KR100861813B1 - 증강현실용 두부장착 디스플레이 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 증강현실용 두부장착 디스플레이 장치에 있어서, 복수의 마디(102, 104)를 포함하여 일 마디를 타 마디 안으로 집어넣거나 빼냄에 따라 길이가 변동되는 길이변동식 막대(100)의 일측 끝단에는 롤러(105)가 결합되어 있고, 상기 롤러(105)는 천정에 고정설치되는 원형 레일(106)을 따라 이동되게 형성되고, 상기 길이변동식 막대(100)는 하측으로 길게 연장되어 있고, 상기 길이변동식 막대의 타측 끝단에는 중간결합부재(108)가 힌지 회동가능하게 결합되어 있고, 상기 중간결합부재에 두부장착 디스플레이(110)가 결합되는 것을 그 특징으로 하는 증강현실용 두부장착 디스플레이 장치에 관한 것이다.

두부장착 디스플레이, 증강현실, 전시 룸

Description

증강현실용 두부장착 디스플레이 장치{A structure for installing HMD}

도 1은 종래의 비전기반 증강현실 장치의 구성도이다

도 2 및 도 3는 두부장착 디스플레이 장치를 설명하기 위한 도면들로서, 도 2는 전체 사시도이고, 도 3은 평면도이다.

도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예의 사시개략도이다.

도 6는 본 발명의 일 실시예의 분해 결합도이다.

도 7 및 도 8은 본 발명의 일 실시예의 사용상태를 설명하기 위한 도면이다.

<도면의 주요 부호에 관한 설명>

100 : 길이변동식 막대 102, 104 : 마디

105 : 롤러 106 : 원형 레일

108 : 중간결합부재 110 : 두부장착 디스플레이

111 : 결합구 114 : 공동

116 : 결합보조구 118 : 리브

120 : 홈

본 발명은 증강현실용 두부장착 디스플레이 장치에 관한 것이다. 보다 구체적으로는 증강현실을 볼 수 있게 하는 전시 룸 등에 두부장착 디스플레이를 설치하는 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 증강현실이란 상용 비디오 촬영기로 촬영한 비디오 영상에 그래픽스에 의해 생성한 가상 객체(virtual object)를 비디오 촬영기의 움직임에 맞도록 삽입함으로써, 그 가상 객체가 비디오 영상 내에서 마치 이전부터 존재하였던 것처럼 보이게 하는 기술이다. 최근 증강현실에 대한 관심이 높아지면서 증강현실은 많은 연구자들에 의해 연구되고 있다. 여러 분야에서의 응용 방법이 연구되었고, 개발을 위한 기술도 발전되고 있다. 증강현실 구현을 위한 하드웨어와 소프트웨어의 발전으로 좀더 넓은 분야에 응용되고 있는 실정이다.

한편, 모델링을 위해 많은 모델링 소프트웨어가 존재하고 있으며, 이러한 소프트웨어를 이용하여 모델링 작업이 이루어지고 있었다. 그러나, 종래에 제시된 많은 모델링 소프트웨어는 많은 반복 사용과 훈련이 수반된 전문지식이 습득되어야 이용이 가능하였고, 복잡하면서도 물체의 공간적 위치를 직관적으로 이해하기 힘들게 프로그램되어 있어서 간단한 훈련만으로는 일반인 및 초보자가 사용하기에는 어 렵다는 문제점이 있었다.

일반적으로, 가상현실에는 몰입형 가상현실(Immersive VR), 탁상형 가상현실 (Desktop VR) 및 증강현실(Augmented Reality)이 있는데, 이 중에서, 증강현실이란 사용자가 보고 있는 실사 영상에 컴퓨터에서 생성한 가상 영상을 정확하게 정합하는 사용자 인터페이스 기술이다. 이러한 증강현실을 통하면 사용자에게 보다 향상된 현실감 및 인지도를 제공할 수 있게 된다.

이러한 증강현실을 구현하기 위해서, 촬영기 또는 추적 대상체의 움직임을 정확하게 추정하는 것은 중요한 핵심 기술로서, 이 증강현실의 구현방법은 일반적으로 크게 두 가지 방법으로 나누어진다. 첫째는 실세계에 존재하는 물체로부터 수집된 특징점들을 이용하는 것으로, 이는 증강현실 분야에서는 궁극적으로 지향하고 있는 방법이지만, 여전히 물체로부터 수집된 특징점 정보가 적거나 조명과 같은 환경 조건이 불안정할 경우에는 성능이 크게 떨어지는 단점이 있다. 둘째는 미리 알고 있는 마커를 이용하는 것으로, 이는 일반적으로 전자에 비해 안정된 성능을 가진다.

이러한 마커를 이용한 비전기반 증강현실 장치를 도 1을 참조하여 설명한다. 도 1은 종래의 비전기반 증강현실 장치의 구성도이다. 도 1에 도시된 종래의 비전기반 증강현실 장치은 육안으로 보이는 마커(VM)가 표시되어 있는 추적 대상체(TO) 를 촬영하는 촬영기(11)와, 상기 촬영기(11)에 의한 추적 대상체에 표시된 마커 영상에 근거해서 상기 마커의 영상내에서의 위치를 감시하여 상기 추적 대상체의 위치 및 방향을 추적하고, 이러한 추적 대상체 영상에 사전에 준비된 가상 영상을 렌더링하여 새로운 영상을 생성하는 영상 처리기(12)와, 상기 영상 처리기(12)로부터의 영상을 화면으로 출력하는 출력장치 내지 디스플레이 장치(13)를 포함한다.

이 때, 촬영기나 디스플레이 장치는 두부장착 디스플레이(HMD) 장치로 합쳐진 것이 주로 사용된다. 도 2 및 도 3는 두부장착 디스플레이 장치를 설명하기 위한 도면들로서, 도 2는 전체 사시도이고, 도 3은 평면도이다.

도 2 및 도 3을 참고하면, 프레임(100)은 안경테 형태를 하는데, 헬멧형태를 하여도 상관없다. 프레임(100) 앞 바깥쪽에는 화상 촬영기(10)가 설치된다. 사람이 프레임(100)을 착용한 상태에서 얼굴을 움직이면 촬영기(10)가 바라보는 방향도 변하여 시야에 따른 실사영상이 촬영기에 찍히게 된다. 즉, 착용자가 시각으로 볼 수 있는 모습들이 가상의 눈 위치에 설치된 촬영기를 통해서 영상으로 만들어진다.

촬영기(10)에 찍힌 실사영상은 영상저장장치(12)에 저장될 수 있는데, 영상저장장치(12)는 이러한 실사영상 외에도 컴퓨터(30)에 의해 만들어진 가상영상을 컴퓨터로부터 다운로드 받아 저장할 수 있도록 설치된다. 영상저장장치(12)는 갈아 끼울 수 있도록 프레임(100)에 탈부착 가능하게 설치된다.

타인으로부터 송신되어 오는 실사영상을 수신하여 이를 영상저장장치(12)에 저장하거나, 영상저장장치에 저장된 실사영상을 타인에게 송신함으로써 여럿이 실사영상을 공유할 수 있도록 하는 무선송수신 장치(미도시)가 더 설치되면 좋다.

접안 디스플레이(eye-direct display, 20)는 화상 촬영기(10)에 찍히는 실사영상과 영상저장장치(12)에 저장되어 있는 가상영상을 정합하여 증강현실(augmented reality)을 출력한다. 영상저장장치(12)에 저장되어 있는 여러개의 가상영상 중에서 어떠한 가상영상이 접안 디스플레이(20)에 출력되는지는 컨트롤러(미도시)를 통한 선택에 의해 결정된다.

그런데 종래 전시 룸 등에서 이러한 두부장착 디스플레이를 사용하여 증강현실을 볼 수 있게 하는 경우 이용자들에게 두부장착 디스플레이를 공급하여야 하는데 두부장착 디스플레이는 모든 전시 공간에서 사용되는 것이 아니고 특정 증강현실을 보는 위치에서만 필요하므로 모든 이용자들(전시장 이용객들)에게 일일이 두부장착 디스플레이를 나누어 주어 휴대하게 하는 것은 오히려 번거로움을 초래하게 되며 도난, 관리상의 문제 등의 불편한 점이 발생한다. 또한 어떠한 특정 각도에서 바라보는 것이 가장 효과적인 영상을 얻을 수 있는 경우 그러한 각도에서 증강 현실을 바라보게 할 필요가 있는데, 이런 경우 두부장착 디스플레이를 들고 다니면서 보게 해서는 특정 각도에서 바라보도록 강제하기 어렵다.

본 발명은 전시장 내의 특정 전시공간 위치에 천정에 매달린 형태의 두부장착 디스플레이 장치를 제공하여 육안으로 볼 때는 두부장착 디스플레이를 위로 올려 놓고 보다가 증강현실을 볼 때만 아래로 내려서 착용한 후 볼 수 있게 하여, 증강현실을 제공하는 특정 전시공간에서 두부장착 디스플레이를 사용할 수 있게 하고, 나아가 두부장착 디스플레이의 도난이 방지되고 관리가 간편해지게 하는 두부장착 디스플레이 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

한편, 본 발명은 특정 지점에서 특정 방향으로 증강현실을 보는 것이 효과적인 경우 두부장착 디스플레이를 특정 지점에 특정 방위로 볼 수 있게 설치하여 둠으로써 이용자로 하여금 정해진 지점에서 특정 방향으로 증강현실을 보도록 유도하는 것이 용이하게 이루어지는 두부장착 디스플레이 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

한편, 본 발명은 두부 장착 디스플레이를 천정에 매달려 있게 설치하되, 상하 이동 및 일정 지점 주위를 도는 수평이동, 회전 이동 및 상하 각도 조절 회동이 가능하게 하여, 고정되어 있으면서도 원하는 높이, 위치 및 각도에서 증강현실을 바라볼 수 있게 하는 것을 그 목적으로 한다.

본 발명은, 증강현실용 두부장착 디스플레이 장치에 있어서, 복수의 마디(102, 104)를 포함하여 일 마디를 타 마디 안으로 집어넣거나 빼냄에 따라 길이가 변동되는 길이변동식 막대(100)의 일측 끝단에는 롤러(105)가 결합되어 있고, 상기 롤러(105)는 천정에 고정설치되는 원형 레일(106)을 따라 이동되게 형성되고, 상기 길이변동식 막대(100)는 하측으로 길게 연장되어 있고, 상기 길이변동식 막대의 타측 끝단에는 중간결합부재(108)가 힌지 회동가능하게 결합되어 있고, 상기 중간결합부재에 두부장착 디스플레이(110)가 결합되는 것을 그 특징으로 하는 증강현실용 두부장착 디스플레이 장치에 관한 것이다.

여기서, 상기 길이변동식 막대의 타측 끝단에는 결합구(111)가 형성되어 있고, 상기 결합구를 둘러싸면서 상기 결합구에 결합되는 중간 결합부재에 두부장착 디스플레이가 결합되고, 상기 중간결합부재는 상기 길이변동식 막대에 결합되는 부분에 절개부(122)가 형성되어 상기 중간결합부재가 소정 각도 상하 힌지 회동할 수 있게 형성된 것을 그 특징으로 하는 증강현실용 두부장착 디스플레이 장치에 관한 것이다.

이하 첨부도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.

도 4에 도시된 바와 같이 길이변동식 막대는 복수의 마디(102, 104)를 포함 하여 구성되며, 이는 통상의 등산스틱이나 카메라 받침용 삼발이의 다리 또는 안테나 구조 등과 같이 일 마디를 타 마디 안으로 집어넣거나 빼냄에 따라 전체 길이가 변동되는 구조로 구성된다. 즉, 도시된 예에 의하면 상측의 마디(102) 내측으로 하측의 마디(104)를 집어넣거나 빼냄에 따라 전체 길이가 변동되게 되는 것이다. 이러한 길이 변동식 막대는 널리 알려진 구조이며 기성품으로 구할 수 있으므로 자세한 세부 구조 설명은 생략한다.

길이변동식 막대(100)의 일측 끝단에는 롤러(105)가 결합되어, 롤러가 천정에 고정설치되는 원형 레일(106)을 따라 이동되게 형성된다. 롤러와 원형 레일의 상세 결합구조는 도 5에 도시되어 있다. 원형 레일은 도시된 바와 같이

단면이

자 모양으로 형성되어 있어서 롤러를 길이방향으로 끼워 넣으면 롤러가 원형 레일을 따라 이동되게 형성된다.

롤러에 결합되어 원형레일을 따라 이동되는 길이변동식 막대(100)는 도시된 바와 같이 하측으로 길게 연장되는데, 길이변동식 막대의 타측 끝단 즉 하측 끝단측에 두부장착 디스플레이가 힌지 회동가능하게 결합되는 것이다. 두부장착 디스플레이의 결합에 관한 세부 구조의 일 예는 도 6에 도시되어 있다. 도시된 예에 의하면, 중간결합부재(108)를 사용하여 두부장착 디스플레이를 길이변동식 막대의 하측 끝단에 결합시킨다. 즉, 길이변동식 막대의 하측 끝단에는 도시된 바와 같이 결합 구(111)가 형성되어 있고 중간 결합부재(108)는 두 개의 조각(112, 113)이 조립 결합되어 이루어지되, 결합구를 감쌀 수 있도록 공동(114)이 형성되어 있어서 결합구를 외부에서 감싸도록 중간 결합부재가 길이변동식 막대 하단에 결합된다. 한편 중간결합부재는 두부장착 디스플레이에 결합된다. 예를 들어 도 6에 도시된 바와 같이 두부장착 디스플레이 일측에 부착되는 결합보조구(116)에 형성된 리브(118)가 중간결합부재에 형성된 홈(120)에 안착되게 하면서 상기 두 개의 조각(112, 113)을 조립 결합함으로써 두부장착 디스플레이에 중간결합부재가 결합되게 한다. 한편, 도 5에 도시된 바와 같이 결합구를 둘러싸면서 결합되는 중간 결합부재 일측에 절개부(122)가 형성되어 있음으로써 도 8에 도시된 바와 같이 두부장착 디스플레이를 상하로 힌지 회동하는 것이 가능하게 된다.

결과적으로 본 발명의 경우 두부장착 디스플레이는 도 4에 도시된 바와 같이 레일을 따라 이동가능하며, 나아가 도 7에 도시된 바와 같이 길이변동식 막대를 아래로 길게 늘리거나 위로 접어 넣음으로써 상하 이동하는 것이 가능하게 된다. 따라서 예를 들어 어떤 테이블 상에 올려진 모형을 볼 때, 테이블 상측 천정에 상기 레일을 설치하고 레일을 따라 이동되게 하여 원하는 위치에서 모형을 관찰하는 것이 가능하게 되며, 실물을 육안으로 볼 때에는 두부장착 디스플레이를 위로 올려 두고 있다가 두부장착 디스플레이를 통해 증강 현실을 볼 때에는 두부장착 디스플레이를 아래로 내려서 눈 위치에 두고 이를 통해 증강 현실을 볼 수 있다. 한편, 도 4에 도시된 바와 같이 두부장착 디스플레이는 길이변동식 막대를 축으로 하여 회전하는 것이 가능하므로 원하는 방향을 향하도록 두부장착 디스플레이를 돌리면서 사용할 수 있다. 이는 도 6에 도시된 바와 같이 두부장착 디스플레이가 길이변동식 막대에 결합될 때 축회전이 가능한 구조로 결합되기 때문이다. 나아가 전술한 바와 같이 도 8에 도시된 것처럼 중간연결부재는 상하 회동이 가능함으로써 두부장착 디스플레이를 상하로 회동하면서 원하는 상하각으로 맞추어 놓고 증강현실을 볼 수 있게 된다.

이상에서 설명한 본 발명의 실시예는 본 발명의 실시 태양 중 하나의 예를 든 것으로 본 발명은 이에 한정되지 아니하고 이와 등가물, 균등물을 포함함을 밝혀 둔다.

본 발명은 전시장 내의 특정 전시공간 위치에 천정에 매달린 형태의 두부장착 디스플레이 장치를 제공하여 육안으로 볼 때는 두부장착 디스플레이를 위로 올려 놓고 보다가 증강현실을 볼 때만 아래로 내려서 착용한 후 볼 수 있게 하여, 증강현실을 제공하는 특정 전시공간에서 두부장착 디스플레이를 사용할 수 있게 하고, 나아가 두부장착 디스플레이의 도난이 방지되고 관리가 간편해지게 하는 효과를 갖는다.

한편, 본 발명은 특정 지점에서 특정 방향으로 증강현실을 보는 것이 효과적 인 경우 두부장착 디스플레이를 특정 지점에 특정 방위로 볼 수 있게 설치하여 둠으로써 이용자로 하여금 정해진 지점에서 특정 방향으로 증강현실을 보도록 유도하는 것이 용이하게 이루어지는 효과를 갖는다.

한편, 본 발명은 두부 장착 디스플레이를 천정에 매달려 있게 설치하되, 상하 이동 및 일정 지점 주위를 도는 수평이동, 회전 이동 및 상하 각도 조절 회동이 가능하게 하여, 고정되어 있으면서도 간단한 조작에 의하여 원하는 높이, 위치 및 각도에서 증강현실을 바라볼 수 있게 하는 효과를 갖는다.

Claims (2)

1. 증강현실용 두부장착 디스플레이 장치에 있어서,

   복수의 마디(102, 104)를 포함하여 일 마디를 타 마디 안으로 집어넣거나 빼냄에 따라 길이가 변동되는 길이변동식 막대(100)의 일측 끝단에는 롤러(105)가 결합되어 있고,

   상기 롤러(105)는 천정에 고정설치되는 원형 레일(106)을 따라 이동되게 형성되고, 상기 길이변동식 막대(100)는 하측으로 길게 연장되어 있고,

   상기 길이변동식 막대의 타측 끝단에는 중간결합부재(108)가 힌지 회동가능하게 결합되어 있고,

   상기 중간결합부재에 두부장착 디스플레이(110)가 결합되는 것을 그 특징으로 하는

   증강현실용 두부장착 디스플레이 장치
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 길이변동식 막대의 타측 끝단에는 결합구(111)가 형성되어 있고,

   상기 결합구를 둘러싸면서 상기 결합구에 결합되는 중간 결합부재에 두부장착 디스플레이가 결합되고,

   상기 중간결합부재는 상기 길이변동식 막대에 결합되는 부분에 절개부(122)가 형성되어 상기 중간결합부재가 소정 각도 상하 힌지 회동할 수 있게 형성된 것을 그 특징으로 하는

   증강현실용 두부장착 디스플레이 장치

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