KR20210048231A

KR20210048231A - 가상현실 기반 원근 운동 유도를 통한 시력 회복 장치

Info

Publication number: KR20210048231A
Application number: KR1020190132226A
Authority: KR
Inventors: 정상윤
Original assignee: 정상윤
Priority date: 2019-10-23
Filing date: 2019-10-23
Publication date: 2021-05-03
Also published as: KR102315681B1

Abstract

본 발명은 가상현실 기반 원근 운동 유도를 통한 시력 회복 장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 시력 회복 장치로서, 사용자가 머리에 착용할 수 있는 HMD 프레임; 상기 HMD 프레임을 착용한 사용자의 양안의 전방에 배치되어 가상현실 영상을 출력하는 디스플레이부; 및 3차원 가상현실 공간에서 제1 위치와 사용자의 눈으로부터 멀어지는 방향으로 상기 제1 위치보다 멀리 위치한 제2 위치 사이를 이동하는 오브젝트를 포함하는 가상현실 영상을 상기 디스플레이부로 출력 제어하여, 상기 가상현실 영상에 포함된 오브젝트의 이동을 추적하는 눈의 움직임을 통해 모양체근을 운동하는 원근 운동을 유도하는 제어부를 포함하는 것을 그 구성상의 특징으로 한다.
본 발명에서 제안하고 있는 가상현실 기반 원근 운동 유도를 통한 시력 회복 장치에 따르면, 사용자가 머리에 착용한 상태에서 근거리와 원거리 사이를 이동하는 오브젝트를 포함하는 가상현실 영상을 제공하여, 가상현실 영상에 포함된 오브젝트의 이동을 추적하는 눈의 움직임을 통해 모양체근을 운동하는 원근 운동을 유도함으로써, 모양체근의 근육을 이완시켜 시력 저하를 막고, 사용자가 올바른 방법으로 쉽게 원근 운동을 할 수 있도록 도우며, 모양체근에 의한 수정체 조절 능력을 강화하여 시력 회복 효과를 얻을 수 있다.

Description

가상현실 기반 원근 운동 유도를 통한 시력 회복 장치{SIGHT RECOVERY APPARATUS THROUGH VIRTUAL REALITY-BASED PERSPECTIVE MOVEMENT INDUCTION}

본 발명은 시력 회복 장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 가상현실 기반 원근 운동 유도를 통한 시력 회복 장치에 관한 것이다.

디지털 디바이스의 경량화 및 소형화 추세에 따라 다양한 웨어러블 디바이스(wearable device)들이 개발되고 있다. 이러한 웨어러블 디바이스의 일종인 헤드 마운티드 디스플레이(Head Mounted Display)는 사용자가 머리에 착용하여 멀티미디어 컨텐츠 등을 제공받을 수 있는 각종 디바이스를 의미한다. 이러한 헤드 마운티드 디스플레이(HMD)는 투과(see-through)형과 밀폐(see-closed)형으로 구분되고 있으며, 투과형은 주로 증강현실(Augmented Reality, AR)용으로 사용되고, 밀폐형은 주로 가상현실(Virtual Reality, VR)용으로 사용되고 있다.

도 1은 일반적인 안경 형태의 헤드 마운티드 디스플레이(HMD)의 개략적인 구성을 도시한 도면이고, 도 2는 일반적인 밴드 형태의 헤드 마운티드 디스플레이(HMD)의 개략적인 구성을 도시한 도면이다. 특히, 도 2에 도시된 바와 같은 헤드 마운티드 디스플레이는, 외부의 빛이 차단되는 밀폐형으로 사용자에게 가상현실을 제공하기에 적합한 형태이다.

한편, 컴퓨터, 스마트폰 등의 사용 시간이 길어지면서, 눈의 피로, 안구 건조, 시력 저하 등 눈과 관련된 다양한 질병이 늘어나고 있다. 특히, 현대인들은 가까운 물체를 장시간 보는 경우가 많고 강한 자극을 주는 빛에 노출되는 시간이 길어서, 연령에 관계없이 시력 저하가 발생하여 큰 문제가 되고 있다.

원근 운동은 모양체근의 수축과 이완을 반복하여 모양체근의 피로를 풀어주고, 평소에 가까운 곳을 많이 봄으로써 긴장되어 있는 모양체근의 근육을 이완시켜주어 시력 저하를 막을 뿐 아니라, 지속적인 원근 운동을 통해 시력 회복 또는 개선 효과를 얻을 수 있다. 그러나 원근 운동에 대한 인식이 부족하고, 개인이 올바른 방법으로 충분한 시간 동안 원근 운동을 꾸준히 하기는 어려운 한계가 있다.

한편, 본 발명과 관련된 선행기술로서, 등록특허 제10-1789153호(발명의 명칭: 가상현실 기반의 EMDR 안구 운동의 몰입형 제공 방법, 등록일자: 2017년 10월 17일) 등이 개시된 바 있다.

본 발명은 기존에 제안된 방법들의 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 사용자가 머리에 착용한 상태에서 근거리와 원거리 사이를 이동하는 오브젝트를 포함하는 가상현실 영상을 제공하여, 가상현실 영상에 포함된 오브젝트의 이동을 추적하는 눈의 움직임을 통해 모양체근을 운동하는 원근 운동을 유도함으로써, 모양체근의 근육을 이완시켜 시력 저하를 막고, 사용자가 올바른 방법으로 쉽게 원근 운동을 할 수 있도록 도우며, 모양체근에 의한 수정체 조절 능력을 강화하여 시력 회복 효과를 얻을 수 있는, 가상현실 기반 원근 운동 유도를 통한 시력 회복 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른 가상현실 기반 원근 운동 유도를 통한 시력 회복 장치는,

시력 회복 장치로서,

사용자가 머리에 착용할 수 있는 HMD 프레임;

상기 HMD 프레임을 착용한 사용자의 양안의 전방에 배치되어 가상현실 영상을 출력하는 디스플레이부; 및

3차원 가상현실 공간에서 제1 위치와 사용자의 눈으로부터 멀어지는 방향으로 상기 제1 위치보다 멀리 위치한 제2 위치 사이를 이동하는 오브젝트를 포함하는 가상현실 영상을 상기 디스플레이부로 출력 제어하여, 상기 가상현실 영상에 포함된 오브젝트의 이동을 추적하는 눈의 움직임을 통해 모양체근을 운동하는 원근 운동을 유도하는 제어부를 포함하는 것을 그 구성상의 특징으로 한다.

바람직하게는, 상기 HMD 프레임은,

사용자가 머리에 착용한 상태에서 외부의 빛이 차단되는 프레임 구조를 갖는 헬멧(helmet) 형태 또는 고글(goggles) 형태로 구성될 수 있다.

바람직하게는, 상기 제어부는,

상기 오브젝트가 상기 제1 위치와 제2 위치 사이를 이동함에 따라, 상기 오브젝트의 형상, 크기 및 각도를 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나 이상이 변경되도록 상기 가상현실 영상을 출력 제어할 수 있다.

바람직하게는, 상기 가상현실 영상은,

3차원 가상현실 공간에 사용자의 눈으로부터 멀어지는 방향의 원근감을 부여하는 원근감 요소를 더 포함하여, 상기 제1 위치와 제2 위치의 거리 차이가 직관적으로 인지될 수 있다.

바람직하게는, 상기 제어부는,

상기 오브젝트가 상기 제1 위치와 제2 위치 사이를 미리 정해진 주기로 왕복 이동하는 가상현실 영상을 출력 제어할 수 있다.

바람직하게는,

상기 디스플레이부로 출력되는 상기 가상현실 영상을 상기 사용자의 양안에 전달하며, 상기 사용자의 좌안 및 우안에 각각 대응하는 좌안 접안부 및 우안 접안부를 포함하는 접안부; 및

상기 사용자의 좌안 및 우안의 위치에 따라 상기 좌안 접안부 및 우안 접안부(142)의 위치를 조절하는 접안 위치 조절부를 더 포함할 수 있다.

더욱 바람직하게는, 상기 접안 위치 조절부는,

상기 HMD 프레임의 외면에 구비되며, 상기 좌안 접안부 및 우안 접안부 각각의 위치를 조절하는 2개의 조절 버튼을 포함하여 구성될 수 있다.

바람직하게는, 상기 시력 회복 장치는,

상기 가상현실 영상과 상기 사용자의 양안의 거리를 조절하여 초점을 맞추는 초점 조절부;

상기 시력 회복 장치에 대한 사용자의 제어 신호를 입력하는 입력부;

상기 시력 회복 장치의 구동을 위한 전원을 공급하기 위한 전원 공급부; 및

상기 전원 공급부의 온/오프를 위한 스위치부를 더 포함할 수 있다.

본 발명에서 제안하고 있는 가상현실 기반 원근 운동 유도를 통한 시력 회복 장치에 따르면, 사용자가 머리에 착용한 상태에서 근거리와 원거리 사이를 이동하는 오브젝트를 포함하는 가상현실 영상을 제공하여, 가상현실 영상에 포함된 오브젝트의 이동을 추적하는 눈의 움직임을 통해 모양체근을 운동하는 원근 운동을 유도함으로써, 모양체근의 근육을 이완시켜 시력 저하를 막고, 사용자가 올바른 방법으로 쉽게 원근 운동을 할 수 있도록 도우며, 모양체근에 의한 수정체 조절 능력을 강화하여 시력 회복 효과를 얻을 수 있다.

도 1은 일반적인 안경 형태의 헤드 마운티드 디스플레이(HMD)의 개략적인 구성을 도시한 도면.
도 2는 일반적인 밴드 형태의 헤드 마운티드 디스플레이(HMD)의 개략적인 구성을 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 가상현실 기반 원근 운동 유도를 통한 시력 회복 장치의 구성을 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 가상현실 기반 원근 운동 유도를 통한 시력 회복 장치의 사시도를 도시한 도면.
도 5 및 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 가상현실 기반 원근 운동 유도를 통한 시력 회복 장치를 통해 사용자에게 제공되는 가상현실 영상을 예를 들어 도시한 도면.
도 7 및 도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 가상현실 기반 원근 운동 유도를 통한 시력 회복 장치를 통해 사용자에게 제공되는 가상현실 영상의 다른 예를 도시한 도면.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 가상현실 기반 원근 운동 유도를 통한 시력 회복 장치의 저면도를 도시한 도면.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일한 부호를 사용한다.

덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 연결 되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결 되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 간접적으로 연결 되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 포함 한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 가상현실 기반 원근 운동 유도를 통한 시력 회복 장치(100)의 구성을 도시한 도면이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 가상현실 기반 원근 운동 유도를 통한 시력 회복 장치(100)의 사시도를 도시한 도면이다. 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 가상현실 기반 원근 운동 유도를 통한 시력 회복 장치(100)는 HMD 프레임(110), 디스플레이부(120) 및 제어부(130)를 포함하여 구성될 수 있으며, 접안부(140), 접안 위치 조절부(150), 초점 조절부(160), 입력부(170), 전원 공급부(180) 및 스위치부(190)를 더 포함하여 구성될 수 있다.

HMD 프레임(110)은, 사용자가 머리에 착용할 수 있는 장치의 프레임 구성이다. 이러한 HMD 프레임(110)은, 사용자가 머리에 착용한 상태에서 외부의 빛이 차단되는 프레임 구조를 갖는 헬멧(helmet) 형태 또는 고글(goggles) 형태로 구성될 수 있다. 여기서, HMD 프레임(110)이 헬멧 형태로 이루어지는 경우, 사용자의 머리에 착용되는 헬멧과 헬멧의 전방에 배치되는 디스플레이 프레임 구조로 구성될 수 있다. 또한, HMD 프레임(110)이 고글 형태로 구성되는 경우, 사용자의 머리에 착용될 수 있는 밴드 프레임과, 밴드 프레임에 체결 고정되는 고글 프레임 구조로 구성될 수 있다.

디스플레이부(120)는, HMD 프레임(110)을 착용한 사용자의 양안의 전방에 배치되어 가상현실 영상을 출력할 수 있다. 즉, 디스플레이부(120)는, 원근 운동을 유도하여 모양체근의 긴장을 풀어주고 시력 회복을 돕기 위한 가상현실 영상이 사용자의 양안에 제공될 수 있도록 영상 광을 출력할 수 있다.

실시예에 따라서는, 사용자의 좌안과 우안에 각각 영상을 제공하는 2개의 디스플레이로 디스플레이부(120)를 구성할 수 있다. 디스플레이부(120)를 2개의 디스플레이로 구성하면, 서로 다른 특성을 가진 사용자의 좌안과 우안을 위해 영상 광을 각각 조절할 수 있다.

제어부(130)는, 3차원 가상현실 공간에서 제1 위치와 사용자의 눈으로부터 멀어지는 방향으로 제1 위치보다 멀리 위치한 제2 위치 사이를 이동하는 오브젝트(20)를 포함하는 가상현실 영상을 디스플레이부(120)로 출력 제어하여, 가상현실 영상에 포함된 오브젝트(20)의 이동을 추적하는 눈의 움직임을 통해 모양체근을 운동하는 원근 운동을 유도할 수 있다. 보다 구체적으로, 제어부(130)는, 오브젝트(20)가 제1 위치와 제2 위치 사이를 이동함에 따라, 오브젝트(20)의 형상, 크기 및 각도를 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나 이상이 변경되도록 가상현실 영상을 출력 제어할 수 있다. 또한, 제어부(130)는, 오브젝트(20)가 제1 위치와 제2 위치 사이를 미리 정해진 주기로 왕복 이동하는 가상현실 영상을 출력 제어할 수 있다.

도 5 및 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 가상현실 기반 원근 운동 유도를 통한 시력 회복 장치(100)를 통해 사용자에게 제공되는 가상현실 영상을 예를 들어 도시한 도면이다. 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 가상현실 기반 원근 운동 유도를 통한 시력 회복 장치(100)를 통해 제공되는 가상현실 영상은, 배경(10)과 오브젝트(20)를 포함하여 구성될 수 있으며, 오브젝트(20)는 노란색으로 표시된 화살표 방향과 같이, 제1 위치와 제2 위치 사이를 왕복하는 이동을 할 수 있다. 여기서, 노란색 화살표는 사용자의 뷰 필드(view field)에 제공되는 것은 아니고, 오브젝트(20)의 이동 방향을 설명하기 위해 표시한 것이다.

보다 구체적으로, 도 6에 도시된 바와 같이, 초록색의 오브젝트(20)가 사용자의 눈으로부터 근거리의 제1 위치에서 원거리의 제2 위치로, 다시 제2 위치에서 제1 위치로 미리 정해진 주기로 왕복 이동하게 되며, 이에 따라 사용자는 디스플레이부(120)를 통해 도 5에 도시된 바와 같은 가상현실 영상을 제공받을 수 있다.

또한, 제어부(130)는, 오브젝트(20)의 원근 이동이 더욱 뚜렷하게 인지되도록 보조 오브젝트(21)가 오브젝트(20)와 연동되어 원근 이동하도록 제어할 수 있다. 즉, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같은 예에서, 초록색 오브젝트(20)가 제1 위치와 제2 위치 사이를 이동함에 따라, 초록색의 오브젝트(20)와 일정한 거리에 위치한 하얀색 보조 오브젝트(21)가 일정한 거리를 유지하면서 함께 이동하여, 사용자에게 원근 이동의 감각을 제공할 수 있다.

여기서, 제1 위치는 사용자의 눈으로부터 근거리에 있는 평면, 또는 평면 위의 한 점일 수 있고, 제2 위치는 사용자의 눈으로부터 원거리에 있는 평면, 또는 평면 위의 한 점일 수 있다. 제1 위치는 사용자의 눈으로부터 20~40㎝ 거리, 보다 구체적으로는 30㎝ 거리의 평면 또는 해당 평면 위의 한 점일 수 있다. 제2 위치는 사용자의 눈으로부터 5m 이상, 보다 구체적으로는 6m 거리의 평면 또는 해당 평면 위의 한 점일 수 있다.

실시예에 따라서는, 오브젝트(20)가 미리 정해진 주기로 제1 위치와 제2 위치를 왕복 이동하면서, 제1 위치와 제2 위치에서는 미리 설정된 시간 동안 정지하도록 하여, 원근 운동의 효과를 높일 수 있다. 예를 들어, 미리 정해진 주기는 10초일 수 있다.

도 7 및 도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 가상현실 기반 원근 운동 유도를 통한 시력 회복 장치(100)를 통해 사용자에게 제공되는 가상현실 영상의 다른 예를 도시한 도면이다. 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 가상현실 기반 원근 운동 유도를 통한 시력 회복 장치(100)에서 제공되는 가상현실 영상은, 사용자가 바라보는 방향의 깊이 방향으로 제1 위치와 제2 위치 사이를 이동하는 오브젝트(20)를 포함할 수 있다.

보다 구체적으로, 도 8에 도시된 바와 같이, 오브젝트(20)가 사용자의 눈으로부터 원거리의 제2 위치에서 근거리의 제1 위치로, 다시 제1 위치에서 제2 위치로 미리 정해진 주기로 왕복 이동하게 되며, 이에 따라 사용자는 디스플레이부(120)를 통해 도 7에 도시된 바와 같은 가상현실 영상을 제공받을 수 있다.

여기서, 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 오브젝트(20)의 크기가 전체 뷰 필드에 비해 미리 설정된 비율 이하로 작을 경우, 오브젝트(20)의 이동 시마다 근거리의 평면상에서 구체적인 좌표가 변경되어, 구와 사면체의 제1 위치일 때의 구체적인 좌표가 상이할 수 있다. 실시예에 따라서는, 제1 위치와 제2 위치 모두 사용자의 눈으로부터의 거리나 평면상에서의 좌표가 오브젝트(20)의 왕복 이동 시마다 재설정될 수 있다.

한편, 제어부(130)는, 오브젝트(20)가 제1 위치와 제2 위치 사이를 이동함에 따라, 오브젝트(20)의 형상, 크기, 모양, 색상 및 각도를 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나 이상이 변경되도록 가상현실 영상을 출력 제어할 수 있다. 즉, 오브젝트(20)는, 사각형, 삼각형, 원, 별 등 2차원 도형일 수 있으나, 육면체, 사면체, 구, 입체별 등 다양한 형태의 3차원 도형일 수 있으며, 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 구, 육면체, 사면체 등으로 그 형태가 변경되면서 이동할 수 있다. 제어부(130)는, 형상뿐 아니라, 색상이 변경되거나, 형상과 색상이 함께 변경될 수 있고, 오브젝트(20)의 각도 또는 자세가 변경되어, 도 7에 도시된 바와 같이, 다양한 각도로 도형이 표시되도록 할 수 있다. 또한, 이러한 오브젝트(20)의 형상, 모양, 색상 및 각도 등의 변경은, 연속적으로 자연스럽게 이루어지도록 할 수 있다. 이와 같은 오브젝트(20)의 변경을 통해서 사용자의 흥미를 자극하고, 단순한 형태의 오브젝트(20)의 이동을 추적할 때보다 사용자의 집중도를 높이고 원근 운동 효과를 극대화할 수 있다.

한편, 가상현실 영상은, 3차원 가상현실 공간에 깊이 방향의 원근감을 부여하는 원근감 요소(30)를 더 포함하여, 제1 위치와 제2 위치의 거리 차이가 직관적으로 인지될 수 있다. 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같은 예에서, 원근감 요소(30)는 소실점을 중심으로 하는 동심원 형태일 수 있으며, 이러한 동심원 형태의 원근감 요소(30)를 통해 오브젝트(20) 및 보조 오브젝트(21)가 제1 위치와 제2 위치를 이동하는 직관적 감각을 사용자에게 제공할 수 있다. 또한, 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같은 예에서, 원근감 요소(30)는 사용자가 입체적인 상자 안을 들여다보는 것과 같은 효과를 주는 선, 점, 도형 등일 수 있다. 이와 같은 원근감 요소(30)를 통해, 원근감을 증폭시켜 모양체근의 운동 효과를 향상시키고, 가상현실 영상에 대한 사용자의 집중도를 높일 수 있다.

이때, 제어부(130)는, 원근감 요소(30)를 따라 오브젝트(20)가 이동하는 가상현실 영상을 출력 제어할 수 있다. 즉, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 오브젝트(20) 및 보조 오브젝트(21)가 원근감 요소(30)인 동심원을 순서대로 이동하는 방식으로 제1 위치와 제2 위치를 왕복하는 가상현실 영상을 제공할 수 있다. 또는, 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 원근감 요소(30)인 박스 형태의 점선 방향을 기준으로 오브젝트(20)가 이동할 수 있다.

한편, 도 5 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 가상현실 영상은, 검정색 배경(10) 및 임계값 이상의 명도를 갖는 오브젝트(20)로 구성되며, 검정색 배경(10)에서 오브젝트(20)가 이동하여 사용자의 시선을 집중시킬 수 있다. 즉, 배경(10)과 오브젝트(20)의 명도 차이를 이용해 사용자의 집중력을 향상시키고, 이동하는 오브젝트(20)를 밝기가 임계값 이상으로 밝은 도형으로 구성함으로써, 사용자가 오브젝트(20)에 시선을 고정하기 쉽게 하여 원근 운동 효과를 높일 수 있다.

또한, 오브젝트(20)는, 제1 위치와 제2 위치 사이를 일정한 속도로 이동할 수 있으며, 실시예에 따라 일정한 가속도로 가속 또는 감속하면서 이동할 수도 있다. 이때, 속도 또는 가속도는 사용자에 따라 상이할 수 있으며, 추후 상세히 설명할 입력부(170)를 이용해 사용자가 오브젝트(20)의 이동 속도 또는 가속도를 직접 조절할 수 있고, 제어부(130)가 사용자의 오브젝트(20) 이동 추적 성공률에 따라 자동으로 조절할 수도 있다.

접안부(140)는, 디스플레이부(120)로 출력되는 가상현실 영상을 사용자의 양안에 전달할 수 있다. 도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 가상현실 기반 원근 운동 유도를 통한 시력 회복 장치(100)의 저면도를 도시한 도면이다. 도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 가상현실 기반 원근 운동 유도를 통한 시력 회복 장치(100)의 접안부(140)는, 디스플레이부(120)로 출력되는 가상현실 영상을 사용자의 양안에 전달하며, 사용자의 좌안 및 우안에 각각 대응하는 좌안 접안부(141) 및 우안 접안부(142)를 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 접안부(140)는 사용자의 양안에 대응되는 2개의 원통형일 수 있으며, 렌즈가 구비되어 디스플레이부(120)로 출력되는 가상현실 영상을 최적화하여 사용자의 눈에 제공할 수 있다.

접안 위치 조절부(150)는, 사용자의 좌안 및 우안의 위치에 따라 좌안 접안부(141) 및 우안 접안부(142)의 위치를 조절할 수 있다. 보다 구체적으로, 접안 위치 조절부(150)는, HMD 프레임(110)의 외면에 구비되며, 좌안 접안부(141) 및 우안 접안부(142) 각각의 위치를 조절하는 2개의 조절 버튼(151, 152)을 포함하여 구성될 수 있다. 즉, 도 9에 도시된 바와 같이, 좌측의 조절 버튼(151)을 좌우로 조절하여 좌안 접안부(141)를 좌우로 조절할 수 있고, 우측의 조절 버튼(152)을 이용해 우안 접안부(142)의 위치를 좌우로 조절할 수 있다. 이와 같이, 접안 위치 조절부(150)를 이용해, 사용자마다 서로 다른 눈의 위치에 맞추어 접안부(140)를 조절할 수 있으므로, 사용자가 오브젝트(20)에 초점을 쉽게 맞출 수 있고, 원근 운동을 하는 사용자의 눈의 피로를 최소화할 수 있다.

초점 조절부(160)는, 가상현실 영상과 사용자의 양안의 거리를 조절하여 초점을 맞출 수 있다. 보다 구체적으로, 초점 조절부(160)는, 도 4에 도시된 바와 같이 HMD 프레임(110)의 외면에 구비되며, 초점 조절부(160)를 회전시켜 미세한 초점 조절이 가능하도록 할 수 있다. 초점 조절부(160)는, 제어부(130)와 연동하여 디스플레이부(120)로 출력되는 가상현실 영상의 크기를 조절하거나, 접안부(140)의 렌즈 위치 등을 조절함으로써, 가상현실 영상과 사용자의 양안의 거리를 조절해 사용자가 가상현실 영상에 초점을 맞추기 쉽게 할 수 있다.

입력부(170)는, 시력 회복 장치(100)에 대한 사용자의 제어 신호를 입력할 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 입력부(170)는 HMD 프레임(110)의 일 측에 구비될 수 있으며, 사용자는 입력부(170)를 통해 가상현실 영상의 출력 제어, 볼륨 제어 등의 제어 신호를 입력할 수 있다.

한편, 본 발명의 일실시예에 따른 가상현실 기반 원근 운동 유도를 통한 시력 회복 장치(100)는, 시력 회복 장치(100)의 구동을 위한 전원을 공급하기 위한 전원 공급부(180) 및 전원 공급부(180)의 온/오프를 위한 스위치부(190)를 더 포함하여 구성될 수 있으며, 사용자 동공을 추적하는 센서부(미도시), HMD 프레임(110)에 장착되어 위치 정보를 제공하기 위한 GPS 모듈(미도시), 제어부(130)의 제어 하에 데이터 통신을 수행하는 통신부(미도시) 등을 더 포함하여 구성될 수 있다.

여기서, 센서부는, 수정체 두께 감지 센서 및 모양체근의 수축 정도를 감지하는 근전도 센서 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 모양체근의 수축과 이완에 의해 수정체의 두께가 변화하고, 이를 통해 사용자는 원거리와 근거리에 초점을 맞출 수 있다. 따라서 센서부는, 사용자의 수정체 두께 정보, 모양체근의 수축 정보 등을 센싱하고, 제어부(130)는 센서부에서 수집한 정보를 이용해 수정체 두께 변화나 모양체근의 수축 정도로부터, 사용자가 원근 운동을 제대로 하고 있는지 판단할 수 있다. 또는, 제어부(130)는 센서부에서 수집한 수정체 두께 정보나 모양체근의 수축 정보를 통신부를 통해 서버와 공유함으로써, 서버에서 사용자가 원근 운동을 제대로 하고 있는지 판단할 수도 있다.

또한, 제어부(130)는, 센서부에서 수집한 정보를 이용해 사용자의 원근 운동 성공률을 판단하고, 원근 운동 성공률이 임계값보다 높은 가상현실 영상을 제공할 수 있다. 예를 들어, 제어부(130)는, 센서부에서 수집한 수정체 두께 정보를 이용해 수정체 두께 변화 속도가 임계값보다 크면, 모양체근에 의한 수정체 조절이 원활하게 이루어지는 것으로 보고, 원근 운동 성공률이 임계값보다 높은 것으로 판단할 수 있다. 또한, 제어부(130)는, 센서부에서 수집한 모양체근의 수축 정보를 이용해 모양체근의 수축과 이완의 변화 속도가 임계값보다 크면, 원근 운동 성공률이 임계값보다 높은 것으로 판단할 수 있다. 예를 들어, 도 5 및 6에 도시된 바와 같은 가상현실 영상보다, 도 7 및 8에 도시된 바와 같은 가상현실 영상에 의한 원근 운동 성공률이 더 높으면, 제어부(130)는 도 7 및 8에 도시된 바와 같은 가상현실 영상을 해당 사용자에게 더 많이 또는 더 자주 제공하여, 사용자에게 최적화된 원근 운동을 제공함으로써, 모양체근 운동이 충분히 유도되도록 할 수 있다.

또한, GPS 모듈은 사용자의 위치 정보를 제공하고, 통신부는 서버 또는 다른 시력 회복 장치(100)의 통신부와 연동하여 연결 접속되고, 서버로부터 가상현실 영상 데이터를 수신하거나, 센싱 정보 등 각종 정보가 서로 공유될 수 있도록 데이터 통신을 수행할 수 있다. 이때, 통신부는 인터넷 접속이 가능한 3G/4G/5G 및 LTE를 포함하는 다양한 무선 통신 방식, USB 등의 유선 통신 방식 등이 적용되는 것으로 이해될 수 있다.

한편, 접안 위치 조절부(150), 초점 조절부(160), 입력부(170), 스위치부(190)는 각각 HMD 프레임(110)의 상, 하, 좌, 우 등 일 측에 설치될 수 있으며, 실시예에 따라서는 HMD 프레임(110)과 유선으로 연결되는 별도의 디바이스에 형성될 수도 있다.

본 발명에서 제안하고 있는 가상현실 기반 원근 운동 유도를 통한 시력 회복 장치(100)에 따르면, 사용자가 머리에 착용한 상태에서 근거리와 원거리 사이를 이동하는 오브젝트(20)를 포함하는 가상현실 영상을 제공하여, 가상현실 영상에 포함된 오브젝트(20)의 이동을 추적하는 눈의 움직임을 통해 모양체근을 운동하는 원근 운동을 유도함으로써, 모양체근의 근육을 이완시켜 시력 저하를 막고, 사용자가 올바른 방법으로 쉽게 원근 운동을 할 수 있도록 도우며, 모양체근에 의한 수정체 조절 능력을 강화하여 시력 회복 효과를 얻을 수 있다.

이상 설명한 본 발명은 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 다양한 변형이나 응용이 가능하며, 본 발명에 따른 기술적 사상의 범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 정해져야 할 것이다.

10: 배경
20: 오브젝트
21: 보조 오브젝트
30: 원근감 요소
100: 시력 회복 장치
110: HMD 프레임
120: 디스플레이부
130: 제어부
140: 접안부
141: 좌안 접안부
142: 우안 접안부
150: 접안 위치 조절부
151, 152: 조절 버튼
160: 초점 조절부
170: 입력부
180: 전원 공급부
190: 스위치부

Claims

시력 회복 장치(100)로서,
사용자가 머리에 착용할 수 있는 HMD 프레임(110);
상기 HMD 프레임(110)을 착용한 사용자의 양안의 전방에 배치되어 가상현실 영상을 출력하는 디스플레이부(120); 및
3차원 가상현실 공간에서 제1 위치와 사용자의 눈으로부터 멀어지는 방향으로 상기 제1 위치보다 멀리 위치한 제2 위치 사이를 이동하는 오브젝트(20)를 포함하는 가상현실 영상을 상기 디스플레이부(120)로 출력 제어하여, 상기 가상현실 영상에 포함된 오브젝트(20)의 이동을 추적하는 눈의 움직임을 통해 모양체근을 운동하는 원근 운동을 유도하는 제어부(130)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 가상현실 기반 원근 운동 유도를 통한 시력 회복 장치(100).
제1항에 있어서, 상기 HMD 프레임(110)은,
사용자가 머리에 착용한 상태에서 외부의 빛이 차단되는 프레임 구조를 갖는 헬멧(helmet) 형태 또는 고글(goggles) 형태로 구성되는 것을 특징으로 하는, 가상현실 기반 원근 운동 유도를 통한 시력 회복 장치(100).
제1항에 있어서, 상기 제어부(130)는,
상기 오브젝트(20)가 상기 제1 위치와 제2 위치 사이를 이동함에 따라, 상기 오브젝트(20)의 형상, 크기 및 각도를 포함하는 군에서 선택된 적어도 하나 이상이 변경되도록 상기 가상현실 영상을 출력 제어하는 것을 특징으로 하는, 가상현실 기반 원근 운동 유도를 통한 시력 회복 장치(100).
제1항에 있어서, 상기 가상현실 영상은,
3차원 가상현실 공간에 사용자의 눈으로부터 멀어지는 방향의 원근감을 부여하는 원근감 요소(30)를 더 포함하여, 상기 제1 위치와 제2 위치의 거리 차이가 직관적으로 인지되는 것을 특징으로 하는, 가상현실 기반 원근 운동 유도를 통한 시력 회복 장치(100).
제1항에 있어서, 상기 제어부(130)는,
상기 오브젝트(20)가 상기 제1 위치와 제2 위치 사이를 미리 정해진 주기로 왕복 이동하는 가상현실 영상을 출력 제어하는 것을 특징으로 하는, 가상현실 기반 원근 운동 유도를 통한 시력 회복 장치(100).
제1항에 있어서,
상기 디스플레이부(120)로 출력되는 상기 가상현실 영상을 상기 사용자의 양안에 전달하며, 상기 사용자의 좌안 및 우안에 각각 대응하는 좌안 접안부(141) 및 우안 접안부(142)를 포함하는 접안부(140); 및
상기 사용자의 좌안 및 우안의 위치에 따라 상기 좌안 접안부(141) 및 우안 접안부(142)의 위치를 조절하는 접안 위치 조절부(150)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 가상현실 기반 원근 운동 유도를 통한 시력 회복 장치(100).
제6항에 있어서, 상기 접안 위치 조절부(150)는,
상기 HMD 프레임(110)의 외면에 구비되며, 상기 좌안 접안부(141) 및 우안 접안부(142) 각각의 위치를 조절하는 2개의 조절 버튼(151, 152)을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는, 가상현실 기반 원근 운동 유도를 통한 시력 회복 장치(100).
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 시력 회복 장치(100)는,
상기 가상현실 영상과 상기 사용자의 양안의 거리를 조절하여 초점을 맞추는 초점 조절부(160);
상기 시력 회복 장치(100)에 대한 사용자의 제어 신호를 입력하는 입력부(170);
상기 시력 회복 장치(100)의 구동을 위한 전원을 공급하기 위한 전원 공급부(180); 및
상기 전원 공급부(180)의 온/오프를 위한 스위치부(190)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 가상현실 기반 원근 운동 유도를 통한 시력 회복 장치(100).