KR101463986B1

KR101463986B1 - 초음파 펄스 반향을 이용한 시각 보조 장치 및 그 제어방법

Info

Publication number: KR101463986B1
Application number: KR20130088816A
Authority: KR
Inventors: 김용태; 안봉영; 양지상; 도일; 임현균
Original assignee: 한국표준과학연구원
Priority date: 2013-07-26
Filing date: 2013-07-26
Publication date: 2014-12-05

Abstract

본 발명은 초음파 펄스를 이용하여 장애물을 감지함으로써 간편하고 경제적으로 시각 장애인의 보행의 편의와 안전을 크게 증대시킬 수 있는 시각 보조 장치에 관한 것이다. 본 발명의 일례와 관련된 시각 보조 장치는, 안경, 상기 안경에 구비되고, 초음파 펄스를 외부로 출력하는 초음파 발생부, 상기 안경에 구비되고, 상기 초음파 펄스를 감지하는 센서부, 상기 센서부의 감지 결과를 이용하여 상기 출력된 초음파 펄스가 외부 객체에 반사되어 되돌아오는 시간을 계측하고 상기 계측된 시간을 이용하여 상기 외부 객체까지의 거리를 측정하는 제어부 및 상기 측정된 외부 객체까지의 거리가 기 설정된 범위 이내인 경우 상기 제어부의 제어에 의하여 사용자에게 음향을 출력하여 상기 외부 객체의 존재를 인지시키는 음향발생모듈을 포함할 수 있다.

Description

초음파 펄스 반향을 이용한 시각 보조 장치 및 그 제어방법{The Device to Help Blind Person by Using the Ultrasonic Pulse Echo And the Method for Controlling thereof}

본 발명은 시각 장애인을 위한 시각 보조 장치 및 그 제어방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 초음파 펄스를 이용하여 장애물을 감지함으로써 간편하고 경제적으로 시각 장애인의 보행의 편의와 안전을 크게 증대시킬 수 있는 시각 보조 장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.

시력이나 시야, 안구 등 시각계의 불완전으로 시기능에 제한이 있는 시각 장애인은 일상생활이나 보행 시에 정상적인 활동을 자유롭게 하기 어렵다. 또한, 우리 사회에는 이러한 시각 장애인과 관련된 복지 제도의 열악 및 사회적 편견과 함께 보조 장비의 개발 미흡으로 인하여 시각 장애인들의 활동에 큰 제약이 있다.

일반적으로 시각 장애인의 청각이나 촉각은 비장애인에 비하여 매우 예민하며, 근래에는 시각 장애인이 보도 위를 감각적으로 느끼면서 걸어갈 수 있도록 일반도로와는 별도로 요철도로를 구비시켜 발바닥으로부터 느끼는 촉감을 통하여 원하는 목적지에 도달할 수 있도록 보행시설을 제공하고 있기도 하다.

그러나, 이러한 시각 장애인용 보행시설은 시설비용 및 공간적인 한계에 부딪혀 그 범위가 극히 제한되어 있고, 장애물이 없는 평지와 같은 장소에서만 그 보행효과를 얻을 수 있게 되어 시각 장애인이 비장애인처럼 활동하기에는 매우 역부족인 것이 현실이다.

최근에는 맹도견을 훈련시켜 시각 장애인과 함께 안전하게 보행할 수 있도록 하고 있으나, 이러한 조치 또한 맹도견을 훈련시키기 위한 비용 투자, 그리고 맹도견을 유지 보호하기 위한 부대시설 등을 감안하면 시각 장애인이 용이하게 사용하기에는 현실성이 없는 커다란 단점이 있었다.

또한, 아직까지는 일반인의 인식 상 맹도견에 대한 거부감을 갖는 경우도 많으며, 맹도견에 대한 출입이 자유롭지 않은 공간도 적지 않은 것이 실상이다.

이러한 고가의 비용 및 보행시설의 한계에 직면한 통상의 시각 장애인은 손쉽게 구할 수 있는 지팡이와 같은 도구를 이용하여 도로를 감각적으로 확인하면서 희망하는 목적지에 도달하거나, 다른 보호자와 함께 동반하여 보행할 수밖에 없는 현실이다.

그러나, 종래의 시각 보조 장치로서 통상의 지팡이는 시각 장애인이 지면에 두드리면서 장애물을 감지하는 것이기 때문에, 높은 위치에 있는 장애물의 경우에는 지팡이로 감지가 곤란하며, 이는 보행 시 시각 장애인의 안전을 위협할 수 있다는 문제점이 있었다.

또한, 원거리에 있는 장애물의 경우에는 지팡이가 닿을 수 없어 시각 장애인이 인지하기 힘들었으며, 원거리의 장애물에 대비하며 보행하기가 어려워 언제 발생할지 모르는 사고에 미연에 대처하기가 어렵고, 시각 장애인 본인에게 뿐만 아니라 주변의 다른 사람에게도 큰 불편을 줄 수 있다는 문제점이 있었다.

따라서, 간편하고 효율적인 방법으로 시각 장애인의 보행을 보조할 수 있는 시각 보조 장치의 개발이 요구되고 있는 실정이다.

대한민국 등록특허 제10-1255552호 대한민국 등록특허 제10-1117203호

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 초음파 펄스를 이용하여 장애물을 감지함으로써 간편하고 경제적으로 시각 장애인의 보행의 편의와 안전을 크게 증대시킬 수 있는 시각 보조 장치 및 그 제어방법을 사용자에게 제공하는 데 그 목적이 있다.

구체적으로, 본 발명은 주파수 펄스를 이용하여 장애물을 감지함으로써 원거리의 장애물이나 높은 위치의 장애물도 사용자에게 인식시킬 수 있는 시각 보조 장치를 사용자에게 제공하는 데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 장애물의 거리나 위치에 따라 음향이나 진동을 달리하여 사용자가 장애물의 대략적인 거리나 위치를 판단하게 할 수 있는 시각 보조 장치를 사용자에게 제공하는 데 그 목적이 있다.

한편, 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일례와 관련된 시각 보조 장치는, 안경, 상기 안경에 구비되고 초음파 펄스를 외부로 출력하는 초음파 발생부, 상기 안경에 구비되고 상기 초음파 펄스를 감지하는 센서부, 상기 센서부의 감지 결과를 이용하여 상기 출력된 초음파 펄스가 외부 객체에 반사되어 되돌아오는 시간을 계측하고 상기 계측된 시간을 이용하여 상기 외부 객체까지의 거리를 측정하는 제어부 및 상기 측정된 외부 객체까지의 거리가 기 설정된 범위 이내인 경우 상기 제어부의 제어에 의하여 사용자에게 음향을 출력하여 상기 외부 객체의 존재를 인지시키는 음향발생모듈을 포함할 수 있다.

또한, 상기 음향발생모듈은 상기 사용자의 귀에 삽입되어 상기 음향을 출력하는 이어폰으로서 상기 음향으로 인한 소음의 발생을 저감시킬 수 있다.

상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 일례와 관련된 시각 보조 장치는, 안경, 상기 안경에 구비되고 초음파 펄스를 외부로 출력하는 초음파 발생부, 상기 안경에 구비되고 상기 초음파 펄스를 감지하는 센서부, 상기 센서부의 감지 결과를 이용하여 상기 출력된 초음파 펄스가 외부 객체에 반사되어 되돌아오는 시간을 계측하고 상기 계측된 시간을 이용하여 상기 외부 객체까지의 거리를 측정하는 제어부 및 상기 측정된 외부 객체까지의 거리가 기 설정된 범위 이내인 경우 상기 제어부의 제어에 의하여 사용자에게 진동을 출력하여 상기 외부 객체의 존재를 인지시키는 진동발생모듈을 포함할 수 있다.

또한, 상기 사용자가 상기 외부 객체까지의 거리를 인식하도록 상기 측정된 외부 객체까지의 거리에 대응하여 상기 음향 또는 상기 진동이 조절될 수 있다.

또한, 상기 음향 또는 상기 진동은 기 설정된 시간 간격으로 발생되고, 상기 측정된 외부 객체까지의 거리에 대응하여 상기 시간 간격이 조절될 수 있다.

또한, 상기 측정된 외부 객체까지의 거리에 대응하여 상기 음향의 세기 또는 상기 진동의 세기가 조절될 수 있다.

또한, 상기 초음파 발생부는 복수이고, 상기 복수의 초음파 발생부는 상기 안경에 서로 이격되어 구비되며, 상기 제어부는 상기 복수의 초음파 발생부에서 출력된 상기 복수의 초음파 펄스 각각이 상기 외부 객체에 반사되어 상기 초음파 센서부로 돌아오는 시간을 계측하여 상기 외부 객체의 위치를 측정할 수 있다.

또한, 상기 센서부는 상기 사용자의 보행 방향을 감지하고, 상기 감지된 사용자의 보행 방향을 이용하여 설정된 보행 구역 내에 상기 외부 객체가 위치하는 경우, 상기 제어부는 상기 음향 또는 상기 진동이 출력되도록 제어할 수 있다.

또한, 상기 측정된 외부 객체의 위치에 대응하여 상기 음향 또는 상기 진동이 조절될 수 있다.

또한, 상기 측정된 외부 객체의 위치가 상기 사용자의 전방인 경우, 상기 음향 또는 상기 진동은 양쪽에서 출력되고, 상기 측정된 외부 객체의 위치가 상기 사용자의 좌측인 경우, 상기 음향 또는 상기 진동은 왼쪽에서 출력되며, 상기 측정된 외부 객체의 위치가 상기 사용자의 우측인 경우, 상기 음향 또는 상기 진동은 오른쪽에서 출력될 수 있다.

또한, 상기 복수의 초음파 발생부 중 적어도 하나는 상기 사용자의 시선 방향으로 상기 초음파 펄스를 출력하고, 상기 복수의 초음파 발생부 중 적어도 하나는 상기 사용자의 보행 방향으로 상기 초음파 펄스를 출력할 수 있다.

또한, 상기 초음파 발생부는 상기 안경의 렌즈 부분에 구비될 수 있다.

한편, 상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일례와 관련된 시각 보조 장치의 제어방법은, 초음파 발생부가 초음파 펄스를 외부로 출력하는 단계, 상기 출력된 초음파 펄스가 외부 객체에 반사되어 센서부로 되돌아오는 단계, 상기 센서부가 상기 되돌아온 초음파 펄스를 감지하는 단계, 상기 출력된 초음파 펄스가 상기 센서부로 되돌아오는 데 걸리는 시간을 계측하는 단계, 상기 계측된 시간을 이용하여 상기 외부 객체까지의 거리를 측정하는 단계 및 상기 측정된 거리가 기 설정된 수치 이내인 경우 사용자에게 상기 외부 객체의 존재를 인지시키기 위하여 음향 또는 진동을 출력하는 단계를 포함할 수 있다.

한편, 상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 일례와 관련된 시각 보조 장치의 제어방법은, 복수의 초음파 발생부가 복수의 초음파 펄스를 외부로 출력하는 제 1 단계, 상기 출력된 복수의 초음파 펄스가 외부 객체에 반사되어 센서부로 되돌아오는 제 2 단계, 상기 센서부가 상기 되돌아온 복수의 초음파 펄스를 감지하는 제 3 단계, 상기 출력된 복수의 초음파 펄스 각각이 상기 센서부로 되돌아오는 데 걸리는 시간을 계측하는 제 4 단계, 상기 계측된 시간을 이용하여 상기 외부 객체의 위치를 측정하는 제 5 단계 및 상기 측정된 위치가 기 설정된 수치 이내인 경우 사용자에게 상기 외부 객체의 존재를 인지시키기 위하여 음향 또는 진동을 출력하는 제 6단계를 포함할 수 있다.

또한, 상기 센서부는 상기 사용자의 보행 방향을 감지하고, 상기 제 6 단계는, 상기 감지된 사용자의 보행 방향을 이용하여 설정된 보행 구역 내에 상기 외부 객체가 위치하는 경우 상기 음향 또는 상기 진동이 출력하는 단계일 수 있다.

한편, 시각 보조 장치의 제어방법을 수행하기 위하여 디지털 처리 장치에 의해 실행될 수 있는 명령어들의 프로그램이 유형적으로 구현되어 있고, 상기 디지털 처리 장치에 의해 판독될 수 있는 기록매체에 있어서, 상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일례와 관련된 시각 보조 장치의 제어방법은, 복수의 초음파 발생부가 복수의 초음파 펄스를 외부로 출력하는 제 1 단계, 상기 출력된 복수의 초음파 펄스가 외부 객체에 반사되어 센서부로 되돌아오는 제 2 단계, 상기 센서부가 상기 되돌아온 복수의 초음파 펄스를 감지하는 제 3 단계, 상기 출력된 복수의 초음파 펄스 각각이 상기 센서부로 되돌아오는 데 걸리는 시간을 계측하는 제 4 단계, 상기 계측된 시간을 이용하여 상기 외부 객체의 위치를 측정하는 제 5 단계, 상기 측정된 위치가 기 설정된 수치 이내인 경우 사용자에게 상기 외부 객체의 존재를 인지시키기 위하여 음향 또는 진동을 출력하는 제 6단계를 포함할 수 있다.

본 발명은 초음파 펄스를 이용하여 장애물을 감지함으로써 간편하고 경제적으로 시각 장애인의 보행의 편의와 안전을 크게 증대시킬 수 있는 시각 보조 장치 및 그 제어방법을 사용자에게 제공할 수 있다.

구체적으로, 본 발명은 주파수 펄스를 이용하여 장애물을 감지함으로써 원거리의 장애물이나 높은 위치의 장애물도 사용자에게 인식시킬 수 있는 시각 보조 장치를 사용자에게 제공할 수 있다.

또한, 본 발명은 장애물의 거리나 위치에 따라 음향이나 진동을 달리하여 사용자가 장애물의 대략적인 거리나 위치를 판단하게 할 수 있는 시각 보조 장치를 사용자에게 제공할 수 있다.

한편, 본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 일 실시례를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명에 적용될 수 있는 시각 보조 장치의 블록 구성도의 일례를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 시각 장애인을 위한 시각 보조 장치가 적용된 안경의 일례와 관련된 개념도를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 시각 장애인을 위한 시각 보조 장치가 적용된 안경의 다른 일례와 관련된 개념도를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 일례와 관련된 시각 보조 장치(10)를 제어하는 방법을 설명하기 위한 순서도이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시례에 대해서 설명한다. 또한, 이하에 설명하는 일 실시례는 특허청구범위에 기재된 본 발명의 내용을 부당하게 한정하지 않으며, 본 실시 형태에서 설명되는 구성 전체가 본 발명의 해결 수단으로서 필수적이라고는 할 수 없다.

종래에는 시각 장애인의 보행을 보조하기 위한 시각 보조 장치로서 지팡이가 널리 사용되었다.

그러나, 지팡이를 이용하는 경우에는 시각 장애인이 장애물 존재를 감지할 수 있는 범위가 제한될 수 있으며, 시각 장애인의 보행을 보다 효율적으로 보조할 수 없다는 문제점이 있었다. 특히, 높은 곳에 위치한 장애물이나 먼 거리의 장애물에 대한 인지가 어렵다는 문제점이 있었다.

본 발명은 초음파 펄스를 이용하여 효율적으로 시각 장애인의 보행을 보조할 수 있는 시각 보조 장치 및 그 제어방법을 제안하고자 한다.

이하에서는, 본 발명이 제안하는 시각 보조 장치에 대하여 구체적으로 설명한다.

도 1은 본 발명에 적용될 수 있는 시각 보조 장치의 블록 구성도의 일례를 나타낸 것이다.

상기 시각 보조 장치(10)는 출력부(100), 센서부(200), 통신부(300), 제어부(400), 전원공급부(500), 메모리(600), 인터페이스부(700) 등을 포함할 수 있다. 단, 도 1에 도시된 구성요소들이 필수적인 것은 아니어서, 그보다 많은 구성요소들을 갖거나 그보다 적은 구성요소들을 갖는 시각 보조 장치가 구현될 수도 있다.

이하, 상기 구성요소들에 대해 차례로 살펴본다.

먼저, 출력부(100)는 시각, 청각 또는 촉각 등과 관련된 출력을 발생시키기 위한 것으로, 이에는 초음파 발생부(110), 음향발생모듈(120), 진동발생모듈(130), 조명부(140) 등이 포함될 수 있다.

초음파 발생부(110)는 시각 장애인을 위한 시각 보조 장치(10)에서 시각 장애인의 보행을 방해할 수 있는 장애물과 같은 소정의 외부 객체까지의 거리나 소정의 외부 객체의 위치를 측정하기 위하여 초음파를 생성하고 출력하기 위한 구성이다.

초음파 발생부(110)에서 출력되는 초음파는 20 ㎑ 보다 큰 주파수를 가지며, 인간의 가청 주파수 대역인 16 ㎑ ~ 20 ㎑ 범위를 넘기 때문에 인간이 청각을 이용하여 들을 수 없다. 단, 초음파 발생부(110)에서 출력된 초음파 펄스는 센서부(200)에 의하여 감지될 수 있다.

이러한 초음파 발생부(110)는 보다 상세한 외부 객체 위치 정보를 측정하기 위하여 복수로 구비될 수도 있으며, 복수의 초음파 발생부는 서로 이격된 거리에 구비될 수 있다.

또한, 복수의 초음파 발생부(110)는 서로 다른 방향으로 초음파 펄스를 출력하여 여러 방향에 존재할 수 있는 외부 객체를 감지할 수 있다.

일례로, 복수의 초음파 발생부(110) 중 일부는 사용자의 시선 방향으로 초음파 펄스를 출력하여 윗부분에 존재하는 외부 객체를 감지할 수 있으며, 복수의 초음파 발생부(110) 중 일부는 사용자의 보행 방향으로 초음파 펄스를 출력하여 아랫부분에 존재하는 외부 객체를 감지할 수 있다.

또한 초음파 발생부(110)는 여러 개의 중심주파수를 이용할 수 있다. 일례로, 초음파 펄스의 중심주파수를 30 ㎑, 60 ㎑, 180 ㎑의 3개 정도로 교차 발진하여 정밀한 위치 정보 수집이 가능하도록 할 수 있다.

음향발생모듈(120)은 통신부(300)로부터 수신되거나 메모리(600)에 저장된 오디오 데이터를 출력할 수 있다. 음향발생모듈(120)은 본 발명의 시각 보조 장치(10)에서 수행되는 기능(예를 들어, 외부 객체의 존재 경보)과 관련된 음향 신호를 출력하기도 한다.

음향발생모듈(120)에는 스피커(speaker)(122), 이어폰(earphone)(124) 등이 포함될 수 있다. 음향발생모듈(120)로 이어폰(124)을 사용하여 사용자의 귀에 삽입하여 음향을 출력하는 경우에는 사용자의 주위에 상기 음향으로 인한 소음의 발생을 저감시킬 수 있다는 장점이 있다.

또한, 본 발명에 적용 가능한 음향발생모듈(120)의 다른 실시례로서 골전도 자극 방법을 이용하여 음향을 출력할 음향 신호를 출력할 수도 있다. 상기 골전도 자극은 귀의 뒤쪽이나 위쪽 등에 장착되어 사용자의 골(bone)을 통해 음향 신호를 전달하므로 사용자의 외이도를 막지 않을 수 있다.

음향발생모듈(120)은 외부 객체의 거리에 따라 음향을 다르게 출력하여 사용자가 음향을 듣고서 외부 객체의 거리를 인지하게 할 수 있다. 또는, 음향발생모듈(120)은 외부 객체의 위치에 따라 음향을 다르게 출력하여 사용자가 외부 객체의 위치를 인지하게 할 수 있다.

예를 들어, 음향발생모듈(120)에서 출력되는 음향은 일정한 시간 간격으로 발생되는 신호음으로서 사용자가 외부 객체에 가까워질수록 신호음의 간격을 빠르게 설정하도록 할 수 있다.

또는, 사용자가 외부 객체에 가까워질수록 음향발생모듈(120)에서 출력되는 음향의 세기를 크게 설정하도록 할 수도 있다.

진동발생모듈(130)은 사용자가 느낄 수 있는 진동과 같은 다양한 촉각 효과를 발생시킬 수 있다. 진동발생모듈(130)이 발생하는 진동의 세기와 패턴 등은 제어부(400)에 의하여 제어될 수 있다. 예를 들어, 서로 다른 진동을 합성하여 출력하거나 순차적으로 출력할 수도 있다.

진동발생모듈(130)은 진동 외에도 접촉 피부면에 대해 수직 운동하는 핀 배열, 분사구나 흡입구를 통한 공기의 분사력이나 흡입력, 피부 표면에 대한 스침, 전극(eletrode)의 접촉, 정전기력 등의 자극에 의한 효과와 흡열이나 발열 가능한 소자를 이용한 냉온감 재현에 의한 효과 등 다양한 촉각 효과를 발생시킬 수 있다.

진동발생모듈(130)은 직접적인 접촉을 통해 촉각 효과의 전달할 수 있을 뿐만 아니라, 사용자의 근 감각을 통해 촉각 효과를 느낄 수 있도록 구현할 수도 있다.

진동발생모듈(130)은 외부 객체의 거리에 따라 음향을 다르게 출력하여 사용자가 진동을 듣고서 외부 객체의 거리를 인지하게 할 수 있다. 또는, 진동발생모듈(130)은 외부 객체의 위치에 따라 음향을 다르게 출력하여 사용자가 외부 객체의 위치를 인지하게 할 수 있다.

예를 들어, 진동발생모듈(130)에서 출력되는 진동은 일정한 시간 간격으로 발생되며 사용자가 외부 객체에 가까워질수록 진동의 간격을 빠르게 설정하도록 할 수 있다.

또는, 사용자가 외부 객체에 가까워질수록 진동발생모듈(130)에서 출력되는 진동의 세기를 크게 설정하도록 할 수도 있다.

이러한 진동발생모듈(130)은 시각 보조 장치(10)의 구성 태양에 따라 2개 이상이 구비될 수도 있다.

또한, 진동발생모듈(130)은 시각 보조 장치(10)의 사용자에게 안내정보에 따른 올바른 이동 방향을 제시할 수 있다. 이를 위하여 진동발생모듈(130)의 전, 후, 좌, 우 진동 중 적어도 하나를 이용하여 올바른 이동 방향을 사용자에게 제시할 수 있다.

조명부(140)는 야간이나 어두운 공간에서 시각 보조 장치(10)를 식별을 위하여 조명을 하기 위한 구성이다.

상기 조명부(140)는 액정 디스플레이(liquid crystal display, LCD), 박막 트랜지스터 액정 디스플레이(thin film transistor-liquid crystal display, TFT LCD), 유기 발광 다이오드(organic light-emitting diode, OLED), 플렉시블 디스플레이(flexible display) 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.

한편, 센서부(200)는 초음파 센서부(210)와 경로 센서부(220) 등을 포함할 수 있다.

초음파 센서부(210)는 초음파 펄스를 감지하여 시각 보조 장치(10)의 동작을 제어하기 위한 센싱 신호를 발생시킬 수 있다. 즉, 초음파 발생부(110)에서 출력된 초음파 펄스가 사용자의 보행 경로 중에 있는 장애물 등의 외부 객체에 반사되어 되돌아오는 경우, 반사된 초음파 펄스를 감지할 수 있으며, 이는 외부 객체까지의 거리나 위치를 측정하는 데 이용될 수 있다.

경로 센서부(220)는 사용자의 보행 방향 등을 감지하여 시각 보조 장치(10)의 동작을 제어하기 위한 센싱 신호를 발생시킬 수 있다. 이러한 경로 센서부(220)는 가속도 센서 등으로 구성될 수 있다.

한편, 통신부(300)는 시각 보조 장치(10)와 무선 통신 시스템 사이 또는 시각 보조 장치(10)와 시각 보조 장치(10)가 위치한 네트워크 사이의 무선 통신을 가능하게 하는 하나 이상의 모듈을 포함할 수 있다. 예를 들어, 통신부(300)는 이동통신 모듈(310), 유/무선 인터넷 모듈(320), 근거리 통신 모듈(330) 및 위치정보 모듈(340) 등을 포함할 수 있다.

이동통신 모듈(310)은, 이동 통신망 상에서 기지국, 외부의 단말, 서버 중 적어도 하나와 무선 신호를 송수신한다. 상기 무선 신호는, 음성 호 신호, 화상 통화 호 신호 또는 문자/멀티미디어 메시지 송수신에 따른 다양한 형태의 데이터를 포함할 수 있다.

유/무선 인터넷 모듈(320)은 무선 인터넷 접속을 위한 모듈을 말하는 것으로, 시각 보조 장치(10)에 내장되거나 외장될 수 있다.

상기 무선 인터넷의 기술로는 WLAN(Wireless LAN)(Wi-Fi), Wibro(Wireless broadband), Wimax(World Interoperability for Microwave Access), HSDPA(High Speed Downlink Packet Access), LTE(Long Term Evolution) 등이 이용될 수 있다.

근거리 통신 모듈(330)은 근거리 통신을 위한 모듈을 말한다. 상기 근거리 통신(short range communication)의 기술로는 블루투스(Bluetooth), RFID(Radio Frequency Identification), 적외선 통신(IrDA, infrared Data Association), UWB(Ultra Wideband), ZigBee 등이 이용될 수 있다.

위치정보 모듈(340)은 시각 보조 장치(10)의 위치를 획득하기 위한 모듈로서, 그의 대표적인 예로는 GPS(Global Position System) 모듈이 있다. 현재 기술에 의하면, 상기 위치정보 모듈(340)은 3개 이상의 위성으로부터 떨어진 거리 정보와 정확한 시간 정보를 산출한 다음 상기 산출된 정보에 삼각법을 적용함으로써, 위도, 경도, 및 고도에 따른 3차원의 현 위치 정보를 정확히 산출할 수 있다. 현재, 3개의 위성을 이용하여 위치 및 시간 정보를 산출하고, 또 다른 1개의 위성을 이용하여 상기 산출된 위치 및 시간 정보의 오차를 수정하는 방법이 널리 사용되고 있다.

또한, 위치정보 모듈(340)은 현 위치를 실시간으로 계속 산출함으로써 속도 정보를 산출할 수도 있다.

한편, 제어부(400)는 통상적으로 본 발명의 시각 보조 장치(10)의 전반적인 동작을 제어한다.

예를 들어, 제어부(400)는 초음파 발생부(110)에서 발생한 초음파 펄스가 외부 객체에 반사되어 센서부(200)에 되돌아와 감지되는 경우, 상기 초음파 펄스가 센서부(200)에 되돌아오는 데 걸리는 시간을 계측할 수 있다. 상기 계측된 시간을 이용하여 제어부(400)는 외부 객체까지의 거리를 측정할 수 있다.

또한, 상기 초음파 발생부(110)가 복수로서 복수의 초음파 펄스가 출력되는 경우, 제어부(400)는 상기 복수의 초음파 펄스 각각이 외부 객체에 반사되어 센서부(200)에 되돌아오는 시간을 측정하고, 이를 이용하여 외부 객체의 위치를 측정할 수 있다.

한편, 전원공급부(500)는 제어부(400)의 제어에 의해 외부의 전원, 내부의 전원을 인가받아 각 구성요소들의 동작에 필요한 전원을 공급한다.

한편, 메모리(600)는 제어부(400)의 처리 및 제어를 위한 프로그램이 저장될 수도 있고, 입/출력되는 데이터들(예를 들어, 경보를 위한 음향이나 진동 데이터, 측정된 외부 객체의 거리나 위치 정보 등)의 임시 저장을 위한 기능을 수행할 수도 있다. 또한, 메모리(600)에는 상기 데이터들 각각에 대한 사용 빈도도 함께 저장될 수 있다.

상기 메모리(600)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. 시각 보조 장치(10)는 인터넷(internet) 상에서 상기 메모리(600)의 저장 기능을 수행하는 웹 스토리지(web storage)와 관련되어 동작할 수도 있다.

한편, 인터페이스부(700)는 본 발명의 시각 보조 장치(10)에 연결되는 모든 외부기기와의 통로 역할을 한다. 인터페이스부(700)는 외부 기기로부터 데이터를 전송받거나, 전원을 공급받아 시각 보조 장치(10) 내부의 각 구성 요소에 전달하거나, 시각 보조 장치(10) 내부의 데이터가 외부 기기로 전송되도록 한다.

예를 들어, 유/무선 헤드셋 포트, 이어폰 포트, 외부 충전기 포트, 유/무선 데이터 포트, 메모리 카드(memory card) 포트 등이 인터페이스부(700)에 포함될 수 있다.

여기에 설명되는 다양한 실시예는 예를 들어, 소프트웨어, 하드웨어 또는 이들의 조합된 것을 이용하여 컴퓨터 또는 이와 유사한 장치로 읽을 수 있는 기록매체 내에서 구현될 수 있다.

하드웨어적인 구현에 의하면, 여기에 설명되는 실시예는 ASICs (application specific integrated circuits), DSPs (digital signal processors), DSPDs (digital signal processing devices), PLDs (programmable logic devices), FPGAs (field programmable gate arrays, 프로세서(processors), 제어기(controllers), 마이크로 컨트롤러(micro-controllers), 마이크로 프로세서(microprocessors), 기타 기능 수행을 위한 전기적인 유닛 중 적어도 하나를 이용하여 구현될 수 있다. 일부의 경우에 본 명세서에서 설명되는 실시예들이 제어부(400) 자체로 구현될 수 있다.

소프트웨어적인 구현에 의하면, 본 명세서에서 설명되는 절차 및 기능과 같은 실시예들은 별도의 소프트웨어 모듈들로 구현될 수 있다. 상기 소프트웨어 모듈들 각각은 본 명세서에서 설명되는 하나 이상의 기능 및 작동을 수행할 수 있다. 적절한 프로그램 언어로 쓰여진 소프트웨어 어플리케이션으로 소프트웨어 코드가 구현될 수 있다. 상기 소프트웨어 코드는 메모리(600)에 저장되고, 제어부(400)에 의해 실행될 수 있다.

이하에서는, 상기 설시한 구성을 갖는 시각 보조 장치의 일 실시례를 도 2 및 도 3을 참조하여 살펴본다.

도 2는 본 발명의 시각 장애인을 위한 시각 보조 장치가 적용된 안경의 일례와 관련된 개념도를 나타낸다.

도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명에 적용될 수 있는 시각 보조 장치(10)는 안경(20), 초음파 발생부(110), 이어폰(124), 센서부(200) 등을 포함할 수 있다.

본 발명에 적용 가능한 안경(20)은 일반적인 안경의 형태를 갖는 것을 사용할 수 있으며, 한 쌍의 렌즈(21), 상기 렌즈(21)를 지지하는 렌즈 프레임(22), 안경(20)을 사용자의 귀에 걸칠 수 있도록 형성된 안경다리(24) 및 렌즈 프레임(22)과 안경다리(24)를 연결하는 연결부(23) 등을 포함할 수 있다.

상기 안경(20)에는 도 1에 도시된 출력부(100), 센서부(200), 통신부(300), 제어부(400), 전원 공급부(500), 메모리(600), 인터페이스부(700) 등이 함께 구비될 수도 있으며, 간편한 착용을 위하여 상기 구성이 안경(20)과 별도로 구비되어 통신부(300)에 의하여 유선 또는 무선으로 연결되는 것도 가능하다.

초음파 발생부(110)는 도 2에 도시된 바와 같이 안경(20)의 렌즈(21) 부분의 렌즈 프레임(22)에 복수로 형성될 수 있으며, 렌즈(21)에 초박형으로 형성되는 것도 가능하다.

센서부(200)는 상기 초음파 발생부(110)에서 출력된 초음파 펄스가 반사되어 되돌아오는 것을 감지하는 구성으로서 렌즈 프레임(22)의 임의의 위치에 형성될 수 있다.

이어폰(124)은 음향출력모듈(120)의 일 실시례로서 도 2에 도시된 것과 같이 안경다리(24)의 일부에 연결되어 사용자에게 음향을 제공할 수 있다. 또는, 이어폰(124)은 안경(20)과 분리되어 구성될 수도 있으며, 이 경우 이어폰(124)은 통신부(300)에 의하여 무선으로 안경(20) 부분 등과 연결될 수 있다.

한편, 도 3은 본 발명의 시각 장애인을 위한 시각 보조 장치가 적용된 안경의 다른 일례와 관련된 개념도를 나타낸다.

도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명에 적용 가능한 시각 보조 장치(10)는 진동발생모듈(130)을 안경(20)과 별도로 형성할 수 있다.

이렇게 안경(20)과 분리된 진동발생모듈(130)은 사용자가 진동을 잘 느낄 수 있는 허리나 손목 등에 탈부착될 수 있도록 구성되며, 진동발생모듈(130)은 통신부(300)에 의하여 안경과 유선 또는 무선으로 연결될 수 있다.

즉, 안경(20)에 형성된 초음파 발생부(110)와 센서부(200)에 의하여 초음파 펄스가 반사되어 돌아오는 것이 감지되면, 안경(20)에 형성된 통신부(300)는 이러한 정보를 진동발생모듈(130)에 전송할 수 있다.

진동발생모듈(130)에 함께 구비된 제어부(400)에서는 초음파 펄스가 반사되어 돌아온 시간을 측정하여 외부 객체까지의 거리나 외부 객체의 위치를 측정할 수 있다. 나아가, 제어부(400)는 외부 객체의 존재를 사용자에게 인지시키기 위하여 진동발생모듈(130)이 진동을 출력하도록 제어할 수 있다.

이하에서는, 도 2 및 도 3의 구조를 갖는 시각 보조 장치의 제어방법을 도 4를 참조하여 설명한다.

도 4는 본 발명의 일례와 관련된 시각 보조 장치(10)를 제어하는 방법을 설명하기 위한 순서도이다.

도 4를 참조하면, 먼저, 안경(20)의 소정의 위치에 형성된 초음파 발생부(110)에서 초음파 펄스를 외부로 출력한다(S100).

초음파 발생부(110)는 안경(20)에 두 개 이상 구비되어 복수의 초음파 펄스를 출력할 수도 있다.

이어서, 초음파 발생부(110)에서 출력된 초음파 펄스는 시각 장애인의 보행 등에 방해가 되는 장애물 등의 외부 객체에 반사되어 센서부(200)로 되돌아오게 되며(S200), 상기 센서부(200)는 이렇게 되돌아온 초음파 펄스를 감지한다(S300).

이어서, 초음파 발생부(110)에서 초음파 펄스가 출력되어 센서부(200)로 되돌아오는 데 걸리는 시간을 계측한다(S400). 초음파 발생부(110)가 안경(20)에 복수로 구비되는 경우에는 출력된 복수의 초음파 펄스 각각이 센서부(200)로 되돌아오는 데 걸리는 시간을 모두 계측한다.

이어서, 상기 계측된 시간을 이용하여 외부 객체까지의 거리를 측정한다(S500).

초음파 발생부(110)가 복수로 구비된 경우에는 S400 단계에서 계측된 복수의 초음파 펄스 각각이 센서부(200)로 되돌아오는 데 걸리는 시간을 이용하여 외부 객체의 위치를 측정할 수 있다. 이러한 외부 객체의 위치 측정은 복수의 초음파 펄스 각각이 센서부(200)로 되돌아오는 시간 차이를 이용하는 방법으로서 통상의 기술자에게 용이한 사항으로 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.

이어서, 상기 측정된 거리가 사용자에게 경고가 필요한 경고 범위 이내인지 여부를 판단한다(S600).

외부 객체까지의 거리가 측정된 경우에는 외부 객체가 사용자 부근에 존재하는 경우 경고 범위에 있는 것으로 판단할 수 있다.

센서부(200)에서는 시각 보조 장치를 착용한 사용자의 보행 방향을 감지할 수 있으며, 외부 객체의 위치가 측정된 경우 외부 객체의 위치가 사용자의 보행 방향 부근에 있다고 판단되면 경고 범위에 있는 것으로 판단할 수 있다.

측정된 거리가 경고 범위 이내인 경우에는 사용자에게 상기 외부 객체의 존재를 인지시키기 위하여 음향 또는 진동을 출력하여 경보를 한다(S700). 이러한 경보는 외부 객체의 거리나 위치에 따라 음향 또는 진동의 세기, 시간 간격 등이 조절될 수 있다.

한편, 외부 객체가 경고 범위 밖인 경우에는 사용자에게 외부 객체의 존재를 경보하지 않으며 처음 단계부터 다시 반복하게 된다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 시각 보조 장치에 의하면 간편하고 편리하게 시각 장애인의 보행을 보조할 수 있으며, 멀리 있거나 사용자의 키 높이 위치에 있는 장애물에 대한 감지도 가능하여 안전한 보행을 도와줄 수 있다. 또한, 본 발명의 시각 보조 장치를 착용한 시각 장애인은 음향이나 진동의 출력을 인지하여 장애물의 대략적인 거리나 위치를 판단할 수 있어 보다 안전한 보행을 보장할 수 있다.

한편, 본 발명은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의해 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행할 수 있다. 그리고, 본 발명을 구현하기 위한 기능적인(functional) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.

또한, 상기와 같이 설명된 장치 및 방법은 상기 설명된 실시례들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시례들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시례들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.

10: 시각 보조 장치
20: 안경
100: 출력부
110: 초음파 발생부
120: 음향발생모듈
130: 진동발생모듈
140: 조명부
200: 센서부
300: 통신부
400: 제어부
500: 전원공급부
600: 메모리
700: 인터페이스부

Claims

안경;
상기 안경에 구비되고, 초음파 펄스를 외부로 출력하는 초음파 발생부;
상기 안경에 구비되고, 상기 초음파 펄스를 감지하는 센서부;
상기 센서부의 감지 결과를 이용하여 상기 출력된 초음파 펄스가 외부 객체에 반사되어 되돌아오는 시간을 계측하고, 상기 계측된 시간을 이용하여 상기 외부 객체까지의 거리를 측정하는 제어부; 및
상기 측정된 외부 객체까지의 거리가 기 설정된 범위 이내인 경우, 상기 제어부의 제어에 의하여 사용자에게 음향을 출력하여 상기 외부 객체의 존재를 인지시키는 음향발생모듈;을 포함하되,
상기 초음파 발생부는 복수이고,
상기 복수의 초음파 발생부는 상기 안경에 서로 이격되어 구비되며,
상기 제어부는 상기 복수의 초음파 발생부에서 출력된 상기 복수의 초음파 펄스 각각이 상기 외부 객체에 반사되어 상기 초음파 센서부로 돌아오는 시간을 계측하여 상기 외부 객체의 위치를 측정하고,
상기 복수의 초음파 발생부 중 적어도 하나는 상기 사용자의 시선 방향으로 상기 초음파 펄스를 출력하고,
상기 복수의 초음파 발생부 중 적어도 하나는 상기 사용자의 보행 방향으로 상기 초음파 펄스를 출력하는 것을 특징으로 하는 시각 보조 장치.
제 1항에 있어서,
상기 음향발생모듈은 상기 사용자의 귀에 삽입되어 상기 음향을 출력하는 이어폰으로서 상기 음향으로 인한 소음의 발생을 저감시키는 것을 특징으로 하는 시각 보조 장치.
안경;
상기 안경에 구비되고, 초음파 펄스를 외부로 출력하는 초음파 발생부;
상기 안경에 구비되고, 상기 초음파 펄스를 감지하는 센서부;
상기 센서부의 감지 결과를 이용하여 상기 출력된 초음파 펄스가 외부 객체에 반사되어 되돌아오는 시간을 계측하고, 상기 계측된 시간을 이용하여 상기 외부 객체까지의 거리를 측정하는 제어부; 및
상기 측정된 외부 객체까지의 거리가 기 설정된 범위 이내인 경우, 상기 제어부의 제어에 의하여 사용자에게 진동을 출력하여 상기 외부 객체의 존재를 인지시키는 진동발생모듈;을 포함하되,
상기 초음파 발생부는 복수이고,
상기 복수의 초음파 발생부는 상기 안경에 서로 이격되어 구비되며,
상기 제어부는 상기 복수의 초음파 발생부에서 출력된 상기 복수의 초음파 펄스 각각이 상기 외부 객체에 반사되어 상기 초음파 센서부로 돌아오는 시간을 계측하여 상기 외부 객체의 위치를 측정하고,
상기 복수의 초음파 발생부 중 적어도 하나는 상기 사용자의 시선 방향으로 상기 초음파 펄스를 출력하고,
상기 복수의 초음파 발생부 중 적어도 하나는 상기 사용자의 보행 방향으로 상기 초음파 펄스를 출력하는 것을 특징으로 하는 시각 보조 장치.
제 1항에 있어서,
상기 사용자가 상기 외부 객체까지의 거리를 인식하도록 상기 측정된 외부 객체까지의 거리에 대응하여 상기 음향이 조절되는 것을 특징으로 하는 시각 보조 장치.
제 4항에 있어서,
상기 음향은 기 설정된 시간 간격으로 발생되고,
상기 측정된 외부 객체까지의 거리에 대응하여 상기 시간 간격이 조절되는 것을 특징으로 하는 시각 보조 장치.
제 4항에 있어서,
상기 측정된 외부 객체까지의 거리에 대응하여 상기 음향의 세기가 조절되는 것을 특징으로 하는 시각 보조 장치.
제 3항에 있어서,
상기 사용자가 상기 외부 객체까지의 거리를 인식하도록 상기 측정된 외부 객체까지의 거리에 대응하여 상기 진동이 조절되는 것을 특징으로 하는 시각 보조 장치.
제 7항에 있어서,
상기 진동은 기 설정된 시간 간격으로 발생되고,
상기 측정된 외부 객체까지의 거리에 대응하여 상기 시간 간격이 조절되는 것을 특징으로 하는 시각 보조 장치.
제 7항에 있어서,
상기 측정된 외부 객체까지의 거리에 대응하여 상기 진동의 세기가 조절되는 것을 특징으로 하는 시각 보조 장치.
제 1항에 있어서,
상기 센서부는 상기 사용자의 보행 방향을 감지하고,
상기 감지된 사용자의 보행 방향을 이용하여 설정된 보행 구역 내에 상기 외부 객체가 위치하는 경우, 상기 제어부는 상기 음향이 출력되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 시각 보조 장치.
제 10항에 있어서,
상기 측정된 외부 객체의 위치에 대응하여 상기 음향이 조절되는 것을 특징으로 하는 시각 보조 장치.
제 11항에 있어서,
상기 측정된 외부 객체의 위치가 상기 사용자의 전방인 경우, 상기 음향은 양쪽에서 출력되고,
상기 측정된 외부 객체의 위치가 상기 사용자의 좌측인 경우, 상기 음향은 왼쪽에서 출력되며,
상기 측정된 외부 객체의 위치가 상기 사용자의 우측인 경우, 상기 음향은 오른쪽에서 출력되는 것을 특징으로 하는 시각 보조 장치.
제 3항에 있어서,
상기 센서부는 상기 사용자의 보행 방향을 감지하고,
상기 감지된 사용자의 보행 방향을 이용하여 설정된 보행 구역 내에 상기 외부 객체가 위치하는 경우, 상기 제어부는 상기 진동이 출력되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 시각 보조 장치.
제 13항에 있어서,
상기 측정된 외부 객체의 위치에 대응하여 상기 진동이 조절되는 것을 특징으로 하는 시각 보조 장치.
제 14항에 있어서,
상기 측정된 외부 객체의 위치가 상기 사용자의 전방인 경우, 상기 진동은 양쪽에서 출력되고,
상기 측정된 외부 객체의 위치가 상기 사용자의 좌측인 경우, 상기 진동은 왼쪽에서 출력되며,
상기 측정된 외부 객체의 위치가 상기 사용자의 우측인 경우, 상기 진동은 오른쪽에서 출력되는 것을 특징으로 하는 시각 보조 장치.
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