KR101041636B1 - 적외선 센서 안경 - Google Patents

Abstract

본 발명은 운전자를 위한 졸음방지용 안경에 관한 것이다. 지금까지 상품이나 산업재산권으로 소개된 졸음방지장치로는 ①귀걸이형 졸음방지장치, ②눈동자 관측카메라를 이용한 졸음방지장치 및 ③차선이탈감지용 졸음방지장치 등 3 종류가 있다. 그러나 이들은 졸지않는 상황에서도 알람이 울리는 경우가 흔하게 발생하는데, 이러한 단점은 운전자의 졸음여부를 판단하는 기준(①졸면 고개를 떨굼, ②졸면 눈까플이 감김, ③졸면 차선을 변경)이나 이를 감지하는 센서의 설치 위치(①귓바퀴에 걸어줌, ②동공관측 카메라를 운전석 앞유리창에 설치, ③차선과 차량간 거리 감지센서를 차하단에 설치)가 적절하지 못하여 나타나는 것이며, 또한 센서의 특성으로부터 비롯됨을 쉽게 알 수 있다.
본 발명은 이러한 문제를 완전히 해결한 것으로서, 운전자의 고개위치 및 차선변경과 무관하게, 운전자의 졸음여부를 정확하게 판단할 수 있는 적절한 감지센서와 졸경우 운전자를 깨울 수 있는 알람장치를 안경에 설치한 것이 특징이다. 이것은 졸음오판율이 거의 0%이고, 소형경량이며, 장착과 탈착이 가능하다.

Description

적외선 센서 안경{ An IR sensor equipped glasses }

본 발명은 운전자를 위한 졸음방지용 안경에 관한 것이다. 즉, 기존의 졸음방지용 장치와 달리, 본 발명은 운전자의 졸음 여부를 판단할 수 있는 모듈(센서부, 신호처리부 및 알람부)을 안경에 설치한 것으로, 졸음판단의 정확도를 높이고, 소형경량화를 추구했다.

도 1은 통상의 안경테를 보인 것이다. 일반적으로 안경테는 렌즈를 고정시키는 렌즈틀(11)과 렌즈틀(11)의 바깥쪽으로 두텁게 형성된 외곽부(12), 및 외곽부(12)와 경첩(16)을 통해 연결된 안경다리부(13)로 구성된다. 좀더 상세하게 상기 안경다리부(13)는 그 것의 한쪽 끝에는 귀걸개(15)가 형성되어 있고, 그 반대쪽에는 인접부(14)가 형성되어 경첩(16)을 통해 렌즈틀(11)의 외곽부(12)와 연결된다

지금까지 상품이나 산업재산권으로 소개된 졸음방지장치로는 졸음방지 귀걸이(상품화되어 판매중), 눈동자 관측카메라를 이용한 졸음방지장치(등록특허10-0762733,졸음운전방지시스템및그방법; 등록특허10-0766592: 홍체반사영상기반졸음방지장치및방법) 및 차선이탈감지용 졸음방지장치(아이디어) 등 3종류가 있다. 그러나 이들은 센서배치, 구성 및 특성상의 문제로 졸지않는 상황에서도 알람이 울리리는 경우가 흔하게 발생하고, 특히 후자 2개는 카메라를 이용하므로 구성도 아주 복잡하며, 가격도 비싸다.

먼저, 이미 상품화된 귀걸이형 장치는 운전자가 고개를 숙이면 알람(또는 진동)이 울리기 때문에, 졸지않고 고개만 숙여도 알람이 울리고, 졸더라도 고개를 숙이지 않으면(또는 고개를 옆으로 흔들거나 운전석 의자 배개에 기댈 경우) 알람(또는 진동)이 울리지 않는 단점이 있다.

둘째, 눈동자 관측 카메라를 이용한 졸음방지장치는 운전석 앞쪽에 설치된 카메라가 눈동자를 관측하다가 눈까풀이 감겨있는 시간이 길거나(등록특허10-0762733) 동공이 카메라에서 사라지면(등록특허10-0766592), 알람이 울린다. 이런 장치는 강한 산란광이 입사하거나 운전자가 고개를 숙이거나 돌려도 오동작할 수 있다. 이들은 무엇보다도 구성이 복잡하고, 설치비가 비싸며, 특히 가시광 카메라를 사용하는 경우엔 운전자가 썬글라스를 착용하면 무용지물이 된다.

끝으로, 차선감지용 카메라를 이용한 차선이탈감지용 졸음방지장치의 개념은 운전도중 졸지않고 차선변경만 해도 알람이 울리며, 졸더라도 차선을 변경하지 않으면, 알람이 울리지 않아 앞차와 추돌사고가 발생할 수도 있다.

전술한 바와 같이, 기존의 졸음방지장치는 3 종류가 소개되어 있는데, 기존의 발명품들이 갖는 단점을 좀더 상세하게 논의하면 다음과 같다.

① 졸음방지 귀걸이: 전원버튼을 켠 후, 귀에 걸어 사용하는데, 각도조절 버튼이 있어, 이것으로 설정한 각도(통상 30°) 이상으로 고개를 숙일 경우 알람이 울린다. 이것은 졸지 않더라도 고개를 숙이면 알람이 동작하며, 또한 안경을 쓴 사람에게는 안경다리가 귀걸이 부분과 겹쳐지므로 착용감이 불편하다는 단점이 있다.

② 눈동자 관측 카메라를 이용한 졸음방지장치 : 이런 류의 장치는 산업재산권으로 2개가 소개되어 있다. 하나(등록특허10-0762733)는 엄지손가락 만한 카메라를 차량 앞 유리창 틀에 설치하고, 여타장치는 차량 내부의 적당한 곳에 부착한다. 소형 모니터로 눈을 촬영한 모습을 볼 수 있고, 모니터 옆에 부착된 카메라는 눈 깜빡임 주기로 눈의 위치를 확인하며, 중앙처리부는 눈의 개폐 여부와 눈을 감고있는 시간 등을 계산하여 졸음여부를 결정하여 경보음을 울려준다. 다른 하나(등록특허10-0766592)는 운전자 얼굴에 근적외선을 조사하고, 카메라로 얼굴을 촬영하면서, 반사율이 높은 홍채 위에 맺힌 광원의 상을 검색한 후, 이 상의 변형에 따라 눈의 감김을 판단하는 것인데, 그 지속시간을 토대로 졸음여부를 판단하여 알람을 울려준다. 후자는 근적외선을 사용함으로써, 전자의 취약점(산란 가시광에 의한 오판)을 보완(카메라폰도 사용가능)한 것이지만 차량내 배치 등 운용개념에 대한 설명이 없는 것으로 보아 운용개념이 전자와 같을 것으로 추정된다.

어쨋든, 상기 방법들은 카메라의 추적성이 없어 눈을 항상 감시하기 곤란하고 휴대할 수도 없다. 특히, 가시광 카메라센서의 경우엔 운전자가 썬글라스를 끼고 있으면, 적외선조차도 통과하기 어려우므로 무용지물이 된다는 단점이 있다.

③ 차선이탈감지용 졸음방지장치 : 카메라를 이용하여 차량과 차선 간의 간격을 감시함으로써, 운전자의 졸음상태를 판단하는데, 운전중 졸지 않더라도 차선에 접근하거나 멀어지거나 차선을 변경하는 경우는 항다반사이므로 오판할 확률이 가장 크다.

위에서 살펴본 바와 같이, 상기 장치들은 정상적인 동작상태에서, 졸지않더라도 알람이 울리는 경우가 흔하게 발생하는데, 그 원인은 센서의 특성과 설치위치 및 운전자의 졸음여부를 판단하는 기준으로부터 비롯된다. 이래서, 본 발명이 해결할 과제를 도출하려면, 먼저 졸음의 외형적 변화메카니즘을 고찰해야 한다. 즉, 운전자가 졸면, 먼저 정신이 혼미해지고, 거의 동시에 눈이 감기며, 그 다음엔 고개가 숙여지고, 손(근육)에 힘이 빠지며(이완되며), 결국 차선을 벗어나는 꼴로 나타난다. 이러한 졸림 메카니즘을 보면, 눈이 감기는 것이 가장 직접적인 것이고, 고개가 숙여지는 것은 시간상 후속적인 것이며, 차선을 이탈하는 것은 맨 나중에 나타난다. 따라서 눈꺼풀의 감김현상을 감시하는 것이 가장 직접적이고, 정확한 졸음 판단기준임을 알 수 있다.

이러한 분석을 토대로, 본 발명이 해결해야 할 과제를 정리하면 다음과 같다. 첫째, 운전자의 졸음여부를 판단하는 방법은 직접적이며 정확해야 하기 때문에. 눈꺼풀의 감김현상을 졸음판단의 기준으로 잡는다. 이때, 평상시 눈깜빡임과 졸릴 때 눈감김 시간은 서로 다르기 때문에 이 점도 고려해야 한다.

둘째, 상기 ②번 예(눈동자 관측 카메라를 이용한 졸음방지장치)로 부터 알 수 있듯이, 눈꺼풀 감김현상을 졸음판단의 기준으로 잡았다 해도 카메라가 차량 내부에 고정되어 있으므로 운전자의 눈을 추적하지 못하여 오판하게 된다. 이런 이유로 센서는 운전자의 눈을 상시 추적할 수 있는 위치에 있어야 한다.

셋째, 본 발명은 운전중에만 사용한다기 보다는 졸음을 쫓고 싶어하는 수험생이나 보초병 등도 착용할 수 있어야 하고, 또 원래 안경을 쓰는 사람들을 위해 장착 및 탈착할 수 있도록 설계해야 한다.

상기 본 발명이 극복해야 할 과제들에 대한 해결수단을 각 과제와 대비하여 도출하면 다음과 같다.

[1] 첫째 조건으로 부터, 졸음을 판단하는 직접적이고 정확한 방법으로서 눈꺼풀 감김현상을 관측하게 한다(이러한 기준은 과거 발표된 산업재산권(등록특허10-0762733, 등록특허10-0766592)에서도 이용된 바 있으나 카메라가 운전자 눈을 추적하지 못하기 때문에 효과적이지 않았다.) 사람들은 눈을 자주 깜빡이는데, 이 시간은 대략 1/16~1/8초이며, 최대 1초 이내의 깜빡임 현상은 운전자가 맨정신으로 운전하는 것으로 판단하고, 그 이상이면, 운전자가 졸리는 것으로 판단하게 한다. 운전중에 피곤하여 눈을 다소 길게(1~1.5초) 감았다 뜨는 것도 피곤한 것인 만큼, 운전자가 졸리는 것으로 판단한다(실험상 100km/h 속도로 달릴 때, 약 1.5초 이상 눈을 감으면 공포감을 느낀다.). 따라서 눈감고 있는 시간이 1초 이상이면, 알람(경고음 또는 진동)을 울려 운전자를 깨우게 한다.

[2] 눈감김을 관측하는 센서는 반드시 카메라일 필요는 없다. 사실 카메라 시스템은 설치비가 너무 비싸고 복잡하다. 본 발명의 센서자격이란 눈을 감았는지 떴는지만 알 수 있으면, 그것으로 충분하다. 즉, 눈동자와 눈꺼풀(눈을 감았을 때) 또는 눈 근처의 살갖을 구분할 수 있으면 된다. 칠흙같은 밤에도 운전하므로 눈동자와 눈꺼풀을 구별하는 센서는 적외선(Infrared : IR) 센서이어야 하며, 대낮 운전을 가정하면 태양광(3-5um의 중파장 적외선이 많음)의 영향이 크므로 장파장(8-12um)의 적외선 센서가 적합하다. 또한 단일 화소의 검출기로 구성된 센서라도 상기 목적달성에는 충분하기 때문에 본 발명의 적외선 센서는 단일 화소를 갖는 장파장 적외선 센서(single element long wave length IR sensor :SLIR sensor)가 바람직함을 알 수 있다.

[3] 둘째 조건으로부터, 본 발명에 사용될 센서는 반드시 운전자 눈을 추적할 수 있어야 한다. 기존 예(등록특허10-0762733, 등록특허10-0766592)들의 경우, 카메라가 차량 내부의 전방 유리창 어딘가에 고정되어 있으므로 운전자가 고개를 돌리면 눈의 위치를 추적할 수 없다. 이를 개선하려면 센서를 얼굴에 가까이 고정시키되, 운전자가 얼굴을 돌리면 센서도 함께 따라 움직이게 하는 방법을 모색해야 한다.

[4] 셋째 조건에 의하면, 본 발명의 사용자를 운전자에게만 국한하지 않고, 졸음을 쫓고 싶어하는 수험생이나 보초병 등도 착용할 수 있도록 장착과 탈착이 용이해야 하며, 휴대용(소형이며 경량)으로 설계한다.

위에서 언급한 해결수단을 종합하면, 본 발명에 대한 요구조건을 다음과 같이 요약할 수 있다. 본 발명은 상기 SLIR 센서를 사용하여 눈꺼풀 깜빡임을 관측하고, 눈 깜빡임 시간이 1초 이상이면 졸음으로 판단(신호처리부)하여 운전자를 깨우는 알람부(경고음 또는 진동)이 있는 것이다. 상기 SLIR 센서는 눈의 상태를 놓치지 않고 감시할 수 곳에 설치되어야 하고, 운전자의 졸음을 효과적으로 깨울 수 있어야 하므로 상기 모듈들(SLIR 센서부, 신호처리부 및 알람부)은 안경에 설치한다. 아울러, 운전자뿐만 아닌 보초병, 수험생 등도 사용할 수 있게 상기 모듈들은 안경에 장착하거나 탈착이 가능하도록 만든다.

현재 상품으로 판매중인 '졸음방지 귀걸이'는 가격이 싸다는 점에서 아주 획기적인 것이지만, 운전자의 졸음여부와 무관하게 고개를 숙이면 알람(또는 진동)이 울리고, 또 졸더라도 고개를 옆으로 흔들리거나 운전석 의자배개부분에 기댈 경우 알람이 동작하지 않는 등 오판하는 경우가 많다. 또, 안경을 쓴 경우, 안경다리와 '졸음방지 귀걸이'의 귀걸개가 서로 겹쳐 착용감이 좋지 않다는 단점이 있다.

또한, 산업재산권으로 소개된 '눈동자 관측카메라를 이용한 졸음방지장치'(등록특허10-0762733,졸음운전방지시스템및그방법; 등록특허10-0766592: 홍체반사영상기반졸음방지장치및방법)는 운전석 앞쪽에 설치된 카메라가 눈동자를 관측하다가 눈까풀이 감겨있는 시간이 특정시간보다 길어지면 알람기능이 동작된다. 이런 장치는 강한 산란광이 입사하거나 운전자가 고개를 숙이거나 돌려도 오동작할 수 있으며, 장치가 복잡하고 설치비가 비싸다. 또한 근적외선을 사용한다 해도 근적외선 조사장치가 추가되는 등 여전히 장비가 복잡하고, 추적성이 낮은 단점이 있다.

한편, 차선감시용 졸음방지장치는 아주 간접적인 졸음감시방식이며, 알람이 울린다해도 이미 사고난 상태에서 울릴 것이므로 추천할 만한 장치는 아니다.

본 발명은 상기 센서들이 갖는 구성, 배치 및 특성 등으로 나타난 문제를 완전히 해결한 것으로, 졸음(눈까플의 감김현상)여부를 정확하게 판단하여 깨울 수 있도록 적절한 장파장 IR 센서와 졸음판단 기능 및 알람 기능을 컴팩트하게 안경에 설치한 것이다. 기존의 발명과 비교하여 본 발명의 우수한 점은 다음과 같다.

첫째, 본 발명은 운전자의 눈의 상태를 상시 감시하되, 바로 옆에서 감시하므로 운전자 눈의 상태를 놓치지 않으므로 오판이 없다(상시감시 및 판단의 정확도가 높음).

둘째, 졸음감시센서로서 중파장이 아닌 장파장 IR 센서를 채택하므로 태양광하에서 뿐만 아니라 야간에도 정확하게(~100%) 판단할 수 있으며, 그 결과 별도의 근적외선 광원이 필요없다(장치의 단순화).

셋째, 감시센서 형태는 면(array)형 검출기가 아닌 단일화소검출기이므로 이와 결합되는 전자부가 단순하고(즉, 카메라처럼 눈동자 및 눈썹 등의 기하학적 요소를 감지할 필요없고, 이를 처리할 복잡한 졸음판단 알고리즘도 필요없음), 이 때문에 가격도 상대적으로 아주 저렴하다(가격의 경제성).

넷째, 본 발명은 눈의 깜빡임(눈을 감은상태, 뜬 상태 등 2개의 상태)을 촬영할 수 있는 SLIR 센서, 눈깜빡임 상태를 구분하되 그 주기의 지속성을 판단하는 신호처리부 및 그 신호처리부로부터 출력신호를 받아 스위칭 펄스를 발생시켜 경고음(또는 진동)을 울려주는 알람부로 구성되므로 크기가 작고 가벼워 착용하기 수월하다(소형이며 경량화).

다섯째, 본 발명은 졸음방지안경 전용으로 만들 수 있지만, 소형경량이므로 기존의 안경에 설치할 수도 있다. 즉, 썬글라스, 조광렌즈, 가디안 안경, 근시 및 원시용 안경 등 기존의 안경에 장착하고 탈착할 수 있게 만듦으로써, 운전자 뿐만 아니라 수험생, 보초병 등도 사용할 수 있게 했다(사용의 보편화).

도 1. 통상의 안경테 모습
도 2. 본 발명의 졸음방지용 센서 모듈에 대한 구성 및 기능도
도 3. 단일화소검출기로 구성된 센서부의 일 실시예
도 4. 본 발명의 구성 H/W 들이 안경에 설치된 모습의 일 실시예
도 5. 일반인에 대한 눈 감김시간, 횟수 및 수면여부 상태 간의 관계

본 발명은 졸음방지용 센서모듈(SLIR 센서와 신호처리부 및 알람부)를 안경에 설치한 것으로, 졸음판단의 정확도를 높이고, 구성을 단순화했으며, 소형화 및 경량화를 꾀했다. 상기 과제해결수단(4개 문제)로부터 본 발명의 구성, 기능 및 특징을 다음과 같이 설명할 수 있다.

도 2는 본 발명의 졸음방지용 센서 모듈에 대한 구성과 기능도를 보인 것이다. 도 2에 보인 것처럼, 졸음방지용 센서 모듈은 눈의 깜빡임(눈을 감은 상태와 뜬 상태 등 2개의 상태)을 감지하는 센서부(21)와, 상기 센서부(21)의 출력단과 연결되어 눈의 깜빡임 상태를 구별하되 눈 감김의 지속성을 판단하는 신호처리부(22)와, 이 신호처리부(22)로부터 출력되는 신호를 받아 스위칭하는 스위칭부(23)와, 상기 스위칭부(23)로부터 나온 스위칭 신호에 의해 경고음(또는 진동)을 울려주는 알람부(24), 및 상기 구성요소들(21 내지 24)에 전력을 공급하는 전원부(25)로 구성된다.

도 3은 통상의 안경테(도 1)에 졸음방지용 센서 모듈(도 2)을 설치한 일 실시 예를 보인 것이다. 상기 센서부(21)는 눈의 상태(뜨거나 감은 상태)를 감시하기에 최적의 위치인 렌즈틀의 외곽부(12) 또는 안경다리부(13)의 전반부에 해당하는 인접부(14)에 설치할 수 있는데, 도 3의 실시예에서 센서부(21)는 인접부(14)에 설치되어 있다. 또, 상기 신호처리부(22)는 안경다리부(13) 또는 인접부(14) 또는 센서부(21)와 함께 렌즈틀의 외곽부(12)에 설치하든지 또는 귀걸개(15)에 설치한다. 또한, 상기 알람부(24)는 귀 근처에 있는 것이 바람직하므로 귀걸개(15)에 설치하고, 전원부(25)도 그 무게를 지탱하기 수월한 안경다리부(13) 내부 또는 귀걸개(15)에 설치한다. 한편, 도 3에서 센서부(21), 신호처리부(22), 알람부(24) 및 전원부(25)를 서로 연결하는 도선은 안경다리부(13)의 내부에 설치하거나 안경다리부(13)에 내장된 금속을 사용한다.

도 3에서, 상기 센서부(21)는 눈꺼풀 깜빡임을 관측하는 것으로서, IR 센서로 구성하되, 눈을 감은 상태와 뜬 상태의 신호레벨을 정확하게 인식해야 하므로 2개의 검출기(예, photo-diode 또는 photo-transister 등)(26)를 이용하되(도 2), 하나는 눈동자를 관측하고, 다른 하나는 눈 주변을 관측하도록 배치한다(도 3). 도 4a는 2개의 검출기로 구성된 센서부(21)의 일 실시 예를 보인 것이다. 상기 검출기(26)들은 각각 자기의 시선(line of sight : LOS)을 전환하는 기능키(고각 조절키(31,32), 방위각 조절키(33,34))와, 두 검출기의 0점 레벨을 맞추는 리셋(reset)키(35)를 포함한다. 상기 검출기 시선의 고각은 각 검출기의 고각 조절키(31,32)로 소정의 각도 범위(약 ±15°)내에서 조절할 수 있고, 상기 검출기 시선의 방위각은 각 검출기의 방위각 조절키(33,34)로 소정의 각도 범위(약 ±15°)내에서 조절할 수 있다. 한편, 두 검출기는 각 화소위에 마이크로 렌즈가 설치되어 있으며, 그 마이크로 렌즈 시계(field of view : FOV)(36)는 3cm거리에서 원의 직경으로 환산하면 4mm 내외가 되게끔 설계한다. 도 2와 도 3에서 신호처리부(22)는 상기 센서부(21)를 구성하는 2개의 검출기(26)의 출력신호 간의 차이를 증폭하는 차동증폭부(221)와 신호 세기와 폭이 소정의 값 이하인 펄스를 필터링하는 펄스판단생성부(222), 및 그 펄스판단생성부(222)의 출력신호 레벨를 역전시키는 반전부(223)로 구성된다(도 4a). 도 2와 도 3에서 알람부(24) 신호처리부(22)의 반전부(223)로부터 출력되는 신호를 받아 스위칭하는 스위칭부(23)와, 이 스위칭부(23)로부터 나온 스위칭 펄스신호를 이용하여 스피커(도 2에서 sp)를 통해 경고음을 울려주거나 진동기(도 2에서 vib.)를 통해 진동을 발생시킨다.

도 4a에 보인 각 구성 모듈의 기능은 다음과 같다. 2개의 검출기중 하나는 눈 주변의 살갖을 관측하고(눈동자 바로 위 또는 아래의 살갖), 다른 하나는 눈동자를 향하게 한다. 눈동자의 온도는 살갖의 온도보다 상대적으로 낮은데(약 0.5도이하), 눈동자는 눈물로 덮혀 있어서 주변 공기와 접촉하여 다소 식어있기 때문이다. 따라서 눈을 뜬 상태에서는 두 검출기의 출력신호 레벨은 차이가 있으나, 눈을 감으면, 두 검출기 모두 살갖을 관측하므로 온도차가 거의 0이 되어 이둘의 출력신호 레벨은 오차범위 내에서 같게 된다(여기서 신호레벨의 차이가 있으면 1이고, 없으면 0이라 하자.). 따라서, 두 검출기의 출력신호를 차동증폭부(221)에 입력하여 그 차이를 증폭시킨 후, 그 결과를 반전부(222)에서 반전시키면, 눈을 감은 상태에서 신호는 1이고, 눈을 뜬 상태에서 신호레벨은 0을 출력하게 된다.

만일, 상기 센서부(21)에 1개의 검출기를 사용할 경우(도 4b), 도 2에 보인 차동증폭부(221)와 반전부(223)가 필요 없으므로 센서부(21)와 신호처리부(22)는 더욱 간단해지기는 하지만 이 방식은 검출기의 적분시간(integration time)을 조정하여 스위칭 펄스신호를 얻는 방식이므로 펄스의 세기가 비교적 약한 것이 단점이다. 이러한 이유로 양자효율이 큰 검출기를 선택해야 하며, 또 대낮에 사용하더라도 태양광에서 오는 중파장(3~5um) 적외선의 영향을 적게 받도록 장파장(8um이상) IR 검출기를 선택한다.

도 4b는 1개의 검출기(26)로 구성된 센서부(21)의 일 실시 예를 보인 것이다. 상기 센서부(21)는 상기 검출기(26)는 자기의 시선(line of sight : LOS)을 전환하는 기능키(고각 조절키(31), 방위각 조절키(33))가 있다. 상기 검출기 시선의 고각은 고각 조절키(31)로 소정의 각도 범위(약 ±15°)내에서 조절할 수 있고, 상기 검출기 시선의 방위각은 방위각 조절키(33)로 소정의 각도 범위(약 ±15°)내에서 조절할 수 있다. 한편, 검출기는 각 화소위에 마이크로 렌즈가 설치되어 있으며, 그 마이크로 렌즈 시계(field of view : FOV)(36)는 3cm거리에서 원의 직경으로 환산하면 4~8mm 범위 내에 있게끔 설계한다. 상기 센서부(21)가 1개의 검출기로 구성된 경우 눈을 뜬 상태에서는 온도가 낮아 신호의 크기가 0이고, 눈을 감은 상태에서는 온도가 비교적 높아 신호의 크기가 1이다.

졸음운전이란 운전자가 실제로 자면서 운전하는 것이 아니라 쏟아지는 잠 때문에 눈이 저절로 감기게 되고, 이런 상태가 심해져, 눈감은 시간이 다소 긴 상태에서 운전하는 것을 의미하는데, 이러다가 잠을 자게 되면 대형사고로 이어진다. 이런 사고를 막으려면, 막 졸리기 시작할 때 지체없이 경고알람을 발생시켜 운전자를 깨워야 한다. 도 5는 일반인들에 대하여, 눈을 감고 있는 시간과 횟수 간의 관계를 측정하여 그래프로 나타낸 것이다. 이로부터 깨어 있는 상태, 졸리는 상태 및 수면상태를 구분한 것이다. 그래프(도 5)로부터 알 수 있듯이, 깨어 있는 상태에서는 1분당 눈 깜빡임 횟수는 35~50 회이고, 눈을 감고 있는 시간은 0.1~0.15초 정도이고, 졸리는 상태에서는 1분당 눈 깜빡임 횟수는 15~25 회이고, 눈을 감고 있는 시간은 0.7~1.5초 정도이며, 수면상태에서는 1분당 눈 깜빡임 횟수는 0~1회이고, 눈을 감고 있는 시간은 약 6초 이상이다(눈을 감고 있는 상태에서, 심리적으로 평안하게 운전할 수 있는 시간은 대략 1초 가량된다. 이래서, 눈을 감은 후, 1초가 조금이라도 초과되면 알람이 울리게 한다.). 도 5에 의하면, 졸음은 눈을 감는 횟수와 비례하는 것이 아니고, 눈을 감고 있는 시간과 밀접하게 관련이 있으므로, 펄스폭≥1초이면, 졸음으로 판단하여, 스위칭 펄스를 발생시켜 알람부(24)에서 알람(진동 또는 경고음)이 울리게 해야 한다(도 2).

한편, 도 2에서 상기 알람부(24)는 진동(vibrator; vib.)이나 경고음(speaker; sp)을 발생하는 것을 사용하되, 보조석의 동승인을 방해되지 않게 하려면 진동이 좋고, 탑승인의 주의를 환기시키고자 할 땐, 경고음이 더 바람직하다. 이는 경고음을 동승인이 들으면, 졸고 있는 운전자를 적극적으로 깨울 수 있기 때문이다.

본 발명의 각 모듈은 안경의 내부에 설치하므로 센서부와 눈 간의 거리가 짧고, 상시 관측하므로 오류가 전혀 없다. 또한, 운전자뿐만 아닌 보초병, 수험생 등도 사용할 수 있도록 기존의 안경(썬글라스, 원시용, 근시용 안경 등)에 장착하거나 탈착시킬 수 있는 장점이 있다.

11.렌즈틀, 12.외곽부, 13.안경다리부,
14.인접부, 15.귀걸개, 16.경첩,
21.센서부, 22.신호처리부, 23.스위칭부
221.차동증폭부, 222.펄스판단생성부, 223.반전부,
24.알람부, 25.전원부. 26.검출기
31,32.고각 조절키, 33,34.방위각 조절키 35.리셋키

Claims (2)

1. 적외선을 감지하는 센서부(21)와, 상기 센서부(21)의 출력단과 연결되어 눈의 깜빡임 상태를 판단하는 신호처리부(22)와, 이 신호처리부(22)로부터 출력신호를 받아 경고를 발생시키는 알람부(24), 및 상기 구성 모듈(21,22,24)에 전력을 공급하는 전원부(25)가 설치된 통상의 졸음방지용 안경에 있어서,
   상기 센서부(21)는 안경테 렌즈틀(11)의 외곽부(12) 또는 안경다리부(13)의 인접부(14)에 설치되어 눈 깜빡임 상태를 관측하면서 입사되는 적외선 신호를 적분하는 것으로서, 1개의 IR 검출기(26)로 구성하되, 눈동자를 관측하도록 배치하며, 상기 검출기(26)는 시선을 전환하는 기능키(고각 조절키(31), 방위각 조절키(33))를 갖게 함으로써 검출기 시선의 고각과 방위각을 각각 ±15°각도 범위 내에서 조절할 수 있게 하고, 또 상기 검출기(26)는 각자 화소 위에 마이크로 렌즈를 설치하되, 그 마이크로 렌즈 시계(36)는 3cm 거리에서 4~8mm 범위의 지름을 갖는 원이 되도록 만들며,
   상기 신호처리부(22)는 안경다리부(13) 또는 센서부(21)와 함께 렌즈틀의 외곽부(12)에 설치하든지 귀걸개(15)에 설치되어 상기 센서부(21) 검출기(26)의 출력신호를 증폭하는 증폭부(221)와 눈을 감거나 떴을 때의 신호펄스를 구별해 필터링하는 펄스판단생성부(222)로 구성하고,
   상기 알람부(24)는 안경다리부(13)의 귀걸개(15)에 설치되어 신호처리부(22)의 반전부(223)로부터 출력신호를 받는 스위칭부(23)와, 이 스위칭부(23)로부터 나온 스위칭 펄스신호를 이용하여 스피커를 통해 경고음을 울려주거나 진동기를 통해 진동을 발생시키는 것을 특징으로 하는 졸음방지용 안경.
2. 제1항에 있어서, 상기 IR 검출기(26)는 1개 이상의 화소로 구성되며, 대낮에 사용하더라도 태양광에서 오는 중파장(3~5um) 적외선의 영향을 적게 받도록 장파장(8um이상) IR 검출기인 것을 특징으로 하는 졸음방지용 안경.

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