WO2012118282A2 - 눈 위치를 추적하는 의료용 헤드램프 - Google Patents

Abstract

본 발명은 머리에 착용하는 본체; 상기 본체의 일측에 연결설치되어 구동력을 제공하는 구동수단; 상기 구동수단의 일측에 연결되는 위치 조절수단; 상기 위치 조절수단의 일측에 연결설치되어 위치 조절수단의 움직임에 따라 함께 움직이며 전단 일측으로 광을 조사하는 램프부; 상기 본체의 일측에 연결설치되어 눈의 위치를 촬영하는 촬영수단; 상기 구동수단 및 촬영수단에 연결설치되어 촬영수단으로 촬영된 영상을 분석하여 눈 위치를 계산하고, 계산된 눈 위치에 따라 구동수단을 작동시키는 제어부; 상기 제어부, 구동수단 및 램프부에 연결설치되어 전류를 인가하는 전원공급부를 포함하는 의료용 헤드램프에 관한 것이다.

Description

눈 위치를 추적하는 의료용 헤드램프

본 발명은 의료용 헤드램프에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 의사들이 환자를 진료하거나 치료할 경우 헤드램프의 직접적인 수동 조작 없이 의사의 눈 위치에 따라 램프의 광 조사방향이 조절되어 어두운 환부나 원하는 부위에 광이 조사될 수 있도록 하는 눈 위치를 추적하는 의료용 헤드램프에 관한 것이다.

일반적으로 헤드램프는 광업, 의료용, 특히 외과술 등의 분야에서 머리띠(head band), 모자 또는 헬멧(helmet)에 부착되어 사용되고 있다.

이러한 헤드램프는 고정 투광조명(floodlight) 또는 휴대용 램프 없이도 그것을 착용한 사람이 실제로 보는 범위를 조명할 수 있다는 장점이 있다.

특히, 상기 헤드램프를 의료용으로 사용하는 경우, 의사가 환부를 살피거나 수술을 할 경우, 원하는 부위를 밝게 조명하여 보다 용이하게 의료행위를 할 수 있도록 한다.

하지만, 상기 의료용 헤드램프는 의사의 시선과는 상관없이 머리에 고정되어 있으므로 수술시 헤드램프의 위치를 조절할 경우, 환자의 오염을 방지하기 위해 집도의가 아닌 간호사가 의사의 머리에 장착된 헤드램프의 방향을 수동으로 조절한다.

여기서, 상기 의사가 자신의 머리에 장착된 헤드램프를 직접 조절하게 되면 보다 신속하고 정확하게 원하는 헤드램프의 위치를 설정할 수 있지만, 의사가 헤드램프를 직접 조절하면 수술장갑이 오염되는 문제점이 있다.

본 발명은 촬영수단을 이용하여 의사의 눈을 촬영하고, 촬영된 영상정보를 분석하여 눈 위치를 계산하며, 상기 계산된 눈 위치에 따라 헤드램프의 광 조사방향이 자동적으로 의사의 시선에 대응되도록 한 의료용 헤드램프를 제공한다.

또한, 본 발명은 의료용 헤드램프에 구비되어 광을 조사하는 램프의 광 조사범위를 조절할 수 있도록 하는 헤드램프를 제공한다.

본 발명은

머리에 착용하는 본체;

상기 본체의 일측에 연결설치되어 구동력을 제공하는 구동수단;

상기 구동수단의 일측에 연결되는 위치 조절수단;

상기 위치 조절수단의 일측에 연결설치되어 위치 조절수단의 움직임에 따라 함께 움직이며 전단 일측으로 광을 조사하는 램프부;

상기 본체의 일측에 연결설치되어 눈의 위치를 촬영하는 촬영수단;

상기 구동수단 및 촬영수단에 연결설치되어 촬영수단으로 촬영된 영상을 분석하여 눈 위치를 계산하고, 계산된 눈 위치에 따라 구동수단을 작동시키는 제어부;

상기 제어부, 구동수단 및 램프부에 연결설치되어 전류를 인가하는 전원공급부를 포함하는 의료용 헤드램프를 제공한다.

본 발명에 따른 의료용 헤드램프는 의사의 시선, 즉 눈 위치에 따라 자동적으로 헤드램프의 광 조사각이 의사의 시선에 대응되도록 제어되는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 의료용 헤드램프의 구성도,

도 2는 본 발명에 따른 의료용 헤드램프의 램프부 및 위치 조절부를 나타내는 구성도,

도 3은 본 발명에 따른 의료용 헤드램프의 눈 위치를 추적하는 방법을 나타내는 구성도이다.

본 발명은

머리에 착용하는 본체;

상기 본체의 일측에 연결설치되어 구동력을 제공하는 구동수단;

상기 구동수단의 일측에 연결되는 위치 조절수단;

상기 위치 조절수단의 일측에 연결설치되어 위치 조절수단의 움직임에 따라 함께 움직이며 전단 일측으로 광을 조사하는 램프부;

상기 본체의 일측에 연결설치되어 눈의 위치를 촬영하는 촬영수단;

상기 구동수단 및 촬영수단에 연결설치되어 촬영수단으로 촬영된 영상을 분석하여 눈 위치를 계산하고, 계산된 눈 위치에 따라 구동수단을 작동시키는 제어부;

상기 제어부, 구동수단 및 램프부에 연결설치되어 전류를 인가하는 전원공급부를 포함하는 의료용 헤드램프를 제공한다.

본 발명은 머리에 착용하는 본체; 상기 본체의 일측에 연결설치되어 구동력을 제공하는 구동수단; 상기 구동수단의 일측에 연결되는 위치 조절수단; 상기 위치 조절수단의 일측에 연결설치되어 위치 조절수단의 움직임에 따라 함께 움직이며 전단 일측으로 광을 조사하는 램프부; 상기 본체의 일측에 연결설치되어 눈의 위치를 촬영하는 촬영수단; 상기 구동수단 및 촬영수단에 연결설치되어 촬영수단으로 촬영된 영상을 분석하여 눈 위치를 계산하고, 계산된 눈 위치에 따라 구동수단을 작동시키는 제어부; 상기 제어부, 구동수단 및 램프부에 연결설치되어 전류를 인가하는 전원공급부를 포함하는 의료용 헤드램프를 제공한다.

본 발명에 따른 헤드램프, 바람직하게는 의료용 헤드램프는 의사가 환자를 진료하거나 치료할 경우 헤드램프를 직접적으로 조작하지 않고, 의사의 눈 위치, 바람직하게는 눈동자의 위치에 따라 자동으로 어두운 환부나 원하는 부위에 광을 조사할 수 있도록 하는 것으로서, 이러한 목적을 갖는 헤드램프라면 어떠한 것이라도 무방하다.

특히, 본 발명에 따른 헤드램프는 의료용뿐만 아니라 사용자가 머리에 착용하여 시선에 따라 광을 원하는 위치로 조사하는 헤드램프가 필요한 분야, 예를 들면 수리업, 광업 등에 적용될 수도 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 그러나 하기의 설명은 오로지 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로 하기 설명에 의해 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다.

도 1은 본 발명에 따른 의료용 헤드램프의 구성도, 도 2는 본 발명에 따른 의료용 헤드램프의 램프부 및 위치 조절부를 나타내는 구성도, 도 3은 본 발명에 따른 의료용 헤드램프의 눈 위치, 바람직하게는 눈동자의 위치를 추적하는 방법을 나타내는 구성도로서 함께 설명한다.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 의료용 헤드램프는 머리에 착용하는 본체(2); 상기 본체(2)의 일측에 연결설치되어 구동력을 제공하는 구동수단(4); 상기 구동수단(4)의 일측에 연결되는 위치 조절수단(6); 상기 위치 조절수단(6)의 일측에 연결설치되어 위치 조절수단(6)의 움직임에 따라 함께 움직이며 전단 일측으로 광을 조사하는 램프부(8); 상기 본체(2)의 일측에 연결설치되어 눈의 위치를 촬영하는 촬영수단(10); 상기 구동수단(4) 및 촬영수단(10)에 연결설치되어 촬영수단(10)으로 촬영된 영상을 분석하여 눈 위치, 바람직하게는 눈동자의 위치를 계산하고, 계산된 눈 위치에 따라 구동수단(4)을 작동시키는 제어부(12); 상기 제어부(12), 구동수단(4) 및 램프부(8)에 연결설치되어 전류를 인가하는 전원공급부(14)를 포함한다.

본 발명에 따른 본체(2)는 사람의 머리에 착용되는 것으로서, 이러한 목적을 갖는 당업계의 통상적인 장치라면 그 사용이 특별히 한정되지 않는다.

바람직한 본체(2)는 헤어밴드, 머리띠 등을 사용하는 것이 좋다.

본 발명에 따른 구동수단(4)은 상기 본체(2)의 일측, 특정적으로 사람의 시선이 위치하는 본체(2)의 일측에 연결설치되어 광을 조사하는 램프부(8)가 연결설치된 위치 조절수단(6)의 작동을 위한 구동력을 제공한다.

이때, 상기 구동수단(4)은 구동력을 제공하는 통상적인 장치라면 어떠한 것을 사용하여도 무방하지만, 바람직하게는 모터를 사용하는 것이 좋다.

본 발명에 따른 위치 조절수단(6)은 상기 구동수단(4)의 일측에 연결설치되어 구동수단(4)의 작동에 따라 움직이며 램프부(8)의 위치를 조절한다.

또한, 상기 위치 조절수단(6)은 상기 구동수단(4)의 작동에 따라 램프부(8)의 위치를 조절할 수 있도록 램프부(8)가 그 일측에 연결설치된다.

한편, 상기 램프부(8)의 위치를 자동으로 조절하기 위해서는 램프부(8)를 x좌표로 이동시키는 구동수단 및 y좌표로 이동시키는 구동수단이 별도로 구비되어야 하지만, 본 발명에 따른 위치 조절수단(6)은 하나의 구동수단(4)으로 램프부(8)의 위치를 조절할 수 있다.

이를 위해, 본 발명에 따른 위치 조절수단(6)은 구동수단(4)의 구동축, 예들 들면 모터의 회전축이 위치 조절수단(6)의 무게중심(26)에 위치하고, 상기 램프부(8)가 구동축과 연결되는 위치 조절수단(6)의 무게중심(26)으로부터 일정 거리 이격되는 일측에 연결설치되어, 상기 구동수단(4)의 구동으로 인해 위치 조절수단(6)이 회전하며 램프부(8)의 위치를 조절한다.

이때, 상기 위치 조절수단(6)은 상기 구동수단(4)의 구동축에 연결될 수 있는 형태라면 특별히 한정되지 않지만, 바람직하게는 판상형, 보다 바람직하게는 방사형으로 확장된 판상형, 원판형, 길이방향으로 확장된 판상형일 수 있다.

본 발명에 따른 램프부(8)는 상기 위치 조절수단(6)에 연결설치되어 전단 일측으로 광을 조사함으로써 사용자에게 조명을 제공하기 위한 것으로서, 이러한 목적을 갖는 당업계의 통상적인 램프부(8)라면 특별히 한정되지 않는다.

이때, 상기 램프부(8)는 상기 위치 조절수단(6)에 연결설치되어 구동수단(4)에 따라 움직이는 위치 조절수단(6)의 움직임에 따라 함께 움직이며 램프부(8)의 위치가 변화한다.

특정 양태로서, 본 발명에 따른 램프부(8)는 램프부(8)의 외관을 제공하는 하우징(24); 상기 하우징(24)의 내부에 홈이 형성되도록 위치하는 몸체(20); 및 상기 몸체(20)의 홈에 삽입되어 안착되는 램프(22)를 포함한다.

이때, 상기 램프(22)는 몸체(20)가 회전함에 따라 몸체(20)의 내부에서 전/후방으로 움직이며 램프(22)의 노출면적이 변화되도록 구성되어 램프(22)의 광 조사범위를 변경할 수 있다.

이러한 일례로서 도 2에 도시된 바와 같이, 램프부(8)의 몸체(20)를 일방향으로 회전시키면 몸체(20)가 구동수단(4)의 구동축과 연결된 위치 조절수단(6)의 무게중심(26) 방향으로 이동하며 광이 조사되는 면적, 즉 스폿(spot)의 크기를 감소시킴으로써, 깊고 좁은 부위의 수술시 유용하도록 광을 보다 집중적으로 조사할 수 있도록 하고, 상기 일방향의 반대 방향으로 몸체(20)를 회전시키면 몸체(20)가 위치 조절수단(6)의 무게중심(26)과 멀어지며 스폿 크기를 확장시켜 보다 넓은 범위로 광이 조사될 수 있도록 한다.

본 발명에 따른 촬영수단(10)은 본체(2)의 일측에 연결설치되어 눈을 촬영하는 것으로서, 이러한 목적을 갖는 당업계의 통상적인 촬영수단(10)이라면 특별히 한정되지 않는다.

이때, 상기 촬영수단(10)은 카메라, 예를 들면 디지털 카메라 또는 CCD 카메라를 사용하는 것이 좋고, 사용자의 시야를 가리지 않도록 본체(2)의 일측면으로부터 길이방향으로 확장되는 가이드바(16)의 일측 종단에 연결설치되는 것이 좋다.

또한, 상기 촬영수단(10)은 필요에 따라 사용자의 좌/우 눈을 모두 촬영할 수 있도록 좌/우 눈과 인접하도록 두 개 구비될 수 있다.

본 발명에 따른 제어부(12)는 상기 구동수단(4) 및 촬영수단(10)에 연결설치되어 촬영수단(10)으로 촬영된 영상을 분석하여 눈 위치를 계산하고, 계산된 눈 위치에 따라 구동수단(4)을 작동시켜 위치 조절수단(6)에 연결설치된 램프부(8)가 눈의 위치에 대응되도록 광을 조사할 수 있도록 방향을 조절한다.

상기 제어부(12)는 전술한 목적을 갖는 당업계의 통상적인 제어부(12)라면 어떠한 것을 사용하여도 무방하지만, 바람직하게는 인쇄회로기판을 사용하는 것이 좋다.

또한, 상기 제어부(12)가 촬영수단(10)으로 촬영된 영상으로부터 눈 위치를 계산하는 방법은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예시적으로 눈동자의 테두리와 눈 영역간의 거리를 측정하여 눈 위치를 계산하는 방법을 사용하는 것이 좋다.

여기서, 상기 눈동자의 테두리와 눈 영역간의 거리를 이용하여 눈 위치를 계산하는 방법을 설명하면 다음과 같다.

도 3에 도시된 바와 같이, D_vr(max) 및 D_vl(max)는 현재 눈이 열려있는 최대값이고, D_vr 및 D_vl은 각각 오른쪽 눈과 왼쪽 눈 테두리의 중점과 눈이 열려 있는 최고점과의 거리이며, D_hr 및 D_hl은 오른쪽 눈과 왼쪽 눈 테두리의 중점과 왼쪽 눈 좌측 모서리 및 오른쪽 눈 우측 모서리의 거리인바, 이러한 각 변수를 측정하여 눈이 보고 있는 방향, 즉 시선을 계산한다.

이러한 시선을 계산함에 있어서, 좌/우 눈과 인접하도록 두 개의 촬영수단(10)을 구비하는 경우에는 각각의 촬영수단(10)과 눈과의 거리가 동일하다는 물리적 조건과 소프트웨어적인 조건(image normalization)을 만족시킨 후 x좌표는 x=(D_hr-D_hl)로 계산하고, y 좌표는 D_vr(max)≥ D_vl(max)일 경우 y=(D_vr(max)/2 - D_vr) 또는 y=(D_vl(max)/2 - D_vl)로 계산한다. 이때, 계산되는 상기 x 및 y 좌표를 통하여 위치조절 수단(6)의 회전정도를 다음 수학식 1을 통하여 계산한다.

[수학식 1]

회전정도 = arctan(y/x)

본 발명에 따른 전원공급부(14)는 상기 제어부(12), 구동수단(4) 및 램프부(8)에 연결설치되어 전류를 인가하는 것으로서, 이러한 목적을 갖는 당업계의 통상적인 전원공급부(14)라면 특별히 한정되지 않는다.

여기서, 상기 전원공급부(14)는 상기 제어부(12), 구동수단(4) 및/또는 램프부(8) 등과 전선(18)으로 연결설치되는 것이 바람직하다.

특정 양태로서, 상기 전원공급부(14)는 의료용 헤드램프와 외부에 독립적으로 위치한 후 전선을 통해 의료용 헤드램프에 전류를 인가할 수도 있지만, 충전지 또는 배터리 등을 의료용 헤드램프의 본체(2) 일측에 연결되도록 구비시켜 사용자의 움직임을 자유롭게 할 수 있다.

여기서, 상기 전원공급부(14)를 의료용 헤드램프의 본체(2)의 일측에 연결설치하는 경우, 상기 전원공급부(14)는 램프부(8)가 위치하는 본체(2)의 일측에 대향되는 타측에 구비되는 것이 좋다.

또한, 상기 전원공급부(14)는 제어부(12)와 일체로 형성될 수도 있다.

이와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 의료용 헤드램프의 작용을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 의료용 헤드램프를 착용한 사용자, 예를 들면 의사가 수술 또는 환부의 성격에 따라 램프부(8)의 몸체(20)를 회전시켜 램프부(8)로부터 조사되는 광의 조사범위, 예를 들면 스폿을 조절한다.

그 다음, 의료용 헤드램프에 구비된 촬영수단(10)으로 사용자의 눈을 촬영한다.

그 다음, 촬영수단(10)에 의해 촬영된 영상정보는 제어부(12)로 제공되어 눈의 위치를 계산하고, 계산된 눈 위치에 따라 제어부(12)에 연결설치된 구동수단(4)을 작동시킨다.

그 다음, 상기 구동수단(4)의 작동에 따라 구동수단(4)에 순차적으로 연결설치된 위치 조절수단(6) 및 램프부(8)가 움직이며 사용자의 시선을 따라 램프부(8)의 광이 조사되도록 한다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모두 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모두 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

본 발명에 따른 헤드램프는 의료용뿐만 아니라 사용자가 머리에 착용하여 시선에 따라 광을 원하는 위치로 조사하는 헤드램프가 필요한 분야, 예를 들면 수리업, 광업 등에 적용될 수도 있다.

Claims (5)

1. 머리에 착용하는 본체;

   상기 본체의 일측에 연결설치되어 구동력을 제공하는 구동수단;

   상기 구동수단의 일측에 연결되는 위치 조절수단;

   상기 위치 조절수단의 일측에 연결설치되어 위치 조절수단의 움직임에 따라 함께 움직이며 전단 일측으로 광을 조사하는 램프부;

   상기 본체의 일측에 연결설치되어 눈의 위치를 촬영하는 촬영수단;

   상기 구동수단 및 촬영수단에 연결설치되어 촬영수단으로 촬영된 영상을 분석하여 눈 위치를 계산하고, 계산된 눈 위치에 따라 구동수단을 작동시키는 제어부; 및

   상기 제어부, 구동수단 및 램프부에 연결설치되어 전류를 인가하는 전원공급부를 포함하는 의료용 헤드램프.
2. 제1항에 있어서,

   상기 구동수단은 모터인 것을 특징으로 하는 의료용 헤드램프.
3. 제1항에 있어서,

   상기 위치 조절수단은 판상인 것을 특징으로 하는 의료용 헤드램프.
4. 제1항에 있어서,

   상기 램프부는 램프부의 외관을 제공하는 하우징; 상기 하우징의 내부에 홈이 형성되도록 위치하는 원통형 몸체; 및 상기 몸체의 홈에 삽입되어 안착되는 램프를 포함하고, 상기 램프는 몸체의 회전에 따라 램프의 노출면적이 변화되어 광 조사범위가 변경되는 것을 특징으로 하는 의료용 헤드램프.
5. 제1항에 있어서,

   상기 촬영수단은 좌/우 눈과 인접하도록 2개 구비된 것을 특징으로 하는 의료용 헤드램프.

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