 적어도 90%의 평균 광학 투과율을 갖는다. 일부 실시 형태에서, 기재(100)는 관찰자(1050)로부터 멀어지게 향하도록 구성된 제1 주 표면(110) 및 관찰자를 향해 대면하도록 구성된 반대편 제2 주 표면(120)을 갖는다. 일부 실시 형태에서, 제1 편광기(200)는 기재(100)의 제1 주 표면(110) 상에 배치되고, 제2 편광기(500)는 기재(100)의 제2 주 표면(120) 상에 배치된다. 제1 편광기(200), 제1 위상 지연기(300) 및 부분 반사기(400)를 포함하는 층들의 조합이 제1 광학 적층물(250)로 지칭될 수 있다.
일부 실시 형태에서, 제1 광학 적층물(250)은, 제1 광학 적층물(250) 내의 임의의 2개의 다른 층들 사이의 접착제 층 또는 부분 반사기(400)를 기재(100)의 제1 주 표면(110)에 라미네이팅하는 데 사용되는 접착제 층과 같은 추가 층들을 포함한다. 일부 실시 형태에서, 부분 반사기(400)는 접착제의 사용 없이 (예컨대, 스퍼터링을 통해) 제1 주 표면(110) 상에 침착된다. 제2 위상 지연기(600) 및 제2 편광기(500)를 포함하는 층들의 조합이 제2 광학 적층물(350)로 지칭될 수 있다. 일부 실시 형태에서, 제2 광학 적층물(350)은, 제2 광학 적층물(350) 내의 임의의 2개의 다른 층들 사이의 접착제 층 또는 제2 위상 지연기(600)를 기재(100)의 제2 주 표면(120)에 라미네이팅하는 데 사용되는 접착제 층과 같은 추가 층들을 포함한다.
일부 실시 형태에서, 어떠한 접착제 층도 포함되지 않는다. 예를 들어, 제1 위상 지연기(300)가 제1 편광기(200) 상에 코팅될 수 있고, 부분 반사기(400)가 제1 위상 지연기(300) 상에 침착되어 제1 광학 적층물(250)을 형성할 수 있고, 제2 위상 지연기(600)가 제2 편광기(500) 상에 코팅되어 제2 광학 적층물(350)을 형성할 수 있다. 제1 및 제2 광학 적층물들(250, 350)은 원하는 형상을 갖도록 온도 및/또는 압력(예컨대, 열성형) 하에서 형성될 수 있다. 기재(100)는, 예를 들어 인서트 성형 공정에서 제1 광학 적층물(250)과 제2 광학 적층물(350) 사이에 형성될 수 있다. 대안적으로, 기재(100)는 먼저 (예컨대, 성형 또는 기계가공에 의해) 형성될 수 있고, 이어서 제1 및 제2 광학 적층물들(250, 350)의 다양한 층들이 기재(100)의 제1 및 제2 주 표면들(110, 120) 상에 침착되거나 라미네이팅될 수 있다.
광학 렌즈(1000)의 최외측 주 표면이 아닌 주 표면은 내부 주 표면으로서 기술될 수 있다. 제1 및 제2 주 표면들(110, 120)은 내부 주 표면들이고, 제1 및 제2 위상 지연기들(300, 600)의 각각의 주 표면, 제1 위상 지연기(300)에 대면하는 제1 편광기(200)의 주 표면, 및 제2 위상 지연기(600)에 대면하는 제2 편광기(500)의 주 표면도 내부 주 표면들이다. 일부 실시 형태에서, 제1 편광기(200), 제2 편광기(500), 부분 반사기(400), 제1 위상 지연기(300) 및 제2 위상 지연기(600) 중 적어도 하나는 접착제를 통해 광학 렌즈(1000)의 인접한 제1 내부 주 표면에 라미네이팅된다. 일부 실시 형태에서, 제1 편광기(200), 제2 편광기(500), 부분 반사기(400), 제1 위상 지연기(300) 및 제2 위상 지연기(600) 중 적어도 하나는 광학 렌즈(1000)의 인접한 제2 내부 주 표면 상에 직접 형성된다. 예를 들어, 위상 지연기가, 본 명세서의 어딘가 다른 곳에서 추가로 기술되는 바와 같이 표면 상에 LCP 또는 LPP 재료를 코팅함으로써 표면 상에 직접 형성될 수 있다. 일부 실시 형태에서, 제1 편광기(200), 제2 편광기(500), 부분 반사기(400), 제1 위상 지연기(300) 및 제2 위상 지연기(600) 중 적어도 하나는 광학 렌즈(1000)의 인접한 제1 내부 주 표면 상에 직접 형성되고, 제1 편광기(200), 제2 편광기(500), 부분 반사기(400), 제1 위상 지연기(300) 및 제2 위상 지연기(600) 중 다른 적어도 하나는 광학 렌즈(1000)의 인접한 제2 내부 주 표면 상에 직접 형성된다.
일부 실시 형태에서, 다양한 층들의 대안적인 배열들이 이용된다. 예를 들어, 제2 위상 지연기(600)는 부분 반사기(400)와 제1 주 표면(110) 사이에 위치될 수 있다. 이러한 경우에, 제2 위상 지연기(600)는 제2 광학 적층물(350) 대신에 제1 광학 적층물(250)의 일부인 것으로 간주될 수 있다.
부분 반사기(400)와 제2 편광기(500) 사이의 절첩된 광학 경로에 대한 원하는 길이를 제공하기 위해 부분 반사기(400) 및 제2 편광기(500)가 기재(100)의 대향 측부들 상에 있을 것이 전형적으로 요구된다. 그러나, 일부 실시 형태에서, 부분 반사기(400) 및 제2 편광기(500)는 기재(100)의 동일한 측부 상에 배치될 수 있고, 또 다른 실시 형태에서, 기재(100)는 생략될 수 있다.
일부 실시 형태에서, 광학 렌즈는 제1 편광기가 관찰자에 대면하고 제2 편광기가 관찰자로부터 멀어지게 향하는 상태로 배향된다. 도 14a는 제1 편광기(7200), 제2 편광기(7500), 부분 반사기(7400), 제1 위상 지연기(7300), 및 제2 위상 지연기(7600)를 포함하는 광학 렌즈(7000)의 개략 분해 단면도이다. 도 14b는 광학 렌즈(7000)의 개략 단면도이다. 제1 편광기(7200)는 제1 편광 상태(7210)를 갖는 광을 실질적으로 투과시키고 직교하는 제2 편광 상태(7220)를 갖는 광을 실질적으로 차단한다. 제2 편광기(7500)는 제3 편광 상태(7510)를 갖는 광을 실질적으로 투과시키고 직교하는 제4 편광 상태(7520)를 갖는 광을 실질적으로 반사시킨다. 예시된 실시 형태에서, 제1 및 제3 편광 상태들(7210, 7510)은 실질적으로 평행하고, 제2 및 제4 편광 상태들(7220, 7520)은 실질적으로 평행하고, 제1 및 제2 위상 지연기들(7300, 7600)의 진상축들은 실질적으로 평행하다. 다른 실시 형태에서, 제1 및 제3 편광 상태들(7210, 7510)은 실질적으로 수직이고, 제2 및 제4 편광 상태들(7220, 7520)은 실질적으로 수직이고, 제1 및 제2 위상 지연기들(7300, 7600)의 진상축들은 실질적으로 수직이다.
비편광된 광선(702)이 제2 편광기(7500) 상에 입사되고, 광선(702)의 일부분이 제3 편광 상태(7510)를 갖는 편광된 광(704)으로서 제2 편광기(7500)를 통과한다. 광(704)은, 관찰자(7050)로부터 멀어지게 향하도록 구성된 제1 주 표면(7110) 및 관찰자(7050)를 향해 대면하도록 구성된 반대편 제2 주 표면(7120)을 갖는 광학 기재(7100)를 통해, 그리고 이어서 제2 위상 지연기(7600)를 통해 편광 상태(711)를 갖는 원형 편광된 광(710)으로서 투과된다. 원형 편광된 광(710)의 일부분이 부분 반사기(7400)로부터 다시 제2 위상 지연기(7600)를 통해 그리고 기재(7100)를 통해 제2 편광기(7500)로 반사된다. 이어서, 그것은 제2 편광기(7500)로부터 반사되고, 기재(7100)를 통해 그리고 제2 위상 지연기(7600)를 통해 편광 상태(713)를 갖는 원형 편광된 광(712)으로서 투과된다. 원형 편광된 광(710)의 다른 부분은, 제2 편광 상태(7220)를 갖는 편광된 광(708)으로서 부분 반사기(7400) 및 제1 위상 지연기(7300)를 통해 투과된다. 편광된 광(708)은 제1 편광기(7200)에 의해 차단된다. 일부 실시 형태에서, 제1 편광기(7200)는 편광된 광(708)을 흡수함으로써 그것을 차단하는 흡수 편광기이다. 다른 실시 형태에서, 제1 편광기(7200)는 광(708)을 반사시킴으로써 그것을 차단하는 반사 편광기일 수 있다. 원형 편광된 광(712)은 부분 반사기(7400)를 통해 투과되고, 제1 편광 상태(7210)를 갖는 편광된 광(714)으로서 제1 위상 지연기(7300)를 통해 투과되고, 관찰자(7050)에 이르도록 제1 편광기(7200)를 통해 투과된다.
예시된 실시 형태에서, 제1 및 제2 편광기들(7200, 7500) 각각은 선형 편광기들이다. 제1 위상 지연기(7300)와 제1 편광기(7200)의 조합은, 제1 편광 상태(편광 상태(711))를 갖는 광을 실질적으로 투과시키고 직교하는 제2 편광 상태(편광 상태(713))를 갖는 광을 실질적으로 차단하는 편광기이다.
대안적인 실시 형태에서, 제2 위상 지연기(7600) 및 제2 편광기(7500)는 도 1b에 도시된 것과 유사한 방식으로 광학 축(7010)(도 14b 참조)을 중심으로 회전되어서, 제2 편광기(7500)를 통해 투과되는 제3 편광 상태(7510)가 제1 편광 상태(7210)에 수직이고, 제2 편광기(7500)로부터 반사되는 제4 편광 상태(7520)가 제2 편광 상태(7220)에 수직이도록 된다.
도 14b는 렌즈(7000)의 개략 단면도이다. 제1 광학 적층물(7250)은 제1 주 표면(7110) 상에 배치되고, 제2 편광기(7500)를 포함하고, 선택적으로, 광학적으로 투명한 접착제 층과 같은 추가 층들을 포함할 수 있다. 제2 광학 적층물(7350)은 제2 주 표면(7120) 상에 배치되고, 제2 위상 지연기(7600), 부분 반사기(7400), 제1 위상 지연기(7300), 및 제1 편광기(7200)를 포함하고, 선택적으로, 광학적으로 투명한 접착제 층과 같은 추가 층들을 포함할 수 있다. 일부 실시 형태에서, 광학 렌즈(7000)는, 광학 축(7010)을 따라 전파하는 광선(7035)이 실질적으로 굴절되지 않고서 광학 렌즈(7000)를 통과하도록 하는 광학 축(7010)을 갖는다. 광학 렌즈(7000)는 광학 축(7010)을 따라 두께(T1)를 갖는다. 도 14b에 예시된 실시 형태에서, 제1 편광기(7200), 제1 위상 지연기(7300), 부분 반사기(7400), 및 제2 위상 지연기(7600) 각각은 기재(7100)의 제2 주 표면(7120)에 실질적으로 순응하고, 제2 편광기(7500)는 기재(7100)의 제1 주 표면(7110)에 실질적으로 순응한다.
광학 렌즈(100)와 같은, 본 발명의 광학 렌즈들 중 임의의 광학 렌즈의 기재는 렌즈 기재들에 사용되는 임의의 재료로부터 제조될 수 있다. 예를 들어, 기재(100)는 폴리카르보네이트 또는 유리 기재일 수 있다. 일부 실시 형태에서, 기재(100)는 하나의 단일형 기재이고, 다른 실시 형태에서, 기재(100)는, 예를 들어 광학적으로 투명한 접착제로 함께 접합될 수 있는 2개 이상의 구성요소들을 포함한다. 일부 실시 형태에서, 2개 이상의 구성요소들은 상이한 굴절률들을 갖는 2개 이상의 상이한 재료들(예컨대, 중합체 및 유리)로부터 제조될 수 있다.
도 8은 서로 반대편에 있는 제1 및 제2 주 표면들(8110, 8120)을 갖는 기재(8100)를 포함하는 광학 렌즈(8000)의 개략 단면도이다. 제1 편광기(8200), 제1 위상 지연기(8300), 부분 반사기(8400), 및 제2 위상 지연기(8600)가 제1 주 표면(8110) 상에 배치되고, 제2 편광기(8500)가 제2 주 표면(8120) 상에 배치된다. 제1 편광기(8200), 제1 위상 지연기(8300), 부분 반사기(8400), 제2 위상 지연기(8600), 및 제2 편광기(8500)는, 예를 들어 제1 편광기(200), 제1 위상 지연기(300), 부분 반사기(400), 제2 위상 지연기(600)(또는 600b), 및 제2 편광기(500)(또는 500b)에 각각 대응할 수 있다. 제2 편광기(8500)는 접착제 층(8122)을 통해 제2 주 표면(8120)에 라미네이팅된다. 일부 실시 형태에서, 제2 위상 지연기(8600)는 제1 주 표면(8110) 상에 직접 형성된다. 제2 주 표면(8120)은 제2 편광기(8500)에 인접한 광학 렌즈(8000)의 내부 주 표면으로서 기술될 수 있고, 제1 주 표면(8110)은 제2 위상 지연기(8600)에 인접한 광학 렌즈(8000)의 내부 주 표면으로서 기술될 수 있다. 인접한 내부 주 표면들 사이에 접착제를 갖거나 갖지 않는 다른 광학 렌즈들이 또한 구상된다. 광학 렌즈(1000)는 안경류(예를 들어, 도 3에 도시된 안경(1100))에서 사용하기 위해 구성된 단일 피스이다. 일부 실시 형태에서, 본 발명의 광학 렌즈는, 제1 편광기, 제2 편광기, 부분 반사기, 제1 위상 지연기 및 제2 위상 지연기 중 적어도 하나가 접착제를 통해 광학 렌즈의 인접한 제1 내부 주 표면에 라미네이팅되고, 제1 편광기, 제2 편광기, 부분 반사기, 제1 위상 지연기 및 제2 위상 지연기 중 적어도 하나가 광학 렌즈의 인접한 제2 내부 주 표면 상에 직접 형성됨으로써 단일 피스일 수 있다. 일부 실시 형태에서, 본 발명의 광학 렌즈는, 제1 편광기, 제2 편광기, 부분 반사기, 제1 위상 지연기 및 제2 위상 지연기 중 적어도 하나가 광학 렌즈의 제1 내부 주 표면 상에 직접 형성되고, 제1 편광기, 제2 편광기, 부분 반사기, 제1 위상 지연기 및 제2 위상 지연기 중 적어도 하나가 광학 렌즈의 인접한 제2 내부 주 표면 상에 직접 형성됨으로써 단일 피스일 수 있다.
도 8에 예시된 실시 형태에서, 제1 편광기(8200), 제1 위상 지연기(8300), 부분 반사기(8400), 및 제2 위상 지연기(8600) 각각은 기재(8100)의 제1 주 표면(8110)에 실질적으로 순응하고, 제2 편광기(8500)는 기재의 제2 주 표면에 실질적으로 순응한다. 도 1c에 예시된 실시 형태에서, 제1 편광기(200), 제1 위상 지연기(300), 및 부분 반사기(400) 각각은 기재(100)의 제1 주 표면(110)에 실질적으로 순응하고, 제2 편광기(500) 및 제2 위상 지연기(600) 각각은 기재(100)의 제2 주 표면(120)에 실질적으로 순응한다. 위상 지연기, 편광기 또는 필름은, 그것이 명목상으로 표면에 순응하지만, 통상의 제조 변동(예컨대, 예를 들어 다양한 층들의 두께의 변동으로 이어지는 제조 변동)으로 인해 표면과 형상이 상이할 수 있는 경우 표면에 실질적으로 순응하는 것으로 칭해질 수 있다.
일부 실시 형태에서, 기재(100)의 제1 및 제2 주 표면들(110, 120) 중 적어도 하나는 만곡되어 있다. 일부 실시 형태에서, 기재(100)의 제1 및 제2 주 표면들(110, 120)은 만곡되어 있고 서로 평행하다. 다른 실시 형태에서, 기재(100)의 제1 및 제2 주 표면들(110, 120)은 만곡되어 있고 서로 평행하지 않다. 일부 실시 형태에서, 기재(100)의 제1 및 제2 주 표면들(110, 120)은 서로를 향해 만곡되고, 일부 실시 형태에서, 기재(100)의 제1 및 제2 주 표면들(110, 120)은 서로로부터 멀어지게 만곡된다.
일부 실시 형태에서, 제1 편광기(200), 또는 제1 편광기를 포함하는 광학 적층물(250)은 제1 주 표면(110)의 형상에 순응하거나 실질적으로 순응하고, 일부 실시 형태에서, 제2 편광기(500 또는 500b), 또는 제2 편광기를 포함하는 광학 적층물(350)은 제2 주 표면(120)의 형상에 순응하거나 실질적으로 순응한다. 다른 실시 형태에서, 제1 편광기(200)는 제1 주 표면(110)으로부터 멀어지게 또는 이를 향해 만곡되고/되거나, 제2 편광기(500 또는 500b)는 제2 주 표면(120)으로부터 멀어지게 또는 이를 향해 만곡된다. 예를 들어, 제1 편광기(200), 또는 제1 편광기를 포함하는 광학 적층물(250)은 제1 주 표면(110)의 형상과는 상이한 만곡된 형상으로 형성되고 이어서 접착제로 제1 주 표면(110)에 라미네이팅될 수 있다. 유사하게, 일부 실시 형태에서, 제2 편광기(500 또는 500b), 또는 제2 편광기를 포함하는 광학 적층물(350)은 제2 주 표면(120)의 형상과는 상이한 만곡된 형상으로 형성되고 이어서 접착제로 제2 주 표면(120)에 라미네이팅될 수 있다. 일부 실시 형태에서, 기재(100)의 제1 및 제2 주 표면들(110, 120)은 제1 편광기(200)로부터 멀어지게 만곡되고, 일부 실시 형태에서, 기재(100)의 제1 및 제2 주 표면들(110, 120)은 제1 편광기(200)를 향해 만곡된다.
도 9는 서로 반대편에 있는 제1 및 제2 주 표면들(9110, 9120)을 갖는 기재(9100)를 포함하는 광학 렌즈(9000)의 개략 단면도이다. 광학 렌즈(9000)는 제1 주 표면(9110) 상에 배치된 제1 광학 적층물(9250) 및 제2 주 표면(9120) 상에 배치된 제2 광학 적층물(9350)을 포함한다. 제1 및 제2 광학 적층물들(9250, 9350) 각각은 편광기를 포함한다. 제1 및 제2 광학 적층물들(9250, 9350)은 본 명세서의 어딘가 다른 곳에서 기술되는 제1 및 제2 광학 적층물들 중 임의의 것에 대응할 수 있다. 예를 들어, 제1 및 제2 광학 적층물들(9250, 9350)은 제1 및 제2 광학 적층물들(250, 350)에, 또는 제1 및 제2 광학 적층물들(7250, 7350)에 대응할 수 있다. 제1 광학 적층물(9250)은 접착제 층일 수 있는 층(9112)을 통해 제1 주 표면(9110)에 부착되고, 제2 광학 적층물(9350)은 접착제 층일 수 있는 층(9122)을 통해 제2 주 표면(9120)에 부착된다. 예시된 실시 형태에서, 제1 및 제2 주 표면들(9110, 9120)은 제1 광학 적층물(9250) 내의 제1 편광기로부터 멀어지게 만곡되고, 제1 및 제2 주 표면들(9110, 9120)은 제2 광학 적층물(9350) 내의 제2 편광기를 향해 만곡되고, 제1 및 제2 주 표면들(9110, 9120)은 서로를 향해 만곡된다.
도 10은 서로 반대편에 있는 제1 및 제2 주 표면들(10110, 10120)을 갖는 기재(10100)를 포함하는 광학 렌즈(10000)의 개략 단면도이다. 광학 렌즈(10000)는 제1 주 표면(10110) 상에 배치된 제1 광학 적층물(10250) 및 제2 주 표면(10120) 상에 배치된 제2 광학 적층물(10350)을 포함한다. 제1 및 제2 광학 적층물들(10250, 10350) 각각은 편광기를 포함한다. 제1 및 제2 광학 적층물들(10250, 10350)은 본 명세서의 어딘가 다른 곳에서 기술되는 제1 및 제2 광학 적층물들 중 임의의 것에 대응할 수 있다. 예를 들어, 제1 및 제2 광학 적층물들(10250, 10350)은 제1 및 제2 광학 적층물들(250, 350)에, 또는 제1 및 제2 광학 적층물들(7250, 7350)에 대응할 수 있다. 제1 광학 적층물(10250)은 접착제 층일 수 있는 층(10112)을 통해 제1 주 표면(10110)에 부착되고, 제2 광학 적층물(10350)은 접착제 층일 수 있는 층(10122)을 통해 제2 주 표면(10120)에 부착된다. 예시된 실시 형태에서, 제1 및 제2 주 표면들(10110, 10120)은 제1 광학 적층물(10250) 내의 제1 편광기를 향해 만곡되고, 제1 및 제2 주 표면들(10110, 10120)은 제2 광학 적층물(10350) 내의 제2 편광기로부터 멀어지게 만곡되고, 제1 및 제2 주 표면들(10110, 10120)은 서로를 향해 만곡된다.
다른 실시 형태에서, 기재의 제1 및/또는 제2 주 표면들은 제1 편광기 및/또는 제2 편광기에 평행하거나 이를 향해 또는 이로부터 멀어지게 만곡될 수 있고, 기재의 제1 및/또는 제2 주 표면들은 서로 평행하거나 서로를 향해 또는 서로로부터 멀어지게 만곡될 수 있다.
도 11은 서로로부터 멀어지게 만곡되는 서로 반대편에 있는 제1 및 제2 주 표면들(11110, 11120)을 갖는 기재(11100)의 개략 단면도이다. 도 12는 서로를 향해 만곡되는 서로 반대편에 있는 제1 및 제2 주 표면들(12110, 12120)을 갖는 기재(12100)의 개략 단면도이다. 도 13은 서로로부터 멀어지게 만곡되는 서로 반대편에 있는 제1 및 제2 주 표면들(13110, 13120)을 갖는 기재(13100)의 개략 단면도이다. 기재들(11100, 12100, 13100)들 중 임의의 것이 본 발명의 광학 렌즈들 중 임의의 것에 사용될 수 있다. 예를 들어, 기재(11100, 12100 또는 13100)는 광학 렌즈(1000) 내의 기재(100) 대신에 사용될 수 있다. 또 다른 실시 형태에서, 렌즈 기재는, 일부 영역들에서 서로를 향해 만곡되고 기재의 다른 영역들에서 서로로부터 멀어지게 만곡되는 제1 및 제2 주 표면들을 가질 수 있다. 그러한 기재들은, 예를 들어 이중 초점, 삼중 초점 및 누진 렌즈들에 사용될 수 있다.
도 2는 기재(2100)를 포함하는 광학 렌즈(2000)의 개략 단면도이며, 이때 제1 및 제2 광학 적층물들(2250, 2350)은 기재(2100)의 서로 반대편에 있는 제1 및 제2 주 표면들(2110, 2120) 상에 배치된다. 일부 실시 형태에서, 제1 광학 적층물(2250)은 제1 편광 상태를 갖는 광을 실질적으로 투과시키고 직교하는 제2 편광 상태를 갖는 광을 실질적으로 차단하는 제1 편광기를 포함하고, 제2 광학 적층물(2350)은 제3 편광 상태를 갖는 광을 실질적으로 투과시키고 직교하는 제4 편광 상태를 갖는 광을 실질적으로 반사시키는 제2 편광기를 포함한다. 제1 광학 적층물(2250)은, 예를 들어 제1 광학 적층물(250)에 대응할 수 있고, 제2 광학 적층물(2350)은, 예를 들어 제2 광학 적층물(350)에 대응할 수 있다. 다른 실시 형태에서, 제1 광학 적층물(2250)은 제2 편광기를 포함하고, 제2 광학 적층물(2350)은 제1 편광기를 포함한다. 제1 광학 적층물(2250)은, 예를 들어 제1 광학 적층물(7250)에 대응할 수 있고, 제2 광학 적층물(2350)은, 예를 들어 제2 광학 적층물(7350)에 대응할 수 있다. 광학 렌즈(2000)는 광학 렌즈(2000)로부터 더 큰 제1 거리(D1)에 있는 물체(2020)를 관찰하기 위한 제1 영역(2060) 및 광학 렌즈(2000)로부터 더 작은 제2 거리(D2)에 있는 물체(2025)를 관찰하기 위한 제2 영역(2070)을 포함한다. 광학 렌즈(2000)는 이중 초점, 삼중 초점 또는 누진 렌즈일 수 있다. 다른 실시 형태에서, 제1 및 제2 광학 적층물들(2250, 2350)은 제1 및 제2 주 표면들(2110, 2120)의 부분들 상에만 포함될 수 있다. 예를 들어, 제1 및 제2 광학 적층물들(2250, 2350)은 광학 렌즈(2000)의 제2 영역(2070)에만 배치될 수 있거나, 또는 광학 렌즈(2000)의 제1 영역(2060)에만 배치될 수 있다.
본 발명의 일부 태양에서, 안경(아이글래스로도 지칭됨)과 같은 안경류는 본 발명의 적어도 하나의 광학 렌즈를 포함할 수 있다. 예를 들어, 안경류는 하나 또는 2개의 광학 렌즈들(1000 또는 2000)을 포함할 수 있다. 안경류는 관찰자에 의해 착용될 수 있고, 안경류의 외부로부터 광을 수신하고 광의 적어도 일부분을 관찰자의 눈에 이르도록 광학 렌즈를 통해 투과시키기 위한 적어도 하나의 광학 렌즈를 포함할 수 있다. 도 3은 제1 및 제2 광학 렌즈들(3000-1, 3000-2)을 포함하는 안경(1100)의 개략 사시도이며, 제1 및 제2 광학 렌즈들 중 어느 하나는 본 발명의 광학 렌즈들 중 임의의 것에 대응할 수 있다. 예를 들어, 제1 및 제2 광학 렌즈들(3000-1, 3000-2) 중 하나 또는 둘 모두는 광학 렌즈(1000, 또는 2000, 또는 7000)에 대응할 수 있다. 안경(1100)은 안경테(3617) 내에 배치된 제1 및 제2 광학 렌즈들(3000-1, 3000-2)을 포함한다. 안경은, 안경의 외부로부터 안경의 광학 렌즈(3000-1)(또는 3000-2) 상에 입사되는 광(3765)의 적어도 일부분(3767)이 광학 렌즈(3000-1)(또는 3000-2)를 통해 투과되도록 구성된다.
일부 실시 형태에서, 광학 렌즈는, 본 명세서의 어딘가 다른 곳에서 기술되는 바와 같이 제1 및 제2 편광기들, 제1 및 제2 위상 지연기들 및 부분 반사기를 포함한다. 일부 실시 형태에서, 제1 및 제2 편광기들의 통과축 및 제1 및 제2 위상 지연기의 진상축 및 지연은 광학 렌즈가 단일 초점 길이를 갖도록 선택된다. 예를 들어, 도 1a 및 도 1b에 예시된 실시 형태에서, 광학 렌즈(1000 또는 1000b)를 통해 투과되는 모든 또는 실질적으로 모든 광은 예시된 절첩된 광학 경로를 따라 광학 렌즈(1000 또는 1000b)를 통과한다. 다른 실시 형태에서, 제3 및 제4 편광 상태들(510, 520) 둘 모두를 갖는 광의 적어도 일부분이 제1 편광기(200)를 통해 투과된다. 예를 들어, 제1 편광기(200)는 (예컨대, 광학 축(1010)을 중심으로 45도만큼) 회전되거나 생략될 수 있거나, 또는 제1 및 제2 위상 지연기들(300, 600)은 변형되어서, 제3 및 제4 편광 상태들(510, 520) 둘 모두를 갖는 광의 적어도 일부분이 제1 편광기(200)를 통해 투과되도록 할 수 있다. 그러한 실시 형태에서, 관찰자(1050)에 이르기까지의 광은 2개의 상이한 유형의 초점 길이들을 갖는데, 하나는 관찰자(1050)에 이르도록 직접 광학 렌즈를 통과한 광에 대한 것이고 다른 하나는 절첩된 광학 경로를 따르는 광에 대한 것이다.
도 4a 및 도 4b는 기재(4100)의 서로 반대편에 있는 주 표면들 상에 제1 및 제2 광학 적층물들(4250, 4350)을 포함하는 광학 렌즈(4000)의 개략 단면도들이다. 일부 실시 형태에서, 제1 광학 적층물(4250)은 제1 편광 상태를 갖는 광을 실질적으로 투과시키고 직교하는 제2 편광 상태를 갖는 광을 실질적으로 차단하는 제1 편광기를 포함하고, 제2 광학 적층물(4350)은 제3 편광 상태를 갖는 광을 실질적으로 투과시키고 직교하는 제4 편광 상태를 갖는 광을 실질적으로 반사시키는 제2 편광기를 포함한다. 다른 실시 형태에서, 제1 광학 적층물(4250)은 제2 편광기를 포함하고, 제2 광학 적층물(4350)은 제1 편광기를 포함한다(예컨대, 도 14a 및 도 14b 참조). 일부 실시 형태에서, 제1 광학 적층물(4250)은, 제1 편광기와 제2 편광기 사이에 배치되고 원하는 복수의 파장들에 대해 적어도 30%의 평균 광학 반사율을 갖는 부분 반사기, 및 통과하는 광의 편광 상태를 변화시키기 위해 제1 편광기와 부분 반사기 사이에 배치되는 제1 위상 지연기를 추가로 포함한다. 일부 실시 형태에서, 제2 광학 적층물(4350)은, 통과하는 광의 편광 상태를 변화시키기 위해 부분 반사기와 제2 편광기 사이에 배치되는 제2 위상 지연기를 포함한다.
광학 렌즈(4000)는 편광 상태(예컨대, 제4 편광 상태(520))를 갖는 광(4762)에 대한 초점 길이(f2)(광학 렌즈(4000)의 중심과 초점(4766a) 사이의 광학 축(4010)을 따른 길이)를 가져서, 광이 먼저 제2 광학 적층물(4350) 상에 입사될 때 그것이 제2 광학 적층물(4350)로부터 반사되도록 한다. 광학 렌즈(4000)는 편광 상태(예컨대, 제3 편광 상태(510))를 갖는 광(4761)에 대한 초점 길이(f1)(광학 렌즈(4000)의 중심과 초점(4766b) 사이의 광학 축(4010)을 따른 길이)를 가져서, 광이 먼저 제2 광학 적층물(4350) 상에 입사될 때 그것이 제2 광학 적층물(4350)을 통해 투과되도록 한다. 광(4761)의 경우, 광학 렌즈(4000)는 또한 광학 렌즈(4000)의 배면 주 평면과 초점(4766b) 사이의 광학 축(4010)을 따른 거리인 제1 유효 초점 길이를 갖고, 광학 렌즈(4000)의 마지막 광학 표면(제2 광학 적층물(4350)의 외부 표면)과 초점(4766b) 사이의 광학 축(4010)을 따른 거리인 제1 후방 초점 길이를 갖는다. 광(4762)의 경우, 광학 렌즈(4000)는 또한 광학 렌즈(4000)의 배면 주 평면과 초점(4766a) 사이의 광학 축(4010)을 따른 거리인 제2 유효 초점 길이를 갖고, 광학 렌즈(4000)의 마지막 광학 표면(제2 광학 적층물(4350)의 외부 표면)과 초점(4766a) 사이의 광학 축(4010)을 따른 거리인 제2 후방 초점 길이를 갖는다.
다른 실시 형태에서, 제1 및 제2 광학 적층물들(4250, 4350)은, 광(4761)이 광학 렌즈를 통과하는 것이 방지되거나 실질적으로 방지되도록 선택된다. 예를 들어, 제1 및 제2 광학 적층물들은, 제1 편광 상태(210)를 갖는 광이 절첩된 광학 경로를 따라 관찰자(1050)에 이르도록 투과되는 한편, 제2 편광 상태(220)를 갖는 광이 관찰자(1050)에 도달하는 것을 방지하거나 실질적으로 방지하는 제1 및 제2 광학 적층물들(250, 350)에 대응할 수 있다.
일부 실시 형태에서, 제2 광학 적층물(4350)은, 제3 편광 상태를 갖는 광을 실질적으로 투과시키고 직교하는 제4 편광 상태를 갖는 광을 실질적으로 반사시키는 반사 편광기를 포함한다. 일부 실시 형태에서, 광학 렌즈(4000)는 제3 편광 상태를 갖는 광에 대한 더 긴 제1 초점 길이 및 제4 편광 상태를 갖는 광에 대한 더 짧은 제2 초점 길이를 갖는다. 일부 실시 형태에서, 제2 초점 길이는 제1 초점 길이의 대략 절반이다. 일부 실시 형태에서, 제2 초점 길이는 제1 초점 길이의 0.3 내지 0.7, 또는 0.4 내지 0.6, 또는 0.45 내지 0.55이다. 일부 실시 형태에서, 제1 초점 길이는 약 50 mm 초과, 또는 약 100 mm 초과, 또는 약 150 mm 초과이고, 제2 초점 길이는 약 300 mm 미만, 또는 약 400 mm 미만이다. 일부 실시 형태에서, 제1 초점 길이는 초점 길이(f1)이고, 제2 초점 길이는 초점 길이(f2)이다. 일부 실시 형태에서, 제1 초점 길이는 제1 유효 초점 길이 또는 제1 후방 초점 길이이고, 제2 초점 길이는 제2 유효 초점 길이 또는 제2 후방 초점 길이이다.
용어 "약"에 의해 수식되는 특징부 크기, 양 및 물리적 특성을 표현하는 수는, 문맥이 명백하게 달리 지시하지 않는 한, 표현된 수의 +20% 또는 -20%의 표현된 수에 대한 수치 범위를 지칭한다. 예를 들어, 문맥이 명백하게 달리 지시하지 않는 한, 약 x의 수는 0.8 x 내지 1.2 x의 수인 것으로 이해될 수 있다.
광학 렌즈(4000)는 또한 유효 초점 길이의 역수인 광학 굴절력의 면에서 특징지어질 수 있다. 일부 실시 형태에서, 광학 렌즈(4000)는 제3 편광 상태를 갖는 광에 대한 더 작은 제1 광학 굴절력 및 제4 편광 상태를 갖는 광에 대한 더 큰 제2 광학 굴절력을 갖는다. 일부 실시 형태에서, 제2 광학 굴절력은 제1 광학 굴절력의 약 2배이다. 일부 실시 형태에서, 제2 광학 굴절력은 제1 광학 굴절력의 1.4 내지 2.0배, 또는 1.6 내지 2.4배, 또는 1.8 내지 2.2배이다. 일부 실시 형태에서, 제1 광학 굴절력의 절대값은 20 디옵터(diopter) 미만, 또는 10 디옵터 미만, 또는 7 디옵터 미만이고, 제2 광학 굴절력의 절대값은 3 디옵터 초과, 또는 2.5 디옵터 초과이다.
광학 렌즈(4000)는 광학 축(4010)을 따라 두께(T1)를 갖는다. 도 5는 기재(5100), 및 기재(5100)의 서로 반대편에 있는 주 표면들 상에 배치된 제1 및 제2 광학 적층물들(5250, 5350)을 포함하는 비교용 광학 렌즈(5000)의 개략 단면도이다. 제1 및 제2 광학 적층물들(5250, 5350)은, 제1 및 제2 광학 적층물들(4250, 4350) 중 하나로부터 일정 구성요소가 생략된 것 이외에는, 각각 제1 및 제2 광학 적층물들(4250, 4350)에 대응한다. 제1 광학 적층물(4250)이 부분 반사기를 포함하고 제2 광학 적층물(4350)이 반사 편광기를 포함하는 실시 형태에서, 제1 광학 적층물(5250)은 제1 광학 적층물(4250)에 포함되는 부분 반사기를 생략하거나, 또는 제2 광학 적층물(5350)은 제2 광학 적층물(4350)에 포함되는 반사 편광기를 생략한다. 제1 광학 적층물(4250)이 반사 편광기를 포함하고 제2 광학 적층물(4350)이 부분 반사기를 포함하는 실시 형태에서, 제2 광학 적층물(5350)은 제2 광학 적층물(4350)에 포함되는 부분 반사기를 생략하거나, 또는 제1 광학 적층물(5250)은 제1 광학 적층물(4250)에 포함되는 반사 편광기를 생략한다. 비교용 광학 렌즈(5000)의 기재(5100)는, 비교용 광학 렌즈가 광학 렌즈(4000)의 초점 길이와 동일한 초점 길이를 갖도록 변형된다. 예시된 실시 형태에서, 비교용 광학 렌즈(5000)의 초점 길이(fc)는 광학 렌즈(4000)의 초점 길이(f2)와 동일하다. 일부 실시 형태에서, 광학 렌즈(4000)는, 비교용 광학 렌즈(5000)의 두께(Tc)와 비교하여, 적어도 20% 또는 적어도 50%만큼 더 작은 두께(T1)를 갖는다. 일부 실시 형태에서, 광학 렌즈(4000)는 (예컨대, 도 4a 및 도 4b에 각각 예시된 바와 같이) 절첩된 또는 직접 광학 경로들에 대응하는 상이한 제1 및 제2 초점 길이들을 갖고, 비교용 광학 렌즈(5000)는 (예컨대, 도 5에 예시된 바와 같이) 직접 광학 경로에 대응하는 단일 초점 길이를 갖는다.
다음은 본 발명의 예시적인 실시 형태의 목록이다.
실시 형태 1은 광학 렌즈로서, 광학 렌즈는
제1 편광 상태를 갖는 광을 실질적으로 투과시키고 직교하는 제2 편광 상태를 갖는 광을 실질적으로 차단하는 제1 편광기;
제3 편광 상태를 갖는 광을 실질적으로 투과시키고 직교하는 제4 편광 상태를 갖는 광을 실질적으로 반사시키는 제2 편광기;
제1 편광기와 제2 편광기 사이에 배치되고 원하는 복수의 파장들에 대해 적어도 30%의 평균 광학 반사율을 갖는 부분 반사기;
통과하는 광의 편광 상태를 변화시키기 위해 제1 편광기와 부분 반사기 사이에 배치되는 제1 위상 지연기; 및
통과하는 광의 편광 상태를 변화시키기 위해 부분 반사기와 제2 편광기 사이에 배치되는 제2 위상 지연기를 포함하고,
광학 렌즈는 안경류에서 사용하기 위해 구성된 단일 피스이다.
실시 형태 2는, 부분 반사기와 제2 편광기 사이에 배치되고 원하는 복수의 파장들에 대해 적어도 80%의 평균 광학 투과율을 갖는 기재를 추가로 포함하는, 실시 형태 1의 광학 렌즈이다.
실시 형태 3은, 기재가 관찰자로부터 멀어지게 향하도록 구성된 제1 주 표면 및 관찰자를 향해 대면하도록 구성된 반대편 제2 주 표면을 포함하는, 실시 형태 2의 광학 렌즈이다.
실시 형태 4는, 제1 편광기가 기재의 제1 주 표면 상에 배치되고, 제2 편광기가 기재의 제2 주 표면 상에 배치되는, 실시 형태 3의 광학 렌즈이다.
실시 형태 5는, 제1 편광기가 기재의 제2 주 표면 상에 배치되고, 제2 편광기가 기재의 제1 주 표면 상에 배치되는, 실시 형태 3의 광학 렌즈이다.
실시 형태 6은, 기재의 제1 및 제2 주 표면들 중 적어도 하나가 만곡되어 있는, 실시 형태 3의 광학 렌즈이다.
실시 형태 7은, 기재의 제1 및 제2 주 표면들이 만곡되어 있고 서로 평행한, 실시 형태 3의 광학 렌즈이다.
실시 형태 8은, 기재의 제1 및 제2 주 표면들이 만곡되어 있고 서로 평행하지 않은, 실시 형태 3의 광학 렌즈이다.
실시 형태 9는, 기재의 제1 및 제2 주 표면들이 서로를 향해 만곡되는, 실시 형태 3의 광학 렌즈이다.
실시 형태 10은, 기재의 제1 및 제2 주 표면들이 서로로부터 멀어지게 만곡되는, 실시 형태 3의 광학 렌즈이다.
실시 형태 11은, 기재의 제1 및 제2 주 표면들이 제1 편광기로부터 멀어지게 만곡되는, 실시 형태 3의 광학 렌즈이다.
실시 형태 12는, 기재의 제1 및 제2 주 표면들이 제1 편광기를 향해 만곡되는, 실시 형태 3의 광학 렌즈이다.
실시 형태 13은, 제1 편광기, 제1 위상 지연기, 및 부분 반사기 각각이 기재의 제1 주 표면에 실질적으로 순응하는, 실시 형태 3의 광학 렌즈이다.
실시 형태 14는, 제2 편광기 및 제2 위상 지연기 각각이 기재의 제2 주 표면에 실질적으로 순응하는, 실시 형태 3의 광학 렌즈이다.
실시 형태 15는, 제1 편광기, 제1 위상 지연기, 부분 반사기, 및 제2 위상 지연기 각각이 기재의 제2 주 표면에 실질적으로 순응하는, 실시 형태 3의 광학 렌즈이다.
실시 형태 16은, 제2 편광기가 기재의 제1 주 표면에 실질적으로 순응하는, 실시 형태 3의 광학 렌즈이다.
실시 형태 17은, 제1 편광 상태가 제3 편광 상태에 실질적으로 평행한, 실시 형태 1의 광학 렌즈이다.
실시 형태 18은, 제1 및 제2 위상 지연기들 각각이, 직교하는 진상축 및 지상축을 포함하고, 제1 및 제2 위상 지연기들의 진상축들이 서로 실질적으로 평행한, 실시 형태 17의 광학 렌즈이다.
실시 형태 19는, 제1 편광 상태가 제3 편광 상태에 실질적으로 수직인, 실시 형태 1의 광학 렌즈이다.
실시 형태 20은, 제1 및 제2 위상 지연기들 각각이, 직교하는 진상축 및 지상축을 포함하고, 제1 및 제2 위상 지연기들의 진상축들이 서로 실질적으로 수직인, 실시 형태 19의 광학 렌즈이다.
실시 형태 21은, 광학 축을 따라 전파하는 광선이 실질적으로 굴절되지 않고서 광학 렌즈를 통과하도록 하는 광학 축을 갖고, 광학 축을 따른 광학 렌즈의 두께가, 부분 반사기를 갖지 않는 것을 제외하고는 동일한 구성을 갖는 비교용 광학 렌즈와 비교하여 적어도 20%만큼 더 작고, 비교용 광학 렌즈의 기재가 비교용 광학 렌즈가 광학 렌즈와 실질적으로 동일한 초점 길이를 갖도록 변형되는, 실시 형태 1의 광학 렌즈이다.
실시 형태 22는, 광학 축을 따른 광학 렌즈의 두께가, 부분 반사기를 갖지 않는 것 이외에는 동일한 구성을 갖는 비교용 광학 렌즈와 비교하여 적어도 50%만큼 더 작고, 비교용 광학 렌즈의 기재가 비교용 광학 렌즈가 광학 렌즈와 실질적으로 동일한 초점 길이를 갖도록 변형되는, 실시 형태 21의 광학 렌즈이다.
실시 형태 23은, 광학 렌즈로부터 더 큰 제1 거리에 있는 물체를 관찰하기 위한 제1 영역 및 광학 렌즈로부터 더 작은 제2 거리에 있는 물체를 관찰하기 위한 제2 영역을 포함하는, 실시 형태 1의 광학 렌즈이다.
실시 형태 24는, 제1 및 제2 위상 지연기들 중 하나 또는 둘 모두가 1/4 파장 지연기인, 실시 형태 1의 광학 렌즈이다.
실시 형태 25는, 제2 위상 지연기가 1/8 파장 지연기인, 실시 형태 1의 광학 렌즈이다.
실시 형태 26은, 부분 반사기와 제2 위상 지연기 사이에 배치된 제3 위상 지연기를 추가로 포함하고, 제3 위상 지연기는 1/8 파장 지연기인, 실시 형태 25의 광학 렌즈이다.
실시 형태 27은 실시 형태 1의 광학 렌즈를 포함하는 안경류이다.
실시 형태 28은 실시 형태 1에 따른 제1 단일 피스 광학 렌즈 및 실시 형태 1에 따른 제2 단일 피스 광학 렌즈를 포함하는 안경이다.
실시 형태 29는, 제1 편광기, 제2 편광기, 부분 반사기, 제1 위상 지연기 및 제2 위상 지연기 중 적어도 하나가 광학 렌즈의 인접한 제1 내부 주 표면 상에 직접 형성되고, 제1 편광기, 제2 편광기, 부분 반사기, 제1 위상 지연기 및 제2 위상 지연기 중 적어도 하나가 광학 렌즈의 인접한 제2 내부 주 표면 상에 직접 형성됨으로써 단일 피스인, 실시 형태 1의 광학 렌즈이다.
실시 형태 30은, 제1 편광기, 제2 편광기, 부분 반사기, 제1 위상 지연기 및 제2 위상 지연기 중 적어도 하나가 접착제를 통해 광학 렌즈의 인접한 제1 내부 주 표면에 라미네이팅되고, 제1 편광기, 제2 편광기, 부분 반사기, 제1 위상 지연기 및 제2 위상 지연기 중 적어도 하나가 광학 렌즈의 인접한 제2 내부 주 표면 상에 직접 형성됨으로써 단일 피스인, 실시 형태 1의 광학 렌즈이다.
실시 형태 31은, 제3 편광 상태를 갖는 광에 대한 더 긴 제1 초점 길이 및 제4 편광 상태를 갖는 광에 대한 더 짧은 제2 초점 길이를 갖는, 실시 형태 1의 광학 렌즈이다.
실시 형태 32는, 제2 초점 길이가 제1 초점 길이의 대략 절반인, 실시 형태 31의 광학 렌즈이다.
실시 형태 33은 안경류에서 사용하기 위한 이중 초점 광학 렌즈로서, 이중 초점 광학 렌즈는
기재; 및
기재에 접합된 반사 편광기를 포함하고, 반사 편광기는 제1 편광 상태를 갖는 광을 실질적으로 투과시키고 직교하는 제2 편광 상태를 갖는 광을 실질적으로 반사시키고, 이중 초점 광학 렌즈는 제1 편광 상태를 갖는 광에 대한 더 긴 제1 초점 길이 및 제2 편광 상태를 갖는 광에 대한 더 짧은 제2 초점 길이를 가져서, 반사 편광기 없이도 이중 초점 광학 렌즈가 단일 초점 길이를 가지도록 된다.
실시 형태 34는 안경류에서 사용하기 위한 이중 초점 광학 렌즈로서, 이중 초점 광학 렌즈는
기재; 및
기재에 접합된 부분 반사기를 포함하고, 부분 반사기는 원하는 복수의 파장들에 대해 적어도 30%의 평균 광학 반사율을 갖고, 이중 초점 광학 렌즈는 제1 편광 상태를 갖는 광에 대한 더 긴 제1 초점 길이 및 직교하는 제2 편광 상태를 갖는 광에 대한 더 짧은 제2 초점 길이를 가져서, 부분 반사기 없이도 이중 초점 광학 렌즈가 단일 초점 길이를 가지도록 된다.
실시 형태 35는, 단일 초점 길이가 제1 초점 길이와 실질적으로 동일한, 실시 형태 33 또는 실시 형태 34의 이중 초점 광학 렌즈이다.
실시 형태 36은, 제2 초점 길이가 제1 초점 길이의 대략 절반인, 실시 형태 33 또는 실시 형태 34의 이중 초점 광학 렌즈이다.
실시 형태 37은, 제1 초점 길이가 약 100 mm 초과이고, 제2 초점 길이가 약 300 mm 미만인, 실시 형태 33 또는 실시 형태 34의 이중 초점 광학 렌즈이다.
실시 형태 38은 실시 형태 33 내지 실시 형태 37 중 임의의 하나의 실시 형태에 따른 이중 초점 광학 렌즈를 포함하는 안경으로서, 안경은, 관찰자에 의해 착용되도록 그리고 안경의 외부로부터 광을 수신하고 수신된 광의 적어도 일부분을 관찰자의 눈에 이르도록 이중 초점 광학 렌즈를 통해 투과시키도록 구성된다.
실시 형태 39는 광학 렌즈로서, 광학 렌즈는
제1 편광 상태를 갖는 광을 실질적으로 투과시키고 직교하는 제2 편광 상태를 갖는 광을 실질적으로 차단하는 제1 편광기;
제3 편광 상태를 갖는 광을 실질적으로 투과시키고 직교하는 제4 편광 상태를 갖는 광을 실질적으로 반사시키는 제2 편광기; 및
제1 편광기와 제2 편광기 사이에 배치되고 원하는 복수의 파장들에 대해 적어도 30%의 평균 광학 반사율을 갖는 부분 반사기를 포함하고,
광학 렌즈는 안경류에서 사용하기 위해 구성된 단일 피스이다.
실시 형태 40은, 제1 및 제2 편광 상태들이 선형 편광 상태들인, 실시 형태 39의 광학 렌즈이다.
실시 형태 41은, 통과하는 광의 편광 상태를 변화시키기 위해 제1 편광기와 부분 반사기 사이에 배치되는 제1 위상 지연기를 추가로 포함하는, 실시 형태 39의 광학 렌즈이다.
실시 형태 42는, 제1 위상 지연기가 원하는 복수의 파장들 내의 파장에서 1/4 파장 지연기인, 실시 형태 41의 광학 렌즈이다.
실시 형태 43은, 제3 및 제4 편광 상태들이 원형 편광 상태들인, 실시 형태 39의 광학 렌즈이다.
실시 형태 44는, 제2 편광기가 선형 편광기, 및 통과하는 광의 편광 상태를 변화시키기 위해 부분 반사기와 선형 편광기 사이에 배치되는 제2 위상 지연기를 포함하는, 실시 형태 39의 광학 렌즈이다.
실시 형태 45는, 제1 편광기가 선형 편광기, 및 통과하는 광의 편광 상태를 변화시키기 위해 부분 반사기와 선형 편광기 사이에 배치되는 제1 위상 지연기를 포함하는, 실시 형태 39의 광학 렌즈이다.
실시 형태 46은, 제1 및 제2 편광 상태들이 선형 편광 상태들이고 제3 및 제4 편광 상태들이 원형 편광 상태들인, 실시 형태 39의 광학 렌즈이다.
실시 형태 47은, 통과하는 광의 편광 상태를 변화시키기 위해 부분 반사기와 제2 편광기 사이에 배치되는 제2 위상 지연기를 추가로 포함하는, 실시 형태 39의 광학 렌즈이다.
실시 형태 48은, 제3 및 제4 편광 상태들이 선형 편광 상태들인, 실시 형태 47의 광학 렌즈이다.
실시 형태 49는, 제2 위상 지연기가 원하는 복수의 파장들 내의 파장에서 1/4 파장 지연기인, 실시 형태 47의 광학 렌즈이다.
도면 내의 요소에 대한 설명은, 달리 지시되지 않는 한, 다른 도면 내의 대응하는 요소에 동등하게 적용되는 것으로 이해되어야 한다. 구체적인 실시 형태가 본 명세서에 예시 및 기술되어 있지만, 당업자는 본 발명의 범주로부터 벗어나지 않고서 다양한 대안 및/또는 등가의 구현예가 도시 및 기술된 구체적인 실시 형태를 대신할 수 있다는 것을 이해할 것이다. 본 출원은 본 명세서에 논의된 구체적인 실시 형태의 임의의 개조 또는 변형을 포함하도록 의도된다. 따라서, 본 발명은 오직 청구범위 및 이의 등가물에 의해서만 제한되는 것으로 의도된다.

Claims (15)

  1. 광학 렌즈로서,
    제1 편광 상태를 갖는 광을 실질적으로 투과시키고 직교하는 제2 편광 상태를 갖는 광을 실질적으로 차단하는 제1 편광기;
    제3 편광 상태를 갖는 광을 실질적으로 투과시키고 직교하는 제4 편광 상태를 갖는 광을 실질적으로 반사시키는 제2 편광기;
    제1 편광기와 제2 편광기 사이에 배치되고 원하는 복수의 파장들에 대해 적어도 30%의 평균 광학 반사율을 갖는 부분 반사기;
    통과하는 광의 편광 상태를 변화시키기 위해 제1 편광기와 부분 반사기 사이에 배치되는 제1 위상 지연기; 및
    통과하는 광의 편광 상태를 변화시키기 위해 부분 반사기와 제2 편광기 사이에 배치되는 제2 위상 지연기를 포함하고,
    광학 렌즈는 안경류에서 사용하기 위해 구성된 단일 피스인, 광학 렌즈.
  2. 제1항에 있어서, 부분 반사기와 제2 편광기 사이에 배치되고 원하는 복수의 파장들에 대해 적어도 80%의 평균 광학 투과율을 갖는 기재를 추가로 포함하는, 광학 렌즈.
  3. 제2항에 있어서, 기재는 관찰자로부터 멀어지게 향하도록 구성된 제1 주 표면 및 관찰자를 향해 대면하도록 구성된 반대편 제2 주 표면을 포함하고, 기재의 제1 및 제2 주 표면들 중 적어도 하나는 만곡되어 있는, 광학 렌즈.
  4. 제1항에 있어서, 제1 편광 상태는 제3 편광 상태에 실질적으로 평행하고, 제1 및 제2 위상 지연기들 각각은 직교하는 진상축(fast axis) 및 지상축(slow axis)을 포함하고, 제1 및 제2 위상 지연기들의 진상축들은 서로 실질적으로 평행한, 광학 렌즈.
  5. 제1항에 있어서, 제1 편광 상태는 제3 편광 상태에 실질적으로 수직이고, 제1 및 제2 위상 지연기들 각각은 직교하는 진상축 및 지상축을 포함하고, 제1 및 제2 위상 지연기들의 진상축들은 서로 실질적으로 수직인, 광학 렌즈.
  6. 제1항에 있어서, 광학 축을 따라 전파하는 광선이 실질적으로 굴절되지 않고서 광학 렌즈를 통과하도록 하는 광학 축을 갖고, 광학 축을 따른 광학 렌즈의 두께는, 부분 반사기를 갖지 않는 것 이외에는 동일한 구성을 갖는 비교용 광학 렌즈와 비교하여 적어도 20%만큼 더 작고, 비교용 광학 렌즈의 기재는 비교용 광학 렌즈가 광학 렌즈와 실질적으로 동일한 초점 길이(focal length)를 갖도록 변형되는, 광학 렌즈.
  7. 제6항에 있어서, 광학 축을 따른 광학 렌즈의 두께는, 부분 반사기를 갖지 않는 것 이외에는 동일한 구성을 갖는 비교용 광학 렌즈와 비교하여 적어도 50%만큼 더 작고, 비교용 광학 렌즈의 기재는 비교용 광학 렌즈가 광학 렌즈와 실질적으로 동일한 초점 길이를 갖도록 변형되는, 광학 렌즈.
  8. 제1항에 있어서, 광학 렌즈로부터 더 큰 제1 거리에 있는 물체를 관찰하기 위한 제1 영역 및 광학 렌즈로부터 더 작은 제2 거리에 있는 물체를 관찰하기 위한 제2 영역을 포함하는, 광학 렌즈.
  9. 제1항의 광학 렌즈를 포함하는, 안경류.
  10. 제1항에 있어서, 제3 편광 상태를 갖는 광에 대한 더 긴 제1 초점 길이 및 제4 편광 상태를 갖는 광에 대한 더 짧은 제2 초점 길이를 갖는, 광학 렌즈.
  11. 안경류에서 사용하기 위한 이중 초점 광학 렌즈로서,
    기재; 및
    기재에 접합된 반사 편광기를 포함하고, 반사 편광기는 제1 편광 상태를 갖는 광을 실질적으로 투과시키고 직교하는 제2 편광 상태를 갖는 광을 실질적으로 반사시키고, 이중 초점 광학 렌즈는 제1 편광 상태를 갖는 광에 대한 더 긴 제1 초점 길이 및 제2 편광 상태를 갖는 광에 대한 더 짧은 제2 초점 길이를 가져서, 반사 편광기 없이도 이중 초점 광학 렌즈가 단일 초점 길이를 가지도록 되는, 이중 초점 광학 렌즈.
  12. 안경류에서 사용하기 위한 이중 초점 광학 렌즈로서,
    기재; 및
    기재에 접합된 부분 반사기를 포함하고, 부분 반사기는 원하는 복수의 파장들에 대해 적어도 30%의 평균 광학 반사율을 갖고, 이중 초점 광학 렌즈는 제1 편광 상태를 갖는 광에 대한 더 긴 제1 초점 길이 및 직교하는 제2 편광 상태를 갖는 광에 대한 더 짧은 제2 초점 길이를 가져서, 부분 반사기 없이도 이중 초점 광학 렌즈가 단일 초점 길이를 가지도록 되는, 이중 초점 광학 렌즈.
  13. 제11항 또는 제12항에 있어서, 제1 초점 길이는 약 100 mm 초과이고, 제2 초점 길이는 약 300 mm 미만인, 이중 초점 광학 렌즈.
  14. 안경으로서, 제11항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 이중 초점 광학 렌즈를 포함하고, 안경은, 관찰자에 의해 착용되도록 그리고 안경의 외부로부터 광을 수신하고 수신된 광의 적어도 일부분을 관찰자의 눈에 이르도록 이중 초점 광학 렌즈를 통해 투과시키도록 구성되는, 안경.
  15. 광학 렌즈로서,
    제1 편광 상태를 갖는 광을 실질적으로 투과시키고 직교하는 제2 편광 상태를 갖는 광을 실질적으로 차단하는 제1 편광기;
    제3 편광 상태를 갖는 광을 실질적으로 투과시키고 직교하는 제4 편광 상태를 갖는 광을 실질적으로 반사시키는 제2 편광기; 및
    제1 편광기와 제2 편광기 사이에 배치되고 원하는 복수의 파장들에 대해 적어도 30%의 평균 광학 반사율을 갖는 부분 반사기를 포함하고,
    광학 렌즈는 안경류에서 사용하기 위해 구성된 단일 피스인, 광학 렌즈.
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