KR20190058984A - 환자 안구 자동 검출 기능을 갖는 검안기 - Google Patents

환자 안구 자동 검출 기능을 갖는 검안기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 센서를 이용하여 환자의 턱이 검안기의 턱 받침대에 있음을 인지하고, 자동으로 턱 받침대의 높이를 조정하여 환자의 안구를 검출함으로써 환자의 각막 굴절력과 곡률 반경을 측정할 수 있도록 하는 환자 안구 자동 검출 기능을 갖는 검안기에 관한 것이다.
본 발명에 따른 환자 안구 자동 검출 기능을 갖는 검안기는 환자의 이마를 지지하는 이마 받침대(110)와, 상기 이마 받침대(110)와 결합하여 상하로 높이가 조절되는 턱 받침대(120)와, 상기 턱 받침대(120)의 높이를 조절하여 턱 받침대(120)에 턱을 지지한 환자의 안구를 검사 위치로 이동시킨 후 광학계를 통하여 환자의 각막 굴절률과 곡률 반경을 측정하는 제어부가 구비된 검안기(100)로서, 상기 턱 받침대(120)의 상부(121)에는 환자의 턱이 위치하는 경우 이를 감지하여 환자 감지 신호를 제어부에 전송하는 센서(123)가 설치되고, 상기 제어부는 턱 받침대(120)의 상부에 설치된 센서(123)로부터 환자 감지 신호가 전송되면, 턱 받침대(120)의 높이를 조절하여 환자의 안구를 검사 위치로 이동시킨 후, 동공의 위치를 추적하여 광학계를 통하여 환자의 각막 굴절률과 곡률 반경을 측정함으로써, 간단하고 신속하게 각막 굴절률과 곡률 반경을 측정할 수 있도록 제공된다.

Description

환자 안구 자동 검출 기능을 갖는 검안기 {OPTOMETER HAVING AUTO DETECTING FUNCTION OF EYE IN PATIENT}
본 발명은 환자의 각막 굴절률과 곡률 반경을 측정하는 검안기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 센서를 이용하여 환자의 턱이 검안기의 턱 받침대에 있음을 인지하고, 자동으로 턱 받침대의 높이를 조정하여 환자의 안구를 검출함으로써 환자의 각막 굴절력과 곡률 반경을 측정할 수 있도록 하는 환자 안구 자동 검출 기능을 갖는 검안기에 관한 것이다.
검안기(Optometer, 안구 굴절계)는 피검자의 눈에 광을 조사하고, 피검자의 망막에서 반사된 광의 이미지를 분석하여 안구의 굴절력을 측정하는 장치이다.
도 1은 종래 검안기의 일반적인 형태를 나타낸 것으로, 일반적으로 검안기(10)에는 환자의 이마를 고정시키는 이마 받침대(11)와, 환자의 턱을 고정시키는 턱 받침대(12)와, 턱 받침대(12)의 위치를 조절하는 조이스틱(13)과, 환자의 안구 영상이 표시되는 모니터(14)가 구비되어 있다.
환자가 검사를 받기 위해 이마를 이마 받침대(11)에 밀착시키고 턱을 턱 받침대(12)에 고정시키면, 검안사가 모티터(14)를 통하여 표시되는 환자의 안구를 확인하면서 조이스틱(13)을 조작하여 턱 받침대(12)를 이동하면서 안구를 찾게 된다. 안구를 찾게 되면, 검안기(10)는 광학계를 통하여 안구의 굴절률과 곡률 반경을 측정한 후, 측정 결과를 모니터(14)에 표시하여 검안사가 확인할 수 있도록 제공한다.
하지만, 이러한 종래 검안기는 검안사가 조이스틱을 수동으로 조작하여 턱 받침대의 위치를 이동시키면서 환자의 안구를 찾아야 하므로 환자 안구 검출에 시간이 많이 소요되고 번거로운 문제점이 있었다.
대한민국 등록실용신안 제20-0415790호 (2006.05.01. 등록) 대한민국 등록특허공보 제10-1096086호 (2011.12.13. 등록)
본 발명은 상기 종래 검안기의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 본 발명의 목적은 환자가 검안기의 턱 받침대 또는 이마 받침대에 접촉하면 이를 센서를 통해 인식하여 턱 받침대의 위치를 자동으로 조절하여 환자의 안구를 검사 위치로 이동시켜 각막 굴절률과 곡률 반경을 측정할 수 있도록 하는 환자 안구 자동 검출 기능을 갖는 검안기를 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 검안기는 환자의 이마를 지지하는 이마 받침대와, 상기 이마 받침대와 결합하여 상하로 높이가 조절되는 턱 받침대와, 상기 턱 받침대의 높이를 조절하여 턱 받침대에 턱을 지지한 환자의 안구를 검사 위치로 이동시킨 후 광학계를 통하여 환자의 각막 굴절률과 곡률 반경을 측정하는 제어부가 구비된 검안기로서, 상기 턱 받침대의 상부에는 환자의 턱이 위치하는 경우 이를 감지하여 환자 감지 신호를 제어부에 전송하는 센서가 설치되고, 상기 제어부는 턱 받침대의 상부에 설치된 센서로부터 환자 감지 신호가 전송되면, 턱 받침대의 높이를 조절하여 환자의 안구를 검사 위치로 이동시킨 후, 동공의 위치를 추적하여 광학계를 통하여 환자의 각막 굴절률과 곡률 반경을 측정하게 된다.
상기 센서가 설치되는 턱 받침대 상부의 하부에는 턱 받침대 상부를 상하로 이동시키는 상하 구동부와, 상기 상하 구동부의 하부에 결합되는 모터축 회전부와, 상기 제어부의 제어에 따라 모터축 회전부를 회전시켜 상하 구동부를 상하로 이동시키는 모터가 구비된다.
또한, 상기 이마 받침대의 본체 전면 하부에는 환자가 검안기에 접근하는 경우 이를 감지하여 환자 감지 신호를 제어부에 전송하는 센서가 설치될 수 있다.
여기에서, 상기 센서는 터치 센서, 적외선 센서, 근접 센서, 조도 센서 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
한편, 상기 제어부는 센서로부터 환자 감지 신호가 수신되면, 광학계를 통하여 환자의 얼굴 영상을 획득한 후, 영상 처리를 통하여 안구의 위치를 결정하고, 안구가 위치가 검사 위치에 있지 않을 경우 모터를 구동시켜 턱 받침대의 높이를 조절하여 안구를 위치를 검사 위치로 이동시키게 된다.
또한, 상기 제어부는 안구가 검사 위치로 이동되면, 광학계를 통하여 환자의 동공이 포함된 영상을 획득한 후, 영상 처리를 통하여 동공의 위치를 결정하고, 동공이 검사 위치에 있지 않을 경우 광학계의 3축 모터를 제어하여 동공의 위치를 추적하여 각막 굴절률과 곡률 반경을 측정하게 된다.
한편, 상기 제어부는 영상 처리를 통하여 안구의 위치가 결정할 수 없는 경우, 상기 턱 받침대의 높이를 설정된 기준 위치로 이동시켜 유지시키는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 검안기의 턱 받침대나 이마 받침대에 접촉하는 환자의 유무를 센서를 통하여 감지하여, 환자의 접촉을 감지하는 경우 자동으로 턱 받침대의 위치를 조절하여 환자의 안구를 검사 위치로 이동시킴으로써 신속하게 각막 굴절률과 곡률 반경을 측정할 수 있으며, 검안사의 검사 동작을 간략화시켜 검사에 집중할 수 있도록 하는 효과가 있다.
도 1은 종래 검안기의 일반적인 형태를 나타낸 사시도,
도 2는 본 발명에 따른 검안기의 사시도,
도 3은 본 발명에 따른 센서가 구비된 얼굴 받침대 및 턱 받침대의 전면도,
도 4는 본 발명에 따른 이마 받침대와 결합되는 턱 받침대의 세부 구성도,
도 5는 본 발명에 따른 턱 받침대가 결합된 이마 받침대의 후면 부분 단면도,
도 6은 본 발명에 따른 센서가 부착되는 이마 받침대의 전면도,
도 7은 본 발명에 따른 제어부를 통하여 검안기의 동작이 제어되는 과정을 나타낸 흐름도,
도 8은 본 발명에 따른 광학계를 통하여 동공이 추적되어 동공의 중심 및 초점을 맞춘 영상의 일례를 나타낸 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 검안기의 사시도이고, 도 3은 센서가 구비된 얼굴 받침대 및 턱 받침대의 전면도를 나타낸 것이다.
도 2와 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 검안기(100)는 일반 검안기(100)와 마찬가지로 본체(101) 전면에 환자의 이마를 밀착하여 지지하는 이마 받침대(110)와, 환자의 턱을 고정시켜 지지하는 턱 받침대(120)가 구비된다. 또한, 턱 받침대(120)의 높이를 수동으로 조절할 수 있는 조이스틱(130)과, 검사받는 환자의 안구 영상이 표시되는 모니터(140)가 구비되어 있다.
본 발명에서는 상기 턱 받침대(120)의 상부 및 이마 받침대(110)의 전면에 센서(123)(113)를 설치하여, 환자가 검사를 받기 위해 이마 받침대(110) 및 턱 받침대(120)에 접근하여 이마 받침대(110)에 이마를 밀착하고 턱 받침대(120)에 턱을 고정시키는 경우 이를 자동으로 감지할 수 있도록 하였다.
상기 턱 받침대(120)의 상부(121), 즉 환자의 턱이 접촉되는 위치에 센서(123)가 설치되는데, 센서(123)는 환자 턱의 접촉 또는 접근이 감지되면 본체(101) 내부에 구비된 제어부에 감지 신호를 전송하게 된다. 본 발명의 실시 예에서는 이러한 센서(123)로서 터치 센서, 적외선 센서, 근접 센서, 조도 센서 등을 적용한다.
상기 터치 센서는 환자가 턱을 턱 받침대(120)에 올려놓는 경우 터치되어 환자 턱의 접촉을 감지하게 되는데, 이 터치 센서는 감지 신호를 제어부로 전송하며, 제어부는 터치 센서의 신호를 통하여 환자의 검사 대기 유무를 확인하게 된다.
상기 적외선 센서는 적외선 신호를 이용하여 환자 턱의 턱 받침대(120) 접촉 또는 접근 여부를 감지하게 되는데, 적외선 센서는 환자의 접촉이나 접근이 감지되면 감지 신호를 제어부에 전송하여 환자의 검사 대기 여부를 확인할 수 있도록 한다.
상기 근접 센서는 환자 턱의 턱 받침대(120) 접근 여부를 비접촉식으로 감지하는 센서로서, 이러한 근접 센서로는 정전 용량형 센서, 초음파 센서, 광전형 센서 등이 적용될 수 있다. 이 근접 센서는 환자의 턱 받침대 접근을 감지하여 감지 신호를 제어부에 전송하게 된다.
상기 조도 센서는 밝기 정도에 따라 저항값이 변하는 소자로서, 전압분배 법칙을 이용하여 밝기에 따라 전압이 달라지도록 센서 회로가 구성된다. 이 조도 센서는 환자의 턱이 접근하면서 변화하는 밝기를 감지하여 감지되는 신호를 제어부에 전송하고, 제어부는 조도 센서의 밝기 값에 따라 환자의 검사 대기 유무를 파악하게 된다.
상기의 구성으로 이루어지는 센서(123)는 턱 받침대(120)의 상부(121)에 장착되는데, 도 4는 이마 받침대와 결합되는 턱 받침대의 세부 구성도이고, 도 5는 턱 받침대가 결합된 이마 받침대의 후면 부분 단면도를 나타낸 것이다.
도 4와 도 5에 도시된 바와 같이, 턱 받침대(120)는 이마 받침대(110)의 본체(111)에 상하 이동이 가능하도록 결합되는데, 이 턱 받침대(120)에는 환자의 턱이 받쳐져 지지되는 턱 받침대 상부(121)와, 상기 턱 받침대 상부(121)의 하부에 위치하여 턱 받침대 상부(121)를 상하로 이동시키는 상하 구동부(124)와, 상기 상하 구동부(124)의 하부에 결합되는 모터축 회전부(125)와, 상기 모터축 회전부(125)를 회전시켜 상하 구동부(124)를 상하로 이동시키는 모터(126)가 구비된다.
본 발명의 실시 예에서는 환자의 턱이 받쳐지는 턱 받침대(120)의 상부(121)에 홀 가공부(122)를 형성한 후, 이 홀 가공부(122)에 센서(123)를 장착한 후, 센서(123)를 커넥터를 통하여 제어부에 연결하여 센서(123)를 통하여 감지되는 신호가 제어부에 전달될 수 있도록 하였다. 하지만, 이러한 센서(123)는 무선 센서로 이루어져, 감지 신호를 무선으로 제어부에 전송하도록 변경할 수 있음은 당연하다.
한편, 본 발명에서는 센서(123)가 설치된 턱 받침대(120)가 결합되는 이마 받침대(110)의 전면에도 센서(113)를 부착하여, 환자의 접근을 보다 정확히 감지할 수 있도록 하였다.
도 6은 센서가 부착되는 이마 받침대의 전면도를 나타낸 것이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 이마 받침대(110)의 전면 본체(111) 하부, 예를 들면 인체의 목이나 가슴이 근접하는 부분에 홀 가공부(112)를 형성하고, 이 홀 가공부(112)에 센서(113)를 설치하여, 환자가 턱 받침대(120)에 턱을 올려놓고 이마 받침대(110)에 접근하는 경우 센서(113)는 환자의 접근을 감지하여 환자 감지 신호를 제어부에 전송하게 된다.
상기 이마 받침대(110)의 본체(111) 하부는 환자의 신체가 직접 접촉 또는 밀착되지 않기 때문에, 본 발명의 실시 예에서는 이마 받침대(110)의 본체(111) 하부에 설치되는 센서(113)를 비접촉식 근접 센서로 형성하여, 환자의 접근을 감지할 수 있도록 하였다.
상기 검안기(100)의 본체(101) 내부에는 턱 받침대(120) 및 이마 받침대(110)에 설치된 센서(123)(113)로부터 감지 신호를 수신하여 검안기(100)의 동작을 제어하는 제어부가 구비된다. 이하에서는 제어부를 통하여 검안기(100)의 검안 동작이 제어되는 과정에 대하여 설명하기로 한다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 제어부를 통하여 검안기의 동작이 제어되는 과정을 나타낸 흐름도이다.
단계 S100 : 먼저, 환자가 검사를 받기 위해 검안기(100)의 이마 받침대(110)에 접근하여 턱 받침대(120)에 턱을 고정시키면, 턱 받침대(120) 및 이마 받침대(110)에 설치된 센서(123)(113)는 환자의 접촉 및 접근을 감지하여 환자 감지 신호를 제어부에 전송하게 된다.
단계 S110, S120 : 제어부는 턱 받침대(120) 및 이마 받침대(110)에 설치된 센서(123)(113)로부터 전송되는 환자 감지 신호를 통하여 환자가 검사 대기 상태에 있는 것을 확인한 후(S110), 턱 받침대(120)의 위치를 조절하기 위해 먼저 검안기(100)의 광학계를 통하여 환자의 얼굴 영상을 촬영하여 1 프레임 영상을 획득하게 된다(S120).
단계 S130, S140, S150 : 제어부는 광학계를 통하여 획득되는 1 프레임 영상을 처리하여 영상 내에 포함된 환자 안구의 위치를 결정하고(S130), 결정된 안구가 검사 위치에 있는지 확인하게 된다(S140). 안구의 검사 위치는 광학계의 촬영 축 높이가 되어야 하는데, 만약 안구의 위치가 광학계의 촬영 위치에 있지 않을 경우 제어부는 턱 받침대(120)의 모터(126)를 구동하여 턱 받침대(120)의 높이가 안구가 검사 위치로 이동되도록 제어하게 된다(S150). 턱 받침대(120)의 높이 조절을 통한 환자의 안구 위치 조절은 안구가 검사 위치로 이동될 때까지 반복하여 수행되는데, 이러한 안구 위치 조절은 제어부에 의해 자동으로 수행되기 때문에, 종래 검안사가 수동으로 조이스틱(130)을 조작하여 안구의 위치를 조절하는 번거로움을 덜 수 있게 된다.
단계 S160, S170 : 상기 과정을 통하여 턱 받침대(120)의 높이가 조절되어 안구의 위치가 검사 위치로 이동되면, 제어부는 광학계를 통하여 검사 위치로 이동된 안구 1 프레임 영상을 획득한 후(S160), 획득된 안구 영상을 처리하여 동공의 위치를 결정하게 된다(S170).
단계 S180, S190 : 제어부는 광학계를 통하여 획득되는 동공의 위치가 영상의 중심에 있고 광학계 초점에 맞는지를 검사하여(S180), 동공의 위치가 영상의 중심에 있지 않거나 초점이 맞지 않는 경우 광학계 3축 모터(126)를 조절하여 동공의 중심 및 초점을 맞추는 동공 추적 과정을 수행하게 된다(S190). 도 8은 광학계를 통하여 동공이 추적되어 동공의 중심 및 초점을 맞춘 영상의 일례를 나타낸 것이다.
단계 S200 : 상기 과정을 통하여 동공이 광학계의 중심에서 초점이 일치하게 되면, 광학계를 통하여 환자의 각막 굴절률과 곡률 반경을 측정하고, 측정되는 결과는 모니터(140)에 디스플레이하게 된다.
이와 같이, 본 발명에서는 환자가 검사를 받기 위해 검안기(100)에 접근하여 이마를 이마 받침대(110)에 대고 턱을 턱 받침대(120)에 고정시키면 이를 센서(113)(123)를 통하여 자동으로 감지하고, 제어부에서 턱 받침대(120)에 구비된 모터(126)를 통하여 턱 받침대(120)의 높이를 조절하여 환자의 안구 위치가 검사 위치로 이동되도록 하며, 환자의 안구 위치가 검사 위치로 이동하면 동공의 위치를 추적하여 광학계를 통하여 각막 굴절률과 곡률 반경을 측정하게 된다. 이러한 환자의 각막 굴절률과 곡률 반경 검사 과정이 자동으로 수행되기 때문에 종래와 같이 검안사가 수동으로 턱 받침대(120)의 높이를 조절하지 않아도 되므로 번거로운 과정이 생략되어 검사가 신속하게 이루어질 수 있게 된다.
한편, 상술한 본 발명의 실시 예에서는 제어부가 안구 영상을 획득한 후 이를 영상 처리하여 안구의 위치를 결정하고, 결정된 안구의 위치로 턱 받침대(120)의 높이를 자동으로 조절한다고 설명하고 있는데, 만약 영상 처리를 통하여 안구의 위치를 결정할 수 없는 경우에는 턱 받침대(120)의 높이를 미리 설정된 기준 위치로 이동시켜 기준 높이를 유지하도록 할 수 있다. 또한, 필요한 경우 검안사가 수동으로 조이스틱(130)을 조작하여 턱 받침대(130)의 높이를 조절할 수 있음도 당연하다.
이와 같이, 본 발명은 상술한 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 갖는 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구 범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 이루어질 수 있음은 물론이다.
100 : 검안기 101 : 검안기 본체
110 : 이마 받침대 111 : 본체
112 : 홀 가공부 113 : 센서
120 : 턱 받침대 121 : 턱 받침대 상부
122 : 홀 가공부 123 : 센서
124 : 상하 구동부 125 : 모터축 회전부
126 : 모터 130 : 조이스틱
140 : 모니터

Claims (7)

  1. 환자의 이마를 지지하는 이마 받침대(110)와, 상기 이마 받침대(110)와 결합하여 상하로 높이가 조절되는 턱 받침대(120)와, 상기 턱 받침대(120)의 높이를 조절하여 턱 받침대(120)에 턱을 지지한 환자의 안구를 검사 위치로 이동시킨 후 광학계를 통하여 환자의 각막 굴절률과 곡률 반경을 측정하는 제어부가 구비된 검안기(100)로서,
    상기 턱 받침대(120)의 상부(121)에는 환자의 턱이 위치하는 경우 이를 감지하여 환자 감지 신호를 제어부에 전송하는 센서(123)가 설치되고,
    상기 제어부는 턱 받침대(120)의 상부에 설치된 센서(123)로부터 환자 감지 신호가 전송되면, 턱 받침대(120)의 높이를 조절하여 환자의 안구를 검사 위치로 이동시킨 후, 동공의 위치를 추적하여 광학계를 통하여 환자의 각막 굴절률과 곡률 반경을 측정하도록 하는 것을 특징으로 하는 검안기.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 센서(123)가 설치되는 턱 받침대 상부(121)의 하부에는
    상기 턱 받침대 상부(121)를 상하로 이동시키는 상하 구동부(124)와,
    상기 상하 구동부(124)의 하부에 결합되는 모터축 회전부(125)와,
    상기 제어부의 제어에 따라 모터축 회전부(125)를 회전시켜 상하 구동부(124)를 상하로 이동시키는 모터(126)가 구비된 것을 특징으로 하는 검안기
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 이마 받침대(110)의 본체(111) 전면 하부에는 환자가 검안기(100)에 접근하는 경우 이를 감지하여 환자 감지 신호를 제어부에 전송하는 센서(113)가 설치되는 것을 특징으로 하는 검안기.
  4. 제 1항 또는 제 3항에 있어서,
    상기 센서(123)(113)는 터치 센서, 적외선 센서, 근접 센서, 조도 센서 중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 검안기.
  5. 제 2항에 있어서,
    상기 제어부는 센서(123)(113)로부터 환자 감지 신호가 수신되면,
    광학계를 통하여 환자의 얼굴 영상을 획득한 후, 영상 처리를 통하여 안구의 위치를 결정하고, 안구가 위치가 검사 위치에 있지 않을 경우 모터(126)를 구동시켜 턱 받침대(120)의 높이를 조절하여 안구를 위치를 검사 위치로 이동시키는 것을 특징으로 하는 검안기.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 제어부는 안구가 검사 위치로 이동되면,
    광학계를 통하여 환자의 동공이 포함된 영상을 획득한 후, 영상 처리를 통하여 동공의 위치를 결정하고, 동공이 검사 위치에 있지 않을 경우 광학계의 3축 모터를 제어하여 동공의 위치를 추적하여 각막 굴절률과 곡률 반경을 측정하는 것을 특징으로 하는 검안기.
  7. 제 5항에 있어서,
    상기 제어부는 영상 처리를 통하여 안구의 위치가 결정할 수 없는 경우,
    상기 턱 받침대(120)의 높이를 설정된 기준 위치로 이동시켜 유지시키는 것을 특징으로 하는 검안기.
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