KR20230023652A - 증강 현실 기기를 위한 한 쌍의 광학요소 - Google Patents

Abstract

왼쪽 눈과 오른쪽 눈에 대한 처방이 난시 도수를 기준으로 0.25D 이상 차이나는 착용자에 적합한 한 쌍의 안과용 렌즈로서, 양측 안과용 렌즈의 후면은 대체로 동일한 형상을 갖는다.

Description

증강 현실 기기를 위한 한 쌍의 광학요소

본 발명은 왼쪽 눈과 오른쪽 눈에 대한 처방이 서로 다른 착용자에게 적합한 한 쌍의 안과용 렌즈에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 착용자에게 적합한 한 쌍의 안과용 렌즈를 정하기 위한 컴퓨터수단(computer means)-구현 방법, 및 처리 회로를 포함하여, 착용자에게 적합한 한 쌍의 안과용 렌즈를 정하기 위한 장치에 관한 것이다.

굴절력(도수)을 갖는 한 쌍의 광학 렌즈를 증강/가상 현실 기기 내에 구비함으로써 사용자에게 시력 보정 효과를 제공하는 것이 알려져 있다.

일부 증강 현실 기기의 경우, 상기 광학 렌즈의 기준 후면(reference rear surface)이 처방에 따라 달라지지 않아야 한다. 또한, 후면은 눈으로부터 정확한 거리를 두고 위치해야 할 수도 있다. 따라서 기준 후면의 정점 위치를 각막 중심 또는 안구 회전 중심에 대해 조절해야 한다. 또한, 착용자의 처방에 상관없이, 기준 후면의 정점과 각막 중심 간의 거리를 고정시킬 필요가 있다.

광학 렌즈의 후면을 착용자의 처방에 맞추어 조정하는 것과 같은 공지된 해결법을 이용하여 렌즈 후면의 위치를 정한다.

예를 들어, 광학 렌즈의 전면(front surface)이 고정된 경우, 눈의 각막 - 광학 렌즈의 후면 간 거리, 또는 안구 회전 중심 - 광학 렌즈의 후면 간 거리는 렌즈의 굴절력(도수), 전면 곡률 및 렌즈의 두께에 따라 달라진다.

렌즈의 후면 쪽이 고정되어 있는 경우 눈-렌즈 간 거리는 일반적으로 음(-) 도수 렌즈의 경우에는 더 멀고 양(+) 도수 렌즈의 경우에는 더 가깝다.

따라서 착용자의 비정시(ametropia)에 따라 사용자의 시야가 다를 수 있다. 시야는 렌즈 직경과 렌즈 근접도에 따라 정해진다. 따라서, 증강현실 기기에 적합한 광학 렌즈를 제공하는 것이 관건이다.

음 도수 렌즈에는 또 다른 문제가 있다. 표준 음 도수 렌즈는 곡률이 낮은 볼록형 전면과 대부분의 굴절력을 제공하는 오목형 후면을 갖는다. 이 렌즈의 전면 쪽이 고정되면 음 도수 렌즈 후면의 가장자리의 두께가 무시해도 될 정도는 아니므로 착용자의 속눈썹에 거치적거릴 수 있다. 이는 굴절 렌즈가 착용자의 눈에 매우 가까이 있을 수 없게 하므로 착용자의 시야를 제한하게 된다.

본 발명은, 착용자의 굴절력을 교정할 수 있고 광학 품질이 우수하고, 광학 수차가 거의 없으며 동시에 매우 다양한 착용자 굴절력에 대해 넓은 시야를 제공하는 한 쌍의 안과용 렌즈를 제공함으로써, 상술한 문제들을 해결하는 것이 목적이다.

이를 위해, 본 발명은 왼쪽 눈과 오른쪽 눈에 대한 처방이 난시 도수를 기준으로 0.25D 이상 차이나는 착용자에 적합한 한 쌍의 안과용 렌즈를 제시하며, 양측 안과용 렌즈의 후면은 대체로 동일한 형상을 갖는다.

유리하게는, 한 쌍의 안과용 렌즈는 필요한 눈-렌즈 간 거리를 감안하면서 증강/가상 현실 기기 내에서의 렌즈 위치 고정을 용이하게 하는 방식으로 배치된다. 눈-렌즈 간 거리는 안과용 렌즈 후면의 정점과 각막 중심 간의 거리, 또는 안과용 렌즈 후면의 정점과 안구 회전 중심 간의 거리로 정의될 수 있다.

또 다른 이점은 한 쌍의 안과용 렌즈의 각 렌즈가 대체로 동일한 후면 및 낮은 수준의 수차를 가지면서, 서로 다른 시력교정 기능을 제공하는 식으로 착용자의 시력 교정을 개선한다는 점이다.

증강 현실 기기의 경우, 안과용 렌즈는 증강 현실 기기에 내장된다. 증강 현실 기기를 둘러싼, 사람들의 렌즈 디자인의 인식은 안과용 렌즈의 전면 및/또는 후면을 맞춤 제작하여 필요한 시력 교정(dioptric) 기능을 제공하도록 한다는 사실에 의해 바뀌지 않는다. 시력교정 기능은 시선 방향에 따른 광학 렌즈의 도수(평균 도수, 비점수차 등)에 해당한다.

한 쌍의 안과용 렌즈를 구성하는 양측 렌즈가 유사한 후면을 갖도록 하여 안과용 렌즈 후면의 꼭지점과 각막 중심 간에 또는 안과용 렌즈 후면의 꼭지점과 안구 회전 중심 간에 일정한 거리를 유지할 수 있다. 안과용 렌즈 후면의 위치를 각막 및/또는 고정점들을 고려하여 정함으로써, 기기가 눈에 가까워졌을 때 속눈썹, 눈썹 또는 볼에 거치적거리게 될 위험을 제한하게 된다. 이러한 방식으로 증강 현실 기기의 크기를 더욱 소형화할 수 있다.

또한, 안과용 렌즈 후면을 적절한 기하학적 형태로 함으로써, 다양한 처방에 대해 안과용 렌즈가 차지하는 바운딩 박스(bounding box)를 최소화할 수 있다.

단독으로 또는 조합하여 고려될 수 있는 추가 실시예들에 따르면,

- 각각의 안과용 렌즈의 후면은 넓은 범위의 처방에서 대체로 동일한 형상을 갖고/갖거나;

- 양측 안과용 렌즈는 소정의 기준점에서 표면 평균 구면 도수(surfacic mean spherical power)의 절대값 차이 및 표면 원주 도수(surfacic cylindrical power)의 절대값 차이가 0.1D 이하인 후면을 갖고/갖거나;

- 양측 안과용 렌즈는 소정의 기준 구역 상에서의 임의의 지점에서 표면 평균 구면 도수의 절대값 차이 및 표면 원주 도수의 절대값 차이가 0.1D 이하, 바람직하게는 0.05D 이하인 후면을 갖고/갖거나;

- 한 쌍의 안과용 렌즈의 각 렌즈는 평탄형, 볼록형 또는 오목형 후면을 가질 수 있고/있거나;

- 양측 안과용 렌즈는, 임의의 지점에서의 표면 평균 구면 도수의 절대값과 표면 원주 도수의 절대값이 0.25D 이하인 평탄형 후면을 갖거나;

- 양측 안과용 렌즈는, 임의의 지점에서의 표면 평균 구면 도수가 +0.25D 이상인 볼록형 후면을 갖거나;

- 양측 안과용 렌즈는, 임의의 지점에서의 표면 평균 구면 도수가 -0.25D 이하인 오목형 후면을 갖고/갖거나;

- 상기 한 쌍의 안과용 렌즈는 착용자에게 시력교정 기능을 제공하기 위해 머리 장착형 디스플레이(HMD) 장치에 장착되도록 구성되고/되거나;

- 상기 한 쌍의 안과용 렌즈가 적용되는 머리 장착형 디스플레이 장치의 배치형태에 따라 구체적인 착용 여건들이 정해지고/정해지거나;

- 각각의 안과용 렌즈는 시선 방향의 영역(domain of gaze directions) 또는 렌즈 면적에 걸친 시력 저하 및/또는 굴절력 오차 및/또는 잔여난시 오차(residual astigmatism error)와 관련된 광학 성능 기준을 충족하고/하거나;

- 각각의 안과용 렌즈는 단초점 안과용 렌즈이고/이거나;

- 각각의 단초점 안과용 렌즈는 제1 시선(primary gaze)으로부터 30도 이내의 시선 방향들에 대해 굴절력 오차의 절대값 및 잔여난시 오차가 0.5D 이하, 바람직하게는 0.25D 이하이고/이거나;

- 각각의 안과용 렌즈는 구면이 아닌 형태의 전면과 같은 특정 전면, 예를 들어 비구면 전면을 갖는다.

본 발명은 또한 착용자에게 적합한 한 쌍의 안과용 렌즈를 정하기 위한 컴퓨터수단-구현 방법에 관한 것으로, 상기 방법은,

- 착용자의 처방을 나타내는 처방 데이터를 제공하는 단계와,

- 소정의 착용 여건을 나타내는 착용 여건 데이터를 제공하는 단계와,

- 후면의 형상을 나타내는 후면 데이터를 제공하는 단계와,

- 상기 후면 데이터에 따른 후면과, 상기 소정의 착용 여건에서, 제공된 처방에 맞추어 시력교정 기능을 제공하도록 구성된 전면을 갖는, 한 쌍의 안과용 렌즈를 정하는 단계

를 포함한다.

여러 실시예에 따르면, 상기 컴퓨터수단-구현 방법은 착용자에게 적합한 한 쌍의 안과용 렌즈를 정하도록 구성되고, 이때 상기 한 쌍의 안과용 렌즈는 왼쪽 눈과 오른쪽 눈에 대한 처방이 난시 도수를 기준으로 0.25D 이상 차이나는 착용자에 적합하며, 양측 안과용 렌즈의 후면은 대체로 동일한 형상을 갖는다.

유리하게는, 한 쌍의 안과용 렌즈는 필요한 눈-렌즈 간 거리를 감안하면서 증강/가상 현실 기기 내에서의 렌즈 위치 고정을 용이하게 하는 방식으로 정해진다.

또 다른 이점은 한 쌍의 안과용 렌즈의 각 렌즈가 낮은 수준의 수차를 가지면서, 서로 다른 시력교정 기능을 제공하는 식으로 착용자의 시력 교정을 개선한다는 점이다. 상기 한 쌍의 안과용 렌즈가 유사한 후면을 갖도록 하여 안과용 렌즈 후면의 꼭지점과 각막 중심 간에 또는 안과용 렌즈 후면의 꼭지점과 안구 회전 중심 간에 일정한 거리를 유지할 수 있다. 안과용 렌즈 후면의 위치를 각막 및/또는 고정점들을 고려하여 정함으로써, 기기가 눈에 가까워졌을 때 속눈썹, 눈썹 또는 볼에 거치적거리게 될 위험을 제한하게 된다. 이러한 방식으로 증강 현실 기기의 크기를 더욱 소형화할 수 있다.

본 발명은 또한 착용자에게 적합한 한 쌍의 안과용 렌즈를 정하기 위한 장치에 관한 것으로, 상기 장치는,

- 착용자의 처방을 나타내는 처방 데이터를 수신하도록 구성된,

- 소정의 착용 여건을 나타내는 착용 여건 데이터를 수신하도록 구성된,

- 후면의 형상을 나타내는 후면 데이터를 수신하도록 구성된, 그리고

- 상기 후면 데이터에 따른 후면과, 상기 소정의 착용 여건에서, 제공된 처방에 맞추어 시력교정 기능을 제공하도록 구성된 전면을 갖는, 한 쌍의 안과용 렌즈를 정하도록 구성된 처리 회로를 포함한다.

여러 실시예에 따르면, 상기 장치는 착용자에게 적합한 한 쌍의 안과용 렌즈를 정하도록 구성되고, 이때 상기 한 쌍의 안과용 렌즈는 왼쪽 눈과 오른쪽 눈에 대한 처방이 난시 도수를 기준으로 0.25D 이상 차이나는 착용자에 적합하며, 양측 안과용 렌즈의 후면은 대체로 동일한 형상을 갖는다.

유리하게는, 상기 한 쌍의 안과용 렌즈는 증강/가상 현실 기기 내에서의 렌즈 위치 고정을 용이하게 하는 방식으로 제조된다.

유리하게는, 상기 한 쌍의 안과용 렌즈는 착용자의 왼쪽 눈 앞에 배치되도록 구성된 렌즈와 착용자의 오른쪽 눈 앞에 배치되도록 구성된 렌즈로 이루어진다.

추가 실시예들에 따르면, 본 발명은 착용자에게 적합한 한 쌍의 안과용 렌즈에 관한 것으로, 각각의 안과용 렌즈는 소정의 착용 여건에서 서로 다른 시력교정 기능을 가지며, 양측 안과용 렌즈의 후면은 대체로 동일한 형상을 갖는다.

유리하게는, 상기 한 쌍의 안과용 렌즈는, 좌측 렌즈와 우측 렌즈가 적어도 하나의 시력교정 기능 면에서 서로 상이하고 양측 안과용 렌즈의 후면이 대체로 동일한 형상을 갖도록 하는 방식으로 제조된다. 안과용 렌즈의 전면은 광학 성능 목표에 맞추어 최적화 프로세스를 통해 산출되어 표면생성기(surface generator)로 가공된다.

단독으로 또는 조합하여 고려될 수 있는 추가 실시예들에 따르면,

- 각각의 안과용 렌즈는 동일한 굴절률을 갖고/갖거나;

- 양측 안과용 렌즈의 시력교정 기능은 소정의 기준점에서 0.25D 이상의 굴절력 차이 및/또는 0.25D 이상의 난시 도수 차이를 갖고/갖거나;

- 양측 안과용 렌즈는 소정의 기준점에서 표면 평균 구면 도수의 절대값 차이 및 표면 원주 도수의 절대값 차이가 0.1D 이하인 후면을 갖고/갖거나;

- 양측 안과용 렌즈는 소정의 기준 구역 상에서 평균 구면 도수의 절대값 차이가 0.1D 이하인 후면을 갖고/갖거나;

- 양측 안과용 렌즈는, 임의의 지점에서의 표면 평균 구면 도수의 절대값과 표면 원주 도수의 절대값이 0.25D 이하인 평탄형 후면을 갖거나;

- 양측 안과용 렌즈는, 임의의 지점에서의 표면 평균 구면 도수가 +0.25D 이상인 볼록형 후면을 갖거나;

- 양측 안과용 렌즈는, 임의의 지점에서의 표면 평균 구면 도수가 -0.25D 이하인 오목형 후면을 갖고/갖거나;

- 상기 한 쌍의 안과용 렌즈는 착용자에게 시력교정 기능을 제공하기 위해 머리 장착형 디스플레이(HMD) 장치에 장착되도록 구성되고/되거나;

- 상기 한 쌍의 안과용 렌즈가 적용되는 머리 장착형 디스플레이 장치의 배치형태에 따라 구체적인 착용 여건들이 정해지고/정해지거나;

- 각각의 안과용 렌즈는 시선 방향의 영역 또는 렌즈 면적에 걸친 시력 저하 및/또는 굴절력 오차 및/또는 잔여난시 오차과 관련된 광학 성능 기준을 충족하고/하거나;

- 각각의 안과용 렌즈는 단초점 안과용 렌즈이고/이거나;

- 각각의 단초점 안과용 렌즈는 제1 시선으로부터 30도 이내의 시선 방향들에 대해 굴절력 오차 및 잔여난시 오차가 0.5D 이하, 바람직하게는 0.25D 이하이고/이거나;

- 각각의 안과용 렌즈는 구면이 아닌 형태의 전면과 같은 특정 전면, 예를 들어 비구면 전면을 갖는다.

본 발명은 또한 착용자에게 적합한 한 쌍의 안과용 렌즈를 정하기 위한 컴퓨터수단-구현 방법에 관한 것으로, 상기 방법은,

- 착용자의 처방을 나타내는 처방 데이터를 제공하는 단계와,

- 소정의 착용 여건을 나타내는 착용 여건 데이터를 제공하는 단계와,

- 후면의 형상을 나타내는 후면 데이터를 제공하는 단계와,

- 상기 후면 데이터에 따른 후면과, 상기 소정의 착용 여건에서, 제공된 처방에 맞추어 시력교정 기능을 제공하도록 구성된 전면을 갖는, 한 쌍의 안과용 렌즈를 정하는 단계

를 포함한다.

본 발명은 또한 착용자에게 적합한 한 쌍의 안과용 렌즈를 정하기 위한 장치에 관한 것으로, 상기 장치는,

- 착용자의 처방을 나타내는 처방 데이터를 수신하도록 구성된,

- 소정의 착용 여건을 나타내는 착용 여건 데이터를 수신하도록 구성된,

- 후면의 형상을 나타내는 후면 데이터를 수신하도록 구성된, 그리고

- 상기 후면 데이터에 따른 후면과, 상기 소정의 착용 여건에서, 제공된 처방에 맞추어 시력교정 기능을 제공하도록 구성된 전면을 갖는, 한 쌍의 안과용 렌즈를 정하도록 구성된 처리 회로를 포함한다.

본 발명은 또한, 프로세서에 액세스할 수 있으며 프로세서에 의해 실행되면 프로세서로 하여금 본 발명에 따른 방법의 단계들을 수행하게 만드는 하나 이상의 명령어 시퀀스가 저장된, 컴퓨터 프로그램 제품에 관한 것이다.

본 발명은 또한 컴퓨터로 하여금 본 발명의 방법을 실행하게 만드는 프로그램이 기록된 컴퓨터 판독가능 저장 매체에 관한 것이다.

이하 설명에서 명백하듯이, 달리 구체적으로 언급되지 않는 한, 명세서 전반에 걸쳐 "연산처리(computing)", "산출(calculating)" 등과 같은 용어를 활용한 설명은 컴퓨터나 연산처리 시스템의, 또는 이와 유사한 전자 연산처리 장치의 동작 및/또는 프로세스로서, 연산처리 시스템의 레지스터 및/또는 메모리 내에서 물리적 수량으로 표현된 데이터를 연산처리 시스템의 메모리, 레지스터 또는 다른 정보 저장, 전송, 혹은 표시 장치들 내의 물리적(예컨대, 전자적) 수량으로 유사하게 표현되는 다른 데이터로 조작 및/또는 변환하는 것을 가리키는 것으로 이해하면 된다.

본 발명의 실시양태는 본원에서의 동작들을 수행하는 장치를 포함할 수 있다. 상기 장치는 원하는 용도를 위해 특별히 구성될 수 있거나, 또는 컴퓨터에 저장된 컴퓨터 프로그램에 의해 선택적으로 활성화되거나 재구성되는 범용 컴퓨터 혹은 디지털 신호 처리기("DSP")를 포함할 수 있다. 이러한 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터 판독가능 저장매체에 저장될 수 있으며, 그 예로는 플로피 디스크, 광학 디스크, CD-ROM, 자기 광학 디스크, ROM(읽기 전용 메모리), RAM(Random Access Memory), 전기적으로 프로그래밍이 가능한 읽기 전용 메모리(EPROM), 전기적으로 지우고 프로그래밍이 가능한 읽기 전용 메모리(EEPROM), 자기 또는 광학 카드, 또는 전자 명령을 저장하기에 적합하고 컴퓨터 시스템 버스로 결합될 수 있는 기타 유형의 매체를 비롯한, 임의의 유형의 디스크가 있되 이에 제한되지는 않는다.

본원에 제시되는 프로세스들은 본질적으로 어느 특정 컴퓨터나 기타 장치와 관련이 없다. 다양한 범용 시스템을 본 명세서의 교시내용에 따른 프로그램과 함께 사용할 수 있거나, 원하는 방법을 수행하기 위해 보다 전문화된 장치를 구성하는 게 편리한 것으로 판명될 수도 있다. 이러한 다양한 시스템에 바람직한 구조를 이하 설명에 제공하기로 한다. 또한, 본 발명의 실시양태들을 어떠한 특정 프로그래밍 언어와 관련하여 설명하지는 않았다. 본원에 설명된 바와 같이 본 발명의 교시내용을 구현하는 데 있어서 다양한 프로그래밍 언어를 사용할 수 있다는 점을 이해할 것이다.

본 발명의 내용에 포함됨.

이제 본 발명의 실시예들을 단지 예로서 하기 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
도 1a와 도 1b는 종래 기술에 따른 안과용 렌즈의 단면도를 나타낸다.
도 2a와 도 2b는 본 발명에 따른 안과용 렌즈의 단면도를 나타낸다.
도 3a 내지 도 6b는 본 발명에 따른 한 쌍의 렌즈에 속하는 안과용 렌즈의 다양한 실시예의 최적화 이전과 이후의 굴절력 및 비점수차에 관한 맵(map)을 나타낸다.
도 7a 내지 도 12c는 본 발명에 따른 안과용 렌즈의 다양한 실시예의 최적화 이전과 이후의 굴절력, 비점수차 및 수직 단면에 관한 맵을 나타낸다.

도면의 구성요소들은 간결함과 명료성을 위해 예시된 것으로 반드시 실제 치수에 비례하여 도시된 것은 아니다. 예를 들어, 도면의 구성요소들 중 일부는 본 발명의 실시예들에 대한 이해를 돕기 위해 다른 구성요소들에 비해 과장되게 표현되었다.

본 명세서의 나머지 부분에서는, "상부", "하부", "전(방)", "후(방)", 또는 상대적 위치를 나타내는 다른 용어들이 사용될 수 있다. 이들 용어는 한 쌍의 안과용 렌즈를 포함하는 기기를 착용하였을 때에 적용된다는 것을 이해해야 한다.

도 1a와 도 1b는 안과용 렌즈(100) 및 사용자의 눈(200)의 단면도를 나타낸다. 안과용 렌즈(100)는 전면(102)과 후면(104)을 갖는다. 증강 현실 기기의 안과용 렌즈(100)는 안경의 안과용 렌즈와 유사한 방식으로 제조되되, 착용자에게 시력보정 기능을 제공하도록 후면(104)이 가공된다. 전면(102)과 후면(104)은 가장자리(110)에 의해 서로 연결되어 있다.

안과용 렌즈(100)는 증강 현실 기기(미도시) 내에 장착될 수 있으며, 고정 수단(106) 덕분에 상기 증강 현실 기기 내에 고정될 수 있다. 안과용 렌즈의 전면(102)은 상기 고정 수단(106)을 수용하도록 구성된 상단부(102a)와 하단부(102b)를 제공한다.

도시된 눈(200)에는 안구 회전 중심(202)과 각막 중심(204)이 존재한다.

도 1a에 따르면, 도시된 안과용 렌즈(100)는 착용자에게 음(-)의 굴절력을 제공한다. 안과용 렌즈(100)는 대체로 약간 볼록한 전면(102)과 대체로 오목한 후면(104)으로 이루어진다.

도 1b에 따르면, 도시된 안과용 렌즈(100)는 착용자에게 양(+)의 굴절력을 제공한다. 안과용 렌즈(100)는 대체로 볼록한 전면(102)과 약간 오목한 후면(104)으로 이루어진다.

안과용 렌즈의 적절한 사용을 위해 착용자의 눈(200)의 안구 회전 중심(200)이나 각막 중심(204)이 안과용 렌즈 후면(104)으로부터 기정의 눈-렌즈 간 거리(108)만큼 이격되어 위치할 필요가 있다.

한편, 눈-렌즈 간 거리는 안과용 렌즈의 굴절력, 전면(102) 곡률 및 안과용 렌즈(100)의 두께에 따라 다르다. 눈-렌즈 간 거리(108)는 양(+)의 굴절력을 제공하는 안과용 렌즈(100)보다 음(-)의 굴절력을 제공하는 안과용 렌즈(100)의 경우에 더 크다.

착용자의 시야(112)는 안과용 렌즈의 크기나 증강 현실 기기의 조리개의 크기, 처방 및 눈-렌즈 간 거리에 따라 다르다. 따라서 착용자의 비정시에 따라 시야(112)가 사람마다 다를 수 있다.

또한, 도 1a에 나타낸 바와 같이, 음(-)의 굴절력을 갖는 안과용 렌즈(100)는 대체로 오목한 후면(104)을 제공한다. 안과용 렌즈(100)가 전면(102)에서의 고정 수단(106)에 의해 고정되는 경우, 가장자리(110)의 두께가 무시해도 될 정도는 아니므로 착용자의 속눈썹, 눈썹 또는 뺨에 거치적거릴 수 있다.

증강 현실 기기에 포함되는 안과용 렌즈(100)의 경우 대부분의 굴절력을 제공하는 가공된 후면(104)이 전면(102)에 제공된 고정 수단(106)에 의해 고정되므로, 안과용 렌즈(100)가 착용자의 눈(200)에 매우 가까이 있어 착용자의 시야(112)를 제한하는 현상을 방지한다.

도 2a와 도 2b는 종래 기술에 의한 한 쌍의 안과용 렌즈와 관련된 문제점을 해결할 수 있게 하는 본 발명에 따른 안과용 렌즈(300) 및 착용자 눈(200)의 단면도를 나타낸다.

본 발명에 따르면, 한 쌍의 안과용 렌즈(300)는 착용자의 왼쪽 눈 앞에 배치되도록 구성된 "좌측 렌즈"로 불릴 수 있는 제1 렌즈와, 착용자의 오른쪽 눈 앞에 배치되도록 구성된 "우측 렌즈"로 불릴 수 있는 제2 렌즈로 이루어진다. 좌측 렌즈와 우측 렌즈는 착용자에 맞게 조정되며, 좌측 렌즈는 왼쪽 눈에 관한 처방에 맞추어 만들어지고 우측 렌즈는 오른쪽 눈에 관한 처방에 맞추어 만들어진다.

한 쌍의 안과용 렌즈(300)의 각 렌즈는 대체로 동일한 형상의 후면(304)을 갖는다. 상기 한 쌍의 안과용 렌즈(300)를 구성하는 양측 렌즈 사이의 처방 차이는 난시 도수를 기준으로 0.25D 이상이다.

한 쌍의 안과용 렌즈(300)의 각 렌즈는 또한 착용자의 처방을 결정하는 전면(302)을 포함한다.

착용자의 처방은, 예를 들어, 개인의 눈 앞에 렌즈를 위치시켜 해당 개인의 시력 결함을 교정하기 위해 안과의사가 측정하는 굴절력, 비점수차, 및 해당되는 경우, 가입도를 포함하는 일련의 광학적 특성들인 것으로 이해해야 한다. 일반적으로 말해서, 누진가입도렌즈의 처방은 굴절력 수치, 원시점에서의 비점수차 수치, 및 가입도 수치를 포함한다.

"대체로 동일한 형상"이란 용어는 한 쌍의 안과용 렌즈(300)를 구성하는 양측 렌즈의 후면(304)의 형상이 후면(304)의 주요 부분에서 동일하다는 것을 의미한다. 한 쌍의 안과용 렌즈(300)가 왼쪽 눈(200)과 오른쪽 눈(200)에 제공됨에 따라 몇몇 대칭적 기하학적 특징들이 있다.

착용자의 왼쪽 눈을 향하는 렌즈의 후면과 착용자의 오른쪽 눈을 향하는 렌즈의 후면은, 각각, 경선의 한쪽 비측 부분(nasal portion)과 경선의 다른 쪽 측두 부분(temporal portion)을 정의하는 경선을 포함한다.

"대체로 동일한 형상"이란 용어의 추가적 정의는 착용자의 왼쪽 눈과 오른쪽 눈을 향하는 렌즈들이 경선에 대해 대칭적이라는 것이다.

착용자의 왼쪽 눈을 향하는 렌즈의 비측 부분과 착용자의 오른쪽 눈을 향하는 렌즈의 비측 부분은 착용자의 왼쪽 눈을 향하는 렌즈의 경선에 대해 거의 대칭이며, 착용자의 오른쪽 눈을 향하는 렌즈의 비측 부분의 적어도 50%에 걸쳐, 바람직하게는 적어도 80%에 걸쳐 대칭이다.

착용자의 왼쪽 눈을 향하는 렌즈의 측두 부분과 착용자의 오른쪽 눈을 향하는 렌즈의 측두 부분은 착용자의 왼쪽 눈을 향하는 렌즈의 경선에 대해 거의 대칭이며, 착용자의 오른쪽 눈을 향하는 렌즈의 측두 부분의 적어도 50%에 걸쳐, 바람직하게는 적어도 80%에 걸쳐 대칭이다.

착용자의 오른쪽 눈을 향하는 렌즈의 비측 부분과 착용자의 왼쪽 눈을 향하는 렌즈의 비측 부분은 착용자의 오른쪽 눈을 향하는 렌즈의 경선에 대해 거의 대칭이며, 착용자의 왼쪽 눈을 향하는 렌즈의 비측 부분의 적어도 50%에 걸쳐, 바람직하게는 적어도 80%에 걸쳐 대칭이다.

착용자의 오른쪽 눈을 향하는 렌즈의 측두 부분과 착용자의 왼쪽 눈을 향하는 렌즈의 측두 부분은 착용자의 오른쪽 눈을 향하는 렌즈의 경선에 대해 거의 대칭이며, 착용자의 왼쪽 눈을 향하는 렌즈의 측두 부분의 적어도 50%에 걸쳐, 바람직하게는 적어도 80%에 걸쳐 대칭이다.

한 쌍의 안과용 렌즈(300)의 후면(304)의 주요 부분이 안과용 렌즈 후면의 40%에 상응하며 바람직하게는 50%를 초과하고, 더 바람직하게는 60%를 초과하며, 더욱더 바람직하게는 70%를 초과한다.

후면(104)을 가공하여 착용자의 굴절력을 교정하는 공지된 안과용 렌즈(100)와 유사한 방식으로, 안과용 렌즈(300)의 전면(302)을 가공하여 만족스러운 광학적 품질(예컨대, 광학 수차가 거의 없음)로 동일한 결과를 얻을 수 있다.

한 쌍의 안과용 렌즈를 구성하는 양측 렌즈가 유사한 후면을 갖도록 하여 안과용 렌즈 후면의 꼭지점과 각막 중심 간에 또는 안과용 렌즈 후면의 꼭지점과 안구 회전 중심 간에 일정한 거리를 유지할 수 있다. 안과용 렌즈 후면의 위치를 각막 및/또는 고정점들을 고려하여 정함으로써, 기기가 눈에 가까워졌을 때 속눈썹, 눈썹 또는 볼에 거치적거리게 될 위험을 제한하게 된다. 이러한 방식으로 증강 현실 기기의 크기를 더욱 소형화할 수 있다.

넓은 범위의 처방에서, 후면(304)은 굴절력과 관계없는 것으로 정의된다. 이때 "넓은 범위"란 -5D 내지 5D에 포함되는 처방 범위로 정의될 수 있다.

특정 실시예에서, 한 쌍의 안과용 렌즈(300)의 각 렌즈의 후면(304)은 적어도 -3D 내지 +3D 굴절력 범위의 대체로 동일한 후면(304)으로 이루어진다.

한 쌍의 안과용 렌즈(300)의 각 렌즈의 후면(304)이 기하학적 형태상 제약을 받기 때문에, 각 렌즈의 전면(302)을 착용자의 시력 교정을 보장하도록 정하는 한편 머리 장착형 디스플레이(HMD)에 고정된 후에는 동일한 평면 내에 제대로 정렬될 수 있도록 한다.

특정 실시예에서, 한 쌍의 안과용 렌즈(300)의 후면(304)은 소정의 기준점에서 표면 평균 구면 도수의 절대값 차이 및 표면 원주 도수의 절대값 차이가 0.1D 이하이다.

알려진 바와 같이, 최소 곡률반경(R1)과 최대 곡률반경(R2)은 표면의 임의 지점에서 산출될 수 있다. 곡률반경(R1, R2)은 양수 또는 음수일 수 있다. 표면 상의 한 지점에 접하는(tangent) 곡률반경(R1 또는 R2)을 갖는 구의 중심이 표면을 기준으로 눈의 방향에 위치하는 경우, R1 또는 R2는 양수이다. 표면 상의 한 지점에 접하는 곡률반경(R1 또는 R2)을 갖는 구의 중심이 표면을 기준으로 눈의 반대 방향에 위치하는 경우, R1 또는 R2는 음수이다.

표면이 국부적으로 구면인 경우, 국부 최소 곡률반경(R1)과 국부 최대 곡률반경(R2)이 동일한 것을 알 수 있다. 표면이 비구면인 경우에는 국부 최소 곡률반경(R1)과 국부 최대 곡률반경(R2)이 상이하다.

표면 상의 한 지점의 국부 곡률반경(R1 및 R2)으로부터, 국부 표면의 구면 도수(SPH1 및 SPH2로 표기)를 도출할 수 있다.

해당 표면이 물체 쪽 표면(전면이라고도 지칭)인 경우, 식은 다음과 같다:

식에서 n은 렌즈 구성 재질의 인덱스이고, R1과 R2는 미터 단위로 표시되며, SPH1과 SPH2는 디옵터 단위로 표시된다.

해당 표면이 안구 쪽 표면(후면이라고도 지칭)인 경우, 식은 다음과 같다:

식에서 n은 렌즈 구성 재질의 인덱스이고, R1과 R2는 미터 단위로 표시되며, SPH1과 SPH2는 디옵터 단위로 표시된다.

널리 알려진 바와 같이, 비구면 표면 상의 임의의 지점에서의 평균 구면 도수(SPH_mean)는 아래 공식으로 정의될 수 있다:

S_평균 = ½^*(SPH1+SPH2).

표면의 난시 도수(CYL)는 또한 아래 공식으로 정의된다:

CYL = ｜SPH1 - SPH2｜.

한 쌍의 렌즈의 임의의 비구면 특성은 국부 평균 구면 및 난시 도수로 표현될 수 있다.

렌즈에 마킹이 있는 경우 기준점은 원시점, 근시점, 피팅 크로스(십자선) 또는 프리즘 기준점일 수 있고, 렌즈에 마킹이 없는 경우 기준점은 광학 중심 또는 프리즘 기준점일 수 있다.

특정 실시예에서, 한 쌍의 안과용 렌즈(300)의 각 렌즈의 후면(304)에 대해, 예를 들어, 소정의 기준 구역 상에서의 임의의 지점에서 표면 평균 구면 도수의 절대값 차이 및 표면 원주 도수의 절대값 차이가 0.1D 이하, 바람직하게는 0.05D 이하이며, 상기 안과용 렌즈(300)의 영역은 머리 장착형 디스플레이 장치(예를 들어, 상기 한 쌍의 안과용 렌즈를 수용하도록 구성된 증강/가상 현실 기기)의 프레임 형상에 의해 정해질 수 있다.

"기준 구역"은 기준점을 중심으로 5 mm보다 크고 10 mm보다 작은 직경을 갖는 디스크 내부로 정의될 수 있다. 기준점은 프리즘 기준점, 피팅 크로스, 근시점이나 원시점(렌즈에 미세조각이 식각되어 있는 경우), 또는 광학 중심(비-식각된 단초점 렌즈의 경우)일 수 있다.

특정 실시예에서, 한 쌍의 안과용 렌즈(300)의 양측 렌즈는 임의의 지점에서의 표면 평균 구면 도수의 절대값과 표면 원주 도수의 절대값이 0.25D 이하인 평탄형 후면을 가질 수 있다.

여러 실시예에 따르면, 한 쌍의 안과용 렌즈(300)의 양측 렌즈는 임의의 지점에서의 표면 평균 구면 도수가 +0.25D 이상인 비-평탄형 후면(304)을 가질 수 있다.

특정 실시예에서, 한 쌍의 안과용 렌즈(300)의 양측 렌즈는 임의의 지점에서의 표면 평균 구면 도수가 +0.25D 이상인 볼록한 후면(304)을 가질 수 있다.

또 다른 특정 실시예에서, 한 쌍의 안과용 렌즈(300)의 양측 렌즈는 임의의 지점에서의 표면 평균 구면 도수가 -0.25D 이하인 오목형 후면(304)을 가질 수 있다.

이 실시예와 관련하여, 다양한 처방에서 안과용 렌즈(300)의 후면(304)은 동일한 것으로 간주한다. 이런 식으로 안과용 렌즈 세트를 얻을 수 있으며, 상기 세트는 2개 이상의 상이한 안과용 렌즈들을 포함한다. 1개의 안과용 렌즈는 왼쪽 눈에 사용되고 또 1개의 안과용 렌즈는 오른쪽 눈에 사용되는 것을 감안하여, 상기 세트에 따른 렌즈들을 임의로 조합하여 한 쌍의 안과용 렌즈(300)를 형성할 수 있다.

특정 실시예에서, 한 쌍의 안과용 렌즈(300)는 머리 장착형 디스플레이 장치에 장착되어 착용자에게 시력교정 기능을 제공하도록 구성된다.

특정 실시예에서, 상기 한 쌍의 안과용 렌즈가 적용되는 머리 장착형 디스플레이 장치의 배치형태에 따라 구체적인 착용 여건들이 정해진다.

착용 여건의 예로, 전경각(pantoscopic angle), 안면각(wrap angle), 안과용 렌즈(300)의 후면(304)의 정점과 각막 중심(204) 간의 눈-렌즈 간 거리(308)가 포함될 수 있다.

전경각은 안과용 렌즈(300)의 광축과 제1 안위(eye in the primary position)의 시축(visual axis) 사이의 수직면에서의 각도이며, 일반적으로 착용자가 정면을 바라볼 때 수평으로 측정된다.

안면각은 안과용 렌즈(300)의 광축과 제1 안위에서의 시축 사이의 수평면에서의 각도이며, 일반적으로 수평으로 측정된다.

눈-렌즈 간 거리(308)는 안과용 렌즈(300)의 후면(304)의 정점(310)과 각막의 정점 간의 거리이며, 통상은 제1 안위에서의 시축을 따라 일반적으로 수평으로 측정된다. 이로써 눈-렌즈 간 거리(308)는 각막 중심(204)인 각막의 정점, 또는 안구 회전 중심(202)을 감안하여 측정된다.

한 쌍의 안과용 렌즈(300)의 각 렌즈의 후면의 곡률이 0이 아닐 수 있으며, 이는 두 안과용 렌즈(300)에 동일한 눈-렌즈 간 거리(308)를 제공함으로써 수차 현상을 유발하지 않으면서 서로 다른 교정 기능을 수행할 수 있도록 한다.

후면(304)은 고정 수단(306)을 수용하도록 구성된 상단부(304a)와 하단부(304b)를 갖는다. 고정 수단(306)을 이용하여, 안과용 렌즈를 머리 장착형 디스플레이 장치에 장착할 수 있다.

머리 장착형 디스플레이 장치는 증강 현실 기기일 수 있다.

정점(310)에서 안과용 렌즈의 후면(304)이 안구 회전 중심(202) 또는 각막 중심(204)으로부터 정확한 눈-렌즈 간 거리(308)만큼 떨어져 위치하도록, 안과용 렌즈(300)를 후면(304) 상의 고정 수단(306)에 의해 고정한다.

더 일반적으로, 다양한 시선 방향에 대해, 안과용 렌즈의 후면(304)과 안구 회전 중심(202) 간의 눈-렌즈 간 거리 또는 안과용 렌즈의 후면(304)과 각막 중심(204) 간의 눈-렌즈 간 거리는 후면(304) 영역을 착용자의 눈(200)으로부터 정확한 위치에 정의하는 특정 거리에 해당하도록 하는 것이 바람직할 수 있다.

후면(304)의 위치설정 및 한 쌍의 안과용 렌즈(300)의 각 렌즈의 기하학적 형태는 이러한 눈-렌즈 간 거리(308)로 제약을 받을 수 있다.

안과용 렌즈(300)의 후면(304)은 그의 상단부(304a)와 하단부(304b)에 위치하는 다수의 고정점(312)을 포함하며, 각각의 고정점(312)은 고정 수단(306)을 수용하도록 구성된다.

바람직하게는 후면(304)은 3개 이상의 고정점(312)을 포함하여, 증강 현실 기기의 프레임 내부에서의 안과용 렌즈(300)의 고유의 위치설정을 보장하도록 하고/하거나 다양한 시선에 대해 눈(200)과 안과용 렌즈 후면(304) 간에 정확한 거리 유지를 보장하도록 한다.

렌즈의 후면(304)이 제위치에 놓인 후에는, 착용자를 위한 시력교정 기능을 보장하기 위해 전면(302)을 최적화할 필요가 있다. 최적화 프로세스는 최적화 대상 표면이 후면이 아니라 전면이라는 점을 제외하면 일반 프로세스와 유사하다.

본 발명에 따른 안과용 렌즈(300)는 만족스러운 광학적 품질(예컨대, 광학 수차가 거의 없음)로 착용자의 굴절력을 교정하는 동시에, 착용자의 굴절력에 상관없이, 안과용 렌즈(300)의 후면(304)에 고정 수단(306)이 배치된 덕분에 넓은 시야(도 3에 도시)를 제공한다.

특정 실시예에서, 한 쌍의 안과용 렌즈(300)의 각 렌즈는 시선 방향의 영역 또는 렌즈 면적에 걸친 시력 저하 및/또는 굴절력 오차 및/또는 잔여난시 오차와 관련된 일부 광학 성능 기준을 충족한다.

"잔여난시"는 착용자에게 처방된 난시와 렌즈에 의해 생성되는 난시 간의 차이로 정의된다.

본원에서 "시선 방향의 영역"은 안구 회전 중심 또는 임의의 다른 형태를 정점으로 갖는 원추로 표현 가능한 다수의 시선 방향으로 정의된다. 모든 시선 방향은 안과용 렌즈(300)의 후면(304)을 가로막는다.

특정 실시예에서, 각각의 안과용 렌즈(300)는 단초점 안과용 렌즈이다.

보다 구체적인 실시예에서, 한 쌍의 안과용 렌즈를 구성하는 각각의 단초점 안과용 렌즈는 제1 시선으로부터 30도 이내의 시선 방향들에 대해 굴절력 오차의 절대값 및 잔여난시 오차가 0.5D 이하, 바람직하게는 0.25D 이하이다.

제1 시선 방향으로부터 30도의 원추를 형성하는 시선 방향 영역에서의 굴절력 오차와 잔여난시를 낮춤으로써 착용자의 주요 시선 방향 영역 내에 만족스러운 광학적 품질(예컨대, 광학 수차가 거의 없음)이 가능해진다.

다른 특정 실시예에서, 안과용 렌즈는 이중초점렌즈, 삼중초점렌즈 또는 누진가입도렌즈일 수 있다.

특정 실시예에서, 각각의 안과용 렌즈(300)는 구면이 아닌 형태의 전면과 같은 특정 전면, 예를 들어 비구면 전면(302)을 갖는다.

후면(104)을 가공하여 착용자의 굴절력을 교정하는 공지된 안과용 렌즈(100)와 유사한 방식으로, 안과용 렌즈(300)의 전면(302)을 가공하여 만족스러운 광학적 품질로 동일한 결과를 얻을 수 있다.

안과용 렌즈(300)의 굴절력 대부분과 광학적 기능을 제공하도록 전면(302)을 가공한다는 사실은 안과용 렌즈(300)의 전면(302)이 다양한 형태를 나타낼 수 있으며, 이에 따라 구면이 아닌 형태의 표면 또는 비구면일 수 있음을 의미한다.

본 발명은 또한 착용자에게 적합한 한 쌍의 안과용 렌즈를 정하기 위한 컴퓨터수단-구현 방법에 관한 것으로, 상기 방법은,

- 착용자의 처방을 나타내는 처방 데이터를 제공하는 단계와,

- 소정의 착용 여건을 나타내는 착용 여건 데이터를 제공하는 단계와,

- 후면의 형상을 나타내는 후면 데이터를 제공하는 단계와,

- 상기 후면 데이터에 따른 후면과, 상기 소정의 착용 여건에서, 제공된 처방에 맞추어 시력교정 기능을 제공하도록 구성된 전면을 갖는, 한 쌍의 안과용 렌즈를 정하는 단계

를 포함한다.

착용자에 따른 처방 및 소정의 착용 여건을 제공함으로써 한 쌍의 안과용 렌즈(300) 설계 시 착용자와 관련된 제약들을 감안할 수 있도록 한다.

한 쌍의 안과용 렌즈(300)의 각 렌즈의 후면(304) 역시 제약을 받으므로, 안과용 렌즈(300)가 증강 현실 기기의 고정 수단(306)에 의해 고정되면, 안과용 렌즈 후방 정점(310)은, 착용자의 처방에 상관없이, 착용자의 안구 회전 중심(202) 또는 각막 중심으로부터 특정 눈-렌즈 간 거리(308)를 두고 위치하게 된다.

한 쌍의 안과용 렌즈(300)의 각 렌즈의 후면(304)이 제약을 받음에 따라, 상기 한 쌍의 안과용 렌즈(300)를 구성하는 각 렌즈의 전면(302)을 가공하여, 제공된 처방 및 착용 여건에 맞추어 착용자에게 시력교정 기능을 제공하도록 한다.

본 발명은 또한 하나 이상의 명령어 시퀀스를 저장하고 본 발명에 따른 방법의 단계들 중 적어도 하나를 수행하도록 구성된 처리 회로를 포함하는 장치에 관한 것이다. 상기 장치는,

- 착용자의 처방을 나타내는 처방 데이터를 수신하는 단계와,

- 소정의 착용 여건을 나타내는 착용 여건 데이터를 수신하는 단계와,

- 후면의 형상을 나타내는 후면 데이터를 수신하는 단계와,

- 상기 후면 데이터에 따른 후면과, 상기 소정의 착용 여건에서, 제공된 처방에 맞추어 시력교정 기능을 제공하도록 구성된 전면을 갖는, 한 쌍의 안과용 렌즈를 정하는 단계

를 실행함으로써 착용자에게 적합한 한 쌍의 안과용 렌즈를 정하도록 구성된다.

상기 방법은 컴퓨터 또는 마이크로컨트롤러와 같은 처리 회로를 포함하는 장치에 의해 구현된다.

본 발명은 또한, 프로세서에 액세스할 수 있으며 프로세서에 의해 실행되면 프로세서로 하여금 하기 방법의 단계들, 즉,

- 착용자의 처방을 나타내는 처방 데이터를 제공하는 단계와,

- 소정의 착용 여건을 나타내는 착용 여건 데이터를 제공하는 단계와,

- 후면의 형상을 나타내는 후면 데이터를 제공하는 단계와,

- 상기 후면 데이터에 따른 후면과, 상기 소정의 착용 여건에서, 제공된 처방에 맞추어 시력교정 기능을 제공하도록 구성된 전면을 갖는, 한 쌍의 안과용 렌즈를 정하는 단계

를 수행하게 만드는 하나 이상의 명령어 시퀀스가 저장된, 컴퓨터 프로그램 제품에 관한 것이다.

본 발명은 또한 컴퓨터로 하여금 본 발명의 방법을 실행하게 만드는 프로그램이 기록된 컴퓨터 판독가능 저장 매체에 관한 것이다.

본 발명에 따른 한 쌍의 안과용 렌즈(300)의 획득 및 증강 현실 기기 내부에서의 상기 안과용 렌즈의 위치설정을 차후 상세히 설명하기로 한다.

각각의 안과용 렌즈의 전면(302)에 기반하여 각 안과용 렌즈의 후면(304)을 최적화하는 대신, 후면(304)에 기반하여 전면(302)을 최적화하여, 광학 성능을 예를 들어 착용자의 처방과 일치하며 선택적으로는 착용 여건을 감안한 광학 성능 목표와 대등하게 만든다. 안과용 렌즈(300)의 최종 쌍을 Best Form 렌즈 또는 Tscherning 렌즈와 같은 렌즈 타겟에서 얻을 수 있다.

본 발명에 따른 한 쌍의 안과용 렌즈를 제1 안과용 렌즈 및 제2 안과용 렌즈로 구성하는 것을 또한 구상해 볼 수 있다. 이러한 한 쌍의 안과용 렌즈를 증강/가상 현실 기기에 장착하는 경우, 제1 안과용 렌즈는 증강/가상 현실 기기를 착용한 착용자의 왼쪽 눈을 향하도록 구성되고 제2 안과용 렌즈는 착용자의 오른쪽 눈을 향하도록 각각 구성된다.

증강/가상 현실 기기의 프레임에 대한 한 쌍의 안과용 렌즈의 제1 및 제2 안과용 렌즈의 위치설정에 이어, 다수의 매개변수들, 즉,

- 정하고자 하는 제1 및 제2 안과용 렌즈 각각의 후면, 그리고 제1 눈 기준 및 제2 눈 기준 내 착용 여건에 따라 달라질 수 있는 제1 및 제2 안과용 렌즈 각각의 위치설정,

- 제1 및 제2 안과용 렌즈의 굴절률,

- 왼쪽 눈과 오른쪽 눈에 대한 착용자 처방으로서 최종적으로는 가입도를 포함하는 착용자 처방,

- 상기 한 쌍의 제1 및 제2 안과용 렌즈의 윤곽 또는 형상, 및

- 최소 중심, 및/또는 제1 및 제2 안과용 렌즈의 가장자리 두께, 누진가입도렌즈를 위한 프리즘 두께감소(thinning)와 같은 제약.

에 기반하여 제1 및 제2 안과용 렌즈를 정할 수 있다.

이러한 입력들을 이용하여 구형 전면 또는 원환형(torical) 전면을 산출할 수 있으며, 이에 따라 기준점에서의 바람직한 처방이 전면 곡률에 의해 제공된다. 상기 한 쌍의 안과용 렌즈의 각 렌즈에 마킹이 있는 경우 기준점은 원시점 또는 근시점일 수 있다. 렌즈에 마킹이 없는 경우 기준점은 광학 중심일 수 있다.

이러한 곡률의 추정치는 Gullstrand 공식으로 구할 수 있다.

목표 광학 성능과 상기 한 쌍의 안과용 렌즈의 광학 성능 사이의 차이를 최소화하기 위해 제1 및 제2 안과용 렌즈의 전면을 개별적으로 최적화 프로세스를 통해 변형 또는 조정할 수 있다.

최적화는, 소정의 각도를 갖는 원추에 의해 정해지는 시선 방향 영역에 대한 하나 이상의 광학 기준(예컨대, 착용자의 굴절력 및/또는 난시)의 차이들을 나타내는 메리트 함수(merit function)를 이용한 반복 프로세스를 통해 수행될 수 있다.

이러한 최적화 프로세스에는 증강/가상 현실 기기에 대해 제1 및 제2 안과용 렌즈 후면을 위치설정하는 데 있어서의 장착 매개변수들이 고려될 수 있다.

한 쌍의 안과용 렌즈를 구성하는 제1 및 제2 안과용 렌즈의 전면은 Zernike 다항식, B-스플라인 또는 너브(nurb)에 의해 모델링이 가능하다.

메리트 함수는 목표 안과용 렌즈의 광학 성능과 상기 안과용 렌즈(300)의 광학 성능 사이의 잔차 제곱의 합일 수 있다. "광학 성능"은 착용자의 굴절력, 및/또는 난시, 및/또는 시력 저하로 이해하면 된다.

메리트 함수는 바람직하게는 제1 및 제2 안과용 렌즈의 윤곽에 의해 범위가 정해지는 표면적에서 산출된다.

일부 실시예에서, 제1 및 제2 안과용 렌즈의 전면 및/또는 이러한 전면에서 후면으로 전해지는 병진 및 회전을 조정하여, 원시점에서의 제1 및 제2 안과용 렌즈의 굴절력을 착용자의 왼쪽 눈 및 오른쪽 눈에 대한 처방에 맞추고, 제1 및 제2 안과용 렌즈 후면의 처방과 기하학적 형태에 관한 모든 제약을 충족시키도록 한다.

도 3a 내지 9b는 본 발명에 따른 안과용 렌즈의 다양한 실시예를 개시한다. 본 발명의 이들 다양한 실시예에서 한 쌍의 렌즈의 재질은 Mr8이다. 상기 한 쌍의 안과용 렌즈는 하기와 같은 장착 매개변수들, 즉,

- 전경각 -6도,

- 안면각 0도, 및

- 눈의 각막 - 안과용 렌즈 후면 간의 거리 12 mm

에 맞추어 증강/가상 현실 기기에 장착된다.

도 3a 내지 6d에 대응하는 실시예들에서, 안과용 렌즈의 후면은 평탄한 형상이다. 도 3a 내지 도 3d는 안과용 렌즈가 +4D의 구면 도수를 갖는 단초점 렌즈인 제1 실시예로서, 렌즈가 착용자의 왼쪽 눈 앞에 배치되도록 구성된 예를 나타낸다. 도 4a 내지 도 4d는, 각각, 안과용 렌즈가 +5D의 구면 도수, -2D의 원주 도수 및 0도의 원주렌즈 축을 갖는 단초점 렌즈인 제2 실시예로서, 렌즈가 착용자의 오른쪽 눈 앞에 배치되도록 구성된 예를 나타낸다. 도 3a와 도 4a는 안과용 렌즈의 구형 또는 원환형 전면의, 최적화 이전의 굴절력에 관한 맵을 나타내고, 도 3b와 도 4b는 최적화 이후의 굴절력에 관한 맵을 나타내고, 도 3c와 도 4c는 최적화 이전의 비점수차에 관한 맵을 나타내고, 도 3d와 도 4d는 최적화 이후의 비점수차에 관한 맵을 나타낸다. 일단 최적화 프로세스가 수행된 후에는 굴절력 및 비점수차의 최대값-최소값 간의 차이가 덜 중요하므로 상기 렌즈를 사용하는 것이 착용자에게 더 편안하다는 점에 유의해야 한다.

도 5a 내지 도 5d는 안과용 렌즈가 -4D의 구면 도수를 갖는 단초점 렌즈인 제3 실시예로서, 렌즈가 착용자의 왼쪽 눈 앞에 배치되도록 구성된 예를 나타낸다. 도 6a 내지 도 6d는, 각각, 안과용 렌즈가 -3D의 구면 도수, -2D의 원주 도수 및 0도의 원주렌즈 축을 갖는 단초점 렌즈인 제4 실시예로서, 렌즈가 착용자의 오른쪽 눈 앞에 배치되도록 구성된 예를 나타낸다. 도 5a와 도 6a는 안과용 렌즈의 구형 또는 원환형 전면의, 최적화 이전의 굴절력에 관한 맵을 나타내고, 도 5b와 도 6b는 최적화 이후의 굴절력에 관한 맵을 나타내고, 도 5c와 도 6c는 최적화 이전의 비점수차에 관한 맵을 나타내고, 도 5d와 도 6d는 최적화 이후의 비점수차에 관한 맵을 나타낸다. 일단 최적화 프로세스가 수행된 후에는 굴절력 및 비점수차의 최대값-최소값 간의 차이가 덜 중요하므로 상기 렌즈를 사용하는 것이 착용자에게 더 편안하다는 점에 유의해야 한다.

안과용 렌즈의 후면이 평탄하거나, 볼록하거나 오목한 형상인 후술되는 실시예들과 관련하여, 좌측 및 우측 안과용 렌즈의 후면은 다양한 처방에서 대체로 동일한 후면을 갖는다.

도 7a 내지 도 7c는 안과용 렌즈가 +5D의 구면 도수를 갖는 단초점 렌즈인 제5 실시예로서, 후면이 평탄한 형상인 예를 나타낸다. 도 8a 내지 도 8c는, 각각, 안과용 렌즈가 -7D의 구면 도수를 갖는 단초점 렌즈인 제6 실시예로서, 후면이 평탄한 형상인 예를 나타낸다. 도 7a와 도 8a는 안과용 렌즈의 전면의, 최적화 이후의 굴절력에 관한 맵을 나타내고, 도 7b와 도 8a는 최적화 이후의 비점수차에 관한 맵을 나타낸다. 도 7c와 도 8c는 본 실시예에 따른 안과용 렌즈의 수직 단면을 나타낸다.

제5 및 제6 실시예는 -7D 내지 +5D의 넓은 범위의 구면 도수에 대해 우수한 광학 성능이 달성될 수 있음을 개시하며, 이때 착용자의 왼쪽 눈과 오른쪽 눈 앞에 배치되도록 구성된 광학 렌즈들은 대체로 동일한 평탄형 후면을 갖는다.

도 9a 내지 도 9c는 안과용 렌즈가 +5D의 구면 도수를 갖는 단초점 렌즈인 제7 실시예로서, 후면이 -4.54D의 표면 구면 도수를 갖는 오목형 구면인 예를 나타낸다. 도 10a 내지 도 10c는, 각각, 안과용 렌즈가 -7D의 구면 도수를 갖는 단초점 렌즈인 제8 실시예로서, 후면이 -4.54D의 표면 구면 도수를 갖는 오목형 구면인 예를 나타낸다. 도 9a와 도 10a는 안과용 렌즈의 전면의, 최적화 이후의 굴절력에 관한 맵을 나타내고, 도 9b와 도 10b는 최적화 이후의 비점수차에 관한 맵을 나타낸다. 도 9c와 도 10c는 본 실시예에 따른 안과용 렌즈의 수직 단면을 나타낸다.

제7 및 제8 실시예는 -7D 내지 +5D의 넓은 범위의 구면 도수에 대해 우수한 광학 성능이 달성될 수 있음을 개시하며, 이때 착용자의 왼쪽 눈과 오른쪽 눈 앞에 배치되도록 구성된 광학 렌즈들은 대체로 동일한 오목형 후면을 갖는다.

도 11a 내지 도 11c는 안과용 렌즈가 +5D의 구면 도수를 갖는 단초점 렌즈인 제9 실시예로서, 후면이 +4.54D의 표면 구면 도수를 갖는 볼록형 구면인 예를 나타낸다. 도 12a 내지 도 12c는, 각각, 안과용 렌즈가 -7D의 구면 도수를 갖는 단초점 렌즈인 제10 실시예로서, 후면이 +4.54D의 표면 구면 도수를 갖는 볼록형 구면인 예를 나타낸다. 도 11a와 도 12a는 안과용 렌즈의 전면의, 최적화 이후의 굴절력에 관한 맵을 나타내고, 도 11b와 도 12b는 최적화 이후의 비점수차에 관한 맵을 나타낸다. 도 11c와 도 12c는 본 실시예에 따른 안과용 렌즈의 수직 단면을 나타낸다.

제9 및 제10 실시예는 -7D 내지 +5D의 넓은 범위의 구면 도수에 대해 우수한 광학 성능이 달성될 수 있음을 개시하며, 이때 착용자의 왼쪽 눈과 오른쪽 눈 앞에 배치되도록 구성된 광학 렌즈들은 대체로 동일한 볼록형 후면을 갖는다.

일반적인 발명 개념에 제한을 두지 않고 여러 실시예들을 이용하여 본 발명을 상술하였다.

단지 예로서 제공되었고, 첨부된 청구범위에 의해서만 정해지는 본 발명의 범위를 제한하고자 의도되지 않는 전술한 예시적 실시예들을 참조로 많은 추가적인 수정 및 변형이 당업자에게는 명백할 것이다,

청구범위에서 "포함하는"이란 용어는 다른 구성요소나 단계를 배제하지 않으며, 단수형태인 "한" 또는 "하나의"는 복수형태를 배제하지 않는다. 서로 다른 종속항에 서로 다른 특징이 인용되어 있다는 단순한 사실이 이들 특징의 조합이 유리하게 사용될 수 없다는 것을 나타내지는 않는다. 청구범위에서의 참조 번호는 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다.

Claims (16)

1. 왼쪽 눈과 오른쪽 눈에 대한 처방이 난시 도수를 기준으로 0.25D 이상 차이나는 착용자에 적합한 한 쌍의 안과용 렌즈로서, 양측 안과용 렌즈의 후면은 대체로 동일한 형상을 갖는 것인, 한 쌍의 안과용 렌즈.
2. 제1항에 있어서,
   각각의 안과용 렌즈의 후면은 넓은 범위의 처방에서 대체로 동일한 형상을 갖는 것인, 한 쌍의 안과용 렌즈.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   양측 안과용 렌즈는 소정의 기준점에서 표면 평균 구면 도수(surfacic mean spherical power)의 절대값 차이 및 표면 원주 도수(surfacic cylindrical power)의 절대값 차이가 0.1D 이하인 후면을 갖는 것인, 한 쌍의 안과용 렌즈.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   양측 안과용 렌즈는 소정의 기준 구역 상에서의 임의의 지점에서 표면 평균 구면 도수의 절대값 차이 및 표면 원주 도수의 절대값 차이가 0.1D 이하, 바람직하게는 0.05D 이하인 후면을 갖는 것인, 한 쌍의 안과용 렌즈.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
   양측 안과용 렌즈는, 임의의 지점에서의 표면 평균 구면 도수의 절대값과 표면 원주 도수의 절대값이 0.25D 이하인 평탄형 후면을 갖는 것인, 한 쌍의 안과용 렌즈.
6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
   양측 안과용 렌즈는, 임의의 지점에서의 표면 평균 구면 도수가 +0.25D 이상인 비-평탄형 후면을 갖는 것인, 한 쌍의 안과용 렌즈.
7. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
   양측 안과용 렌즈는, 임의의 지점에서의 표면 평균 구면 도수가 +0.25D 이상인 볼록형 후면을 갖는 것인, 한 쌍의 안과용 렌즈.
8. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
   양측 안과용 렌즈는, 임의의 지점에서의 표면 평균 구면 도수가 -0.25D 이하인 오목형 후면을 갖는 것인, 한 쌍의 안과용 렌즈.
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
   착용자에게 시력교정 기능을 제공하기 위해 머리 장착형 디스플레이(HMD) 장치에 장착되도록 구성되는, 한 쌍의 안과용 렌즈.
10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 한 쌍의 안과용 렌즈가 적용되는 머리 장착형 디스플레이 장치의 배치형태에 따라 구체적인 착용 여건들이 정해지는 것인, 한 쌍의 안과용 렌즈.
11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    각각의 안과용 렌즈는 시선 방향의 영역(domain of gaze directions) 또는 렌즈 면적에 걸친 시력 저하 및/또는 굴절력 오차 및/또는 잔여난시 오차(residual astigmatism error)와 관련된 광학 성능 기준을 충족하는 것인, 한 쌍의 안과용 렌즈.
12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    각각의 안과용 렌즈는 단초점 안과용 렌즈인, 한 쌍의 안과용 렌즈.
13. 제12항에 있어서,
    각각의 단초점 안과용 렌즈는 제1 시선(primary gaze)으로부터 30도 이내의 시선 방향들에 대해 굴절력 오차의 절대값 및 잔여난시 오차가 0.5D 이하, 바람직하게는 0.25D 이하인, 한 쌍의 안과용 렌즈.
14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    각각의 안과용 렌즈는 구면이 아닌 형태의 전면과 같은 특정 전면, 예를 들어 비구면 전면을 갖는 것인, 한 쌍의 안과용 렌즈.
15. 착용자에게 적합한 한 쌍의 안과용 렌즈를 정하기 위한 컴퓨터수단-구현 방법으로서,
    - 착용자의 처방을 나타내는 처방 데이터를 제공하는 단계와,
    - 소정의 착용 여건을 나타내는 착용 여건 데이터를 제공하는 단계와,
    - 후면의 형상을 나타내는 후면 데이터를 제공하는 단계와,
    - 상기 후면 데이터에 따른 형상을 갖는 후면과, 상기 소정의 착용 여건에서, 제공된 처방에 맞추어 시력교정 기능을 제공하도록 구성된 전면을 갖는, 한 쌍의 안과용 렌즈를 정하는 단계
    를 포함하는, 방법.
16. 착용자에게 적합한 한 쌍의 안과용 렌즈를 정하기 위한 장치로서,
    - 착용자의 처방을 나타내는 처방 데이터를 수신하도록 구성된,
    - 소정의 착용 여건을 나타내는 착용 여건 데이터를 수신하도록 구성된,
    - 후면의 형상을 나타내는 후면 데이터를 수신하도록 구성된, 그리고
    - 상기 후면 데이터에 따른 후면과, 상기 소정의 착용 여건에서, 제공된 처방에 맞추어 시력교정 기능을 제공하도록 구성된 전면을 갖는, 한 쌍의 안과용 렌즈를 정하도록 구성된 처리 회로를 포함하는, 장치.
    

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