KR20220077000A

KR20220077000A - 교육용 증강현실 기기

Info

Publication number: KR20220077000A
Application number: KR1020200166067A
Authority: KR
Inventors: 김재근
Original assignee: 김재근
Priority date: 2020-12-01
Filing date: 2020-12-01
Publication date: 2022-06-08

Abstract

본 발명은 스마트폰을 손을 사용하지 않고 머리에 착용한 상태에서 스마트폰에서 구현되는 영상을 볼 수 있고, 또는 교육이나 강의를 들을 때는 선생님 또는 강사의 교육이나 강의를 편하게 주시하며 들을 수 있도록 한 교육용 증강현실 기기에 관한 것으로, 그 구성은, 머리에 착용하는 헬멧의 전방에 스마트폰거치수단과, 관통부와, 반사미러와, 프리넬볼록렌즈와, 전반사미러와, 빛 차단부재를 갖는 증강현실기기를 설치하여 된 것으로 이루어진다.

Description

교육용 증강현실 기기{Augmented Re|ality Instrument for Education}

본 발명은 스마트폰을 손을 사용하지 않고 머리에 착용한 상태에서 스마트폰에서 구현되는 영상을 볼 수 있고, 또는 교육이나 강의를 들을 때는 선생님 또는 강사의 교육이나 강의를 편하게 주시하며 들을 수 있도록 한 교육용 증강현실 기기에 관한 것이다.

증강현실(AR; Augmented Reality)은 사용자가 보는 현실세계에 가상 영상을 겹쳐 보여주는 기술로서, 현실세계에 부가정보를 갖는 가상세계를 합쳐 하나의 영상으로 보여주므로 혼합현실(Mixed Reality, MR)이라고도 한다.

최근에는 휴대용 단말기의 기능이 다양해지면서, 카메라를 통해 입력되는 영상에 가상의 정보를 결합하여 사용자에게 제공하기 위한 증강현실 기술이 개발되고 있다.

예를 들어, 상기 휴대용 단말에서 GPS 수신기를 통해 위치 정보를 획득한 후, 상기 휴대용 단말의 위치에 대응되는 가상의 정보를 획득하고, 이를 입력 영상과 결합하여 사용자에게 제공하는 기능이 제공되고 있다.

하지만, 이와 같은 증강현실 기능은 상기 휴대용 단말의 위치에 대응되는 가상의 정보를 제공하는 것이기 때문에, 상기 가상의 정보가 상기 휴대용 단말의 입력 영상과 관련되지 않은 정보일 수도 있다.

물론, 최근에는 휴대용 단말에서 입력 영상에 포함된 객체의 정보를 서버로 전송한 후, 서버로부터 그 결과를 다운로드 하여 사용자에게 제공하는 기술이 제공되고 있다.

예를 들어, 인쇄서적에 대한 정보를 서버로 전송한 후, 서버로부터 상기 인쇄서적에 대한 디지털 콘텐츠를 다운로드 하는 기술 혹은 제품에 대한 외형, 이미지 및 가격 등을 서버로 전송한 후, 서버로부터 상기 제품에 대한 정보를 다운로드 하는 기술이 제공되고 있다.

상기와 같은 종래기술에서 최근에 제공된 기술은 도 1에 나타낸 바와 같은 대한민국공개특허 제10-2019-0046516호의 "휴대용 증강현실 체험 시스템"이 있으며, 그 구성을 살펴보면 아래와 같다.

- 아 래 -

상부가 개폐되며, 내부에 물건을 담을 수 있는 공간을 형성하는 박스(100);

상기 박스의 상부에 놓여 증강현실 체험 서비스의 배경이 되는 배경 플레이트(200);

상기 박스에 거치되어 증강현실 체험 서비스를 제공하는 사용자 단말기(300); 및

상기 박스의 일측 또는 다른 일측에 장착 설치되며, 상기 사용자 단말기를 거치하는 거치 클립(400)을 포함하는 구성으로 이루어진다.

상기와 같은 종래의 휴대용 증강현실 체험 시스템은 양손 모두를 사용할 수 없는 문제점과 행동을 자유롭게 할 수 없는 문제점이 있다.

(선행문헌1) 대한민국공개특허 제10-2019-0046516호(2019.05.07) (선행문헌2) 대한민국공개특허 제10-2019-0087972호(2019.07.25) (선행문헌3) 대한민국공개특허 제10-2018-0058895호(2018.06.04)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하고자 발명된 것으로, 그 목적은,

전방에 스마트폰을 거치하고 머리에 착용한 상태에서 상기 스마트폰에서 구현되는 영상을 보며 자유롭게 이동하고 양손을 사용할 수 있음은 물론, 머리에 착용 되는 증강현실 기기의 무게에 따른 압박감과 착용부위 자국을 최소화할 수 있으며, 교육이나 강의를 들을 때는 그 교육이나 강의를 용이하게 들을 수 있도록 한 교육용 증강현실 기기를 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 과제 해결 수단 구성은,

머리에 착용하는 헬멧(200)의 전방에 위치하도록 증강현실기기(100)를 설치하되, 그 증강현실기기는 최전방에 스마트폰거치수단(110)이 마련되고, 상기 핸드폰거치수단의 후방은 밀폐된 공간(S)이 마련되며, 상기 스마트폰거치수단과 마주보는 공간의 전방에는 스마트폰의 화면 영상이 통과되는 관통부(120)가 형성되고, 상기 관통부의 후방 공간의 상부 전방에서 후방 하부로 40-50°로 하향 기울어지는 반사미러(130)가 설치되며, 상기 반사미러의 하부에는 프리넬볼록렌즈(140)가 설치되고, 상기 프리넬볼록렌즈의 하부에는 전방에서 후방으로 하향 기울어지는 전반사미러(150)가 회동 가능하게 설치되며, 상기 전반사미러의 하부에는 전반사미러를 보호하며 외부에서 들어오는 빛을 차단하는 빛 차단부재(160)가 설치된 것으로 이루어진다.

상기와 같은 구성을 가지는 본 발명의 교육용 증강현실 기기는, 상기 목적에서 설명한 바와 같이 전방에 스마트폰을 거치하고 머리에 착용한 상태에서 상기 스마트폰에서 구현되는 영상을 보며 자유롭게 이동하며 양손을 사용할 수 있음은 물론, 머리에 착용 되는 증강현실 기기의 무게에 따른 압박감과 착용부위 자국을 최소화할 수 있으며, 교육이나 강의를 들을 때는 그 교육이나 강의를 용이하게 들을 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래의 휴대용 증강현실 체험 시스템을 나타낸 개략도,
도 2는 본 발명의 교육용 증강현실 기기 착용상태를 나타낸 사시도,
도 은 본 발명의 교육용 증강현실 기기 사시도,
도 4는 본 발명의 증강현실 기기와 헬멧의 분리 사시도,
도 5는 본 발명의 증강현실 기기에서 스마트폰거치수단의 구성을 나타낸 발췌 사시도,
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 증강현실 기기 사용상태를 나타낸 단면도,
도 7은 본 발명의 증강현실 기기에서 조절수단 발췌 사시도.

본 발명은 스마트폰을 손을 사용하지 않고 머리에 착용한 상태에서 스마트폰에서 구현되는 영상을 볼 수 있고, 또는 교육이나 강의를 들을 때는 선생님 또는 강사의 교육이나 강의를 편하게 들을 수 있도록 한 교육용 증강현실 기기에 관한 것으로, 이를 첨부도면을 참조하여 실시 예를 설명하면 아래와 같다.

- 아 래 -

아래의 설명에서 증상현실(Augmented Reality)기기의 구성 및 기능은 이미 잘 알려진 것으로, 그에 대한 구체적인 설명은 생략하고, 본 발명의 특징인 스마트폰의 영상이 착용자에게 전달되는 구성 및 증상현실(Augmented Reality)기기를 착용하고 사용함에 있어 그 사용을 편리하게 할 수 있도록 하는 구성과 그 작용 효과에 대하여 설명한다.

본 발명의 교육용 증강현실 기기는, 도 2 내지 도 7에 나타낸 바와 같이, 머리에 착용하는 헬멧(200)의 전방에 위치하도록 증강현실기기(100)를 설치하되, 그 증강현실기기는 최전방에 스마트폰거치수단(110)이 마련되고, 상기 핸드폰거치수단의 후방은 밀폐된 공간(S)이 마련되며, 상기 스마트폰거치수단과 마주보는 공간의 전방에는 스마트폰의 화면 영상이 통과되는 관통부(120)가 형성되고, 상기 관통부의 후방 공간의 상부 전방에서 후방 하부로 40-50°로 하향 기울어지는 반사미러(130)가 설치되며, 상기 반사미러의 하부에는 프리넬볼록렌즈(140)가 설치되고, 상기 프리넬볼록렌즈의 하부에는 전방에서 후방으로 하향 기울어지는 전반사미러(150)가 회동 가능하게 설치되며, 상기 전반사미러의 하부에는 전반사미러를 보호하며 외부에서 들어오는 빛을 차단하는 빛 차단부재(160)가 설치된 것으로 이루어진다.

상기의 구성에서 증강현실기기(100)의 최전방에 스마트폰거치수단(110)을 형성시킨 이유는, 스마트폰(P)을 상기 스마트폰거치수단(110)에 안전하고 견고하게 거치시켜 이동중에도 스마트폰(P)이 스마트폰거치수단(110)으로부터 움직이지 않고 안전하게 고정 지지하도록 하기 위함이다.

상기와 같은 기능을 하는 스마트폰거치수단(110)의 일실시 예 구성은, 도 5에 나타낸 바와 같이 스마트폰(P)을 긴밀히 수용하는 스마트폰수용부(111)가 형성되고, 그 스마트폰수용부(111)의 양측에는 스마트폰의 양단부를 잡아주어 스파트폰의 유동을 제어하는 스마트폰유동제어구(112)를 설치하여 된 것으로 이루어진다.

상기와 같이 스마트폰수용부(111)와 스마트폰유동제어구(112)를 형성시키는 이유는, 스마트폰(P)이 거치 위치에서 유동되지 않고 안정적으로 견고하게 고정되도록 하기 위함이다.

또 상기 스마트폰수용부(111)의 양측 바닥면에는 이동 홀(111a)이 형성되고, 상기 스마트폰유동제어구(112)의 하부에는 스마트폰(P)의 크기에 따라 대응할 수 있도록 상기 이동 홀을 따라 이동하는 이동 편(112a)이 형성되며, 상기 스마트폰수용부(111)의 전면에는 스마트폰의 이면을 지지하는 지지부재(113)가 설치되어 스마트폰(P)의 이면을 안정적으로 지지한다.

상기의 지지부재(113)는 탄성력을 갖는 재질의 발포수지 또는 스폰지등을 사용함이 바람직한데, 그 이유는, 스마트폰(P) 이면을 안정적으로 지지하면서 스마트폰(P) 이면을 보호하도록 하기 위함이다.

한편, 상기 스마트폰유동제어구(112)의 일실시 예는, 각 스마트폰유동제어구(112)간 즉 이동 편(112a) 간에 탄성스프링(도면 미도시)을 설치하여 각 스마트폰유동제어구(112) 간의 거리가 멀어지면 탄성스프링의 탄성력에 의해 당김 력이 발생되게 함으로서 스마트폰의 양단부를 견고하게 고정하여 스마트폰의 유동을 제어하도록 할 수도 있고, 그 외에도 스마트폰의 양단부분을 견고하게 지지 고정할 수 있는 구성이면 모두 가능하다.

또 상기 핸드폰거치수단(110)의 후방 밀폐된 공간(S)의 전방에 스마트폰(P)에서 디스플레이되는 화면 영상을 통과시키는 관통부(120)가 형성되는데, 그 관통부(120)는, 스마트폰의 화면과 준하거나 그보다 큰 관통 공간이다.

그리고 상기 관통부(120)의 후방에는 상기 공간(S)의 상부 전방에서 후방 하부로 40-50° 하향 기울기를 갖도록 반사미러(130)가 설치되는데. 그 이유는, 상기 스마트폰(P)의 영상이 관통부(120)를 통과하며 반사미러(130)로 조사되면 그 조사되는 영상을 하방으로 반사하도록 하기 위함이다.

상기와 같이 스마트폰(P)의 영상을 하방으로 반사하는 반사미러(130)의 가장 바람직한 설치각도는 45°이다. 그 이유는 통과부(120)를 통과하며 반사미러(130)로 조사되는 영상을 하방 수직으로 반사하도록 하기 위함이다.

또한, 상기 반사미러(130)의 하부에는 프리넬볼록렌즈(140)가 설치되는데, 그 프리넬볼록렌즈(140)를 설치하는 이유는, 상기 반사미러(130)에서 반사되는 영상을 아래에서 설명되는 전반사미러(150)로 확대하여 전달하도록 하기 위함이다.

상기 전반사미러(150)는, 전반사 소재를 코팅하여 된 것으로, 이와 같은 전반사미러(150)는, 헬멧(200)을 착용한 착용자의 시선과 준하는 전방의 위치에 위치하도록 형성시켜 착용자가 편하게 스마트폰(P)의 영상을 볼 수 있도록 하였다.

상기와 같이 스마트폰수용부(111)에 거치된 스마트폰(P) 영상을 헬멧(200) 착용자가 편하게 볼 수 있는 각은 상기 전반사미러(150)의 전방에서 후방으로 하향 기울어지도록 함이 바람직하다.

그리고 상기 전반사미러(150)는 도 6a 및 도 6b에 나타낸 바와 같이 상기 스마트폰거치수단(110)으로부터 회동 가능하도록 상기 전반사미러(150)의 선단부와 스마트폰거치수단(110)의 하단부 간에 힌지(170)를 연결 설치하여 상기 전반사미러(150)가 힌지(170)을 매개로 회동되게 설치하였다.

그 이유는, 스마트폰(P)의 영상을 볼 때에는 도 6a에 나타낸 바와 같이 전반사미러(150)를 회동시켜 전방에서 후방으로 하향 기울어지게 함으로써 헬멧(200) 착용자가 상기 스마트폰(P) 영상을 편하게 볼 수 있도록 하고, 또 스마트폰(P) 영상을 보지 않고 선생님 또는 강사의 교육이나 강의를 들을 때에는 도 6b에 나타낸 바와 같이 전반사미러(150)를 회동시켜 프리넬볼록렌즈(140)와 근접되게 위치시켜 상기 프리넬볼록렌즈(140)의 영상이 전반사미러(150)를 통하여 헬멧(200) 착용자의 눈으로 볼 수 없도록 한 후 상기 헬멧(200) 착용자의 시선이 교육 또는 강의하는 선생님 또는 강사를 향할 수 있도록 한다.

이때 상기 두 손은 자유로움으로 필기 또는 손동작 등을 할 수 있는 것이다.

또 상기 전반사미러(150)의 하부에는 전반사미러를 보호하며 외부에서 들어오는 빛을 차단하도록 빛 차단부재(160)를 설치하였는데, 그 이유는, 전반사미러(150)를 통하여 스마트폰(P)의 영상을 볼 때에 외부의 빛이 전반사미러(150)로 들어오면 스마트폰(P)의 영상을 선명하게 볼 수 없음으로 상기 빛 차단부재(160)를 이용하여 외부의 빛이 전반사미러(150)로 들어오지 못하도록 함과 동시에 전반사미러(150)를 보호하도록 하기 위함이다.

상기와 같은 빛 차단부재(160)의 형상은, 전반사미러(150)가 펼쳐진 상태에서 그와 준하는 각을 유지하도록 하향 기울기를 갖으며 가장자리에는 상향하도록 빛 커버부(161)가 형성된다.

상기에서 설명한 스마트폰거치수단(110), 반사미러(130), 프리넬볼록렌즈(140), 전반사미러(150), 빛 차단부재(160)가 설치된 증강형실 기기(100)는 도 2 및 도 3에 나타낸 바와 같이 헬멧(200)의 전방에 설치되었음으로 별도의 고정수단 없이도 견고하게 착용되는 장점이 있고, 양손이 자유로움으로 양손을 사용할 수 있는 장점이 있다.

상기 헬멧(200)의 후방에는, 헬멧 착용자의 머리크기에 대응할 수 있도록 하는 헬멧(200)의 내부 공간 크기를 조절하는 조절수단(220)이 설치되는데, 그 조절수단(220)의 일실시 예는 도 7에 나타낸 바와 같이 헬멧(200) 내측에 헬멧 착용자의 머리와 접촉되는 고정구(221)가 마련되고, 그 고정구의 중앙부에는 볼트(222)와 결합되어 그 볼트의 선단이 공회전 되는 공회전유도구(223)가 설치되며, 상기 볼트(222)는 헬멧의 두께보다 긴 길이를 갖도록 형성되고, 상기 볼트의 후단에는 볼트를 회전시키는 손잡이(224)가 설치되며, 상기 볼트가 관통하는 헬멧에는 볼트와 나사 결합되는 너트(225)를 설치하여 된 것으로 이루어진다.

상기와 같이 헬멧(200)의 후방에 조절수단(220)을 설치하는 이유는, 헬멧(200)을 착용하는 착용자의 머리 크기가 각기 다르기 때문에 그 각기 다른 머리 크기에 따라 조절수단(220)을 이용하여 조절함으로써 헬멧(200)이 안정적으로 고정되도록 하기 위함이다.

상기의 조절수단(220)의 작용은, 손잡이(224)의 회전 방향에 따라 볼트(222)가 너트(225)를 따라 전/후진하면서 고정구(221)가 머리 쪽으로 이동하거나 또는 반대쪽으로 이동하며 고정구(221)를 헬멧(200) 착용자의 뒤통수에 긴밀하게 밀착시키면 되는 것이다.

단 상기 고정구(221)의 중앙부에는 공회전유도구(223)가 설치됨으로써 볼트(222)가 회전 되어도 고정구(221)는 회전되지 않는 것이며, 이와 같은 고정구는 헬멧(200) 착용자의 뒤통수와 부합하도록 호형으로 형성시켜 사용할 수 있다.

또한, 본 발명의 헬멧(200)에는 무게를 최소화하고 공기가 통하도록 하기 위하여 다수 곳에 통공(210)이 형성시켰고, 헬멧(200)의 재질은 머리를 보호하고 가볍게 하기 위하여 경질의 발포수지 또는 합성수지로 형성시켜 사용함이 바람직하다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 교육용 증강현실기기는, 상기 효과에서 설명한 바와 같이 전방에 스마트폰을 거치하고 머리에 착용한 상태에서 상기 스마트폰에서 구현되는 영상을 보며 자유롭게 이동하며 양손을 사용할 수 있음은 물론, 머리에 착용 되는 증강현실 기기의 무게에 따른 압박감과 착용부위 자국을 최소화할 수 있으며, 교육이나 강의를 들을 때는 그 교육이나 강의를 용이하게 들을 수 있는 장점이 있는 것이다.

100 : 증강현실기기 110 : 스마트폰거치수단
111 : 스마트폰수용부 111a : 이동 홀
112 : 스마트폰유동제어구 112a : 이동 편
113 : 지지부재 120 : 관통부
130 : 반사미러 140 : 프리넬볼록렌즈
150 : 전반사미러 160 : 빛 차단부재
170 : 힌지 200 : 헬멧
210 : 통공 220 : 조절수단
221 : 고정구 222 : 볼트
223 : 공회전유도구 224 : 손잡이
225 : 너트

Claims

머리에 착용하는 헬멧(200)의 전방에 위치하도록 증강현실기기(100)를 설치하되, 그 증강현실기기는 최전방에 스마트폰거치수단(110)이 마련되고, 상기 핸드폰거치수단의 후방은 밀폐된 공간(S)이 마련되며, 상기 스마트폰거치수단과 마주보는 공간의 전방에는 스마트폰의 화면 영상이 통과되는 관통부(120)가 형성되고, 상기 관통부의 후방 공간의 상부 전방에서 후방 하부로 40-50°로 하향 기울어지는 반사미러(130)가 설치되며, 상기 반사미러의 하부에는 프리넬볼록렌즈(140)가 설치되고, 상기 프리넬볼록렌즈의 하부에는 전방에서 후방으로 하향 기울어지는 전반사미러(150)가 회동 가능하게 설치되며, 상기 전반사미러의 하부에는 전반사미러를 보호하며 외부에서 들어오는 빛을 차단하는 빛 차단부재(160)가 설치된 것을 특징으로 하는 교육용 증강현실기기.
제1항에 있어서,
상기 스마트폰거치수단(110)은, 스마트폰을 긴밀히 수용하는 스마트폰수용부(111)가 형성되고, 그 스마트폰수용부의 양측에는 스마트폰의 양단부를 잡아주어 스파트폰의 유동을 제어하는 스마트폰유동제어구(112)를 설치하여 된 것을 특징으로 하는 교육용 증강현실기기.
제2항에 있어서,
상기 스마트폰수용부의 양측 바닥면에는 이동 홀(111a)이 형성되고, 상기 스마트폰유동제어구의 하부에는 스마트폰의 크기에 따라 대응할 수 있도록 상기 이동 홀을 따라 이동하는 이동 편(112a)이 형성되며, 상기 스마트폰수용부의 전면에는 스마트폰의 이면을 지지하는 지지부재(113)가 설치된 것을 특징으로 하는 교육용 증강현실기기.
제1항에 있어서,
상기 전반사미러(150)는, 상기 스마트폰거치수단으로부터 회동 가능하도록 상기 전반사미러의 선단부와 스마트폰거치수단의 하단부 간에 힌지(170)를 연결 설치하여 것을 특징으로 하는 교육용 증강현실기기.
제1항에 있어서,
상기 헬멧(200)의 후방에는, 헬멧 착용자의 머리크기에 대응할 수 있도록 하는 헬멧의 내부 공간 크기를 조절하는 조절수단(220)이 설치된 것을 특징으로 하는 교육용 증강현실 기기.
제5항에 에 있어서,
상기 조절수단(220)은, 헬멧 내측에 헬멧 착용자의 머리와 접촉되는 고정구(221)가 마련되고, 그 고정구의 중앙부에는 볼트(222)과 결합되어 그 볼트의 선단이 공회전 되는 공회전유도구(223)가 설치되며, 상기 볼트는 헬멧의 두께보다 긴 길이를 갖도록 형성되고, 상기 볼트의 후단에는 볼트를 회전시키는 손잡이(224)가 설치되며, 상기 볼트가 관통하는 헬멧에는 볼트와 나사 결합되는 너트(225)를 설치하여 된 것을 특징으로 하는 교육용 증강현실 기기.