WO2023224383A1 - 초점 조절 렌즈에 기초하여 시력을 교정하는 방법 및 장치 - Google Patents

초점 조절 렌즈에 기초하여 시력을 교정하는 방법 및 장치 Download PDF

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WO2023224383A1
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refractive power
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vision
distance
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이규근
에드워드 밀턴해리
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삼성전자 주식회사
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Definitions

  • the present disclosure relates to a method and device for correcting a user's vision, and more specifically, to a method and device for correcting a user's distance vision and near vision using a focusing lens configured to adjust focus by changing refractive power. will be.
  • More than 30% of the population may feel uncomfortable looking at objects with uncorrected vision due to lens refractive error or ciliary body dysregulation, and to correct vision, glasses are needed to control the refraction of light entering the eye.
  • Electronic focus adjustment lenses can implement lenses of various powers by adjusting the refractive power of the lens using voltage.
  • Such a focus adjustment lens with variable refractive power can be universally applied to a variety of users, and even if the user's visual acuity changes over time, the user's visual acuity can be corrected by applying an appropriate refractive power to the user.
  • Augmented reality is a technology that projects a virtual image onto a physical environment space or real world object in the real world and displays it as a single image.
  • Augmented reality devices display real scenes and virtual images through glasses-type devices using a see-through display such as a light guide plate (waveguide) placed in front of the user's eyes while worn on the user's face or head. so that they can be viewed together.
  • a see-through display such as a light guide plate (waveguide) placed in front of the user's eyes while worn on the user's face or head. so that they can be viewed together.
  • a see-through display such as a light guide plate (waveguide) placed in front of the user's eyes while worn on the user's face or head. so that they can be viewed together.
  • a wearable augmented reality device that includes a focusing lens, not only can the user's vision be corrected, but the user's vision can also be measured using the display.
  • glasses with lenses that match your distance vision corrects the user's distance vision, but may distort the user's near focus. For example, if the myopia of the distance vision is overcorrected or if the user has presbyopia, an additional lens (or refractive power, power) is needed to match the near focus.
  • a method of correcting vision by a vision correction device including a focus adjustment lens includes a first dioptric power for matching distance focus based on the user's distance vision acuity. ), determining; determining a second refractive power to match near focus based on the user's near-corrected visual acuity measured based on the first refractive power; determining at least one third power to apply to the focusing lens based on the first power and the second power; and controlling the focus adjustment lens based on at least one third refractive power.
  • Determining at least one third refractive power may include determining whether the user has presbyopia; Based on the determination that the user does not have presbyopia, determining a refractive power obtained by removing overcorrection of the first refractive power based on the second refractive power as at least one third refractive power; And based on the determination that the user is presbyopic, it may include determining the fourth refractive power and the first refractive power to correct the user's near vision as the third refractive power.
  • a method of correcting vision by a vision correction device including a focusing lens comprising: measuring distance vision of a user; and measuring the user's near-corrected visual acuity based on the first refractive power.
  • the user's near-corrected vision may be the user's near-vision measured based on a focus adjustment lens to which the first refractive power is applied.
  • Controlling the focusing lens based on at least one third refractive power includes controlling a first area of the focusing lens based on the first refractive power, and controlling a second area of the focusing lens based on the fourth refractive power. It may include;
  • Controlling the focusing lens based on the at least one third refractive power may include: identifying a distance between the vision correction device and a predetermined object; determining whether the distance between the vision correction device and a predetermined object is less than a critical distance; Based on the distance between the vision correction device and the predetermined object being determined to be less than a critical distance, controlling the focus adjustment lens based on the first refractive power; and controlling the focus adjustment lens based on the fourth refractive power based on the distance between the vision correction device and the predetermined object being determined to be greater than or equal to the critical distance.
  • the step of controlling the focus adjustment lens based on at least one third refractive power further includes obtaining gaze information of the user, and the step of identifying the distance between the vision correction device and the predetermined object includes: It may include identifying the distance between the vision correction device and a predetermined object based on gaze information.
  • a vision correction device includes a focusing lens; a storage unit that stores a program including at least one instruction; and at least one processor executing at least one instruction stored in the storage unit, wherein the at least one processor executes the at least one instruction to match the distance focus based on the distance vision acuity of the user.
  • at least one third refractive power to be applied to the focusing lens may be determined, and the focusing lens may be controlled based on the at least one third refractive power.
  • At least one processor determines whether the user is presbyopic, and based on the determination that the user is not presbyopic, determines a refractive power obtained by removing overcorrection of the first refractive power based on the second refractive power as at least one third refractive power, and the user If the user has presbyopia, the fourth refractive power and the first refractive power for correcting the user's near vision may be determined as at least one third refractive power.
  • At least one processor may measure the user's distance vision and measure the user's near-corrected vision based on the first refractive power.
  • the user's near-corrected vision may be the user's near-vision measured based on a focus adjustment lens to which the first refractive power is applied.
  • the at least one processor may control a first area of the focusing lens based on a first refractive power and control a second area of the focusing lens based on a fourth refractive power.
  • At least one processor identifies a distance between the vision correction device and the predetermined object, determines whether the distance between the vision correction device and the predetermined object is less than a threshold distance, and determines whether the distance between the vision correction device and the predetermined object is less than a threshold distance. Based on the distance being determined to be less than the distance, the focusing lens is controlled based on the first refractive power, and based on the distance between the vision correction device and the predetermined object being determined to be greater than or equal to the critical distance, the focusing lens is controlled based on the fourth refractive power. It can be controlled based on .
  • At least one processor may acquire the user's gaze information and identify the distance between the vision correction device and a predetermined object based on the user's gaze information.
  • a computer-readable recording medium on which a program for executing the above-described method is recorded is provided.
  • FIG. 1 is a diagram showing an example of a vision correction device according to an embodiment of the present disclosure.
  • Figure 2 is a block diagram of a vision correction device according to an embodiment of the present disclosure.
  • Figure 3a shows the structure of the human eye.
  • Figure 3b is a diagram briefly showing a case in which an emmetropic image is formed.
  • Figure 4a shows changes in the lens according to the distance between the human eye and the object.
  • Figure 4b shows changes in the lens according to the distance between the human eye and the object.
  • Figure 5a shows an image formed when there is a refractive error due to myopia and a method for correcting it.
  • Figure 5b shows the image formed when there is a refractive error due to myopia and a method for correcting it.
  • Figure 5c shows the image formed when there is a refractive error due to myopia and its correction method.
  • Figure 5d shows the image formed when there is a refractive error due to myopia and the method for correcting it.
  • Figure 6a shows the image formed when there is a refractive error due to hyperopia and its correction method.
  • Figure 6b shows the image formed when there is a refractive error due to hyperopia and its correction method.
  • Figure 6c shows the image formed when there is a refractive error due to hyperopia and its correction method.
  • Figure 6d shows the image formed when there is a refractive error due to hyperopia and its correction method.
  • Figure 7a shows the image formed when there is a refractive error due to astigmatism and a method for correcting it.
  • Figure 7b shows the image formed when there is a refractive error due to astigmatism and its correction method.
  • Figure 7c shows the image formed when there is a refractive error due to astigmatism and its correction method.
  • Figure 7d shows the image formed when there is a refractive error due to astigmatism and its correction method.
  • FIG. 8A shows electrode arrangement of a focus adjustment lens in a vision correction method according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 8B shows electrode arrangement of a focus adjustment lens in a vision correction method according to an embodiment of the present disclosure.
  • Figure 8c is a perspective view showing a focus adjustment lens according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 8D is a perspective view illustrating an operation of a vision correction device according to an embodiment of the present disclosure to adjust the refractive power of a focus area of a focus adjustment lens.
  • FIG. 8E is a diagram for explaining the concept of vergence of a focus adjustment lens, which is a component of a vision correction device according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 8F is a diagram for explaining the concept of vergence of a focus adjustment lens, which is a component of a vision correction device according to an embodiment of the present disclosure.
  • Figure 9 is a flowchart of a vision correction method according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 10A shows a method of measuring distance vision in a vision correction method according to an embodiment of the present disclosure.
  • Figure 10b shows a method of measuring near vision in the vision correction method according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 11A is a diagram illustrating a method of measuring near vision using a vision correction device in a vision correction method according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 11B is a diagram for explaining a method of measuring near vision using a vision correction device in a vision correction method according to an embodiment of the present disclosure.
  • Figure 12 is a flowchart of a vision correction method according to an embodiment of the present disclosure.
  • Figure 13 is a flowchart of a vision correction method according to an embodiment of the present disclosure.
  • Figure 14 is a flowchart of a vision correction method according to an embodiment of the present disclosure.
  • Figure 15 is a flowchart of a vision correction method according to an embodiment of the present disclosure.
  • the expression “at least one of a, b, or c” refers to “a”, “b”, “c”, “a and b”, “a and c”, “b and c”, “a, b and c”, or variations thereof.
  • 'Augmented Reality (AR)' means showing virtual images together in the physical environment space of the real world, or showing real objects and virtual images together.
  • 'Augmented Reality Device' refers to a device that can express 'Augmented Reality', and is generally an augmented reality glasses device in the shape of glasses that a user wears on the face ( ⁇ ). It includes not only Augmented Reality Glasses, but also Head Mounted Display Apparatus (HMD) and Augmented Reality Helmet worn on the head.
  • HMD Head Mounted Display Apparatus
  • a 'real scene' is a scene of the real world that a user sees through an augmented reality device, and may include real world objects.
  • a 'virtual image' is an image generated through an optical engine and can include both static and dynamic images. These virtual images are displayed on a transparent display so that the user can observe them together with the real scene, and may be images representing information about real objects in the real scene, information about the operation of an augmented reality device, or a control menu.
  • a typical augmented reality device includes an optical engine to generate a virtual image composed of light generated from a light source, and a transparent material so that the virtual image generated by the optical engine can be guided to the user's eyes while also viewing scenes in the real world. It is provided with a wave guide (or waveguide) formed of.
  • augmented reality devices require users to observe scenes in the real world along with virtual images, so in order to guide the light generated by the optical engine to the user's eyes through a wave guide, the light path basically has a straight path. An optical element is needed to change .
  • the optical path may be changed using reflection by a mirror, etc., or the optical path may be changed through diffraction by a diffractive element such as a DOE (Diffractive optical element), HOE (Holographic optical element), etc., but is not limited to this. .
  • a diffractive element such as a DOE (Diffractive optical element), HOE (Holographic optical element), etc., but is not limited to this. .
  • FIG. 1 is a diagram showing an example of a vision correction device according to an embodiment of the present disclosure.
  • the vision correction device 1000 may be an augmented reality device, but is not limited thereto, and includes a focus adjustable lens that can adjust focus and corrects vision using the focus adjustable lens. It can include any device that performs a function.
  • the vision correction device 1000 is a glasses-type display device and may include a glasses-type body configured to be worn by a user.
  • the glasses-shaped body may include a frame (or rim) 110 and a support portion 190, and the support portion 190 may extend from the frame 110 and be used to seat the augmented reality device on the user's head.
  • the support portion 190 may include temples 190L and 190R and a nose support portion (not shown). Temples 190L and 190R extend from the frame 110 and may be used to secure the vision correction device 1000 to the user's head at the side portion of the spectacle-shaped body.
  • the nose support unit (not shown) extends from the frame 110 and may be used to seat the vision correction device 1000 on the user's nose, and may include, for example, a nose bridge and a glasses nose, but is not limited thereto.
  • a lens unit 1350 and a wave guide 1320 may be located in the frame 110.
  • the lens unit 1350 may include a lens unit 1350L for the left eye and a lens unit 1350R for the right eye.
  • the wave guide 1320 may be configured such that projected light is received in an input area, and at least a portion of the input light is output in an output area.
  • This wave guide 1320 may include a wave guide 1320L for the left eye and a wave guide 1320R for the right eye.
  • the lens unit 1350 may be configured as a focus adjustment lens. Unlike existing lenses in which the focal length or refractive power of the lens is fixed, the focus control lens is a lens whose shape or refractive power can be changed by external stimulation or device settings, and can be placed parallel to the wave guide 1320.
  • the unit of refractive power D is diopter, and refractive power is defined as the reciprocal of the focal distance (m).
  • the arrangement angle of the liquid crystal molecules disposed in the focus area of the focus control lens is changed, and through this, the refractive power (dioptric power or refractive power) of the focus area is adjusted.
  • the processor of the vision correction device 1000 may control the refractive power of the focus area and the refractive index of light passing through the focus area by executing instructions or program codes related to refractive power control.
  • the processor of the vision correction device 1000 can adjust the vergence of the focus adjustment lens 1350 by adjusting the refractive power of the focus area.
  • ‘Vergence’ is an index that indicates the degree to which light converges or diverges, and can be adjusted according to the refractive power of the lens.
  • the processor of the vision correction device 1000 may adjust the vergence of the focusing lens 1350 and the focal distance for the real object or virtual image by adjusting the refractive power of the focus area in the first direction. there is.
  • the vergence of the focus area is adjusted to the divergence direction, the path of light passing through the focus area becomes longer, so the focal distance for the real object or virtual image formed on the retina of the user's eye may become longer.
  • the processor of the vision correction device 1000 may correct the vision of the user's eyes by adjusting the refractive power of the focus area and the focal distance.
  • the focus adjustment lens 1350 can be used as a vision correction lens.
  • a specific embodiment in which the processor adjusts the refractive power of the focus area and changes the vergence of the focus area will be described in detail with reference to FIGS. 8C to 8F.
  • the lens unit 1350L for the left eye and the wave guide 1320L for the left eye may be placed in a position corresponding to the user's left eye
  • the lens unit 1350R for the right eye and the wave guide 1320R for the right eye may be placed in a position corresponding to the user's right eye.
  • the lens unit 1350L for the left eye and the wave guide 1320L for the left eye may be attached to each other
  • the lens unit 1350R for the right eye and the wave guide 1320R for the right eye may be attached to each other, but the present invention is not limited thereto.
  • the optical engine 1310 of the projector that projects display light containing an image may include an optical engine 1310L for the left eye and an optical engine 1310R for the right eye.
  • the optical engine 1310L for the left eye and the optical engine 1310R for the right eye may be located on both sides of the vision correction device 1000.
  • one optical engine 1310 may be included in the central portion around the nose support of the vision correction device 1000. Light emitted from the optical engine 1310 may be displayed through the wave guide 1320.
  • Figure 2 is a block diagram of a vision correction device according to an embodiment of the present disclosure.
  • the vision correction device 1000 may be an augmented reality device, but is not limited thereto, and may include any device that includes a focus adjustment lens and performs the function of correcting vision using the focus adjustment lens. You can.
  • the vision correction device 1000 includes a user input unit 1100, a microphone 1200, a display unit 1300, a camera module 1400, a gaze detection module 1500, a communication interface 1600, a storage unit 1700, a processor 1800, It may include a speaker (not shown), and a depth sensor (not shown). Additionally, the display unit 1300 may include a focus adjustment lens 1350.
  • the user input unit 1100 refers to a means through which a user inputs data to control the vision correction device 1000.
  • the user input unit 1100 includes a key pad, a dome switch, and a touch pad (contact capacitance type, pressure resistance type, infrared detection type, surface ultrasonic conduction type, and integral tension measurement). method, piezo effect method, etc.), a jog wheel, or a jog switch, but is not limited thereto.
  • Microphone 1200 receives external acoustic signals and processes them into electrical voice data.
  • the microphone 1200 may receive an acoustic signal from an external device or a speaker.
  • Various noise removal algorithms can be used to remove noise generated in the process of receiving an external acoustic signal through the microphone 1200.
  • the microphone 1200 can receive a user's voice input to control the vision correction device 1000.
  • the display unit 1300 displays and outputs information processed by the vision correction device 1000.
  • the display unit 1300 may display a user interface for photographing the surroundings of the vision correction device 1000 and information related to services provided based on the captured image of the vision correction device 1000.
  • the display unit 1300 may provide an Augmented Reality (AR) image.
  • the display unit 1300 may include an optical engine 1310 and a wave guide 1320.
  • the wave guide 1320 may be made of a transparent material that allows a portion of the back side to be visible when the user wears the vision correction device 1000.
  • the wave guide 1320 may be composed of a single-layer or multi-layer flat plate of transparent material that allows light to propagate while being reflected internally.
  • the wave guide 1320 faces the emission surface of the optical engine 1310 and can receive light of the virtual image projected from the optical engine 1310.
  • a transparent material means a material through which light can pass, and the transparency may not be 100% and may have a predetermined color.
  • the wave guide 1320 includes a transparent material, so that the user can not only view the virtual object of the virtual image through the display unit 1300, but also view the external real scene, so that the wave guide 1320 Guide 1320 may be referred to as a see through display.
  • the display unit 1300 can provide an augmented reality image by outputting a virtual object of a virtual image through the wave guide 1320.
  • the display unit 1300 may include a left display unit and a right display unit.
  • the display unit 1300 may include a focus adjustment lens 1350 as shown in FIG. 1 .
  • the focus adjustment lens 1350 can adjust the focal length of the AR image provided through the wave guide 1320 or the image viewed by the user through a display unit made of transparent material.
  • the focus adjustment lens 1350 may be made of a transparent material that allows a portion of the rear surface to be visible when the user wears the vision correction device 1000.
  • the dielectric constant of the focusing lens 1350 may vary due to external stimulation or electrical input applied to the focusing lens 1350, and if the dielectric constant changes, the refractive power of the focusing lens 1350 may vary, so the vision correction device 1000 may change the dielectric constant applied to the focusing lens 1350.
  • the refractive power of the focusing lens 1350 is adjusted by controlling external stimulation or electrical input.
  • a specific method of determining the refractive power of the focus adjustment lens 1350 by the vision correction device 1000 according to an embodiment of the present disclosure will be described later with reference to FIGS. 8 to 15.
  • the focus control lens 1350 is a lens that can change focus according to an electrical drive signal.
  • the focus adjustment lens 1350 may include a focus area that can change or adjust focus.
  • the focus control lens 1350 may be configured as an electrically tunable liquid crystal lens that includes liquid crystal molecules and can change focus according to an electrical driving signal.
  • the focusing lens 1350 changes the arrangement angle of the liquid crystal molecules disposed in a specific area (e.g., the focus area) according to the control voltage applied from the battery (not shown), thereby locally changing the refractive power. You can.
  • the area where focus is changed that is, the location of the focus area, may be moved on the focus adjustment lens 1350.
  • the control voltage may be controlled by the processor 1800 and applied to the focusing lens 1350 by the voltage control circuit. An embodiment in which the refractive power of the focus area is changed by applying a control voltage will be described in detail with reference to FIGS. 8C and 8D.
  • the focus adjustment lens 1350 includes a left eye varifocal lens 1350L (see FIG. 1) disposed in an area corresponding to the user's left eye and a right eye varifocal lens 1350R disposed in an area corresponding to the right eye. (See Figure 1).
  • the left eye varifocal lens 1350L and the right eye varifocal lens 1350R may each be composed of a single lens, but are not limited to this. In one embodiment of the present disclosure, the left eye varifocal lens 1350L and the right eye varifocal lens 1350R may each be composed of a plurality.
  • the display unit 1300 may measure near vision based on a virtual image projected on the waveguide 1320 using a plurality of focus adjustment lenses 1350. You can adjust the distance at which the is displayed. A specific method of measuring near vision by the vision correction device 1000 according to an embodiment of the present disclosure will be described later with reference to FIG. 11B.
  • the camera module 1400 can take pictures of the surroundings of the vision correction device 1000.
  • the camera module 1400 can obtain image frames such as still images or videos through an image sensor when an application requiring a shooting function is executed. Images captured through the image sensor may be processed through the processor 1800 or a separate image processor (not shown).
  • the camera module 1400 may include, for example, at least one of a rotatable RGB camera module or a plurality of depth camera modules, but is not limited thereto.
  • the gaze detection module 1500 can detect and track the gaze of a user wearing the vision correction device 1000.
  • the gaze detection module 1500 may be installed in a direction toward the user's eyes and can detect the gaze direction of the user's left eye and the gaze direction of the user's right eye. Detecting the user's gaze direction may include obtaining gaze information related to the user's gaze.
  • the gaze detection module 1500 may include a gaze tracking sensor 1510 capable of emitting and receiving IR light to detect the user's gaze.
  • the gaze tracking sensor 1510 includes a light emitting unit 1520 that emits IR light and a light receiving unit 1530 that receives IR light, and can obtain information related to the eyes and gaze of a user wearing the vision correction device 1000.
  • the light emitting unit 1520 of the gaze detection module 1500 may emit IR light so that the IR light is directed to the user's eyes. Additionally, IR light reflected from the user's eyes may be received by the light receiver 1530 of the gaze detection module 1500.
  • the light receiver 1530 may be disposed in the vision correction device 1000 at a position where it can receive IR light reflected from the user's eyes.
  • the light emitting unit 1520 and the light receiving unit 1530 of the gaze detection module 1500 may be disposed on the inner side of the support unit 190, which is located between the support unit 190 and the user's eyes.
  • the vision correction device 1000 may further include a light reflection unit (not shown), and the light emitting unit 1520 and the light receiving unit 1530 are arranged to face the light reflection unit (not shown) in the support unit 190 of the vision correction device 1000. It can be.
  • the light emitting unit 1520 and the light receiving unit 1530 may be located on the support portion 190 of FIG. 1 that supports the vision correction device 1000 on the user's face, such as the temple and nose support portion of FIG. 1 .
  • the light reflection unit may reflect light emitted from the light emitting unit 1520.
  • the light reflection unit (not shown) and the wave guide 1320 may be placed in a position facing the user's eyes, and the light reflection unit (not shown) and the wave guide 1320 may be attached to each other.
  • IR light emitted from the light emitting unit 1520 may be reflected by a light reflection unit (not shown) and directed to the user's eyes, and IR light reflected back from the user's eyes may be reflected by a light reflection unit (not shown). It can be directed to the optical receiver 1530.
  • the gaze detection module 1500 may provide sensor data to the processor 1800, and the processor 1800 may obtain user gaze information based on the sensor data.
  • the sensor data is data acquired by the eye tracking sensor 1510 of the gaze detection module 1500, and includes the type of IR light emitted from the light emitting unit 1520 (e.g., point light, linear light, surface light), and the IR light emitted from the light emitting unit 1520. It may include data indicating the characteristics, data on the emission area of the IR light emitted from the light emitting unit 1520, and characteristics of the IR light received from the light receiving unit 1530.
  • the user's eye gaze information is information related to the user's gaze and can be generated by analyzing sensor data, for example, the location of the user's pupil, the location of the center point of the pupil, and the location of the user's iris. , may include information about the center of the user's eyes, the location of the user's eye sparkle feature point, the user's gaze point, the user's gaze direction, etc., but is not limited thereto.
  • the user's gaze direction may be, for example, the direction of gaze from the center of the user's eyes to the gaze point at which the user gazes.
  • the user's gaze direction may be represented by a vector value from the center of the user's left eye toward the gaze point and a vector value from the center of the user's right eye toward the gaze point, but is not limited thereto.
  • the gaze detection module 1500 may detect sensor data including information related to the eyes and gaze of a user wearing the vision correction device 1000 at predetermined time intervals.
  • the communication interface 1600 can transmit and receive data to receive services related to the vision correction device 1000 with an external device (not shown) and a server (not shown).
  • the storage unit 1700 can store a program to be executed by the processor 1800, which will be described later, and can store data input to or output from the vision correction device 1000.
  • the storage unit 1700 may include at least one of internal memory (not shown) or external memory (not shown).
  • Built-in memory includes, for example, volatile memory (e.g., DRAM (Dynamic RAM), SRAM (Static RAM), SDRAM (Synchronous Dynamic RAM), etc.), non-volatile memory (e.g., OTPROM (One Time Programmable ROM), etc. ), PROM (Programmable ROM), EPROM (Erasable and Programmable ROM), EEPROM (Electrically Erasable and Programmable ROM), Mask ROM, Flash ROM, etc.), hard disk drive (HDD), or solid state drive (SSD). It can be included.
  • volatile memory e.g., DRAM (Dynamic RAM), SRAM (Static RAM), SDRAM (Synchronous Dynamic RAM), etc.
  • non-volatile memory e.g., OTPROM (One Time Programmable ROM), etc.
  • PROM Programmable ROM
  • the processor 1800 may load commands or data received from at least one of the non-volatile memory or other components into the volatile memory and process them. Additionally, the processor 1800 may store data received or generated from other components in non-volatile memory. External memory is, for example, at least one of CF (Compact Flash), SD (Secure Digital), Micro-SD (Micro Secure Digital), Mini-SD (Mini Secure Digital), xD (extreme Digital), or Memory Stick. It can be included.
  • CF Compact Flash
  • SD Secure Digital
  • Micro-SD Micro Secure Digital
  • Mini-SD Mini Secure Digital
  • xD Extreme Digital
  • Memory Stick Memory Stick
  • Programs stored in the storage unit 1700 may be classified into a plurality of modules according to their functions. For example, they may include a vision correction module 1710, a refractive power determination module 1730, and a refractive power application module 1750.
  • the refractive power determination module 1730 may include a memory (not shown).
  • the memory (not shown) included in the refractive power determination module 1730 includes a first refractive power determination module 1731, a second refractive power determination module 1732, and The third refractive power determination module 1733 may be stored as firmware.
  • Processor 1800 controls the overall operation of vision correction device 1000.
  • the processor 1800 generally controls the user input unit 1100, microphone 1200, display unit 1300, camera module 1400, gaze detection module 1500, communication interface 1600, and storage unit 1700 by executing programs stored in the storage unit 1700. can do.
  • the processor 1800 may correct the user's vision by executing the vision correction module 1710, the refractive power determination module 1730, and the refractive power application module 1750 stored in the storage unit 1700.
  • the vision correction device 1000 may include a plurality of processors 1800, and the vision correction module 1710, the refractive power determination module 1730, and the refractive power application module 1750 may be executed by the plurality of processors 1800.
  • some of the vision correction module 1710, the power determination module 1730, and the power application module 1750 are executed by a first processor (not shown), and some of the vision correction module 1710, the power determination module 1730, and the power application module 1750 are executed by a first processor (not shown). The remainder may be executed by a second processor (not shown), but is not limited thereto.
  • the processor 1800 may determine the refractive power to be applied to the focusing lens 1350 by executing a refractive power determination module 1730 and control the focusing lens by executing a refractive power application module 1750, and the focusing lens 1350 controlled by the processor 1800 may determine the refractive power to be applied to the focusing lens 1350.
  • the user's vision can be corrected by refracting the light.
  • the vision correction module 1710 may include a first refractive power determination module 1731, a second refractive power determination module 1732, and a third refractive power determination module 1733, and the third refractive power determination module 1733 may include a presbyopia determination module 1734.
  • the first refractive power determination module 1731 determines the first refractive power for distance focus matching based on the user's distance vision. If the user has myopia, the distant focus of light passing through the lens is formed in front of the retina, so the first refractive power has a negative value, and the size of the first refractive power may vary depending on the degree of myopia of the user.
  • a lens with negative refractive power e.g., a concave lens spreads the light incident on the lens, so when negative refractive power is applied to the focusing lens 1350, the far focal length of the light passing through the lens becomes longer, forming a far image on the retina. It can be.
  • the second refractive power determination module 1732 determines the second refractive power for near focus matching based on the user's near-corrected visual acuity measured based on the first refractive power.
  • the user's near-corrected visual acuity measured based on the focus adjustment lens 1350 to which the first refractive power is applied requires additional refractive power adjustment, that is, a second refractive power, to match the near focus.
  • additional refractive power adjustment that is, a second refractive power
  • the near focus of light passing through the lens is formed behind the retina, so the second refractive power has a positive value compared to the first refractive power, and the size of the second refractive power is determined by the degree of the user's presbyopia or It may vary depending on the degree of myopia overcorrection.
  • a lens with positive refractive power collects the light incident on the lens, so when positive refractive power is applied to the focusing lens 1350, the near-focus distance of the light passing through the lens is shortened, causing a near-field image to appear on the retina. can be formed.
  • the third refractive power determination module 1733 determines the third refractive power to be applied to the focus adjustment lens based on the first refractive power and the second refractive power.
  • the presbyopia determination module 1734 determines whether the user has presbyopia based on the user's age or second refractive power.
  • the vision correction device 1000 asks the user's age using an output means such as a display 1300 or a speaker (not shown), and obtains the user's age information using an input means such as the user input unit 1100, microphone 1200, or gaze detection module 1500.
  • Presbyopia develops with age, and the incidence rate is almost 100%, so it can be assumed that people over a certain threshold age have presbyopia.
  • the prescribed threshold age may vary depending on race, region, or other living circumstances.
  • the second refractive power generally has a larger value in the case of presbyopia, it can be assumed that presbyopia exists when the size of the second refractive power is greater than a predetermined threshold.
  • the third refractive power determination module 1733 removes the overcorrection from the first refractive power based on the second refractive power.
  • the third refractive power may be determined as the sum of the first refractive power and the second refractive power. In this case, one refractive power for correcting the user's myopia may be determined as the third refractive power.
  • the third refractive power determination module 1733 determines the fourth refractive power for near focus matching based on the remaining accommodation power and the second refractive power of the user's eye. If the user has presbyopia and a separate refractive power is prescribed for near focus matching, the third refractive power may be composed of a plurality of refractive powers including a first refractive power for far focus matching and a fourth refractive power for near focusing.
  • the refractive power application module 1750 controls the focus adjustment lens 1350 based on the third refractive power.
  • the refractive power of the focus control lens 1350 may vary depending on external stimuli or device settings.
  • the refractive power can be adjusted by adjusting the voltage applied to each electrode according to the electrode arrangement on the LC element.
  • the refractive power application module 1750 may control the focus control lens 1350 by determining the voltage to be applied to the focus control lens and applying the determined voltage to the focus control lens 1350 through the processor 1800.
  • the electrode arrangement of the LC lens will be described later in FIGS. 8A and 8B.
  • the refractive power application module 1750 when it is determined that the user has presbyopia, includes a gaze detection module to appropriately control the variable lens according to the refractive power for correcting distance vision and the refractive power for correcting near vision. Based on the output of the 1500 or the depth sensor (not shown), the refractive power of the focus adjustment lens 1350 can be controlled differently when the user is looking at a distant object and when the user is looking at a close object.
  • the refractive power application module 1750 distinguishes areas of the focus adjustment lens 1350 and applies refractive power for distance vision correction to the first area and to the second area. can control the focusing lens 1350 to apply refractive power for near vision correction.
  • the storage unit 1700 may further include a vision measurement module 1770, and the vision measurement module 1770 may include a distance vision measurement module 1771 and a near vision measurement module 1772.
  • the storage unit includes the visual acuity measurement module 1770, a visual acuity chart for visual acuity measurement is displayed on the wave guide 1320 of the display unit 1350, and distance visual acuity measurement and near visual acuity measurement are performed based on the output of the eye tracking module 1500 or the user response. can do.
  • a method of measuring near vision and a method of measuring distance vision will be described later with reference to FIGS. 10A to 11B.
  • Figure 3a shows the structure of the human eye.
  • the human eye 100 is a visual organ that transmits visual information to the brain through a multi-stage structure. It constantly regulates the amount of light entering the eye, focuses on the distance at which an object is located, and immediately transmits it to the brain. Create a video.
  • the eyeball 100 includes cornea 110, iris 120, lens 130, ciliary body 140, retina 150, conjunctiva 160, sclera 170, choroid 180, and It is made up of various structures, including the macula 190.
  • the cornea 110 refers to the part located on the outermost surface of the eye where the sclera 170 extends to the front of the eye and covers the black part of the eye.
  • the cornea 110 serves as a window to the eye, protects the eye from the outside, allows light to pass through, and refracts the passed light.
  • the iris 120 is a donut-shaped membrane around the pupil and is located between the cornea 110 and the lens 130. It controls the size of the pupil through contraction and relaxation to control the amount of light entering the eyeball 100.
  • the lens 130 refers to a transparent tissue in the shape of a biconvex lens located behind the iris 120 and in front of the vitreous body inside the eye. When light passes through, it collects the light and forms an image on the retina 150, and adjusts the thickness and curvature of the lens 130 to achieve focus.
  • the top and bottom of the lens 130 are connected to the ciliary muscle by the ciliary zonule, which is a thin fiber.
  • the ciliary body 140 is located between the choroid 180 and the iris 120 and surrounds the lens 130.
  • the ciliary body 140 fixes the lens 130 with the ciliary body zonules and simultaneously adjusts focus by changing the curvature of the lens 130 with the ciliary muscle.
  • the ciliary muscle contracts, the ciliary zonules that hold the lens 130 are stretched and the lens 130 thickens, focusing on nearby objects.
  • the ciliary muscles relax, the ciliary zonules shorten and the lens 130 becomes thin, allowing distant objects to come into focus.
  • Retina 150 is a transparent nervous tissue located at the back of the eye and covering about 2/3 of the inside of the eye, meaning the innermost part of the eye wall.
  • Retina 150 is made up of nerve cells and glial cells, has many cones, which are cells that detect color, and has a slightly concave fovea that has the best resolution.
  • the fovea is the part where light passes vertically through the center of the cornea and lens, and the macula 190, the yellow part around the fovea, is the center of vision.
  • Figure 3b is a diagram briefly showing a case in which an emmetropic image is formed.
  • Eye Light coming from a distance greater than 5-6 meters can be assumed to enter the eye parallel to the eye.
  • Parallel rays of light incident on the eye are refracted by the cornea and lens, and an accurate image can be recognized only when the refracted light meets the retina and forms an image.
  • emmetropia or normal It is called eye.
  • emmetropia means that parallel rays of light reflected from an object located at a distance of 5-6 m and incident on the eye are refracted by the lens to form a focus 151 on the retina 150, that is, when an image is formed on the retina 150.
  • the relationship between the refractive power of the cornea and lens and the ocular axis must be well matched.
  • myopia failure to achieve emmetropic vision, for example, when a focus is created in front of the cornea, is called myopia, and when a focus is created behind the cornea, it is called hyperopia.
  • myopia or hyperopia the relationship between the eye and the image and the correction method will be described later with reference to FIGS. 5A to 6D.
  • the corneal refractive power is known to be an average of 51.2D at birth and an average of 43.5D for adults
  • the lens refractive power is an average of 34.3D at birth and an average of 18.8D for adults
  • the axial length is known to be an average of 16.8mm at birth and an average of 23.6mm for adults.
  • a person's visual acuity is hyperopic at +2 ⁇ 3D
  • the length of the eye axis increases significantly until the age of 3, and reaches adult length at about 14 years of age.
  • the length of the eye axis increases and the curvature of the cornea and lens decreases, making the eyes gradually emmetropic.
  • non-emmetropia may occur due to refractive errors such as myopia, hyperopia, or astigmatism.
  • Figures 4a and 4b show changes in the lens according to the distance between the human eye and the object.
  • a person can perceive objects clearly only when the light entering the eye passes through the cornea and lens and is appropriately refracted to create an accurate focus at the fovea.
  • the refractive power of the cornea is fixed at approximately 23°, but the thickness of the lens can be adjusted, so in young people, the refractive power of the lens can vary between 11° and 18°.
  • the unit of refractive power is diopter D, commonly called power, and is determined as the reciprocal of the origin distance (m) or the reciprocal of the focal length (m) in optical lenses.
  • the ciliary muscle 401 relaxes, the ciliary zonule 403 becomes shorter, and the lens 402 becomes thinner.
  • the lens 130 becomes thinner, it can focus on distant objects.
  • the ciliary muscle 401 contracts, the ciliary zonule 403 stretches, and the lens 130 becomes thicker. As the lens 130 becomes thicker, the refractive power increases, allowing you to focus on nearby objects.
  • Presbyopia can be diagnosed when the near point, which is the closest distance that can be seen clearly when the adjustment is maximized, is less than 25 cm, that is, when the adjustment power is more than 4D.
  • the near point which is the closest distance that can be seen clearly when the adjustment is maximized
  • the adjustment power is more than 4D.
  • Figures 5a to 5d show images formed when there is a refractive error due to myopia and a method for correcting the same.
  • Figures 5a and 5b are diagrams showing the formation of a focus and image of myopia.
  • Figures 5c and 5d are diagrams showing a method of correcting myopia using a lens.
  • a concave lens is used as shown in Figure 5c to refract the light incident on the lens to diverge outward, causing the light entering the eye to be refracted by the lens. Even if it is strongly refracted, an image can be formed on the retina.
  • the vision correction device 1000 may perform the same function by using a focus adjustment lens 1350 instead of a concave lens. Since the focusing lens 1350 can adjust the refractive power according to external stimuli or applied voltage, the light incident on the lens is refracted to spread outward by adjusting the voltage of the focusing lens 1350 so that the refractive power of the focusing lens 1350 is smaller than that of air. You can do it.
  • Figures 6a to 6d show images formed when there is a refractive error due to hyperopia and a method for correcting the same.
  • Figures 6a and 6b are diagrams showing the formation of a focus and image of hyperopia.
  • Figures 6c and 6d are diagrams showing a method of correcting hyperopia using a lens.
  • the vision correction device 1000 may perform the same function by using a focus adjustment lens 1350 instead of a convex lens. Since the focusing lens 1350 can adjust the refractive power according to external stimuli or applied voltage, the light incident on the lens is refracted to converge inward by adjusting the voltage of the focusing lens 1350 so that the refractive power of the focusing lens 1350 is greater than that of air. You can do it.
  • Figures 7a to 7d show images formed when there is a refractive error due to astigmatism and a method for correcting the same.
  • Figures 7a and 7b are diagrams showing the formation of a focus and image of astigmatism.
  • Astigmatism and hyperopia, or astigmatism and myopia, may exist simultaneously, in which case the image may be formed behind the retina or in front of the retina, respectively.
  • this specification assumes that only astigmatism exists.
  • the refractive power of the eye is not the same across all meridians, resulting in two or more focuses rather than a single point.
  • the refractive surface is not spherical but has a distorted shape. Referring to FIG. 7B, an image formed by multiple focal points may be perceived as distorted by a person.
  • Figures 7c and 7d are diagrams showing a method of correcting astigmatism using a lens.
  • astigmatism is caused by asymmetric refraction, so in order to apply different refraction of light incident to each part of the eye, the refraction is adjusted using a cylindrical lens as shown in Figure 7c, so that the light entering the eye changes. This can be refracted in the lens to form a single focus.
  • the vision correction device 1000 may perform the same function by using a focus adjustment lens 1350 instead of a cylindrical lens. Since the focus control lens 1350 can adjust the refractive power according to external stimuli or applied voltage, the voltage of the focus control lens is adjusted so that the refractive power of each part of the focus control lens 1350 is applied differently, so that the light incident on the lens reduces the refractive error of the lens. It can be refracted to complement.
  • Figures 8a and 8b show electrode arrangements of a focus adjustment lens in a vision correction method according to an embodiment of the present disclosure.
  • the focus control lens 1350 may be implemented using a liquid crystal (LC) device, and the focus control lens 1350 implemented using an LC device will be referred to as an LC lens.
  • LC liquid crystal
  • Electrodes for driving an LC lens can be configured in various ways. Vision correction using an LC lens means applying an appropriate voltage to the electrode of the LC element to adjust the refractive power of the LC element to be the same as the refractive power for vision correction.
  • a cylindrical focusing lens may be implemented using an LC lens composed of strip electrodes.
  • strip-shaped electrodes are placed in the left-right, top-bottom, or diagonal directions of the focusing lens and the applied voltage is adjusted to adjust the angle.
  • a cylindrical focusing lens whose refractive power changes in different directions can be implemented.
  • a focus control lens may be implemented using an LC lens composed of pixelated electrodes.
  • a GRIN (gradient index) spherical lens whose refractive power changes continuously depending on the position can be implemented.
  • a pixel-type electrode can be formed by arranging two strip-type electrodes to cross each other in directions orthogonal to each other (for example, horizontal and vertical directions), and a lens in each orthogonal direction. movement is possible.
  • Figure 8c is a perspective view showing a focus adjustment lens according to an embodiment of the present disclosure.
  • the focusing lens 1350 may include a liquid crystal layer 1350l, a common electrode 1350CE, a transparent film 1350F, and an excitation electrode 1350e.
  • the focus adjustment lens 1350 may further include a transparent layer formed in contact with the lower surface of the common electrode 1350CE.
  • the focus control lens 1350 is an electrically tunable liquid crystal lens (electrically tunable liquid) that can adjust the refractive index of light by changing the arrangement angle of the liquid crystal molecules 1350m based on the control voltage applied from the power supply unit (VAC) through the excitation electrode 1350e.
  • Crystal lens may include an electro-optic material with a pixel grid. Pixels can be arranged in a matrix of N rows and M columns. Each of the N ⁇ M pixels can accommodate a set of possible values (gray level) independent of all other pixels.
  • the liquid crystal layer 1350l may be an electro-optical layer including a plurality of liquid crystal molecules 1350m.
  • the liquid crystal layer 1350l may be an electro-optical layer in which the physical properties of the liquid crystal are changed by an applied control voltage.
  • the liquid crystal layer 1350l may be composed of a polarization-independent liquid crystal layer (eg, cholesteric liquid crystal).
  • the liquid crystal layer 1350l changes the arrangement angle of the liquid crystal molecules 1350m disposed in a specific region in the active region by the control voltage applied through the excitation electrode 1350e, so that the refractive index of the specific region can be locally adjusted.
  • the common electrode 1350CE and the excitation electrode 1350e may receive a control voltage from a power supply unit (VAC), and apply the supplied control voltage to the liquid crystal layer 1350l.
  • VAC power supply unit
  • the common electrode 1350CE may be disposed in contact with the first side 1350-1 of the liquid crystal layer 1350l.
  • the excitation electrode 1350e may be disposed in contact with the upper surface of the transparent thin film 1350F on the second surface 1350-2 opposite the first surface 1350-1 of the liquid crystal layer 1350l.
  • the excitation electrode 1350e may include a first array excitation electrode and a second array excitation electrode oriented in a direction perpendicular to the X-axis and Y-axis on the upper surface of the transparent thin film 1350F.
  • the first array excitation electrode and the second array excitation electrode may each include parallel strips of conductive material extending over the active area.
  • the excitation electrode 1350e may be made of a transparent conductive material such as indium tin oxide (ITO).
  • a pixel may be defined by an area where the strip of the first array excitation electrode overlaps with the strip of the second array excitation electrode.
  • the center-to-center distance between the strips of the first array excitation electrodes and the straps of the second array excitation electrodes may define the pitch of the pixel array, and the width of the strips may define the size of the pixels.
  • the processor 1800 may apply a control voltage waveform having a phase modulation profile to the excitation electrode 1350e through a power supply unit (VAC) and modulate the control voltage applied to the excitation electrode 1350e.
  • VAC power supply unit
  • the refractive power of the focus adjustment lens 1350 may be adjusted locally in a specific area within the active area by the phase modulation profile of the applied control voltage.
  • the focus adjustment lens 1350 can function as a vergence lens according to the adjusted refractive power.
  • vergence is an index indicating the degree to which light converges or diverges, and can be adjusted according to the refractive power of the focusing lens 1350.
  • the focus adjustment lens 1350 may adjust vergence by changing the light ray or light path by adjusting the refractive power of the lens.
  • the processor 1800 can change the focal length by adjusting the vergence of a specific area, that is, the focus area, of the focusing lens 1350.
  • a specific method by which the processor 1800 determines the position of the focus area 1350A (see FIG. 8D) of the focusing lens 1350 and adjusts the refractive power of the focus area 1350A will be described in detail with reference to FIG. 8D.
  • FIG. 8D is a perspective view illustrating an operation of a vision correction device according to an embodiment of the present disclosure to adjust the refractive power of a focus area of a focus adjustment lens.
  • the focusing lens 1350 includes a liquid crystal layer 1350l, liquid crystal molecules 1350m, a common electrode 1350CE, a plurality of driver terminals 1350d, a plurality of first array excitation electrodes 1350e-1 to 1350e-5, and a plurality of second array excitation electrodes. It may include electrodes 1350e-6 to 1350e-10, and a transparent thin film 1350F. In FIG. 8D , unlike FIG. 8C , the transparent thin film 1350F is not shown for convenience of explanation.
  • the plurality of first array excitation electrodes 1350e-1 to 1350e-5 may be arranged along the X-axis direction, and the plurality of second array excitation electrodes 1350e-6 to 1350e-10 may be arranged along the Y-axis direction.
  • the plurality of first array excitation electrodes 1350e-1 to 1350e-5 and the plurality of second array excitation electrodes 1350e-6 to 1350e-10 may be arranged to be orthogonal to each other.
  • Each of the plurality of first array excitation electrodes 1350e-1 to 1350e-5 includes a plurality of driver terminals 1350d that control the control voltage applied from the power supply unit (VAC) to the plurality of first array excitation electrodes 1350e-1 to 1350e-5. can be connected
  • Each of the plurality of second array excitation electrodes 1350e-6 to 1350e-10 has a plurality of driver terminals 1350d that control the control voltage applied from the power supply unit (VAC) to the plurality of second array excitation electrodes 1350e-6 to 1350e-10. can be connected
  • the controller 1800C may be electrically and/or physically connected to a plurality of driver terminals 1350d and a power supply unit (VAC).
  • VAC power supply unit
  • the controller 1800C is shown as a separate component from the processor 1800, but is not limited thereto. In one embodiment of the present disclosure, the controller 1800C and processor 1800 may be integrated into one configuration.
  • the controller 1800C controls the control voltage applied to the plurality of first array excitation electrodes 1350e-1 to 1350e-5 and the plurality of second array excitation electrodes 1350e-6 to 1350e-10 by controlling the plurality of driver terminals 1350d, Through this, the arrangement angle of liquid crystal molecules placed in a specific area can be adjusted.
  • the focus adjustment lens 1350 does not include a plurality of driver terminals 1350d
  • the controller 1800C includes a plurality of first array excitation electrodes 1350e-1 to 110e-5 and a plurality of first array excitation electrodes 1350e-1 to 110e-5. It may be directly connected to the second array excitation electrodes 1350e-6 to 110e-10.
  • the gaze tracking sensor 1510 may obtain a gaze vector by tracking the gaze direction of the user's eyes and provide the obtained gaze vector to the processor 1800. Based on the vector direction of the gaze vector, the processor 1800 may calculate the position coordinate value of the area where the gaze reaches among the entire area of the focusing lens 1350, and provide information about the calculated position coordinate value to the controller 1800C. .
  • the controller 1800C may determine the focus area 1350A, which is the target area to adjust focus, based on the position coordinate values obtained from the processor 1800.
  • a plurality of first array excitation electrodes 1350e-1 to 1350e are used. -Voltage is controlled to be applied to the second excitation electrode 1350e-2, the third excitation electrode 1350e-3, and the fourth excitation electrode 1350e-4 among the plurality of second array excitation electrodes 1350e-6 to 1350e-10. It is necessary to control voltage to be applied to the seventh excitation electrode 1350e-7, the eighth excitation electrode 1350e-8, and the ninth excitation electrode 1350e-9.
  • the controller 1800C controls a plurality of driver terminals 1350d to generate the second excitation electrode 1350e-2, the third excitation electrode 1350e-3, and the fourth excitation electrode 1350e- by the power supply unit (VAC). Voltage can be controlled to be applied to 4, and voltage can be controlled to be applied to the seventh excitation electrode 1350e-7, the eighth excitation electrode 1350e-8, and the ninth excitation electrode 1350e-9.
  • the controller 1800C connects a plurality of driver terminals 1350d so that no voltage is applied to the first excitation electrode 1350e-1, the fifth excitation electrode 1350e-5, the sixth excitation electrode 1350e-6, and the tenth excitation electrode 1350e-10. You can control it.
  • the controller 1800C not only performs control of applying or not applying a control voltage from the power supply unit (VAC), but can also control the size of the control voltage applied from the power supply unit (VAC). Controller 1800C can adjust the size of the arrangement angle of liquid crystal molecules by controlling the size of the applied control voltage. For example, the controller 1800C applies the control voltage applied to the second excitation electrode 1350e-2 to a first magnitude through a plurality of driver terminals 1350d, and the control voltage applied to the third excitation electrode 1350e-3 to the first magnitude.
  • the arrangement angle of the liquid crystal molecules located in the area where the third excitation electrode 1350e-3 is disposed among the entire area of the liquid crystal layer 1350l is located in the area where the second excitation electrode 1350e-2 is disposed. It can be adjusted to an angle larger than the arrangement angle of the liquid crystal molecules.
  • the controller 1800C controls the phase profile of the control voltage applied to the plurality of first array excitation electrodes 1350e-1 to 1350e-5 and the plurality of second array excitation electrodes 1350e-6 to 1350e-10 through the plurality of driver terminals 1350d.
  • the focus area 1350A in which the arrangement angle of the liquid crystal molecules 1350m is changed in the entire area of the liquid crystal layer 1350l is determined, and the refractive power of the focus area 1350A can be adjusted.
  • FIGS. 8E and 8F are conceptual diagrams for explaining the concept of vergence of a focus adjustment lens, which is a component of a vision correction device according to an embodiment of the present disclosure.
  • the arrangement angle of the liquid crystal molecules 1350m disposed at a specific position in the active area will change. You can. As the arrangement angle of the liquid crystal molecules 1350m disposed in a specific area of the liquid crystal layer 1350l changes, the refractive index of light passing through the liquid crystal molecules 1350m may change. When the refractive index of light changes, the refractive power of the focusing lens 1350 changes, and thus the path of light passing through the focusing lens 1350 changes, thereby changing the vergence. Vergence is an index that indicates the degree to which light passing through the focusing lens 1350 converges or diverges. The vergence can be adjusted according to the refractive power of the focusing lens 1350.
  • the focusing lens 1350 is a convex lens. It can perform the same function as a convex lens. If positive vergence is formed, the focal length can be shortened.
  • the focusing lens 1350 is a concave lens. It can perform the same function as a concave lens. If negative vergence is formed, the focal length can be long.
  • Figure 9 is a flowchart of a vision correction method according to an embodiment of the present disclosure.
  • the vision correction device 1000 can correct the user's vision based on the user's distance vision and near vision.
  • the vision correction device 1000 may determine a first refractive power for distance focus matching based on the user's distance vision.
  • a lens with a first refractive power having a negative diopter may be prescribed based on the user's distance vision measurement results.
  • the far focus of light passing through the lens is formed in front of the retina, so the first refractive power has a negative value, and the size of the first refractive power is the degree of myopia of the user. It may vary depending on.
  • a lens with negative refractive power e.g., a concave lens spreads the light incident on the lens, so when negative refractive power is applied to the focusing lens 1350, the far focal length of the light passing through the lens becomes longer, forming a far image on the retina. It can be.
  • the vision correction device 1000 may determine a second refractive power for near focus matching based on the user's near-corrected visual acuity measured based on the first refractive power.
  • the vision correction device 1000 may correct the refractive power to be applied to the focus adjustment lens 1350 based on the user's near-corrected vision corrected by the first refractive power determined based on the distance vision measurement result. .
  • the focus adjustment lens to which the first refractive power is applied cannot match the focus of light reflected from a nearby object and incident on the eye to the retina.
  • the user's near-corrected visual acuity measured based on the focus adjustment lens 1350 to which the first refractive power is applied requires additional refractive power adjustment, that is, a second refractive power, to match the near focus.
  • additional refractive power adjustment that is, a second refractive power
  • the near focus of light passing through the lens is formed behind the retina, so the difference between the second refractive power and the first refractive power has a positive value, and the size of the second refractive power is determined by the degree of the user's presbyopia or It may vary depending on the degree of myopia overcorrection.
  • a lens with positive refractive power collects the light incident on the lens, so when positive refractive power is applied to the focusing lens 1350, the near-focus distance of the light passing through the lens is shortened, causing a near-field image to appear on the retina. can be formed.
  • the vision correction device 1000 may determine a third refractive power to be applied to the focus adjustment lens based on the first refractive power and the second refractive power.
  • the third refractive power when it is determined that the user does not have presbyopia, the third refractive power may be determined as the sum of the first refractive power and the second refractive power. In this case, one refractive power for correcting the user's myopia may be determined as the third refractive power.
  • the third refractive power when it is determined that the user has presbyopia, may be composed of a plurality of refractive powers including a first refractive power for distance focus matching and a fourth refractive power for near focus matching.
  • the fourth refractive power refers to the refractive power for close focus matching, which is determined based on the remaining accommodative power of the user's eye and the second refractive power.
  • the vision measurement and vision correction method predicts whether there is presbyopia or the degree of presbyopia based on the user's age information, and overcorrects myopia based on the distance vision measurement results based on the prediction result. It can be corrected.
  • lenses with -2.25D SPH, -1.25D SPH and -0.50D CYL@90° refractive power are prescribed for the left eye, -1.25D SPH and -0.50D CYL@90° for the right eye to achieve a corrected visual acuity of 1.0, and 0.50D SPH to achieve a corrected visual acuity of 1.0 as a result of near visual acuity measurement.
  • additional refractive power is needed.
  • distance vision is remeasured with lenses of -1.75D SPH for the left eye, -0.75D SPH for the right eye, and -0.50D CYL@90° refractive power with +0.50D SPH refractive power added. If there is no deterioration in distance vision as a result of the remeasurement, the overcorrection has been removed, so the remeasurement result can be updated with the distance vision measurement result, and if the overcorrection is removed, the near corrected vision can be improved.
  • a lens with a refractive power of -1.50D SPH for the left eye and -1.50D SPH for the right eye is prescribed to achieve a corrected visual acuity of 1.0 as a result of distance acuity measurement, and an additional refractive power of +2.00D SPH is required to achieve a corrected visual acuity of 1.0 as a result of near acuity measurement, It can be judged that there is presbyopia. In cases like this, additional prescriptions are needed to improve near-corrected vision. If the virtual image or real object is located at a distance of less than 1 m, extra focal power can be applied to focus.
  • the additional power can be determined as (1/distance from object [m]) - (remaining control power [D]). Assuming that the near vision measurement is performed at a distance of 33cm, 33cm is +3D, so the user's residual accommodative power is +3D minus the additional refractive power +2D, which is +1.00D, and an object 75cm away from the user is in focus.
  • the additional refractive power due to presbyopia tends to be greater than the additional refractive power due to overcorrection.
  • the vision correction device 1000 may control the focus adjustment lens based on the third refractive power.
  • the refractive power of the focusing lens 1350 may vary depending on external stimuli or device settings.
  • the voltage applied to each electrode according to the electrode arrangement on the LC element The refractive power can be adjusted by adjusting .
  • the vision correction device 1000 may control the focusing lens 1350 by determining the voltage to be applied to the focusing lens and applying the determined voltage to the focusing lens 1350.
  • the vision correction device 1000 when it is determined that the user has presbyopia, includes a gaze tracking module to appropriately control the variable lens according to the refractive power for correcting distance vision and the refractive power for correcting near vision. Based on the output of the 1500 or the depth sensor (not shown), the refractive power of the focus adjustment lens 1350 can be controlled differently when the user is looking at a distant object and when the user is looking at a close object.
  • the vision correction device 1000 when it is determined that the user has presbyopia, distinguishes areas of the focus adjustment lens 1350 and applies refractive power for distance vision correction to the first area and to the second area. can control the focusing lens 1350 to apply refractive power for near vision correction.
  • the vision correction device may be an augmented reality device, and the vision correction device 1000 displays an eye measurement chart for measuring vision on the display of the augmented reality device, and responds to the output of the eye tracking module 1500 or the user response. Based on this, distance vision measurement and near vision measurement can be performed.
  • a specific method of performing distance vision measurement and near vision measurement using the display of an augmented reality device will be described later with reference to FIGS. 10A to 11B.
  • FIG. 10A shows a method of measuring distance vision in a vision correction method according to an embodiment of the present disclosure.
  • distance vision is measured based on the user's response as to whether the letters corresponding to each power (visual acuity) are clearly visible by displaying a vision measurement chart at a distance of 5 to 6 m.
  • the display unit may project and display the vision chart image at an infinite distance.
  • the vision correction device 1000 according to an embodiment of the present disclosure projects and displays letters of a size corresponding to each power (vision) at a distance of 5 to 6 m, and obtains a response related to whether the letters are clearly visible.
  • Visual acuity can be measured using subjective refractive testing.
  • the vision measurement device displaying an image at an infinite distance has the same meaning as displaying an image at a distance of 5 to 6 meters.
  • the vision correction device 1000 may use a fogging method to artificially suppress the accommodative force to measure the vision of irregular vision (myopia, hyperopia, or astigmatism).
  • the fog method is a representative subjective refractive test method, which provides a lens of appropriate refractive power (for example, +5.0D) in front of the user's eyes so that the image is formed ‘in front’ of the retina.
  • refractive power for example, +5.0D
  • the focus is focused further in front of the retina and the image appears blurrier, so the ciliary muscles are in a state of accommodative relaxation.
  • a self-aware refraction test is performed while gradually reducing the refractive power of the fogging lens at regular intervals (for example, 0.25D).
  • the refractive power is reduced until the virtual vision chart is in focus to determine the circle of least confusion.
  • negative spherical refractive power SPH dioptric power
  • the minimum landing circle refers to the minimum circle at which the light passing through the lens is recognized as a single point by the human eye.
  • cylindrical dioptric power (CYL dioptric power) can be applied. For example, you could apply +0.25 SPH and -0.5 CYL on both the x and y axes and, if there is improvement compared to previous vision correction, increase CYL until the best vision is achieved.
  • a lens with a refractive power having a negative diopter may be prescribed based on the user's distance vision measurement results. If you measure your vision yourself without the intervention of a professional, overcorrection of myopia may occur. In other words, as a result of distance vision measurement, a lens with a stronger power than the power actually needed to correct the user's myopia may be prescribed.
  • the vision correction device 1000 may be difficult for the vision correction device 1000 to clearly display characters below a certain power level for visual acuity measurement. This may be due to resolution limitations due to the hardware performance of the vision correction device 1000. For example, assume that the user's distance vision is -3.0D and it is difficult for the vision correction device 1000 to clearly display characters with a size corresponding to -3.5D or more. When characters of a size corresponding to -3.5D are displayed, the user responds that the displayed characters are difficult to see, but this may not be because the user's eyesight is worse than -3.5D, but because the resolution of the displayed characters is low. there is.
  • the minimum size of text that a display device can output is a visual angle of 25'
  • the user's distance vision is -3.0D.
  • Letters sized 25' can be distinguished at a visual acuity of 0.2 or higher, but it is difficult for users to detect visual changes due to changes in refractive power in a corrected visual acuity of 0.2 or higher.
  • a user with distance vision of -3.0D may respond that the text is clearly visible even when the vision correction device 1000 is undercorrected to -1.0D. This may be due to the low resolution of the displayed text rather than the fact that the user's vision has been corrected. .
  • the user when the user has overcorrected vision, that is, when the vision is overcorrected using a lens with a higher power than the user's actual vision, the user can see the letters on the vision chart clearly, so he or she responds with the overcorrected vision as his or her vision (or power). can do.
  • intervention with accommodation In order to accurately measure visual acuity, intervention with accommodation must be minimized. If accommodation is excessive, the image may be focused in front of the retina, which may lead to overcorrection of myopia. In particular, it may be difficult to accurately determine the degree of adjustment when a user of the vision correction device 1000 measures visual acuity on his or her own without the help of a professional.
  • the vision measurement and vision correction method can prevent overcorrection of myopia by using the results of near vision measurement.
  • the vision correction device 1000 may determine whether the user has presbyopia and the degree of presbyopia and correct overcorrection of myopia based on the distance vision measurement results based on the determination results.
  • Figure 10b shows a method of measuring near vision in the vision correction method according to an embodiment of the present disclosure.
  • the vision correction device 1000 applies the power of the focus adjustment lens based on the distance vision measurement result and then performs the near vision measurement. For example, if the user has myopia, the power of the focusing lens is determined as minus diopter, and if the user does not have myopia, the focusing lens does not have a separate power.
  • the focus adjustment lens to which the first refractive power is applied cannot match the focus of light reflected from a nearby object and incident on the eye to the retina. Accordingly, the user's near-corrected visual acuity measured based on the focus adjustment lens 1350 to which the first refractive power is applied requires additional refractive power adjustment, that is, a second refractive power, to match the near focus.
  • the vision correction device 1000 can measure near-corrected vision. At this time, near-corrected vision measurement is performed while wearing a focus adjustment lens to which a first refractive power determined based on distance vision is applied.
  • near vision is measured based on a user's response as to whether the letters corresponding to each power (visual acuity) are clearly visible by displaying a visual acuity chart at a distance of approximately 33 to 40 cm.
  • the display unit may project and display the vision chart image at a distance of 33 to 40 cm from the user's eyes.
  • the vision correction device 1000 uses a waveguide display.
  • the vision correction device 1000 according to is additionally disposed of two displays with complementary diopters on both sides of the waveguide display, so that the user can perceive the image as being projected at a short distance. A specific method of additionally arranging a display for short-distance projection will be described later with reference to FIGS. 11A and 11B.
  • the vision correction device 1000 gradually adjusts the power (or focal power) until the user can read the vision chart at close range (for example, in order to measure near vision). For example, +0.25D SPH) increase.
  • the additional power that is finally determined is the degree of overcorrection of myopia or the power of the lens for the magnifying glass for presbyopia. Even if the user has myopia, if presbyopia also exists, a lens with a refractive power with a negative diopter for distance focus adjustment and a lens with a refractive power with a positive diopter for near focus adjustment may be prescribed together.
  • the user's age is above a predetermined threshold age and the near vision measurement result of the user applying a myopia correction lens determined based on the distance vision measurement result shows a refractive power having a plus diopter to focus on a near object.
  • the vision correction device 1000 may determine that the user has presbyopia.
  • the vision correction device 1000 may determine that the myopia correction lens determined based on the user's distance vision measurement results is overcorrected.
  • the vision correction device 1000 may obtain at least one of a user's distance vision measurement result or a near vision measurement result through a user input means. For example, if the user knows the visual acuity measurement results measured at a hospital, etc., the user can input the visual acuity measurement results through the user input unit 1100 or the microphone 1200, and the vision correction device 1000 can input the visual acuity measurement results obtained through the user input. Based on the measurement results, the power (refractive power) of the focusing lens can be determined.
  • the vision correction device 1000 uses a depth sensor to measure visual acuity based on the distance between the user and the eye measurement chart. You can determine whether it is an appropriate distance for measurement.
  • the vision correction device 1000 outputs a voice through a speaker instructing the user to approach or move away from the eye measurement chart based on the distance determination result between the user and the eye measurement chart, or a phrase instructing the user to approach or move away from the eye measurement chart. can be output through the display.
  • 11A and 11B are diagrams for explaining a method of measuring near vision using a vision correction device in a vision correction method according to an embodiment of the present disclosure.
  • the optical engine 1310 generates a virtual image B 1321 and displays the virtual image B 1321 on the see-through display 1320.
  • a vision correction device 1000 includes a waveguide display 1320 and a focus adjustment lens 1330 for vision correction.
  • the virtual image B 1321 displayed on the waveguide display 1320 is perceived as being projected at an infinite distance, and the human eye perceives the virtual image B 1321 as a distant object. Therefore, when using the waveguide display 1320, separate processing is required to perceive virtual image B as being projected at a short distance from the user's eyes for near vision measurement.
  • the vision correction device 1000 includes, in addition to a waveguide display 1320 and a first focusing lens 1331 for vision correction, a second focusing lens 1332 having a minus diopter and a plus diopter. It may include a third focusing lens 1333. At this time, the diopters of the second focusing lens 1332 and the third focusing lens 1333 have the same absolute value and are disposed on both sides of the display 1320.
  • the second focus control lens 1332 plays a role in pulling the virtual image displayed on the display 1320 so that it can be recognized at a close distance, and the third focus control lens compensates for the effect of the second focus control lens 1332 to change the image the user sees. It plays a role in focusing real objects (real world).
  • the actual object A 200 displayed through the see-through display 1320 passes through the third focusing lens 1333 having a positive diopter and the second focusing lens 1332 having a negative diopter and is recognized as the user's eye 100.
  • the diopters of the second focusing lens 1332 and the third focusing lens 1333 have the same absolute value, light passing through both the second focusing lens and the third focusing lens is not refracted.
  • the virtual image B 1321 displayed on the display 1320 passes only the second focusing lens having a negative diopter and is recognized by the user's eyes. Since the second focusing lens 1332 has a refractive power of minus diopter (e.g., -3.0D), the virtual image B 1321 displayed on the waveguide display 1320 has an image position as much as it is refracted by the second focusing lens 1332. It can be pulled. Therefore, the vision correction device 1000 according to an embodiment of the present disclosure can measure the user's near vision by providing a vision chart for measuring vision at a close range (33-40 cm).
  • a vision chart for measuring vision at a close range (33-40 cm).
  • the vision correction device 1000 may be implemented in a form in which the first focus control lens 1331 and the second focus control lens 1332 are merged into one focus control lens.
  • the merged focus control lens may have a refractive power equal to the composite of the refractive powers of the first focus control lens 1331 and the second focus control lens.
  • Figure 12 is a flowchart of a vision correction method according to an embodiment of the present disclosure.
  • the vision correction device 1000 can measure the user's vision and correct the user's vision based on the measured vision.
  • descriptions overlapping with FIGS. 9 to 11B may be omitted or briefly described.
  • the vision correction device 1000 may measure the user's distance vision.
  • the display unit may project and display the vision chart image at an infinite distance.
  • the vision correction device 1000 projects and displays letters of a size corresponding to each power (vision) at a distance of 5 to 6 m, and obtains a response related to whether the letters are clearly visible.
  • Visual acuity can be measured using subjective refractive testing. At this time, the vision measurement device displaying an image at an infinite distance has the same meaning as displaying an image at a distance of 5 to 6 meters.
  • the vision correction device 1000 may determine a first refractive power for distance focus matching based on the user's distance vision.
  • a lens with a first refractive power having a negative diopter may be prescribed based on the user's distance vision measurement results.
  • the vision correction device 1000 may measure the user's near-corrected visual acuity based on the first refractive power.
  • the vision correction device can measure the user's near-corrected visual acuity to identify overcorrection. At this time, near-corrected vision measurement is performed while wearing a focus adjustment lens to which a first refractive power determined based on distance vision is applied.
  • Near vision is measured by displaying a visual acuity chart at a distance of approximately 33 to 40 cm and based on the user's response as to whether the letters corresponding to each power (vision) are clearly visible.
  • the display unit may project and display the vision chart image at a distance of 33 to 40 cm from the user's eyes.
  • the vision correction device 1000 using a waveguide display provides a virtual image in a single focal plane, the user's eyes perceive the image as being projected at an infinite distance [by VAC], but vision correction according to an embodiment of the present disclosure Device 1000 additionally arranges two displays with complementary diopters on both sides of the waveguide display, so that the user can perceive the image as being projected at a short distance.
  • the vision correction device 1000 may determine a second refractive power for near focus matching based on the user's near-corrected visual acuity measured based on the first refractive power.
  • the focus adjustment lens to which the first refractive power is applied cannot match the focus of light reflected from a nearby object and incident on the eye to the retina. Accordingly, the user's near-corrected visual acuity measured based on the focus adjustment lens 1350 to which the first refractive power is applied requires additional refractive power adjustment, that is, a second refractive power, to match the near focus.
  • the near focus of light passing through the lens is formed behind the retina, so the second refractive power has a positive value, and the size of the second refractive power depends on the user's degree of presbyopia or myopia overcorrection. It may vary depending on A lens with positive refractive power (for example, a convex lens) collects the light incident on the lens, so when positive refractive power is applied to the focusing lens 1350, the near-focus distance of the light passing through the lens is shortened, causing a near-field image to appear on the retina. can be formed.
  • a lens with positive refractive power collects the light incident on the lens, so when positive refractive power is applied to the focusing lens 1350, the near-focus distance of the light passing through the lens is shortened, causing a near-field image to appear on the retina. can be formed.
  • the vision correction device 1000 may determine a third refractive power to be applied to the focus adjustment lens based on the first refractive power and the second refractive power.
  • the third refractive power when it is determined that the user does not have presbyopia, the third refractive power may be determined as the sum of the first refractive power and the second refractive power.
  • the third refractive power when it is determined that the user has presbyopia, may be composed of a plurality of refractive powers including a first refractive power for distance focus matching and a fourth refractive power for near focus matching.
  • the fourth refractive power refers to the refractive power for close focus matching, which is determined based on the remaining accommodative power of the user's eye and the second refractive power.
  • the vision correction device 1000 may control the focus adjustment lens based on the third refractive power.
  • the refractive power of the focusing lens 1350 may vary depending on external stimuli or device settings.
  • the voltage applied to each electrode according to the electrode arrangement on the LC element The refractive power can be adjusted by adjusting .
  • the vision correction device 1000 may control the focusing lens 1350 by determining the voltage to be applied to the focusing lens and applying the determined voltage to the focusing lens 1350.
  • Figure 13 is a flowchart of a vision correction method according to an embodiment of the present disclosure.
  • the vision correction device 1000 can determine whether the user has presbyopia based on the user's distance vision and corrected near vision, and correct the user's vision based on whether the user has presbyopia. there is.
  • FIG. 13 descriptions overlapping with FIGS. 9 to 12 may be omitted or briefly described.
  • the vision correction device 1000 may determine a first refractive power for distance focus matching based on the user's distance vision.
  • a lens with a first refractive power having a negative diopter may be prescribed based on the user's distance vision measurement results.
  • the vision correction device 1000 may determine a second refractive power for near focus matching based on the user's near-corrected visual acuity measured based on the first refractive power.
  • the focus adjustment lens to which the first refractive power is applied cannot match the focus of light reflected from a nearby object and incident on the eye to the retina. Accordingly, the user's near-corrected visual acuity measured based on the focus adjustment lens 1350 to which the first refractive power is applied requires additional refractive power adjustment, that is, a second refractive power, to match the near focus.
  • the vision correction device 1000 may identify whether the user has presbyopia.
  • the vision measurement and vision correction method can identify whether presbyopia exists or the degree of presbyopia based on the user's age information or the size of the second refractive power.
  • the size of the second refractive power due to presbyopia tends to be larger than the additional refractive power due to overcorrection.
  • the vision correction device 1000 may determine a third refractive power to be applied to the focus adjustment lens based on the first refractive power and the second refractive power.
  • the third refractive power may be determined as the sum of the first refractive power and the second refractive power.
  • one refractive power for correcting the user's myopia may be determined as the third refractive power.
  • the vision correction device 1000 may control the focus adjustment lens based on the third refractive power.
  • the refractive power of the focusing lens 1350 may vary depending on external stimuli or device settings.
  • the voltage applied to each electrode according to the electrode arrangement on the LC element The refractive power can be adjusted by adjusting .
  • the vision correction device 1000 may control the focusing lens 1350 by determining the voltage to be applied to the focusing lens and applying the determined voltage to the focusing lens 1350.
  • the vision correction device 1000 may determine a fourth refractive power for near focus matching based on the remaining accommodative power and the second refractive power.
  • the third refractive power when it is determined that the user has presbyopia, may be composed of a plurality of refractive powers including a first refractive power for distance focus matching and a fourth refractive power for near focus matching.
  • the fourth refractive power refers to the refractive power for close focus matching, which is determined based on the remaining accommodative power of the user's eye and the second refractive power.
  • the fourth refractive power may be determined as (1/distance from object [m]) - (remaining accommodative power [D]).
  • the vision correction device 1000 may control the focus adjustment lens based on the first refractive power and the fourth refractive power.
  • Figure 14 is a flowchart of a vision correction method according to an embodiment of the present disclosure.
  • the vision correction device 1000 determines whether the user has presbyopia based on the user's distance vision and corrected near vision, and, if the user has presbyopia, corrects vision in the area of the focusing lens. Depending on the condition, different refractive powers can be applied. In FIG. 14 , descriptions overlapping with FIGS. 9 to 13 may be omitted or briefly described.
  • the vision correction device 1000 may determine a first refractive power for distance focus matching based on the user's distance vision.
  • a lens with a first refractive power having a negative diopter may be prescribed based on the user's distance vision measurement results.
  • the vision correction device 1000 may determine a second refractive power for near focus matching based on the user's near-corrected visual acuity measured based on the first refractive power.
  • the vision correction device 1000 may identify whether the user has presbyopia.
  • the vision correction device 1000 may determine a third refractive power to be applied to the focus adjustment lens based on the first refractive power and the second refractive power.
  • the vision correction device 1000 may control the focus adjustment lens based on the third refractive power.
  • the refractive power of the focusing lens 1350 may vary depending on external stimuli or device settings.
  • the voltage applied to each electrode according to the electrode arrangement on the LC element The refractive power can be adjusted by adjusting .
  • the vision correction device 1000 may control the focusing lens 1350 by determining the voltage to be applied to the focusing lens and applying the determined voltage to the focusing lens 1350.
  • the vision correction device 1000 may determine a fourth refractive power for near focus matching based on the remaining accommodative power and the second refractive power.
  • the fourth refractive power may be determined as (1/distance from object [m]) - (remaining accommodative power [D]).
  • the vision correction device 1000 may control the first area of the focus adjustment lens based on the first refractive power, and the second area may be controlled based on the fourth refractive power.
  • the third refractive power when it is determined that the user has presbyopia, may be composed of a plurality of refractive powers including a first refractive power for distance focus matching and a fourth refractive power for near focus matching.
  • the fourth refractive power refers to the refractive power for close focus matching, which is determined based on the remaining accommodative power of the user's eye and the second refractive power.
  • the focus adjustment lens 1350 may differently adjust the refractive power of the elements corresponding to the electrodes by applying different voltages to each electrode. Therefore, the focus adjustment lens can be divided into a plurality of areas, so that the first area can be controlled based on the first refractive power to correct distance vision, and the second area can be controlled based on the fourth refractive power to correct near vision. there is.
  • Figure 15 is a flowchart of a vision correction method according to an embodiment of the present disclosure.
  • the vision correction device 1000 determines whether the user has presbyopia based on the user's distance vision and corrected near vision, and, if the user has presbyopia, based on the distance to the object. Thus, the refractive power can be determined.
  • descriptions overlapping with Figures 9 to 14 may be omitted or briefly described.
  • the vision correction device 1000 may determine a first refractive power for distance focus matching based on the user's distance vision.
  • a lens with a first refractive power having a negative diopter may be prescribed based on the user's distance vision measurement results.
  • the vision correction device 1000 may determine a second refractive power for near focus matching based on the user's near-corrected visual acuity measured based on the first refractive power.
  • the vision correction device 1000 may identify whether the user has presbyopia.
  • the vision correction device 1000 may determine a third refractive power to be applied to the focus adjustment lens based on the first refractive power and the second refractive power.
  • the vision correction device 1000 may control the focus adjustment lens based on the third refractive power.
  • the vision correction device 1000 may determine a fourth refractive power for near focus matching based on the remaining accommodative power and the second refractive power.
  • the third refractive power when it is determined that the user has presbyopia, may be composed of a plurality of refractive powers including a first refractive power for distance focus matching and a fourth refractive power for near focus matching. there is.
  • the vision correction device 1000 may identify whether the distance to the object is closer than the threshold distance.
  • the vision correction device 1000 measures the distance to an object located in front of the vision correction device 1000 based on the depth sensor output, and when the measured distance is farther than a predetermined threshold distance, the vision correction device 1000 detects distance vision. and can operate to correct near vision if the measured distance is closer than a predetermined threshold distance.
  • the predetermined critical distance may be determined based on the user's near vision.
  • the vision correction device 1000 measures the distance to an object located in front of the vision correction device 1000 based on the depth sensor output, and the measured distance is a first threshold distance (e.g., If the distance is farther than 4m, the user's distance vision can be corrected, and if the measured distance is closer than the second threshold distance (for example, 20cm), the user's near vision can be corrected.
  • the first critical distance and the second critical distance may be determined based on the user's distance vision and near vision.
  • the vision correction device 1000 identifies the user's gaze direction based on the user's gaze tracking result using the gaze tracking sensor 1510 and measures the distance to an object located in the identified user's gaze direction. Thus, it is possible to identify whether the distance to the object is closer than the critical distance.
  • the vision correction device 1000 may control the focus adjustment lens based on the first refractive power.
  • the vision correction device 1000 may control the focus adjustment lens 1350 based on the first refractive power to correct distance vision.
  • the vision correction device 1000 may control the focus adjustment lens based on the fourth refractive power.
  • the vision correction device 1000 may control the focus adjustment lens 1350 based on the fourth refractive power to correct near vision.
  • a storage medium that can be read by a device may be provided in the form of a non-transitory storage medium.
  • 'non-transitory storage medium' simply means that it is a tangible device and does not contain signals (e.g. electromagnetic waves). This term refers to cases where data is semi-permanently stored in a storage medium and temporary storage media. It does not distinguish between cases where it is stored as .
  • a 'non-transitory storage medium' may include a buffer where data is temporarily stored.
  • Computer program products are commodities and can be traded between sellers and buyers.
  • a computer program product may be distributed in the form of a machine-readable storage medium (e.g. compact disc read only memory (CD-ROM)) or through an application store or between two user devices (e.g. smartphones). It may be distributed in person or online (e.g., downloaded or uploaded). In the case of online distribution, at least a portion of the computer program product (e.g., a downloadable app) is stored on a machine-readable storage medium, such as the memory of a manufacturer's server, an application store's server, or a relay server. It can be temporarily stored or created temporarily.
  • a machine-readable storage medium such as the memory of a manufacturer's server, an application store's server, or a relay server. It can be temporarily stored or created temporarily.

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Abstract

본 개시의 일 측면에 따르면, 초점 조절 렌즈를 포함하는 시력 교정 장치에 의해 시력을 교정하는 방법은, 사용자의 원거리 시력(distance vision acuity)에 기초하여 원거리 초점을 일치하기 위한 제1 굴절력(dioptric power)을 결정하는 단계; 제1 굴절력에 기초하여 측정된 사용자의 근거리 교정 시력에 기초하여, 근거리 초점을 일치하기 위한 제2 굴절력을 결정하는 단계; 제1 굴절력 및 제2 굴절력에 기초하여 초점 조절 렌즈에 적용할 적어도 하나의 제3 굴절력을 결정하는 단계; 및 적어도 하나의 제3 굴절력에 기초하여 초점 조절 렌즈를 제어하는 단계;를 포함할 수 있다.

Description

초점 조절 렌즈에 기초하여 시력을 교정하는 방법 및 장치
본 개시는 사용자의 시력을 교정하는 방법 및 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 굴절력을 변화시켜 초점을 조절하도록 구성된 초점 조절 렌즈를 이용하여 사용자의 원거리 시력 및 근거리 시력을 교정하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
인구의 30% 이상이 수정체 굴절 이상 또는 모양체 조절 이상으로 인해 나안 시력으로 물체를 바라보는데 불편함을 느낄 수 있으며, 시력 교정을 위해서는 눈에 입사되는 빛의 굴절을 조절하기 위한 안경이 필요하다.
전자식 초점 조절 렌즈는 전압을 이용하여 렌즈의 굴절력을 조절함으로써 다양한 도수의 렌즈를 구현할 수 있다. 이와 같이 굴절력이 가변적인 초점 조절 렌즈는 다양한 사용자에게 범용적으로 적용 가능하며, 시간에 따라 사용자의 시력이 달라진 경우에도 사용자에게 적당한 굴절력을 적용하여 시력을 교정할 수 있다.
증강 현실은 현실 세계의 물리적 환경 공간이나 현실 객체(real world object) 상에 가상 이미지를 투영시켜 하나의 이미지로 보여주는 기술이다. 증강 현실 장치는 사용자의 안면부나 두부에 착용된 상태에서 사용자의 눈앞에 배치되는, 도광판(웨이브가이드, waveguide)과 같은 시스루(see-through) 디스플레이를 이용한 안경 형태의 기기를 통해 현실 장면과 가상 이미지를 함께 볼 수 있게 한다. 이러한 증강 현실 장치에 대한 연구가 활발히 진행됨에 따라 다양한 형태의 착용형 장치들이 출시되거나 출시가 예고 되고 있다. 초점 조절 렌즈를 포함하는 착용형 증강 현실 장치의 경우, 사용자의 시력을 교정할 수 있을 뿐 아니라 디스플레이를 이용하여 시력을 측정할 수 있다.
근시가 있는 경우, 원거리 시력을 측정하고, 원거리 시력에 맞는 렌즈의 안경 사용한다. 원거리 시력에 맞는 렌즈의 안경을 사용하면 사용자의 원거리 시력이 교정되지만, 사용자의 근거리 초점이 왜곡될 수 있다. 예를 들어, 원거리 시력의 근시가 과교정된 경우 또는 사용자가 노안이 있는 경우 근거리 초점을 일치시키기 위하여 추가적인 렌즈(또는 굴절력, 도수)가 필요하다.
본 개시의 일 측면에 따르면, 초점 조절 렌즈를 포함하는 시력 교정 장치에 의해 시력을 교정하는 방법은, 사용자의 원거리 시력(distance vision acuity)에 기초하여 원거리 초점을 일치하기 위한 제1 굴절력(dioptric power)을 결정하는 단계; 제1 굴절력에 기초하여 측정된 사용자의 근거리 교정 시력에 기초하여, 근거리 초점을 일치하기 위한 제2 굴절력을 결정하는 단계; 제1 굴절력 및 제2 굴절력에 기초하여 초점 조절 렌즈에 적용할 적어도 하나의 제3 굴절력을 결정하는 단계; 및 적어도 하나의 제3 굴절력에 기초하여 초점 조절 렌즈를 제어하는 단계;를 포함할 수 있다.
적어도 하나의 제3 굴절력을 결정하는 단계는, 사용자의 노안 여부를 판단하는 단계; 사용자가 노안이 아니라는 판단에 기초하여, 제2 굴절력에 기초하여 제1 굴절력의 과교정을 제거한 굴절력을 적어도 하나의 제3 굴절력으로 결정하는 단계; 및 사용자가 노안이라는 판단에 기초하여, 사용자의 근거리 시력을 교정하기 위한 제4 굴절력과 제1 굴절력을 제3 굴절력으로 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
초점 조절 렌즈를 포함하는 시력 교정 장치에 의해 시력을 교정하는 방법은, 사용자의 원거리 시력을 측정하는 단계; 및 제1 굴절력에 기초하여 사용자의 근거리 교정 시력을 측정하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
사용자의 근거리 교정 시력은, 제1 굴절력이 적용된 초점 조절 렌즈에 기초하여 측정된 사용자의 근거리 시력일 수 있다.
적어도 하나의 제3 굴절력에 기초하여 초점 조절 렌즈를 제어하는 단계는, 초점 조절 렌즈의 제1 영역은 제1 굴절력에 기초하여 제어하고, 초점 조절 렌즈의 제2 영역은 제4 굴절력에 기초하여 제어하는 단계;를 포함할 수 있다.
적어도 하나의 제3 굴절력에 기초하여 초점 조절 렌즈를 제어하는 단계는, 시력 교정 장치와 소정의 물체와의 거리를 식별하는 단계; 시력 교정 장치와 소정의 물체와의 거리가 임계거리 미만인지 판단하는 단계; 시력 교정 장치와 소정의 물체와의 거리가 임계거리 미만으로 결정되는 것에 기초하여, 초점 조절 렌즈를 제1 굴절력에 기초하여 제어하는 단계; 및 시력 교정 장치와 소정의 물체와의 거리가 임계거리 이상으로 결정되는 것에 기초하여, 초점 조절 렌즈를 제4 굴절력에 기초하여 제어하는 단계;를 포함할 수 있다.
적어도 하나의 제3 굴절력에 기초하여 초점 조절 렌즈를 제어하는 단계는, 사용자의 시선 정보를 획득하는 단계;를 더 포함하고, 시력 교정 장치와 소정의 물체와의 거리를 식별하는 단계는, 사용자의 시선 정보에 기초하여 시력 교정 장치와 소정의 물체와의 거리를 식별하는 단계;를 포함할 수 있다.
본 개시의 일 측면에 따르면, 시력 교정 장치는 초점 조절 렌즈; 적어도 하나의 명령어(instruction)를 포함하는 프로그램을 저장하는 저장부; 및 저장부에 저장된 적어도 하나의 명령어를 실행하는 적어도 하나의 프로세서를 포함하고, 적어도 하나의 프로세서는 적어도 하나의 명령어를 실행함으로써, 사용자의 원거리 시력(distance vision acuity)에 기초하여 원거리 초점을 일치하기 위한 제1 굴절력(dioptric power)을 결정하고, 제1 굴절력에 기초하여 측정된 사용자의 근거리 교정 시력에 기초하여, 근거리 초점을 일치하기 위한 제2 굴절력을 결정하고, 제1 굴절력 및 제2 굴절력에 기초하여 초점 조절 렌즈에 적용할 적어도 하나의 제3 굴절력을 결정하고, 적어도 하나의 제3 굴절력에 기초하여 초점 조절 렌즈를 제어할 수 있다.
적어도 하나의 프로세서는, 사용자의 노안 여부를 판단하고, 사용자가 노안이 아니라는 판단에 기초하여, 제2 굴절력에 기초하여 제1 굴절력의 과교정을 제거한 굴절력을 적어도 하나의 제3 굴절력으로 결정하고, 사용자에게 노안이 있는 경우, 사용자의 근거리 시력을 교정하기 위한 제4 굴절력과 제1 굴절력을 적어도 하나의 제3 굴절력으로 결정할 수 있다.
적어도 하나의 프로세서는, 사용자의 원거리 시력을 측정하고, 제1 굴절력에 기초하여 사용자의 근거리 교정 시력을 측정할 수 있다.
사용자의 근거리 교정 시력은, 제1 굴절력이 적용된 초점 조절 렌즈에 기초하여 측정된 사용자의 근거리 시력일 수 있다.
적어도 하나의 프로세서는, 초점 조절 렌즈의 제1 영역은 제1 굴절력에 기초하여 제어하고, 초점 조절 렌즈의 제2 영역은 제4 굴절력에 기초하여 제어할 수 있다.
적어도 하나의 프로세서는, 시력 교정 장치와 소정의 물체와의 거리를 식별하고, 시력 교정 장치와 소정의 물체와의 거리가 임계거리 미만인지 판단하고, 시력 교정 장치와 소정의 물체와의 거리가 임계거리 미만으로 결정되는 것에 기초하여, 초점 조절 렌즈를 제1 굴절력에 기초하여 제어하고, 시력 교정 장치와 소정의 물체와의 거리가 임계거리 이상으로 결정되는 것에 기초하여, 초점 조절 렌즈를 제4 굴절력에 기초하여 제어할 수 있다.
적어도 하나의 프로세서는, 사용자의 시선 정보를 획득하고, 사용자의 시선 정보에 기초하여 시력 교정 장치와 소정의 물체와의 거리를 식별할 수 있다.
한편, 본 개시의 일 실시예에 따르면, 전술한 방법을 실행하기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공한다.
본 개시내용의 예시적인 실시예의 상기 및 다른 측면, 특징 및 이점은 첨부된 도면과 함께 취해진 다음의 설명으로부터 더욱 명백해질 것이다:
도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 시력 교정 장치의 예시를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 시력 교정 장치의 블록도이다.
도 3a는 사람의 안구 구조를 나타낸다.
도 3b는 정시의 상이 형성되는 경우를 간략히 나타낸 그림이다.
도 4a는 사람의 눈과 대상체와의 거리에 따른 수정체의 변화를 나타낸다.
도 4b는 사람의 눈과 대상체와의 거리에 따른 수정체의 변화를 나타낸다.
도 5a는 근시에 의한 굴절 이상이 있는 경우 형성되는 상 및 그 교정 방법을 나타낸다.
도 5b는 근시에 의한 굴절 이상이 있는 경우 형성되는 상 및 그 교정 방법을 나타낸다.
도 5c는 근시에 의한 굴절 이상이 있는 경우 형성되는 상 및 그 교정 방법을 나타낸다.
도 5d는 근시에 의한 굴절 이상이 있는 경우 형성되는 상 및 그 교정 방법을 나타낸다.
도 6a는 원시에 의한 굴절 이상이 있는 경우 형성되는 상 및 그 교정 방법을 나타낸다.
도 6b는 원시에 의한 굴절 이상이 있는 경우 형성되는 상 및 그 교정 방법을 나타낸다.
도 6c는 원시에 의한 굴절 이상이 있는 경우 형성되는 상 및 그 교정 방법을 나타낸다.
도 6d는 원시에 의한 굴절 이상이 있는 경우 형성되는 상 및 그 교정 방법을 나타낸다.
도 7a는 난시에 의한 굴절 이상이 있는 경우 형성되는 상 및 그 교정 방법을 나타낸다.
도 7b는 난시에 의한 굴절 이상이 있는 경우 형성되는 상 및 그 교정 방법을 나타낸다.
도 7c는 난시에 의한 굴절 이상이 있는 경우 형성되는 상 및 그 교정 방법을 나타낸다.
도 7d는 난시에 의한 굴절 이상이 있는 경우 형성되는 상 및 그 교정 방법을 나타낸다.
도 8a는 본 개시의 일 실시예에 따른 시력 교정 방법에서, 초점 조절 렌즈의 전극 배치를 나타낸다.
도 8b는 본 개시의 일 실시예에 따른 시력 교정 방법에서, 초점 조절 렌즈의 전극 배치를 나타낸다.
도 8c는 본 개시의 일 실시예에 따른 초점 조절 렌즈를 도시한 사시도이다.
도 8d는 본 개시의 일 실시예에 따른 시력 교정 장치가 초점 조절 렌즈의 초점 영역의 굴절력을 조절하는 동작을 도시한 사시도이다.
도 8e는 본 개시의 일 실시예에 따른 시력 교정 장치의 구성 요소인 초점 조절 렌즈의 버전스의 개념을 설명하기 위한 도면이다.
도 8f는 본 개시의 일 실시예에 따른 시력 교정 장치의 구성 요소인 초점 조절 렌즈의 버전스의 개념을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 개시의 일 실시예에 따른 시력 교정 방법의 흐름도이다.
도 10a는 본 개시의 일 실시예에 따른 시력 교정 방법에서, 원거리 시력을 측정하는 방법을 나타낸다.
도 10b는 본 개시의 일 실시예에 따른 시력 교정 방법에서, 근거리 시력을 측정하는 방법을 나타낸다.
도 11a는 본 개시의 일 실시예에 따른 시력 교정 방법에서, 시력 교정 장치를 이용하여 근거리 시력을 측정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 11b는 본 개시의 일 실시예에 따른 시력 교정 방법에서, 시력 교정 장치를 이용하여 근거리 시력을 측정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 본 개시의 일 실시예에 따른 시력 교정 방법의 흐름도이다.
도 13은 본 개시의 일 실시예에 따른 시력 교정 방법의 흐름도이다.
도 14는 본 개시의 일 실시예에 따른 시력 교정 방법의 흐름도이다.
도 15는 본 개시의 일 실시예에 따른 시력 교정 방법의 흐름도이다.
본 개시에서, "a, b 또는 c 중 적어도 하나" 표현은 " a", " b", " c", "a 및 b", "a 및 c", "b 및 c", "a, b 및 c 모두", 혹은 그 변형들을 지칭할 수 있다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 개시의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 개시는 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 개시를 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 개시에서, '증강 현실(AR: Augmented Reality)'은 현실 세계의 물리적 환경 공간 내에 가상 이미지를 함께 보여주거나 현실 객체와 가상 이미지를 함께 보여주는 것을 의미한다.
아울러, '증강 현실 장치(Augmented Reality Device)'라 함은 '증강 현실(Augmented Reality)'을 표현할 수 있는 장치로서, 일반적으로 사용자가 안면부(顔面部)에 착용하는 안경 형상의 증강 현실 안경 장치(Augmented Reality Glasses) 뿐만 아니라, 두부(頭部)에 착용하는 헤드 마운트 디스플레이 장치 (HMD: Head Mounted Display Apparatus)나, 증강 현실 헬멧(Augmented Reality Helmet) 등을 포괄한다.
한편, '현실 장면(real scene)'이란 사용자가 증강 현실 장치를 통해서 보는 현실 세계의 장면으로서, 현실 객체(real world object)를 포함할 수 있다. 또한, '가상 이미지(virtual image)'는 광학 엔진을 통해 생성되는 이미지로 정적 이미지와 동적 이미지를 모두 포함할 수 있다. 이러한 가상 이미지는 투명 디스플레이에 표시되어 사용자가 현실 장면과 함께 관측할 수 있으며, 현실 장면 속의 현실 객체에 대한 정보 또는 증강 현실 장치의 동작에 대한 정보나 제어 메뉴 등을 나타내는 이미지일 수 있다.
따라서, 일반적인 증강 현실 장치는 광원에서 생성된 광으로 구성되는 가상 이미지를 생성하기 위한 광학 엔진과, 광학 엔진에서 생성된 가상 이미지가 사용자의 눈까지 가이드되면서 현실 세계의 장면도 함께 볼 수 있도록 투명한 재질로 형성된 웨이브 가이드(또는 도파관)를 구비한다. 전술한 바와 같이, 증강 현실 장치는 사용자가 가상 이미지와 함께 현실 세계의 장면도 함께 관측하도록 해야하므로 광학 엔진에서 생성된 광을 웨이브 가이드를 통해 사용자의 눈까지 안내하기 위해서는 기본적으로 직진성을 가지는 광의 경로를 변경하기 위한 광학 소자(Optical element)가 필요하다. 이 때, 미러 등에 의한 반사를 이용하여 광 경로를 변경할 수도 있고, DOE(Diffractive optical element), HOE(Holographic optical element) 등과 같은 회절 소자에 의한 회절을 통해 광 경로를 변경할 수도 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 개시를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 시력 교정 장치의 예시를 나타내는 도면이다.
본 개시의 일 실시예에 따른 시력 교정 장치 1000는 증강 현실 장치일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니며, 초점을 조절할 수 있는 초점 조절 렌즈(focus adjustable lens)를 포함하고 초점 조절 렌즈를 이용하여 시력을 교정하는 기능을 수행하는 모든 장치를 포함할 수 있다.
도 1을 참조하면, 시력 교정 장치 1000는 안경형 디스플레이 장치로서 사용자가 착용할 수 있도록 구성된 안경형 몸체를 포함할 수 있다.
안경형 몸체는 프레임(또는 림, rim) 110 및 지지부 190를 포함할 수 있으며, 지지부 190는 프레임 110으로부터 연장되어 사용자의 머리에 증강 현실 장치를 안착시키는데 이용될 수 있다. 지지부 190는 템플(190L 및 190R) 및 코 지지부(미도시)를 포함할 수 있다. 템플(190L 및 190R)은 프레임 110으로부터 연장되어 안경형 몸체의 측면부에서 사용자의 머리에 시력 교정 장치 1000를 고정하는데 이용될 수 있다. 코 지지부(미도시)는 프레임 110으로부터 연장되어 사용자의 코 부분에 시력 교정 장치 1000를 안착시키는데 이용될 수 있으며, 예를 들어, 코 다리 및 안경 코를 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
또한, 프레임 110에는 렌즈부 1350 및 웨이브 가이드 1320가 위치할 수 있다. 렌즈부 1350는 좌안용 렌즈부 1350L 및 우안용 렌즈부 1350R를 포함할 수 있다. 또한, 웨이브 가이드 1320는 투사된 광이 입력 영역에서 수신되고, 입력된 광의 적어도 일부가 출력 영역에서 출력되도록 구성될 수 있다. 이러한 웨이브 가이드 1320는 좌안용 웨이브 가이드 1320L 및 우안용 웨이브 가이드 1320R를 포함할 수 있다.
렌즈부 1350는 초점 조절 렌즈로 구성될 수 있다. 초점 조절 렌즈는 렌즈의 초점거리나 굴절력이 고정되어 있는 기존 렌즈와 다르게 외부 자극 또는 장치 설정에 의해 렌즈의 형상이나 굴절력이 변화할 수 있는 렌즈로, 웨이브 가이드 1320와 평행하게 배치될 수 있다. 굴절력 D의 단위는 디옵터(diopter)이며, 굴절력은 초점거리(m)의 역수로 정의된다.
초점 조절 렌즈에 제어 전압이 인가되면, 초점 조절 렌즈의 초점 영역에 배치되는 액정 분자들의 배열 각도가 변경되고, 이를 통해 초점 영역의 굴절력 (dioptric power 또는 refractive power)이 조절된다. 시력 교정 장치 1000의 프로세서는 굴절력 조절과 관련된 명령어들 또는 프로그램 코드를 실행함으로써 초점 영역의 굴절력을 조절하고, 초점 영역을 투과하는 광의 굴절률(refractive index)을 조절할 수 있다. 시력 교정 장치 1000의 프로세서는 초점 영역의 굴절력을 조절함으로써, 초점 조절 렌즈 1350의 버전스(vergence)를 조절할 수 있다.
‘버전스’는 광이 수렴(converge)하거나, 발산(diverge)하는 정도를 나타내는 인덱스(index)로서, 렌즈의 굴절력에 따라 조절될 수 있다. 본 개시의 일 실시예에서, 시력 교정 장치 1000의 프로세서는 초점 영역의 굴절력을 제1 방향으로 조절함으로써, 초점 조절 렌즈 1350의 버전스를 조절하고, 현실 객체 또는 가상 이미지에 대한 초점 거리를 조절할 수 있다. 초점 영역의 버전스를 발산 방향으로 조절하는 경우, 초점 영역을 투과하는 광의 경로가 길어져서 사용자의 눈의 망막 상에 맺히는 현실 객체 또는 가상 이미지에 대한 초점 거리가 길어질 수 있다.
시력 교정 장치 1000의 프로세서는 초점 영역의 굴절력을 조절하고, 초점 거리를 조절함으로써, 사용자의 눈의 시력을 교정할 수도 있다. 이 경우, 초점 조절 렌즈 1350는 시력 교정용 렌즈로 활용될 수 있다. 프로세서가 초점 영역의 굴절력을 조절하고, 초점 영역의 버전스를 변경하는 구체적인 실시예에 대해서는 도 8c 내지 도 8f에서 상세하게 설명하기로 한다.
좌안용 렌즈부 1350L 및 좌안용 웨이브 가이드 1320L가 사용자의 좌안에 대응되는 위치에 배치될 수 있으며, 우안용 렌즈부 1350R 및 우안용 웨이브 가이드 1320R가 사용자의 우안에 대응되는 위치에 배치될 수 있다. 예를 들어, 좌안용 렌즈부 1350L와 좌안용 웨이브 가이드 1320L가 서로 부착되거나, 우안용 렌즈부 1350R 및 우안용 웨이브 가이드 1320R가 서로 부착될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
또한, 화상을 담은 디스플레이 광을 투사하는 프로젝터의 광학 엔진 1310은 좌안용 광학 엔진 1310L 및 우안용 광학 엔진 1310R을 포함할 수 있다. 좌안용 광학 엔진 1310L 및 우안용 광학 엔진 1310R은 시력 교정 장치 1000의 양 측면에 위치할 수 있다. 또는 하나의 광학 엔진(1310)이 시력 교정 장치 1000의 코 지지부 주변 중앙 부분에 포함될 수도 있다. 광학 엔진 1310으로부터 출사된 광은 웨이브 가이드 1320를 통해 표시될 수 있다.
도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 시력 교정 장치의 블록도이다.
본 개시의 일 실시예에 따른 시력 교정 장치 1000는 증강 현실 장치일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니며, 초점 조절 렌즈를 포함하고 초점 조절 렌즈를 이용하여 시력을 교정하는 기능을 수행하는 모든 장치를 의미할 수 있다.
도 2를 참조하면, 본 개시의 일 실시예에 따른 시력 교정 장치 1000는 사용자 입력부 1100, 마이크 1200, 디스플레이부 1300, 카메라 모듈 1400, 시선 검출 모듈 1500, 통신 인터페이스 1600, 저장부 1700, 프로세서 1800, 스피커(미도시), 및 깊이 센서(미도시)를 포함할 수 있다. 또한, 디스플레이부 1300는 초점 조절 렌즈 1350를 포함할 수 있다.
사용자 입력부 1100는, 사용자가 시력 교정 장치 1000를 제어하기 위한 데이터를 입력하는 수단을 의미한다. 예를 들어, 사용자 입력부 1100는 키 패드(key pad), 돔 스위치 (dome switch), 터치 패드(접촉식 정전 용량 방식, 압력식 저항막 방식, 적외선 감지 방식, 표면 초음파 전도 방식, 적분식 장력 측정 방식, 피에조 효과 방식 등), 조그 휠 또는 조그 스위치 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
마이크 1200는, 외부의 음향 신호를 입력 받아 전기적인 음성 데이터로 처리한다. 예를 들어, 마이크 1200는 외부 디바이스 또는 화자로부터의 음향 신호를 수신할 수 있다. 마이크 1200를 통해 외부의 음향 신호를 입력 받는 과정에서 발생 되는 잡음(noise)를 제거하기 위한 다양한 잡음 제거 알고리즘이 이용될 수 있다. 마이크 1200는 시력 교정 장치 1000를 제어하기 위한 사용자의 음성 입력을 수신할 수 있다.
디스플레이부 1300는, 시력 교정 장치 1000에서 처리되는 정보를 표시 출력한다. 예를 들어, 디스플레이부 1300는, 시력 교정 장치 1000의 주변을 촬영하기 위한 사용자 인터페이스 및 시력 교정 장치 1000 주변의 촬영된 이미지를 기반으로 제공되는 서비스에 관련된 정보를 디스플레이할 수 있다.
본 개시의 일 실시 예에 의하면, 디스플레이부 1300는 AR(Augmented Reality) 영상을 제공할 수 있다. 도 1에서와 같이, 디스플레이부 1300는 광학 엔진 1310 및 웨이브 가이드 1320를 포함할 수 있다. 웨이브 가이드 1320는 사용자가 시력 교정 장치 1000를 착용할 때, 배면의 일부 영역이 보이는 투명한 소재로 구성될 수 있다. 웨이브 가이드 1320는 광이 내부에서 반사되면서 전파될 수 있는 투명 재질의 단층 혹은 다층 구조의 평판으로 구성될 수 있다. 웨이브 가이드 1320는 광학 엔진 1310의 출사면에 마주하여 광학 엔진 1310으로부터 투사된 가상 이미지의 광을 입력 받을 수 있다. 여기서, 투명 재질이라 함은, 광이 통과될 수 있는 재질이라는 의미로, 투명도가 100%가 아닐 수 있으며, 소정의 색상을 지닐 수도 있다. 본 개시의 일 실시 예에서, 웨이브 가이드 1320는 투명 재질을 포함함에 따라, 사용자는 디스플레이부 1300를 통해 가상 이미지의 가상 객체를 볼 수 있을 뿐만 아니라, 외부 실제 장면(scene)을 볼 수도 있으므로, 웨이브 가이드 1320는 시스루 디스플레이(see through display)로 지칭될 수 있다. 디스플레이부 1300는 웨이브 가이드 1320를 통해 가상 이미지의 가상 객체를 출력함으로써, 증강 현실 영상을 제공할 수 있다. 시력 교정 장치 1000가 안경 형태의 장치인 경우에, 디스플레이부 1300는 좌측 디스플레이부 및 우측 디스플레이부를 포함할 수 있다.
본 개시의 일 실시 예에 의하면, 디스플레이부 1300는 도 1에서와 같이 초점 조절 렌즈 1350를 포함할 수 있다. 초점 조절 렌즈 1350는 웨이브 가이드 1320를 통해 제공되는 AR 영상 또는 투명 재질로 형성된 디스플레이부를 통해 사용자가 바라보는 이미지의 초점 거리를 조절할 수 있다. 초점 조절 렌즈 1350 역시 웨이브 가이드 1320와 마찬가지로 사용자가 시력 교정 장치 1000를 착용할 때, 배면의 일부 영역이 보이는 투명한 소재로 구성될 수 있다. 초점 조절 렌즈 1350는 초점 조절 렌즈 1350에 가해지는 외부 자극 또는 전기적 입력에 의해 유전율이 달라질 수 있고, 유전율이 달라지면 초점 조절 렌즈 1350의 굴절력이 달라질 수 있으므로, 시력 교정 장치 1000는 초점 조절 렌즈 1350에 가해지는 외부 자극 또는 전기적 입력을 조절함으로써 초점 조절 렌즈 1350의 굴절력을 조절한다. 본 개시의 일 실시예에 따른 시력 교정 장치 1000가 초점 조절 렌즈 1350의 굴절력을 결정하는 구체적인 방법은 도 8 내지 도 15를 참조하여 후술한다.
초점 조절 렌즈 1350는 전기적 구동 신호에 따라 초점을 변경할 수 있는 렌즈이다. 초점 조절 렌즈 1350는 초점을 변경 또는 조절할 수 있는 초점 영역을 포함할 수 있다. 본 개시의 일 실시예에서, 초점 조절 렌즈 1350는 액정 분자(liquid crystal molecule)를 포함하고, 전기적 구동 신호에 따라 초점을 변경할 수 있는 액정 렌즈(electrically tunable Liquid Crystal lens)로 구성될 수 있다. 이 경우, 초점 조절 렌즈 1350는 배터리(미도시)로부터 인가되는 제어 전압에 따라 특정 영역(예를 들어, 초점 영역)에 배치되는 액정 분자들의 배열 각도를 변경함으로써, 국부적으로(locally) 굴절력을 변경할 수 있다. 초점이 변경되는 영역, 즉 초점 영역의 위치는 초점 조절 렌즈 1350 상에서 이동될 수 있다. 제어 전압은 프로세서 1800에 의해 제어되고, 전압 제어 회로에 의해 초점 조절 렌즈 1350에 인가될 수 있다. 제어 전압 인가에 의해 초점 영역의 굴절력이 변경되는 실시예에 대해서는 도 8c 및 도 8d에서 상세하게 설명하기로 한다.
초점 조절 렌즈 1350는 사용자가 시력 교정 장치 1000 를 착용하는 경우, 사용자의 좌안에 대응되는 영역에 배치되는 좌안 가변 초점 렌즈 1350L(도 1 참조) 및 우안에 대응되는 영역에 배치되는 우안 가변 초점 렌즈 1350R(도 1 참조)를 포함할 수 있다. 좌안 가변 초점 렌즈 1350L 및 우안 가변 초점 렌즈 1350R는 각각 단일의 렌즈로 구성될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 본 개시의 일 실시예에서, 좌안 가변 초점 렌즈 1350L 및 우안 가변 초점 렌즈 1350R는 각각 복수 개로 구성될 수도 있다.
일 실시예에 의하면, 디스플레이부 1300는 복수의 초점 조절 렌즈 1350를 이용하여 웨이브가이드 1320에 투사된 가상 이미지에 기초하여 근거리 시력을 측정할 수 있다. 가 표시되는 거리를 조절할 수 있다. 본 개시의 일 실시예에 따른 시력 교정 장치 1000가 근거리 시력을 측정하는 구체적인 방법은 도 11b를 참조하여 후술한다.
카메라 모듈 1400은 시력 교정 장치 1000의 주변을 촬영할 수 있다. 카메라 모듈 1400은 촬영 기능을 요구하는 애플리케이션이 실행되는 경우에 이미지 센서를 통해 정지 영상 또는 동영상 등의 화상 프레임을 얻을 수 있다. 이미지 센서를 통해 캡쳐된 이미지는 프로세서 1800 또는 별도의 이미지 처리부(미도시)를 통해 처리될 수 있다. 카메라 모듈 1400은, 예를 들어, 회전 가능한 RGB 카메라 모듈 또는 복수의 뎁스 카메라 모듈 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
시선 검출 모듈 1500은 시력 교정 장치 1000를 착용한 사용자의 시선을 검출하고, 추적할 수 있다. 시선 검출 모듈 1500은 사용자의 눈을 향하는 방향으로 설치될 수 있으며, 사용자의 좌안의 시선 방향 및 사용자의 우안의 시선 방향을 검출할 수 있다. 사용자의 시선 방향을 검출하는 것은, 사용자의 시선에 관련된 시선 정보를 획득하는 동작을 포함할 수 있다.
시선 검출 모듈 1500은 사용자의 시선을 검출하기 위하여 IR 광을 방출하고, IR 광을 수신할 수 있는 시선 추적 센서 1510를 포함할 수 있다. 시선 추적 센서 1510는 IR 광을 방출하는 광 방출부 1520 및 IR 광을 수신하는 광 수신부 1530를 포함하며, 시력 교정 장치 1000를 착용한 사용자의 안구 및 시선에 관련된 정보를 획득할 수 있다.
시선 검출 모듈 1500의 광 방출부 1520는 IR 광이 사용자의 눈을 향할 수 있도록 IR 광을 방출할 수 있다. 또한, 사용자의 눈으로부터 반사된 IR 광이 시선 검출 모듈 1500의 광 수신부 1530에 의해 수신될 수 있다. 광 수신부 1530는 시력 교정 장치 1000에서 사용자의 눈으로부터 반사된 IR 광을 수신할 수 있는 위치에 배치될 수 있다.
시선 검출 모듈 1500의 광 방출부 1520 및 광 수신부 1530는 시력 교정 장치 1000의 지지부 190에서, 지지부 190와 사용자의 눈 사이의 위치인 지지부 190의 내측면 부분에 배치될 수 있다. 이러한 경우, 시력 교정 장치 1000는 광 반사부(미도시)를 더 포함할 수 있으며, 광 방출부 1520 및 광 수신부 1530는 시력 교정 장치 1000의 지지부 190에서 광 반사부(미도시)를 향하도록 배치될 수 있다. 광 방출부 1520 및 광 수신부 1530는, 예를 들어, 도 1의 템플 및 코 지지부와 같이, 시력 교정 장치 1000를 사용자의 얼굴에 지지시키는 도 1의 지지부 190에 위치할 수 있다.
광 반사부(미도시)는 광 방출부 1520로부터 방출된 광을 반사할 수 있다. 광 반사부(미도시) 및 웨이브 가이드 1320는 사용자의 눈을 대향하는 위치에 배치될 수 있으며, 광 반사부(미도시) 및 웨이브 가이드 1320가 서로 부착될 수 있다. 광 방출부 1520로부터 방출된 IR 광은 광 반사부(미도시)에 의해 반사되어 사용자의 눈을 향할 수 있으며, 사용자의 눈으로부터 다시 반사된 IR 광이 광 반사부(미도시)에 의해 반사되어 광 수신부 1530를 향할 수 있다.
시선 검출 모듈 1500은 센서 데이터를 프로세서 1800에게 제공할 수 있으며, 프로세서 1800는 센서 데이터에 기초하여 사용자의 시선 정보를 획득할 수 있다. 센서 데이터는 시선 검출 모듈 1500의 시선 추적 센서 1510 에 의해 획득되는 데이터로서, 광 방출부 1520로부터 방출된 IR 광의 종류(예를 들어, 점광, 선광, 면광), 광 방출부 1520로부터 방출된 IR 광의 특성, 광 방출부 1520로부터 방출된 IR 광의 방출 영역에 관한 데이터, 및 광 수신부 1530로부터 수신된 IR 광의 특성을 나타내는 데이터를 포함할 수 있다.
또한, 사용자의 시선(eye gaze) 정보는 사용자의 시선에 관련된 정보로서, 센서 데이터를 분석함으로써 생성될 수 있으며, 예를 들어, 사용자의 동공의 위치, 동공의 중심점의 위치, 사용자의 홍채의 위치, 사용자의 눈의 중심, 사용자의 눈의 반짝임 특징점의 위치, 사용자의 응시점, 사용자의 시선 방향 등에 관한 정보를 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 사용자의 시선 방향은, 예를 들어, 사용자의 눈의 중심으로부터 사용자가 응시하는 응시점을 향하는 시선의 방향일 수 있다. 예를 들어, 사용자의 시선 방향은, 사용자의 좌측 눈의 중심으로부터 응시점을 향하는 벡터 값 및 사용자의 우측 눈의 중심으로부터 응시점을 향하는 벡터 값에 의해 나타내어질 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
일 실시 예에 따라, 시선 검출 모듈 1500은 미리 정해진 시간 간격으로 시력 교정 장치 1000를 착용 중인 사용자의 안구 및 시선에 관련된 정보를 포함하는 센서 데이터를 검출할 수 있다.
통신 인터페이스 1600는 시력 교정 장치 1000에 관련된 서비스를 제공 받기 위한 데이터를 외부 디바이스(미도시) 및 서버(미도시)와 송수신할 수 있다.
저장부 1700는 후술할 프로세서 1800에 의해 실행될 프로그램을 저장할 수 있고, 시력 교정 장치 1000로 입력되거나 시력 교정 장치 1000로부터 출력되는 데이터를 저장할 수 있다.
저장부 1700는 내장 메모리(Internal Memory)(미도시) 또는 외장 메모리(External Memory)(미도시) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 내장 메모리는, 예를 들어, 휘발성 메모리(예를 들면, DRAM(Dynamic RAM), SRAM(Static RAM), SDRAM(Synchronous Dynamic RAM) 등), 비휘발성 메모리(예를 들면, OTPROM(One Time Programmable ROM), PROM(Programmable ROM), EPROM(Erasable and Programmable ROM), EEPROM(Electrically Erasable and Programmable ROM), Mask ROM, Flash ROM 등), 하드 디스크 드라이브(HDD) 또는 솔리드 스테이트 드라이브(SSD) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 프로세서 1800는 비휘발성 메모리 또는 다른 구성요소 중 적어도 하나로부터 수신한 명령 또는 데이터를 휘발성 메모리에 로드(load)하여 처리할 수 있다. 또한, 프로세서 1800는 다른 구성요소로부터 수신하거나 생성된 데이터를 비휘발성 메모리에 보존할 수 있다. 외장 메모리는, 예를 들어, CF(Compact Flash), SD(Secure Digital), Micro-SD(Micro Secure Digital), Mini-SD(Mini Secure Digital), xD(extreme Digital) 또는 Memory Stick 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
저장부 1700에 저장된 프로그램들은 그 기능에 따라 복수 개의 모듈들로 분류할 수 있는데, 예를 들어, 시력 교정 모듈 1710, 굴절력 결정 모듈 1730, 및 굴절력 적용 모듈 1750을 포함할 수 있다. 예를 들어, 굴절력 결정 모듈 1730에 메모리(미도시)가 포함될 수 있으며, 이 경우, 굴절력 결정 모듈 1730에 포함된 메모리(미도시)에 제1 굴절력 결정 모듈 1731, 제2 굴절력 결정 모듈 1732, 및 제3 굴절력 결정 모듈 1733이 펌웨어(firmware)로 저장될 수도 있다.
프로세서 1800는 시력 교정 장치 1000의 전반적인 동작을 제어한다. 예를 들어, 프로세서 1800는, 저장부 1700에 저장된 프로그램들을 실행함으로써, 사용자 입력부 1100, 마이크 1200, 디스플레이부 1300, 카메라 모듈 1400, 시선 검출 모듈 1500, 통신 인터페이스 1600 및 저장부 1700 등을 전반적으로 제어할 수 있다.
프로세서 1800는 저장부 1700에 저장된 시력 교정 모듈 1710, 굴절력 결정 모듈 1730, 및 굴절력 적용 모듈 1750을 실행함으로써, 사용자의 시력을 교정할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 시력 교정 장치 1000는 복수의 프로세서 1800를 포함할 수 있으며, 시력 교정 모듈 1710, 굴절력 결정 모듈 1730, 및 굴절력 적용 모듈 1750은 복수의 프로세서 1800에 의해 실행될 수 있다.
예를 들어, 시력 교정 모듈 1710, 굴절력 결정 모듈 1730, 및 굴절력 적용 모듈 1750 중 일부는 제1 프로세서(미도시)에 의해 실행되고, 시력 교정 모듈 1710, 굴절력 결정 모듈 1730, 및 굴절력 적용 모듈 1750 중 나머지는 제2 프로세서(미도시)에 의해 실행될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
프로세서 1800는 굴절력 결정 모듈 1730을 실행함으로써 초점 조절 렌즈 1350에 적용할 굴절력 을 결정하고, 굴절력 적용 모듈 1750을 실행함으로써 초점 조절 렌즈를 제어할 수 있으며, 프로세서 1800에 의해 제어되는 초점 조절 렌즈 1350는 입사된 광을 굴절시켜 사용자의 시력을 교정할 수 있다.
시력 교정 모듈 1710은 제1 굴절력 결정 모듈 1731, 제2 굴절력 결정 모듈 1732, 및 제3 굴절력 결정 모듈 1733을 포함할 수 있으며, 제3 굴절력 결정 모듈 1733은 노안 판단 모듈 1734을 포함할 수 있다.
제1 굴절력 결정 모듈 1731은, 사용자의 원거리 시력에 기초하여 원거리 초점 일치를 위한 제1 굴절력을 결정한다. 사용자가 근시가 있는 경우 수정체를 통과한 빛의 원거리 초점이 망막보다 앞에 형성되므로, 제1 굴절력 은 음의 값을 가지며, 제1 굴절력 의 크기는 사용자의 근시 정도에 따라 달라질 수 있다. 음의 굴절력을 갖는 렌즈(예를 들어, 오목 렌즈)는 렌즈에 입사된 빛을 퍼뜨리므로 초점 조절 렌즈 1350에 음의 굴절력이 적용되면 수정체를 통과한 빛의 원거리 초점 거리가 길어져 망막에 원거리 상이 형성될 수 있다.
제2 굴절력 결정 모듈 1732은, 제1 굴절력에 기초하여 측정된 사용자의 근거리 교정 시력에 기초하여, 근거리 초점 일치를 위한 제2 굴절력을 결정한다.
원거리로부터 제1 굴절력이 적용된 초점 조절 렌즈를 통과한 빛은 망막에 상이 형성되므로, 제1 굴절력이 적용된 초점 조절 렌즈를 통해 원거리 물체를 바라보는 사용자는 원거리 물체의 상을 정확히 인지할 수 있다. 그러나, 사용자에게 노안이 있거나, 제1 굴절력이 사용자의 근시 정도에 비해 과도하게 결정된 경우 제1 굴절력이 적용된 초점 조절 렌즈는 근거리 물체에서 반사되어 눈에 입사되는 빛의 초점을 망막에 일치시킬 수 없다. 따라서, 제1 굴절력이 적용된 초점 조절 렌즈 1350에 기초하여 측정된 사용자의 근거리 교정 시력은 근거리 초점을 일치시키기 위하여 추가적인 굴절력 조절, 즉 제2 굴절력을 필요로 한다. 이 때 노안 또는 근시 과교정의 경우 수정체를 통과한 빛의 근거리 초점은 망막보다 뒤에 형성되므로, 제2 굴절력은 제1 굴절력에 비해 양의 값을 가지며, 제2 굴절력의 크기는 사용자의 노안의 정도 또는 근시 과교정의 정도에 따라 달라질 수 있다. 양의 굴절력을 갖는 렌즈(예를 들어, 볼록 렌즈)는 렌즈에 입사된 빛을 모아주므로 초점 조절 렌즈 1350에 양의 굴절력이 적용되면 수정체를 통과한 빛의 근거리 초점 거리가 짧아져 망막에 근거리 상이 형성될 수 있다.
제3 굴절력 결정 모듈 1733은, 제1 굴절력 및 제2 굴절력에 기초하여 초점 조절 렌즈에 적용할 제3 굴절력을 결정한다.
노안 판단 모듈 1734은, 사용자의 연령 또는 제2 굴절력에 기초하여 사용자에게 노안이 있는지 여부를 판단한다.
시력 교정 장치 1000는 디스플레이 1300 또는 스피커(미도시) 등의 출력 수단을 이용하여 사용자의 연령을 묻고, 사용자 입력부 1100, 마이크 1200 또는 시선 검출 모듈 1500등의 입력 수단을 이용하여 사용자의 연령 정보를 획득할 수 있다. 노안은 연령이 증가함에 따라 발병하며, 발병률이 거의 100%에 이르므로 소정의 임계 연령 이상인 경우 노안이 있는 것으로 추정할 수 있다. 다만, 소정의 임계 연령은 인종, 지역 또는 기타 생활 환경에 따라 달라질 수 있다. 또한, 일반적으로 제2 굴절력은 노안의 경우 더 큰 값을 가지므로 제2 굴절력의 크기가 소정의 임계값보다 큰 경우 노안이 있는 것으로 추정할 수 있다.
사용자에게 노안이 없는 것으로 판단된 경우, 제3 굴절력 결정 모듈 1733은 제2 굴절력에 기초하여 제1 굴절력으로부터 과교정을 제거한다. 본 개시의 일 실시예에 따르면, 제3 굴절력은 제1 굴절력과 제2 굴절력의 합으로 결정될 수 있다. 이와 같은 경우, 사용자의 근시를 교정하기 위한 하나의 굴절력이 제3 굴절력으로 결정될 수 있다.
사용자에게 노안이 있는 것으로 판단된 경우, 제3 굴절력 결정 모듈 1733은 사용자 안구의 잔여 조절력 및 제2 굴절력에 기초하여 근거리 초점 일치를 위한 제4 굴절력을 결정한다. 사용자에게 노안이 있어 근거리 초점 일치를 위한 별도의 굴절력이 처방되는 경우 제3 굴절력은 원거리 초점 일치를 위한 제1 굴절력과 근거리 초점 일치를 위한 제4 굴절력을 포함하는 복수의 굴절력으로 구성될 수 있다.
굴절력 적용 모듈 1750은, 제3 굴절력에 기초하여 초점 조절 렌즈 1350를 제어한다.
초점 조절 렌즈 1350는 외부 자극 또는 장치 설정에 의해 굴절력이 달라질 수 있으며, 특히 LC(liquid crystal) 렌즈의 경우 LC 소자에 대한 전극 배치에 따라 각 전극에 가해지는 전압을 조절함으로써 굴절력을 조절할 수 있다. 따라서, 굴절력 적용 모듈 1750은 초점 조절 렌즈에 인가되는 전압을 결정하고, 결정된 전압을 프로세서 1800를 통해 초점 조절 렌즈 1350에 인가함으로써 초점 조절 렌즈 1350를 제어할 수 있다. LC 렌즈의 전극 배치는 도 8a 및 도 8b에서 후술한다.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 사용자에게 노안이 있는 것으로 판단된 경우, 굴절력 적용 모듈 1750은 원거리 시력 교정을 위한 굴절력과 근거리 시력 교정을 위한 굴절력에 따라 가변 렌즈를 적절히 제어하기 위하여, 시선 검출 모듈 1500, 또는 깊이 센서(미도시) 출력에 기초하여 사용자가 원거리 물체를 바라보는 경우와 근거리 물체를 바라보는 경우의 초점 조절 렌즈 1350의 굴절력을 다르게 제어할 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 사용자에게 노안이 있는 것으로 판단된 경우, 굴절력 적용 모듈 1750은 초점 조절 렌즈 1350의 영역을 구별하여 제1 영역은 원거리 시력 교정을 위한 굴절력을 적용하고, 제2 영역은 근거리 시력 교정을 위한 굴절력을 적용하도록 초점 조절 렌즈 1350를 제어할 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 저장부 1700는 시력 측정 모듈 1770을 더 포함할 수 있고, 시력 측정 모듈 1770은 원거리 시력 측정 모듈 1771 및 근거리 시력 측정 모듈 1772를 포함할 수 있다. 저장부가 시력 측정 모듈 1770를 포함하는 경우, 디스플레이부 1350의 웨이브 가이드 1320에 시력 측정을 위한 시력 측정표를 디스플레이하고, 시선 추적 모듈 1500 출력 또는 사용자 응답에 기초하여 원거리 시력 측정 및 근거리 시력 측정을 수행할 수 있다. 근거리 시력을 측정하는 방법 및 원거리 시력을 측정하는 방법은 도 10a 내지 도 11b에서 후술한다.
도 3a는 사람의 안구 구조를 나타낸다.
사람의 안구 100는 여러 단계의 구조를 통해 시각 정보를 뇌에 전달하는 시각기관으로, 눈에 들어오는 빛의 양을 일정하게 조절하고 물체가 위치하는 거리에 초점을 맞추고 즉각적으로 뇌에 전달하는 연속적인 영상을 생성한다.
도 3a를 참조하면, 안구 100는 각막(cornea) 110, 홍채(iris) 120, 수정체(lens) 130, 모양체(ciliary body) 140, 망막(retina) 150, 결막 160, 공막 170, 맥락막 180, 및 황반 190 등 다양한 구조로 이루어진다.
각막 110은 공막 170이 눈 앞쪽으로 연장되어 안구의 가장 바깥쪽 표면에 위치하는 부분으로, 눈의 검은자를 덮고 있는 부분을 의미한다. 각막 110은 눈의 창문 역할을 하며 외부로부터 눈을 보호하고, 빛을 통과시키고 통과된 빛을 굴절시킨다.
홍채 120는 동공 주위에 있는 도넛 모양의 막으로 각막 110과 수정체 130 사이에 위치하며, 수축과 이완을 통해 동공의 크기를 조절하여 안구 100로 들어오는 빛의 양을 조절한다.
수정체 130는, 안구 내부 홍채 120의 뒤, 유리체의 앞에 위치하며 양면이 볼록한 렌즈 형태를 한 투명한 조직을 의미한다. 빛이 통과할 때 빛을 모아주어 망막 150에 상이 맺히도록 하며, 초점을 맞추기 위해 수정체 130의 두께와 만곡을 조절한다. 수정체 130의 위, 아래는 가는 섬유인 모양체 소대에 의해 모양체근과 연결된다.
모양체 140는, 맥락막 180과 홍채 120 사이에 위치하며 수정체 130를 둘러싸고 있다. 모양체 140는 모양체 소대로 수정체 130를 고정함과 동시에 모양체근에 의해 수정체 130의 곡률을 변화시켜 초점을 조절한다. 모양체근이 수축하면 수정체 130를 고정하는 모양체소대가 늘어지고 수정체 130가 두꺼워져 가까운 물체에 초점이 맞고, 모양체근이 이완하면 모양체소대가 짧아지고 수정체 130가 얇아져 멀리 있는 물체에 초점이 맞는다.
망막 150은, 안구의 뒷부분에 위치하며 안구의 안쪽을 2/3정도 덮고 있는 투명한 신경조직으로, 안구 벽 중 가장 안쪽을 의미한다. 망막 150은 신경세포와 신경교세포로 이루어져 있고, 색을 감지하는 세포인 추체가 많이 모여있으며 약간 패여있는 중심와(fovea)가 가장 해상력이 좋다.
중심와는 각막과 수정체의 중심을 수직으로 지나 빛이 맺히는 부분으로, 중심와 주위에 노란색을 띠는 부분인 황반 190이 시야의 중심이 되는 부분이다.
도 3b는 정시의 상이 형성되는 경우를 간략히 나타낸 그림이다.
5-6m 보다 먼 거리에서 들어오는 빛은 눈에 평행하게 들어오는 것으로 가정할 수 있다. 눈에 입사된 평행광선은 각막과 수정체에 의해 굴절되고, 굴절된 빛이 망막에서 만나 상이 형성되어야 정확한 상을 인지할 수 있으며, 굴절된 빛이 망막에서 만나 상이 형성되는 경우를 정시(emmetropia 또는 normal eye)라 한다.
도 3b를 참조하면, 정시는 5-6m 거리에 위치하는 물체에서 반사되어 눈에 입사된 평행광선이 수정체에서 굴절되어 망막 150에 초점 151이 형성되는 경우, 즉 망막 150에서 상이 맺히는 경우를 의미한다. 정시가 되기 위해서는 각막 및 수정체의 굴절력과 안축(눈의 앞뒤 길이)의 관계가 잘 맞아야 한다.
정시가 되지 못하는 경우, 예를 들어 각막보다 앞쪽에 초점이 생성되는 경우를 근시(myopia), 각막보다 뒤쪽에 초점이 생성되는 경우를 원시(hyperopia)라 한다. 근시 또는 원시의 경우 안구와 상의 관계 및 교정 방법은 도 5a 내지 도 6d에서 후술한다.
각막 굴절력은 출생시 평균 51.2D, 성인 평균 43.5D이고, 수정체 굴절력은 출생시 평균 34.3D, 성인 평균 18.8D이고, 안축 길이는 출생시 평균 16.8mm, 성인 평균 23.6mm로 알려져 있다. 출생시 사람의 시력은 +2~3D의 원시 상태이며, 생후 3세까지 안축의 길이가 크게 늘어나다가 약 14세에 이르면 성인 길이에 도달한다. 성장하면서 안축 길이는 늘어나고 각막과 수정체의 만곡은 줄어들어 눈은 점차 정시가 되지만 습관 또는 유전에 따라 근시, 원시 또는 난시 등의 굴절 이상에 의한 비정시가 나타날 수 있다.
도 4a 및 도 4b는 사람의 눈과 대상체와의 거리에 따른 수정체의 변화를 나타낸다.
사람은 눈으로 들어온 빛이 각막과 수정체를 통과하면서 적당히 굴절되어 중심와에 정확히 초점이 생성되어야 사물을 뚜렷하게 인지할 수 있다.
각막의 굴절력은 대략 23° 로 고정되어 있지만, 수정체는 두께를 조절할 수 있으므로 젊은 사람의 경우 11°~ 18° 사이에서 수정체의 굴절력이 변화할 수 있다. 굴절력의 단위는 디옵터 D로 흔히 도수라고 부르며 원점거리(m)의 역수나 광학렌즈에서 초점거리(m)의 역수로 결정된다.
도 4a를 참조하면, 멀리 있는 사물을 볼 때는 모양체근 401이 이완하여 모양체 소대 403가 짧아지면서 수정체 402가 얇아진다. 수정체 130가 얇아지면 멀리 있는 물체에 초점을 맞출 수 있다.
도 4b를 참조하면, 가까이 있는 사물을 볼 때는 모양체근 401이 수축하여 모양체 소대 403가 늘어지면서 수정체 130가 두꺼워진다. 수정체 130가 두꺼워지면 굴절력이 상승하여 가까이 있는 물체에 초점을 맞출 수 있다.
연령이 증가하면 수정체 130의 탄력이 떨어지고 굴절력을 변화시키는 조절력이 감소하여, 조절 이상에 의한 노안이 발생할 수 있다. 조절을 최대로 했을 때 뚜렷하게 볼 수 있는 가장 가까운 거리인 근점이 25cm 미만, 즉 조절력이 4D 이상이 되면 노안이 진단될 수 있다. 이 때, 최대 25cm 앞의 물체를 선명하게 볼 수 있는 경우 1/0.25m=4D의 조절력(accommodative power)을 가지고, 최대 10cm 앞의 물체를 선명하게 볼 수 있는 경우 1/0.1m=10D의 조절력을 가진다.
도 5a 내지 도 5d는 근시에 의한 굴절 이상이 있는 경우 형성되는 상 및 그 교정 방법을 나타낸다.
도 5a 및 도 5b는 근시(myopia)의 초점 및 상이 형성되는 것을 나타내는 도면이다.
전술한 바와 같이, 5-6m 보다 먼 거리에서 들어오는 빛은 눈에 평행하게 들어오는 것으로 가정할 수 있다. 눈에 평행하게 입사된 평행광선은, 각막과 수정체에 의해 굴절되며, 굴절된 빛이 망막에서 만나 상이 형성되어야 정확한 상을 인지할 수 있다. 근시의 경우, 굴절이 과도하게 발생하거나 안축의 길이가 길어져서 망막보다 앞에 상이 형성되며 근시가 있는 사람은 먼 거리에 위치하는 물체가 흐릿하게 보이거나 잘 보이지 않는다. 그러나, 근시가 있더라도 가까운 거리에 위치하는 물체는 정상적으로 볼 수 있다. 즉, 근거리 초점은 망막에 형성된다.
도 5c 및 도 5d는 렌즈를 이용하여 근시를 교정하는 방법을 나타내는 도면이다.
전술한 바와 같이, 근시는 굴절이 과도하게 발생하거나 안축의 길이가 길어져 망막보다 앞에 상이 형성된다. 안축의 길이는 인위적으로 조절할 수 없으므로, 눈에서 과도하게 발생하는 굴절을 상쇄하기 위하여 도 5c와 같이 오목렌즈를 이용하여 렌즈로 입사된 빛을 바깥쪽으로 발산하도록 굴절시키면 눈으로 들어오는 빛이 수정체에 의해 강하게 굴절되어도 망막에 상이 형성될 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 시력 교정 장치 1000는 오목 렌즈 대신 초점 조절 렌즈 1350를 이용하여 동일한 기능을 수 행할 수 있다. 초점 조절 렌즈 1350는 외부 자극 또는 가해지는 전압에 따라 굴절력을 조절할 수 있으므로, 초점 조절 렌즈 1350의 굴절력이 공기보다 작아지도록 초점 조절 렌즈 1350의 전압을 조절함으로써 렌즈에 입사되는 빛을 바깥쪽으로 퍼지도록 굴절시킬 수 있다.
도 6a 내지 도 6d는 원시에 의한 굴절 이상이 있는 경우 형성되는 상 및 그 교정 방법을 나타낸다.
도 6a 및 도 6b는 원시(hyperopia)의 초점 및 상이 형성되는 것을 나타내는 도면이다.
원시의 경우, 굴절이 약하거나 안축의 길이가 짧아 망막보다 뒤에 상이 형성되며 원시가 있는 사람은 가까운 거리에 위치하는 물체가 흐리게 보이거나 잘 보이지 않는다. 그러나 원시가 있더라도 먼 거리에 위치하는 물체는 정상적으로 볼 수 있다. 즉, 원거리 초점은 망막에 형성된다. 도 6c 및 도 6d는 렌즈를 이용하여 원시를 교정하는 방법을 나타내는 도면이다.
전술한 바와 같이, 원시는 굴절이 약하게 발생하거나 안축의 길이가 짧아져 망막보다 뒤에 상이 형성된다. 안축의 길이는 인위적으로 조절할 수 없으므로, 눈에 입사되는 빛이 더 많이 굴절되도록 하기 위하여 도 6c와 같이 볼록렌즈를 이용하여 렌즈로 입사된 빛을 안쪽으로 수렴하도록 하면 눈으로 들어오는 빛이 수정체에 의해 약하게 굴절되어도 망막에 상이 형성될 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 시력 교정 장치 1000는 볼록 렌즈 대신 초점 조절 렌즈 1350를 이용하여 동일한 기능을 수행할 수 있다. 초점 조절 렌즈 1350는 외부 자극 또는 가해지는 전압에 따라 굴절력을 조절할 수 있으므로, 초점 조절 렌즈 1350의 굴절력을 공기보다 커지도록 초점 조절 렌즈 1350의 전압을 조절함으로써 렌즈에 입사되는 빛을 안쪽으로 수렴하도록 굴절시킬 수 있다.
도 7a 내지 도 7d는 난시에 의한 굴절 이상이 있는 경우 형성되는 상 및 그 교정 방법을 나타낸다.
도 7a 및 도 7b는 난시(astigmatism)의 초점 및 상이 형성되는 것을 나타내는 도면이다.
난시와 원시, 또는 난시와 근시는 동시에 존재할 수 있으며 이러한 경우 상은 각각 망막의 뒤 또는 망막의 앞에 형성될 수 있다. 본 명세서에서는 설명의 편의를 위해 난시만 존재하는 경우를 가정하여 설명한다.
정시, 원시, 또는 근시가 한 점에 초점을 맺는 것과 달리, 난시에서는 눈의 굴절력이 모든 경선에 걸쳐 같지 않아 한 점에 초점을 맺지 못하고 둘 또는 그 이상의 초점을 갖게 된다. 즉, 굴절면이 구형이 아니라 찌그러진 형태를 갖는 것이다. 도 7b를 참조하면, 여러 개의 초점에 의해 형성된 상은 사람에게 왜곡되어 인지될 수 있다.
도 7c 및 도 7d는 렌즈를 이용하여 난시를 교정하는 방법을 나타내는 도면이다.
전술한 바와 같이, 난시는 비대칭적인 굴절에 의해 발생하므로 눈의 각 부위별로 입사되는 빛의 굴절을 다르게 적용하기 위하여 도 7c와 같이 원통형 렌즈(cylindrical lens)를 이용하여 굴절을 조절하면 눈으로 들어오는 빛이 수정체에서 굴절되어 하나의 초점이 형성될 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 시력 교정 장치 1000는 원통형 렌즈 대신 초점 조절 렌즈 1350를 이용하여 동일한 기능을 수행할 수 있다. 초점 조절 렌즈 1350는 외부 자극 또는 가해지는 전압에 따라 굴절력을 조절할 수 있으므로, 초점 조절 렌즈 1350 각 부분의 굴절력이 다르게 적용되도록 초점 조절 렌즈의 전압을 조절함으로써 렌즈에 입사되는 빛이 수정체의 굴절 이상을 보완하도록 굴절시킬 수 있다.
도 8a 및 도 8b는 본 개시의 일 실시예에 따른 시력 교정 방법에서, 초점 조절 렌즈의 전극 배치를 나타낸다.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 초점 조절 렌즈 1350는 LC(liquid crystal) 소자를 이용하여 구현될 수 있으며, LC 소자를 이용하여 구현된 초점 조절 렌즈 1350를 LC 렌즈라 칭하기로 한다.
LC 렌즈를 구동하기 위한 전극은 다양하게 구성될 수 있다. LC 렌즈를 이용한 시력 교정은 LC 소자의 전극에 적당한 전압을 인가하여 LC 소자의 굴절력을 시력 교정을 위한 굴절력과 같이 조정하는 것을 의미한다.
도 8a를 참조하면, 본 개시의 일 실시예에 따른 원통형 초점 조절 렌즈는 스트립형 전극(strip electrodes)으로 구성된 LC 렌즈를 이용하여 구현될 수 있다.
원통형 렌즈는 좌-우, 상-하, 또는 대각선 방향으로 굴절력이 변화할 수 있으므로, 스트립형 전극을 초점 조절 렌즈의 좌-우, 상-하, 또는 대각선 방향으로 배치하고 인가 전압을 조절함으로써 각 방향으로 굴절력이 변화하는 원통형 초점 조절 렌즈를 구현할 수 있다.
도 8b를 참조하면, 본 개시의 일 실시예에 따른 초점 조절 렌즈는 픽셀형 전극(pixelated electrodes)으로 구성된 LC 렌즈를 이용하여 구현될 수 있다.
픽셀형 전극에 서로 다른 전압을 인가함으로써, 굴절력이 위치에 따라 연속적으로 변하는 GRIN(gradient index) 구면 렌즈를 구현할 수 있다. 본 개시의 일 실시예에 따르면, 두개의 스트립형 전극을 서로 직교하는 방향(예를 들어, 가로 방향 및 세로 방향)으로 교차하여 배치함으로써 픽셀형 전극을 구성할 수 있으며, 직교하는 각 방향으로 렌즈의 이동이 가능하다.
도 8c는 본 개시의 일 실시예에 따른 초점 조절 렌즈를 도시한 사시도이다.
도 8c를 참조하면, 초점 조절 렌즈 1350는 액정 층 1350l, 공통 전극 1350CE, 투명 박막(transparent film) 1350F, 및 여기 전극 1350e을 포함할 수 있다. 도면에는 도시되지 않았지만, 초점 조절 렌즈 1350는 공통 전극 1350CE의 하면에 접하여 형성되는 투명층을 더 포함할 수 있다.
초점 조절 렌즈 1350는 전력 공급부(VAC)로부터 여기 전극 1350e을 통해 인가되는 제어 전압에 기초하여 액정 분자 1350m들의 배열 각도를 변경함으로써, 광의 굴절률을 조절할 수 있는, 전기적으로 조정 가능한 액정 렌즈(electrically tunable Liquid Crystal lens)일 수 있다. 일 실시예에서, 초점 조절 렌즈 1350는 픽셀 그리드(pixel grid)를 갖는 전기 광학 재료를 포함할 수 있다. 픽셀은 N행 및 M열의 매트릭스로 배열될 수 있다. N×M 픽셀 각각은 모든 다른 픽셀에 독립적인 일 세트의 가능한 값(gray level)을 수용할 수 있다.
액정 층 1350l은 복수의 액정 분자 1350m를 포함하는 전기 광학층일 수 있다. 액정 층 1350l은 인가되는 제어 전압에 의해 액정의 물성이 변경되는 전기 광학층일 수 있다. 일 실시예에서, 액정 층 1350l은 편광 독립적인(polarization-independent) 액정 층(예를 들어, cholesteric liquid crystal)으로 구성될 수 있다. 액정 층 1350l은 여기 전극 1350e을 통해 인가되는 제어 전압에 의하여 활성 영역 내의 특정 영역 내에 배치되는 액정 분자 1350m들의 배열 각도가 변경됨으로써, 특정 영역의 굴절률이 국부적으로(locally) 조절될 수 있다.
공통 전극 1350CE 및 여기 전극 1350e은 전력 공급부(VAC)로부터 제어 전압을 공급받고, 공급된 제어 전압을 액정 층 1350l에 인가할 수 있다. 공통 전극 1350CE은 액정 층 1350l의 제1 면 1350-1에 접하여 배치될 수 있다.
여기 전극 1350e은 액정 층 1350l의 제1 면 1350-1에 대향되는 제2 면 1350-2 상에서 투명 박막 1350F의 상면에 접하여 배치될 수 있다. 여기 전극 1350e은 투명 박막 1350F의 상면에 X축 및 Y축 방향을 따라 직교하는 방향으로 배향되는 제1 어레이 여기 전극 및 제2 어레이 여기 전극을 포함할 수 있다. 제1 어레이 여기 전극 및 제2 어레이 여기 전극은 각각 활성 영역 위로 뻗어있는 도전성 재료의 평행 스트립을 포함할 수 있다. 본 개시의 일 실시예에서, 여기 전극 1350e은 인듐 주석 산화물(Indium Tin Oxidel; ITO)과 같은 투명 도전성 재료로 구성될 수 있다.
제1 어레이 여기 전극의 스트립과 제2 어레이 여기 전극의 스트립이 오버랩되는 영역에 의해서 픽셀(pixel)이 정의될 수 있다. 제1 어레이 여기 전극의 스트립과 제2 어레이 여기 전극의 스트랩 사이의 중심 대 중심 거리는 픽셀 어레이의 피치(pitch)를 정의하고, 스트립의 폭(width)은 픽셀의 크기를 정의할 수 있다.
시력 교정 장치 1000의 프로세서 1800 (도 2 참조)는 전력 공급부(VAC)를 통해 여기 전극 1350e에 위상 변조 프로파일을 갖는 제어 전압 파형을 인가하고, 여기 전극 1350e에 인가된 제어 전압을 변조할 수 있다. 프로세서 1800에 의해 변조된 파형을 갖는 제어 전압이 인가됨에 따라, 초점 조절 렌즈 1350는 인가된 제어 전압이 갖는 위상 변조 프로파일에 의해 활성 영역 내의 특정 영역에서 국부적으로(locally) 굴절력이 조절될 수 있다. 초점 조절 렌즈 1350는 조절된 굴절력에 따라 버전스(vergence)가 렌즈로서 기능할 수 있다. 여기서, 버전스는 광이 수렴(converge)하거나, 발산(diverge)하는 정도를 나타내는 인덱스(index)로서, 초점 조절 렌즈 1350의 굴절력에 따라 조절될 수 있다. 본 개시의 일 실시예에서, 초점 조절 렌즈 1350는 렌즈의 굴절력을 조절하여 광선 또는 광 경로를 변경함으로써, 버전스를 조절할 수 있다.
프로세서 1800는 초점 조절 렌즈 1350의 특정 영역, 즉 초점 영역의 버전스를 조절함으로써, 초점 거리를 변경할 수 있다. 프로세서 1800가 초점 조절 렌즈 1350의 초점 영역 1350A (도 8d 참조)의 위치를 결정하고, 초점 영역 1350A의 굴절력을 조절하는 구체적인 방법은 도 8d에서 상세하게 설명하기로 한다.
도 8d는 본 개시의 일 실시예에 따른 시력 교정 장치가 초점 조절 렌즈의 초점 영역의 굴절력을 조절하는 동작을 도시한 사시도이다.
도 8d 를 참조하면, 초점 조절 렌즈 1350는 액정 층 1350l, 액정 분자 1350m, 공통 전극 1350CE, 복수의 드라이버 단자 1350d, 복수의 제1 어레이 여기 전극 1350e-1 내지 1350e-5, 복수의 제2 어레이 여기 전극 1350e-6 내지 1350e-10, 및 투명 박막 1350F을 포함할 수 있다. 도 8d에서는 설명의 편의를 위해 도 8c와 달리 투명 박막 1350F은 도시되지 않았다.
복수의 제1 어레이 여기 전극 1350e-1 내지 1350e-5은 X축 방향을 따라 나열되고, 복수의 제2 어레이 여기 전극 1350e-6 내지 1350e-10은 Y축 방향을 따라 나열될 수 있다. 복수의 제1 어레이 여기 전극 1350e-1 내지 1350e-5과 복수의 제2 어레이 여기 전극 1350e-6 내지 1350e-10은 서로 직교하도록 배열될 수 있다.
복수의 제1 어레이 여기 전극 1350e-1 내지 1350e-5 각각에는 전력 공급부(VAC)로부터 복수의 제1 어레이 여기 전극 1350e-1 내지 1350e-5에 인가되는 제어 전압을 제어하는 복수의 드라이버 단자 1350d가 연결될 수 있다. 복수의 제2 어레이 여기 전극 1350e-6 내지 1350e-10 각각에는 전력 공급부(VAC)로부터 복수의 제2 어레이 여기 전극 1350e-6 내지 1350e-10에 인가되는 제어 전압을 제어하는 복수의 드라이버 단자 1350d가 연결될 수 있다.
컨트롤러 1800C는 복수의 드라이버 단자 1350d 및 전력 공급부(VAC)와 전기적 및/또는 물리적으로 연결될 수 있다. 도 8d에서, 컨트롤러 1800C는 프로세서 1800와 별개의 구성 요소로 도시되었지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 본 개시의 일 실시예에서, 컨트롤러 1800C와 프로세서 1800는 하나의 구성으로 통합될 수 있다.
컨트롤러 1800C는 복수의 드라이버 단자 1350d를 제어함으로써, 복수의 제1 어레이 여기 전극 1350e-1 내지 1350e-5 및 복수의 제2 어레이 여기 전극 1350e-6 내지 1350e-10에 인가되는 제어 전압을 제어하고, 이를 통해 특정 영역에 배치되는 액정 분자들의 배열 각도를 조절할 수 있다. 도 8d에 도시된 것과는 달리, 본 개시의 다른 실시예에서, 초점 조절 렌즈 1350는 복수의 드라이버 단자 1350d를 포함하지 않고, 컨트롤러 1800C가 복수의 제1 어레이 여기 전극 1350e-1 내지 110e-5 및 복수의 제2 어레이 여기 전극 1350e-6 내지 110e-10와 직접 연결될 수도 있다.
시선 추적 센서 1510는 사용자의 눈의 시선 방향을 추적함으로써, 시선 벡터를 획득하고, 획득된 시선 벡터를 프로세서 1800에 제공할 수 있다. 프로세서 1800는 시선 벡터의 벡터 방향에 기초하여, 초점 조절 렌즈 1350의 전체 영역 중 시선이 도달하는 영역에 관한 위치 좌표값을 계산하고, 계산된 위치 좌표값에 관한 정보를 컨트롤러 1800C에 제공할 수 있다. 컨트롤러 1800C는 프로세서 1800로부터 획득한 위치 좌표값에 기초하여 초점을 조절할 대상 영역인 초점 영역 1350A을 결정할 수 있다.
도 8d에 도시된 실시예에서, 액정 층 1350l에 포함되는 복수의 액정 분자들 1350m 중 초점 영역 1350A에 배치되는 액정 분자들의 배열 각도를 변경하기 위해서, 복수의 제1 어레이 여기 전극 1350e-1 내지 1350e-5 중 제2 여기 전극1350e-2, 제3 여기 전극 1350e-3, 및 제4 여기 전극 1350e-4에 전압이 인가되도록 제어하고, 복수의 제2 어레이 여기 전극 1350e-6 내지 1350e-10 중 제7 여기 전극 1350e-7, 제8 여기 전극 1350e-8, 및 제9 여기 전극 1350e-9에 전압이 인가되도록 제어할 필요가 있다. 본 개시의 일 실시예에서, 컨트롤러 1800C는 복수의 드라이버 단자 1350d를 제어함으로써, 전력 공급부(VAC)에 의해 제2 여기 전극 1350e-2, 제3 여기 전극 1350e-3, 및 제4 여기 전극 1350e-4에 전압이 인가되도록 제어하고, 제7 여기 전극 1350e-7, 제8 여기 전극 1350e-8, 및 제9 여기 전극 1350e-9에 전압이 인가되도록 제어할 수 있다. 이 경우, 컨트롤러 1800C는 제1 여기 전극 1350e-1, 제5 여기 전극 1350e-5, 제6 여기 전극 1350e-6, 및 제10 여기 전극 1350e-10에는 전압이 인가되지 않도록 복수의 드라이버 단자 1350d를 제어할 수 있다.
컨트롤러 1800C는 전력 공급부(VAC)로부터 제어 전압을 인가하거나, 인가하지 않는 제어만을 수행하는 것은 아니고, 전력 공급부(VAC)로부터 인가되는 제어 전압의 크기를 제어할 수도 있다. 컨트롤러 1800C는 인가되는 제어 전압을 크기를 제어함으로써, 액정 분자들의 배열 각도의 크기를 조절할 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러 1800C가 복수의 드라이버 단자 1350d를 통해 제2 여기 전극 1350e-2에 인가되는 제어 전압을 제1 크기만큼 인가하고, 제3 여기 전극 1350e-3에 인가되는 제어 전압을 제1 크기보다 큰 제2 크기만큼 인가하면, 액정 층 1350l의 전체 영역 중 제3 여기 전극 1350e-3이 배치되는 영역에 위치하는 액정 분자들의 배열 각도는 제2 여기 전극 1350e-2이 배치되는 영역에 위치하는 액정 분자들의 배열 각도보다 더 큰 각도로 조절될 수 있다.
즉, 컨트롤러 1800C는 복수의 드라이버 단자 1350d를 통해 복수의 제1 어레이 여기 전극 1350e-1 내지 1350e-5 및 복수의 제2 어레이 여기 전극 1350e-6 내지 1350e-10에 인가되는 제어 전압의 위상 프로파일을 변조함으로써, 액정 층 1350l의 전체 영역 중 액정 분자들 1350m의 배열 각도가 변경되는 초점 영역 1350A을 결정하고, 초점 영역 1350A의 굴절력을 조절할 수 있다.
도 8e 및 도 8f는 본 개시의 일 실시예에 따른 시력 교정 장치의 구성 요소인 초점 조절 렌즈의 버전스의 개념을 설명하기 위한 개념도이다.
도 8e 및 도 8f를 참조하면, 초점 조절 렌즈 1350의 액정 층 1350l은 특정 위상 프로파일을 갖도록 변조된 제어 전압이 인감됨에 따라, 활성 영역 내의 특정 위치에 배치되는 액정 분자들 1350m의 배열 각도가 변경될 수 있다. 액정 층 1350l의 특정 영역에 배치된 액정 분자들 1350m의 배열 각도가 변경됨에 따라, 액정 분자들 1350m을 통과하는 광의 굴절률이 변경될 수 있다. 광의 굴절률이 변경되면, 초점 조절 렌즈 1350의 굴절력이 변경되고, 따라서 초점 조절 렌즈 1350를 투과하는 광의 경로가 바뀜으로써 버전스(vergence)가 변경될 수 있다. 버전스는 초점 조절 렌즈 1350를 투과하는 광이 수렴(converge)하거나, 발산(diverge)하는 정도를 나타내는 인덱스(index)이다. 버전스는 초점 조절 렌즈 1350의 굴절력에 따라 조절될 수 있다.
도 8e에 도시된 실시예에서, 액정 층 1350l에 포함되는 액정 분자들 1350m의 배열 각도가 변경된 영역을 통과하는 광은 양(positive)의 버전스를 형성하고, 이에 따라 초점 조절 렌즈 1350는 볼록 렌즈(convex lens)와 같은 기능을 수행할 수 있다. 양의 버전스가 형성되는 경우, 초점 거리는 짧아질 수 있다.
도 8f에 도시된 실시예에서, 액정 층 1350l에 포함되는 액정 분자들 1350m의 회전 각도가 변경된 영역을 통과하는 광은 음(negative)의 버전스를 형성하고, 이에 따라 초점 조절 렌즈 1350는 오목 렌즈(concave lens)와 같은 기능을 수행할 수 있다. 음의 버전스가 형성되는 경우, 초점 거리는 길어질 수 있다.
도 9는 본 개시의 일 실시예에 따른 시력 교정 방법의 흐름도이다.
도 9를 참조하면, 본 개시의 일 실시예에 따른 시력 교정 장치 1000는 사용자의 원거리 시력 및 근거리 시력에 기초하여 사용자의 시력을 교정할 수 있다.
단계 S901에서, 시력 교정 장치 1000는 사용자의 원거리 시력에 기초하여, 원거리 초점 일치를 위한 제1 굴절력을 결정할 수 있다.
사용자에게 근시가 있는 경우, 사용자의 원거리 시력 측정 결과에 기초하여 마이너스 디옵터를 갖는 제1 굴절력의 렌즈가 처방될 수 있다. 본 개시의 일 실시예에 따르면, 사용자가 근시가 있는 경우 수정체를 통과한 빛의 원거리 초점이 망막보다 앞에 형성되므로, 제1 굴절력은 음의 값을 가지며, 제1 굴절력의 크기는 사용자의 근시 정도에 따라 달라질 수 있다. 음의 굴절력을 갖는 렌즈(예를 들어, 오목 렌즈)는 렌즈에 입사된 빛을 퍼뜨리므로 초점 조절 렌즈 1350에 음의 굴절력이 적용되면 수정체를 통과한 빛의 원거리 초점 거리가 길어져 망막에 원거리 상이 형성될 수 있다.
단계 S902에서, 시력 교정 장치 1000는 제1 굴절력에 기초하여 측정된 사용자의 근거리 교정 시력에 기초하여, 근거리 초점 일치를 위한 제2 굴절력을 결정할 수 있다.
전문가의 개입 없이 자가로 자각식 굴절검사 방법을 이용하여 시력을 측정하는 경우, 근시의 과교정이 나타날 수 있다. 즉, 원거리 시력 측정 결과 사용자의 근시 교정을 위하여 실제로 필요한 도수보다 더 강한 도수의 렌즈가 처방될 수 있다. 따라서, 본 개시의 일 실시예에 따른 시력 교정 장치 1000는 원거리 시력 측정 결과에 기초하여 결정된 제1 굴절력에 의해 교정된 사용자의 근거리 교정 시력에 기초하여 초점 조절 렌즈 1350에 적용될 굴절력을 보정할 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 원거리로부터 제1 굴절력이 적용된 초점 조절 렌즈를 통과한 빛은 망막에 상이 형성되므로, 제1 굴절력이 적용된 초점 조절 렌즈를 통해 원거리 물체를 바라보는 사용자는 원거리 물체의 상을 정확히 인지할 수 있다. 그러나, 사용자에게 노안이 있거나, 제1 굴절력이 사용자의 근시 정도에 비해 과도하게 결정된 경우 제1 굴절력이 적용된 초점 조절 렌즈는 근거리 물체에서 반사되어 눈에 입사되는 빛의 초점을 망막에 일치시킬 수 없다. 따라서, 제1 굴절력이 적용된 초점 조절 렌즈 1350에 기초하여 측정된 사용자의 근거리 교정 시력은 근거리 초점을 일치시키기 위하여 추가적인 굴절력 조절, 즉 제2 굴절력을 필요로 한다. 이 때 노안 또는 근시 과교정의 경우 수정체를 통과한 빛의 근거리 초점은 망막보다 뒤에 형성되므로, 제2 굴절력과 제1 굴절력의 차는 양의 값을 가지며, 제2 굴절력의 크기는 사용자의 노안의 정도 또는 근시 과교정의 정도에 따라 달라질 수 있다. 양의 굴절력을 갖는 렌즈(예를 들어, 볼록 렌즈)는 렌즈에 입사된 빛을 모아주므로 초점 조절 렌즈 1350에 양의 굴절력이 적용되면 수정체를 통과한 빛의 근거리 초점 거리가 짧아져 망막에 근거리 상이 형성될 수 있다.
단계 S903에서, 시력 교정 장치 1000는 제1 굴절력 및 제2 굴절력에 기초하여, 초점 조절 렌즈에 적용할 제3 굴절력을 결정할 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 사용자에게 노안이 없는 것으로 판단된 경우, 제3 굴절력은 제1 굴절력과 제2 굴절력의 합으로 결정될 수 있다. 이와 같은 경우, 사용자의 근시를 교정하기 위한 하나의 굴절력이 제3 굴절력으로 결정될 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 사용자에게 노안이 있는 것으로 판단된 경우, 제3 굴절력은 원거리 초점 일치를 위한 제1 굴절력과 근거리 초점 일치를 위한 제4 굴절력을 포함하는 복수의 굴절력으로 구성될 수 있으며, 제4 굴절력은 사용자 안구의 잔여 조절력 및 제2 굴절력에 기초하여 결정되는, 근거리 초점 일치를 위한 굴절력을 의미한다.
본 개시의 일 실시예에 따른 시력 측정 및 시력 교정 방법은, 사용자의 나이 정보에 기초하여 노안이 있는지 여부 또는 노안의 정도를 예측하고, 예측 결과에 기초하여 원거리 시력 측정 결과에 기초한 근시의 과교정을 보정할 수 있다.
예를 들어, 사용자의 나이가 33세인 경우 사용자의 나이에 기초하여 노안은 없을 것으로 예측할 수 있다. 원거리 시력 측정 결과, 교정 시력 1.0을 위해 좌안 -2.25D SPH, 우안 -1.25D SPH 및 -0.50D CYL@90° 굴절력의 렌즈가 처방되고, 근거리 시력 측정 결과 1.0의 교정 시력을 맞추기 위해 0.50D SPH 굴절력이 추가로 필요한 경우를 가정한다. 근거리 시력 측정 결과 +0.50D SPH 굴절력이 추가로 필요하므로 근시가 과교정되어 근거리 시력에 영향을 미친 것으로 판단할 수 있다. 따라서, 이와 같은 경우 +0.50D SPH 굴절력이 추가한 좌안 -1.75D SPH, 우안 -0.75D SPH 및 -0.50D CYL@90° 굴절력의 렌즈로 원거리 시력을 재측정한다. 재측정 결과, 원거리 시력의 저하가 없다면 과교정이 제거된 것이므로 재측정 결과를 원거리 시력 측정 결과로 갱신할 수 있으며 과교정이 제거되면 근거리 교정 시력이 개선될 수 있다.
다른 예를 들어, 사용자의 나이가 45세인 경우를 가정한다. 원거리 시력 측정 결과 교정 시력 1.0을 위해 좌안 -1.50D SPH, 우안 -1.50D SPH 굴절력의 렌즈가 처방되고, 근거리 시력 측정 결과 1.0의 교정 시력을 맞추기 위해 +2.00D SPH의 굴절력이 추가로 필요한 경우, 노안이 있는 것으로 판단할 수 있다. 이와 같은 경우, 근거리 교정 시력을 개선하기 위해서는 추가적인 처방이 필요하다. 가상 이미지 또는 실제의 물체가 1m 이내의 거리에 위치하는 경우 초점을 맞추기 위하여 추가 도수(extra focal power)를 적용할 수 있다. 추가 도수는 (1/물체와의 거리[m])-(잔여 조절력[D])으로 결정될 수 있다. 근거리 시력 측정이 33cm 거리에서 수행된 경우를 가정하면, 33cm는 +3D 이므로 사용자의 잔여 조절력(accommodative power)은 +3D에서 추가 굴절력 +2D를 뺀 +1.00D가 되며, 사용자로부터 75cm 떨어진 물체에 초점을 맞추기 위하여 필요한 추가 도수는 1/0.75-1=0.33D로 결정될 수 있다.
일반적으로 과교정에 의한 추가 굴절력보다 노안에 의한 추가 굴절력이 크게 나타나는 경향이 있다.
단계 S904에서, 시력 교정 장치 1000는 제3 굴절력에 기초하여 초점 조절 렌즈를 제어할 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 초점 조절 렌즈 1350는 외부 자극 또는 장치 설정에 의해 굴절력이 달라질 수 있으며, 특히 LC(liquid crystal) 렌즈의 경우 LC 소자에 대한 전극 배치에 따라 각 전극에 가해지는 전압을 조절함으로써 굴절력을 조절할 수 있다. 따라서, 시력 교정 장치 1000는 초점 조절 렌즈에 인가되는 전압을 결정하고, 결정된 전압을 초점 조절 렌즈 1350에 인가함으로써 초점 조절 렌즈 1350를 제어할 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 사용자에게 노안이 있는 것으로 판단된 경우, 시력 교정 장치 1000는 원거리 시력 교정을 위한 굴절력과 근거리 시력 교정을 위한 굴절력에 따라 가변 렌즈를 적절히 제어하기 위하여, 시선 추적 모듈 1500, 또는 깊이 센서(미도시) 출력에 기초하여 사용자가 원거리 물체를 바라보는 경우와 근거리 물체를 바라보는 경우의 초점 조절 렌즈 1350의 굴절력을 다르게 제어할 수 있다.
본 개시의 다른 실시예에 따르면, 사용자에게 노안이 있는 것으로 판단된 경우, 시력 교정 장치 1000는 초점 조절 렌즈 1350의 영역을 구별하여 제1 영역은 원거리 시력 교정을 위한 굴절력을 적용하고, 제2 영역은 근거리 시력 교정을 위한 굴절력을 적용하도록 초점 조절 렌즈 1350를 제어할 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 시력 교정 장치는 증강 현실 장치일 수 있으며 시력 교정 장치 1000는 증강 현실 장치의 디스플레이에 시력 측정을 위한 시력 측정표를 디스플레이하고, 시선 추적 모듈 1500 출력 또는 사용자 응답에 기초하여 원거리 시력 측정 및 근거리 시력 측정을 수행할 수 있다. 증강 현실 장치의 디스플레이를 이용하여 원거리 시력 측정 및 근거리 시력ㄷ측정을 수행하는 구체적인 방법은 도 10a 내지 도 11b에서 후술한다.
도 10a는 본 개시의 일 실시예에 따른 시력 교정 방법에서, 원거리 시력을 측정하는 방법을 나타낸다.
도 10a를 참조하면, 원거리 시력은 5~6m 거리에 시력 측정표를 표시하고 각 도수(시력)에 대응하는 문자가 잘 보이는지 여부에 대한 사용자 응답에 기초하여 측정된다. 본 개시의 일 실시예에 따른 시력 교정 장치 1000를 이용하여 사용자의 원거리 시력을 측정하는 경우, 디스플레이부는 시력 측정표 이미지를 무한대의 거리에 투사(프로젝트)하여 표시할 수 있다. 본 개시의 일 실시예에 따른 시력 교정 장치 1000는, 각 도수(시력)에 대응하는 크기의 문자를 5~6m의 거리에 투사하여 표시하고, 해당 문자가 또렷하게 보이는지 여부와 관련된 응답을 획득하는 자각식 굴절검사(subjective refractive) 방법으로 시력을 측정할 수 있다. 이 때 시력 측정 장치가 무한대의 거리에 영상을 디스플레이하는 것은 5~6m 거리에 영상을 디스플레이하는 것과 같은 의미를 나타낸다.
본 개시의 일 실시예에 따른 시력 교정 방법에서, 시력 교정 장치 1000는 비정시(근시, 원시, 또는 난시)의 시력을 측정하기 위하여, 인위적으로 조절력을 억제하는 운무법(fogging method)을 사용할 수 있다. 운무법은 대표적인 자각식 굴절검사(subjective refractive) 방법으로, 사용자의 눈 앞에 적절한 굴절력의 렌즈(예를 들어, +5.0D)를 제공하여 망막 ‘앞’에 상이 맺히도록 하는 것이다. 이와 같이 인위적으로 유도된 원시 상태에서 조절 노력을 하는 경우 초점이 더 망막 앞으로 맺히게 되어 상은 더 흐리게 보이기 때문에 모양근은 조절 이완 상태가 된다. 조절이 이완될 수 있도록 충분한 시간적 여유를 둔 후, 운무 렌즈(fogging lens)의 굴절력을 일정 간격(예를 들어, 0.25D)으로 서서히 줄여나가면서 자각식 굴절검사를 수행한다.
운무법에서는 최소착락원(circle of least confusion)을 결정하기 위하여, 가상의 시력 측정표(virtual vision chart)에 초점이 맞춰질 때까지 굴절력을 줄여나간다. 다시 말해, 초점 조절 렌즈에 마이너스의 구면 굴절력(SPH dioptric power)을 적용한다. 이 때, 최소 최소착락원 은 렌즈를 통과한 빛이 사람 눈에 한 점으로 인식되는 최소한의 원을 의미한다. 이와 같이 운무법을 이용하여 시력을 측정하는 경우, 원시의 과소 교정을 방지할 수 있다.
난시 교정을 위해서는 원통형 굴절력(CYL dioptric power)이 적용될 수 있다. 예를 들어, x축 및 y축 모두에 +0.25 SPH와 -0.5CYL을 적용하고, 이전의 시력 교정과 비교하여, 개선된 경우 최상의 시력이 얻어질 때까지 CYL을 증가시킬 수 있다.
사용자에게 근시가 있는 경우, 사용자의 원거리 시력 측정 결과에 기초하여 마이너스 디옵터를 갖는 굴절력의 렌즈가 처방될 수 있다. 전문가의 개입 없이 자가로 시력을 측정하는 경우, 근시의 과교정이 나타날 수 있다. 즉, 원거리 시력 측정 결과 사용자의 근시 교정을 위하여 실제로 필요한 도수보다 더 강한 도수의 렌즈가 처방될 수 있다.
자가로 원거리 시력을 측정하는 경우, 과교정이 나타나는 주요 원인은 다음과 같다.
첫번째, 시력 교정 장치 1000는 시력 측정을 위한 일정 도수 이하의 문자를 명확히 디스플레이하기 어려울 수 있다. 이는 시력 교정 장치 1000의 하드웨어 성능에 의한 해상도 제한 때문일 수 있다. 예를 들어, 사용자의 원거리 시력이 -3.0D이고 시력 교정 장치 1000가 -3.5D 이상에 대응하는 크기의 문자를 명확히 디스플레이하기 어려운 경우를 가정한다. -3.5D에 대응하는 크기의 문자가 디스플레이된 경우, 사용자는 디스플레이된 문자가 잘 보이지 않는 것으로 응답하지만 그 원인은 사용자의 시력이 -3.5D 보다 나쁘기 때문이 아니라 디스플레이된 문자의 해상도가 낮기 때문일 수 있다. 예를 들어, 디스플레이 장치가 출력 가능한 최소 크기의 글자가 시각(visual angle) 25'이고, 사용자의 원거리 시력이 -3.0D인 경우를 가정한다. 시각 25' 크기의 글자는 시력 0.2 이상에서 구분할 수 있는 수준으로, 시력 0.2 이상의 교정 상태에서는 굴절력 변화에 의한 시각 변화를 사용자가 감지하기 어렵다. 원거리 시력 -3.0D인 사용자가 시력 교정 장치 1000가 -1.0D로 과소 교정 된 상태에서도 문자가 충분히 잘 보인다고 응답할 수 있는데 이것은 사용자의 시력이 교정된 것이 아니라 디스플레이된 문자의 해상도가 낮기 때문일 수 있다.
두번째, 사용자는 과교정된 시력, 즉 실제 사용자의 시력보다 높은 도수의 렌즈를 이용하여 시력이 과교정된 경우, 사용자는 시력 검사표의 문자가 잘 보이므로 과교정된 시력을 자신의 시력(또는 도수)으로 응답할 수 있다. 시력을 정확히 측정하기 위해서는, 조절력 개입을 최소화해야 하며, 과도하게 조절되는 경우 망막 앞쪽에 상이 맺히게 되므로 근시가 과교정될 수 있다. 특히 전문가의 도움 없이 시력 교정 장치 1000의 사용자가 자가로 시력을 측정하는 경우 조절 정도를 정확히 결정하는 것이 어려울 수 있다.
시력이 과교정된 경우 자신의 시력보다 높은 도수의 렌즈를 이용하므로 눈이 쉽게 피로해질 수 있고, 사용자의 근거리 시력에 영향을 미칠 수 있다. 특히, 젊은 근시 사용자의 시력 검사 결과에서 과교정이 나타날 가능성이 높다.
본 개시의 일 실시예에 따른 시력 측정 및 시력 교정 방법은, 근거리 시력 측정 결과를 이용하여 근시의 과교정을 예방할 수 있다. 이 때, 본 개시의 일 실시예에 따른 시력 교정 장치 1000는, 사용자에게 노안이 있는지 여부 및 노안의 정도를 판단하고 판단 결과에 기초하여 원거리 시력 측정 결과에 기초한 근시의 과교정을 보정할 수 있다.
도 10b는 본 개시의 일 실시예에 따른 시력 교정 방법에서, 근거리 시력을 측정하는 방법을 나타낸다.
본 개시의 일 실시예에 따른 시력 교정 장치 1000는 원거리 시력 측정 결과에 기초하여 초점 조절 렌즈의 도수를 적용한 후 근거리 시력 측정을 수행한다. 예를 들어, 사용자에게 근시가 있는 경우라면 초점 조절 렌즈의 도수는 마이너스 디옵터로 결정되고, 사용자에게 근시가 없는 경우라면 초점 조절 렌즈는 별도의 도수를 적용하지 않는다.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 원거리로부터 제1 굴절력이 적용된 초점 조절 렌즈를 통과한 빛은 망막에 상이 형성되므로, 제1 굴절력이 적용된 초점 조절 렌즈를 통해 원거리 물체를 바라보는 사용자는 원거리 물체의 상을 정확히 인지할 수 있다. 그러나, 사용자에게 노안이 있거나, 제1 굴절력이 사용자의 근시 정도에 비해 과도하게 결정된 경우 제1 굴절력이 적용된 초점 조절 렌즈는 근거리 물체에서 반사되어 눈에 입사되는 빛의 초점을 망막에 일치시킬 수 없다. 따라서, 제1 굴절력이 적용된 초점 조절 렌즈 1350에 기초하여 측정된 사용자의 근거리 교정 시력은 근거리 초점을 일치시키기 위하여 추가적인 굴절력 조절, 즉 제2 굴절력을 필요로 한다.
본 개시의 일 실시예에 따른 시력 교정 장치 1000는 근거리 교정 시력을 측정할 수 있다. 이 때, 근거리 교정 시력 측정은 원거리 시력에 기초하여 결정된 제1 굴절력이 적용된 초점 조절 렌즈를 착용한 상태에서 수행된다.
도 10b를 참조하면, 근거리 시력은 약 33~40cm 거리에 시력 측정표를 표시하고 각 도수(시력)에 대응하는 문자가 잘 보이는지 여부에 대한 사용자 응답에 기초하여 측정된다.
본 개시의 일 실시예에 따른 시력 교정 장치 1000를 이용하여 사용자의 근거리 시력을 측정하는 경우, 디스플레이부는 시력 측정표 이미지를 사용자의 눈으로부터 33~40cm 거리에 투사(프로젝트)하여 표시할 수 있다.
웨이브가이드 디스플레이를 이용하는 시력 교정 장치 1000는 단일 초점면에서 허상을 제공하므로, VAC(vergence-accommdation conflict)에 의해 사용자의 눈에서는 무한대의 거리에 이미지가 투사된 것으로 지각하지만, 본 개시의 일 실시예에 따른 시력 교정 장치 1000는 웨이브가이드 디스플레이 양쪽에 상호보완적인 디옵터를 갖는 두개의 디스플레이를 추가로 배치됨으로써 사용자는 근거리에 이미지가 투사된 것으로 지각할 수 있다. 근거리 투사를 위하여 디스플레이가 추가로 배치되는 구체적인 방법은 도 11a 및 도 11b에서 후술한다.
본 개시의 일 실시예에 따른 시력 교정 방법에서, 시력 교정 장치 1000는 근거리 시력을 측정하기 위하여, 근거리에서 사용자가 시력 측정표를 읽을 수 있을 때까지 도수(또는 focal power)를 단계적으로(예를 들어, +0.25D SPH) 증가시킨다. 이 때 최종적으로 결정되는 추가 도수는 근시의 과교정 정도 또는 노안용 돋보기를 위한 렌즈의 도수가 된다. 사용자에게 근시가 있는 경우라도 노안이 함께 존재한다면, 원거리 초점 조절을 위한 마이너스 디옵터를 갖는 굴절력의 렌즈와 근거리 초점 조절을 위한 플러스 디옵터를 갖는 굴절력의 렌즈가 함께 처방될 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 사용자의 연령이 소정의 임계 연령 이상이고 원거리 시력 측정 결과에 기초하여 결정된 근시 교정 렌즈를 적용한 사용자의 근거리 시력 측정 결과 근거리 물체에 초점을 맞추기 위해서 플러스 디옵터를 갖는 굴절력의 렌즈가 추가로 필요한 경우, 시력 교정 장치 1000는 사용자에게 노안이 있는 것으로 판단할 수 있다. 반면, 사용자의 연령이 소정의 임계 연령 미만이고 원거리 시력 측정 결과에 기초하여 결정된 근시 교정 렌즈를 적용한 사용자의 근거리 시력 측정 결과 근거리 물체에 초점을 맞추기 위해서 플러스 디옵터를 갖는 굴절력의 렌즈가 추가로 필요한 경우, 시력 교정 장치 1000는 사용자의 원거리 시력 측정 결과에 기초하여 결정된 근시 교정 렌즈가 과교정된 것으로 판단할 수 있다.
본 개시의 다른 실시예에 따르면, 시력 교정 장치 1000는 사용자 입력 수단을 통해 사용자의 원거리 시력 측정 결과 또는 근거리 시력 측정 결과 중 적어도 하나를 획득할 수 있다. 예를 들어, 사용자가 병원 등에서 측정한 시력 측정 결과를 알고 있는 경우, 사용자는 사용자 입력부 1100 또는 마이크 1200 등을 통해 시력 측정 결과를 입력할 수 있고, 시력 교정 장치 1000는 사용자 입력을 통해 획득한 시력 측정 결과에 기초하여 초점 조절 렌즈의 도수(굴절력)를 결정할 수 있다.
본 개시의 또 다른 실시에에 따르면, 시력 교정 장치 1000는 사용자가 실제(물리적) 시력 측정표를 이용하여 시력을 측정할 때, 깊이 센서를 이용하여 사용자와 시력 측정표 사이의 거리에 기초하여 시력 측정을 위해 적당한 거리인지 여부를 판단할 수 있다. 시력 교정 장치 1000는 사용자와 시력 측정표 사이의 거리 판단 결과에 기초하여 사용자에게 시력 측정표로 다가오거나 멀어질 것을 지시하는 음성을 스피커를 통해 출력하거나 사용자에게 시력 측정표로 다가오거나 멀어질 것을 지시하는 문구를 디스플레이를 통해 출력할 수 있다.
도 11a 및 도 11b는 본 개시의 일 실시예에 따른 시력 교정 방법에서, 시력 교정 장치를 이용하여 근거리 시력을 측정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
광학 엔진 1310에서 가상 이미지(virtual image) B 1321를 생성하여 시스루 디스플레이 1320에 가상 이미지 B 1321를 디스플레이 하는 경우를 가정한다.
도 11a를 참조하면, 본 개시의 일 실시예에 따른 시력 교정 장치 1000는 웨이브가이드 디스플레이 1320, 및 시력 교정을 위한 초점 조절 렌즈 1330를 포함한다. 웨이브가이드 디스플레이 1320에 디스플레이된 가상의 이미지 B 1321는 무한대의 거리에 투사된 것으로 지각되어, 사람의 안구는 가상의 이미지 B 1321를 먼 거리에 있는 물체로 인지하게 된다. 따라서, 웨이브가이드 디스플레이 1320를 이용하는 경우, 근거리 시력 측정을 위해 가상 이미지 B가 사용자의 눈으로부터 가까운 거리에 투사된 것으로 지각되기 위한 별도의 처리가 필요하다.
도 11b를 참조하면, 본 개시의 일 실시예에 따른 시력 교정 장치 1000는 웨이브가이드 디스플레이 1320, 및 시력 교정을 위한 제1 초점 조절 렌즈 1331 외에도 마이너스 디옵터를 갖는 제2 초점 조절 렌즈 1332 및 플러스 디옵터를 갖는 제3 초점 조절 렌즈 1333를 포함할 수 있다. 이 때, 제2 초점 조절 렌즈 1332와 제3 초점 조절 렌즈 1333의 디옵터는 서로 같은 크기의 절대값을 가지며, 디스플레이 1320의 양쪽으로 배치된다.
제2 초점 조절 렌즈 1332는 디스플레이 1320에 디스플레이되는 가상의 이미지를 가까운 거리에서 인지되도록 당겨주는 역할을 수행하며, 제3 초점 조절 렌즈는 제2 초점 조절 렌즈 1332에 의한 영향을 보완하여 사용자가 바라보는 실제의 물체(real world)의 초점을 맞춰주는 역할을 수행한다.
시스루 디스플레이 1320를 통해 보여지는 실제의 물체 A 200는 플러스 디옵터를 갖는 제3 초점 조절 렌즈 1333와 마이너스 디옵터를 갖는 제2 초점 조절 렌즈 1332를 통과하여 사용자의 눈 100으로 인식된다. 이 때, 제2 초점 조절 렌즈 1332와 제3 초점 조절 렌즈 1333의 디옵터는 서로 같은 크기의 절대값을 가지므로, 제2 초점 조절 렌즈와 제3 초점 조절 렌즈를 모두 통과한 빛은 굴절되지 않는다.
디스플레이 1320에 디스플레이된 가상의 이미지 B 1321는 마이너스 디옵터를 갖는 제2 초점 조절 렌즈만 통과하여 사용자의 눈으로 인식된다. 제2 초점 조절 렌즈 1332는 마이너스 디옵터의 굴절력(예를 들어, -3.0D) 을 가지므로 웨이브가이드 디스플레이 1320에 디스플레이된 가상의 이미지 B 1321는 제2 초점 조절 렌즈 1332에 의해 굴절된만큼 상의 위치가 당겨질 수 있다. 따라서, 본 개시의 일 실시예에 따른 시력 교정 장치 1000는 시력 측정을 위한 시력 측정표를 근거리(33-40cm)에 제공하여 사용자의 근거리 시력을 측정할 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따른 시력 교정 장치 1000는, 제1 초점 조절 렌즈 1331와 제2 초점 조절 렌즈 1332가 하나의 초점 조절 렌즈로 병합된 형태로 구현될 수 있다. 이와 같은 경우, 병합된 초점 조절 렌즈는 제1 초점 조절 렌즈 1331와 제2 초점 조절 렌즈의 굴절력을 합성한 것과 같은 굴절력을 가질 수 있다.
도 12는 본 개시의 일 실시예에 따른 시력 교정 방법의 흐름도이다.
도 12를 참조하면, 본 개시의 일 실시예에 따른 시력 교정 장치 1000는 사용자의 시력을 측정하고, 측정된 시력에 기초하여 사용자의 시력을 교정할 수 있다. 도 12에서, 도 9 내지 도 11b와 중복되는 설명은 생략되거나 간략히 기재될 수 있다.
단계 1201에서, 시력 교정 장치 1000는 사용자의 원거리 시력을 측정할 수 있다.
원거리 시력은 5~6m 거리에 시력 측정표를 표시하고 각 도수(시력)에 대응하는 문자가 잘 보이는지 여부에 대한 사용자 응답에 기초하여 측정된다. 본 개시의 일 실시예에 따른 시력 교정 장치 1000를 이용하여 사용자의 원거리 시력을 측정하는 경우, 디스플레이부는 시력 측정표 이미지를 무한대의 거리에 투사(프로젝트)하여 표시할 수 있다. 본 개시의 일 실시예에 따른 시력 교정 장치 1000는, 각 도수(시력)에 대응하는 크기의 문자를 5~6m의 거리에 투사하여 표시하고, 해당 문자가 또렷하게 보이는지 여부와 관련된 응답을 획득하는 자각식 굴절검사(subjective refractive) 방법으로 시력을 측정할 수 있다. 이 때 시력 측정 장치가 무한대의 거리에 영상을 디스플레이하는 것은 5~6m 거리에 영상을 디스플레이하는 것과 같은 의미를 나타낸다.
단계 1202에서, 시력 교정 장치 1000는 시력 교정 장치 1000는 사용자의 원거리 시력에 기초하여, 원거리 초점 일치를 위한 제1 굴절력을 결정할 수 있다.
사용자에게 근시가 있는 경우, 사용자의 원거리 시력 측정 결과에 기초하여 마이너스 디옵터를 갖는 제1 굴절력의 렌즈가 처방될 수 있다.
단계 1203에서, 시력 교정 장치 1000는 제1 굴절력에 기초하여 사용자의 근거리 교정 시력을 측정할 수 있다.
전문가의 개입 없이 자가로 자각식 굴절검사 방법을 이용하여 시력을 측정하는 경우, 근시의 과교정이 나타날 수 있다. 근시가 과교정된 경우 사용자의 근거리 시력 교정을 위한 추가적인 굴절 제어가 필요하다. 따라서, 본 개시의 일 실시예에 따른 시력 교정 장치는 과교정 여부를 식별하기 위하여 사용자의 근거리 교정 시력을 측정할 수 있다. 이 때, 근거리 교정 시력 측정은 원거리 시력에 기초하여 결정된 제1 굴절력이 적용된 초점 조절 렌즈를 착용한 상태에서 수행된다.
근거리 시력은 약 33~40cm 거리에 시력 측정표를 표시하고 각 도수(시력)에 대응하는 문자가 잘 보이는지 여부에 대한 사용자 응답에 기초하여 측정된다. 본 개시의 일 실시예에 따른 시력 교정 장치 1000를 이용하여 사용자의 근거리 시력을 측정하는 경우, 디스플레이부는 시력 측정표 이미지를 사용자의 눈으로부터 33~40cm 거리에 투사(프로젝트)하여 표시할 수 있다.
웨이브가이드 디스플레이를 이용하는 시력 교정 장치 1000는 단일 초점면에서 허상을 제공하므로, [ VAC에 의해 ] 사용자의 눈에서는 무한대의 거리에 이미지가 투사된 것으로 지각하지만, 본 개시의 일 실시예에 따른 시력 교정 장치 1000는 웨이브가이드 디스플레이 양쪽에 상호보완적인 디옵터를 갖는 두개의 디스플레이를 추가로 배치됨으로써 사용자는 근거리에 이미지가 투사된 것으로 지각할 수 있다.
단계 1204에서, 시력 교정 장치 1000는 시력 교정 장치 1000는 제1 굴절력에 기초하여 측정된 사용자의 근거리 교정 시력에 기초하여, 근거리 초점 일치를 위한 제2 굴절력을 결정할 수 있다.
사용자에게 노안이 있거나, 제1 굴절력이 사용자의 근시 정도에 비해 과도하게 결정된 경우 제1 굴절력이 적용된 초점 조절 렌즈는 근거리 물체에서 반사되어 눈에 입사되는 빛의 초점을 망막에 일치시킬 수 없다. 따라서, 제1 굴절력이 적용된 초점 조절 렌즈 1350에 기초하여 측정된 사용자의 근거리 교정 시력은 근거리 초점을 일치시키기 위하여 추가적인 굴절력 조절, 즉 제2 굴절력을 필요로 한다. 이 때 노안 또는 근시 과교정의 경우 수정체를 통과한 빛의 근거리 초점은 망막보다 뒤에 형성되므로, 제2 굴절력은 양의 값을 가지며, 제2 굴절력의 크기는 사용자의 노안의 정도 또는 근시 과교정의 정도에 따라 달라질 수 있다. 양의 굴절력을 갖는 렌즈(예를 들어, 볼록 렌즈)는 렌즈에 입사된 빛을 모아주므로 초점 조절 렌즈 1350에 양의 굴절력이 적용되면 수정체를 통과한 빛의 근거리 초점 거리가 짧아져 망막에 근거리 상이 형성될 수 있다.
단계 1205에서, 시력 교정 장치 1000는 제1 굴절력 및 제2 굴절력에 기초하여, 초점 조절 렌즈에 적용할 제3 굴절력을 결정할 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 사용자에게 노안이 없는 것으로 판단된 경우, 제3 굴절력은 제1 굴절력과 제2 굴절력의 합으로 결정될 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 사용자에게 노안이 있는 것으로 판단된 경우, 제3 굴절력은 원거리 초점 일치를 위한 제1 굴절력과 근거리 초점 일치를 위한 제4 굴절력을 포함하는 복수의 굴절력으로 구성될 수 있으며, 제4 굴절력은 사용자 안구의 잔여 조절력 및 제2 굴절력에 기초하여 결정되는, 근거리 초점 일치를 위한 굴절력을 의미한다.
단계 1206에서, 시력 교정 장치 1000는 제3 굴절력에 기초하여 초점 조절 렌즈를 제어할 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 초점 조절 렌즈 1350는 외부 자극 또는 장치 설정에 의해 굴절력이 달라질 수 있으며, 특히 LC(liquid crystal) 렌즈의 경우 LC 소자에 대한 전극 배치에 따라 각 전극에 가해지는 전압을 조절함으로써 굴절력을 조절할 수 있다. 따라서, 시력 교정 장치 1000는 초점 조절 렌즈에 인가되는 전압을 결정하고, 결정된 전압을 초점 조절 렌즈 1350에 인가함으로써 초점 조절 렌즈 1350를 제어할 수 있다.
도 13은 본 개시의 일 실시예에 따른 시력 교정 방법의 흐름도이다.
도 13을 참조하면, 본 개시의 일 실시예에 따른 시력 교정 장치 1000는 사용자의 원거리 시력 및 근거리 교정 시력에 기초하여 사용자의 노안 여부를 판단하고, 노안 여부에 기초하여 사용자의 시력을 교정할 수 있다. 도 13에서, 도 9 내지 도 12와 중복되는 설명은 생략되거나 간략히 기재될 수 있다.
단계 1301에서, 시력 교정 장치 1000는 사용자의 원거리 시력에 기초하여, 원거리 초점 일치를 위한 제1 굴절력을 결정할 수 있다.
사용자에게 근시가 있는 경우, 사용자의 원거리 시력 측정 결과에 기초하여 마이너스 디옵터를 갖는 제1 굴절력의 렌즈가 처방될 수 있다.
단계 1302에서, 시력 교정 장치 1000는 시력 교정 장치 1000는 제1 굴절력에 기초하여 측정된 사용자의 근거리 교정 시력에 기초하여, 근거리 초점 일치를 위한 제2 굴절력을 결정할 수 있다.
사용자에게 노안이 있거나, 제1 굴절력이 사용자의 근시 정도에 비해 과도하게 결정된 경우 제1 굴절력이 적용된 초점 조절 렌즈는 근거리 물체에서 반사되어 눈에 입사되는 빛의 초점을 망막에 일치시킬 수 없다. 따라서, 제1 굴절력이 적용된 초점 조절 렌즈 1350에 기초하여 측정된 사용자의 근거리 교정 시력은 근거리 초점을 일치시키기 위하여 추가적인 굴절력 조절, 즉 제2 굴절력을 필요로 한다.
단계 1303에서, 시력 교정 장치 1000는 사용자에게 노안이 있는지 여부를 식별할 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따른 시력 측정 및 시력 교정 방법은, 사용자의 나이 정보 또는 제2 굴절력의 크기에 기초하여 노안이 있는지 여부 또는 노안의 정도를 식별할 수 있다. 일반적으로 과교정에 의한 추가 굴절력보다 노안에 의한 제2 굴절력의 크기가 큰 경향을 나타낸다.
단계 1304에서, 시력 교정 장치 1000는 단계 1303의 식별 결과 사용자에게 노안이 없는 것으로 판단되면, 제1 굴절력 및 제2 굴절력에 기초하여, 초점 조절 렌즈에 적용할 제3 굴절력을 결정할 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 사용자에게 노안이 없는 것으로 판단되었으므로 제3 굴절력은 제1 굴절력과 제2 굴절력의 합으로 결정될 수 있다. 이와 같은 경우, 사용자의 근시를 교정하기 위한 하나의 굴절력이 제3 굴절력으로 결정될 수 있다.
단계 1305에서, 시력 교정 장치 1000는 제3 굴절력에 기초하여 초점 조절 렌즈를 제어할 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 초점 조절 렌즈 1350는 외부 자극 또는 장치 설정에 의해 굴절력이 달라질 수 있으며, 특히 LC(liquid crystal) 렌즈의 경우 LC 소자에 대한 전극 배치에 따라 각 전극에 가해지는 전압을 조절함으로써 굴절력을 조절할 수 있다. 따라서, 시력 교정 장치 1000는 초점 조절 렌즈에 인가되는 전압을 결정하고, 결정된 전압을 초점 조절 렌즈 1350에 인가함으로써 초점 조절 렌즈 1350를 제어할 수 있다.
단계 1306에서, 시력 교정 장치 1000는 단계 1303의 식별 결과 사용자에게 노안이 있는 것으로 판단되면, 잔여 조절력 및 제2 굴절력에 기초하여, 근거리 초점 일치를 위한 제4 굴절력을 결정할 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 사용자에게 노안이 있는 것으로 판단된 경우, 제3 굴절력은 원거리 초점 일치를 위한 제1 굴절력과 근거리 초점 일치를 위한 제4 굴절력을 포함하는 복수의 굴절력으로 구성될 수 있으며, 제4 굴절력은 사용자 안구의 잔여 조절력 및 제2 굴절력에 기초하여 결정되는, 근거리 초점 일치를 위한 굴절력을 의미한다.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 제4 굴절력은 (1/물체와의 거리[m])-(잔여 조절력[D])으로 결정될 수 있다. 예를 들어, 잔여 조절력(accommodative power) +1.00D인 사용자로부터 75cm 떨어진 물체에 초점을 맞추기 위하여 필요한 추가 도수는 1/0.75-1=0.33D로 결정될 수 있다.
단계 1307에서, 시력 교정 장치 1000는 제1 굴절력 및 제4 굴절력에 기초하여 초점 조절 렌즈를 제어할 수 있다.
도 14는 본 개시의 일 실시예에 따른 시력 교정 방법의 흐름도이다.
도 14를 참조하면, 본 개시의 일 실시예에 따른 시력 교정 장치 1000는 사용자의 원거리 시력 및 근거리 교정 시력에 기초하여 사용자의 노안 여부를 판단하고, 사용자가 노안이 있는 경우 초점 조절 렌즈의 영역에 따라 서로 다른 굴절력을 적용할 수 있다. 도 14에서, 도 9 내지 도 13과 중복되는 설명은 생략되거나 간략히 기재될 수 있다.
단계 1401에서, 시력 교정 장치 1000는 사용자의 원거리 시력에 기초하여, 원거리 초점 일치를 위한 제1 굴절력을 결정할 수 있다.
사용자에게 근시가 있는 경우, 사용자의 원거리 시력 측정 결과에 기초하여 마이너스 디옵터를 갖는 제1 굴절력의 렌즈가 처방될 수 있다.
단계 1402에서, 시력 교정 장치 1000는 시력 교정 장치 1000는 제1 굴절력에 기초하여 측정된 사용자의 근거리 교정 시력에 기초하여, 근거리 초점 일치를 위한 제2 굴절력을 결정할 수 있다.
단계 1403에서, 시력 교정 장치 1000는 사용자에게 노안이 있는지 여부를 식별할 수 있다.
단계 1404에서, 시력 교정 장치 1000는 단계 1403의 식별 결과 사용자에게 노안이 없는 것으로 판단되면, 제1 굴절력 및 제2 굴절력에 기초하여, 초점 조절 렌즈에 적용할 제3 굴절력을 결정할 수 있다.
단계 1405에서, 시력 교정 장치 1000는 제3 굴절력에 기초하여 초점 조절 렌즈를 제어할 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 초점 조절 렌즈 1350는 외부 자극 또는 장치 설정에 의해 굴절력이 달라질 수 있으며, 특히 LC(liquid crystal) 렌즈의 경우 LC 소자에 대한 전극 배치에 따라 각 전극에 가해지는 전압을 조절함으로써 굴절력을 조절할 수 있다. 따라서, 시력 교정 장치 1000는 초점 조절 렌즈에 인가되는 전압을 결정하고, 결정된 전압을 초점 조절 렌즈 1350에 인가함으로써 초점 조절 렌즈 1350를 제어할 수 있다.
단계 1406에서, 시력 교정 장치 1000는 단계 1303의 식별 결과 사용자에게 노안이 있는 것으로 판단되면, 잔여 조절력 및 제2 굴절력에 기초하여, 근거리 초점 일치를 위한 제4 굴절력을 결정할 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 제4 굴절력은 (1/물체와의 거리[m])-(잔여 조절력[D])으로 결정될 수 있다. 예를 들어, 잔여 조절력(accommodative power) +1.00D인 사용자로부터 75cm 떨어진 물체에 초점을 맞추기 위하여 필요한 추가 도수는 1/0.75-1=0.33D로 결정될 수 있다.
단계 1407에서, 시력 교정 장치 1000는 초점 조절 렌즈의 제1 영역은 제1 굴절력에 기초하여 제어하고, 제2 영역은 제4 굴절력에 기초하여 제어할 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 사용자에게 노안이 있는 것으로 판단된 경우, 제3 굴절력은 원거리 초점 일치를 위한 제1 굴절력과 근거리 초점 일치를 위한 제4 굴절력을 포함하는 복수의 굴절력으로 구성될 수 있으며, 제4 굴절력은 사용자 안구의 잔여 조절력 및 제2 굴절력에 기초하여 결정되는, 근거리 초점 일치를 위한 굴절력을 의미한다.
본 개시의 일 실시예에 따른 시력 교정 장치 1000에서 초점 조절 렌즈 1350는 각 전극에 전압을 다르게 인가함으로써 전극에 대응되는 소자의 굴절력을 다르게 조절할 수 있다. 따라서, 초점 조절 렌즈를 복수개의 영역으로 구분하여 제1 영역은 원거리 시력을 교정하기 위하여 제1 굴절력에 기초하여 제어하고, 제2 영역은 근거리 시력을 교정하기 위하여 제4 굴절력에 기초하여 제어할 수 있다.
도 15는 본 개시의 일 실시예에 따른 시력 교정 방법의 흐름도이다.
도 15를 참조하면, 본 개시의 일 실시예에 따른 시력 교정 장치 1000는 사용자의 원거리 시력 및 근거리 교정 시력에 기초하여 사용자의 노안 여부를 판단하고, 사용자가 노안이 있는 경우 물체와의 거리에 기초하여 굴절력을 결정할 수 있다. 도 15에서, 도 9 내지 도 14와 중복되는 설명은 생략되거나 간략히 기재될 수 있다.
단계 1501에서, 시력 교정 장치 1000는 사용자의 원거리 시력에 기초하여, 원거리 초점 일치를 위한 제1 굴절력을 결정할 수 있다.
사용자에게 근시가 있는 경우, 사용자의 원거리 시력 측정 결과에 기초하여 마이너스 디옵터를 갖는 제1 굴절력의 렌즈가 처방될 수 있다.
단계 1502에서, 시력 교정 장치 1000는 시력 교정 장치 1000는 제1 굴절력에 기초하여 측정된 사용자의 근거리 교정 시력에 기초하여, 근거리 초점 일치를 위한 제2 굴절력을 결정할 수 있다.
단계 1503에서, 시력 교정 장치 1000는 사용자에게 노안이 있는지 여부를 식별할 수 있다.
단계 1504에서, 시력 교정 장치 1000는 단계 1503의 식별 결과 사용자에게 노안이 없는 것으로 판단되면, 제1 굴절력 및 제2 굴절력에 기초하여, 초점 조절 렌즈에 적용할 제3 굴절력을 결정할 수 있다.
단계 1505에서, 시력 교정 장치 1000는 제3 굴절력에 기초하여 초점 조절 렌즈를 제어할 수 있다.
단계 1506에서, 시력 교정 장치 1000는 단계 1303의 식별 결과 사용자에게 노안이 있는 것으로 판단되면, 잔여 조절력 및 제2 굴절력에 기초하여, 근거리 초점 일치를 위한 제4 굴절력을 결정할 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 사용자에게 노안이 있는 것으로 판단된 경우, 제3 굴절력은 원거리 초점 일치를 위한 제1 굴절력과 근거리 초점 일치를 위한 제4 굴절력을 포함하는 복수의 굴절력으로 구성될 수 있다.
단계 1507에서, 시력 교정 장치 1000는 물체와의 거리가 임계거리보다 가까운지 여부를 식별할 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 시력 교정 장치 1000는 깊이 센서 출력에 기초하여 시력 교정 장치 1000의 전면에 위치하는 물체와의 거리를 측정하여, 측정된 거리가 소정의 임계거리보다 먼 경우 원거리 시력을 교정하고, 측정된 거리가 소정의 임계거리보다 가까운 경우 근거리 시력을 교정하도록 동작할 수 있다. 이 때 소정의 임계거리는 사용자의 근거리 시력에 기초하여 결정될 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 시력 교정 장치 1000는 깊이 센서 출력에 기초하여 시력 교정 장치 1000의 전면에 위치하는 물체와의 거리를 측정하여, 측정된 거리가 제1 임계거리(예를 들어, 4m)보다 먼 경우 사용자의 원거리 시력을 교정하고, 측정된 거리가 제2 임계거리(예를 들어, 20cm)보다 가까운 경우 사용자의 근거리 시력을 교정할 수 있다. 이 때, 제1 임계 거리 및 제2 임계 거리는 사용자의 원거리 시력 및 근거리 시력에 기초하여 결정될 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 시력 교정 장치 1000는 시선 추적 센서 1510를 이용한 사용자 시선 추적 결과에 기초하여 사용자의 시선 방향을 식별하고, 식별된 사용자의 시선 방향에 위치하는 물체와의 거리를 측정하여 물체와의 거리가 임계거리보다 가까운지 여부를 식별할 수 있다.
단계 1508에서, 시력 교정 장치 1000는 제1 굴절력에 기초하여 초점 조절 렌즈를 제어할 수 있다.
단계 1507에서 물체와의 거리가 임계 거리보다 가깝지 않은 것으로 식별된 경우, 시력 교정 장치 1000는 원거리 시력을 교정하기 위하여 제1 굴절력에 기초하여 초점 조절 렌즈 1350를 제어할 수 있다.
단계 1509에서, 시력 교정 장치 1000는 제4 굴절력에 기초하여 초점 조절 렌즈를 제어할 수 있다.
단계 1507에서 물체와의 거리가 임계 거리보다 가까운 것으로 식별된 경우, 시력 교정 장치 1000는 근거리 시력을 교정하기 위하여 제4 굴절력에 기초하여 초점 조절 렌즈 1350를 제어할 수 있다.
기기로 읽을 수 있는 저장매체는, 비일시적(non-transitory) 저장매체의 형태로 제공될 수 있다. 여기서, ‘비일시적 저장매체'는 실재(tangible)하는 장치이고, 신호(signal)(예: 전자기파)를 포함하지 않는다는 것을 의미할 뿐이며, 이 용어는 데이터가 저장매체에 반영구적으로 저장되는 경우와 임시적으로 저장되는 경우를 구분하지 않는다. 예로, '비일시적 저장매체'는 데이터가 임시적으로 저장되는 버퍼를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 본 문서에 개시된 다양한 실시예들에 따른 방법은 컴퓨터 프로그램 제품(computer program product)에 포함되어 제공될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 상품으로서 판매자 및 구매자 간에 거래될 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 기기로 읽을 수 있는 저장 매체(예: compact disc read only memory (CD-ROM))의 형태로 배포되거나, 또는 어플리케이션 스토어를 통해 또는 두개의 사용자 장치들(예: 스마트폰들) 간에 직접, 온라인으로 배포(예: 다운로드 또는 업로드)될 수 있다. 온라인 배포의 경우에, 컴퓨터 프로그램 제품(예: 다운로더블 앱(downloadable app))의 적어도 일부는 제조사의 서버, 어플리케이션 스토어의 서버, 또는 중계 서버의 메모리와 같은 기기로 읽을 수 있는 저장 매체에 적어도 일시 저장되거나, 임시적으로 생성될 수 있다.

Claims (15)

  1. 초점 조절 렌즈를 포함하는 시력 교정 장치에 의해 시력을 교정하는 방법에 있어서,
    사용자의 원거리 시력(distance vision acuity)에 기초하여 원거리 초점을 일치하기 위한 제1 굴절력(dioptric power)을 결정하는 단계;
    상기 제1 굴절력에 기초하여 측정된 상기 사용자의 근거리 교정 시력에 기초하여, 근거리 초점을 일치하기 위한 제2 굴절력을 결정하는 단계;
    상기 제1 굴절력 및 상기 제2 굴절력에 기초하여 상기 초점 조절 렌즈에 적용할 적어도 하나의 제3 굴절력을 결정하는 단계; 및
    상기 적어도 하나의 제3 굴절력에 기초하여 상기 초점 조절 렌즈를 제어하는 단계;를 포함하는, 방법.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 제3 굴절력을 결정하는 단계는,
    상기 사용자의 노안 여부를 판단하는 단계;
    상기 사용자가 노안이 아니라는 판단에 기초하여, 상기 제2 굴절력에 기초하여 상기 제1 굴절력의 과교정을 제거한 굴절력을 상기 적어도 하나의 제3 굴절력으로 결정하는 단계; 및
    상기 사용자가 노안이라는 판단에 기초하여, 상기 사용자의 근거리 시력을 교정하기 위한 제4 굴절력과 상기 제1 굴절력을 상기 제3 굴절력으로 결정하는 단계;를 포함하는, 방법.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 사용자의 원거리 시력을 측정하는 단계; 및
    상기 제1 굴절력에 기초하여 상기 사용자의 근거리 교정 시력을 측정하는 단계;를 더 포함하는, 방법.
  4. 제1 항에 있어서, 상기 사용자의 근거리 교정 시력은,
    상기 제1 굴절력이 적용된 상기 초점 조절 렌즈에 기초하여 측정된 상기 사용자의 근거리 시력인, 방법.
  5. 제2 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 제3 굴절력에 기초하여 상기 초점 조절 렌즈를 제어하는 단계는,
    상기 초점 조절 렌즈의 제1 영역은 상기 제1 굴절력에 기초하여 제어하고, 상기 초점 조절 렌즈의 제2 영역은 상기 제4 굴절력에 기초하여 제어하는 단계;를 포함하는, 방법.
  6. 제2 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 제3 굴절력에 기초하여 상기 초점 조절 렌즈를 제어하는 단계는,
    상기 시력 교정 장치와 소정의 물체와의 거리를 식별하는 단계;
    상기 시력 교정 장치와 소정의 물체와의 거리가 임계거리 미만인지 판단하는 단계;
    상기 시력 교정 장치와 소정의 물체와의 거리가 임계거리 미만으로 결정되는 것에 기초하여, 상기 초점 조절 렌즈를 상기 제1 굴절력에 기초하여 제어하는 단계; 및
    상기 시력 교정 장치와 소정의 물체와의 거리가 임계거리 이상으로 결정되는 것에 기초하여, 상기 초점 조절 렌즈를 상기 제4 굴절력에 기초하여 제어하는 단계;를 포함하는, 방법.
  7. 제6 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 제3 굴절력에 기초하여 상기 초점 조절 렌즈를 제어하는 단계는,
    상기 사용자의 시선 정보를 획득하는 단계;를 더 포함하고,
    상기 시력 교정 장치와 소정의 물체와의 거리를 식별하는 단계는,
    상기 사용자의 시선 정보에 기초하여 상기 시력 교정 장치와 소정의 물체와의 거리를 식별하는 단계;를 포함하는, 방법.
  8. 시력 교정 장치에 있어서,
    초점 조절 렌즈;
    적어도 하나의 명령어(instruction)를 포함하는 프로그램을 저장하는 저장부; 및
    상기 저장부에 저장된 적어도 하나의 명령어를 실행하는 적어도 하나의 프로세서를 포함하고,
    상기 적어도 하나의 프로세서는 상기 적어도 하나의 명령어를 실행함으로써,
    사용자의 원거리 시력(distance vision acuity)에 기초하여 원거리 초점을 일치하기 위한 제1 굴절력(dioptric power)을 결정하고,
    상기 제1 굴절력에 기초하여 측정된 상기 사용자의 근거리 교정 시력에 기초하여, 근거리 초점을 일치하기 위한 제2 굴절력을 결정하고,
    상기 제1 굴절력 및 상기 제2 굴절력에 기초하여 상기 초점 조절 렌즈에 적용할 적어도 하나의 제3 굴절력을 결정하고,
    상기 적어도 하나의 제3 굴절력에 기초하여 상기 초점 조절 렌즈를 제어하는, 장치.
  9. 제8 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 프로세서는,
    상기 사용자의 노안 여부를 판단하고,
    상기 사용자가 노안이 아니라는 판단에 기초하여, 상기 제2 굴절력에 기초하여 상기 제1 굴절력의 과교정을 제거한 굴절력을 상기 적어도 하나의 제3 굴절력으로 결정하고,
    상기 사용자에게 노안이 있는 경우, 상기 사용자의 근거리 시력을 교정하기 위한 제4 굴절력과 상기 제1 굴절력을 상기 적어도 하나의 제3 굴절력으로 결정하는, 장치.
  10. 제8 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 프로세서는,
    상기 사용자의 원거리 시력을 측정하고,
    상기 제1 굴절력에 기초하여 상기 사용자의 근거리 교정 시력을 측정하는, 장치.
  11. 제8 항에 있어서, 상기 사용자의 근거리 교정 시력은,
    상기 제1 굴절력이 적용된 상기 초점 조절 렌즈에 기초하여 측정된 상기 사용자의 근거리 시력인, 장치.
  12. 제9 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 프로세서는,
    상기 초점 조절 렌즈의 제1 영역은 상기 제1 굴절력에 기초하여 제어하고, 상기 초점 조절 렌즈의 제2 영역은 상기 제4 굴절력에 기초하여 제어하는, 장치.
  13. 제9 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 프로세서는,
    상기 시력 교정 장치와 소정의 물체와의 거리를 식별하고,
    상기 시력 교정 장치와 소정의 물체와의 거리가 임계거리 미만인지 판단하고,
    상기 시력 교정 장치와 소정의 물체와의 거리가 임계거리 미만으로 결정되는 것에 기초하여, 상기 초점 조절 렌즈를 상기 제1 굴절력에 기초하여 제어하고,
    상기 시력 교정 장치와 소정의 물체와의 거리가 임계거리 이상으로 결정되는 것에 기초하여, 상기 초점 조절 렌즈를 상기 제4 굴절력에 기초하여 제어하는, 장치.
  14. 제13 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 프로세서는,
    상기 사용자의 시선 정보를 획득하고,
    상기 사용자의 시선 정보에 기초하여 상기 시력 교정 장치와 소정의 물체와의 거리를 식별하는, 장치.
  15. 제1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항의 방법을 컴퓨터에서 수행하기 위한 프로그램이 기록된 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.
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