KR20210082671A - 가변 초점을 제공하는 안경 - Google Patents

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Abstract

가변 초점을 제공하는 안경에 있어서, 제 1 가변 초점 영역 및 제 2 가변 초점 영역을 포함하는 액정층을 가지는 렌즈; 상기 렌즈의 일부와 결합되어 상기 렌즈를 고정시키고, 상기 안경의 사용자에게 착용될 수 있는 형상을 가지는 프레임; 상기 복수의 가변 초점 영역의 각각을 초점을 가변시키는 제어부; 를 포함하는, 가변 초점을 제공하는 안경.

Description

가변 초점을 제공하는 안경{EYEGLASSES FOR PROVIDING VARIABLE FOCUS}
본 개시는 가변 초점을 제공하는 안경에 관한 것으로서, 구체적으로 단초점 모드 및 다초점 모드를 제공하는 안경에 관한 것이다.
노안 현상은 40세 혹은 45세를 전후해서 수정체의 조절력 기능이 점진적으로 감소하는 것을 의미한다. 수정체의 탄력성이 저하되거나 수정체가 비대해져 근거리 시생활 범위가 감소하게 되어 근거리에 위치한 물체를 잘 볼 수 없게 된다. 따라서, 독서시, 안정시 등에 피로감을 느끼게 된다.
시력 교정용으로 사용되는 통상의 렌즈는 하나 이상의 고정된 초점조절 배율을 포함한다. 예를 들어, 안구의 수정체가 탄력성을 상실하고 근접 거리 초점조절이 손상되는 노안 증상을 나타내는 사람은 근거리 및 원거리 시력에 대한 다른 고정된 배율을 제공하는 안과장치를 사용한다. 고정된 초점조절 배율을 지닌 렌즈는 렌즈의 시력 교정 가능성을 렌즈 내 표준 배율 및 위치에 한정시킨다.
시력 교정을 위하여 단초점 렌즈, 이중 초점 렌즈, 다초점 렌즈 등이 사용되게 된다. 단초점 렌즈는 근거리 또는 원거리만을 보정하는 렌즈로서, 사용자가 각각의 거리에 대응하여 안경을 바꿔 착용해야 하는 불편함이 있다. 이중 초점 렌즈는 원거리 및 근거리를 보정할 수 있다. 이중 초점 렌즈는 렌즈의 특정 영역의 굴절률을 다르게 하여, 착용자의 시선의 위치에 따라서 근거리 및 원거리를 볼 수 있으나 시선의 주변부가 보정이 되지 않으므로 착용자는 쉽게 피로감을 느끼게 되고, 시선의 위치를 조정하거나, 안경을 고쳐 착용하여야 하는 불편함이 있다. 또한 이중 초점 렌즈는 계단을 내려가거나 먼 곳을 보다가 가까운 곳을 볼 때는 어지러움을 동반할 수 있으며, 상의 도약현상이 나타나기도 하며, 근거리용 부분과 원거리용 부분의 경계로 인하여 외관상 문제점이 있다. 다초점 렌즈는 근용부 누진부 원용부를 포함하는 렌즈로 이중 초점렌즈보다 상의 도약현상이나 어지러움 현상이 적고, 원거리에서 근거리까지 연속적 굴절률 변화로 근거리, 중간거리 및 원거리를 볼 수 있다. 그러나, 다초점 렌즈는 좁은 렌즈 면적에 여러 도수가 겹쳐있어 누진부와 근용부의 면적이 좁으며, 누진대의 측방부에 왜곡수차와 비점수차로 측방 시에는 상의 흐림이나 흔들림 현상이 이중초점렌즈보다 심하고, 중간거리 명시에 사용되는 누진대가 좁고 불안정하여 장시간 안정된 사용이 불가능하며 근용부의 시야가 좁아 불편한 문제점이 있다.
따라서, 이러한 문제점들을 해결하기 위한 다초점 모드 및 단초점 모드로 가변할 수 있는 가변 초점 렌즈에 대한 수요가 존재한다.
대한민국 공개특허 10-2012-0033696
본 개시는 전술한 배경기술에 대응하여 안출된 것으로, 다초점 모드 및 단초점 모드로 가변할 수 있는 가변 초점 렌즈가 구비된 안경을 제공하고자 한다.
본 개시의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 개시는 전술한 배경기술에 대응하여 안출된 것으로, 가변 초점을 제공하는 안경을 제공하고자 한다. 상기 가변 초점을 제공하는 안경은, 제 1 가변 초점 영역 및 제 2 가변 초점 영역을 포함하는 액정층을 가지는 렌즈; 상기 렌즈의 일부와 결합되어 상기 렌즈를 고정시키고, 상기 안경의 사용자에게 착용될 수 있는 형상을 가지는 프레임; 상기 복수의 가변 초점 영역의 각각을 초점을 가변시키는 제어부; 를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제어부는: 다초점 모드 명령을 수신하는 경우 상기 제 1 가변 초점 영역 및 상기 제 2 가변 초점 영역의 초점이 서로 상이하도록 제어하고, 그리고 단초점 모드 명령을 수신하는 경우 상기 제 1 가변 초점 영역 및 상기 제 2 가변 초점 영역의 초점이 서로 동일하도록 제어할 수 있다.
또한, 상기 액정층은 상기 제 1 가변 초점 영역과 상기 제 2 가변 초점 영역이 중첩되는 커리도(corridor)가 형성될 수 있다.
본 개시에서 얻을 수 있는 기술적 해결 수단은 이상에서 언급한 해결 수단들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 해결 수단들은 아래의 기재로부터 본 개시가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 개시의 몇몇 실시예에 따르면 다초점 모드 및 단초점 모드로 가변할 수 있는 가변 초점 렌즈가 구비된 안경을 제공할 수 있도록 한다.
본 개시에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 개시가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
다양한 양상들이 이제 도면들을 참조로 기재되며, 여기서 유사한 참조 번호들은 총괄적으로 유사한 구성요소들을 지칭하는데 이용된다. 이하의 실시예에서, 설명 목적을 위해, 다수의 특정 세부사항들이 하나 이상의 양상들의 총체적 이해를 제공하기 위해 제시된다. 그러나, 그러한 양상(들)이 이러한 특정 세부사항들 없이 실시될 수 있음은 명백할 것이다. 다른 예시들에서, 공지의 구조들 및 장치들이 하나 이상의 양상들의 기재를 용이하게 하기 위해 블록도 형태로 도시된다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 가변 초점을 제공하는 안경의 블록 구성도(block diagram)이다.
도 2는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 가변 초점을 제공하는 안경의 블록 구성도이다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 가변 초점을 제공하는 안경의 사시도이다.
도 4a는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 가변 초점을 제공하는 안경의 렌즈의 측면 단면도이다.
도 4b는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 가변 초점을 제공하는 안경의 렌즈에 전압이 인가된 측면 단면도이다.
도 5a는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 가변 초점을 제공하는 안경의 렌즈의 측면 단면도이다.
도 5b는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 가변 초점을 제공하는 안경의 렌즈에 전압이 인가된 측면 단면도이다.
도 6a는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 가변 초점을 제공하는 안경의 렌즈에 나노 구조물이 위치하는 예시를 나타낸 도면이다.
도 6b는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 가변 초점을 제공하는 안경의 렌즈에 나노 구조물이 위치하는 예시를 나타낸 도면이다.
도 7a는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 안경의 렌즈가 동작하여, 원시를 보정하는 것을 나타낸 도면이다.
도 7b는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 안경의 렌즈가 동작하여, 근시를 보정하는 것을 나타낸 도면이다.
도 8은 본 개시의 제 3 실시예에 따른 가변 초점을 제공하는 안경의 일례를 설명하기 위한 도면이다.
다양한 실시예들 및/또는 양상들이 이제 도면들을 참조하여 개시된다. 하기 설명에서는 설명을 목적으로, 하나 이상의 양상들의 전반적 이해를 돕기 위해 다수의 구체적인 세부사항들이 개시된다. 그러나, 이러한 양상(들)은 이러한 구체적인 세부사항들 없이도 실행될 수 있다는 점 또한 본 개시의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 감지될 수 있을 것이다. 이후의 기재 및 첨부된 도면들은 하나 이상의 양상들의 특정한 예시적인 양상들을 상세하게 기술한다. 하지만, 이러한 양상들은 예시적인 것이고 다양한 양상들의 원리들에서의 다양한 방법들 중 일부가 이용될 수 있으며, 기술되는 설명들은 그러한 양상들 및 그들의 균등물들을 모두 포함하고자 하는 의도이다. 구체적으로, 본 명세서에서 사용되는 "실시예", "예", "양상", "예시" 등은 기술되는 임의의 양상 또는 설계가 다른 양상 또는 설계들보다 양호하다거나, 이점이 있는 것으로 해석되지 않을 수도 있다.
이하, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략한다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않는다.
비록 제 1, 제 2 등이 다양한 소자나 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 소자나 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 소자나 구성요소를 다른 소자나 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제 1 소자나 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제 2 소자나 구성요소 일 수도 있음은 물론이다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
더불어, 용어 "또는"은 배타적 "또는"이 아니라 내포적 "또는"을 의미하는 것으로 의도된다. 즉, 달리 특정되지 않거나 문맥상 명확하지 않은 경우에, "X는 A 또는 B를 이용한다"는 자연적인 내포적 치환 중 하나를 의미하는 것으로 의도된다. 즉, X가 A를 이용하거나; X가 B를 이용하거나; 또는 X가 A 및 B 모두를 이용하는 경우, "X는 A 또는 B를 이용한다"가 이들 경우들 어느 것으로도 적용될 수 있다. 또한, 본 명세서에 사용된 "및/또는"이라는 용어는 열거된 관련 아이템들 중 하나 이상의 아이템의 가능한 모든 조합을 지칭하고 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
또한, "포함한다" 및/또는 "포함하는"이라는 용어는, 해당 특징 및/또는 구성요소가 존재함을 의미하지만, 하나 이상의 다른 특징, 구성요소 및/또는 이들의 그룹의 존재 또는 추가를 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 달리 특정되지 않거나 단수 형태를 지시하는 것으로 문맥상 명확하지 않은 경우에, 본 명세서와 청구범위에서 단수는 일반적으로 "하나 또는 그 이상"을 의미하는 것으로 해석되어야 한다.
어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성 요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어"있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성 요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
더불어, 본 명세서에서 사용되는 용어 "정보" 및 "데이터"는 종종 서로 상호교환 가능하도록 사용될 수 있다.
이하의 설명에서 사용되는 구성 요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.
구성 요소(elements) 또는 층이 다른 구성 요소 또는 층의 "위(on)" 또는 "상(on)"으로 지칭되는 것은 다른 구성 요소 또는 층의 바로 위뿐만 아니라 중간에 다른 층 또는 다른 구성 요소를 개재한 경우를 모두 포함한다. 반면, 구성 요소가 "직접 위(directly on)" 또는 "바로 위"로 지칭되는 것은 중간에 다른 구성 요소 또는 층을 개재하지 않은 것을 나타낸다.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 구성 요소 또는 다른 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다.
예를 들면, 도면에 도시되어 있는 구성 요소를 뒤집을 경우, 다른 구성 요소의 "아래(below)" 또는 "아래(beneath)"로 기술된 구성 요소는 다른 구성 요소의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 구성 요소는 다른 방향으로도 배향될 수 있고, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.
본 개시의 목적 및 효과, 그리고 그것들을 달성하기 위한 기술적 구성들은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 본 개시를 설명하는데 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 개시의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 개시에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로써 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다.
본 개시내용의 청구범위에서의 방법에 대한 권리범위는, 각 단계들에 기재된 기능 및 특징들에 의해 발생되는 것이지, 방법을 구성하는 각각의 단계에서 그 순서의 선후관계를 명시하지 않는 이상, 청구범위에서의 각 단계들의 기재 순서에 영향을 받지 않는다. 예를 들어, A단계 및 B단계를 포함하는 방법으로 기재된 청구범위에서, A단계가 B단계 보다 먼저 기재되었다고 하더라도, A단계가 B단계에 선행해야 한다는 것으로 권리범위가 제한되지는 않는다.
그러나 본 개시는 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있다. 단지 본 실시예들은 본 개시가 완전하도록 하고, 본 개시가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 개시의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 개시는 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1 은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 가변 초점을 제공하는 안경의 블록 구성도이다.
본 발명의 제 1 실시예에 따른 가변 초점을 제공하는 안경(100)은 렌즈(110), 사용자 입력부(120), 거리 측정부(130), 제어부(140), 제 1 배열 유지 모듈(150), 제 2 배열 유지 모듈(160), 메모리부(170), 통신부(180), 및 프레임(190)을 포함할 수 있다.
본 발명의 제 1 실시예에 따른 렌즈(110)는 제 1 렌즈 형상 광학부(111), 제 2 렌즈 형상 광학부(112), 액정층(113), 디스플레이 유닛(114), 제 1 투명 전극(115), 제 2 투명 전극(116) 및 나노 구조물(117)을 포함할 수 있다.
상기 제 1 렌즈 형상 광학부(111) 및 제 2 렌즈 형상 광학부(112)는 각각의 일측면이 액정층(113)과 접촉하게 배치될 수 있다. 상기 렌즈(110)는1 제 1 렌즈 형상 광학부(111) 및 제 2 렌즈 형상 광학부(112)로 상기 액정층(113)을 수용하는 구조일 수 있다. 상기 제 1 및 제 2 렌즈 형상 광학부(111, 112)는 수차를 억제하기 위하여 상호 보완적인 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 렌즈 형상 광학부(111)가 오목 렌즈이면 상기 제 2 렌즈 형상 광학부(112)가 볼록 렌즈 형상으로 구성될 수 있다. 또한, 상기 제 1 및 제 2 렌즈 형상 광학부(111, 112)는 오목 렌즈, 볼록렌즈 및 비 구면 렌즈 중 적어도 하나로 구성될 수 있다. 또한, 전술한 렌즈의 종류는 예시일 뿐이며, 제 1 및 제 2 렌즈 형상 광학부(111, 112)는 임의의 형상의 렌즈로 구성될 수 있다. 또한, 상기 제 1 및 제 2 렌즈 형상 광학부(111, 112)의 일측면에는 제 1 및 제 2 투명 전극(115, 116)이 위치할 수 있다.
액정층(113)은 상기 제 1 및 제 2 렌즈 형상 광학부(111, 112)의 내부에 수용될 수 있다. 액정층(113) 상기 액정층에 제 1 투명 전극(115)과 제 2 투명 전극(116)으로부터 가해지는 전압에 의하여 변화하는 상기 액정층(113)의 배열 상태에 기초하여, 상기 액정층을 통과하는 빛의 굴절률이 변화하도록 허용함으로써, 상기 렌즈의 초점이 가변적이게 할 수 있다. 따라서, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 안경은 가변 초점을 제공할 수 있어 사용자가 외관상 영향을 받지 않고, 번거롭게 안경을 바꿔 낄 필요 없이 편리하게 사용할 수 있다. 제 1 투명 전극(115) 및 제 2 투명 전극(116)의 폐곡선들에 의하여 상기 액정층(113)에 가해지는 전압은, 상기 액정층(113)의 굴절률과 상기 제 1 및 제 2 렌즈 형상 광학부(111, 112)의 굴절률의 편차가 상기 렌즈의 중심부에서 상기 렌즈(110)의 외곽으로 갈 수록 커지도록 조절될 수 있다. 상기 액정층(113)은 상기 안경(100)이 동작하는 경우에 렌즈(110)의 중심부에서는 상기 제 1 및 제 2 렌즈 형상 광학부(111, 112)와 일치하거나 유사한 굴절률을 가지나, 상기 렌즈(110)의 외곽에서는 상기 제 1 및 제 2 렌즈 형상 광학부(111, 112)의 굴절률과 큰 편차를 가지는 굴절률을 가질 수 있다. 상기 액정층(113)은 복수의 영역으로 구성되며, 상기 액정층(113)에 가해지는 전압은, 상기 렌즈(110)상에서의 위치에 따라 상기 액정층의 굴절률을 다르게 하여 수차를 억제할 수 있도록 상기 복수의 영역에 따라 상이하게 조절될 수 있다. 제 1 및 제 2 렌즈 형상 광학부(111, 112)의 렌즈(110)상에서의 위치에 따른 굴절률은 일정하나, 상기 안경(100)이 동작하는 경우 상기 액정층(113)의 굴절률은 렌즈(110)의 중심부와 외곽부의 굴절률이 상이할 수 있다. 이에 관하여는 후술한다.
상기 액정층(113)은 네마틱 엑정, 스멕틱 액정, 강유전성 액정, 및 카이랄 액정 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한, 상기 액정층(113)은 미세 디옵터 조절이 가능하도록 서로 다른 종류의 액정을 포함할 수 있다.
제 1 투명 전극(115)은 상기 액정층(113)에 렌즈(110)상에서의 위치에 따른 전압을 가할 수 있도록 하나 이상의 폐곡선으로 구성되며, 제 2 투명 전극(116)과 함께 상기 액정층(113)에 수직 방향으로 전압을 가할 수 있도록 상기 제 1 렌즈 형상 광학부(111)의 일측면에 위치할 수 있다. 또한, 제 2 투명 전극(116)은 상기 액정층(113)에 렌즈(110)상에서의 위치에 따른 전압을 가할 수 있도록 하나 이상의 폐곡선으로 구성되며, 상기 제 1 투명 전극(115)과 함께 상기 액정층(113)에 수직 방향으로 전압을 가할 수 있도록 상기 제 2 렌즈 형상 광학부의 일측면에 위치할 수 있다. 상기 제 1 및 제 2 투명 전극(115, 116)은 상기 렌즈(110) 상에서의 위치에 따른 전압을 상기 액정층(113)에 가할 수 있도록 하나 이상의 폐곡선으로 구성될 수 있으며, 빛을 투과할 수 있고 전기 전도성이 있는 소재로 구성될 수 있다.
나노 구조물(117)은 모스 아이(moth eye)형태의 구조물로서, 상기 제 1 렌즈 형상 광학부(111)의 일측면 또는 제 2 렌즈 형상 광학부(112)의 일측면에 위치할 수 있다. 상기 나노 구조물(117)은 액정층(113)에 의한 굴절률의 변화를 증가시킬 수 있다. 또한 상기 나노 구조물(117)은 빛의 반사를 경감하여, 상기 안경(100)의 사용자가 보다 선명하게 사물을 볼 수 있도록 할 수 있다. 나노 구조물(117)은 빛의 반사를 경감하여, 액정층(113)에 의한 굴절률의 변화를 극대화시켜 상기 액정층(113)의 두깨를 줄일 수 있다. 따라서, 렌즈(110)의 전체 두께를 너무 두껍지 않고 적절하게 구성할 수 있으므로 사용자에게 외형적으로 보다 나은 안경(100)을 제공할 수 있다.
또한, 상기 액정층(113)의 일부는 상기 액정층(113)을 통과하는 빛의 적어도 일부를 차단하여 상기 렌즈(110)의 사용자가 인식할 수 있는 정보를 표현할 수 있는 디스플레이 유닛(114)을 포함할 수 있다. 디스플레이 유닛(114)은 액정층(113)의 액정 입자의 뒤틀림에 의하여 상기 렌즈(110)를 통과하는 빛의 적어도 일부를 차단하여, 렌즈(110)의 일부에 시각적인 정보 표현할 수 있다.
사용자 입력부(120)는 상기 안경의 사용자가 보고자 하는 대상물의 거리에 따라서, 상기 안경의 초점을 변경하기 위하여, 상기 액정에 가해지는 전압을 상기 사용자가 조절하도록 허용할 수 있다. 상기 사용자 입력부(120)는 푸시 버튼(push button), 터치 센서(touch sensor) 등을 포함할 수 있으며, 사용자의 입력을 감지할 수 있는 임의의 수단을 포함할 수 있다. 상기 사용자 입력부(120)는 상기 안경(100)의 프레임(190)의 일부분에 배치될 수 있다. 도 3은 상기 사용자 입력부(120)가 돌출된 것으로 표현하였으나, 상기 사용자 입력부(120)는 안경 다리의 일부분에 위치할 수도 있다. 또한, 상기 사용자 입력부(120)는 상기 안경의 사용자가 보고자 하는 대상물의 거리에 따라서, 상기 안경의 동작 모드를 원거리 모드, 중거리 모드, 또는 근거리 모드로 변경하기 위하여, 상기 안경의 동작 모드를 상기 사용자가 변경하도록 허용할 수 있다. 상기 사용자는 상기 사용자 입력부(120)를 통해 상기 안경의 초점이 연속적으로 변경되도록 하거나, 또는 사전 설정된 모드에 따라 불연속적으로 변경되도록 할 수 있다.
거리 측정부(130)는 상기 안경(100)의 사용자가 보고자 하는 대상물과의 거리를 측정할 수 있다. 상기 거리 측정부(130)는 레이저 센서 또는 초음파 센서 등으로 구성될 수 있다. 또한 상기 거리 측정부(130)는 대상물과의 거리를 측정할 수 있는 임의의 센서를 포함할 수 있다. 상기 거리 측정부(130)는 상기 안경의 프레임(190)의 일부에 상기 사용자의 시선 방향으로 위치할 수 있다.
제어부(140)는 상기 거리 측정부(130)에서 측정된 대상물과의 거리에 기초하여 상기 안경(100)의 초점을 변경하기 위하여 상기 액정에 가해지는 전압의 양을 조절할 수 있다. 또한, 상기 제어부(140)는 전술한 바와 같이 액정층(113)에 제 1 및 제 2 투명 전극(115, 116)에 의해 가해지는 전압을 조절할 수 있다. 상기 제어부(140)는 하나 이상의 마이크로 프로세서를 포함할 수 있으며, 액정층(113)에 가해지는 전압을 조절하여, 안경(100)의 초점 거리를 조절할 수 있다.
제 1 배열 유지 모듈(150)은 상기 안경(100)의 전원 공급이 중단되는 경우에, 상기 액정층(113)의 배열 상태가 원상태로 복귀함에 따른 굴절률의 변화를 방지하기 위하여 상기 액정층(113)의 배열 상태를 유지하도록할 수 있다. 상기 안경(100)의 전원 공급이 중단되는 경우 상기 액정층(113)의 배열 상태가 원상태로 복귀하여 사용자가 굴절률 변화에 따른 불편함을 느끼는 것을 방지하도록 상기 제 1 배열 유지 모듈(150)은 상기 안경(100)의 전원 공급이 중단되는 경우에도 상기 액정층(113)의 배열 상태를 유지하도록 할 수 있다. 상기 제 1 배열 유지 모듈(150)은 제 1 및 제 2 투명 전극들(115,116)에 직류 전원을 공급하고 제 1 및 제 2 투명 전극들을 단락시킴으로서, 상기 액정층(113)의 배열 상태를 유지하도록 할 수 있다. 예를 들어, 상기 안경(100)이 사용자가 근거리를 볼 수 있도록 상기 액정층(113)이 배열된 되었으나 전원 공급이 중단되는 경우, 상기 액정층(113)의 배열이 원상태로 복귀하여 사용자가 근거리를 볼 수 없게 되는 경우에, 사용자에게 어지럼증 등의 문제가 발생할 수 있다. 제 1 배열 유지 모듈(150)은 상기 액정층(113)의 배열 상태를 마지막 상태로 유지하여 이러한 문제점을 해결할 수 있다.
제 2 배열 유지 모듈(160)은 상기 안경(100)의 전원 공급이 중단되는 경우에, 상기 액정층(113)의 배열 상태를 사전 설정된 상태로 되돌아가도록 할 수 있다. 제 1 및 제 2 배열 유지 모듈(150, 160)은 영구자석 등으로 상기 액정에 자기장을 가하여 액정의 배열상태를 유지하거나(제 1 배열 유지 모듈(150)), 액정의 배열 상태를 사전 설정된 상태로 되돌아가도록(제 2 배열 유지 모듈(160)) 할 수 있다. 또한, 상기 제 1 및 제 2 배열 유지 모듈(150, 160)은 전기장, 자기장 온도, 응력 등의 영향을 상기 액정층(113)에 가하여 상기 액정층(113)의 배열 상태를 유지하거나, 사전 결정된 상태로 되돌아가도록 할 수 있다.
메모리부(170)는 상기 액정층에 가해지는 전압, 상기 액정층의 뒤틀림 량, 배향, 상기 액정층의 종류, 상기 액정층을 통과하는 빛의 굴절률, 상기 액정층의 상태에 기초한 상기 렌즈의 초점 거리 및 상기 렌즈의 사용자의 시력 중 적어도 하나를 기록할 수 있다. 상기 기록된 정보는 사용자의 시력과 대상물과의 거리, 이를 보정하기 위한 전압량 등을 포함하는 데이터베이스를 구현하기 위하여 사용될 수 있다. 상기 메모리부(170)는 플래시 메모리 타입(flash memory type), 하드디스크 타입(hard disk type), 멀티미디어 카드 마이크로 타입(multimedia card micro type), 카드 타입의 메모리(예를 들어 SD 또는 XD 메모리 등), 램(Random Access Memory, RAM), SRAM(Static Random Access Memory), 롬(Read-Only Memory, ROM), EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), PROM(Programmable Read-Only Memory), 자기 메모리, 자기 디스크, 광디스크 중 적어도 하나의 타입의 저장매체를 포함할 수 있다. 전술한 저장 매체는 예시일 뿐이며, 상기 메모리부(170)는 다양한 임시 또는 영구 저장 매체를 포함할 수 있다.
통신부(180)는 외부 컴퓨팅 장치로 하여금 시력 교정에 관련한 데이터 베이스를 생성하도록 상기 메모리부(170)에 기록된 데이터를 상기 외부 컴퓨팅 장치로 전송할 수 있다. 통신부(180)는 유/무선 통신을 통해 외부 컴퓨팅 장치와 통신할 수 있다. 무선 인터넷 기술로는 WLAN(Wireless LAN)(Wi-Fi), Wibro(Wireless broadband), Wimax(World Interoperability for Microwave Access), HSDPA(High Speed Downlink Packet Access) 등이 이용될 수 있다. 유선 인터넷 기술로는 XDSL(Digital Subscriber Line), FTTH(Fibers to the home), PLC(Power Line Communication) 등이 이용될 수 있다. 또한, 상기 통신부(180)는 근거리 통신 모듈을 포함하여, 상기 안경(100)과 비교적 근거리에 위치하고 근거리 통신 모듈을 포함한 외부 컴퓨팅 장치와 데이터를 송수신할 수 있다. 근거리 통신(short range communication) 기술로 블루투스(Bluetooth), RFID(Radio Frequency Identification), 적외선 통신(IrDA, infrared Data Association), UWB(Ultra Wideband), ZigBee 등이 이용될 수 있다. 또한, 상기 통신부(180)는 USB(universal serial bus), 썬더볼트(Thunderbolt), SATA, mSATA, PCI등의 통신 수단을 포함할 수 있다. 외부 킴퓨팅 장치 사용자 단말은, PC(personal computer), 노트북(note book), 모바일 단말기(mobile terminal), 스마트 폰(smart phone), 태블릿 PC(tablet pc), 메인 프레임 컴퓨터, 중형 컴퓨터, 대형 컴퓨터, 서버 등을 포함할 수 있으며, 유/무선 네트워크에 접속할 수 있는 모든 종류의 단말을 포함할 수 있다.
프레임(190)은 상기 렌즈(110)의 일부와 결합되어 상기 렌즈(110)를 고정시키고, 상기 안경(100)의 사용자에게 착용될 수 있는 형상을 가질 수 있다. 또한, 상기 프레임(190)에는 사용자 입력부(120), 거리 측정부(130), 제어부(140) 메모리부(170), 통신부(180)등이 위치할 수 있다.
도 2는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 가변 초점을 제공하는 안경의 블록 구성도이다.
본 발명의 제 2 실시예에 따른 가변 초점을 제공하는 안경(200)은 렌즈(210), 사용자 입력부(220), 거리 측정부(230), 제어부(240), 제 1 배열 유지 모듈(250), 제 2 배열 유지 모듈(260), 메모리부(270), 통신부(280), 및 프레임(290)을 포함할 수 있다.
본 발명의 제 2 실시예에 따른 렌즈(210)는 제 1 렌즈 형상 광학부(211) 제 2 렌즈 형상 광학부(212), 액정층(213), 디스플레이 유닛(214), 투명 전극(215), 및 나노 구조물(217)을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시에에 따른 가변 초점을 제공하는 안경(200)의 사용자 입력부(220), 거리 측정부(230), 제어부(240), 제 1 배열 유지 모듈(250), 제 2 배열 유지 모듈(260), 메모리부(270), 통신부(280), 및 프레임(290)은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 가변 초점을 제공하는 안경(100)의 사용자 입력부(120), 거리 측정부(130), 제어부(140), 제 1 배열 유지 모듈(150), 제 2 배열 유지 모듈(160), 메모리부(170), 통신부(180), 및 프레임(190) 과 동일하므로 이에 대한 설명은 전술한 바에 의한다.
상기 제 1 및 제 2 렌즈 형상 광학부(211, 212), 디스플레이 유닛(214), 및 나노 구조물(217)은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 렌즈(110)의 제 1 및 제 2 렌즈 형상 광학부(111, 112), 디스플레이 유닛(114) 및 나노 구조물(117)과 동일하며 이에 대한 설명은 전술한 바에 의한다.
액정층(213)은 상기 제 1 및 제 2 렌즈 형상 광학부(211, 212)의 내부에 수용될 수 있다. 상기 액정층(213)은 상기 액정층에 투명 전극(215)의 폐곡선들 사이에 가해지는 전압에 의하여 변화하는 상기 액정층(213)의 배열 상태에 기초하여 상기 액정층을 통과하는 빛의 굴절률이 변화하도록 허용함으로써, 상기 렌즈(210)의 초점이 가변적이게 할 수 있다. 따라서, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 안경은 가변 초점을 제공할 수 있어 사용자가 외관상 영향을 받지 않고, 번거롭게 안경을 바꿔 낄 필요 없이 편리하게 사용할 수 있다. 투명 전극(215)의 폐곡선들 사이에 걸리는 전압은 상기 액정층(213)의 굴절률과 상기 제 1 및 제 2 렌즈 형상 광학부(111, 112)의 굴절률의 편차가 상기 렌즈(210)의 중심부에서 상기 렌즈(210)의 외곽으로 갈수록 커지도록 조절될 수 있다. 상기 액정층(213)에는 상기 투명 전극(215)의 폐곡선들 사이에 걸리는 전압에 의하여 상기 액정층(213)과 평행한 방향으로 전압이 가해지게 된다. 상기 액정층(213)은 상기 안경(200)이 동작하는 경우에 렌즈(210)의 중심부에서는 상기 제 1 및 제 2 렌즈 형상 광학부(211, 212)와 일치하거나 유사한 굴절률을 가지나, 상기 렌즈(210)의 외곽에서는 상기 제 1 및 제 2 렌즈 형상 광학부(211, 212)의 굴절률과 큰 편차를 가지는 굴절률을 가질 수 있다. 상기 액정층(213)은 복수의 영역으로 구성되며, 상기 액정층(213)에 가해지는 전압은, 상기 렌즈(210)상에서의 위치에 따라 상기 액정층의 굴절률을 다르게 하여 수차를 억제할 수 있도록 상기 복수의 영역에 따라 상이하게 조절될 수 있다. 제 1 및 제 2 렌즈 형상 광학부(211, 212)의 렌즈(210)상에서의 위치에 따른 굴절률은 일정하나, 상기 안경(200)이 동작하는 경우 상기 액정층(213)의 굴절률은 렌즈(210)의 중심부와 외곽부의 굴절률이 상이할 수 있다. 이에 관하여는 후술한다.
또한, 전술한 바와 같이, 상기 액정층(213)은 네마틱 엑정, 스멕틱 액정, 강유전성 액정, 및 카이랄 액정 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한, 상기 액정층(213)은 미세 디옵터 조절이 가능하도록 서로 다른 종류의 액정을 포함할 수 있다.
투명 전극(215)은 상기 액정층(213)에 렌즈(210)상에서의 위치에 따른 전압을 가할 수 있도록 하나 이상의 폐곡선 또는 복수의 폐곡선들로 구성되며, 상기 폐곡선들 마다 상이한 전압이 인가되어, 상기 폐곡선들 사이에 전압이 걸리게 되어 상기 액정층(213)의 수평 방향으로 전압을 가할 수 있다. 투명 전극(215)은 상기 액정층(213)의 일측면에 접할 수 있도록 제 1 렌즈 형상 광학부(211) 또는 제 2 렌즈 형상 광학부(212)의 일측면에 위치할 수 있다. 도 5a, 5b, 6b, 7a, 및 7b에서 상기 투명 전극(215)은 제 2 렌즈 형상 광학부(212)의 일측면에 위치하는 것으로 도시되었으나, 이는 예시일 뿐이며, 상기 투명 전극(215)은 제 1 렌즈 형상 광학부(211)의 일축면에 위치할 수도 있다.
도 3 은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 가변 초점을 제공하는 안경의 사시도이다.
도 3 은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 가변 초점을 제공하는 안경(100)의 외형의 예시를 나타내는 사시도이다. 본 발명의 제 2 실시예에 따른 가변 초점을 제공하는 안경(200)이 외형 또한 제 1 실시에에 따른 안경(100)과 동일하다.
본 발명의 실시예에 따른 가변 초점을 제공하는 안경(100)은 렌즈를 고정하며, 사용자에게 착용될 수 있는 프레임(190), 프레임에 고정된 렌즈(110), 프레임에 위치할 수 있는 사용자 입력부(120), 거리 측정부(130), 메모리부(170), 및 통신부(180)등을 포함할 수 있다.
상기 렌즈(110)는 액정층(113)을 수용할 수 있다. 상기 렌즈(110)의 일부분은 액정층(113)이 위치할 수 있다. 또한, 렌즈(110)에는 상기 액정층(113)에 전압을 가하기 위한 투명 전극(115,116)이 위치할 수 있다. 도 3의 예시에서 제 1 투명 전극(115)만이 표시되어 있으나, 제 2 투명 전극(116)은 상기 렌즈(110)의 제 2 렌즈 형상 광학부(112)의 일측면에 위치할 수 있다.
또한, 상기 렌즈(110)는 상기 액정층(113)에 의하여 상기 안경(100)의 착용자가 인식할 수 있는 시각적인 정보를 포함하는 디스플레이 유닛(114)을 포함할 수 있다. 상기 디스플레이 유닛(114)은 상기 렌즈(110)의 일부분에 위치하며, 액정층(113)이 상기 렌즈에서 차지하는 영역의 일부분에 위치할 수 있다.
사용자 입력부(120)는 상기 안경(100)의 측면에 위치하여, 상기 안경(100)의 사용자가 쉽게 조작할 수 있다. 거리 측정부(130)는 전면을 향하게 위치하여, 상기 안경(100)의 사용자의 시선이 바라보는 대상물과의 거리를 측정할 수 있다.
도 3 에는 나타나 있지 않으나, 통신부(180) 또한 상기 안경(100)의 프레임(190)에 위치할 수 있다. 사용자는 통신부(180)에 케이블을 연결하여 컴퓨팅 장치와 상기 안경(100)이 통신하도록 할 수 있다. 통신부(180)는 이를 위한 케이블을 수용할 수 있는 구조를 포함할 수 있다. 또한, 통신부(180)는 무선 통신 수단으로 구성될 수 있으며, 이러한 경우에는 케이블을 수용할 수 있는 구조를 포함하지 아니할 수 있다.
도 4a는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 가변 초점을 제공하는 안경의 렌즈의 측면 단면도이다.
도 4b는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 가변 초점을 제공하는 안경의 렌즈에 전압이 인가된 측면 단면도이다.
렌즈(110)는 제 1 렌즈 형상 광학부(111), 제 2 렌즈 형상 광학부(112) 및 렌즈 형상 광학부들에 수용되는 액정층(113) 및 액정을 구동하기 위한 제 1 및 제 2 투명 전극(115, 116)을 포함할 수 있다.
도 4a에서 액정층(113)에 전압이 가해지지 않았으므로, 액정층(113)의 액정 입자들은 뒤틀림이 없이 정렬되어 있을 수 있다. 도 4b에서는 액정층(113)에 제 1 투명 전극(115) 및 제 2 투명 전극(116)에 의하여 상기 액정층(113)의 길이 방향의 수직 방향으로 전압이 인가되게 되며, 예를 들어, 제 1 및 제 2 투명 전극(115, 116)의 폐곡선 각각에 의해서 V0, Vm, Vc　전압이 인가될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 안경(100)은 하나 이상의 폐곡선으로 구성되는 투명 전극들(115, 116)에 의하여 상기 액정층(113)에 렌즈(110) 상에서의 위치에 따라 상이한 전압을 인가할 수 있다. 도 4b는 Vc　< Vm < V0　의 전압이 인가된 예시로서, 상기 액정층(113)의 액정 입자들 중 상기 렌즈(110)에서 외곽에 위치하는 액정 입자들이 가장 많이 뒤틀릴 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 초점을 제공하는 안경(100)은 상기 액정층(113)에 도 4b의 예시에서와 같이 렌즈(110) 상에서의 위치에 따라 상기 액정층(113)에 걸리는 전압이 상이할 수 있다. 따라서, 상기 액정층(113)의 입자들의 뒤틀림은 상기 렌즈(110) 상에서의 위치에 따라 상이할 수 있으며, 상기 액정층(113)에 의한 굴절률은 상기 렌즈(110) 상에서의 위치에 따라 상이할 수 있다. 그러므로, 본 발명의 일 실시예에 따른 안경(100)은 액정층(113)의 굴절률을 상기 렌즈(110) 상에서의 위치에 따라 다르게 함으로써, 가변 초점을 제공하는 안경(100)에서 발생할 수 있는 수차를 억제하여 사용자에게 보다 선명한 상을 제공할 수 있고, 사용자의 피로도를 경감시킬 수 있다.
도 5a는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 가변 초점을 제공하는 안경의 렌즈의 측면 단면도이다.
도 5b는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 가변 초점을 제공하는 안경의 렌즈에 전압이 인가된 측면 단면도이다.
렌즈(110)는 제 1 렌즈 형상 광학부(211), 제 2 렌즈 형상 광학부(212) 및 렌즈 형상 광학부들에 수용되는 액정층(213) 및 액정을 구동하기 위한 투명 전극(215)을 포함할 수 있다.
도 5a에서 액정층(213)에 전압이 가해지지 않았으므로, 액정층(213)의 액정 입자들은 뒤틀림이 없이 정렬되어 있을 수 있다. 도5b에서는 액정층(213)에 투명 전극(215)에 의하여 상기 액정층(213)의 길이방향의 평행 방향으로 전압이 인가되게 되며, 예를 들어, 투명 전극(215)의 폐곡선 각각에 의해서 상기 폐곡선들 사이에 전압이 인가될 수 있다. 본 발명의 제 2 실시예에 따른 안경(200)은 복수의 폐곡선으로 구성되는 투명 전극(215)에 의하여 상기 액정층(213)에 렌즈(210) 상에서의 위치에 따라 상이한 전압을 인가할 수 있다. 도 5b는　V0 > Vc의 전압이 인가된 예시로서, 상기 액정층(213)의 액정 입자들 중 상기 렌즈(210)에서 외곽에 위치하는 액정 입자들이 가장 많이 뒤틀릴 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 초점을 제공하는 안경(200)은 상기 액정층(213)에 도 5b의 예시에서와 같이 렌즈(210) 상에서의 위치에 따라 상기 액정층(213)에 걸리는 전압이 상이할 수 있다. 따라서, 상기 액정층(213)의 입자들의 뒤틀림은 상기 렌즈(210) 상에서의 위치에 따라 상이할 수 있으며, 상기 액정층(213)에 의한 굴절률은 상기 렌즈(210) 상에서의 위치에 따라 상이할 수 있다. 그러므로, 본 발명의 일 실시예에 따른 안경(200)은 액정층(213)의 굴절률을 상기 렌즈(210) 상에서의 위치에 따라 다르게 함으로써, 가변 초점을 제공하는 안경(200)에서 발생할 수 있는 수차를 억제하여 사용자에게 보다 선명한 상을 제공할 수 있고, 사용자의 피로도를 경감시킬 수 있다.
도 6a는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 가변 초점을 제공하는 안경의 렌즈에 나노 구조물이 위치하는 예시를 나타낸 도면이다.
도 6b는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 가변 초점을 제공하는 안경의 렌즈에 나노 구조물이 위치하는 예시를 나타낸 도면이다.
상기 나노 구조물(117, 217)은 모스 아이(moth eye) 형태의 구조물로서, 상기 제 1 렌즈 형상 광학부(111, 211)의 일측면 또는 제 2 렌즈 형상 광학부(112, 212)의 일측면에 위치할 수 있다. 상기 나노 구조물(117, 217)은 액정층(113, 213)에 의한 굴절률의 변화를 증가시킬 수 있다. 또한 상기 나노 구조물(117, 217)은 빛의 반사를 경감하여, 상기 안경(100, 200)의 사용자가 보다 선명하게 사물을 볼 수 있도록 할 수 있다. 나노 구조물(117, 217)은 빛의 반사를 경감하여, 액정층(113, 213)에 의한 굴절률의 변화를 극대화시켜 상기 액정층(113, 213)의 두깨를 줄일 수 있다. 따라서, 렌즈(110, 210)의 전체 두께를 너무 두껍지 않고 적절하게 구성할 수 있으므로 사용자에게 외형적으로 보다 나은 안경(100, 200)을 제공할 수 있다.
도 7a는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 안경의 렌즈가 동작하여, 원시를 보정하는 것을 나타낸 도면이다.
도 7a에 도시된 예시는 본 발명의 제 2 실시예에 대한 것이나, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 안경(100)도 동일한 방식으로 원시를 보정할 수 있다.
도 7a에 도시된 예시에서, 안경(200)의 제 1 렌즈 형상 광학부(211), 및 제 2 렌즈 형상 광학부(212)는 빛을 집광하는 특성을 가진 볼록 렌즈로 도시되었으나, 본 발명의 실시예에 따른 가변 초점을 제공하기 위한 액정층(213)을 포함하는 안경(200)은 오목렌즈 또는 비구면 렌즈에 대해서도 상응하는 방식으로 동작할 수 있다.
액정층(213)에 전압을 인가하는 경우에, 액정층(213)에 인가되는 전압이 강할수록 제 1 및 제 2 렌즈 형상 광학부(211, 212)의 집광 특성이 감소될 수 있다. 원시는 눈에서 상이 망막의 뒤쪽에 위치하는 것으로서, 안경등을 이용하여 상이 망막에 위치하도록 하여야 하므로, 상을 맺히는 위치를 현상태보다 앞으로 당겨 주어야 한다. 이를 위하여 액정층(213)에 인가되는 전압은 렌즈(210) 상에서의 위치가 외곽일수록 약하게 인가되어, 렌즈(210)상에서의 위치가 외곽(도 7a의 예시에서　V0 가 인가된 영역)일수록 굴절률이 크도록 하여야 한다. 따라서, 상기 투명 전극(215)에 의하여 상기 렌즈(210)상에서 중심부로 갈수록 강한 전압(V0 < Vm < Vc)이 인가될 수 있다. 이에 따라서, 렌즈(210)의 외곽에 위치하는 액정층(213)의 액정 입자가 가장 적게 뒤틀리게 되고, 액정층(213)의 굴절률은 렌즈(210)의 외곽에서 가장 크게 된다. 제 1 렌즈 형상 광학부(211)의 굴절률(n1)은 상기 렌즈(210) 상에서의 위치에 따라 일정하다고 가정하면, 상기 액정의 굴절률은 중심부가 가장 낮고 외곽으로 갈수록 증가(nc < n0)할 수 있다. 액정층(213) 중심부의 굴절률(nc)이 상기 제 1 렌즈 형상 광학부(211)의 굴절률과 동일하다고 가정하면, 상기 액정층(213)과 상기 제 1 렌즈 형상 광학부(211)의 굴절률의 편차는 상기 렌즈(210)의 중심부에서 외곽으로 갈수록 커지게 된다. 이러한 방식으로 상기 액정층(213)에 인가되는 전압을 상기 렌즈(210)상에서의 위치에 따라 달리하여, 액정층(213)의 굴절률을 다르게 하여 수차를 제거할 수 있다. 도 7a예시에서 상기 제 2 렌즈 형상 광학부(212)의 굴절률(n2)은 상기 제 1 렌즈 형상 광학부(211)의 굴절률(n1)과 동일하게 도시되어 있으나, 이와 상이할 수도 있다. 제 1 렌즈 형상 광학부(211)의 굴절률은 렌즈(210)상에서 위치에 따라 동일한 것으로 설명하였으나, 상이할 수도 있으며, 상기 액정층(213)의 굴절률은 수차 제거를 위하여 상기 제 1 및 제 2 렌즈 형상 광학부의 굴절률과의 편차가 렌즈(210)의 중심부에서 외곽으로 갈수록 커지도록 제어될 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 안경(200)은 상기 액정층(213)에 전압이 인가되어 동작함으로써, 상기 액정층(213)이 동작하지 않을 때 보다, 집광 특성이 강화되어 상기 안경(200)의 사용자에게 맺히는 상을 망막으로 당겨 원시를 보정할 수 있다.
도 7b는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 안경의 렌즈가 동작하여, 근시를 보정하는 것을 나타낸 도면이다.
도 7b에 도시된 예시는 본 발명의 제 2 실시예에 대한 것이나, 본 발명의 제 1 실시예에 따른 안경(100)도 동일한 방식으로 근시를 보정할 수 있다.
도 7b에 도시된 예시에서, 안경(200)의 제 1 렌즈 형상 광학부(211), 및 제 2 렌즈 형상 광학부(212)는 빛을 집광하는 특성을 가진 볼록 렌즈로 도시되었으나, 본 발명의 실시예에 따른 가변 초점을 제공하기 위한 액정층(213)을 포함하는 안경(200)은 오목렌즈 또는 비구면 렌즈에 대해서도 상응하는 방식으로 동작할 수 있다.
액정층(213)에 전압을 인가하는 경우에, 액정층(213)에 인가되는 전압이 강할수록 제 1 및 제 2 렌즈 형상 광학부(211, 212)의 집광 특성이 감소될 수 있다. 근시는 눈에서 상이 망막의 앞쪽에 위치하는 것으로서, 안경등을 이용하여 상이 망막에 위치하도록 하여야 하므로, 상이 맺히는 위치를 현상태보다 뒤쪽으로 밀어주어야 한다. 이를 위하여 액정층(213)에 인가되는 전압은 렌즈(210) 상에서의 위치가 외곽일수록 강하게 인가되어, 렌즈(210)상에서의 위치가 외곽(도 7b의 예시에서　V0가 인가된 영역)일수록 굴절률이 작도록 하여야 한다. 따라서, 상기 투명 전극(215)에 의하여 상기 렌즈(210)상에서 외곽으로 갈수록 강한 전압(V0 > Vm > Vc)이 인가될 수 있다. 이에 따라서, 렌즈(210)의 외곽에 위치하는 액정층(213)의 액정 입자가 가장 많이 뒤틀리게 되고, 액정층(213)의 굴절률은 렌즈(210)의 외곽에서 가장 작게 된다. 제 1 렌즈 형상 광학부(211)의 굴절률(n1)은 상기 렌즈(210) 상에서의 위치에 따라 일정하다고 가정하면, 상기 액정의 굴절률은 중심부가 가장 낮고 외곽으로 갈수록 감소(nc > n0)할 수 있다. 액정층(213) 중심부의 굴절률(nc)이 상기 제 1 렌즈 형상 광학부(211)의 굴절률과 동일하다고 가정하면, 상기 액정층(213)과 상기 제 1 렌즈 형상 광학부(211)의 굴절률의 편차는 상기 렌즈(210)의 중심부에서 외곽으로 갈수록 커지게 된다. 이러한 방식으로 상기 액정층(213)에 인가되는 전압을 상기 렌즈(210)상에서의 위치에 따라 달리하여, 액정층(213)의 굴절률을 다르게 하여 수차를 제거할 수 있다. 도 7b예시에서 상기 제 2 렌즈 형상 광학부(212)의 굴절률(n2)은 상기 제 1 렌즈 형상 광학부(211)의 굴절률(n1)과 동일하게 도시되어 있으나, 이와 상이할 수도 있다. 제 1 렌즈 형상 광학부(211)의 굴절률은 렌즈(210)상에서 위치에 따라 동일한 것으로 설명하였으나, 상이할 수도 있으며, 상기 액정층(213)의 굴절률은 수차 제거를 위하여 상기 제 1 및 제 2 렌즈 형상 광학부의 굴절률과의 편차가 렌즈(210)의 중심부에서 외곽으로 갈수록 커지도록 제어될 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 안경(200)은 상기 액정층(213)에 전압이 인가되어 동작함으로써, 상기 액정층(213)이 동작하지 않을 때 보다, 집광 특성이 약화되어 상기 안경(200)의 사용자에게 맺히는 상을 망막으로 밀어 근시를 보정할 수 있다.
도 8은 본 개시의 제 3 실시예에 따른 가변 초점을 제공하는 안경의 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 8을 참조하면, 가변 초점을 제공하는 안경은 렌즈(300), 프레임(미도시) 및 제어부(미도시)를 포함할 수 있다. 다만, 상술한 구성 요소들은 가변 초점을 제공하는 안경을 구현하는데 있어서 필수적인 것은 아니어서, 가변 초점을 제공하는 안경은 위에서 열거된 구성요소들 보다 많거나, 또는 적은 구성요소들을 가질 수 있다. 또한, 상기 프레임 및 제어부는 상술한 제 1 실시예 및 제 2 실시예에 설명된 프레임 및 제어부와 동일하거나 또는 대응될 수 있다.
본 발명의 제 3 실시예에 따른 렌즈(300)는 제 1 가변 초점 영역(310), 제 2 가변 초점 영역(320), 커리도(corridor)(330) 및 액정층(미도시)을 포함할 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니다.
제 1 가변 초점 영역(310)은 제어부의 제어에 따라 다초점을 제공할 수 있다.
구체적으로, 제 1 가변 초점 영역(310)은 제어부로부터 다초점 모드 명령을 수신하는 경우, 제 2 가변 초점 영역(320)의 초점과 상이한 초점을 제공할 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니다.
한편, 본 개시의 몇몇 실시예에 따르면, 제 1 가변 초점 영역(310)은 제어부로부터 단초점 모드 명령을 수신하는 경우, 제 2 가변 초점 영역(320)의 초점과 동일한 초점을 제공할 수도 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니다.
제 2 가변 초점 영역(320)은 제어부의 제어에 따라 단초점을 제공할 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니다.
액정층은 렌즈(300)의 내부에 수용될 수 있다.
예를 들어, 액정층은 제어부로부터의 신호에 기초하여 액정층을 통과하는 빛의 굴절률이 변화하도록 허용함으로써, 상기 렌즈(300)의 초점이 가변적이게 할 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니다.
커리도(330)는 액정층의 제 1 가변 초점 영역(310)과 제 2 가변 초점 영역(320)이 중첩되는 영역에 형성될 수 있다. 여기서, 커리도(330)는 사용자의 시선이 제 1 가변 초점 영역(310)에서 제 2 가변 초점 영역(320)으로 이동함에 따라 도수에 차이에 의해 발생될 수 있는 어지러움을 감소시키기 위한 영역일 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니다.
한편, 프레임은 렌즈(300)의 일부와 결합되어 렌즈를 고정시킬 수 있다. 또한, 프레임은 안경의 사용자에게 착용될 수 있는 형상을 가질 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니다.
제어부는 복수의 가변 초점 영역 각각의 초점을 가변시킬 수 있다.
일례로, 제어부는 다초점 모드 명령을 수신하는 경우, 제 1 가변 초점 영역(310) 및 제 2 가변 초점 영역(320)의 초점이 서로 상이하도록 제어할 수 있다.
다른 일례로, 제어부는 단초점 모드 명령을 수신하는 경우 제 1 가변 초점 영역(310) 및 제 2 가변 초점 영역(320)의 초점이 서로 동일하도록 제어할 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니다.
상술한 구성에 따르면, 가변 초점을 제공하는 안경은 다초점 영역 및 단초점 영역을 제공할 수 있다.
제시된 실시예들에 대한 설명은 임의의 본 개시의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 개시를 이용하거나 또는 실시할 수 있도록 제공된다. 이러한 실시예들에 대한 다양한 변형들은 본 개시의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이며, 여기에 정의된 일반적인 원리들은 본 개시의 범위를 벗어남이 없이 다른 실시예들에 적용될 수 있다. 그리하여, 본 개시는 여기에 제시된 실시예들로 한정되는 것이 아니라, 여기에 제시된 원리들 및 신규한 특징들과 일관되는 최광의의 범위에서 해석되어야 할 것이다.

Claims (3)

  1. 가변 초점을 제공하는 안경에 있어서,
    제 1 가변 초점 영역 및 제 2 가변 초점 영역을 포함하는 액정층을 가지는 렌즈;
    상기 렌즈의 일부와 결합되어 상기 렌즈를 고정시키고, 상기 안경의 사용자에게 착용될 수 있는 형상을 가지는 프레임; 및
    상기 복수의 가변 초점 영역의 각각을 초점을 가변시키는 제어부;
    를 포함하는,
    가변 초점을 제공하는 안경.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는:
    다초점 모드 명령을 수신하는 경우 상기 제 1 가변 초점 영역 및 상기 제 2 가변 초점 영역의 초점이 서로 상이하도록 제어하고, 그리고
    단초점 모드 명령을 수신하는 경우 상기 제 1 가변 초점 영역 및 상기 제 2 가변 초점 영역의 초점이 서로 동일하도록 제어하는,
    가변 초점을 제공하는 안경.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 액정층은 상기 제 1 가변 초점 영역과 상기 제 2 가변 초점 영역이 중첩되는 커리도(corridor)가 형성되는,
    가변 초점을 제공하는 안경.

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2023224383A1 (ko) * 2022-05-18 2023-11-23 삼성전자 주식회사 초점 조절 렌즈에 기초하여 시력을 교정하는 방법 및 장치

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20120033696A (ko) 2010-09-30 2012-04-09 최현환 투명 전자석글라스를 이용한 초점 가변형 유동성렌즈

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