KR20210030605A - 색각보정 광학필터 및 이를 구비한 렌즈 - Google Patents

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KR20210030605A KR1020190111922A KR20190111922A KR20210030605A KR 20210030605 A KR20210030605 A KR 20210030605A KR 1020190111922 A KR1020190111922 A KR 1020190111922A KR 20190111922 A KR20190111922 A KR 20190111922A KR 20210030605 A KR20210030605 A KR 20210030605A
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Abstract

본 발명은 색각보정 광학필터 및 이를 구비한 렌즈에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 투명한 베이스에 금속 등의 물질을 나노미터 단위의 크기로 형성한 미세패턴을 패터닝(patterning) 하여 광 스펙트럼의 일부 범위를 차단하는 색각보정 광학필터 및 이를 구비한 렌즈에 관한 것이다.
본 발명에 따른 색각보정 광학필터는 필터베이스와 상기 필터베이스에 결합하며 광 스펙트럼의 일부범위를 차단하도록 배열된 미세구조를 포함하는 필터부를 포함한다. 상기 미세구조는 다수의 금속 구조체가 상기 필터베이스에 패터닝 될 수 있다. 상기 금속 구조체는 원형, 타원형, 삼각형, 사각형, 육각형, 바(bar)형 및 부정형 중 적어도 어느 하나로 형성되며, 불연속적으로 배열될 수 있다. 상기 다수의 금속 구조체는 길이, 간격, 두께가 나노미터 단위의 미세구조이다. 상기 금속 구조체는 길이가 중심에서 한쪽방향으로 일측의 짧은 경계까지 50㎚ 내지 500㎚, 두께가 50㎚ 내지 100㎚, 다수의 금속 구조체 중심간 간격이 110㎚ 내지 2㎛일 수 있다. 상기 금속 구조체는 길이가 중심에서 한쪽방향으로 일측의 짧은 경계까지 100㎚, 두께가 70㎚, 다수의 금속 구조체의 중심간 간격이 360㎚ 내지 400㎚일 수 있다. 상기 다수의 금속 구조체는 Al, Ag, Au, Cu, Mo, Zn 및 Ti 중 어느 하나일 수 있다. 상기 필터부는 광 스펙트럼 520㎚ 내지 580㎚ 파장범위의 투과율이 20% 미만일 수 있다. 상기 필터베이스는 유리, 플라스틱, 폴리머 중 적어도 어느 하나일 수 있다. 내측으로 상기 필터부를 수용하는 필터커버막을 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 색각보정 광학필터를 구비한 렌즈는, 광투과성이 있는 렌즈와 상기 렌즈의 일면 및 내부 중 어느 하나에 결합하는 색각보정 광학필터를 포함하며, 상기 색각보정 광학필터는, 광투과성이 있는 필터베이스와 상기 필터베이스에 결합하며 광 스펙트럼의 일부범위를 차단하도록 배열된 미세구조를 포함하는 필터부를 포함한다. 상기 렌즈는 상기 색각보정 광학필터가 일면에 결합되며 광투과성이 있는 제1층과 상기 색각보정 광학필터와 제1층을 덮으며 광투과성이 있는 제2층을 더 포함할 수 있다. 상기 색각보정 광학필터는 상기 필터부를 덮는 필터커버막을 더 포함할 수 있다.

Description

색각보정 광학필터 및 이를 구비한 렌즈 {Optical Filter for color vision deficiency correction and Lens with Optical Filter for color vision deficiency correction}
본 발명은 색각보정 광학필터 및 이를 구비한 렌즈에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 투명한 베이스에 금속 등의 물질을 나노미터 단위의 크기로 형성한 미세패턴을 패터닝(patterning) 하여 광 스펙트럼의 일부 범위를 차단하는 색각보정 광학필터 및 이를 구비한 콘텍트렌즈 및 안경렌즈에 관한 것이다.
원추세포(圓錐細胞)는 눈의 망막에 있는 시세포로, 색상을 감지하는 기능을 한다.
원추세포는 0.1 Lux 이상의 밝은 빛을 감지하는 세포이다. 인간의 망막에는 약 600만 개 이상의 원추세포와 9천만개 이상의 간상세포가 있다. 망막에는 세 가지 종류의 원추세포가 있다.
선천적이나 후천적으로 원추세포에 이상이 생기면 색상을 정확히 인지 못하는 색각 장애를 겪는다. 세 가지 종류의 원추 세포 중 하나가 작동하지 못하면 빨강과 녹색을 구분하지 못하는 적녹색맹이나 노랑과 파랑을 구분하지 못하는 황청색맹이 된다. 정상적인 색각을 지닌 눈을 정상색체시라 하며, 부분적으로 색상을 구분 못하는 적녹색맹 또는 황청색맹을 부분색맹이라 한다.
정상적인 색상 인지 능력을 가지면, 적, 녹, 청의 3가지 색상을 혼합하여 색상을 구분할 수 있으나 부분색맹을 가진 색각이상자의 경우 각 원추세포가 반응하는 광 스펙트럼의 파장이 가깝거나 겹쳐져 색 구분이 어렵게 된다.
한편, 안과분야에서, 입사광선을 스펙트럼의 가시영역에서 선택적으로 필터링하는 렌즈를 제공함으로써, 렌즈를 통해 들어오는 빛이 보정된다는 사실이 발견되었다.
이러한 사실을 이용하여 색각이상자에게 색상 인지에 도움을 주기 위하여 환자의 눈에 개별적으로 가시광선의 일부 특정한 파장범위를 차단시키는 렌즈를 제공하기 위한 선행발명들이 개시되고 있다.
한국공개특허 제10-2012-0111884호 에서는 염료(tint)가 착색되어 색각보정기능을 가진 렌즈를 개시하였다. 다만, 상기 선행기술은 적색의 염료로 렌즈가 착색되는 경우 착용자의 시야가 전체적으로 적색으로 보이게 되는 문제가 있고, 또한 적색으로 착색된 렌즈의 경우 청색과 녹색의 구분이 어려워지는 부작용이 발생한다는 문제가 있다.
또 다른 선행기술인 미국등록특허 US10054803에서는 다층광학필름을 적용하여 녹색과 적색의 경계영역을 위주로 차단하여 착용자의 시야가 전체적으로 붉어지는 것을 방지하였으나, 원하는 스펙트럼의 차단효과를 얻기 위해 수십층의 금속산화물 박막을 이용해 두께가 수 마이크로미터에 해당하도록 형성할 수 밖에 없어 유연성 확보에 어려움을 갖고 있다.
또한 한국등록특허 제10-1962913호 에서는 색각이상자를 위한 LED 색보정안경을 제안하고 있는데 안경테에 장착된 투명디스플레이와 안경테 바같쪽에 부착되며 가시영역의 색 중 어느 하나 이상의 색을 낼 수 있는 LED모듈을 포함하여 색각이상자의 색상인지를 교정할 수 있는 발명을 제공한다. 다만, LED의 발광을 이용한 안경렌즈를 구성으로 하기 때문에 착용자의 눈 건강에 해롭고, 외부에서 봤을 때 보통의 안경과는 확연히 다른 모습을 보여 미용상 문제를 발생시킨다는 문제점을 가지고 있다.
한국공개특허 제10-2012-0111884호 미국등록특허 US10054803 한국등록특허 제10-1962913호
따라서 본 발명의 목적은 선천적 또는 후천적으로 원추세포에 이상이 생겨 색각 장애를 겪는 색각이상자의 색각 인지를 교정할 수 있으면서, 렌즈에 염료를 착색하지 않고 금속 등 구조체(또는 물질)의 미세패턴 구조를 포함하여 착용자의 색각이상의 정도에 따라 광 스펙트럼의 일부 범위의 파장을 선택적으로 차단하여 색각보정기능을 수행하는 한편, 착용자의 시야가 전체적으로 붉게 보이는 것을 방지하며, 1개 층의 금속박막으로 미세패턴을 형성하여 얇고 유연한 색각 보정을 수행할 수 있는 색각보정 광학필터를 제공하며, 선행기술에 비해 제작 공정의 난이도가 낮아서 보다 쉽고 저렴하게 제작할 수 있는 색각보정 광학필터를 제공하는 데 있다. 또한, 유연한 베이스 상에 쉽게 형성할 수 있는 금속 미세패턴을 이용하여 곡면의 안경렌즈 및 유연한 콘텍트렌즈를 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명인 색각보정 광학필터는 필터베이스와 상기 필터베이스에 결합하며 광 스펙트럼의 일부범위를 차단하도록 배열된 미세구조를 포함하는 필터부를 포함한다.
상기 미세구조는 다수의 금속 구조체가 상기 필터베이스에 패터닝(patterning) 될 수 있다.
상기 금속 구조체는 원형, 타원형, 삼각형, 사각형, 육각형, 바(bar)형 및 부정형 중 적어도 어느 하나로 형성될 수 있다.
상기 금속 구조체는 중심에서 경계까지의 가장 짧은 길이, 금속 구조체의 두께 및 다수의 금속 구조체의 중심간 간격이 나노미터 단위의 미세구조이다.
상기 금속 구조체는 중심에서 일측의 경계까지의 길이가 50㎚ 내지 500㎚, 두께가 50㎚ 내지 100㎚, 각 금속 구조체 중심간 간격이 110㎚ 내지 2㎛일 수 있다.
상기 금속 구조체는 중심에서 일측의 경계까지의 길이가 100㎚, 두께가 70㎚, 각 금속 구조체 중심간 간격이 360㎚ 내지 400㎚일 수 있다.
상기 다수의 금속 구조체는 Al, Ag, Au, Cu, Mo, Zn 및 Ti 중 적어도 하나일 수 있다.
상기 필터부는 광 스펙트럼 520㎚ 내지 580㎚ 파장범위의 투과율이 20% 미만일 수 있다.
상기 필터베이스의 소재는 유리, 플라스틱, 폴리머 중 적어도 어느 하나일 수 있다.
상기 필터부를 덮는 필터커버막을 더 포함할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명인 색각보정 광학필터를 구비한 렌즈는 광투과성이 있는 렌즈와 상기 렌즈의 일면 및 내부 중 어느 하나에 결합하는 색각보정 광학필터를 포함하며, 상기 색각보정 광학필터는, 광투과성이 있는 필터베이스와 상기 필터베이스에 결합하며 광 스펙트럼의 일부범위를 차단하도록 배열된 미세구조를 포함하는 필터부를 포함한다.
상기 렌즈는 상기 색각보정 광학필터가 일면에 결합되며 광투과성이 있는 제1층 및 상기 색각보정 광학필터와 제1층을 덮으며 광투과성이 있는 제2층을 포함할 수 있다. 또한 상기 필터부를 덮는 필터커버막을 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면 필터베이스와 상기 필터베이스에 결합하며 광 스펙트럼의 일부범위를 차단하도록 배열된 미세구조를 포함하는 필터부를 포함하여 색각이상자의 색각 인지를 교정할 수 있는 효과가 있다.
상기 다수의 금속 구조체는 원형, 타원형, 삼각형, 사각형, 육각형, 바(bar)형 및 부정형 중 적어도 어느 하나로 형성되며, 상기 필터베이스에 패터닝(patterning) 되어 1개 층의 금속박막으로 미세패턴을 형성하여 얇고 유연한 색각 보정을 수행할 수 있는 필터를 제공할 수 있다.
상기 금속 구조체는 중심에서 일측의 경계까지의 길이, 금속 구조체의 두께 및 각 금속 구조체의 중심간 간격이 나노미터 단위의 미세구조이고, 상기 다수의 금속 구조체는 중심에서 일측의 경계까지의 길이가 50㎚ 내지 500㎚, 두께가 50㎚ 내지 100㎚, 금속 구조체 중심간 간격이 110㎚ 내지 2㎛일 수 있으며, 상기 금속 구조체는 중심에서 일측의 경계까지의 길이가 100㎚, 두께가 70㎚, 각 금속 구조체의 중심간 간격이 360㎚ 내지 400㎚로 형성되어 광 스펙트럼 520㎚ 내지 580㎚ 파장범위의 투과율이 20% 미만이어서, 본 발명인 색각보정 광학필터는 광 스펙트럼의 일부범위를 차단할 수 있다.
상기 필터베이스의 소재는 광투과성이 있는 유리, 플라스틱, 폴리머 중 적어도 어느 하나로 형성되고, 상기 필터부를 수용하는 필터커버막의 소재는 유리, 플라스틱, 폴리머 중 적어도 어느 하나로 형성되어 유연한 베이스 상에 쉽게 형성할 수 있는 금속 미세패턴을 이용하여 곡면의 안경렌즈 및 유연한 콘텍트렌즈를 제공할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명인 색각보정 광학필터를 구비한 렌즈는 광투과성이 있는 렌즈와 상기 렌즈의 일면 및 내부 중 어느 하나에 결합하는 색각보정 광학필터를 포함하며, 상기 색각보정 광학필터는, 광투과성이 있는 필터베이스와 상기 필터베이스에 결합하며 광 스펙트럼의 일부범위를 차단하도록 배열된 미세구조를 포함하는 필터부를 포함하여 선천적 또는 후천적으로 원추세포에 이상이 생겨 색각 장애를 겪는 색각이상자의 색각 인지를 교정하는 콘텍트렌즈 및 안경렌즈에 사용되는 렌즈를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명인 색각보정 광학필터를 보여주는 평면도이다.
도 2는 본 발명인 색각보정 광학필터의 또다른 실시예를 보여주는 평면도이다.
도 3은 본 발명인 색각보정 광학필터의 결합관계를 보여주는 사시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 색각보정 광학필터의 투과율 시뮬레이션의 결과를 보여주는 그래프이다.
도 5는 녹색과 적색이 혼합되어 있는 가시광선이 정상인의 눈에 입사되었을 때, 녹색과 적색을 구분하여 식별하는 것을 보여주는 그래프이다.
도 6은 녹색과 적색이 혼합되어 있는 가시광선이 색각이상자의 눈에 입사되었을 때, 녹색과 적색을 구분하지 못하는 결과를 보여주는 그래프이다.
도 7은 본 발명에 따른 색각보정 광학필터를 구비한 콘텍트렌즈의 모습을 보여주는 평면도이다.
도 8은 본 발명에 따른 색각보정 광학필터를 구비한 콘텍트렌즈의 모습을 보여주는 측면도이다.
도 9는 본 발명에 따른 색각보정 광학필터를 구비한 콘텍트렌즈의 2면에 형성된 수용홈을 보여주는 측면도이다.
도 10은 본 발명에 따른 색각보정 광학필터를 구비한 안경렌즈의 측면도 및 활용되는 모습을 보여주는 도면이다.
도 11은 본 발명에 따른 색각보정 광학필터를 구비한 안경렌즈가 결합된 안경의 모습을 보여주는 사시도이다.
하기의 설명에서는 본 발명의 실시예를 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며, 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않는 범위에서 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다.
이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
본 발명은 색상의 인지를 담당하는 원추세포에 이상이 생긴 색각이상자를 위한 색각보정 광학필터 및 색각보정 광학필터를 구비한 렌즈에 관한 것이다. 이때 렌즈는 안경용 렌즈 및 컨택트렌즈(contactlens)를 포함할 수 있다.
도 1은 본 발명인 색각보정 광학필터를 보여주는 평면도이다.
도 2는 본 발명인 색각보정 광학필터의 또다른 실시예를 보여주는 평면도이다.
도 3은 본 발명인 색각보정 광학필터의 결합관계를 보여주는 사시도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 색각보정 광학필터(10)는 필터베이스(11)와 필터부(20)와 필터커버막(15)을 포함한다.
필터베이스(11) 및 필터커버막(15)의 소재는 유리, 플라스틱 및 유연성이 있는 폴리머 중 어느 하나일 수 있다. 필터베이스(11) 및 필터커버막(15)은 바람직하게는 광투과성이 있으며, 투명하고, 유연성이 있는 물질이다.
필터부(20)에는 광 투과를 방해할 수 있는 다수의 금속 구조체(13)가 포함된다.
이때, 다수의 금속 구조체(13)는 바람직하게는 필터베이스(11)에 패터닝(patterning)되어 결합한다.
필터부(20)는 필터베이스(11)상에 다수의 금속 구조체(13)가 패터닝(patterning)될 수 있도록 얇은 막(미도시)이 더 포함될 수 있다. 패터닝은 일반적인 기술내용이므로 구체적인 설명은 생략하도록 한다.
다수의 금속 구조체(13)는 원형, 타원형, 삼각형, 사각형, 육각형 및 부정형 중 적어도 어느 하나의 형상을 갖고, 불연속적이며, 규칙적배열 또는 불규칙적으로 배열되며, 불투명하여 광 스펙트럼의 일부 파장범위를 차단(반사)할 수 있도록 미세구조를 이룬다. 또한 다른 일실시예로서 도 2에 도시된 바와 같이 금속 구조체는 바(bar)형상을 가질 수도 있다.
도 1 내지 도 3에는 필터베이스(11)에 패터닝되는 금속 구조체(13)를 두께가 있는 원형으로 도시하였으나, 이에 한정되지 않고, 두께가 있는 타원형, 삼각형, 사각형, 육각형, 바(bar)형 및 부정형일 수도 있다.
필터베이스(11)에 다수의 금속 구조체(13)가 배열되어 패터닝 된 후, 바람직하게는 필터베이스(11)와 다수의 금속 구조체(13)를 덮을 수 있는 필터커버막(15)이 더 포함될 수 있다.
필터베이스(11)에 패터닝되는 다수의 금속 구조체(13)는 바람직하게는 Al, Ag, Au, Cu, Mo, Zn 및 Ti 중 적어도 하나일 수 있다. 상기 나열된 금속의 합금도 물론 가능하다.
필터베이스(11)에 패터닝되는 다수의 금속 구조체(13)는 중심에서 일측의 경계까지의 길이(d), 구조체의 중심간 간격(a) 및 두께가 나노미터 단위의 미세구조를 가진다. 상기 길이(d)는 금속 구조체(13)의 중심에서 동일한 금속 구조체(13)의 가장 짧은 경계까지의 길이일 수 있다.
다수의 금속 구조체(13)가 배열된 미세구조는 필터베이스(11)의 전체를 덮을 수 있는 면적을 갖도록 패터닝될 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않고 필터베이스(11)의 중심부에만 형성되고, 가장자리에는 금속 구조체(13)가 패터닝되지 않고 투명한 필터베이스(11)만 있을 수 있다.
필터베이스(11)에 패터닝되는 다수의 금속 구조체(13)는 중심에서 일측의 경계까지의 길이(d)가 중심에서 한쪽방향으로 50㎚ 내지 500㎚, 두께가 50㎚ 내지 100㎚, 금속 구조체(13)의 중심간 간격(a)이 110㎚ 내지 2㎛일 수 있다.
바람직하게는 필터베이스(11)에 패터닝되는 다수의 금속 구조체(13)는 중심에서 일측의 경계까지의 길이(d)가 100㎚, 두께가 70㎚, 간격(a)이 360㎚ 내지 400㎚일 수 있다.
도 4는 다수의 금속 구조체(13)를 금속 구조체(13)의 중심에서 일측의 경계까지의 길이(d)가 100㎚, 두께를 70㎚로 고정한 후, 각 금속 구조체의 중심간 간격(a)을 각각 360㎚, 380㎚, 400㎚로 각각 20㎚ 간격으로 변화시켰을 때의 투과율(Transmittance) 시뮬레이션 결과를 보여주는 그래프이다.
도 4를 참조하면, 다수의 금속 구조체(13)의 간격의 변화에 따라 투과율이 최소가 되는 부분이 적녹색약 보정 기능이 있는 520㎚~580㎚ 범위에서 투과율이 20% 미만으로 의미있는 변화를 보였다. 투과율이 낮다는 것은 반사율이 높다는 의미이다.
한편, 안과분야에서, 입사광선을 스펙트럼의 가시영역에서 선택적으로 필터링하는 렌즈를 제공함으로써, 렌즈를 통해 들어오는 빛이 보정된다는 사실이 발견되었다.
본 발명인 색각보정 광학필터(10)의 적녹색약 보정 기능이 있는 520㎚~580㎚ 범위에서의 투과율이 20%미만인 것의 효과를 도 5 및 도 6을 참조하여 설명한다.
도 5는 녹색과 적색이 혼합되어 있는 가시광선이 정상인의 눈에 입사되었을 때, 녹색과 적색을 구분하여 식별하는 것을 보여주는 그래프이다.
도 6은 녹색과 적색이 혼합되어 있는 가시광선이 색각이상자의 눈에 입사되었을 때, 녹색과 적색을 구분하지 못하는 결과를 보여주는 그래프이다.
인간의 망막에는 세 가지 종류의 원추세포(L, M, S 원추세포)가 있다. L 원추세포는 가시광선 가운데 비교적 파장이 긴 노란색에서 녹색 사이의 빛에 민감하며 파장이 564nm인 빛에 가장 민감하다. L은 긴 파장(Long-wavelength)를 뜻한다. M 원추세포는 중간 파장(Medium-wavelength)인 청록색과 파란색 사이의 빛에 민감하며 파장이 534nm인 빛에 가장 민감하다. S 원추세포는 짧은 파장(Short-wavelength)인 파란색과 보라색 사이의 빛에 민감하며 파장이 420nm인 빛에 가장 민감하다.
백색광 또는 물체에 반사된 빛이 인간의 눈으로 입사될 때, 여러 가지의 색이 혼합된 상태로 인간의 눈으로 들어오게 되고, 이는 세가지 원추세포, 즉 L, M, S 원추세포가 각각 반응하게 되어 혼합된 여러 가지의 색을 분리하여 인식한다. 즉, 예를들어 도 5에 도시된 바와 같이 녹색과 적색이 혼합된 색이 인간의 눈으로 입사되는 경우 L 및 M 원추세포가 각각 반응 및 빛을 분리하여 입사된 색이 녹색에 가까운 색인지, 적색에 가까운 색인지 혹은 두 색이 한쪽에 치우치지 않은 색인지 분리인식하게 된다. 이는 L 및 M 원추세포가 인식한 파장의 합(A)으로 표현될 수 있는데, L 및 M 원추세포가 인식한 파장의 합(A)의 봉우리가 두 개가 형성되어 봉우리의 위치에 해당하는 색을 정상인은 이를 각각 분리하여 인식한다.
그러나 도 6에 도시된 바와 같이 원추세포가 선천적 혹은 후천적으로 M 및/또는 L 원추세포에 이상이 있는 색각이상자의 경우 녹색과 적색에 민감하게 반응하는(또는 인식하는) 파장의 범위가 가까워질 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이 녹색과 적색에 반응하는 원추세포의 이상으로 녹색과 적색에 반응하는 파장의 범위(M, L)가 가깝기 때문에 녹색과 적색의 혼합된 색이 눈에 입사된 경우 색각이상자는 이를 녹색에 가까운 색인지 혹은 적색에 가까운 색인지 분리하여 인식하는 것이 어렵다. 따라서 녹색과 적색을 구분하기 힘든 것이다.
이때, 녹색과 적색이 혼합된 색의 구분이 힘든 색각이상자의 경우 녹색 또는 적색의 일부범위를 차단하는 경우 색각이상자의 색 인지를 도울 수 있다.
즉, 본 발명인 색각보정 광학필터(10)를 통해 색각이상자의 색 인지를 교정할 수 있는 것이다.
따라서 도 4에 도시된 바와 같이 다수의 금속 구조체(13)의 간격의 변화에 따라 투과율이 최소가 되는 부분이 적녹색약 보정 기능이 있는 520㎚~580㎚ 범위에서 투과율(Transmittance)이 20% 미만인 것이 의미있는 결과인 것이다.
한편, 색각보정 광학필터(10)를 통과한 빛을 인간이 인식하는 것은 망막에 존재하는 세종류의 원추세포(L, M, S)가 각각 반응하여 인식한 파장의 합(A)과 색각보정 광학필터의 투과율의 곱으로 나타낼 수 있다.
본 발명의 일실시예로서 금속 구조체(13)를 중심에서 경계까지의 길이(d)가 100㎚, 두께를 70㎚로 고정한 후, 각 금속 구조체의 중심간 간격을 각각 360㎚, 380㎚, 400㎚로 각각 20㎚ 간격으로 변화시켰을 때 투과율 시뮬레이션을 통해 적녹색약 보정에 효과가 있는 색각보정 광학필터(10)를 제시하였으나, 이에 한정되지 않고 다수의 금속 구조체(13)의 중심에서 경계까지의 길이(d), 두께, 중심간 간격(a) 및 금속 구조체(13)의 모양과 소재를 각각 달리하여 광 스펙트럼에서 520㎚~580㎚ 범위와 다른 파장범위의 투과율이 낮도록 변화시키는 것도 가능하다. 즉, 본 발명에 따른 색각보정 광학필터(10)는 금속(13)의 미세패턴 배열구조에 따라서 다양한 스펙트럼에서 투과율을 조절할 수 있다.
아래에는 본 발명인 색각보정 광학필터(10)를 이용한 렌즈에 대해 제시하도록 한다.
색각보정 광학필터(10)를 이용한 렌즈에는 콘텍트렌즈(100) 및 안경렌즈(200)가 있을 수 있다.
도 7은 본 발명에 따른 색각보정 광학필터를 구비한 콘텍트렌즈의 모습을 보여주는 평면도이다. 도 8은 본 발명에 따른 색각보정 광학필터를 구비한 콘텍트렌즈의 모습을 보여주는 측면도이다. 도 9는 본 발명에 따른 색각보정 광학필터를 구비한 콘텍트렌즈의 2면에 형성된 수용홈을 보여주는 측면도이다.
도 7 내지 도 9에 도시된 바와 같이 본 발명인 색각보정 광학필터(10)를 구비한 콘텍트렌즈(100)는 광투과성이 있는 렌즈(100, 110, 120)와 상기 설명한 색각보정 광학필터(10)를 포함한다. 색각보정 광학필터(10)는 콘텍트렌즈(100)의 일면 및 내부 중 어느 하나에 결합되는것이 가능한데, 콘텍트렌즈(100)의 일면에 부착될 수도 있으며 콘텍트렌즈(100)의 내부에 인입되는 것도 가능한 것이다.
한편, 콘텍트렌즈(100)는 색각보정 광학필터(10)와 색각보정 광학필터(10)가 일측을 향하여 일면에 결합되는 렌즈로서의 제1층(110)과 색각보정 광학필터(10)가 일면에 결합한 제1층(110)을 색각보정 광학필터(10)를 덮도록 커버하는 렌즈로서의 제2층(120)을 더 포함할 수도 있다. 상기 제1층(110) 및 제2층(120)을 포함하는 렌즈는 바람직하게는 각각 광투과성이 있다.
색각보정 광학필터(10)는 바람직하게는 제1층(110)과 제2층(120)의 중심부에 위치하되, 이에 한정되지 않고 제1층(110)의 전체 면적을 덮도록 형성될 수도 있다.
한편, 색각보정 광학필터(10)는 상기에 설명한 바와 같이 광투과성이 있는 필터베이스(11)와 필터베이스(11)에 결합하며 광 스펙트럼의 일부범위를 차단하도록 배열된 미세구조를 포함하는 필터부(20)와 내측으로 상기 필터부(20)를 덮도록 필터베이스(11)를 향해 결합되며 광투과성이 있는 필터커버막(15)을 포함한다. 색각보정 광학필터(10)에 대해 상기에 설명한 것과 같은 구성은 덧붙여 설명하지 않는다.
제1층(110)과 제2층(120)를 포함하는 콘텍트렌즈(100)는 바람직하게는 안구의 굴곡에 맞게 커브(curve)진 형태이다.
도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이 제1층(110) 상에 색각보정 광학필터(10)가 결합되고, 색각보정 광학필터(10)가 결합된 제1층(110)을 제2층(120)이 덮는 형태로 이루어지는데, 제2층(120)의 내측면에는 색각보정 광학필터(10)가 수용되는 수용홈(121)이 더 구비될 수 있다. 수용홈(121)은 색각보정 광학필터(10)가 콘텍트렌즈(100) 내에서 움직이지 않도록 고정하는 역할을 함과 동시에 색각보정 광학필터(10)에 의해 제2층(120)의 외측이 굴곡지는 것을 방지한다. 한편, 도 8 및 도 9에는 수용홈(121)이 제2층(120)에 구비된 것으로 도시되었으나, 이에 한정되지 않고, 수용홈(121)이 제1층(110)의 외측에 구비될 수도 있다. 또한, 제1층(110) 과 제2층(120)이 서로 마주보는 면에 각각 구비될 수도 있다.
도 10은 본 발명에 따른 색각보정 광학필터를 구비한 안경렌즈의 측면도 및 활용되는 모습을 보여주는 도면이다.
도 11은 본 발명에 따른 색각보정 광학필터를 구비한 안경렌즈가 결합된 안경의 모습을 보여주는 사시도이다.
도 10을 참조하면, 본 발명에 따른 색각보정 광학필터(10)를 구비한 안경렌즈(200)는 광투과성이 있는 렌즈(이하 '안경렌즈')와, 안경렌즈의 일면에 접착되는 색각보정 광학필터(10)를 포함한다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니고, 색각보정 광학필터(10)가 안경렌즈(200)의 내부에 인입되도록 결합되는 것도 가능하다. 안경렌즈(200)는 서로 라미네이트(laminate)되는 제1층(210) 및 제2층(220)을 포함하는데, 바람직하게는 제1층(210)과 제2층(220) 사이에 본 발명에 따른 색각보정 광학필터(10)가 수용된다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니고, 단일의 안경렌즈의 일표면에 색각보정 광학필터(10)가 접착될 수도 있다. 라미네이트 가공은 일반적인 기술내용이므로 구체적인 설명은 생략하도록 한다.
안경렌즈의 색각보정 광학필터(10)는 광투과성이 있는 필터베이스(11)와 필터베이스(11)에 결합하며 광 스펙트럼의 일부범위를 차단하도록 배열된 미세구조를 포함하는 필터부(20)와 내측으로 필터부(20)를 수용하며 광투과성이 있는 필터커버막(15)을 포함한다. 색각보정 광학필터(10)에 대해 상기에 설명한 것과 같은 구성은 덧붙여 설명하지 않는다.
색각보정 광학필터(10)는 바람직하게는 안경렌즈의 전체면적과 대등하도록 제작되어 안경렌즈의 일표면에 접착되거나, 제1층(210) 및 제2층(220)에 수용된다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니고 색각보정 광학필터(10)가 단일의 안경렌즈 내부에 인입될 수도 있다. 또한, 색각보정 광학필터(10)가 안경렌즈의 중심부에만 위치하도록 색각보정 광학필터(10)의 전체크기가 조절될 수도 있다.
한편, 도 10에 도시된 바와 같이 물체(B)에 입사된 빛(입사광, Incident light, i)은 물체에 반사되어 안경착용자의 눈을 향한다(i’). 이때 안경렌즈에 결합된 색각보정 광학필터에 의해 광 스펙트럼의 일부범위의 빛(i1)은 투과되지 못하고 반사되며, 반사되지 않은 빛(i2)만 안경렌즈의 착용자의 눈(C)에 입사된다.
본 발명에 따른 색각보정 광학필터(10)를 구비한 안경렌즈(200)는 도 11에 도시된 바와 같이 서로 다른 파장을 반사하는 각기 다른 안경렌즈(200a, 200b)가 안경의 좌측과 우측에 각각 결합될 수 있다. 이는 색각이상자의 좌안과 우안의 원추세포의 이상(異常)이 서로 다를 수 있음을 인지한 결과이다.
한편, 본 명세서와 도면에 개시된 실시예들은 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명한 것이다. 따라서 본 발명에 따른 색각보정 광학필터는 콘텍트렌즈 및 안경렌즈에 적용되는 것으로 한정되는 것은 아니고, 예를 들어 각종 디스플레이 장치, 건물의 윈도우 등에도 적용되는 것이 가능하다.
10 : 색각보정 광학필터
11 : 필터베이스
13 : 금속 구조체
15 : 필터커버막
20 : 필터부
100 : 콘텍트렌즈
110 : 제1층
120 : 제2층
121 : 수용홈
200, 200a, 200b : 안경렌즈
210 : 제1층
220 : 제2층

Claims (13)

  1. 광투과성이 있는 필터베이스;
    상기 필터베이스에 결합하며 광 스펙트럼의 일부범위를 차단하도록 배열된 미세구조를 포함하는 필터부;
    를 포함하는 색각보정 광학필터.
  2. 제1항에 있어서, 상기 필터부는
    다수의 금속 구조체가 상기 필터베이스에 패터닝(patterning) 되는 것을 특징으로 하는 색각보정 광학필터.
  3. 제2항에 있어서, 상기 금속 구조체는
    원형, 타원형, 삼각형, 사각형, 육각형, 바(bar)형 및 부정형 중 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는 색각보정 광학필터.
  4. 제2항에 있어서, 상기 금속 구조체는
    중심에서 일측의 경계까지의 길이가 50㎚ 내지 500㎚, 두께가 50㎚ 내지 100㎚인 것을 특징으로 하는 색각보정 광학필터.
  5. 제2항에 있어서, 상기 다수의 금속 구조체는
    중심간 간격이 110㎚ 내지 2㎛인 것을 특징으로 하는 색각보정 광학필터.
  6. 제2항에 있어서, 상기 다수의 금속 구조체는
    Al, Ag, Au, Cu, Mo, Zn 및 Ti 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 색각보정 광학필터.
  7. 제1항에 있어서,
    광 스펙트럼 520㎚ 내지 580㎚ 파장범위의 투과율이 20% 미만인 것을 특징으로 하는 색각보정 광학필터.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 필터베이스의 소재는 유리, 플라스틱 및 폴리머 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 색각보정 광학필터.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 필터부를 덮는 필터커버막;을 더 포함하는 색각보정 광학필터.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 필터커버막의 소재는 유리, 플라스틱 및 폴리머 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 색각보정 광학필터.
  11. 광투과성이 있는 렌즈;
    상기 렌즈의 일면 및 내부 중 어느 하나에 결합하는 색각보정 광학필터;를 포함하며,
    상기 색각보정 광학필터는,
    광투과성이 있는 필터베이스;
    상기 필터베이스에 결합하며 광 스펙트럼의 일부범위를 차단하도록 배열된 미세구조를 포함하는 필터부;
    를 포함하는 색각보정 광학필터를 구비한 렌즈.
  12. 제11항에 있어서, 상기 렌즈는
    상기 색각보정 광학필터가 일면에 결합되며 광투과성이 있는 제1층;
    상기 색각보정 광학필터와 제1층을 덮으며 광투과성이 있는 제2층;을 포함하는 것을 특징으로 하는 색각보정 광학필터를 구비한 렌즈.
  13. 제11항에 있어서, 상기 색각보정 광학필터는
    상기 필터부를 덮는 필터커버막;을 더 포함하는 색각보정 광학필터를 구비한 렌즈.
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