미래의 자동 초점 독서 안경

나이가 들면서 우리의 눈은 점점 초점을 맞추는 능력이 떨어지게 되는 증상은 인류 그 자체만큼이나 오래된 증상입니다. 이 때문에 이중 초점 안경에 의지하거나 라식 수술같은 교정 시술을 합니다. 전기 엔지니어인 니티쉬 파드마나반은 눈에 문제가 있는 사람에게 진정한 시각이 될 수 있는 첨단 기술을 제공합니다. 시야를 추적하고 가까운 곳과 먼 곳 모두 볼 수 있도록 조정하는 역동적인 자동 초점 렌즈를 소개합니다.

우리 모두는 매일 의지하는 필수품을

이미 잃어버린 적이 있거나
앞으로 잃어버릴 거예요.

맞아요. 열쇠 얘기예요.

(웃음)

농담이에요.

오늘 이야기하고 싶은 것은 우리의
중요한 감각 중 하나인 시각이에요.

우린 매일매일 눈의 초점을
맞출 수 있는 능력을 조금씩 잃어갑니다.

완전히 맞출 수 없게 될 때까지요.

이러한 증상을 노안이라고 하죠.

전세계에 20억 명이나 되는 사람들이
가지고 있는 증상이에요.

네, 20억 명이요.

혹시 노안에 대해
들어본 적이 없으시다면,

그래서 "어떻게 20억 명이나
된다는 거지?"하고 궁금하시다면

자세히 말씀드리기 전에
힌트를 드릴게요.

노안은 사람들이 독서 안경이나
이중 초점 렌즈를 착용하는 이유예요.

노안으로 이어지는 눈의 초점 능력
손실부터 설명드릴게요.

신생아는 원한다면

6.5cm정도까지의 가까운 거리에서도

초점을 맞출 수 있어요.

20대 중반이 되면 눈의 초점 능력이
절반 정도 줄어듭니다.

10cm쯤 되는 거리에서
초점을 맞출 수 있어요.

그치만 그 차이를
전혀 눈치채지는 못합니다

40대 후반이 되면

초점을 맞출 수 있는 거리는
약 25cm예요.

어쩌면 그보다 멀리요.

그 이후 눈의 초점 능력 상실은

독서 같은 근거리 주시 활동에
영향을 미치기 시작합니다.

60세가 될 때 쯤이면

반경 1m내의 사물이
흐릿하게 보이게 되죠.

지금 아마 여러분 중 몇몇은

안 좋은 얘기같지만
표현만 여러분이라 하는 거고

실제로는 결국 노안이 되는 사람들에게만
해당되는 거라고 생각하실 수도 있겠네요.

하지만 제 말은, 여러분이 지금
노안이 아니더라도

여러분 모두 언젠가
노안이 될거라는 거예요.

좀 골치 아파지죠.

노안은 인류 역사 전반에 걸쳐
우리와 함께 해왔고

노안을 개선하기 위해 다양한 일들을
해왔다는 것을 상기시켜드리고 싶어요.

책상에 앉아서 독서를
하고 있다고 상상해보세요.

여러분이 노안이 있다면,

이런 식으로 보일 수 있어요.

이 잡지처럼 가까이 있는 것들이
흐릿하게 보일 거예요.

해결 방안을 살펴보죠.

첫 번째, 독서 안경이에요.

이 안경은 가까이에 있는 물체에

초점을 맞출 수 있도록 조정하는
렌즈를 갖추고 있어요.

하지만 멀리 있는 물체는 초점이
맞지 않아 흐릿하게 보입니다.

즉, 계속 안경을 벗었다 썼다를
반복해야 한다는 거죠.

이러한 불편함을 해소하기 위해

벤자민 프랭클린이
'이중 안경'을 발명했어요.

오늘날 이것을 우리는
'이중 초점 안경'라고 불러요.

위로 보면 멀리 있는 것을 볼 수 있고

아래로 보면 가까이 있는 것을
볼 수 있게 해줍니다.

오늘날엔 다초점 렌즈도 있는데요.

위아래 부드럽게 초점의 변화를
주기 때문에 경계감를 없애주죠.

이 두 가지 렌즈의 공통적인 단점은

이렇게 위와 아래로
나뉘어져 있기 때문에

주어진 거리에서
시야가 좁아진다는 점입니다.

그게 왜 문제가 되는지 모르시겠다면

사다리나 계단을 오르는 상황을
상상해보세요.

발 밑을 내려다보는데 흐릿한 거예요.

왜 흐릿해질까요?

아래쪽 렌즈는 가까이 있는 것을
보는 렌즈인데

눈은 팔이 닿지 않는 거리의

멀리 있는 것을 보려고
하고 있기 때문이죠.

다음 해결 방안은
흔한 방법은 아니지만

콘텍트 렌즈나 라식 수술에서
자주 거론되는 방법인

"모노비전"이라는 것입니다.

주시안은 먼 곳을,
비주시안은 가까운 곳을

잘 볼 수 있도록 각각
다르게 교정하는거에요.

여러분의 뇌는 각 눈으로 본
뚜렷한 부분들을

지능적으로 조합하는 작업을 수행해요.

그치만 두 눈이 보는 것은
살짝 다르기 때문에

양안으로 거리를 판단하기는 어렵습니다.

그럼 이제 어떻게 해야하는 걸까요?

많은 해결방안을 내놓았지만

그 중 어느 것도 자연적으로 초점 능력을
회복하는데 그리 도움이 되진 않아요.

그 중 어느 것도 뭔가 보는 것만으로

초점을 맞춰주진 못하죠.

왜 그럴까요?

이를 설명하기 위해서는

인간의 눈의 해부학을 살펴봐야해요.

다양한 거리에 있는 물체에 초점을
다시 맞출 수 있게 하는 부분을

수정체라고 해요.

수정체를 둘러싼 근육들은

수정체의 모양을 변형시켜
초점의 변화를 줍니다.

노안이 되면 어떻게 될까요?

수정체 모양이 더 이상
바뀌지 않는 상태로 굳어집니다.

앞서 설명한 모든 해결방안을
다시 생각해보면,

변화가 있는 우리 눈과는 다르게
그 해결 방안들은 모두

변화가 없는 고정된 교정 방법이라는

공통점이 있다는 것을 알 수 있어요.

시력 보완 장치는
해적이 차고 있는 의족과 같아요.

현대 의족과 같은
시력 보완 장치는 무엇일까요?

지난 수십 년 동안 렌즈는
빠르게 발전했고

'초점 가변 렌즈'가 개발되었습니다.

여러 종류가 있는데요.

기계식 전환 앨버레즈 렌즈,

가변 초점 액체 렌즈,

그리고 전자식 전환
액정 렌즈가 있어요.

각각 장단점은 있지만

시각적인 경험을 간과하지 않아요.

원하는 어떤 거리에서든 선명하게
볼 수 있는 전체적인 시야 말이죠.

좋아요. 우리가 필요한 렌즈는
이미 존재하는군요.

문제가 해결된 것 같죠, 그렇죠?

아직은 이릅니다.

초점 가변 렌즈는
복합적인 문제가 있는데요.

이 렌즈들은 어느 거리에 초점을
맞춰야 하는지를 모른다는 겁니다.

우리가 필요한 것은

멀리 볼 때는 멀리 있는 물체를

가까이 볼 때는 가까이 있는 물체를

선명하게 볼 수 있도록
초점이 잘 맞춰지는 안경이죠.

일부러 신경쓰지 않아도 말이에요.

지난 몇 년간 저는 스탠포드 대학에서

렌즈 주변에서 정확한 정보가
구축될 수 있도록 연구해왔어요.

프로토타입은 가상 및 증강 현실

시스템에서 기술을 빌려
초점 거리를 추정하게 했어요.

눈의 초점 방향을 탐지하는
시선 추적기가 있고요.

이 두 가지를 사용해
시선 방향을 삼각 측량해서

초점 추정치를 얻을 수 있어요.

그리고 보다 안정성을 높이기 위해

거리 측정 센서도 추가했어요.

이 센서는 세상을 바라보고

물체까지의 거리를 알려주는 카메라예요.

시선 방향을 이용하여

두 번째로 거리 추정치를
얻을 수 있습니다.

그런 다음 두 거리 추정치를
합친 것에 따라

초점 조정 렌즈 굴절력을 업데이트하죠.

다음 단계는 실제로 사람에게
이 장치를 실험해보는 거였습니다.

우리는 노안을 가진
100명의 사람들을 모집해서

그들이 장치를 시험해 보는 동안
성능을 측정해봤습니다.

우리는 미래에는 "자동 초점 렌즈"가
널리 이용 될거라 확신하게 됐죠.

실험 참가자들은 보다 선명하게 보고
더 빨리 초점을 맞출 수 있었어요.

그리고 현재 교정 방법보다
더 쉽고 더 나은 경험이었다고 했어요.

간단히 말해, 시각에 관해서

자동 초점은 현재 사용되는 고정적인
교정법을 절충해서 나온 것이 아니에요.

하지만 너무 섣불리
마음만 앞서고 싶진 않아요.

동료들과 제가 해야 할
일이 많이 남았어요.

예를 들어, 이 안경은 좀...

(웃음)

크다고 해야할까요?

한 가지 이유는 보통 연구용이나
산업용으로 사용되는

큰 부품들을 사용했기 때문이에요.

또 다른 이유는 현재의
시선 추적 알고리즘은

그렇게 튼튼하지 못하기 때문에
꽁꽁 묶어둬야했기 때문이지요.

그래서 앞으로

연구 단계에서 스타트업으로
발전해 나아가면서

미래에는 일반 안경처럼 생긴
자동 초점 안경을 만들 계획입니다.

그러기 위해선 시선 추적 솔루션을
보다 견고하게 개선해나가야 해요.

그리고 작고 효율적인 전자 장치와
렌즈를 통합해야 해요.

저희의 현재 프로토타입만으로도

오늘날의 초점 가변 렌즈 기술은

기존의 고정적인 교정 기술보다
성능이 뛰어다는 걸 입증했습니다.

이제 시간 문제인거죠.

앞으로 미래에 어떤 안경을 사용할지,

언제 사용하게 될지 걱정하는 대신

정말 중요한 것들에 집중할 수
있을거라는 점은 꽤 분명해졌습니다.

감사합니다.

(박수)