KR19990076712A - 눈의 긴장을 완화시키는 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가까운 범위내의 사물을 바라봄으로서 발생되는 사람의 눈의 피로와 긴장을 완화시키는 장치에 관한 것이다.

상기 장치는 눈의 초점이 변동되도록 일정 주기로 눈에 대한 사물의 위치를 자동으로 재배치시키는 수단과, 이와 동시에 안구과 연결된 근육의 긴장이 변동되도록 하는 수단을 포함한다.

바람직한 실시예로서, 눈의 근육의 긴장이 일정하게 변동되도록 상기 사물을 재배치시킨다.

Description

눈의 긴장을 완화시키는 장치 및 방법

인간의 눈은 사물에 대하여 초점을 맞추기 위한 원근조절이 가능하다.

통상적으로 원근조절을 잘 안되는 사람의 눈은 원거리의 사물에 대하여 초점이 맞추어지고, 반대로 원근조절이 잘되는 사람의 눈은 근거리의 사물에 대하여 초점이 맞추어지게 된다.

원근조절 측정용 단위는 디옵트리(D)로 알려져 있는 바, 일정 사물과 눈 사이의 상호 거리에 의하여 유도된 것이다.

원근조절 1D(dioptre)는 1미터에 위치한 사물이 요구되고, 2D는 0.5미터에 위치한 사물, 3D는 0.333미터에 위치한 사물이 요구되어진다.

상기 원근조절 측정치는 사물과 눈이 가까울 때 증가하기 때문에 원근조절과 거리간에는 역수관계가 성립된다.

사람은 가장 가까운 거리의 사물을 초점을 유지시키면서 볼 수 있는 근접점(near point)을 가지고 있다.

대다수의 사람들의 상기 근접점은 나이를 먹을수록 감퇴되어진다.(노안:presbyopia)

15세의 사람의 경우에는 상기 원근조절치가 약 10D이고, 반면에 60세의사람의 경우에는 약 1D(따라서,가까운 근접점을 가질 수 있도록 노인의 경우에는 안경이 필요하다)가 된다.

쌍안경을 볼때의 원근조절은 안구내의 근육(intraocular)과 안구의 앞쪽을 감싸는 안구외의 근육(extraocular)에 의하여 이루어진다.

소위 상기 안구내의 근육은 모양체(毛樣體)내의 부드러운 3가지 근육을 포함하는 모양체근(毛樣體筋)이라 불리운다

통상적으로 상기 모양체근은 현수인대(懸垂靭帶) 또는 모양소대(毛樣小帶)에 의하여 중앙에 홀을 갖는 도넛 형상으로 되어 있고, 중앙 홀에는 수정체가 안착되어 있다.

구형의 트램폴린(trampoline)을 상상하게 되면, 상기 모양체근의 배열에 대한 가시적인 도움이 될 것이다.

상기 수정체는 그 내부가 긴장된 상태에서 해부된 모습을 보면, 거의 구의 형상을 하고 있다.

그러나, 긴장이 풀린 상태의 경우에는 상기 모양체는 수축되지 않고, 수정체는 다소 평평한 볼록형으로 당겨지게 된다.

상기 모양체근의 자체적인 수축은 상기 수정체를 다소 큰 볼록형으로 압착시키지는 않고, 단지 도넛 형상의 구멍 크기를 감소시키며, 동시에 현수인대(懸垂靭帶)의 긴장으로 상기 수정체는 다소 볼록해지게 된다.

원근측정을 하기 위하여, 상기 모양체근은 각 디옵트리당 일정수준의 힘으로 수축되어야만 한다.

상기 디옵트리당 힘의 단위는 미오디옵트리(myodioptre)로 규정되어 있고, 원근측정치와 함께 증가하게 된다.

청년기 시절에서 상기 모양체근이 갖는 기능의 10% 이하만이 가까운 곳을 보는데(@3.5D) 이용되고, 이 이용은 점차적으로 증가하게 되어 45세에는 원근조절시 모양체근의 기능이 100% 이용되어진다.

만일 근육에 가해진 힘(피로)이 근육이 가지는 최대 근력의 10-15%정도로 초과하게 되는 경우라도, 오랫동안 정적인 근육의 힘은 유지될 수 있다. 이에따라 상기 눈에 있어 안구내.외의 근육과 신체의 정지근육의 힘도 동일하게 적용된다.

가령 2D 위치에 있는 디스프레이 스크린과 같은 사물을 대략 25세 정도의 사람이 지속적으로 관찰하게 되면, 일정수준의 근육피로를 느끼게 되는데, 그 이유는 모양체근이 갖는 기능의 10-15%이상의 기능이 소모되기 때문이다.

상기 모양체근을 휴식시킬 수 있는 방법 또는 근육의 긴장을 완화시킬 수 있는 방법은 다음과 같다.

눈을 규칙적으로 쉬게하고, 가까이에 위치한 사물을 보는 것을 피하도록 한다.

그러나 상기 가까이에 있는 사물을 보는 것을 피하는 방법에 있어서는 사물이 선명하고 큰, 예를들어 컴퓨터, 비디오 모니터 장치와 같은 디스프레이 스크린인 경우에는 피할 수 없게 된다 .

반면에 눈을 규칙적으로 쉬게 하는 방법에 있어서는 집중적으로 일을 하는 장소와 같은 환경에서는 거의 불가능하게 된다.

따라서, 본 발명은 가까운 사물을 주시할 경우, 특히 눈을 규칙적으로 쉬게하지 못할 경우에 발생하는 눈의 긴장을 감소시키도록 제안된 것이다.

본 발명은 사물을 주시하는 눈의 초점이 변동하기 때문에, 눈을 운동시키는 것이 불가능하다는 것에 착안한 것으로서, 사물을 주시하는 눈의 초점은 그대로 유지시키는 동시에 눈을 운동시킬 수 있도록 한 것이다.

통상적으로 모양체근에 의하여 가해진 힘은 원근조절치와 동시에 증가한다.

따라서 사물이 눈에 대하여 가깝게 이동할 경우, 긴장이 증가하게 된다.

반대로 사물이 눈에 대하여 멀리 이동할 경우에는 긴장은 감소하게 된다.

지원자에 의하여 실행된 실험은 다음과 같은 비율로 나타났는데, 근육피로의 발생율은 모양체근에서의 긴장이 정적인 상태가 아니라 다양하게 변하는 조건에서 감소하게 된다.

이는 근육이 수축될 경우 근육에 대한 혈액의 공급이 제한되기 때문이고, 따라서 영양분과 근육으로부터의 노폐물의 제거가 감소하게 된다.

여러 근육의 다양한 긴장력은 피로가 감소함에 따라 혈액 공급을 증가시켜 영양분의 공급과 근육의 노폐물 제거가 향상시키게 된다.

서양 사회에 6-40%가량이 근시로 알려진 바, 이 근시 16세에서 점차적으로 증가하여 왔다.

대만과 미국에서는 다른 환경(섬 거주자, 외부에서 종사하는 사람과 내부에서 종사하는 사람)에서 근시를 비교하고 연구하는 학문이 있다.

이에 근시 발생율은 종사장소에 따라 가까운 것을 보는 작업과 관련된 것으로 알려졌다.

상기 근시 발생율의 증가의 중요성을 인식하여, 개개인에 대하여 "다크 포커스(dark focus)" 즉, 개개인의 휴식시 초점거리(어두운 곳에서는 초점을 전혀 맞추지 못함)를 측정한 결과, 상기 초점 거리가 가까운 곳을 보는 작업후에 감소함을 알수 있었다.

또한 동일한 방법으로는 안구외의 근육을 유지시켜 측정할 수 있는데, 이를 "다크 컨버전스(dark convergence)"라 한다.

좀 더 상세하게는 상기 학문들의 몇몇은 다음과 같이 제안하고 있는데, 움직이는 사물을 비교해보면, 보이는 상태가 "다크 포커스와 다크 컨버전스"의 측정시 별영향을 주지않는 바, 따라서, 움직이는 사물을 보는 것이 근시를 감소시키는데 도움이 될 수 있다.

본 발명은 가까운 위치에 있는 사물에 대하여 초점을 맞추는데 따르는 사람의 눈의 긴장을 완화시킬 수 있도록 한 방법과, 이 방법을 위해 사용되는 장치에 관한 것이다.

이하 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 다음의 도면을 참조하여 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 장치의 실시예를 나타내는 사시도,

도 2는 본 발명에 따른 장치의 일형상을 나타내는 사시도,

도 3은 도 1 내지 도 2의 장치에 커버 플레이트가 장착된 모습을 나타내는 도면,

도 4는 도 1 내지 도 2의 장치와 관련된 제한 센서 회로의 다이어그램,

도 5는 도 1 내지 도 2의 장치와 관련된 드라이브 회로의 다이어그램

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 장치를 나타내는 도면,

도 7a,7b,7c는 속도에 대한 거리를 나타내는 도면,

도 8은 도 6의 장치와 관련된 드라이브 회로의 다이어그램,

도 9a,9b는 도 8의 드라이브 회로와 관련된 흐름도,

도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 장치의 개념도.

상기와 같은 견지에서 본 발명은 가까운 곳의 사물을 보는 사람의 눈에서 발생하는 눈의 긴장(緊張) 또는 피로를 감소시킬 수 있도록 한 방법을 제공하고자 한 것이다.

상기 방법은 눈의 초점 변화가 발생하는 동시에 눈과 관련된 근육의 긴장이 변화함에 따라, 눈에 대하여 사물의 위치를 주기적으로 자동 위치변동되도록 하는 단계를 포함하게 된다.

또한, 상기 사물은 주기적인 패턴으로 눈에 대한 최초 위치와 두 번째 위치사이에서 계속해서 위치변동되어지는 바, 상기 두 번째 위치는 눈의 초점이 변화되도록 상기 최초 위치에서 충분히 떨어진 위치로 한다.

상기 사물을 위치변동시키는 단계는 상기 사물의 현위치와 구별될 정도로 사물을 확실하게 위치 변동시키는 것을 포함한다.

바람직하게는 상기 사물은 물리적인 힘이 없이도 이동이 가능하고, 이는 눈과 사물간의 빛의 이동경로를 변화시키는 것이다.

따라서 상기 사물의 위치이동은 거울과 같은 반사체에 의하여 이루어질 수 있다.

다른 견지에서, 본 발명은 가까운 곳의 사물을 보는 사람의 눈에서 발생하는 눈의 긴장(緊張) 또는 피로를 감소시킬 수 있도록 한 장치를 제공하고자 한 것이다.

상기 장치는 눈의 초점 변화가 발생하는 동시에 눈과 관련된 근육의 긴장이 변화함에 따라, 눈에 대하여 사물의 위치를 주기적으로 자동 위치변동시켜주는 수단을 포함하게 된다.

또한, 상기 사물은 주기적인 패턴으로 눈에 대한 최초 위치와 두 번째 위치사이에서 계속해서 위치변동시켜주는 수단을 포함하는 바, 이 수단은 상기 두 번째 위치를 눈의 초점이 변화되도록 상기 최초 위치에서 충분히 떨어뜨리게 한다.

상기 최초 위치와 두 번째 위치가 최적 시야 범위에서 이탈되는 것을 최소화하기 위하여 상기 두 개 위치의 평균 벡터를 사물이 최적으로 보여지는 위치와 일치시키다.

최초 위치와 두 번째 위치는 사물이 보는 사람의 눈에 대하여 동일한 선분이 되도록 한다.

최적으로 볼 수 있는 위치는 대략 눈으로부터 550mm이고, 사물의 최초의 위치와 두 번째 위치는 각각 475mm, 625mm 이다.

본 발명에 다른 장치는 사람이 보게 되는 사물을 지지할 수 있도록 지지대와 같은 수단을 포함한다.

또한, 상기 장치는 주기적으로 지지수단을 위치이동시키는 수단을 포함한다.

상기 위치이동시키는 수단은 최초 위치와 두 번째 위치사이에서 지지수단이 일정하게 이동될 수 있도록 하는 수단을 포함한다.

최초위치와 두 번째 위치 사이의 이동은 연속적으로 이루어지거나, 주기적으로 이루어져야 하는데, 예를들어, 정지하는 주기가 정확하여야 한다

또한 상기 최초위치와 두 번째 위치 사이의 이동은 적당한 속도로 유지되어야 한다.

상기 이동 속도는 사용자가 조절가능하다.

바람직한 상기 속도 조절 범위는 0-15mm/s 이다.

본 면에 따른 상기 위치를 이동시키는 수단은 모양체근에 의하여 가해지는 힘의 변화율을 일정하게 되도록 지지수단을 이동시키는 수단을 포함한다.

상기 모양체근에 의하여 가해지는 수축의 레이디얼(Radial) 힘(Force)은

이다.

여기서 상기 D 는 디옵트리이고, K는 나이에 대한 독립상수이다.

상기 나이의 독립상수 K는

K=a-bA+CA² 와 같은 수식으로 표현되고, 상기 A는 나이, a=0.675, b=0.2, c=0.000147 이다.

미터단위로서 상기 눈으로부터 변위가 X 이면, 디옵트리는 D=1/X 이기 때문에 변위함수로서 표현할 수 있는 힘(F)은

이 된다. --- (1)

힘의 변화율을 상수 C라 하면

와 같고 --- (2)

또는, 가 된다. --- (3)

여기서 상기 V는 지지수단의 속도이다.

상기 (1)식으로부터 를 유도하면,

이 된다. --- (4)

따라서 상기 지지수단의 속도(V)는 변위(X)에 대한 함수로 표현되는데,

가 된다. --- (5)

상기 지지수단의 가속도(a)를 변위함수로 나타내면,

가 된다. --- (6)

상기 (5)식으로부터 는 다음과 같다.

----(7)

따라서 상기 (5),(6),(7)식으로부터 가속도(a)는

가 된다

상기 수식에서 상기 지지수단의 속도(V)와 가속도(a)는 상기 지지수단의 변위(X)에 대해 각각 3승과 5승의 비율을 보여주고 있는 바, 상기 모양체근에 가해지는 힘의 변화율이 일정하다는 것을 알 수 있다.

상기 지지수단은 1회의 주기동안 초점이 가까운 곳에 위치되는 사물을 지지하기 위하여 채택된 것이다.

바람직하게는 상기 지지수단은 개인용 컴퓨터와 같은 비디오 디스프레이 장치를 지지하기 위하여 채택된다.

더욱 바람직하게는, 상기 지지수단은 텍스트 북과 같은 인쇄기를 지지할 수 있도록 채택된다.

본 발명에 따른 상기 장치는 사람에 의하여 보여지게 되는 사물의 현위치로부터 확실하게 다른 위치로 변경하는 수단을 포함한다.

상기 변경 수단은 하나 이상의 빛 반사수단을 포함한다.

상기 빛 반사수단은 하나 이상의 거울와 같은 반사체이다.

상기 변경수단은 잠망경의 거울과 유사한 것으로서, 단을 갖으며 평행한 한쌍의 거울이다.

상기 변경수단은 사물을 보는 사람의 시야의 선을 가로막을 수 있도록 삽입 장착된다.

상기 제 1 거울은 제 2 거울에 대하여 사물의 상을 반사할 수 있는 위치에 배치한다.

상기 제 2 거울은 사물을 바라보는 사람의 눈에 제 1 거울로부터 반사된 사물의 상을 투영하게 된다.

적어도 하나의 거울은 사물과 눈 간의 빛 이동 거리를 변동시키기 위하여 이동 가능하게 하여야 한다

하나 이상의 홀수개의 거울을 포함하는 상기 빛 반사수단에서는 사물의 상이 좌측에서부터 우측까지 반대로 투영되어진다.

에를들어 비디오 디스플레이 모니터에서 사물을 투영하는 곳은 모니터의 주사선으로 구성된 화상(畵像)으로서, 투영되는 사물의 상이 역으로 투영된다.

도 1의 장치는 지지판(10)과 이 지지판의 상부에 이동 가능하게 장착된 플렛폼(11)을 포함한다.

상기 플렛폼(11)은 미리 설정된 외부 제한부 사이의 지지판(10)을 따라 전 후 왕복 운동 가능하게 장착된다.

상기 외부 제한부는 후술될 옵티컬(Optical) 수단에 의하여 규정되어진다.

상기 장치는 상기 플렛폼(11)의 이동 속도를 조절할 수 있도록 변동 제어부(14)와 장치의 작동을 가동시킬 수 있도록 한 온/오프 스위치(13)를 포함한다.

상기 장치는 메인 전원에 장치의 보정을 위하여 플러그(16)를 포함하는 전원 코드(15)를 포함한다.

상기 플러그(16)는 개인용 컴퓨터과 같이 출력용 소켓에 의하여 전원을 받을 수 있도록 된 것이다.

상기 플렛폼(11)은 예를들어 책장, 모니터, 컴퓨터 비디오 디스플레이 장치 등와 같이 가깝게 초점화되는 사물을 수신할 수 있는 베어링면(12)을 포함한다.

도 2는 상기 플렛폼(11)과 연결된 베어링면(20)을 보여주고 있는 바, 상기 플렛폼(11)은 개인용 컴퓨터의 모니터와 연결되는 볼형 베이스를 받아들일 수 있도록 한 구형 소켓(22)을 포함한다.

도 3은 도 1의 장치로서, 이 장치의 구동 메카니즘을 보여준다.

상기 장치의 플렛폼은 하부프레임(30)과 커버(31)를 포함한다.

상기 하부프레임(30)의 각 구석에는 지지판 상면(36)에 플렛폼이 롤링 지지되도록 4개의 바퀴(32,33,34,35)가 장착된다.

상기 지지판 상면(36)에는 상기 4개의 바퀴(32,33,34,35)와 결합되는 홈(37,38,39,40)이 형성된다.

상기 홈(37,38,39,40)은 바퀴(32,33,34,35)의 가이드 역할을 하도록 형성된다.

상기 플렛폼은 상기 바퀴(32,33)에 의하여 구동되는 바, 이 바퀴(32,33)는 축(41)에 구름가능하게 고정된다.

직류 전기 모터(42)가 상기 축(41)을 구동시키도록 축과 기어 휠(43,44)에 의하여 장착된다

상기 기어휠(43)은 모터(42)의 축에 장착되고, 상기 기어휠(44)은 축(41)에 장착된다.

상기 전기 모터(42)는 상기 커버 저면에 장착된 제어장치(45)에 의하여 구동된다.

상기 제어장치(45)는 광학 센서(46,47)를 포함한다.

상기 광학센서(46,47)는 상기 프레임(30)에 각각 형성된 개방부(48,49)에 위치되어지고, 지지판 상면(36)의 표면이 변화하는 것을 감지하게 된다.

상기 지지판 상면(36)은 플렛폼 이동의 제한점으로 규정된 반사구역(50,51)을 포함한다.

상기 제어장치(51)는 상기 센서(46)가 반사구역(51)으로부터 빛을 감지하거나 상기 센서(47)가 반사구역(50)으로부터 빛을 감지하는 경우에 상기 모터(42)의 회전 방향을 역구동시키게 된다.

도 4는 노어 게이트(NOR gate)(53,54)에 의하여 형성된 래칭 플립 프롭(52)을 포함하는 제한 센서 회로를 나타낸다.

상기 노어게이트(53,54)는 집적회로형7402 로 구성된다.

상기 플립 프롭(52)은 각각 옵토 회로(55,56)에 의하여 안정된 상태로 구동된다.

상기 옵토 회로(55)는 집적회로형 LM311을 포함하는 오피(OP)증폭기(57)를 포함한다.

상기 오피 증폭기(57)의 입력 터미널(2,3)은 옵토 센서(46)의 포토 다이오드(D1)에 의하여 공급된다.

상기 포토 다이오드(D1)의 감도는 게인(gain) 저항기(VR1)에 의하여 조절되어진다.

상기 옵토 센서(46)는 빛을 발산하는 다이오드(LED1)를 포함한다.

상기 LED1 과 포토 다이오드(D1)는 옵토 센서(46)가 상기 반사구역(51)에 있을 때, LED1의 빛은 상기 반사구역(51)에서 포토다이오드(D1)로 투영되도록 하는 역할을 한다.

따라서 상기 포토다이오드(D1)는 상기 증폭기(57)의 출력을 발생시킨다.

상기 증폭기(57)의 고출력은 플립 프롭(52)의 고입력을 발생시키고, 동시에 상기 플립프롭(52)의 터미널(A)에 대해 저출력을 발생시킨다.

상기 터미널(A)에서의 출력이 낮으면, 터미널(B)의 출력은 높게 되고, 반대로 터미널(A)의 출력이 높으면, 터미널(B)의 출력은 낮게된다.

상기 옵토 회로(56)의 작동과 배열은 옵토 회로(55)와 유사하다.

옵토 센서(47)의 포토다이오드(D2)와 빛 발산 다이오드(LED2)는 옵토 센서(47)가 상기 반사구역(50)에 있을 때, LED2의 빛은 상기 반사구역(50)에서 포토다이오드(D2)로 투영되도록 하는 역할을 한다.

따라서 증폭기(58)의 출력이 발생되고, 이와 동시애 플립프롭(52)의 고입력과 플립프롭(52) 터미널(B)의 저출력이 발생되어진다.

도 5는 다이오드(D3,D4)와 직류모터(42) 트랜지스터(Q1-Q6)를 포함하는 가변 드라이브 회로를 나타낸다.

플립프롭(52)의 출력(A)과 연결된 입력(C)은 높고, 트랜지스터(Q2,Q4)는 상기 모터(42)의 낮은 플러스 터미널을 유도한다.

따라서 상기 다이오드(D3)와 트랜지스터(Q5)는 도전되는 동시에 전류가 마이너스에서 플러스 터미널까지 모터(42)를 통하여 흐르게 된다.

이에 상기 모터(42)는 역회전 구동하게된다.

상기 플립프롭(52)의 출력(B)와 연결된 입력(D)이 높은 경우에는 상기 트랜지스터(Q1-Q6)는 모터의 낮은 마이너스 터미널을 유도한다.

따라서 상기 다이오드(D4)와 트랜지스터(Q3)는 도전되는 동시에 전류가 마이너스에서 플러스 터미널까지 모터(42)를 통하여 흐르게 된다.

이에 상기 모터(42)는 정회전 구동화게 된다.

상기 모터(42)의 속도는 가변 저항기(VR2)를 포함하는 전압조절기(59)에 의하여 조절되어진다.

상기 조절기(59)는 집적회로형LM350이다.

상기 트랜지스터(Q1,Q2)는 BC 3104's, 트랜지스터(Q3,Q5)는 TIP32's, 트랜지스터(Q4,Q6)은 TIP31's이고, 다이오드(D3,D4)는 IN4004's이다.

상기 모터(42)는 덴시트론 회사에서 제작된 모델 GB 3535D이다.

도 5의 가변 드라이브 회로는 모양체근에 의하여 가해지는 힘의 변화율이 일정하게 되도록 플렛폼(11)을 변위시킬 수 있도록 구성된 것이다.

이 플렛폼의 변위는 EXICOR 장치형 X9314와 같은 디지틀로 제어되는 전위차계에 의하여 가변저항기(VR2)와 전압조절기(5a) 장착함으로써, 이루어진다.

상기 가변저항기에는 상기 식(5)에 의하여 측정된 변위(X)와 속도(V)값을 기반으로 설정된 저항탭(Tap)이 입력된다.

변위를 측정하는 변환기(도시되지 않음)는 상기 플렛폼(11)과 연결되며 반대쪽에 장착된다.

상기 변환기는 디지틀로 제어되는 전위차계의 부러쉬의 위치를 조절할 수 있도록 변위 데이터를 제공한다.

본 발명의 작동을 위하여 상기 속도의 절대값은 절대적이지 않기 때문에 식(5)에 표현된 속도와 변위 관계는 플렛폼(11)을 위한 설정 터미널 속도, 예를들어 변위가 625mm 이면 속도는 10mm/s로 제공할 수 있도록 상수(c)의 선택에 따라 표준화될 수 있다.

또한 변위가 475mm이면 초속이 4.4mm/s로 측정된다.

피드백 루프는 상기 플렛폼(11)의 변위를 조절할 수 있도록 변위(X), 속도(V), 가속도(a)와 같은 변수를 사용하게 된다.

도 6은 도 1의 장치를 구동시킬 수 있도록 한 메카니즘의 다른 실시예를 나타낸다.

상기 도 6의 구동 메카니즘은 지지판(10)에 부착되어지는 랙(60)을 포함한다.

기어휠(61)이 상기 랙(60)과 맞물리도록 배열되는 동시에 이 기어휠(61)은 상기 플렛폼(11)에 회전 가능하게 장착되어 직류 모터에 의하여 구동된다.

기어박스(도시되지 않음)는 모터(62)와 기어휠(61) 사이에 삽입 장착된다.

도 6의 메카니즘은 상기 모터(62)의 구동을 조절하기 위한 제어 모듈(63)을 포함한다.

상기 제어 모듈(63)은 모터의 회전속도를 제어하도록 마이크로프로세서 또는 마이크로콘트롤러와 같은 처리수단을 포함한다.

상기 모터(62)의 속도는 설정 속도에 대한 거리 파일에 따라 제어된다.

상기 설정속도에 대한 거리는 상기 식(5)에 따라 측정될 수 있다.

그러나 상기 일정한 속도에서 약간 오차의 속도 즉, 다른속도 파일로 측정될 수 있다.

상기 설정 속도는 상기 처리 장치내에 저장되어진다.

거리 정보는 슬롯휠(64)과 센서(65)와 지시센서(66)에 의하여 모듈이 제어되도록 제공된다.

상기 센서(66)는 상기 플렛폼(11)의 이송의 시작 또는 끝을 감지하도록 장착되고, 상기 플렛폼의 위치에 해당하는 눈금에 대하여 지시점을 제공한다.

상기 슬롯 휠(64)은 상기 모터(62)의 축에 연결된다.

대략 15mm의 직경을 갖는 상기 슬롯 휠은 30-50개 정도의 슬롯을 갖는다.

상기 슬롯휠은 회전하기 때문에, 센서(64)와 연결된 빛의 빔은 슬롯휠에 있는 슬롯홈에 의하여 차단되거나 전달되어짐이 교번되어진다.

상기 제어 모듈(63)과 연결된 소프트웨어는 플렛폼(11)의 현위치를 감지하는 센서(65,66)의 상태를 감지하게 된다.

상기 슬롯휠(64)의 외형의 원주길이는, 50개의 슬롯을 가지며 50mm로 설정된다. 이는 각 슬롯당 1mm의 거리가 된다.

상기 속도에 대한 거리에서 이 속도 파일은 지시점으로부터의 거리, 작동점, 사용자의 조절(나이, 거리, 평균속도 등)등을 포함하는 여러 변수를 가지게 된다.

하나 이상의 속도 파일은 미리 산출되고, 표 형태로 메모리화되어 저장된다.

도 7a는 상기 플렛폼(11)의 이송거리 150mm 에 관한 속도와 거리간의 관계를 도시하고 있다.

상기 도 7a의 속도 대비 거리의 관계는 상기 표로 전달되어진다.

따라서 제어 모듈(63)과 연결된 상기 소프트웨어는 상기 표에 저장된 정보를 읽게 되고, 거리에 대한 정확한 속도를 설정하게 된다.

저장공간은 제한되어 있기 때문에 상기 속도정보는 거리 변위에 따라 일정하게 표본점으로 그래프 도시되어진다.

상기 표본점은 속도 파일을 반영할 수 있는 50개가 적당하다.

도 7b는 5mm 증분간격으로 30개의 표본점이 도시된 도면이다.

속도는 거이에 따라 점차적으로 증가하기 때문에, 각 거리지점간의 속도 차이는 거리 변위의 끝으로 갈수록 증가함을 보여준다

거리지점 간의 속도를 부드럽게 변화시키기 위하여 상기 30개의 표본점을 근접된 속도영역간의 각 단계 크기를 최소화시키며 재배치시킬 수 있다.

도 7c는 30개의 표본점이 다양한 거리상 재배치 된 것을 보여주고 있다.

상기 표본점은 통상적으로 알려진 수학적 사실로서, 설명하지 않는다.

도 8은 제어 모듈(63)의 개략도를 도시한 것이다.

상기 제어모듈은 마이크로콘트롤러(80)를 포함한다.

상기 마이크로콘트롤러(80)는 회로형 Z86E30와 같은 단칩장치이다.

비소실성 메모리(EEPROM)(81)는 마이크로콘트롤러(80)와 연결되어 평균모터속도, 작동점, 사용자의 나이과 같은 시스템 구성 매개변수가 저장되어진다.

상기 시스템 구성 데이터는 버튼 스위치(S1-S4)에 의하여 마이크로콘트롤러(80)에 입력된다.

상기 스위치(S1-S4)는 각각 모드 선택, 상, 하 및 수정 기능을 하게 된다.

LCD 디스플레이 패널(82)은 제어 모듈의 작동과 연결되어 디스플레이 데이터를 받아들이게 된다.

상기 마이크로컨트롤러(80)는 작동 프로그램 코드와 상기 표 또는 아날로그 함수로 부터의 속도데이터를 저장하는 내장메모리(RAM)을 포함한다.

또한 상기 마이크로콘트롤러(80)는 고정된 주파수에서 전달되는 펄스의 듀티 사이클을 모듈화시킴으로서, 12볼트 직류모터(83)의 속도를 제어하게 된다.

상기와 같은 배열장치는 모터(83)의 최대 토크를 이룰 수 있다.

속도 조절을 하는 펄스는 마이크로콘트롤러(80)의 회선(1,27)상에 전달되고, 각각 버퍼 트랜지스터(T5,T6)에 의하여 증폭되어진다.

상기모터(83)의 속도와 회전 방향은 트랜지스터(T1-T4)를 포함하는 하이브리지(H-bridge)회로에 의하여 제어된다.

상기 모터(83)가 정회전을 하게 된 경우에 상기 마이크로콘트롤러(80)는 회선(26)을 통하여 상기 트랜지스터(T4)를 작동시키게 된다.

이와 동시에 상기 마이크로콘트롤러(80)는 상기 트랜지스터(T4)의 집전기를 당겨지게 하고고, 트랜지스터(T1)로부터 모터 터미널(+,-)과 접지된 트랜지스터(T4)로 경유하여 흐르게 되는 전류를 받아들이게 된다.

이때, 상기 전류의 방향은 모터(83)의 (+)에서 (-)터미널로 흐른다.

상기 모터(83)가 역회전을 하게 되면, 상기 마이크로콘트롤러(80)는 라인(28)을 통하여 상기 트랜지스터(T3)를 작동시키게 된다.

이와 동시에 상기 마이크로콘트롤러(80)는 상기 트랜지스터(T3)의 집전기를 당겨지게 하고, 트랜지스터(T2)로부터 모터 터미널(+,-)과 접지된 트랜지스터(T3)로 경유하여 흐르게 되는 전류를 받아들이게 된다.

이때, 상기 전류의 방향은 모터(83)의 (-)에서 (+)터미널로 흐른다.

상기 모터의 정회전 및 역회전 속도는 각각 트랜지스터(T1,T2)를 통하여 흐르는 펄스의 듀티사이클에 의하여 결정된다

한쌍의 다이오드(D2,D3)는 모터(83)와 연결된 유도부하에 의하여 발생되는 기전력 스파이크를 제공한다.

마이크로콘트롤러(80)에 대한 모터의 위치 피드백은 옵토 커플러(84)에 의하여 제공되는데, 상기 옵토 커플러는 LED(85)와 포토 트랜지스터(86)으로 구성된다.

상기 LED(85)와 포토 트랜지스터(86) 사이를 지나는 빛의 빔은 상술한 슬롯휠(64)에 의하여 중단되어진다.

상기 슬롯휠(64)은 회전을 하기 때문에 상기 빛의 빔은 휠의 슬롯에 의하여 교번되며 전달되거나 차단될 수 있다.

상기 작동 소프트웨어는 플렛폼에 의한 이송거리를 결정하기 위하여 상기 신호를 처리하게 된다.

마이크로콘트롤러(80)의 시작 위치 피드백은 LED(88)와 포토트랜지스터(89)로 구성된 옵토커플러(87)에 의하여 제공된다.

상기 플렛폼이 이송거리에 있어 시작점 또는 끝점에 위치하였을 경우, 마스크(도시되지 않음)가 상기 LED(88)와 포토트랜지스터(89) 사이에서 빛의 경로가 차단되도록 배열된다

상기 작동 소프트웨어는 상기 내부 방향열과 플렛폼의 거리 지시점 측정을 처리하게 된다.

상기 제어 모듈은 도면부호 90과 같은 전원 공급수단을 포함한다.

상기 전원 공급수단(90)은 상기 모터(83)와 마이크로콘트롤러(80)에 각각 공급되는 전압을 조절하기 위한 IC 레규레이터(91,92)를 포함한다.

전원 출력이 증가된 시점에서 상기 소프트웨어는 초기화되어지고, 이전의 사용자 설정은 비소실성 메모리(81)로부터 검색되어진다.

플렛폼의 위치를 알수 없을 경우에는 지시점을 찾을때까지 상기 플렛폼은 이동을 하게 된다.

상기 제어모듈은 일정한 모드와 가변 모드를 갖는다.

상기 일정한 모드에 있어서, 모터의 속도는 플렛폼의 이송이 끝날때까지 일정하게 된다.

상기 가변 모드에 있어서, 상기 모터의 속도는 상기 식 (5)에 유도된 바와 같이, 마이크로콘트롤러(80)의 램에 저장된 속도 대비 거리 프로파일에 따라 변하게 된다

상기 가변모드는 상기 플렛폼으로부터 사용자의 거리와 사용자의 나이를 고려하여 속도 대비 거리 프로파일을 조절할 수 있는 기능과 같이, 시스템 구성 매개변수에 대한 세분화를 포함한다.

편안한 수준으로 사용자에게 적절하게 설정된 다른 시스템 구성 매개변수로는 플렛폼의 평균속도가 포함된다.

상기 시스템 구성 매개변수에 대한 설정은 상기 식(5)에서 계수 C 와 K 값과 초기속도를 조절함으로써, 달성된다.

상기 작동 소프트웨어는 각 기능에 대하여 몇가지 서브 테스크로 분석될 수 있다.

상기 기본 작동은 상기 테스크 리스트를 통하여 순차적으로 진행 달성된다.

상기 리스트상의 각 테스크는 처리 테스크에 의하여 제어되는 전체 작동을 포함하는 제어 모듈에서의 해당 특정 기능이 실행되는 것이다.

상기 처리 테스크는 상기 마이크로콘트롤러(80)의 램 메모리에 저장된 설정표로부터 모터(83)의 절대속도를 설정하게 된다

상기 작동 모드에 의존하여 상기 소프크웨어는 상기 표와 설정치를 사용한다.

상기 플렛폼이 상기 지시점으로부터 이동하게 되면, 속도는 상기 표로부터 읽어지는 동시에 재설정되어진다.

정확한 인터럽트 루틴은 상기 재설정되는 모터의 속도를 달성시킬 수 있도록 펄스 위스 모듈레이션(PWM:Pulse Width Modulation) 듀티 사이클을 설정하게 된다.

도 9a에 도시한 바와 같은 단계 93에서 98은 테스크 플로어 다이어그램에 대하여 언급한 것이다.

* 단계93 - CPU 초기화

전원 출력이 증가된 소프트웨어는 마이크로콘트롤러의 포트, 타이머, 변수를 초기화시킨다.

* 단계 94 - 버튼 테스크

상기 버튼 테스크는 입력 버튼을 감지하게된다.

상기 버튼이 눌려지게 되면, 버튼 테스크는 버튼의 형태와 온/오프 상태를 처리 테스크로 알려주게 된다.

모든 버튼의 접점 주기는 상기 버튼 테스크에서 이루어진다.

* 단계 95 - 부져 테스크

상기 부져는 부져 출력을 작동시킨다.

부져 테스크는 일정 시간의 주기동안 소리를 내게 되는 다른 테스크에 의하여 이루어진다.

상기 부져는 설정 주기동안에 부져를 작동시킨 다음 멈추게 된다.

* 단계 96 - 과전류 테스크

상기 과전류 테스크는 상기 모터의 전류 수준을 감지하게 된다.

상기 전류가 일정 주기동안의 규정된 수준 이상이 되면, 과전류 테스크는 수정을 위하여 터리 테스크에 알리게 된다.

* 단계 97 - 지시점 테스크

상기 지시점 테스크는 옵티컬 센서 입력에서 지시점을 감지하게 된다.

이송의 종료가 짧은 시간 주기동안에 감지되면, 이 지시점 테스크는 수정을 위하여 상기 처리 테스크에 알리게 된다.

* 단계 98 - 처리 테스크

상기 처리 테스크는 제어 모듈의 전체 작동을 제어하게 된다.

상기 처리 테스크에 정보가 수집되고, 이 정보는 작동 모드를 결정하기 위하여 사용된다.

도 9b, 9c는 각각 펄스 위스 모듈레이션(PWM:Pulse Width Modulation) 주파수, 모터 펄스 위스 모듈레이션, 모터 거리를 감지하기 위한 인터럽트 루틴을 보여주는 플로어 다이어그램이다.

도 10은 본 발명의 또 다른 실시예를로서, 비디오 디스플레이 모니터의 실제 위치와 구별되는 위치가 변경 재배치된 상태를 보여주는 도면이다.

도 10에서, 사람(100)은 거울(103,104)을 통하여 비디오 디스플레이 모니터(102)의 스크린(101)을 보고 있는 중이다.

상기 사람(100)의 눈과 상기 스크린(101) 사이의 정확한 시야 길이는 P1,P2,P3 길이의 합이다.

상기 길이(P2)는 거울(104) 또는 모니터(102)에 장착된 상하 이동(Lifting /Lowering)메카니즘( 도시되지 않음)에 의하여 증가하거나 감소될 수 있다.

상기 상하 이동 메카니즘이 상기 거울(104)과 모니터(102)에 장착 적용이 된 경우에, 상하 수직으로 반대되는 위치상에 거울(104)과 모니터(102)를 이동시킬 수 있도록 장착된다.

상기 변경에 있어서, 상기 거울(104)의 변경은 필요없을 수도 있고, 모니터(102)와 거울(103)은 시계방향으로 90°회전된다. 그 이유는 상기 스크린(101)이 수평으로 위치되어 있기 때문이다.

상기 시야 경로(P3)는 상기 모니터(102)와 거울(103)이 상하 이동함으로써, 다양하게 설정될 수 있다.

상기 경로(P2,P3)는 도 5 내지 도 8에 도시한 바와 같이, 상기 드라이브 회로에 의하여 다양하게 설정될 수 있다.

마지막으로, 본 발명은 본 발명의 취지와 범위를 벗어남 없이, 그 구성과 배열 상태는 여러 실시예로서 변형 가능하다.

Claims (29)

1. 가까운 범위에 위치한 사물을 바라보게 되어 발생되는 사람의 눈의 긴장과 피로를 완화시킬 수 있는 방법은 눈의 초점이 변동되도록 일정 주기로 눈에 대한 사물의 위치를 자동으로 재배치시키는 단계와, 이와 동시에 안구과 연결된 근육의 긴장이 변동되도록 하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 눈의 긴장(緊張)을 완화시키는 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 재배치시키는 단계는 최초위치와 두 번째 위치 사이에서 사물이 주기적으로 이동하는 단계를 포함하고, 상기 두 번째 위치는 눈의 초점의 변화가 발생하도록 최초 위치에 대하여 명확히 다른 위치가 되는 것을 특징으로 하는 눈의 긴장(緊張)을 완화시키는 방법
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 사물을 재배치시키는 단계는 일정한 속도로 이루어지는 것을 특징으로 하는 눈의 긴장(緊張)을 완화시키는 방법.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 속도는 0-15m/s 사이의 속도로 사용자 조절 가능한 것을 특징으로 하는 눈의 긴장(緊張)을 완화시키는 방법
5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 사물을 재배치시키는 단계는 상기 눈의 근육이 일정하게 변화하도록 실행되는 것을 특징으로 하는 눈의 긴장(緊張)을 완화시키는 방법.
6. 제 1 항, 제 2 항 또는 제 5 항에 있어서, 상기 사물을 재배치시키는 단계는 지시(점)위치로부터 상기 사물의 변위가 변동하는 속도로 실행되는 것을 특징으로 하는 눈의 긴장(緊張)을 완화시키는 방법
7. 제 6 항에 있어서, 상기 속도는 사용자가 조절할 수 있는 것을 특징으로 하는 눈의 긴장(緊張)을 완화시키는 방법.
8. 제 7 항에 있어서, 상기 속도는 상기 사물의 평균속도가 변화하도록 조절시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 눈의 긴장(緊張)을 완화시키는 방법
9. 제 7 항에 있어서, 상기 속도는 사용자의 나이를 고려하여 조절시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 눈의 긴장(緊張)을 완화시키는 방법
10. 제 7 항에 있어서, 상기 속도는 사물로부터의 평균 거리를 고려하여 조절시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 눈의 긴장(緊張)을 완화시키는 방법
11. 제 6 항 내지 제 10 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 속도는 상기 사물의 변위의 세제곱 비율이 될 수 있는 것을 특징으로 하는 눈의 긴장(緊張)을 완화시키는 방법.
12. 제 6 항 내지 제 11 항중 어느 한 항에 있어서, 상시 속도의 변화율은 상기 사물의 변위의 5승의 비율이 될 수 있는 것을 특징으로 하는 눈의 긴장(緊張)을 완화시키는 방법.
13. 제 1 항 내지 제 12 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 재배치시키는 단계는 사물이 투영된 상을 재배치시키는 단계인 것을 특징으로 하는 눈의 긴장(緊張)을 완화시키는 방법.
14. 가까운 범위에 위치한 사물을 바라보게 되어 발생되는 사람의 눈의 긴장과 피로를 완화시킬 수 있는 장치는 눈의 초점이 변동되도록 일정 주기로 눈에 대한 사물의 위치를 자동으로 재배치시키는 수단과, 이와 동시에 안구과 연결된 근육의 긴장이 변동되도록 하는 수단으로 이루어진 것을 특징으로 하는 눈의 긴장(緊張)을 완화시키는 장치.
15. 제 14 항에 있어서, 상기 재배치시키는 수단은 최초위치와 두 번째 위치 사이에서 사물이 주기적으로 이동되도록 하는 수단을 포함하고, 상기 두 번째 위치는 눈의 초점의 변화가 발생하도록 최초 위치에 대하여 명확히 다른 위치가 되는 것을 특징으로 하는 눈의 긴장(緊張)을 완화시키는 장치.
16. 제 14 항 또는 제 15 항에 있어서, 상기 사물을 재배치시키는 수단은 상기 사물을 일정한 속도로 재배치시키는 것을 특징으로 하는 눈의 긴장(緊張)을 완화시키는 장치.
17. 제 16 항에 있어서, 상기 속도는 0-15m/s 사이의 속도로 사용자가 조절할 수 있는 것을 특징으로 하는 눈의 긴장(緊張)을 완화시키는 장치.
18. 제 14 항 또는 제 15 항에 있어서, 상기 사물을 재배치시키는 수단은 상기 눈의 근육이 일정하게 변화하도록 사물을 재배치시키는 것을 특징으로 하는 눈의 긴장(緊張)을 완화시키는 장치.
19. 제 14 항, 제 15 항 또는 제 18 항에 있어서, 상기 사물을 재배치시키는 수단은 지시(점)위치로부터 상기 사물의 변위가 변동하는 속도로 실행하여 사물을 재배치시키는 것을 특징으로 하는 눈의 긴장(緊張)을 완화시키는 방법
20. 제 19 항에 있어서, 상기 속도는 사용자가 조절 가능한 것을 특징으로 하는 눈의 긴장(緊張)을 완화시키는 장치.
21. 제 20 항에 있어서, 상기 속도는 상기 사물의 평균속도가 변화하도록 조절시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 눈의 긴장(緊張)을 완화시키는 장치.
22. 제 20 항에 있어서, 상기 속도는 사용자의 나이를 고려하여 조절시킬 수 있는 것을 특징으로 하는 눈의 긴장(緊張)을 완화시키는 장치
23. 제 20 항에 있어서, 상기 속도는 사물과 사용자간의 평균거리를 고려하여 조절할 수 있는 것을 특징으로 하는 눈의 긴장(緊張)을 완화시키는 장치
24. 제 19 항 내지 제 23 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 속도는 상기 사물의 변위에 대한 세제곱 비율이 될 수 있는 것을 특징으로 하는 눈의 긴장(緊張)을 완화시키는 장치.
25. 제 19 항 내지 제 24 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 속도의 비율은 상기 사물의 변위에 대한 5승의 비율로 될 수 있는 것을 특징으로 하는 눈의 긴장(緊張)을 완화시키는 장치.
26. 제 14 항 내지 25 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 사물울 재배치시키는 수단은 상기 사물을 지지하는 플렛폼을 포함하고, 이 플렛폼은 왕복 이동을 하는 지지판에 장착되는 것을 특징으로 하는 눈의 긴장(緊張)을 완화시키는 장치.
27. 제 14 항 내지 제 25 항에 있어서, 상기 사물을 재배치시키는 수단은 상기 사물의 투영된 상을 재배치시키는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 눈의 긴장(緊張)을 완화시키는 장치.
28. 사람의 눈의 긴장 및 피로를 완화시키는 방법은 도면을 참조하여 상술된 부분과 같이 진행되는 것을 특징으로 눈의 긴장(緊張)을 완화시키는 방법.
29. 사람의 눈의 긴장 및 피로를 완화시키는 장치는 도면을 참조하여 설명된 부분과 같이 구성된 것을 특징으로 하는 눈의 긴장(緊張)을 완화시키는 장치.