KR100587225B1 - 3차원 가상현실을 이용한 교육용 포롭터 시뮬레이션시스템의 구현 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 안경광학을 보다 효율적으로 학습할 수 있도록 3차원 가상현실기법을 이용하여 개발한 교육용 포롭터 시뮬레이션 시스템에 관한 것으로써, 특히 안구의 굴절이상도 분석과 같은 기능을 시뮬레이션 시스템에 부가하여 사용자로 하여금 가상교육을 통한 학습 서비스를 제공하며, 인터넷 망과 연계되어 원거리 사용자에게 체험학습 기회를 제공함으로써, 시뮬레이션 시스템을 이용하는 학습자에게 실제 발생할 수 있는 현장에서의 대처능력을 배가하고 다양한 실습을 미리 경험할 수 있게 함은 물론, 단계별 학습 난이도의 평가와 안경 광학계의 교육환경의 질적향상에 기여하는 것을 그 특징으로 한다.

사이버튜터(Cyber Tutor), 시력(visual acuity), 굴절검사(refraction unit), HMES(Half Model Eye Simulator), PSTS(Phoropter Simulation Training System)

Description

3차원 가상현실을 이용한 교육용 포롭터 시뮬레이션 시스템의 구현 방법{The Phoropter Simulation System and the Method for Education using 3D Virtual Reality}

제 1 도는 통상의 나안시력과 교정굴절력의 관계 데이터 그래프(Relation of visual acuity and (-)Diopter)

제 2a도는 메인 화면의 초기상태를 도시한 상태도

제 2b도는 메인 화면의 회전상태를 도시한 상태도

제 3 도는 본 발명에 의한 시뮬레이션의 동작과정을 도시한 개략도

제 4 도는 모형안(HMES)의 인터페이스를 보인 상태도

제 5a도는 본 발명에 의한 사이버튜터의 예시도

제 5b도는 본 발명에 의한 사이버튜터의 예시도

제 5c도는 본 발명에 의한 사이버튜터의 예시도

제 6 도는 컨트롤 프레임에 리모콘 체크 박스 선택시의 반응 화면 구성도

제 7 도는 왼쪽 마우스를 누른상태로 드레그시 모형안의 회전상태 표시도

제 8 도는 ID에 따라 데이터를 관리하여 검사과정을 기록한 DB생성 예시도

※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명※

1. 가상 포롭터 시스템(PSTS) 2. 모형안(HMES)

3. 컨트롤프레임(Control Frame) 4. 표시부(Variable Display)

5. 체크박스(Remocon CheckBox) 6. 가상 리모콘(Remocon)

7. 데이터베이스(DB Table) 8. 보조 렌즈 선택 다이얼

9. 실린더 렌즈 축회전 다이얼 10.크로스 실린더

11.로터리 프리즘 12.검사창

13.구면 렌즈 굴절력 수치 표시창 14.실린더 렌즈 교환 다이얼

15.실린더 렌즈 굴절력 수치 표시창 16.버튼

17a.구면 렌즈 교환 다이얼 17b.구면 렌즈 교환 다이얼

본 발명은 안경광학의 핵심적 기술에 대한 교육을 제공하는 것을 목적으로 하며, 이를 위하여 가상현실 모델링을 구현하고 시간과 장소에 구애받지 않고 학습과 체험을 가능케 하기 위한 서비스를 제공함에 그 특징이 있다.

일반적으로 안경광학의 핵심적 기술은 '시기능검사'와 '안경·콘택트렌즈처방' 그리고 '조제·가공'으로 구성되어지며, 이중 시기능검사는 일반적으로 굴절검사라고 하여 다시 자각적 검사와 타각적 검사로 나뉘어진다.

먼저 자각적 검사는 보통 시험렌즈세트(trial lens set)와 자각식 굴절검사기구(refraction unit)라고 하는 장비에 의해 행하여지며, 렌즈세트와 프리즘세트로 조합 구성된 굴절검사기구(refraction unit)에는 포롭터(phoropter)와 시력측정 기(vision tester)등이 있어 통상 포롭터라고 지칭된다.

포롭터는 시기능검사 시에 시험테를 착용하지 않아 편하고 교정 원주축을 정확히 알 수 있으며 가법적 에러(additive error) 줄일 수 있다는 장점 때문에 최근 그 활용도가 증가하고 있는 추세이다.

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로 자기주도적 체험학습이 가능한 가상현실기법의 시뮬레이션 시스템을 제공하는 것이며, 이와같은 가상현실 시뮬레이션기법을 이용한 컴퓨터 기반형의 포롭터 시뮬레이션 교육 시스템은 학습자의 지각과 컴퓨터의 상호작용을 통해 현장에서 현실적으로 용이하게 체험하기 곤란한 상황, 예를 들어 다양한 굴절상태를 갖는 다수의 환자를 가상체험하고 반복학습이 가능하도록 하여 시간적·공간적 제약에 구애받지 않고 효율적인 교육이 이루어지게 하는 데에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 3차원 가상현실을 이용한 교육용 포롭터 시뮬레이션 시스템은 자동식 장비에 비해 작동부위가 노출되어 현실감을 갖도록 하는데 중요한 요소가 되고 있는 종래의 수동식 장비를 시뮬레이션화하여 시스템 상에서 구현되도록 하는 것으로, 먼저 본 발명에 의한 포롭터 시뮬레이션 시스템의 화면구성은 도 2에서 보는 바와 같이 시력 측정기 (Vision tester)를 디지털 카메라로 촬영하여 얻은 디지털 이미지로부터 제도용 프로그램(CAD)상에서 시력측정기(vision tester)의 주요점(포롭터 헤드의 외곽선, 로터리프리즘, 크 로스실린더, 부속렌즈, 렌즈눈금, 렌즈다이얼 등의 작동부)의 좌표 데이터를 추출한 후, 모델링 툴(3ds max)을 이용하여 스크립트(script) 언어로 텍스트화하고 이와같이 얻어진 데이터를 비주얼 베이직(Visual Basic)의 언어로 프로그래밍 하는데 이용하였으며 이를 OpenGL의 3D Graphic Library를 사용하여 3차원 렌더링하고 3D 좌표계에는 OpenGL의 오른손 좌표계를 사용하여 모든 물체를 모델링하여 화면을 구성한 것이다.

또한, 모든 작동 부위의 움직임은 마우스의 스크롤에 의해서 이뤄지며 3D 회전 시에는 마우스의 왼쪽 버튼을 누른 상태에서 마우스를 움직임으로써, 화면상의 물체가 자유롭게 회전하도록 설계함으로써, 3D가 구현됨에 따라 안구의 시축을 자유롭게 설정 할 수 있으며 실제와 동일한 환경을 부여할 수 있는 효과가 있으며, 메인 화면 우측 컨트롤 프레임(3)에는 주로 측정 항목에 따라 [표 1]과 같은 각 명령 버튼(16)을 위치시키고 화면 하단에는 측정이 진행됨에 따라 변화하는 주요 변수 값 표시부(4)를 두어 교정시력 등에 대한 정보를 수치를 통해서 확인할 수 있도록 하였다.

Commands of control frame and their functions

Command	Function
Reading	시표를 읽을 때 - 대략의 시력을 알기 위하여
Which	시력을 비교할 때 - 어느 것이 잘 보이는지 비교할 때
Accomm	조절력을 측정할 때 - 조절범위를 알고자 할 때
Cover/UnCover	사위 사시의 유무를 판단할 때
Binocular	양안 균형검사를 할 때
Vision	시력을 측정할 때
AC/A	조절성 폭주 대 조절비를 측정할 때
Phoria	사위의 종류와 정도를 측정할 때
Tropia	사시의 종류와 정도를 측정할 때
Acc-Lag	크로스 실린더로 조절라그를 측정할 때
Retino	레티노스코프 검사를 할 때
Camera View	보는 방향을 변화시킬 때

본 발명에 의한 3차원 가상현실을 이용한 교육용 포롭터 시뮬레이션 시스템은 도 2에서 보는 바와 같이 우측에 컨트롤 프레임(3)을 형성하고 각종 버튼(16)을 위치시킨 후 버튼(16) 중 "Start" 명령버튼이 눌려지면 가상 포롭터 시스템(PSTS) (1)의 작동이 시작되며, 이때 프로그램에는 첫번째로 가상의 굴절이상과 안위이상을 갖는 안구의 정보가 자동 생성되고 이때 안구를 더블 클릭하면 포롭터 시스템(PSTS)(1)의 자료를 공유하도록 해당 변수 값을 입력받아 이루어지는 도 4에 도시된 반쪽 모형안(HMES)(2)이 화면에 같이 생성되어지도록 설계되어져 있으며, 이와 같은 안구의 모델링에 있어서는 안구 구성요소의 굴절률과 굴절면의 위치에 대한 정보를 제공하기 위하여 모형안 기준값인 [표 2]에, 일정범위의 난수 도표인 [표 3]을 적용하여 다양한 가상의 굴절 상태를 자동 생성함과 동시에 학습자는 이 값을 인지하지 못하게 하여 각자의 논리에 따른 측정을 통하여 환자의 굴절이상을 찾아내는 훈련을 하는 특징이 있는 것이다.

Standard value and changing range for refractive factor

굴절요소	분류	표준치	변화치
굴절률	각막	1.3760	-
	방수	1.3360	-
	수정체	1.4085	-
굴절면의 위치	각막 전면	0.0mm	0.0mm
	각막 후면	0.5mm	0~0.1mm
	수정체 전면	3.6mm	0~0.5mm
	수정체 후면	7.2mm	0~0.5mm
곡률 반경	각막 전면	7.7mm	0~0.5mm
	각막 후면	6.8mm	0~0.5mm
	수정체 전면	10.0mm	0~3.0mm
	수정체 후면	-6.0mm	0~1.0mm

Range of refractive error and eye position

요소	범위
구면 도수	-17 ~ +15Dptr.
원주 도수	-6 ~ 0.00Dptr.
우안 편위	primary ~ 20△(4 directions)
좌안 편위	primary ~ 20△(4 directions)
안축장	24mm±2mm
조절력	-17 ~ +15Dptr.

또한, 상기의 과정을 통하여 시력이 판단되어지면 내부의 알고리즘에 의해 시표상의 시력을 디옵터로 변환하게 되며, 이는 [표 4]의 전환 수치를 기입력하여 이루어지며, 굴절이상량에 따른 시력의 판단은 나안시력과 교정시력을 판정하는데 이용된다.

디옵터 시력	시표 시력
0	1.5
0.25	0.679146
0.5	0.423753
0.75	0.321575
1	0.2644
1.25	0.227151
1.5	0.200646
1.75	0.180665
2	0.164972
2.25	0.152265
2.5	0.14173
2.75	0.13283
3	0.125193
3.25	0.118556
3.5	0.112726
3.75	0.107556
4	0.102934

이밖에도 나안상태와 진행된 검사과정에 따라 가입된 렌즈 착용 시에 있어서의 시력은 안구와 렌즈의 합성굴절력을 바탕으로 현재의 굴절이상량을 계산하고 이를 시력(visual acuity)으로 변환하며, 근시의 경우에는 도 9의 그래프를 이용하여 나안시력과 교정굴절력의 관계 데이터를 도팅하여 엑셀(Excel)에서 근사 그래프로 전환하여 얻은 근사함수 식

을 사용하고 원시의 경우에 는 조절력의 범위와 함께 고려하여 결정할 수 있는 것으로 특히 원주굴절력이 개입되는 경우에는 구면등가치(equivalent spherical power; ES)를 사용하고 환자에 대한 무작위(random) 생성 데이터 중 최고시력(0.8∼2.0)과 0.1 시표를 볼 수 있는 최대가입도수(3∼5D)가 변하도록 하며, 허용 난시의 최고치를 6D로 제한하는 것이 바람직하다.

또한, 도 6에서 보는 바와 같이 포롭터 검사시에 사용하게 될 시표는 컨트롤 프레임(control frame)(3)내의 리모콘 체크박스(remocon check box)(5)를 선택하면 리모콘(6)이 화면 우측에 나타나며, 활성화된 해당 시표의 리모콘 버튼을 누르면 리모콘(6) 상부에 해당 시표가 등장하여 실제의 시표와 동일한 비율의 시표를 제시하면서 시력을 병기하여 검사자로 하여금 현재의 상황을 판별하도록 하는 것이다.

도 3은 본 발명의 포롭터 시뮬레이션 시스템의 동작과정을 도시한 것으로서 가상 포롭터(1)의 구면렌즈(sph)부와 원주렌즈(cyl)부 및 렌즈축(Ax) 다이얼을 회전시킴에 따라 포롭터 내부의 해당 렌즈가 가입되는 것과 동일한 렌즈의 광학적 요소를 가져야 하므로 이를 위해서는 가입된 렌즈간 굴절력이 합성되어야 하고 반쪽 모형안(HMES)(2)과 이 렌즈의 광학계가 합성되어야 한다.

따라서 렌즈의 굴절력과 축 정보가 포롭터 시뮬레이션 시스템(PSTS)(1)과 그에 의해 구현되어지고 있는 반쪽 모형안(HMES)(2)에서 서로 연동이 이뤄지고 크로스 실린더(cross cylinder)와 렌즈(lens)(10) 그리고 모형안의 굴절력 합성도를 반쪽 모형안(HMES)(2)에서 양주경선과 함께 초선으로 볼 수 있도록 하여 현재의 굴절 교정상태를 알 수 있도록 하므로서 포롭터(1)에 가입된 교정렌즈와 크로스 실린더 와의 합성이나 포롭터 렌즈군과 HMES의 모형안과의 굴절력을 합성하여 안구의 굴절 이상량이 계산되도록 하고 렌즈의 합성에는 굴절력 매트릭스(refractive power matrix)를 이용하여 복수의 광학계를 합성하는 것이 가능한 것이다.

아래의 [코드 1]은 상기의 굴절력 매트릭스를 이용한 소스 코드의 예로서 매트릭스 1과 매트릭스 2의 합성을 위한 비주얼 베이직 코드를 제시하고 있는 것으로써 이는 베이직언어에 국한하지않고 PERL이나 C언어로 구현하는 것 등은 모두 통상의 것이라 할 것이다.

[코드 1]

Public Function Matrix_Dptr(DptrA As MatrixDptr, DptrB As MatrixDptr) As MatrixDptr

Dim Matrix1 As Matrix_2x2

Dim Matrix2 As Matrix_2x2

Dim Matrix3 As Matrix_2x2

With Matrix1

.Dxx = DptrA.Sph + DptrA.Cyl * pSin(DptrA.Ax) ^ 2

.Dyy = DptrA.Sph + DptrA.Cyl * pCos(DptrA.Ax) ^ 2

.Dxy = -DptrA.Cyl * pSin(DptrA.Ax) * pCos(DptrA.Ax)

End With

With Matrix2

.Dxx = DptrB.Sph + DptrB.Cyl * pSin(DptrB.Ax) ^ 2

.Dyy = DptrB.Sph + DptrB.Cyl * pCos(DptrB.Ax) ^ 2

.Dxy = -DptrB.Cyl + pSin(DptrB.Ax) * pCos(DptrB.Ax)

End With

Matrix3.Dxx = Matrix1.Dxx + Matrix2.Dxx

Matrix3.Dxy = Matrix1.Dxy + Matrix2.Dxy

Matrix3.Dyy = Matrix1.Dyy + Matrix2.Dyy

With Matrix_Dptr

.Cyl = -Sqr((Matrix3.Dxx + Matrix3.Dyy) ^ 2 -

(Matrix3.Dxx * Matrix3.Dyy - Matrix3.Dxy * Matrix3.Dxy)*4)

.Sph = (Matrix3.Dxx + Matrix3.Dyy - .Cyl) / 2

.Ax = ArcTan((.Sph - Matrix3.Dxx) / Matrix3.Dxy)

End With

End Function

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PSTS에서 포롭터(1)의 굴절요소인 크로스 실린더(10)나 교정렌즈 등과 HMES에서 모형안의 굴절요소인 각막과 수정체 등은 3차원 공간 내에서의 경선별 굴절량을 갖도록 설계하는 것이 바람직하고 따라서 현실감을 위해서는 PSTS와 HMES가 동일한 공간에 있어야 하기 때문에 좌표계(오른손 좌표계)를 공유해야 한다.

따라서 모든 굴절계의 3차원적 이동과 회전 시에도 보유특성을 유지하도록 회전행렬(rotate matrix)을 사용하여 도 7에서와 같이 3차원 좌표계에서 X, Y, Z축 을 기준으로 물체를 회전되도록 하였다.

또한 도 3은 크로스 실린더(10)를 Z축을 기준으로 90방향으로 회전 시킬 때 이동 경로를 표현한 것으로 이를 구현하기 위하여 회전 이벤트가 발생시에 회전행렬의 비주얼 베이직 코드에 카메라 위치 관찰(camera base frame)과 방향별 특성 유지를 위한 각 축별 회전행렬의 비주얼 베이직 코드는 아래의 [코드 2]에서 보는 바와 같다.

[코드 2]

Public Function Matrix_RotateZ(Matrix As Matrix_3x3, Angle As Single)

With Matrix

.Data(0, 0) = pCos(Angle)

.Data(1, 0) = -pSin(Angle)

.Data(0, 1) = pSin(Angle)

.Data(1, 1) = pCos(Angle)

End With

End Function

Public Function Matrix_RotateX(Matrix As Matrix_3x3, Angle As Single)

With Matrix

.Data(1, 1) = pCos(Angle)

.Data(2, 1) = -pSin(Angle)

.Data(1, 2) = pSin(Angle)

.Data(2, 2) = pCos(Angle)

End With

End Function

Public Function Matrix_RotateY(Matrix As Matrix_3x3, Angle As Single)

With Matrix

.Data(0, 0) = pCos(Angle)

.Data(2, 0) = pSin(Angle)

.Data(0, 2) = -pSin(Angle)

.Data(2, 2) = pCos(Angle)

End With

End Function

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자각적 굴절검사는 환자 본인의 시력상태에 대한 응답에 기초하여 검사가 이루어지기 때문에 본 PSTS(1)에서도 현실감을 높이기 위하여 환자가 음성으로 답변하는 효과를 제공하기 위하여 검사자가 문자 시표로 검사할 때 Reading 커멘드 버튼(16)을 누르고 마우스로 시표를 가리키면 환자는 보이는 영역의 문자를 음성으로 답하고, 크로스 실린더(10)와 같이 정밀 축검사 시에는 어느 것이 잘 보이는가를 알기 위하여 Which 커멘드 버튼을 누르고 크로스 실린더(10)를 회전시키면 전과 후를 각각 1번과 2번으로 답하도록 하고 이와 같은 문자 시표 모드와 비교 모드에 대한 음성 답변에는 음성합성기술(TTS)을 활용하여 구현하는 것이다.

PSTS(1)와 HMES(2)가 실행되면 사용자가 검사를 시작한 시점부터 포롭터(1)에서 조작되는 렌즈 가입, 시표 보기, HMES(2) 참조 회수 등의 모든 검사 행위가 액세스(Access)를 이용하여 데이터화되며 상기의 기록된 데이터는 시력검사의 시력판정 등의 기초 자료로 사용됨과 동시에 특히 검사자의 고유한 식별 인증기호(ID)에 따라 개인 데이터베이스를 생성하여 PSTS(1)를 이용한 시력검사의 숙련도와 향상의 정도를 체계적으로 관리하고 활용할 수 있게 구성되어 있는 것이다.

도 8은 랜덤하게 자동 생성된 데이터로부터 검사자가 실행하는 검사 과정을 기록하여 검사과정 전반에 대한 데이터베이스의 생성 예(7)를 보인 것이다.

본 발명은 피검사자의 시력상태를 상기한 3차원 가상시스템 모델링을 통하여 구현하였으며 PSTS(1)의 렌즈광학계와 안구광학계가 좌표계를 공유하도록 하였는 바, 이는 시력검사시 안구 내부와 렌즈나 크로스 실린더(10)의 모든 광학계를 경선과 초선으로 시뮬레이션 할 수 있는 바탕이 되고, PSTS(1)를 작동하고 있는 중에 검사자가 피검사자의 PSTS(1)에 의한 시력교정상태를 확인하고자 한다면 PSTS(1)의 기본 인터페이스인 안구를 더블클릭하면 포롭터(1) 우측에 HMES(2)가 나타나서 굴절이상도를 보여줌으로서 현재 진행 중인 시력 검사과정을 쉽게 이해할 수 있도록 구현되는 것은 상기에서 기술한 바와 같다.

또한, HMES(2) 이외의 학습자료를 주제별로 메뉴를 구성하여 굴절검사의 기본원리인 렌즈의 기하학적 구조와 결상원리와 색상 등에 대한 이해를 위한 학습메뉴를 두어 자발적 학습이 가능하도록 하며, 이 사이버튜터의 예로서 도 5a는 렌즈의 결상, 도5b는 원주렌즈의 생성, 그리고 도 5c는 CIE색도좌표의 이해에 대한 자 료제공 화면으로 구성하는 것이 가능한 것이다.

본 발명은 자각식 굴절검사를 위한 포롭터 시뮬레이션 시스템(PSTS)과 렌즈, 안구를 포함한 굴절이상도를 보며 학습할 수 있도록 하는 반쪽모형안 시뮬레이션 시스템(HMES) 및 기초 학습자료를 제공하는 사이버튜터(Cyber Tutor)를 제공함으로써, 학습자들이 가상현실의 3차원으로 제작된 시뮬레이터를 통하여 굴절검사를 실행하면서 반쪽모형안과 사이버튜터를 활용하여 해당되는 내용을 숙지할 수 있도록 하며, 검사 과정의 변화를 직접 체험하도록 하고 검사과정의 데이터베이스를 모니터링하여 검안 과정의 완성도를 평가할 수 있게 함으로 학습효과를 극대화하는 것이다.

또한 실행 결과를 학습자(검사자)에게 직관적으로 제시함과 동시에 학습자의 적극적인 참여를 유도하고 보다 효과적인 교육환경을 구현할 수 있는 것이다.

이상에서와 같이 본 발명은 기재된 구체적인 예에 대해서만 상세히 기술되었지만, 본 발명의 기술사상범위내에서 다양한 변형 및 수정 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이라 할 것이다.

Claims (4)

1. 안경광학에 이용되어지는 시뮬레이션 시스템을 구현하는 데 있어서;

   시력 측정기(Vision tester)를 디지털 카메라로 촬영하여 얻은 디지털 이미지로부터 제도용 프로그램(CAD)상에서 시력측정기(vision tester)의 주요점(포롭터 헤드의 외곽선, 로터리프리즘, 크로스실린더, 부속렌즈, 렌즈눈금, 렌즈다이얼 등의 작동부)의 좌표 데이터를 추출하는 단계와;

   모델링 툴(3ds max)을 이용하여 스크립트(script) 언어로 텍스트화하는 단계와;

   이와같이 얻어진 데이터를 비주얼 베이직(Visual Basic)과 같은 프로그램을 이용하여 프로그래밍하고 이를 OpenGL의 3D Graphic Library를 사용하여 3차원 렌더링하는 단계와;

   3D 좌표계에는 OpenGL의 오른손 좌표계를 사용하여 모든 물체를 모델링하여 화면을 구성하는 단계와;

   모든 작동 부위의 움직임을 마우스의 스크롤에 의해서 이뤄지도록 함에 있어서 3D 회전 시에는 마우스의 왼쪽 버튼을 누른 상태에서 마우스를 움직임으로써, 3D가 구현됨에 따라 안구의 시축을 자유롭게 설정 할 수 있도록 화면상의 물체가 자유롭게 회전하도록 설계되어진 단계와;

   시뮬레이션 시스템의 우측에 컨트롤 프레임을 형성하고 상기 프레임에는 주로 측정 항목에 따라 각 명령 버튼을 위치시키며 화면 하단에는 측정이 진행됨에 따라 변화하는 주요 변수 값을 제시하여 교정시력 등에 대한 정보를 수치를 통해서 확인할 수 있도록 하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 3차원 가상현실을 이용한 교육용 포롭터 시뮬레이션 시스템의 구현 방법
2. 제 1항에 있어서;

   컨트롤 프레임의 Reading 커멘드 버튼이 눌려지면 포롭터 시뮬레이터(PSTS)의 작동이 시작되어 첫 번째로 가상의 굴절이상과 안위이상을 갖는 안구의 정보가 자동 생성되는 단계와;

   안구를 더블 클릭하면 포롭터 시뮬레이션 시스템(PSTS)의 자료를 공유하도록 해당 변수 값을 입력받아 이루어지는 반쪽 모형안(HMES)이 화면 일측에 생성되어지도록 설계되어지는 단계와;

   상기와 같은 안구의 모델링에 있어서 학습자가 미리 값을 인지하지 못하게 하여 각자의 논리에 따른 측정을 통하여 환자의 굴절이상을 찾아내는 훈련이 가능하도록 안구 구성요소의 굴절률과 굴절면의 위치에 대한 정보를 제공하기 위하여 모형안 기준값에 일정범위의 난수 도표를 적용하여 다양한 가상의 굴절 상태를 자동 생성하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 3차원 가상현실을 이용한 교육용 포롭터 시뮬레이션 시스템의 구현 방법
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서;

   시력이 판단되어지는 경우, 내부의 알고리즘에 의해 시표상의 시력을 디옵터로 변환하는 단계와;

   상기 변환된 전환 수치를 기입력하고 굴절이상량에 따른 시력의 판단은 나안시력과 교정시력을 판정하는데 이용하는 단계와;

   나안상태와 진행된 검사과정에 따라 가입된 렌즈 착용 시에 있어서의 시력은 안구와 렌즈의 합성굴절력을 바탕으로 현재의 굴절이상량을 계산하고 이를 시력(visual acuity)으로 변환하는 단계와;

   근시의 경우에는 나안시력과 교정굴절력의 관계 데이터를 도팅하여 엑셀에서 근사 그래프로 전환하여 얻은 근사함수 식

   

   을 사용하고 원시의 경우에는 조절력의 범위와 함께 고려하여 결정할 수 있게 하는 단계와;

   원주굴절력이 개입되는 경우에는 구면등가치(equivalent spherical power; ES)를 사용하고 환자에 대한 무작위(random) 생성 데이터 중 최고시력(0.8∼2.0)과 0.1 시표를 볼 수 있는 최대가입도수(3∼5D)가 변하도록 하여, 허용 난시의 최고치를 6D로 제한하는 단계와;

   컨트럴 프레임(control frame)내의 리모콘 체크박스(remocon check box)를 선택하면 리모콘이 화면 우측에 나타나며, 활성화되고 해당 시표의 리모콘 버튼을 누르면 리모콘 상부에 해당 시표가 등장하여 실제의 시표와 동일한 비율의 시표를 제시하면서 시력을 병기하여 검사자로 하여금 현재의 상황을 판별하도록 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 가상현실을 이용한 교육용 포롭터 시뮬레이션 시스템의 구현 방법
4. 제 1항에 있어서;

   검사자(학습자)가 문자 시표로 검사할 때 컨트롤 프레임의 Reading 커멘드 버튼을 누르고 마우스로 시표를 가리키면 환자는 보이는 영역의 문자를 음성으로 답하는 단계와;

   크로스 실린더와 같이 정밀 축검사 시에는 어느 것이 잘 보이는가를 알기 위하여 Which 커멘드 버튼을 누르고 크로스실린더를 회전시키면 음성합성기술(TTS)을 활용하여 전과 후를 각각 1번과 2번으로 답하도록 하는 단계와;

   PSTS와 HMES가 실행되면 사용자가 검사를 시작한 시점부터 포롭터에서 조작되는 렌즈 가입, 시표 보기, HMES 참조 회수 등의 모든 검사 행위가 Access를 이용하여 데이터화되며 상기의 기록된 데이터는 시력검사의 시력판정 등의 기초 자료로 사용됨과 동시에 특히 검사자의 고유한 식별 인증기호(ID)에 따라 개인 데이터베이스를 생성하여 PSTS를 이용한 시력검사의 숙련도와 향상의 정도를 체계적으로 관리하고 활용할 수 있게 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 3차원 가상현실을 이용한 교육용 포롭터 시뮬레이션 시스템의 구현 방법.

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