KR20210111732A - 가변 초점을 제공하기 위한 하이브리드형 렌즈 및 안경 - Google Patents

Abstract

본 발명의 몇몇의 실시예에 따라, 가변 초점을 제공하기 위한 렌즈가 제공된다. 상기 가변 초점을 제공하기 위한 렌즈는: 가변 굴절률을 가지도록 전압에 따라 가변적으로 배향되는 액정층; 일측면이 상기 액정층의 일측면과 접촉하는 제 1 광학층 및 일측면이 상기 액정층의 다른 일측면과 접촉하는 제 2 광학층을 포함하는 제 1 렌즈 형상 광학부; 및 폴리머 계열로 제조되고, 고정 굴절률을 가지며, 그리고 일측면이 상기 제 1 광학층의 외측면과 접촉하는 제 3 광학층 및 일측면이 상기 제 2 광학층의 외측면과 접촉하는 제 4 광학층을 포함하는 제 2 렌즈 형상 광학부; 를 포함할 수 있다.

Description

가변 초점을 제공하기 위한 하이브리드형 렌즈 및 안경{HYBRID TYPE LENS AND GLASSES FOR PROVIDING VARIFOCAL}

본 개시는 안경 및 렌즈에 관한 것으로서, 보다 구체적으로 액정을 이용하여 가변 초점을 제공하기 위한 하이브리드형 안경 및 렌즈에 관한 것이다.

노안 현상은 40세 혹은 45세를 전후해서 수정체의 조절력 기능이 점진적으로 감소하는 것을 의미한다. 수정체의 탄력성이 저하되거나 수정체가 비대해져 근거리 시생활 범위가 감소하게 되어 근거리에 위치한 물체를 잘 볼 수 없게 된다. 따라서, 독서시, 안정시 등에 피로감을 느끼게 된다.

시력 교정용으로 사용되는 통상의 렌즈는 하나 이상의 고정된 초점조절 배율을 포함한다. 예를 들어, 안구의 수정체가 탄력성을 상실하고 근접 거리 초점조절이 손상되는 노안 증상을 나타내는 사람은 근거리 및 원거리 시력에 대한 다른 고정된 배율을 제공하는 안과장치를 사용한다. 고정된 초점조절 배율을 지닌 렌즈는 렌즈의 시력 교정 가능성을 렌즈 내 표준 배율 및 위치에 한정시킨다.

시력 교정을 위하여 단초점 렌즈, 이중 초점 렌즈, 다초점 렌즈 등이 사용되게 된다. 단초점 렌즈는 근거리 또는 원거리만을 보정하는 렌즈로서, 사용자가 각각의 거리에 대응하여 안경을 바꿔 착용해야 하는 불편함이 있다. 이중 초점 렌즈는 원거리 및 근거리를 보정할 수 있다. 이중 초점 렌즈는 렌즈의 특정 영역의 굴절률을 다르게 하여, 착용자의 시선의 위치에 따라서 근거리 및 원거리를 볼 수 있으나 시선의 주변부가 보정이 되지 않으므로 착용자는 쉽게 피로감을 느끼게 되고, 시선의 위치를 조정하거나, 안경을 고쳐 착용하여야 하는 불편함이 있다. 또한 이중 초점 렌즈는 계단을 내려가거나 먼 곳을 보다가 가까운 곳을 볼 때는 어지러움을 동반할 수 있으며, 상의 도약현상이 나타나기도 하며, 근거리용 부분과 원거리용 부분의 경계로 인하여 외관상 문제점이 있다. 다초점 렌즈는 근용부 누진부 원용부를 포함하는 렌즈로 이중 초점렌즈보다 상의 도약현상이나 어지러움 현상이 적고, 원거리에서 근거리까지 연속적 굴절률 변화로 근거리, 중간거리 및 원거리를 볼 수 있다. 그러나, 다초점 렌즈는 좁은 렌즈 면적에 여러 도수가 겹쳐있어 누진부와 근용부의 면적이 좁으며, 누진대의 측방부에 왜곡수차와 비점수차로 측방 시에는 상의 흐림이나 흔들림 현상이 이중초점렌즈보다 심하고, 중간거리 명시에 사용되는 누진대가 좁고 불안정하여 장시간 안정된 사용이 불가능하며 근용부의 시야가 좁아 불편한 문제점이 있다.

이러한 문제점을 해결하는데 단일 영역에서 초점을 가변시키는 가변 초점 렌즈가 주목받고 있다. 다만, 이러한 가변 초점 렌즈는 액정층을 배향하기 위해 경화하는 과정에서 PV값(peak to valley value)이 커짐으로써 제품 수율이 낮아지는 문제점 있어, 양산이 어려운 실정이다.

따라서, 양산 가능한 가변 초점 렌즈 및 이의 제조 방법에 대한 수요가 당업계에 있을 수 있다.

특허 공개문헌 제 10-2012-0033696호

본 개시는 전술한 배경기술에 대응하여 안출된 것으로, 굴절률이 가변할 수 있는 양산 가능한 렌즈를 제공하기 위한 것이다.

본 개시는 렌즈의 영역을 분할하여 다중 초점을 구현하지 않고도, 다양한 초점 거리를 제공할 수 있는 안경을 제공하기 위한 것이다.

본 개시는 전기로 구동하는 액정을 이용하여 다중 초점을 제공할 수 있는 렌즈를 갖는 양산 가능한 안경을 제공하기 위한 것이다.

전술한 바와 같은 과제를 실현하기 위한 본 개시의 몇몇의 실시예에 따른 가변 초점을 제공하기 위한 렌즈가 개시된다. 가변 초점을 제공하기 위한 렌즈는: 가변 굴절률을 가지도록 전압에 따라 가변적으로 배향되는 액정층; 일측면이 상기 액정층의 일측면과 접촉하는 제 1 광학층 및 일측면이 상기 액정층의 다른 일측면과 접촉하는 제 2 광학층을 포함하는 제 1 렌즈 형상 광학부; 및 고정 굴절률을 가지며, 그리고 일측면이 상기 제 1 광학층의 외측면과 접촉하는 제 3 광학층 및 일측면이 상기 제 2 광학층의 외측면과 접촉하는 제 4 광학층을 포함하는 제 2 렌즈 형상 광학부; 를 포함할 수 있다.

또한, 상기 제 2 렌즈 형상 광학부는 상기 제 1 렌즈 형상 광학부 상에 임프린팅(imprinting) 공정에 의해 제조될 수 있다.

또한, 상기 제 2 렌즈 형상 광학부는 상기 제 1 렌즈 형상 광학부 상에 인서트(insert) 성형 공정에 의해 제조될 수 있다.

또한, 상기 가변 굴절률의 범위는 사용자의 노안 시력에 기초하여 결정되고, 그리고 상기 고정 굴절률은 상기 사용자의 기본 시력에 기초하여 결정될 수 있다.

또한, 상기 액정층은 오프(off) 상태에서 사용자의 기본 시력을 교정하기 위한 제 1 굴절률을 가지고, 온(on) 상태에서 사용자의 노안 시력을 교정하기 위한 제 2 굴절률을 가질 수 있다.

또한, 상기 제 1 렌즈 형상 광학부는 유리 또는 필름으로 제조되고, 그리고 상기 제 2 렌즈 형상 광학부는 폴리머 계열로 제조될 수 있다.

또한, 상기 가변 초점을 제공하기 위한 렌즈는: 렌즈 상에서의 위치에 따른 전압을 상기 액정층에 가할 수 있도록 사전 결정된 패턴으로 구성되며, 상기 제 1 렌즈 형상 광학부의 일측면에 위치하는 투명 전극;을 더 포함할 수 있다.

전술한 바와 같은 과제를 실현하기 위한 본 개시의 몇몇의 실시예에 따른 가변 초점을 제공하기 위한 렌즈를 제조하기 위한 방법이 개시된다. 상기 가변 초점을 제공하기 위한 렌즈를 제조하기 위한 방법은: 가변 굴절률을 가지도록 전압에 따라 가변적으로 배향되는 액정층을 내부에 수용하도록, 일측면이 상기 액정층의 일측면과 접촉하는 제 1 광학층 및 일측면이 상기 액정층의 다른 일측면과 접촉하는 제 2 광학층을 포함하는 제 1 렌즈 형상 광학부를 제조하는 단계; 및 일측면이 상기 제 1 광학층의 외측면과 접촉하는 제 3 광학층 및 일측면이 상기 제 2 광학층의 외측면과 접촉하는 제 4 광학층을 포함하는 제 2 렌즈 형상 광학부를 제조하는 단계 - 상기 제 2 렌즈 형상 광학부는 고정 굴절률을 가짐 -; 을 포함할 수 있다.

또한, 상기 제 2 렌즈 형상 광학부는 상기 제 1 렌즈 형상 광학부 상에 임프린팅(imprinting) 공정에 의해 제조될 수 있다.

또한, 상기 제 2 렌즈 형상 광학부는 상기 제 1 렌즈 형상 광학부 상에 인서트(insert) 성형 공정에 의해 제조될 수 있다.

전술한 바와 같은 과제를 실현하기 위한 본 개시의 몇몇의 실시예에 따른 가변 초점을 제공하기 위한 안경이 개시된다. 상기 가변 초점을 제공하기 위한 안경은: 가변 초점을 제공하기 위한 렌즈; 및 상기 렌즈의 일부와 결합되어 상기 렌즈를 고정시키고, 상기 안경의 사용자에게 착용될 수 있는 형상을 갖는 프레임; 을 포함하고, 상기 렌즈는: 가변 굴절률을 가지도록 전압에 따라 가변적으로 배향되는 액정층; 일측면이 상기 액정층의 일측면과 접촉하는 제 1 광학층 및 일측면이 상기 액정층의 다른 일측면과 접촉하는 제 2 광학층을 포함하는 제 1 렌즈 형상 광학부; 및 고정 굴절률을 가지며, 그리고 일측면이 상기 제 1 광학층의 외측면과 접촉하는 제 3 광학층 및 일측면이 상기 제 2 광학층의 외측면과 접촉하는 제 4 광학층을 포함하는 제 2 렌즈 형상 광학부; 를 포함할 수 있다.

또한, 상기 제 2 렌즈 형상 광학부는 상기 제 1 렌즈 형상 광학부 상에 임프린팅 공정에 의해 제조될 수 있다.

또한, 상기 제 2 렌즈 형상 광학부는 상기 제 1 렌즈 형상 광학부 상에 인서트 성형 공정에 의해 제조될 수 있다.

본 개시는 굴절률이 가변할 수 있는 양산 가능한 렌즈를 제공할 수 있다.

본 개시는 렌즈의 영역을 분할하여 다중 초점을 구현하지 않고도, 다양한 초점 거리를 제공할 수 있는 안경을 제공할 수 있다.

본 개시는 전기로 구동하는 액정을 이용하여 다중 초점을 제공할 수 있는 렌즈를 갖는 양산 가능한 안경을 제공할 수 있다.

도 1 은 본 개시의 몇몇의 실시예에 따른 가변 초점을 제공하기 위한 안경의 블록 구성도(block diagram)이다.
도 2는 본 개시의 몇몇의 실시예에 따른 렌즈의 측면 단면도이다.
도 3은 본 개시의 몇몇의 실시예에 따른 가변 초점을 제공하기 위한 렌즈를 제조하기 위한 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 개시의 몇몇의 실시예에 따른 반가공된 렌즈 및 완성된 렌즈를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 개시의 몇몇의 실시예에 따른 가변 초점을 제공하기 위한 안경의 외형의 예시를 나타내는 사시도이다.
도 6a는 본 개시의 몇몇 실시예에 따른 안경의 렌즈가 동작하여, 원시를 보정하는 것을 나타낸 도면이다.
도 6b는 본 개시의 안경의 렌즈가 동작하여, 근시를 보정하는 것을 나타낸 도면이다.

다양한 실시예들이 이제 도면을 참조하여 설명되며, 전체 도면에서 걸쳐 유사한 도면번호는 유사한 구성요소를 나타내기 위해서 사용된다. 본 명세서에서, 다양한 설명들이 본 개시의 이해를 제공하기 위해서 제시된다. 그러나 이러한 실시예들은 이러한 구체적인 설명 없이도 실행될 수 있음이 명백하다. 다른 예들에서, 공지된 구조 및 장치들은 실시예들의 설명을 용이하게 하기 위해서 블록 다이어그램 형태로 제공된다.

본 명세서에서 사용되는 용어 "컴포넌트", "모듈", "시스템" 등은 컴퓨터-관련 엔티티, 하드웨어, 펌웨어, 소프트웨어, 소프트웨어 및 하드웨어의 조합, 또는 소프트웨어의 실행을 지칭한다. 예를 들어, 컴포넌트는 프로세서상에서 실행되는 처리과정, 프로세서, 객체, 실행 스레드, 프로그램, 및/또는 컴퓨터일 수 있지만, 이들로 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 컴퓨팅 장치에서 실행되는 애플리케이션 및 컴퓨팅 장치 모두 컴포넌트일 수 있다. 하나 이상의 컴포넌트는 프로세서 및/또는 실행 스레드 내에 상주할 수 있고, 일 컴포넌트는 하나의 컴퓨터 내에 로컬화될 수 있고, 또는 2개 이상의 컴퓨터들 사이에 분배될 수 있다. 또한, 이러한 컴포넌트들은 그 내부에 저장된 다양한 데이터 구조들을 갖는 다양한 컴퓨터 판독가능한 매체로부터 실행할 수 있다. 컴포넌트들은 예를 들어 하나 이상의 데이터 패킷들을 갖는 신호(예를 들면, 로컬 시스템, 분산 시스템에서 다른 컴포넌트와 상호작용하는 하나의 컴포넌트로부터 데이터 및/또는 신호를 통해 다른 시스템과 인터넷과 같은 네트워크를 통한 데이터)에 따라 로컬 및/또는 원격 처리들을 통해 통신할 수 있다.

제시된 실시예들에 대한 설명은 본 개시의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 개시를 이용하거나 또는 실시할 수 있도록 제공된다. 이러한 실시예들에 대한 다양한 변형들은 본 개시의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이며, 여기에 정의된 일반적인 원리들은 본 개시의 범위를 벗어남이 없이 다른 실시예들에 적용될 수 있다. 그리하여, 본 개시는 여기에 제시된 실시예들로 한정되는 것이 아니라, 여기에 제시된 원리들 및 신규한 특징들과 일관되는 최광의의 범위에서 해석되어야 할 것이다.

도 1은 본 개시의 몇몇의 실시예에 따른 가변 초점을 제공하기 위한 안경의 블록 구성도(block diagram)이다. 도 2는 본 개시의 몇몇의 실시예에 따른 가변 초점을 제공하기 위한 렌즈의 측면 단면도이다.

본 개시의 몇몇의 실시예에 따른 가변 초점을 제공하기 위한 안경(1000)은 렌즈(100), 사용자 입력부(200), 거리 측정부(300), 제어부(400), 제 1 배열 유지 모듈(500), 제 2 배열 유지 모듈(600), 메모리부(700), 통신부(800), 및 프레임(900)을 포함할 수 있다.

본 개시의 몇몇의 실시예에 따른 렌즈(100)는 제 1 렌즈 형상 광학부(110), 제 2 렌즈 형상 광학부(120), 액정층(130), 디스플레이 유닛(131), 투명 전극(140), 및 나노 구조물(150)을 포함할 수 있다. 상술한 렌즈(100)의 구조는 단지 예시에 불과하며, 상술한 구성 중 어느 한 구성이 제거되거나 임의의 구성이 추가될 수도 있다.

본 개시의 몇몇의 실시예에 따른 렌즈(100)는 하이브리드 형태를 가지는 가변 초점 렌즈일 수 있다. 구체적으로 설명하면, 본 개시의 몇몇의 실시예에 따른 렌즈(100)는 노안 시력을 교정하기 위해 가변 초점을 제공하는 액정층을 내부에 수용하도록 유리 계열(또는 필름)로 제조되는 내부층(즉, 제 1 렌즈 형상 광학부)과 기본 시력을 교정하기 위해 고정 굴절률을 제공하는 폴리머 계열로 제조되는 외부층(즉, 제 2 렌즈 형상 광학부)으로 구성될 수 있다. 액정층을 내부에 수용하는 내부층이 유리 계열(또는 필름)로 제조됨으로써, 본 개시의 몇몇 실시예에 따른 렌즈는 액정층을 배향하기 위한 경화 작업 이후에도 고른 제품 수율을 획득할 수 있으므로, 양산에 유리하다.

또한, 본 개시의 몇몇 실시예에 따른 렌즈는 내부층의 내부에 수용된 액정층에 의해 가변 시력(노안 시력)을 교정하고, 외부층이 기본 시력을 교정하도록 구성되며, 이에 따라, 사용자의 노안 시력에 따라 적합한 가변 굴절률을 가지는 내부층만이 제조된 반가공된 제품을 선택하고, 미리 제조된 반가공 제품 상에 사용자의 기본 시력에 따라 적합한 외부층을 임프린팅(imprinting) 공정 또는 인서트(insert) 성형 공정을 통해 후가공함으로써 최종적으로 렌즈가 완성될 수 있으므로, 가변 초점 렌즈의 양산성이 높아진다.

본 개시의 몇몇의 실시예에 따라, 상기 제 1 렌즈 형상 광학부(110)는 제 1 광학층(111) 및 제 2 광학층(112)을 포함할 수 있다. 제 1 광학층(111) 및 제 2 광학층(112)의 각각의 일측면은 액정층(130)과 접촉하게 배치될 수 있다. 환언하면, 렌즈(100)는 제 1 렌즈 형상 광학부(110)의 제 1 광학층(111) 및 제 2 광학층(112)의 사이에 액정층(130)을 수용하는 구조일 수 있다. 또한, 상기 제 1 렌즈 형상 광학부(110)의 일측면에는 투명 전극(140)이 위치할 수 있다. 예를 들어, 투명 전극(140)이 액정층과 접하는 제 1 광학층(111) 또는 제 2 광학층(112)의 내부면에 위치할 수 있고, 이 경우 투명 전극(140)은 액정층(130) 상으로 전압을 가할 수 있다.

제 1 광학층(111) 및 제 2 광학층(112)이 각각 단일한 층으로 구성되는 것으로 도 2에서 도시되나, 제 1 광학층(111) 또는 제 2 광학층(112)은 복수의 층으로 구성될 수 있다. 예를 들어, 제 1 광학층(111) 또는 제 2 광학층(112)은 고정 굴절률을 부여하기 위한 층을 포함하는 복수의 층으로 구성될 수 있다. 다른 예로, 제 1 광학층(111) 또는 제 2 광학층(112)은 난시 교정을 위한 층을 포함하는 복수의 층으로 구성될 수 있다. 다만 이에 한정되지 않고, 제 1 광학층(111) 및 제 2 광학층(112)은 다양한 기능을 수행하기 위해 다양한 개수의 층으로 구성될 수 있다.

도 2에서 도시되는 바와 같이, 제 1 렌즈 형상 광학부(110)는 비구면 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 제 1 광학층(111) 및 제 2 광학층(112)의 액정층(130)과 접촉하는 각각의 내부면이 평면으로 구성될 수 있다. 또한, 제 1 광학층(111) 및 제 2 광학층(112)의 제 2 렌즈 형상 광학부와 접촉하는 각각의 외부면이 평면으로 구성될 수 있다. 이 경우, 제 1 렌즈 형상 광학부(110)는 내부에 수용되는 액정층(130)에 의해 굴절되는 광에 대하여 영향을 주지 않거나, 또는 미비하게 영향을 줄 수 있다. 따라서, 제 1 렌즈 형상 광학부(110)가 비구면 형상으로 구성되는 경우, 제 1 렌즈 형상 광학부(110)는 시력 교정에 영향을 거의 영향을 주지 않으며, 따라서 시력 교정은 액정층(130) 및 제 2 렌즈 형상 광학부(120)의 굴절력에 의해 이루어질 수 있다. 다만, 전술한 제 1 렌즈 형상 광학부(110)의 형상은 예시일 뿐이며, 제 1 렌즈 형상 광학부(110)는 임의의 형상으로 구성될 수 있다.

본 개시의 몇몇 실시예에 따라, 제 1 렌즈 형상 광학부(110)는 유리 계열로 제조될 수 있다. 예를 들어, 유리 계열은 크라운 글라스, 플린트 글라스, 티탄 글라스 등을 포함할 수 있으며, 다만 이에 한정되지 않고, 제 1 렌즈 형상 광학부(110)는 다양한 재료(예를 들어, 필름)로 제조될 수 있다. 제 1 렌즈 형상 광학부(110)가 유리 계열로 제조되므로, 본 개시의 몇몇 실시예에 따른 렌즈(100)는 액정층(130)을 배향하기 위한 경화 작업에도 폴리머 계열로 제조되는 종래의 가변 초점 렌즈에 비해 고른 수율을 가질 수 있다.

본 개시의 몇몇의 실시예에 따라, 상기 제 2 렌즈 형상 광학부(120)는 제 3 광학층(121) 및 제 4 광학층(122)을 포함할 수 있다. 제 3 광학층(121) 및 제 4 광학층(122)의 각각의 일측면은 제 1 렌즈 형상 광학부(110)와 접촉하게 배치될 수 있다. 이 경우, 렌즈(100)는 제 2 렌즈 형상 광학부(120)의 내부(즉, 제 3 광학층(121) 및 제 4 광학층(122)의 사이)에 제 1 렌즈 형상 광학부(110)를 수용하는 구조일 수 있다.

구체적으로, 제 1 렌즈 형상 광학부(110)와 접하는 제 2 렌즈 형상 광학부(120)의 내부면은 제 1 렌즈 형상 광학부(110)의 외부면(즉, 제 1 광학층(111) 및 제 2 광학층(112)의 외부면)과 상응하는 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 도 2에서 도시되는 바와 같이, 제 3 광학층(121) 및 제 4 광학층(122)의 내부면은 제 1 광학층(111) 및 제 2 광학층(112)의 외부면과 상응하는 평면 형상을 가질 수 있다.

제 3 광학층(121) 및 제 4 광학층(122)은 수차를 억제하기 위하여 상호 보완적인 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 도 2에 도시되는 바와 같이, 상기 제 3 광학층(121)의 외부면이 오목 렌즈 형상을 가지는 경우, 제 4 광학층(122)의 외부면이 볼록 렌즈 형상으로 구성될 수 있다. 또한, 제 3 광학층(121) 및 제 4 광학층(122)이 오목 렌즈, 볼록렌즈 및 비 구면 렌즈 중 적어도 하나로 구성될 수 있다. 이 경우, 제 2 렌즈 형상 광학부(120)는 구면 구조에 따라 고정된 굴절률을 제공할 수 있으며, 따라서 제 2 렌즈 형상 광학부(120)는 구면 구조를 통해 액정층(130)에 의한 광 굴절 이외에 추가적인 광 굴절을 제공할 수 있다. 따라서, 시력 교정은 액정층(130)(노안 시력을 교정) 및 제 2 렌즈 형상 광학부(120)(기본 시력을 교정)에 의해 이루어질 수 있다. 전술한 렌즈의 종류는 예시일 뿐이며, 제 2 렌즈 형상 광학부(120)는 임의의 형상의 렌즈로 구성될 수 있다.

제 3 광학층(121) 및 제 4 광학층(122)이 각각 단일한 층으로 구성되는 것으로 도 2에서 도시되나, 제 3 광학층(121) 또는 제 4 광학층(122)이 복수의 층으로 구성될 수 있다. 예를 들어, 제 3 광학층(121) 또는 제 4 광학층(122)은 고정 굴절률을 부여하기 위한 층 및 난시 교정을 위한 층을 포함하는 복수의 층으로 구성될 수 있다. 다만 이에 한정되지 않고, 제 3 광학층(121) 및 제 4 광학층(122)은 다양한 기능을 수행하기 위해 다양한 개수의 층으로 구성될 수 있다.

본 개시의 몇몇 실시예에 따라, 제 2 렌즈 형상 광학부(120)는 폴리머 계열로 제조될 수 있다. 예를 들어, 폴리머 계열은 알리디글리콜 카보네이트 (Allydiglicol carbonate, CR-39), 폴리메틸 메타크리레이트 (Polymethyl methacrylate, PMMA), 폴리스티렌 (Polystyrene, P.S), 폴리카보네이트 (polycarbonate) 등을 포함할 수 있으며, 다만, 이에 한정되지 않고, 제 2 렌즈 형상 광학부(120)는 다양한 재료로 제조될 수 있다.

본 개시의 몇몇 실시예에 따라, 제 2 렌즈 형상 광학부(120)는 제 1 렌즈 형상 광학부(110) 상에 임프린팅(imprinting) 공정에 의해 제조될 수 있다. 임프린팅 공정은 도장과 같이 패턴을 전사시키는 기술로 나노 스케일의 패턴 구현이 가능하여 나노 임프린트(nano-imprint)라고 불린다. 이러한 임프린트 기술은 공정이 단순하고 제작 비용이 저렴하여 기존 반도체나 디스플레이 분야의 포토리소그래피 공정을 대체할 수 있는 기술로 많은 주목을 받고 있다.

임프린팅 공정은 패턴이 형성된 몰드(mold)와 패턴을 형성시킬 기재 사이에 레진(resin)을 도포하여 몰드의 패턴을 기재에 전사시키며, 레진의 경화타입에 따라 크게 열경화 방법과 UV 경화식 방법으로 구분될 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않고, 제 2 렌즈 형상 광학부(120)는 제 1 렌즈 형상 광학부(110) 상에 다양한 방식을 이용하여 제조될 수 있고, 예를 들어, 제 2 렌즈 형상 광학부(120)는 제 1 렌즈 형상 광학부(110) 상에 인서트(insert) 성형 공정에 의해 제조될 수 있다.

제 2 렌즈 형상 광학부(120)가 임프린팅 공정 또는 인서트 성형 공정에 의해 제조되기 때문에, 반가공된 제 1 렌즈 형상 광학부(110) 상에 제 2 렌즈 형상 광학부(120)가 용이하게 제조될 수 있다.

액정층(130)은 상기 제 1 렌즈 형상 광학부(110)의 내부에 수용될 수 있다. 액정층(130)은 투명 전극(140)으로부터 가해지는 전압에 의하여 변화하는 액정층(130)의 배열 상태 변화에 기초하여, 액정층(130)을 통과하는 빛의 굴절률이 변화하도록 허용함으로써, 렌즈(100)의 초점을 가변적이게 할 수 있다. 따라서, 본 개시의 몇몇의 실시예에 따른 안경은 가변 초점을 제공할 수 있어 사용자가 외관상 영향을 받지 않고, 번거롭게 안경을 바꿔 낄 필요 없이 편리하게 사용할 수 있다. 투명 전극(140)의 사전 결정된 패턴(예를 들어, 폐곡선)들에 의하여 액정층(130)에 가해지는 전압은, 액정층(130)의 굴절률과 제 2 렌즈 형상 광학부(120)의 굴절률의 편차가 상기 렌즈의 중심부에서 상기 렌즈(100)의 외곽으로 갈수록 커지도록 조절될 수 있다. 상기 액정층(130)은 상기 안경(1000)이 동작하는 경우에 렌즈(100)의 중심부에서는 제 2 렌즈 형상 광학부(120)와 일치하거나 유사한 굴절률을 가지나, 상기 렌즈(100)의 외곽에서는 제 2 렌즈 형상 광학부(120)의 굴절률과 큰 편차를 가지는 굴절률을 가질 수 있다. 액정층(130)은 복수의 영역으로 구성되며, 액정층(130)에 가해지는 전압은, 렌즈(100)상에서의 위치에 따라 상기 액정층의 굴절률을 상이하게 조절함으로써 수차를 억제할 수 있도록 복수의 영역에 따라 상이하게 조절될 수 있다. 제 2 렌즈 형상 광학부(120)는 일반적으로 렌즈(100) 상에서의 위치에 따라 변화없이 일정한 굴절률을 가지나, 안경(1000)이 동작하는 경우 액정층(130)의 굴절률은 렌즈(100)의 중심부와 외곽부의 굴절률이 상이할 수 있다. 이에 관하여는 도 6a 및 도 6b를 참조하여 후술한다.

액정층(130)은 네마틱 엑정, 스멕틱 액정, 강유전성 액정, 및 카이랄 액정 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한, 액정층(130)은 미세 디옵터 조절이 가능하도록 서로 다른 종류의 액정을 포함할 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않고, 액정층(130)은 다양한 종류의 액정을 포함할 수 있다.

본 개시의 몇몇의 실시예에 따라, 액정층(130)은 노안 시력(즉, 가변 시력)을 교정하고, 제 2 렌즈 형상 광학부(120)는 기본 시력을 교정할 수 있다. 구체적으로 설명하면, 기본 시력은 일반적으로 원시에 대한 시력을 의미할 수 있고, 노안 시력은 일반적으로 근시에 대한 시력을 의미할 수 있다. 이 경우, 제 2 렌즈 형상 광학부(120)는 기본 시력을 교정하기 위한 고정 굴절률을 가질 수 있다. 즉, 제 2 렌즈 형상 광학부(120)는 사용자의 기본 시력에 기초하여 결정되는 고정 굴절률을 가지는 형상으로 제조될 수 있다. 예를 들어, 사용자가 +3 디옵터의 원시 교정이 필요한 경우, 제 2 렌즈 형상 광학부(120)는 +3 디옵터의 굴절률을 가지는 형상으로 제조될 수 있다.

또한, 액정층(130)의 가변 굴절률은 노안 시력을 교정하기 위한 범위를 가질 수 있다. 즉, 액정층(130)의 가변 굴절률의 범위는 사용자의 노안 시력에 기초하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 액정층(130)의 가변 굴절률 범위는 기본 시력과 노안 시력의 차에 의해 결정될 수 있다. 구체적으로, 기본 시력과 노안 시력의 차가 1 디옵터인 경우, 액정층(130)의 가변 굴절률의 범위가 1 디옵터인 액정층(130)이 노안 시력 교정을 위해 사용될 수 있다.

액정층(130)은 오프(off) 상태에서 사용자의 기본 시력을 교정하기 위한 제 1 굴절률을 가지고, 온(on) 상태에서 사용자의 노안 시력을 교정하기 위한 제 2 굴절률을 가질 수 있다. 여기서, 오프 상태는 액정층(130) 상에 전압이 인가되지 않거나, 온(on) 상태에 비해 낮은 전압이 인가되는 상태를 포함할 수 있다. 따라서, 오프 상태는 액정층(130)의 굴절률이 온 상태에 비해 작게 하는 상태를 의미할 수 있다. 오프 상태의 제 1 굴절률은 사용자의 기본 시력에 기초하여 결정될 수 있다. 상술한 바와 같이, 제 2 렌즈 형상 광학부(120)가 사용자의 기본 시력을 교정하기 위한 고정 굴절률을 가질 수 있으므로, 오프 상태의 액정층(130)의 제 1 굴절률은 제 2 렌즈 형상 광학부(120)에 의한 광의 굴절에 영향을 주지 않거나, 또는 미비하게 영향을 주도록 결정될 수 있다. 예를 들어, 오프 상태의 액정층(130)의 제 1 굴절률은 제 2 렌즈 형상 광학부(120)와 인덱스 매칭되는 굴절률일 수 있다.

또한, 온(on) 상태는 액정층(130) 상에 일정 수준 이상의 전압(구체적으로, 오프 상태 보다 높은 전압)이 인가되는 상태를 의미할 수 있다. 이경우, 액정층(130)은 노안 시력을 교정하기 위한 제 2 굴절률을 가질 수 있다. 온 상태의 제 2 굴절률은 사용자의 노안 시력에 기초하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 기본 시력과 노안 시력의 차가 1 디옵터인 경우, 온 상태의 제 2 굴절률은 +1 디옵터로 결정될 수 있다.

또한, 온 상태는 필요에 따라 여러 레벨로 설정될 수 있고, 각각의 레벨에 따라 상이한 디옵터를 가지도록 설정될 수도 있다. 예를 들어, 온 상태가 2개의 레벨로 구성되는 경우, 제 1 레벨의 온 상태는 액정층(130)이 +1 디옵터의 굴절률을 가지도록 액정층(130)에 전압을 인가하는 상태이고, 제 2 레벨의 온상태는 액정층이 +2 디옵터의 굴절률을 가지도록 액정층(130)에 전압을 인가하는 상태일 수 있다.

투명 전극(140)은 렌즈(100) 상에서의 위치에 따른 전압을 액정층(130)에 가할 수 있도록 사전 결정된 패턴으로 구성될 수 있다. 예를 들어, 투명 전극(140)은 제 1 렌즈 형상 광학부(110)의 양쪽 내측면에 배치되는 복수의 전극(141, 142)으로 구성될 수 있고, 이 경우 투명 전극(140)의 복수의 전극은 액정층(130)에 수직 방향으로 전압을 가할 수 있다. 구체적으로, 복수의 전극(141, 142)은 렌즈(100) 상에서의 위치에 따른 전압을 액정층(130)에 가할 수 있도록 각각 하나 이상의 폐곡선으로 구성될 수 있으며, 빛을 투과할 수 있고 전기 전도성이 있는 소재로 구성될 수 있다. 다른 예로, 투명 전극(140)이 임의의 패턴(예를 들어, 격자 패턴, 방사 패턴 등)으로 배치되는 복수의 전극으로 형성되고, 각각의 전극이 비아홀(via hole)을 통해 전기를 공급받을 수도 있다. 다만 이에 한정되지 않고, 투명 전극(140)은 다양한 방식으로 구성될 수 있다.

나노 구조물(150)은 모스 아이(moth eye) 형태 또는 프레넬(Fresnel) 형상의 구조물로서, 제 1 렌즈 형상 광학부(110)의 내측면에 위치할 수 있다. 예를 들어, 나노 구조물(150)은 제 1 광학층(111)이 액정층(130)과 접하는 내측면에 위치할 수 있다. 또한, 다른 예로, 나노 구조물(150)은 제 2 광학층(112)이 액정층(130)과 접하는 내측면에 위치할 수 있다.

나노 구조물(150)은 액정층(130)에 의한 굴절률의 변화를 증가시킬 수 있다. 또한, 나노 구조물(150)은 빛의 반사를 경감하여, 안경(1000)의 사용자가 보다 선명하게 사물을 볼 수 있도록 할 수 있다. 나노 구조물(150)은 빛의 반사를 경감하여, 액정층(130)에 의한 굴절률의 변화를 극대화시킴으로써 액정층(130)의 두께를 줄일 수 있다. 따라서, 렌즈(100)의 전체 두께를 줄일 수 있으므로 사용자에게 외형적으로 보다 나은 안경(1000)이 제공될 수 있다.

또한, 액정층(130)의 일부는 액정층(130)을 통과하는 빛의 적어도 일부를 차단하여 렌즈(100)의 사용자가 인식할 수 있는 정보를 표현할 수 있는 디스플레이 유닛(131)을 포함할 수 있다. 디스플레이 유닛(131)은 액정층(130)의 액정 입자의 뒤틀림에 의하여 렌즈(100)를 통과하는 빛의 적어도 일부를 차단하여, 렌즈(100)의 일부에 시각적인 정보 표현할 수 있다.

사용자 입력부(200)는 안경(1000)의 사용자가 보고자 하는 대상물의 거리에 따라서, 안경(1000)의 초점을 변경하기 위하여, 액정층(130)에 가해지는 전압을 사용자가 조절하도록 허용할 수 있다. 사용자 입력부(200)는 푸시 버튼(push button), 터치 센서(touch sensor) 등을 포함할 수 있으며, 사용자의 입력을 감지할 수 있는 임의의 수단을 포함할 수 있다. 사용자 입력부(200)는 안경(1000)의 프레임(900)의 일부분에 배치될 수 있다. 도 3은 사용자 입력부(200)가 돌출된 것으로 표현하였으나, 사용자 입력부(200)는 안경 다리의 일부분에 위치할 수도 있다. 또한, 사용자 입력부(200)는 안경의 사용자가 보고자 하는 대상물의 거리에 따라서, 안경의 동작 모드를 원거리 모드, 중거리 모드, 또는 근거리 모드로 변경하기 위하여, 안경의 동작 모드를 사용자가 변경하도록 허용할 수 있다. 사용자는 사용자 입력부(200)를 통해 안경의 초점이 연속적으로 변경되도록 하거나, 또는 사전 설정된 모드에 따라 불연속적으로 변경되도록 할 수 있다.

거리 측정부(300)는 안경(1000)의 사용자가 보고자 하는 대상물과의 거리를 측정할 수 있다. 거리 측정부(300)는 레이저 센서 또는 초음파 센서 등으로 구성될 수 있다. 또한, 거리 측정부(300)는 대상물과의 거리를 측정할 수 있는 임의의 센서를 포함할 수 있다. 거리 측정부(300)는 안경의 프레임(900)의 일부에 사용자의 시선 방향으로 위치할 수 있다.

제어부(400)는 거리 측정부(300)에서 측정된 대상물과의 거리에 기초하여 상기 안경(1000)의 초점을 변경하기 위하여 액정층(130)에 가해지는 전압의 양을 조절할 수 있다. 또한, 제어부(400)는 전술한 바와 같이 투명 전극(140)에 의해 액정층(130)에 가해지는 전압을 조절할 수 있다. 제어부(400)는 하나 이상의 마이크로 프로세서를 포함할 수 있으며, 액정층(130)에 가해지는 전압을 조절하여, 안경(1000)의 초점 거리를 조절할 수 있다.

제 1 배열 유지 모듈(500)은 안경(1000)의 전원 공급이 중단되는 경우에, 액정층(130)의 배열 상태가 원상태로 복귀함에 따른 굴절률의 변화를 방지하기 위하여 액정층(130)의 배열 상태를 유지시킬 수 있다. 안경(1000)의 전원 공급이 중단되는 경우, 액정층(130)의 배열 상태가 원상태로 복귀하여 사용자가 굴절률 변화에 따른 불편함을 느끼는 것을 방지하도록 제 1 배열 유지 모듈(500)은 안경(1000)의 전원 공급이 중단되는 경우에도 액정층(130)의 배열 상태를 유지하도록 할 수 있다. 상기 제 1 배열 유지 모듈(500)은 투명 전극들(140)에 직류 전원을 공급하고 투명 전극(140)을 단락시킴으로서, 액정층(130)의 배열 상태를 유지하도록 할 수 있다. 예를 들어, 안경(1000)이 사용자가 근거리를 볼 수 있도록 액정층(130)이 배열된 상태에서, 전원 공급이 중단되어 액정층(130)의 배열이 원상태로 복귀함으로써 사용자가 근거리를 볼 수 없게 되는 경우에, 사용자에게 어지럼증 등의 문제가 발생할 수 있다. 제 1 배열 유지 모듈(500)은 액정층(130)의 배열 상태를 마지막 상태로 유지하여 이러한 문제점을 해결할 수 있다.

제 2 배열 유지 모듈(600)은 안경(1000)의 전원 공급이 중단되는 경우에, 액정층(130)의 배열 상태를 사전 설정된 상태로 되돌아가도록 할 수 있다. 제 1 및 제 2 배열 유지 모듈(500, 600)은 영구자석 등으로 액정층(130)에 자기장을 가하여 액정의 배열상태를 유지하거나(제 1 배열 유지 모듈(500)), 액정의 배열 상태를 사전 설정된 상태로 되돌아가도록(제 2 배열 유지 모듈(600)) 할 수 있다. 또한, 상기 제 1 및 제 2 배열 유지 모듈(500, 600)은 전기장, 자기장 온도, 응력 등의 영향을 액정층(130)에 가하여 액정층(130)의 배열 상태를 유지하거나, 사전 결정된 상태로 되돌아가도록 할 수 있다.

메모리부(700)는 액정층(130)에 가해지는 전압, 액정층(130)의 뒤틀림 량, 배향, 액정층(130)의 종류, 액정층(130)을 통과하는 빛의 굴절률, 액정층(130)의 상태에 기초한 렌즈(100)의 초점 거리 및 렌즈(100)의 사용자의 시력 중 적어도 하나를 기록할 수 있다. 기록된 정보는 사용자의 시력과 대상물과의 거리, 이를 보정하기 위한 전압량 등을 포함하는 데이터베이스를 구현하기 위하여 사용될 수 있다. 메모리부(700)는 플래시 메모리 타입(flash memory type), 하드디스크 타입(hard disk type), 멀티미디어 카드 마이크로 타입(multimedia card micro type), 카드 타입의 메모리(예를 들어 SD 또는 XD 메모리 등), 램(Random Access Memory, RAM), SRAM(Static Random Access Memory), 롬(Read-Only Memory, ROM), EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), PROM(Programmable Read-Only Memory), 자기 메모리, 자기 디스크, 광디스크 중 적어도 하나의 타입의 저장매체를 포함할 수 있다. 전술한 저장 매체는 예시일 뿐이며, 메모리부(700)는 다양한 임시 또는 영구 저장 매체를 포함할 수 있다.

통신부(800)는 외부 컴퓨팅 장치로 하여금 시력 교정에 관련한 데이터 베이스를 생성하도록 메모리부(700)에 기록된 데이터를 외부 컴퓨팅 장치로 전송할 수 있다. 통신부(800)는 유/무선 통신을 통해 외부 컴퓨팅 장치와 통신할 수 있다. 무선 인터넷 기술로는 WLAN(Wireless LAN)(Wi-Fi), Wibro(Wireless broadband), Wimax(World Interoperability for Microwave Access), HSDPA(High Speed Downlink Packet Access) 등이 이용될 수 있다. 유선 인터넷 기술로는 XDSL(Digital Subscriber Line), FTTH(Fibers to the home), PLC(Power Line Communication) 등이 이용될 수 있다. 또한, 통신부(800)는 근거리 통신 모듈을 포함하여, 안경(1000)과 비교적 근거리에 위치하고 근거리 통신 모듈을 포함한 외부 컴퓨팅 장치와 데이터를 송수신할 수 있다. 근거리 통신(short range communication) 기술로 블루투스(Bluetooth), RFID(Radio Frequency Identification), 적외선 통신(IrDA, infrared Data Association), UWB(Ultra Wideband), ZigBee 등이 이용될 수 있다. 또한, 상기 통신부(800)는 USB(universal serial bus), 썬더볼트(Thunderbolt), SATA, mSATA, PCI등의 통신 수단을 포함할 수 있다. 외부 킴퓨팅 장치 사용자 단말은, PC(personal computer), 노트북(note book), 모바일 단말기(mobile terminal), 스마트 폰(smart phone), 태블릿 PC(tablet pc), 메인 프레임 컴퓨터, 중형 컴퓨터, 대형 컴퓨터, 서버 등을 포함할 수 있으며, 유/무선 네트워크에 접속할 수 있는 모든 종류의 단말을 포함할 수 있다.

프레임(900)은 렌즈(100)의 일부와 결합되어 렌즈(100)를 고정시키고, 안경(1000)의 사용자에게 착용될 수 있는 형상을 가질 수 있다. 또한, 프레임(900)에는 사용자 입력부(200), 거리 측정부(300), 제어부(400) 메모리부(700), 통신부(800)등이 위치할 수 있다.

도 3은 본 개시의 몇몇의 실시예에 따른 가변 초점을 제공하기 위한 렌즈를 제조하기 위한 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 4는 본 개시의 몇몇의 실시예에 따른 반가공된 렌즈 및 완성된 렌즈를 설명하기 위한 도면이다.

상술한 바와 같이, 본 개시의 몇몇의 실시예에 따른 렌즈(100)는 하이브리드 형태를 가지는 가변 초점 렌즈일 수 있다. 구체적으로 설명하면, 본 개시의 몇몇의 실시예에 따른 렌즈(100)는 노안 시력을 교정하기 위해 가변 초점을 제공하기 위한 액정층을 내부에 수용하도록 유리 계열(또는 필름)로 제조되는 내부층(즉, 제 1 렌즈 형상 광학부)과 기본 시력을 위해 고정 굴절률을 제공하는 폴리머 계열로 제조되는 외부층(즉, 제 2 렌즈 형상 광학부)으로 구성될 수 있다. 액정층을 내부에 수용하는 내부층이 유리 계열로 제조됨으로써, 본 개시의 몇몇 실시예에 따른 렌즈는 액정층을 배향하기 위한 경화 작업 이후에도 고른 제품 수율을 획득할 수 있으므로, 양산에 유리할 수 있다.

또한, 본 개시의 몇몇 실시예에 따른 렌즈는 내부층의 내부에 수용된 액정층에 의해 가변 시력(노안 시력)을 교정하고, 외부층이 기본 시력을 교정하도록 구성될 수 있다. 이에 따라, 사용자가 필요한 가변 시력에 따라 적합한 가변 굴절률을 가지는 내부층만이 제조된 반가공 제품을 선택하고, 사용자가 필요한 기본 시력에 따라 미리 제조된 반가공 제품 상에 외부층을 임프린팅(imprinting) 공정 또는 인서트(insert) 성형 공정을 통해 후가공함으로써 최종적으로 렌즈가 완성될 수 있다. 이러한 제조 방식은 가변 초점 렌즈의 양산성을 높일 수 있다.

본 발명의 몇몇 실시예에 따라, 가변 초점을 제공하기 위한 렌즈를 제조하기 위한 방법은 가변 굴절률을 가지도록 전압에 따라 가변적으로 배향되는 액정층(130)을 내부에 수용하도록, 일측면이 액정층(130)의 일측면과 접촉하는 제 1 광학층(111) 및 일측면이 액정층(130)의 다른 일측면과 접촉하는 제 2 광학층(112)을 포함하는 제 1 렌즈 형상 광학부(110)를 제조하는 단계(S111)를 포함할 수 있고, 여기서 제 1 렌즈 형상 광학부(110)는 유리 또는 필름으로 제조될 수 있다. 도 4의 (a)는 단계(s110)를 통해 제조된 액정층(130) 및 제 1 렌즈 형상 광학부(110)를 포함하는 반가공 렌즈를 도시한다.

또한, 가변 초점을 제공하기 위한 렌즈를 제조하기 위한 방법은 일측면이 제 1 광학층(111)의 외측면과 접촉하는 제 3 광학층(121) 및 일측면이 제 2 광학층(112)의 외측면과 접촉하는 제 4 광학층(122)을 포함하는 제 2 렌즈 형상 광학부(120)를 제조하는 단계를 포함할 수 있고, 여기서 제 2 렌즈 형상 광학부(120)는 폴리머 계열로 제조되며, 그리고 고정 굴절률을 가질 수 있다. 도 4의 (b)는 반가공 렌즈 상에 제 2 렌즈 형상 광학부(120)를 제조함으로써 완성된 렌즈를 도시한다.

제 1 렌즈 형상 광학부(110)를 제조하는 단계(s111)는 특정한 사용자의 노안 시력에 맞추어 필요한 가변 굴절률을 가지는 액정층(130)을 내부에 수용하도록 제조되는 방식도 적합하나, 더 바람직하게는 사용자를 특정하지 않고 여러 범위의 가변 굴절률을 가지는 액정층을 수용하는 여러 종류의 제 1 렌즈 형상 광학부(110)를 미리 제조하는 방법 또한 바람직하다. 다양한 범위의 가변 굴절률을 가지는 다양한 종류의 반가공 렌즈(즉, 액정층(130) 및 제 1 렌즈 형상 광학부(110)가 먼저 제조됨, 도 4의 (a) 참조)가 먼저 제조되어 있으면, 사용자는 그 중에서 자신에게 적합한 가변 굴절률을 가지는 반가공 렌즈를 선택하고 자신의 기본 시력에 따라 제 2 렌즈 형상 광학부(120)를 반가공 제품 상에 후가공하는 방식으로 최종 제품(도 4의 (b) 참조)을 제조할 수 있다.

이러한 방식은 제품 양산에 매우 적합한 방식이며, 특히 본 개시에 따른 제 1 렌즈 형상 광학부는 액정층의 배향에 유리한 유리 계열로 제조되기 때문에 기존의 폴리머 계열로만 제조되는 렌즈 보다 제품 수율이 우수할 수 있다.

자세히 설명하면, 노안 시력을 교정하기 위해 필요한 가변 굴절률과 기본 시력을 교정하기 위한 고정 굴절률이 각각의 사용자에 따라 다양할 수 있다. 따라서, 제품 생산 과정이 까다로운 가변 굴절률을 담당하는 내부층을 먼저 양산해 놓은 다음(즉, 단계(s110)), 사용자의 기본 시력을 교정하기 위한 고정 굴절률을 담당하는 외부층을 비교적 용이한 후가공(예를 들어, 임프린팅 공정 또는 인서트 성형 공정)을 통해 제조(즉, 단계(s120))함으로써 제품 양산이 가능해질 뿐만 아니라 제품 수율을 최대한 끌어올릴 수 있다.

도 5는 본 개시의 몇몇의 실시예에 따른 가변 초점을 제공하기 위한 안경(1000)의 외형의 예시를 나타내는 사시도이다. 본 개시의 실시예에 따른 가변 초점을 제공하기 위한 안경(1000)은 렌즈를 고정하며, 사용자에게 착용될 수 있는 프레임(900), 프레임에 고정된 렌즈(100), 프레임에 위치할 수 있는 사용자 입력부(200), 거리 측정부(300), 메모리부(700), 및 통신부(800)등을 포함할 수 있다.

렌즈(100)는 액정층(130)을 내부에 수용할 수 있다. 렌즈(100)의 일부분은 액정층(130)이 위치할 수 있다. 또한, 렌즈(100)에는 상기 액정층(130)에 전압을 가하기 위한 투명 전극(140)이 위치할 수 있다.

또한, 렌즈(100)는 액정층(130)에 의하여 안경(1000)의 착용자가 인식할 수 있는 시각적인 정보를 포함하는 디스플레이 유닛(131)을 포함할 수 있다. 디스플레이 유닛(131)은 렌즈(100)의 일부분에 위치하며, 액정층(130)이 렌즈에서 차지하는 영역의 일부분에 위치할 수 있다.

사용자 입력부(200)는 안경(1000)의 측면에 위치하여, 안경(1000)의 사용자가 쉽게 조작할 수 있다. 거리 측정부(300)는 전면을 향하게 위치하여, 안경(1000)을 착용하는 사용자의 시선이 바라보는 대상물과의 거리를 측정할 수 있다.

도 5에는 나타나 있지 않으나, 통신부(800) 또한 안경(1000)의 프레임(900)에 위치할 수 있다. 사용자는 통신부(800)에 케이블을 연결하여 컴퓨팅 장치와 안경(1000)이 통신하도록 할 수 있다. 통신부(800)는 이를 위한 케이블을 수용할 수 있는 구조를 포함할 수 있다. 또한, 통신부(800)는 무선 통신 수단으로 구성될 수 있으며, 이러한 경우에는 케이블을 수용할 수 있는 구조를 포함하지 아니할 수 있다.

도 6a는 본 개시의 몇몇 실시예에 따른 안경의 렌즈가 동작하여, 원시를 보정하는 것을 나타낸 도면이다. 도 6a에 도시된 예시에서, 액정층(130)의 동작을 설명하기 위해 볼록 렌즈로 도시되었으며, 본 개시의 실시예에 따른 가변 초점을 제공하기 위한 액정층(130)을 포함하는 안경(1000)은 오목렌즈 또는 비구면 렌즈에 대해서도 상응하는 방식으로 동작할 수 있다.

액정층(130)에 전압을 인가하는 경우에, 액정층(230)에 인가되는 전압이 강할수록 제 3 광학층(121) 및 제 4 광학층(122)의 집광 특성이 감소될 수 있다. 원시는 눈에서 상이 망막의 뒤쪽에 위치하는 것으로서, 안경 등을 이용하여 상이 망막에 위치하도록 하여야 하므로, 상을 맺히는 위치를 현상태보다 앞으로 당겨 주어야 한다. 이를 위하여, 액정층(130)에 인가되는 전압은 렌즈(100) 상에서의 위치가 외곽일수록 약하게 인가되어, 렌즈(100)상에서의 위치가 외곽(도 4a의 예시에서

가 인가된 영역)일수록 굴절률이 크도록 하여야 한다. 따라서, 투명 전극(140)에 의하여 렌즈(100)상에서 중심부로 갈수록 강한 전압(

)이 인가될 수 있다. 이에 따라서, 렌즈(100)의 외곽에 위치하는 액정층(130)의 액정 입자가 가장 적게 뒤틀리게 되고, 액정층(130)의 굴절률은 렌즈(100)의 외곽에서 가장 크게 된다. 제 3 광학층(121)의 굴절률(

)이 렌즈(100) 상에서의 위치에 따라 일정하다고 가정하면, 액정의 굴절률은 중심부가 가장 낮고 외곽으로 갈수록 증가(

)할 수 있다. 액정층(130) 중심부의 굴절률(

)이 상기 제 3 광학층(121)의 굴절률과 동일하다고 가정하면, 상기 액정층(130)과 제 3 광학층(121)의 굴절률의 편차는 상기 렌즈(100)의 중심부에서 외곽으로 갈수록 커지게 된다. 이러한 방식으로 상기 액정층(130)에 인가되는 전압을 상기 렌즈(100)상에서의 위치에 따라 달리하여, 액정층(130)의 굴절률을 다르게 하여 수차를 제거할 수 있다. 도 6a의 예시에서 상기 제 4 광학층(122)의 굴절률(

)은 상기 제 3 광학층(121)의 굴절률(

)과 동일하게 도시되어 있으나, 이와 상이할 수도 있다. 제 3 광학층(121)의 굴절률은 렌즈(100) 상에서 위치에 따라 동일한 것으로 설명하였으나, 상이할 수도 있으며, 액정층(130)의 굴절률은 수차 제거를 위하여 상기 제 3 및 제 4 광학층의 굴절률과의 편차가 렌즈(100)의 중심부에서 외곽으로 갈수록 커지도록 제어될 수 있다. 본 개시의 실시예에 따른 안경(1000)은 액정층(130)에 전압이 인가되어 동작함으로써, 액정층(130)이 동작하지 않을 때 보다, 집광 특성이 강화되어 상기 안경(1000)의 사용자에게 맺히는 상을 망막으로 당겨 원시를 보정할 수 있다.

도 6b는 본 개시의 안경의 렌즈가 동작하여, 근시를 보정하는 것을 나타낸 도면이다.

도 6b에 도시된 예시에서, 안경(1000)의 제 3 광학층(121), 및 제 4 광학층(122)은 빛을 집광하는 특성을 가진 볼록 렌즈로 도시되었으나, 본 개시의 실시예에 따른 가변 초점을 제공하기 위한 액정층(130)을 포함하는 안경(1000)은 오목렌즈 또는 비구면 렌즈에 대해서도 상응하는 방식으로 동작할 수 있다.

액정층(130)에 전압을 인가하는 경우에, 액정층(130)에 인가되는 전압이 강할수록 제 3 및 제 4 광학층(121, 122)의 집광 특성이 감소될 수 있다. 근시는 눈에서 상이 망막의 앞쪽에 위치하는 것으로서, 안경 등을 이용하여 상이 망막에 위치하도록 하여야 하므로, 상이 맺히는 위치를 현상태보다 뒤쪽으로 밀어주어야 한다. 이를 위하여 액정층(130)에 인가되는 전압은 렌즈(100) 상에서의 위치가 외곽일수록 강하게 인가되어, 렌즈(100)상에서의 위치가 외곽(도 6b의 예시에서

가 인가된 영역)일수록 굴절률이 작도록 하여야 한다. 따라서, 투명 전극(140)에 의하여 렌즈(100)상에서 외곽으로 갈수록 강한 전압(

)이 인가될 수 있다. 이에 따라서, 렌즈(100)의 외곽에 위치하는 액정층(130)의 액정 입자가 가장 많이 뒤틀리게 되고, 액정층(130)의 굴절률은 렌즈(100)의 외곽에서 가장 작게 된다. 제 3 광학층(121)의 굴절률(

)은 렌즈(100) 상에서의 위치에 따라 일정하다고 가정하면, 액정의 굴절률은 중심부가 가장 낮고 외곽으로 갈수록 감소(

)할 수 있다. 액정층(130) 중심부의 굴절률(

)이 제 3 광학층(121)의 굴절률과 동일하다고 가정하면, 액정층(130)과 제 3 광학층(121)의 굴절률의 편차는 렌즈(100)의 중심부에서 외곽으로 갈수록 커지게 된다. 이러한 방식으로 액정층(130)에 인가되는 전압을 렌즈(100)상에서의 위치에 따라 달리하여, 액정층(130)의 굴절률을 다르게 하여 수차를 제거할 수 있다. 도 6b의 예시에서 제 4 광학층(122)의 굴절률(

)은 제 3 광학층(121)의 굴절률(

)과 동일하게 도시되어 있으나, 이와 상이할 수도 있다. 제 3 광학층(121)의 굴절률은 렌즈(100)상에서 위치에 따라 동일한 것으로 설명하였으나, 상이할 수도 있으며, 액정층(130)의 굴절률은 수차 제거를 위하여 상기 제 3 및 제 4 광학층의 굴절률과의 편차가 렌즈(100)의 중심부에서 외곽으로 갈수록 커지도록 제어될 수 있다. 본 개시의 실시예에 따른 안경(1000)은 상기 액정층(130)에 전압이 인가되어 동작함으로써, 액정층(130)이 동작하지 않을 때 보다, 집광 특성이 약화되어 상기 안경(1000)의 사용자에게 맺히는 상을 망막으로 밀어 근시를 보정할 수 있다.

본 개시의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 정보 및 신호들이 임의의 다양한 상이한 기술들 및 기법들을 이용하여 표현될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 예를 들어, 위의 설명에서 참조될 수 있는 데이터, 지시들, 명령들, 정보, 신호들, 비트들, 심볼들 및 칩들은 전압들, 전류들, 전자기파들, 자기장들 또는 입자들, 광학장들 또는 입자들, 또는 이들의 임의의 결합에 의해 표현될 수 있다.

본 개시의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 여기에 개시된 실시예들과 관련하여 설명된 다양한 예시적인 논리 블록들, 모듈들, 프로세서들, 수단들, 회로들 및 알고리즘 단계들이 전자 하드웨어, (편의를 위해, 여기에서 "소프트웨어"로 지칭되는) 다양한 형태들의 프로그램 또는 설계 코드 또는 이들 모두의 결합에 의해 구현될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 하드웨어 및 소프트웨어의 이러한 상호 호환성을 명확하게 설명하기 위해, 다양한 예시적인 컴포넌트들, 블록들, 모듈들, 회로들 및 단계들이 이들의 기능과 관련하여 위에서 일반적으로 설명되었다. 이러한 기능이 하드웨어 또는 소프트웨어로서 구현되는지 여부는 특정한 애플리케이션 및 전체 시스템에 대하여 부과되는 설계 제약들에 따라 좌우된다. 본 개시의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 각각의 특정한 애플리케이션에 대하여 다양한 방식들로 설명된 기능을 구현할 수 있으나, 이러한 구현 결정들은 본 개시의 범위를 벗어나는 것으로 해석되어서는 안 될 것이다.

여기서 제시된 다양한 실시예들은 방법, 장치, 또는 표준 프로그래밍 및/또는 엔지니어링 기술을 사용한 제조 물품(article)으로 구현될 수 있다. 용어 "제조 물품"은 임의의 컴퓨터-판독가능 장치로부터 액세스 가능한 컴퓨터 프로그램, 캐리어, 또는 매체(media)를 포함한다. 예를 들어, 컴퓨터-판독가능 매체는 자기 저장 장치(예를 들면, 하드 디스크, 플로피 디스크, 자기 스트립, 등), 광학 디스크(예를 들면, CD, DVD, 등), 스마트 카드, 및 플래쉬 메모리 장치(예를 들면, EEPROM, 카드, 스틱, 키 드라이브, 등)를 포함하지만, 이들로 제한되는 것은 아니다. 또한, 여기서 제시되는 다양한 저장 매체는 정보를 저장하기 위한 하나 이상의 장치 및/또는 다른 기계-판독가능한 매체를 포함한다. 용어 "기계-판독가능 매체"는 명령(들) 및/또는 데이터를 저장, 보유, 및/또는 전달할 수 있는 무선 채널 및 다양한 다른 매체를 포함하지만, 이들로 제한되는 것은 아니다.

제시된 프로세스들에 있는 단계들의 특정한 순서 또는 계층 구조는 예시적인 접근들의 일례임을 이해하도록 한다. 설계 우선순위들에 기반하여, 본 개시의 범위 내에서 프로세스들에 있는 단계들의 특정한 순서 또는 계층 구조가 재배열될 수 있다는 것을 이해하도록 한다. 첨부된 방법 청구항들은 샘플 순서로 다양한 단계들의 엘리먼트들을 제공하지만 제시된 특정한 순서 또는 계층 구조에 한정되는 것을 의미하지는 않는다.

제시된 실시예들에 대한 설명은 임의의 본 개시의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 개시를 이용하거나 또는 실시할 수 있도록 제공된다. 이러한 실시예들에 대한 다양한 변형들은 본 개시의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이며, 여기에 정의된 일반적인 원리들은 본 개시의 범위를 벗어남이 없이 다른 실시예들에 적용될 수 있다. 그리하여, 본 개시는 여기에 제시된 실시예들로 한정되는 것이 아니라, 여기에 제시된 원리들 및 신규한 특징들과 일관되는 최광의의 범위에서 해석되어야 할 것이다.

Claims (1)

1. 가변 초점을 제공하기 위한 렌즈.
   

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