KR20200126616A - 노안 시기능 훈련용 도수조절장치를 포함한 머리장착형 영상장치 - Google Patents

노안 시기능 훈련용 도수조절장치를 포함한 머리장착형 영상장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 노안 시기능 개선 훈련을 위한 조절력 모드 치료방법을 위해 사용자가 착용하는 노안 시기능 훈련용 도수조절장치를 포함한 머리장착형 영상장치에 관한 것으로, 가상현실(VR) 시스템을 기반으로 한 노안 시기능 훈련을 위한 도수조절장치를 포함한 머리장착형 영상장치이다.
본 발명인 노안 시기능 훈련을 위한 도수조절장치를 포함한 머리장착형 영상장치는 가상현실(VR) 이미지를 출력하는 영상부(130); 사용자의 안구에서 반사되는 광을 측정하여 상기 사용자의 초점을 확인하는 내부동작센서부(140); 게임용 엑츄에이터과 무선 송수신되어 상기 사용자의 안구 이외의 외부 동작을 인식하는 외부동작센서부(150); 상기 영상부(130)의 외부 상단에 마련되어 디옵터 렌즈 조절을 위한 동력을 제공하는 구동부(110); 상기 영상부(130)에서 출력되는 이미지를 제어하고, 상기 내부동작센서부(140)와 외부동작센서부(150)에서 측정된 데이터를 송수신하고, 상기 구동부(110)의 동력을 제어하는 제어보드부(120);를 포함하고, 상기 구동부(110)는, 상기 제어보드부(120)의 제어에 의해 상기 구동부(110)로 부터 동력을 전달받아 정방향 또는 역방향으로 회전하는 모터부(111); 상기 모터부(111)에 의해 회전력을 전달받고 기어 형태로 마련된 모터조절부(112); 상기 모터조절부(112)에 의해 회전력을 전달받고 기어 형태로 마련되어 상기 모터조절부(112)와 맞물려 회전하면서 상기 디옵터 렌즈의 위치를 조절하는 초점조절부(113); 상기 모터부(111)를 감싸도록 마련되어 상기 모터부(111)를 보호하는 커버부(114);로 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

노안 시기능 훈련용 도수조절장치를 포함한 머리장착형 영상장치{HEAD MOUNTED DISPLAY WITH DEVICE OF ADJUSTING SIGHT FOR TREATMENT OF PRESBYOPIA}
본 발명은 노안 시기능 개선 훈련을 위한 조절력 모드 치료방법을 위해 사용자가 착용하는 노안 시기능 훈련용 도수조절장치를 포함한 머리장착형 영상장치에 관한 것으로, 가상현실(VR) 시스템을 기반으로 한 노안 시기능 훈련을 위한 도수조절장치를 포함한 머리장착형 영상장치이다.
나이가 들면서 수정체가 딱딱해지고 탄력이 떨어지게 되면 이로 인해 조절력이 감소되어 근거리 작업이 장애를 받게 되는데 이를 노안이라고 한다. 노안은 수정체의 굴절력을 증가시킴으로써 가까운 사물을 보는 과정인 조절력이 감소되어 근거리 작업이 장애를 받게 되는데, 조절, 눈모음, 축동이 동시에 일어나는 근거리 주시 복합운동의 훈련이 필요하다.
시기능 훈련은 신경근육적, 신경생리학적 또는 신경감각적 시각 장애를 치료하거나 그와 관련된 증상을 완화하는 것으로, 안구운동 장애, 양안시 이상, 조절 장애, 사시, 약시, 그리고 시지각 장애를 교정하고 그와 관련된 증상들을 개선하기 위한 임상적인 접근 방법이다. 도 1에 나타난 바와 같이, 시기능 훈련은 환자가 클리닉센터에 방문하여 전문가의 지도하에 시기능 훈련을 실시한다. 현재 시기능 훈련은 전문가의 수동 훈련 방법에 의해 실시되고 있다.
또한, 환자의 눈 기능을 개선하기 위해서 반복적인 패턴을 이용하고 있으나 이러한 반복적인 패턴은 환자의 지루함을 초래할 수 있고, 반복 패턴을 이용한 수동 훈련은 눈의 순응성이 결여될 수 있어 훈련 효과가 떨어지는 문제점이 있다. 현재 실시하고 있는 시기능 훈련 방법은 노안 증상의 효과를 증가시키기 위한 긴 시간이 필요하므로 비용이 증가되는 문제가 발생한다.
따라서 시기능 훈련은 거리에 대한 지각 및 입체의 표현을 효율적으로 실시할 수 있도록 개발되어야 하고, 본 발명은 상기 기술한 문제점을 해결하여 디지털 영상기술 및 3차원 디스플레이의 응용 기술들을 접목하면서 노안 시기능 조절을 위한 효과적인 훈련 프로그램을 제공하였다.
대한민국 공개특허 특2003-0086578
본 발명은 위와 같은 종래 기술의 한계를 극복하기 위해 개발된 것으로서, 본 발명의 목적은 노인을 위한 노안 치료 방법과 가상현실(VR) 기술을 접목하여 노안을 효과적으로 치료할 수 있는 노안 시기능 훈련을 위한 도수조절장치를 제공하는 것이다.
본 발명은 노안 개선 치료방법으로 가상현실(VR) 기술을 이용하여 사용자의 흥미를 높이고 지루함 없이 반복 훈련할 수 있도록 하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명인 노안 시기능 훈련을 위한 도수조절장치를 포함한 머리장착형 영상장치는 가상현실(VR) 이미지를 출력하는 영상부(130); 사용자의 안구에서 반사되는 광을 측정하여 상기 사용자의 초점을 확인하는 내부동작센서부(140); 게임용 엑츄에이터과 무선 송수신되어 상기 사용자의 안구 이외의 외부 동작을 인식하는 외부동작센서부(150); 상기 영상부(130)의 외부 상단에 마련되어 디옵터 렌즈 조절을 위한 동력을 제공하는 구동부(110); 상기 영상부(130)에서 출력되는 이미지를 제어하고, 상기 내부동작센서부(140)와 외부동작센서부(150)에서 측정된 데이터를 송수신하고, 상기 구동부(110)의 동력을 제어하는 제어보드부(120);를 포함하고, 상기 구동부(110)는, 상기 제어보드부(120)의 제어에 의해 상기 구동부(110)로 부터 동력을 전달받아 정방향 또는 역방향으로 회전하는 모터부(111); 상기 모터부(111)에 의해 회전력을 전달받고 기어 형태로 마련된 모터조절부(112); 상기 모터조절부(112)에 의해 회전력을 전달받고 기어 형태로 마련되어 상기 모터조절부(112)와 맞물려 회전하면서 상기 디옵터 렌즈의 위치를 조절하는 초점조절부(113); 상기 모터부(111)를 감싸도록 마련되어 상기 모터부(111)를 보호하는 커버부(114);로 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면 노인을 위한 노안 치료 방법과 가상현실(VR) 기술을 접목하여 노안을 효과적으로 치료할 수 있는 노안 시기능 훈련을 위한 도수조절장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 노안 개선 치료방법으로 가상현실(VR) 기술을 이용하여 사용자의 흥미를 높이고 지루함 없이 반복 훈련할 수 있다.
또한, 본 발명은 눈의 피로가 증가되고 기능이 저하됨에 따라 사용자가 안경 및 렌즈를 착용하고 있으므로 이를 고려하여 모터 및 기어를 더 마련하여 머리장착형 영상장치(HMD, 100)의 초점 조절이 용이하다.
도 1은 현재 실시되고 있는 시기능 훈련 사진 및 효과를 나타내었다.
도 2는 본 발명인 노안 시기능 훈련용 도수조절장치를 포함한 머리장착형 영상장치를 나타낸 도면이다.
도 3은 구동부(110)를 자세하게 나타낸 도면이다.
도 4는 노안 시기능 훈련용 도수조절장치의 장치 구성도를 나타낸 도면이다.
도 5는 노안 시기능 훈련용 도수조절장치의 네트워크 구성도를 나타낸 도면이다.
도 6은 노안 시기능 훈련용 도수조절장치의 시스템 구성도를 나타낸 도면이다.
도 7은 노안 시기능 훈련용 도수조절장치의 시스템 구성도를 나타낸 또 다른 도면이다.
도 8은 영상부(130)에서 출력되는 제1실시예를 나타낸 도면이다.
도 9는 영상부(130)에서 출력되는 제2실시예를 나타낸 도면이다.
도 10은 영상부(130)에서 출력되는 제2실시예를 나타낸 또 다른 도면이다.
도 11은 영상부(130)에서 출력되는 제3실시예를 나타낸 도면이다.
도 12는 영상부(130)에서 출력되는 제4실시예를 나타낸 도면이다.
도 13은 영상부(130)에서 출력되는 제4실시예의 게임 콘텐츠 플로우 차트이다.
도 14는 영상부(130)에서 출력되는 제5실시예를 나타낸 도면이다.
도 15는 영상부(130)에서 출력되는 제5실시예 제1모드를 나타낸 도면이다.
도 16은 영상부(130)에서 출력되는 제5실시예 제2모드를 나타낸 도면이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 하나의 실시예로서 설명되는 것이며, 이것에 의해 본 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용이 제한되지 않는다.
본 발명은 노안 시기능 개선 훈련을 위한 조절력 모드 치료방법을 위해 사용자가 착용하는 노안 시기능 훈련용 도수조절장치를 포함한 머리장착형 영상장치에 관한 것으로, 가상현실(VR) 시스템을 기반으로 한 노안 시기능 훈련을 위한 도수조절장치를 포함한 머리장착형 영상장치이다.
가상현실(VR) 상에서 물체의 근-원거리 이동이나, 객체의 축소 확대에 따른 훈련은 머리장착형 영상장치(HMD, 100)의 화면영상(display) 특성상 랜더링 된 결과를 보여주기 때문에 시기능 훈련을 위한 조절근이 능동적으로 활동한다고 단정할 수 없다. 이러한 문제를 해결하기 위해서는 현실의 환경에서 렌즈를 임의적으로 조절하여 줌으로써 사용자의 조절근이 능동적으로 활동할 수 있는 렌즈의 초점 거리를 조절해주는 장치가 필요하다.
따라서 본 발명은 기어 가상현실의 렌즈초점 조절 휠을 노안 시기능 훈련 콘텐츠와 연동하여 제어가 가능한 디바이스를 개발하였다. 상기 기어 가상현실은 휠의 제어가 필요하므로 상기 렌즈초점 조절 휠 제어를 위한 라즈베리파이 기반의 서보모터를 활용하여 제작하였고, 상기 라즈베리파이 기반의 서보모터와 노안 시기능 콘텐츠와 방향제어(정방향, 역방향), 제어 속도, 제어 거리 등에 대한 연동이 필요하다. 또한, 상기 연동을 위한 통신방식(블루투스, 와이파이 등)을 통해 제어 데이터의 통신을 수행하였다.
상기 머리장착형 영상장치(HMD, 100)은 크게 영상부(130), 내부동작센서부(140), 외부동작센서부(150) 및 구동부(110)와 제어보드부(120)를 포함하는 도수조절장치로 구성된다.
먼저, 상기 영상부(130)는 가상현실(VR) 이미지를 출력한다. 상기 영상부(130)는 상기 사용자가 상기 머리장착형 영상장치(HMD, 100)을 착용하였을 때 정면으로 볼 수 있도록 마련된다.
상기 영상부(130)에서 출력되는 가상현실(VR) 이미지는 아래에 설명할 플리퍼 모드(flipper 모드, 제1실시예), 근-원거리 주시 모드(제2실시예), 펜슬 푸쉬업 모드(pencil push up 모드, 제3실시예), 상기 근-원거리 주시 모드(제2실시예)가 적용된 슈팅(shooting) 게임(제4실시예) 또는 상기 플리퍼 모드(flipper 모드, 제1실시예)가 적용된 클레이사격 게임(제5실시예) 중 사용자에 의해 선택된 어느 하나로 실시될 수 있다.
다음으로, 상기 내부동작센서부(140)는 상기 사용자의 안구에서 반사되는 광을 측정한다. 보다 구체적으로, 상기 내부동작센서부(140)는 상기 사용자의 안구로 적외선 광을 입사시킬 수 있도록 마련된 광원모듈과 상기 사용자의 안구에서 반사된 적외선 영상을 촬영하는 촬영모듈 및 상기 광원모듈에서 조산된 광을 상기 안구로 유도하고 상기 안구에서 반사된 광을 상기 촬영모듈로 유도하도록 마련된 반사모듈로 구성될 수 있다. 또한, 상기 내부동작센서부(140)는 상기 광원모듈, 촬영모듈 및 반사모듈에서 측정되는 데이터를 무선 통신에 의해 송수신하는 내부동작 센서 제어부를 더 마련할 수 있다. 상기 내부동작 센서 제어부는 상기 영상부(130)와 외부동작센서부(150)의 데이터를 무선 통신에 의해 송수신할 수 있도록 제어한다.
다음으로, 상기 외부동작센서부(150)는 게임용 엑츄에이터, PC 또는 모바일 앱 중 선택된 어느 하나 이상과 무선 송수신되어 상기 사용자의 안구 이외의 외부 동작을 인식한다. 상기 외부동작센서부(150)는 상기 영상부(130)와 내부동작센서부(140)의 데이터를 무선 통신에 의해 송수신할 수 있도록 외부동작 센서 제어부를 더 마련하여 제어한다.
다음으로, 상기 도수조절장치는, 도 3에 나타난 바와 같이, 구동부(110)와 제어보드부(120)로 구성되어 상기 사용자가 상기 영상부(130)의 가상현실(VR) 이미지를 이용하여 노안 시기능 훈련을 할 때 초점 조절을 용이하게 한다. 상기 영상부(130)에서 제공되는 노안 시기능 훈련 콘텐츠는 상기 사용자에게 +2.0/-2.0 디옵터렌즈 효과를 적용하여 가상현실(VR)의 가상공간을 구성하였으나, 상기 가상현실(VR)의 가상공간은 현실과 다른 여러 이미지로 구성되기 때문에 상기 사용자가 상기 가상공간에 구현된 +2.0/-2.0의 디옵터 렌즈 효과를 아무리 잘 보려고 노력해도 뿌연 이미지일 뿐이므로 잘 보이지 않는 한계점이 발생하게 된다. 따라서 상기 노안 시기능 훈련 콘텐츠에 디바이스를 적용하였다.
상기 구동부(110)는 상기 영상부(130)의 외부 상단에 마련되어 디옵터 렌즈 조절을 위한 동력을 제공한다. 상기 구동부(110)는 모터부(111), 모터조절부(112), 초점조절부(113) 및 커버부(114)로 구성된다.
상기 모터부(111)는 상기 제어보드부(120)의 제어에 의해 상기 구동부(110)로 부터 동력을 전달받아 정방향 또는 역방향으로 회전한다. 상기 모터부(111)는 상기 영상부(130)의 외부 상단에 마련되어 상기 영상부(130)에서 출력되는 이미지에 따라 상기 내부동작센서부(140)가 상기 사용자의 초점을 확인하고, 상기 내부동작센서부(140)의 값이 상기 모터부(111)로 전달되어 상기 모터부(111)의 회전 방향, 회전 속도 등을 제어하게 된다.
상기 모터조절부(112)는 상기 모터부(111)에 의해 회전력을 전달받고 기어 형태로 마련된다. 상기 모터조절부(112)는 상기 모터부(111)와 유사한 크기로 마련하되, 기어 형태로 마련된 기어부 내주면에 상기 모터부(111)가 삽입되도록 마련하여 상기 모터부(111)가 상기 모터조절부(112) 내주면에서 회전하면 상기 모터조절부(112)가 동시에 회전하게 된다.
상기 초점조절부(113)는 상기 모터조절부(112)에 의해 회전력을 전달받고 기어 형태로 마련되어 상기 모터조절부(112)와 맞물려 회전하면서 상기 디옵터 렌즈의 위치를 조절한다. 상기 초점조절부(113)의 상부는 상기 모터조절부(112)와 기어로 연결되고, 상기 초점조절부(113)의 하부는 상기 +2.0/-2.0 디옵터 렌즈와 연결되어 상기 모터조절부(112)가 회전하면 상기 초점조절부(113)가 기어 형태로 맞물려 회전하고 상기 초점조절부(113)가 회전함에 따라 상기 +2.0/-2.0 디옵터 렌즈가 상하로 조절되어 상기 사용자의 안구에 위치하거나 제거되도록 마련된다.
상기 커버부(114)는 상기 모터부(111)를 감싸도록 마련되어 상기 모터부(111)를 보호한다. 상기 커버부(114)는 상기 제1커버부(114a)와 제2커버부(114b)로 따로 마련되어, 고정된 상기 제2커버부(114b) 상단에 상기 모터부(111)가 안착되고, 상기 모터부(111) 상단에 제2커버부(114b)가 감싸진다. 상기 모터부(111)가 원통형으로 마련된 경우, 상기 제1커버부(114a)와 제2커버부(114b)가 상기 모터부(111)를 수용할 수 있도록 내부가 중공형으로 마련되는 것이 바람직하다.
다음으로, 상기 제어보드부(120)는 상기 영상부(130)에서 출력되는 이미지를 제어하고, 상기 내부동작센서부(140)와 외부동작센서부(150)에서 측정된 데이터를 송수신하고, 상기 구동부(110)의 동력을 제어한다. 상기 제어보드부(120)는 상기 사용자의 렌즈초점 조절 휘 제어를 위해 라즈베리파이 기반의 서브모터를 이용한다. 상기 제어보드부(120)는 상기 사즈베리파이 시스템, 상기 영상부(130)에서 제공하는 노안 시기능 콘텐츠, 상기 모터부(111)의 정방향 및 역방향 방향제어, 상기 모터부(111)의 속도, 상기 모터부(111)의 거리 등을 제어한다. 또한, 상기 내부동작센서부(140), 외부동작센서부(150) 및 구동부(110)의 연동을 위해 블루투스, 와이파이 등을 이용한 통신 방식을 사용하여 상기 제어 데이터의 통신을 수행한다.
보다 구체적으로, 노안 시기능 훈련용 도수조절장치의 장치 구성도는 도 4에 나타난 바와 같이, 상기 제어보드부(120)는 상기 모터부(111)를 제어하고, 상기 모터부(111)는 상기 모터조절부(112)를 회전시켜 상기 +2.0/-2.0의 디옵터 렌즈의 거리를 조절하게 한다.
또한, 도 5에 나타난 바와 같이, 상기 제어보드부(120)는 모바일 폰, PC, 게임용 엑츄에이터 등과 블루투스 통신 방식을 사용하고, 상기 모바일 폰, PC, 게임용 엑츄에이터는 LTE/Wifi 등의 통신 방식을 사용하여 서버와 통신을 수행한다. 상기 사용자는 블루투스(BLE) 방식을 통해 서버의 관리시스템에 접속하여 DB에 제어명령을 등록, 관리하며 서버에서 관리하고 있는 제어명령을 상기 모바일 폰 및 서비스 제공 단말기 사용자에게 제공하여 어플리케이션 내에 표시될 정보를 관리한다. 본 발명에 의해 제조되는 노안 시기능 훈련용 도수조절장치를 포함한 머리장착형 영상장치에서 블루투스(BLE) 방식을 통해 얻은 제어명령을 기반으로 상기 서버에 제공된 제어명령 정보를 어플리케이션에서 감지하여 상기 정보를 상기 사용자에게 제공함으로써 본 발명에 대한 사용자의 가시성을 높인다.
또한, 도 6 및 도 7에 나타난 바와 같이, 상기 제어보드부(120)는 상기 모터부(111)를 제어하고, 상기 모바일 폰과 PC는 상기 노안 시기능 훈련용 콘텐츠를 실행하고, 상기 사용자의 정보를 저장하고, 상기 제어보드부(120)에 상기 노안 시기능 훈련용 콘텐츠를 실행하기 위한 명령을 제어한다. 상기 서버는 HTTP, TCP/IP 서버, DB Manager 등으로 구성된다.
상기 영상부(130)에서 출력되는 가상현실(VR) 이미지의 각 실시예에 대해 아래에 보다 자세하게 설명한다.
제1실시예로, 상기 플리퍼(flipper) 모드는 (+)/(-) 렌즈를 이용하여 눈 근육을 조절 유도하는 방법으로 원거리, 근거리 물체를 바라보는 것으로 자극하여 조절반응 민첩성을 향상시킨다. 사용자의 수정체가 조절할 수 있는 최대한의 조절 능력을 의미하는 것으로, 본 검사에 의해 상기 수정체 조절력의 1/2 또는 1/3의 여유를 남기고 교정하는 방법이다.
도 8에 나타난 바와 같이, 상기 플리퍼(flipper) 모드는 가상의 공간에서 상기 사용자와 18inch 거리에 시력검사표의 시력단위 0.4, 0.5, 0.6 시표 중 선택된 어느 하나의 제1시표(10) 이미지를 생성하는 제1단계(S11)와 상기 사용자에게 상기 선택된 시표지를 30초 내지 1분 동안 노출하여 상기 선택된 제1시표(10)에 적응하는 제2단계(S12)에 의해 순차적으로 상기 이미지가 출력된다. 또한, 상기 머리장착형 영상장치(HMD, 100)과 상기 사용자의 안구 사이에 (-)디옵터 렌즈 또는 (+)디옵터 렌즈를 더 마련하여, 상기 가상현실(VR) 이미지가 상기 제1단계(S11)와 제2단계(S12)를 순차적으로 출력되었을 때 상기 선택된 시표가 흐려 보일 때까지 상기 (-)디옵터 렌즈 또는 (+)디옵터 렌즈를 부가하는 제3단계(S13)로 실시된다.
상기 (-)디옵터 렌즈는 -2.0D를 사용할 수 있고, 상기 (+)디옵터 렌즈는 +2.0D를 사용하여 실시할 수 있다.
상기 플리퍼(flipper) 모드의 조절을 하지 않은 상태에서 (-)렌즈를 눈에 대면 상기 (-)렌즈는 상을 퍼지게 하여 망막에 맺힌 상은 상기 망막 뒤 쪽으로 맺히게 된다. 이 상태에서 또렷하게 보기 위해 수정체는 이에 대한 반작용으로 수정체가 두꺼워지도록 조절된다. 상기 플리퍼(flipper) 모드에 의해 상기 망막 뒤에 맺힌 상은 다시 망막 앞으로 당겨오게 된다.
제2실시예로, 상기 근-원거리 주시 모드는 근-원거리 주시를 위한 실사 영상 및 3D 그래픽 합성 기반의 이미지를 제작하여 실행하는 것으로, 실제 시표 및 거리에 대한 가상공간에서 상대적 사물의 크기 및 거리의 상대적 위치를 통해 안구 운동을 실시할 수 있다.
먼저, 상기 근-원거리 주시 모드는 도 9 및 도 10에 나타난 바와 같이, 가상의 공간에서 상기 사용자와 120inch 떨어진 거리에서 36pt 크기의 제2시표(20) 이미지를 제공하는 제1단계(S21)과 상기 가상의 공간에서 상기 사용자와 18inch 떨어진 거리에서 12pt 크기의 제2시표(20) 이미지를 제공하는 제2단계(S22)에 의해 순차적으로 상기 이미지를 출력하고, 상기 제1단계와 제2단계의 이미지가 기설정된 시간 동안 반복해서 출력한다.
상기 근-원거리 주시 모드를 통해 상기 제2시표(20)가 흐릿하거나 선명하게 보이도록 하여 상기 사용자의 수정체 및 안구 운동을 유도하게 되어 노안의 시기능을 증가시킨다.
제3실시예로, 상기 펜슬 푸쉬업(pencil push up) 모드는 상기 사용자 시각적 특성에 맞는 가상공간에서 물체의 이동 및 움직임 제어를 통해 안구의 운동을 유도하는 것으로, 가상의 공간상에 시표 즉, 펜슬에 사용자가 초점을 맞추어 상기 초점을 맞춘 펜슬을 압뒤로 밀고 당겨 조절근 훈련을 실시하는 것을 응용한다.
도 11에 나타난 바와 같이, 먼저 가상의 공간에서 상기 사용자가 제3시표(30) 이미지에 초점을 맞추고, 상기 사용자에게 상기 초점을 맞춘 제3시표(30) 이미지가 가까워지거나 멀어지도록 제공한다. 다만, 상기 제3시표(30)의 초점이 맺히는 거리는 사용자에 따라 달라지므로 상기 내부동작센서부(140)에 의해 상기 초점이 맺히는 위치를 인식한다.
상기 펜슬 푸쉬업(pencil push up) 모드를 통해 눈을 모아 집중하는 운동을 실시할 수 있어 노안의 시기능을 증가시킬 수 있다.
제4실시예로, 상기 슈팅(shooting) 게임은 모바일 머리장착형 영상장치(HMD, 100)로 기어 가상현실(gear VR) 슈팅게임이다. 상기 슈팅 게임은 상기 근-원거리 주시 모드를 이용하여 렌즈 조절에 따른 노안 시기능 훈련을 제공할 수 있다.
상기 근-원거리 주시 모드는 근-원거리 주시를 위한 실사 영상 및 3D 그래픽 합성 기반의 이미지를 제작하여 실행하는 것으로, 실제 시표 및 거리에 대한 가상공간에서 상대적 사물의 크기 및 거리의 상대적 위치를 통해 안구 운동을 실시할 수 있다. 특히, 노안 시기능을 증가시키기 위해서는 상대적 사물의 크기 및 거리 변화를 통해 노인 사용자의 수정체 근력을 증가시킬 수 있다.
상기 슈팅 게임은 PC와 연동 가능하고 게임용 컨트롤러와 연동 되는 머리장착형 영상장치로 기어 가상현실(gear VR) 슈팅게임이며, 사용자는 40~60대의 노안 시기능 강화 훈련자 이며 시기능 재활 운동을 위해 보트 라이더가 레이싱을 하면서 슈팅을 할 수 있도록 마련된다. 또한, 사용자 정보 연계가 가능한 웹 기반의 플랫폼과 통신이 가능하고, 개발환경은 PC, Unity3D, C#, Gear VR이다.
상기 머리장착형 영상장치(HMD, 100)은 상기 사용자의 접속 기록, 상기 슈팅 게임은 난이도 설정, 상기 슈팅 게임은 실행 시간 설정 및 상기 슈팅 게임 결과값을 저장하는 제어부가 더 마련된다.
도 12에 나타난 바와 같이, PC 및 게임용 컨트롤러와 연동되어 장애물(41)과 미사일(42)로 설정된 상기 제2시표(20)는 상기 컨트롤러를 이용하여 피하고 코인(43)으로 설정된 제2시표(20)는 상기 컨트롤러를 이용하여 획득할 수 있도록 마련된다. 보다 구체적으로, 가상공간의 배경 영역은 시야에 편안함을 줄 수 있는 초록색 또는 파란색의 배경 영상을 사용하고, 동일한 배경의 지루함을 없애기 위해 여러 종류의 아이템이 랜덤하게 표출될 수 있도록 마련된다. 사용자 UI 영역에는 진행시간, 획득한 상기 코인(43)개수 진행시간을 나타내어 진행 시점에서 시간과 진행 상황에 대한 점수와 정보를 사용자가 확인할 수 있도록 한다. 상기 장애물(41)에 부딪혔을 때 또는 상기 코인(43)을 획득한 상황을 상기 사용자가 인지 가능하도록 하고, 상기 슈팅 게임의 시작과 종료에 관한 정보를 제시하는 영역으로 마련된다. 또한, 사용자 UI 영역은 상기 머리장착형 영상장치(HMD, 100)를 착용한 상기 사용자의 시점을 따라 고정되도록 마련되고, 사용자 컨트롤 영역을 더 마련하여 기어 가상현실(gear VR) 컨트롤러를 통해 상기 보트를 움직여 상기 코인(43)과 상기 슈팅 게임에서 제공되는 다양한 아이템을 획득 하거나 상기 장애물(41) 회피할 수 있도록 마련된다. 도 13는 상기 슈팅 게임의 흐름도를 나타내었고, 상기 슈팅 게임의 구동 동작은 아래 표 1에 정리되어있다.
동작 명칭 처리
게임 시작하기 게임을 처음으로 구동하기 위하여 게임의 실행 파일이 활성화 되도록 한다.
환경 설정하기 사용자의 능력 및 훈련에 맞는 게임시간, 난이도 등의 옵션들을 지정할 수 있도록 설정화면을 호출하고, 각각의 인스턴스 상태를 선택한다.
게임 환경 설정 불러오기 해당 사용자의 수행 히스토리 및 설정된 훈련 단계 맞게 설정되어 있는 환경 변수들을 불러 올수 있다.
게임 환경 저장 각 단계별 사용자의 능력이나 훈련 상황에 맞게 저장된 환경을 저장한다.
종료하기 진행하던 게임을 종료한다.
아이템 획득 사용자가 인식가능한 게임 공간 내에서 아이템을 획득할 시 획득한 아이템 효과를 일정시간 나타낸다.
장애물(41) 부딪치기 사용자가 인식가능한 게임 공간 내에 존재하는 장애물(41)에 부딪친다.
좌측으로 이동 사용자가 인식가능한 게임 공간 내에서 좌측으로 이동한다.
우측으로 이동 사용자가 인식가능한 게임 공간 내에서 우측으로 이동한다.
관리자 기능 * 프로젝트 씬 로딩
√ 2개의 Scenes로 구성되어 있으며 첫 번째 Scenes은 사용자 접속 기록이 담겨 있음
√ 두 번째 Scenes은 Boat-rider 메인 콘텐츠로 노안 시기능 강화 훈련용 VR 게임플레이에 관련된 클래스가 포함.
√ 씬 파일들은 Assets/Scenes폴더에 존재.
* 시기능 훈련 VR 게임 난이도 및 플레이시간 설정
√ 현재까지 진행했던 난이도와 진행시간이 표시
√ 플레이시간 설정
사용자 기능 * 사용자의 상황에 맞는 게임 난이도 선택기능 구현
√ 단계별로 게임 난이도 설정
* 360도 게임 공간 뷰잉 기능 구현
√ 360도 VR 공간을 HMD 뷰잉에 따른 시선처리
* 게임 콘텐츠와 컨트롤러 연동 기능 구현
√ 컨트롤러를 통해 게임 실행 및 콘텐츠 객체 동작 기능 구현
제5실시예로, 상기 클레이사격 게임은 도 14에 나타난 바와 같이, 3D 공간의 들판에서 총구를 조종하여 날아오는 원반 형태의 물체를 맞춰서 점수를 획득하는 사격게임이다. 상기 클레이사격 게임은 상기 플리퍼(flipper) 모드를 이용하여 렌즈 조절에 따른 노안 시기능 훈련을 제공할 수 있다.
상기 클레이사격 게임은 PC와 연동 가능하고 게임용 컨트롤러와 연동 되는 머리장착형 영상장치(HMD, 100)로 FOVE 기반의 가상현실(VR) 게임이며, 사용자는 40~60대의 노안 시기능 강화 훈련자이며 사용자 정보 연계가 가능한 웹 기반의 플랫폼과 통신이 가능하고, 개발환경은 PC, Unity3D, C#, FOVE이다.
상기 머리장착형 영상장치(HMD, 100)는 상기 사용자의 접속 기록, 상기 클레이사격 게임 난이도 설정, 상기 클레이사격 게임 실행 시간 설정 및 상기 클레이사격 게임 결과 값 저장을 관리하는 제어부가 더 마련된다.
상기 클레이사격 게임은, 도 14에 나타난 바와 같이, PC 및 게임용 컨트롤러와 연동되어 원반 형태로 설정된 제5시표(50)를 상기 컨트롤러를 이용하여 클레이 사격을 실시하되, 상기 내부동작센서부(140)가 상기 사용자의 안구 위치가 상기 원반 형태로 설정된 제5시표(50)의 중앙에 위치하는 경우 점수를 획득할 수 있도록 마련된다. 보다 구체적으로, 가상현실 공간의 좌우에서 상기 제5시표(50)를 날아오게 하고 상기 사용자가 상기 제5시표(50)를 맞추면 점수를 획득하는 것으로, 상기 사용자의 시선을 통해 상하좌우를 이동하여 상기 제5시표(50) 중앙에 상기 사용자의 안구가 위치하도록 유도한다. 상기 사용자가 제5시표(50)에 집중하여 사격하여 조준점과 원반에 집중하도록 유도하여 시기능을 증가시키도록 강화하는 게임이다. 상기 클레이 사격 게임을 진행하는 동안 진행 시간과 조건에 따른 성공 횟수로 점수를 획득하는 방식이다.
상기 클레이 사격 게임은 도 15 및 도 16에 각각 나타난 바와 같이, 두 가지 모드의 형태로 제공된다. 제1모드는, 도 15에 나타난 바와 같이, 맞춰야 되는 순서대로 상기 제5시표(50)의 색을 제시하는 것으로, 5가지 종류의 상기 제5시표(50)가 제공되고 상기 제5시표(50)는 크기가 동일하고 색상은 랜덤한 방식으로 제공된다. 상기 제5시표(50)가 발사되는 각도는 30°, 45° 및 60°의 3단계로 발사되고 매회 발사되는 힘은 동일하게 제공된다. 다음으로, 제2모드는, 도 16에 나타난 바와 같이, 맞춰야 되는 상기 제5시표(50)와 맞추지 말아야 하는 상기 제5시표(50)의 색깔을 먼저 제시한 뒤 상기 맞춰야 하는 접시를 맞추는 방식이다. 거리는 상기 제1모드에 설명한 방식과 동일하고, 서로 다른 2종의 상기 제5시표(50)는 좌, 우 및 가운데 중 두 곳에서 랜덤하게 제시된다. 상기 클레이 사격 게임의 구동 동작은 아래 표 2에 정리되어있다.
항목 제작내용
Scene 구성 * Intor : 게임 초기 화면, 소개, 사용자 로그인
* 배경 : 나무, 바위, 등의 객체를 포함하는 넓은 들판 또는 시야가 확보된 숲
* 게임 시작 화면 : 초기 사용자 위치, UI, 단계별 위치
* Ending, 게임결과, 결과 저장
Object,
UI 구성 및 효과		 * Clay(접시, 등) 5가지, 총, 총알, 표적, 발사 장치
* score 점수 표시 : 접시 개수, 맞춘 개수, 남은 개수
* 진행 시간 표시(남은시간)
* 표적 적중시, 파편 애니메이션
게임 구성 * 발사 위치 : 좌,우, 정면, 거리- 진행 방향
* 단계별 거리 : 1~5단계(예: 50m 100m 150m, 200m, 250m
* 발사 위치에서 진행 방향, 시작 위치 - 끝 위치
* 물리 알고리즘 이용 적용
관리자 기능 * 2개의 Scenes로 구성되어 있으며 첫 번째 Scenes은 사용자 접속 기록이 담겨 있음
√ 메인 콘텐츠로 노안 시기능 강화 훈련용 VR 게임플레이에 관련된 클래스가 포함, 씬 파일들은 Assets/Scenes폴더에 존재.
* 시기능 훈련 VR 게임 난이도 및 플레이시간 설정
√ 현재까지 진행했던 난이도와 진행시간이 표시
√ 플레이시간 설정
* DB 저장 요소
√ 훈련자, 훈련일자, 훈련 시간, 훈련 단계- stage 2( 각 5단계) 총 10단계
√ 각 단계별 접시 개수- 10개, 이동 속도(발사 강도)- 6초, 4초, 2초, 훈련 점수, 게임 구분- 노안
사용자 기능 * 사용자의 상황에 맞는 게임 난이도 선택기능 구현
√ 단계별로 게임 난이도 설정
* 360도 게임 공간 뷰잉 기능 구현
√ 360도 VR 공간을 HMD 뷰잉에 따른 시선처리
* 게임 콘텐츠와 컨트롤러 연동 기능 구현
√ 컨트롤러를 통해 게임 실행 및 콘텐츠 객체 동작 기능 구현
본 발명에 의해 제작되는 노안 시기능 훈련용 도수조절장치를 포함한 머리장착형 영상장치의 주요 사양은 아래와 같다.
구분 주요사양
크기 207.8(W) x 122.5(L) x 98.6(H)mm
무게 345g(312g 전면커버 제외 시)
렌즈 직경(배율) 42mm (x 6.25)
시야각(FOV) 101˚
센서 accelerometer, Gyrometer, Proximity
연걸성 충전 + 외장메모리 연결 및 각종 외부입력 지원
호환모델 USB Type-C / USB Type-5PIN / Micro USB 포트 지원
(Galaxy S6, S6edge, S6edge+, Note5 ~ S9, S9+, Note9)
통신방식 BLE 방식
소모전력 충전 최소를 위한 방안 연구
충전기능 5V DC Micro Pin
컨셉 사용자가 훈련을 진행함에 있어 편의를 고려한 방안으로 검토
본 발명에 의하면 노인을 위한 노안 치료 방법과 가상현실(VR) 기술을 접목하여 노안을 효과적으로 치료할 수 있는 노안 시기능 훈련을 위한 도수조절장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 노안 개선 치료방법으로 가상현실(VR) 기술을 이용하여 사용자의 흥미를 높이고 지루함 없이 반복 훈련할 수 있다.
또한, 본 발명은 눈의 피로가 증가되고 기능이 저하됨에 따라 사용자가 안경 및 렌즈를 착용하고 있으므로 이를 고려하여 모터 및 기어를 더 마련하여 머리장착형 영상장치(HMD, 100)의 초점 조절이 용이하다.
이와 같이, 상술한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타나며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10. 제1시표
20. 제2시표
30. 제3시표
100. 머리장착형 영상장치(HMD)
110. 구동부
111. 모터부
112. 모터조절부
113. 초점조절부
114. 커버부
114a, 114b. 제1커버부, 제2커버부
120. 제어보드부
130. 영상부
140. 내부동작센서부
150. 외부동작센서부

Claims (5)

  1. 가상현실(VR) 이미지를 출력하는 영상부(130);
    사용자의 안구에서 반사되는 광을 측정하여 상기 사용자의 초점을 확인하는 내부동작센서부(140);
    게임용 엑츄에이터, PC 또는 모바일 앱 중 선택된 어느 하나 이상과 무선 송수신되어 상기 사용자의 안구 이외의 외부 동작을 인식하는 외부동작센서부(150);
    상기 영상부(130)의 외부 상단에 마련되어 디옵터 렌즈 조절을 위한 동력을 제공하는 구동부(110);
    상기 영상부(130)에서 출력되는 이미지를 제어하고, 상기 내부동작센서부(140)와 외부동작센서부(150)에서 측정된 데이터를 송수신하고, 상기 구동부(110)의 동력을 제어하는 제어보드부(120);를 포함하고,
    상기 구동부(110)는,
    상기 제어보드부(120)의 제어에 의해 상기 구동부(110)로 부터 동력을 전달받아 정방향 또는 역방향으로 회전하는 모터부(111);
    상기 모터부(111)에 의해 회전력을 전달받고 기어 형태로 마련된 모터조절부(112);
    상기 모터조절부(112)에 의해 회전력을 전달받고 기어 형태로 마련되어 상기 모터조절부(112)와 맞물려 회전하면서 상기 디옵터 렌즈의 위치를 조절하는 초점조절부(113);
    상기 모터부(111)를 감싸도록 마련되어 상기 모터부(111)를 보호하는 커버부(114);로 구성되는 것을 특징으로 하는 노안 시기능 훈련용 도수조절장치를 포함한 머리장착형 영상장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 영상부(130)에서 출력되는 가상현실(VR) 이미지는,
    가상의 공간에서 상기 사용자와 18inch 거리에 시력단위 0.4, 0.5, 0.6 시표 중 선택된 어느 하나의 제1시표(10) 이미지를 생성한 후,
    상기 사용자에게 상기 선택된 하나의 시표를 30초 내지 1분 동안 동안 노출하여 상기 선택된 시표에 적응하여 순차적으로 상기 이미지가 출력되고,
    상기 머리장착형 영상장치(HMD, 100)과 상기 사용자의 안구 사이에 (-2.0)디옵터 렌즈 또는 (+2.0)디옵터 렌즈를 더 마련하여, 상기 가상현실(VR) 이미지가 순차적으로 출력되었을 때 상기 선택된 시표가 흐려 보일 때까지 상기 (-2.0)디옵터 렌즈 또는 (+2.0)디옵터 렌즈를 부가하여 실행되는 것을 특징으로 하는 노안 시기능 훈련용 도수조절장치를 포함한 머리장착형 영상장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 영상부(130)에서 출력되는 가상현실(VR) 이미지는,
    가상의 공간에서 상기 사용자와 120inch 떨어진 거리에서 36pt 크기의 시표 이미지를 제공한 후,
    가상의 공간에서 상기 사용자와 18inch 떨어진 거리에서 12pt 크기의 시표 이미지를 제공하여 순차적으로 상기 이미지를 출력하고,
    기설정된 시간 동안 반복해서 출력되는 것을 특징으로 하는 노안 시기능 훈련용 도수조절장치를 포함한 머리장착형 영상장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 영상부(130)에서 출력되는 가상현실(VR) 이미지는,
    먼저 가상의 공간에서 상기 사용자가 시표 이미지에 초점을 맞추고, 상기 사용자에게 상기 초점을 맞춘 시표 이미지가 가까워지거나 멀어지도록 제공하는 것을 특징으로 하는 노안 시기능 훈련용 도수조절장치를 포함한 머리장착형 영상장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제어보드부(120)는,
    모바일 폰, PC, 게임용 엑츄에이터 등과 블루투스 통신 방식을 통해 구성되는 것을 특징으로 하는 노안 시기능 훈련용 도수조절장치를 포함한 머리장착형 영상장치.
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