KR101044901B1

KR101044901B1 - 증강현실 촬영을 위한 실물 화상기를 구비한 디지털 학습장치

Info

Publication number: KR101044901B1
Application number: KR1020110003861A
Authority: KR
Inventors: 최명수; 최동수; 최광수; 정인석
Original assignee: 탐투스 주식회사
Priority date: 2011-01-14
Filing date: 2011-01-14
Publication date: 2011-06-29

Abstract

본 발명은 증강현실 촬영을 위한 실물 화상기를 구비한 디지털 학습장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 실물 화사기를 경량화, 슬림화하여 이동, 보관 등에 있어 매우 편리하고, 다단계 관절 구조를 도입하여 피사체를 다양한 각도로 간편하게 촬영이 가능하도록 함으로써, 고품질의 증강현실 디지털 학습을 제공하는 증강현실 촬영을 위한 실물 화상기를 구비한 디지털 학습장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 증강현실 촬영을 위한 실물 화상기를 구비한 디지털 학습장치는 실세계의 실물을 촬영하는 실물 화상기와, 영상이 디스플레이되는 모니터와, 상기 실물 화상기가 촬영한 실세계의 영상에 가상 현실의 영상을 중첩하여 상기 모니터로 출력하는 컴퓨터를 포함하는 증강현실 촬영을 위한 실물 화상기를 구비한 디지털 학습장치에 있어서, 상기 실물 화상기는 디지털 카메라; 상기 디지털 카메라가 장착되는 헤드; 바닥에 지지되는 본체; 상기 헤드와 상기 본체를 연결하며, 상기 헤드의 높낮이 및 각도 조절이 자유롭도록 하는 다단계 관절체;를 포함하여 이루어진다.

Description

증강현실 촬영을 위한 실물 화상기를 구비한 디지털 학습장치{Digital sturdy apparatus equipped with capturing device for argumented reality}

본 발명은 증강현실 촬영을 위한 실물 화상기를 구비한 디지털 학습장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 실물 화사기를 경량화, 슬림화하여 이동, 보관 등에 있어 매우 편리하고, 다단계 관절 구조를 도입하여 피사체를 다양한 각도로 간편하게 촬영이 가능하도록 함으로써, 고품질의 증강현실 디지털 학습을 제공하는 증강현실 촬영을 위한 실물 화상기를 구비한 디지털 학습장치에 관한 것이다.

증강현실(AR ; Argumented Reality)이란 용어는 1990년대 초 미국 보잉상에서 항공기를 조립할 때 부품의 위치르 HMD(Head Mounted Display)의 화면을 통해 항공기의 적정한 위치에 실시간으로 보여주는 장치를 개발하고, 이 연구를 발표한 논문에서 처음으로 증강현실 용어를 사용하면서 유래 되었으며, 이때부터 증강현실에 대한 연구가 본격적으로 시작되었다.

증강현실은 실세계 영상 위에 3차원 가상 물체를 겹쳐 보여주는 것으로, 현실에 기반을 두고 실세계 환경과 그래픽 형태의 가상 현실을 실시간으로 합성하여 실세계에 대한 이해를 높여주는 기술로써, 증강현실의 목적은 실제 관찰하고 있는 사물이나 장소에 대한 부가적인 정보나 의미를 함께 제공하는 것이며, 가상 현실 기술에 비하여 여라 가지 센서, 디스플레이 장치, 그리고 어떤 현상(사실 또는 가상) 상호 작용과 함께 시뮬레이션할 수 있는 컴퓨터를 이용하여, 이를 재현하여 가상 경험을 창출하는 기술이다.

일반적으로 증강현실은 증강시킬 3차원 가상 객체를 추적하는 방법에 따라 마커 기반 추적, 마커리르 추적, 외부 트래커 장치를 사용한 추적으로 크게 나눌 수 있다.

또한, 응용분야에 따라 환자의 상태아 환부에 대한 3차원 데이터를 초음파, MRI, CT를 이용하여 실시간으로 얻을 수 있으며, 수술 시 의사로 하여금 정확한 의료 진단과 수술을 할 수 있도록 도움을 주고, 문자 중심의 메뉴얼을 이용한 기존의 기계 조립 방법 및 보수 방법은 증강현실을 이용한 새로운 방법으로 대체될 수 잇으며, 주석 및 정보가시화(관광, 교육, 전자상거래 등) 분야 등에서 박물관 전시물에 대한 정보, 문화유적지 정보, 상점에서의 상품 설명, 각 기계 부품에 대한 이름과 용도 등을 안내해주는 증강현실 장치에 대한 활발한 연구 및 개발이 진행되고 있다.

또한, 로봇의 이동 경로가 길 때 생기는 원격조작의 어려운 문제는 로봇에 부착된 카메라를 통하여 들어오는 실제 영상을 보면서 미리 구축된 로봇이 작동하는 주위 환경 정보를 제공받음으로서 로봇의 제어를 용이하게 할 수잇으며, 실제 촬영 스튜디오를 제작하지 않고 컴퓨터에서 생성한 스튜디오의 객체와 출연자를 합성하여 실제 환경에서 제작된 것과 같은 영상을 제작하거나, 게임에도 증강현실 기술이 적용되어 상용화되고 있으며, 시설물의 유지 보수 과정에서 건물에 내장된 전선이나 가스관 등 겉으로 보이지 않는 정보를 컴퓨터에서 생성하고 실제 보수될 현장 건물의 영상과 중첩하여 시설 관리자에게 제공함으로써 빌딩 보수 등의 과정에 이용할 수 있다.

또한, 기존의 2차원 조감도를 이용한 영향 평가를 대체하여 실제 지형에 대한 3차원 랜더링된 건물 영사을 정합하여 살펴봅으로써 보다 현실서 있는 건축 계획에 이용할 수 있다.

이외에도 항공기, 선박 등의 네비게이션, 목표물 인식의 국방 등 그 활용 부야가 매우 다양하다.

특히, 학생들을 상대로 교육시에 증강현실 기술을 이용하면 간접 체험 등의 효과를 얻을 수 있어 매우 유용할 수 있다.

그리고 최근에 교실이나 강의실 등에서 학습시에 교재나 학습 대상물 등을 카메라로 촬영하고 촬영된 교재의 이미지를 스크린 등을 통해 디스플레이하여 강사나 교수가 학습자료를 설명하거나, 촬영된 이미지를 확대하여 학습자에게 보여주거나 촬영된 이미지의 문자를 음성으로 출력하여 학습자에게 들려주는 다양한 디지털 학습장치들이 출시되고 있다.

이러한 디지털 학습장치에 위와 같은 증강현실 기술을 접목시키면 보다 효율적이며 고품질의 학습지도가 가능해질 것이다.

증강현실 기술을 이용하는 디지털 학습장치는 일반적으로 실세계의 실물을 촬영하는 실물 화상기와, 실물 화상기가 촬영한 실세계의 영상에 가상 현실의 영상을 중첩한 영상이 디스플레이되는 모니터와, 가상 현실을 생성하며 촬영된 실세계 영상을 분석하는 등 증강현실 장치를 제어하는 컴퓨터를 포함하여 구성된다.

이처럼 실물 화상기, 모니터, 컴퓨터 등을 포함하는 디지털 학습장치에 있어서, 현실 세계의 실물을 촬영하는 실물 화상기는 실물을 다양한 방향에서 다양한 각도로 선명하게 촬영하기 위한 자리 이동과 각도 조절이 자유로워야 한다.

다시 말해, 실물 화상기는 디지털 카메라가 장착되는 헤드와, 바닥에 지지도는 본체와, 상기 헤드와 본체를 연결하는 연결체를 포함하여 이루어지는데, 가볍고 부피를 최소화하여 이동이 편리하고, 본체에 대한 헤드의 상대적인 위치의 조절과 헤드의 방향 조절이 가능하여야 한다.

그런데 종래기술에 따른 실물 화상기는 공개특허 제2005-0103435호 " 실물 화상기의 카메라 회전장치 및 이를 구비한 실물 화상기", 등록특허 제0412038호 "외부입력의 부가가 가능한 실물 화상기" 등에서 보는 바와 같이 부피가 크고, 부피가 큰 만큼 무거워 이동이 자유롭지 못하고, 각도의 조절이 헤드와 본체에서, 즉 연결체의 상단과 하단에서만 가능한 구조로 되어 있어, 바닥에 놓이는 본체에 대한 헤드의 상대적인 위치 조절과, 헤드의 방향 조절에 제약이 있어 피사체(즉, 현실세계의 실물)를 다양한 방향과 각도에서 촬영하기 어렵다.

본 발명은 위와 같이 종래의 디지털 학습장치에 사용되는 실물 화상기의 문제를 해결하기 위해 안출된 발명으로서, 부피와 무게를 최소화하여 이동과 보관 등이 편리하고, 다단계 관절구조를 도입하여 본체에 대한 헤드의 자유로운 위치 조절과, 헤드의 자유로운 방향 조절이 가능하여 피사체를 다양한 방향과 각도에서 선명한 촬영이 가능한 디지털 학습장치용 실물 화상기를 제공함을 목적으로 한다.

또한, 구성요소들의 구조를 단순화하고, 간편하게 조립결합되도록 하여 제조원가를 낮추고 생산성을 높여 경제성이 우수한 디지털 학습장치용 실물 화상기를 제공함을 또 다른 목적으로 한다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 증강현실 촬영을 위한 실물 화상기를 구비한 디지털 학습장치는

실세계의 실물을 촬영하는 실물 화상기와, 영상이 디스플레이되는 모니터와, 상기 실물 화상기가 촬영한 실세계의 영상에 가상 현실의 영상을 중첩하여 상기 모니터로 출력하는 컴퓨터를 포함하는 증강현실 촬영을 위한 실물 화상기를 구비한 디지털 학습장치에 있어서,

상기 실물 화상기는

디지털 카메라;

상기 디지털 카메라가 장착되는 헤드;

바닥에 지지되는 본체;

상기 헤드와 상기 본체를 연결하며, 상기 헤드의 높낮이 및 각도 조절이 자유롭도록 하는 다단계 관절체;를 포함하여 이루어진다.

그리고 상기 다단계 관절체는

하단이 상기 본체에 회전 가능하게 힌지결합되는 제1관절부재와,

상단에 상기 헤드가 회전 가능하게 힌지결합되고, 하단이 상기 제1관절부재의 상단에 회전 가능하게 힌지결합되는 제2관절부재를 포함하여 이루어지고,

상기 본체의 상부에는 접힌 상기 헤드, 제1관절부재 및 제2관절부재가 안착되는 안착부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하고,

상기 본체와 제1관절부재, 상기 제1관절부재와 제2관절부재, 그리고 상기 제2관절부재와 헤드가 힌지결합되는 힌지결합부는

양측을 관통하는 핀공이 형성되어 있는 수놈부와,

일정거리 이격되어 양측 내면에 상기 수놈부의 양측면이 각각 접촉되고, 상기 핀공에 대응하는 핀홀이 형성되어 있는 두 암놈부와,

상기 핀공 및 핀홀에 삽입 관통되어 상기 수놈부와 암놈부를 힌지결합시키는 힌지핀과, 상기 힌지핀 일단에 구비되고 드라이버를 위한 드라이버홈이 형성되어 있는 조임구와, 상기 힌지핀 타단에 스크류결합되며 스크류결합시 잡아주기 위한 고정홈이 형성되어 있는 너트구를 포함하는 체결부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하고,

상기 헤드, 본체 및 관절체의 관절부재는 각각 상호 맞물려 조립되고, 볼트로 고정결합되는 한 쌍의 조립분체로 구성되되,

상기 헤드, 본체 및 관절체의 관절부재 각각의 조립분체 내측 테두리에는 서로 맞물려 조립되는 단턱부가 형성되어 있고, 내면에는 볼트가 결합되는 보스가 돌출 형성되어 있고,

상기 본체와 관절체의 관절부재 각각의 조립분체 내면에는 강도 보강을 위한 보강살이 다수 돌출 형성되어 있고,

상기 헤드에서 하부에 배치되는 조립분체에는 상기 내부에 장착된 디지털 카메라를 외부로 노출시키는 노출공이 형성되어 있고,

상기 디지털 카메라는

촬상소자와,

다수의 LED와, 상기 LED들이 상기 촬상소자 주변을 원형으로 감싸도록 실장되는 PCB를 포함하는 LED모듈과,

상기 촬상소자와 LED를 구동 및 제어하는 제어보드와,

상기 헤드의 노출공에 삽입 결합되고, 내측에 배치된 상기 촬상소자와 LED모듈을 보호하는 보호캡을 포함하여 이루어지되,

상기 보호캡의 상부 테두리에는 상기 노출공 주변에 형성되어 있는 돌기에 삽입되어 결합되는 삽입공이 형성되어 있고,

상기 보호캡의 내면에는 상기 LED모듈의 PCB에 형성되어 있는 삽입홀에 삽입되어 결합되며, 상기 PCB 하부면을 지지하는 지지부가 돌출 형성되어 있고,

상기 제어보드에 형성되어 있는 관통공에 삽입 관통된 상기 촬상소자를 내장하며, 상기 관통공에 인접되어 형성된 결합홀에 삽입되는 결합핀을 갖는 하우징과,

상기 제어보드 상부면으로 삽입 돌출된 상기 하우징의 결합핀에 체결되어, 상기 하우징에 내장된 상기 촬상소자를 고정하는 고정부재를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 증강현실 촬영을 위한 실물 화상기를 구비한 디지털 학습장치는 다단계 관절구조로 구성요소들을 접으면 부피가 최소화되고 무게 또한 가벼워 이동뿐만 아니라 운반과 보관도 편리하고, 디지털 카메라가 장착된 헤드의 본체에 대한 상대적인 위치와 헤드의 방향 조절 자유롭고 편리하며 피사체를 다양한 방향과 각도에서 선명하게 촬영 가능하여, 고품질의 디지털 학습이 가능하도록 한다.

그리고 구성요소들이 단순한 구조를 갖고, 간편하게 조립결합되어 생산성이 뛰어나고 제조원가가 저렴하여 경제성이 뛰어난 실물 화상기로서 산업발전에 매우 유용한 발명이다.

도 1 은 본 발명에 따른 실물 화상기의 사시도.
도 2 는 관절체를 통해 구성요소들이 접혀지고 펼쳐지는 상태도.
도 3 의 a,b는 도1에 도시된 실물 화상기의 분해 사시도.
도 4 는 본 발명에 따른 디지털 카메라 조립체의 분해 사시도.
도 5 는 본 발명에 따른 증강현실 촬영을 위한 실물 화상기를 구비한 디지털 학습장치의 사용상태 일례도.
도 6 은 본 발명에 따른 디지털 학습장치 컴퓨터의 개략적인 구성도.

이하, 도1 내지 도6을 참조하여 본 발명에 따른 증강현실 촬영을 위한 실물 화상기를 구비한 디지털 학습장치에 대하여 보다 구체적으로 설명한다.

우선, 도5는 본 발명에 따른 증강현실 촬영을 위한 실물 화상기를 구비한 디지털 학습장치의 일례를 도시하고 있다.

도5를 보면, 본 발명에 따른 실물 화상기(100)는 현실 세계의 실물(1)을 촬영하고, 실물 화상기(100)가 촬영하는 영상은 컴퓨터(200)를 통해 대형 모니터(300)에 출력이 된다. 그리고 컴퓨터(200)는 실물 화상기(100)가 촬영하는 현실세계 영상에 가상세계 영상을 중첩시켜 모니터(300)에 디스플레이 되도록 한다.

상기 컴퓨터(200)는 가상세계의 3D 영상(그래픽)을 만드는 그래픽 엔진, 랜더링 엔진, 마커인식 기술, 인터렉션 기술 등을 구비하여, 증강현실이 구현되도록 한다.

그리고 컴퓨터(200)는 실물 화상기(100)가 촬영하는 영상에 부가적인 정보를 부가하여 모니터(300)에 출력하여 학습 효과를 높인다.

상기 컴퓨터(200)은 도5와 같이 실물 화상기(100)가 촬영하는 영상에 부가적인 정보를 포함시켜 모니터(300)를 통해 디스플레이할 수도 있지만, 실물 화상기가 촬영한 영상을 분석 및 처리하여 보다 풍부하고 다양한 정보를 학습자에게 제공할 수도 있다.

도6은 실물 화상기(100)가 교재를 촬영하면, 컴퓨터(200)이 교재의 기재되어 있는 문자 이미지를 분석 및 처리하여 학습자에게 교재의 내용을 음성으로 들려줄 수 있도록 하는 컴퓨터의 개략적인 구성도를 도시하였다.

도6에 도시된 상기 컴퓨터(200)은 실물 화상기(100)가 촬영하여 캡쳐한 이미지 영상을 수신받는 수신부(201)와,

상기 수신부(201)가 수신받은 이미지 영상이 저장되는 메모리(202)와,

상기 메모리(202)에 저장된 이미지 영상을 디스플레이하여 학습자에게 보여주는 화면표시부(204)와,

상기 화면표시부(204)에 디스플레이되는 이미지 영상을 가공(예; 이미지 영상의 확대 또는 축소, 밝기 조절, 색상 조정, 시야각 조정 등)하여 학습자가 보기 편하도록 하는 이미지 가공부(203)와,

상기 메모(202)리에 저장된 이미지 영상에서 문자 이미지를 문자로 인식하는 OCR(Optical Caracter Rsader)엔진(205)과,

상기 OCR엔진(205)에서 인식한 문자 데이터들을 음성 데이터로 변환 합성하는 TTS(Text-To-Speech)엔진(206)과,

상기 TTS엔진(206)에서 변환 합성된 음성 데이터를 출력 가능한 오디오신호로 가공처리하는 오디오처리부(207)와,

상기 오디오처리부의 오디오신호를 증폭하는 증폭부(208)와,

상기 증폭부의 오디오신호를 음성으로 출력하는 스피커(209)와,

사용자의 각종 명령신호를 입력받는 입력부(211)와,

컴퓨터(200)을 전반적으로 제어하는 제어부(210)를 포함하여 이루어진다.

도1 내지 도4에서 보는 바와 같이 본 발명에 따른 증강현실 촬영을 위한 실물 화상기를 구비한 디지털 학습장치에서 상기 실물 화상기는 디지털 카메라(10), 헤드(20), 본체(50), 다단계 관절체(J)라는 대 구성요소를 포함하여 이루어진다.

그리고 도1 및 도2에서 보는 바와 같이 본 발명에 따른 실물 화상기는 다단계 관절구조의 관절체(J)를 이용하여 대 구성요소들을 접으면 부피가 최소화되고, 관절체(J)를 이용하여 대 구성요소들을 임의의 각도로 펴면 본체(50)에 대한 헤드(20)의 상대적인 위치 조절이 자유롭고, 헤드(20)의 방향 조절이 자유롭다.

참고로, 도면에서는 관절체(J)의 힌지결합 구조를 이용하여 대 구성요소들이 한 방향으로만 각도 조절이 가능하도록 되어 있지만, 동일 또는 유사한 힌지결합 구조를 도입하여 대 구성요소들이 다른 방향으로도 각도 조절이 가능하게 하는 것은 당업자가 쉽게 구현할 수 있다. 그리고 다른 방향으로도 대 구성요소들이 각도 조절이 가능하 31 / 41 / 51)를 통해 조립된 한 쌍의 조립분체를 볼트로 결합하여 고정시킬 수 게 되면, 디지털 카메라(10)가 장착된 헤드(20)는 본체(50)에 대한 상대적인 위치와 촬영 방향의 조절이 보다 풍부하고 다양해질 수 있다.

도3에서 보는 바와 같이 본 발명에 따른 실물 화상기를 구성하는 대 구성요소인 헤드(20), 본체(50) 및 다단계 관절체(J)는 상호 조립되어 결합되는 한 쌍의 조립분체(20A, 20B / 30A, 30B / 40A, 40B / 50A, 50B)로 구성된다.

그리고 상기 한 쌍의 조립분체(20A, 20B / 30A, 30B / 40A, 40B / 50A, 50B) 각각은 내측 테두리에 상호 맞물려 조립되도록 하는 단턱부(21 / 31 / 41 / 51)가 형성되어 있고, 내면에는 단턱부(21 /있도록 하는 다수의 보스(22 / 32 / 42 / 52)가 돌출 형성되어 있다.

그리고 부피가 큰 관절체(J)와 본체(50)의 조립분체(30A, 30B / 40A, 40B / 50A, 50B) 내면에는 강도를 보강하여 휨과 같은 변형의 발생을 억제하고, 외부 충격에 파손되지 않도록 하는 보강살(33 / 43 / 53) 다수가 가로방향과 세로방향으로 돌출 형성되어 있다.

그리고 대 구성요소들(관절체(J)의 제1관절부재(30)와 제2관절부재(40)를 포함)을 회전 가능하도록 힌지결합시키는 힌지결합부(60)는 수놈부(61)와, 암놈부(63), 그리고 상기 암놈부(63)와 수놈부(61)를 힌지 체결하는 체결부(65)를 포함하여 이루어진다.

상기 수놈부(61)는 전체적으로 원통형의 형상으로 이루어지고, 상기 체결부(65)의 힌지핀(66)이 삽입 관통하도록 양측을 관통하는 핀공(62)이 형성되어 있고, 중앙 외주연에는 상기 디지털 카메라(10)에 구동전원을 공급하고 데이터를 송수신하는 케이블(미도시)이 지나갈 수 있도록 하는 케이블홈(69)이 형성되어 있다.

상기 암놈부(63)는 일정 거리 이격된 두 개가 한 쌍을 이루고, 이격 공간에 상기 수놈부(61)가 삽입 안착되어, 양측 내면에 상기 수놈부(61)의 양측면이 각각 접촉된다. 그리고 상기 수놈부(61)의 핀공(62)에 대응하는 핀홀(64)이 중앙을 관통하여 형성되어 있다.

상기 체결부(65)는 상기 수놈부(61)와 암놈부(63)의 핀공(62) 및 핀홀(64)에 삽입 관통되어 힌지결합시키는 힌지핀(66)과, 상기 힌지핀(66)의 일단에 구비되어 힌지핀(66)을 회전시키는 조임구(67), 상기 힌지핀(66)의 타단에 스크류결합되는 너트구(68)를 포함하여 이루어진다.

그리고 상기 조임구(67)의 외면에는 드라이버의 단부가 삽입되어 조이거나 풀도록 하는 드라이버홈(67h)이 형성되어 있고, 상기 너트구(68)의 외면에는 동전과 같은 도구를 삽입하여 드라이버로 상기 조임구(67)를 회전시킬 때 너트구(68)를 잡아 고정시키는 고정홈(68h)이 형성되어 있다.

상기 헤드(20)는 교재나 실물 등의 피사체(1)를 촬영하는 상기 디지털 카메라(10) 조립체를 내장하여 보호한다.

상기 헤드(20)를 구성하는 한 쌍의 조립분체(20A, 20B)에는 전술한 바와 같이 상호 맞물려 조립결합되도록 내측 테두리에 단턱부(21)가 형성되어 있고, 내면에는 볼트가 체결되는 보스(22)가 다수 돌출 형성되어 있다. 그리고 조립시 결합력을 높이도록 두 조립분체(20A, 20B)가 후크식으로 결합되도록 하는 후크돌기(24)와 후크홈(25)이 두 조립분체(20A, 20B) 내면에 각각 형성되어 있다.

그리고 상기 헤드(20)의 한 쌍의 조립분체(20A, 20B) 중에서 하부에 배치되는 조립분체(20B)에는 내장된 상기 디지털 카메라(10) 조립체에서 촬상소자(11)와 LED(125)가 노출되도록 하는 노출공(26)이 형성되어 있고, 상기 노출공(26) 주변에는 노출공(26)에 삽입되는 보호캡(14)의 테두리에 형성되어 있는 삽입공(141)에 삽입되어 보호캡(14)을 고정시키는 돌기(27)가 다수 형성되어 있다.

상기 헤드(20)는 도면에서 상기 다단계 관절체(J)의 제2관절부재(40)와 힌지결합되어 한 방향으로만 회전이 되는 것으로 도시되어 있으나, 다른 방향으로도 회전이 가능하도록 하는 힌지결합구조를 더 구비하여 피사체(1)를 다양한 방향과 각도에서 자유롭게 촬영할 수 있도록 할 수 있으며, 다른 방향으로도 회전이 가능하도록 하는 힌지결합구조는 당업자가 쉽게 구현할 수 있을 것이다.

그리고 상기 헤드(20)는 미사용 중일 때에는 도2에서 보는 바와 같이 젖혀져 상기 다단계 관절체(J)의 두 관절부재(30, 40) 사이에 배치되어 보호됨으로써 외부 충격으로부터 보호된다.

상기 다단계 관절체(J)는 상기 헤드(20)와 본체(50)를 연결하며, 헤드(20)의 높낮이와 각도 조절이 자유롭도록 다단계 관절구조를 갖는다. 즉, 상호 간에 힌지결합되는 다수의 관절부재(30, 40)로 구성된다. 도면에서는 제1관절부재(30)와 제2관절부재(40)만을 도시하고 있으나, 제3, 제4 관절부재를 더 포함할 수 있다. 그리고 관절부재(30, 40)는 동일한 구조의 형상과 모양으로 구성되도록 하는 것이 바람직하다.

상기 관절부재(30, 40)는 전술한 바와 같이 조립결합되는 한 쌍의 조립분체(30A, 30B / 40A, 40B)로 구성되고, 조립분체(30A, 30B / 40A, 40B)에는 조립을 위한 단턱부(31 / 41)와, 볼트로 고정결합시키기 위한 보스(32 / 42)가 형성되어 있고, 내면에는 강도를 보강하는 보강살(33 / 43)들이 돌출 형성되어 있다.

그리고 상기 관절부재(30, 40)의 양단에는 각각 힌지결합을 위한 수놈부(61)와 암놈부(63)가 형성되어 있다.

상기 본체(50)는 바닥에 놓여 지지되고, 전술한 바와 같이 한 쌍의 조립분체(50A, 50B)로 구성되고, 두 조립분체(50A, 50B)의 내측 테두리에는 맞물려 조립되는 단턱부(51)가 형성되어 있고, 내면에는 조립된 두 조립분체(50A, 50B)를 고정시키도록 볼트가 체결되는 보스(52)가 돌출형성되어 있고, 강도를 보강하는 보강살(53)들이 돌출 형성되어 있다.

그리고 두 조립분체(50A, 50B) 중에 상부에 배치되는 조립분체(50A) 상부면에는 접혀진 상기 헤드(20)와 다단계 관절체(J)의 관절부재(30, 40)들이 수용되어 안착되는 안착부(55)가 형성되어 있고, 상기 안착부(55)의 바닥면에는 상기 관절부재(30)의 하단에 구비되어 있는 수놈부(61)가 힌지결합되는 암놈부(63)가 외부로 노출되도록 하는 노출홀(56)이 형성되어 있다.

그리고 두 조립분체(50A, 50B) 중에서 하부에 배치되어 바닥에 지지되는 조립분체(50B)의 측면에는 내장된 인터페이스포트(57)에 외부의 통신포트(미도시)가 삽입되어 접속되도록 하는 포트홀(58)이 형성되어 있고, 하부면에는 지면과 접촉 마찰력을 높여 미끄러짐을 방지하고, 두 조립분체를 고정 체결하는 볼트에 물기가 유입되지 않도록 차단하는 고무 패드(59a)가 결합되는 패드홈(59)이 형성되어 있다.

상기 디지털 카메라(10) 조립체는 도4에서 보는 바와 같이 촬상소자(11), LED모듈(12), 제어보드(13), 보호캡(14), 하우징(15), 고정부재(16) 및 보호판(17)를 포함하여 이루어진다.

상기 촬상소자(11)는 피사체(1)를 촬영하고, 상기 제어보드(13)에 전기적으로 연결되는 PCB(111)에 장착된다.

상기 LED모듈(12)은 상기 촬상소자(11) 주변에 원형으로 배열되고, 촬상소자(11)의 촬영시 피사체(1)를 조명하는 다수의 LED(125)와, 상기 LED(125)가 실장되며, 중앙에는 상기 촬상소자(11)가 배치되는 고리형상의 PCB(121)로 구성된다. 그리고 상기 PCB(121)의 내측에는 상기 보호캡(14)의 내면에 구비되어 있는 지지부(145)에 삽입되어 지지되는 삽입홀(122)이 형성되어 있다.

상기 제어보드(13)는 PCB(131)에 실장된 각종 전자소자(135)로 구성되고, 상기 본체(50)에 구비되는 인터페이스포트(57)와 케이블을 통해 전기적으로 연결되어, 상기 촬상소자(11)와 LED(125)의 구동에 필요한 구동전원을 공급하며 이들의 구동을 제어하고, 외부의 컴퓨터(200)과 통신하여 각종 데이터를 송수신한다.

상기 보호캡(14)은 상기 헤드(20)의 노출공(26)에 삽입 결합되고, 상기 LED모듈(12)과 촬상소자(11)를 수용하여 보호한다.

상기 보호캡(14)의 바닥면에는 내측에 배치되는 상기 촬상소자(11)와 LED(125)가 외부로 노출되어 촬영 및 조명을 할 수 있도록 하는 홀(147)이 다수 형성되어 있고, 상부 테두리에는 상기 헤드(20)의 노출공(26) 주변에 돌출 형성되어 있는 돌기(27)에 삽입결합되어 고정되는 삽입공(141)이 다수 형성되어 있고, 내면에는 수용되는 상기 LED모듈(12)의 PCB(121)에 형성된 삽입홀(122)에 삽입되고 PCB(121)의 하부면을 지지하는 지지부(145)가 돌출 형성되어 있다.

상기 하우징(15)은 상기 제어보드(13)의 하부로 돌출되어 노출된 상기 촬상소자(11)를 내장하여 보호하고, 상부에는 상기 촬상소자(11)가 삽입 관통되어 하부에 배치되도록 하는 관통공(132) 주변에 형성되어 있는 결합홀(133)에 삽입되는 결합핀(151)이 돌출 형성되어 있다.

상기 고정부재(16)는 상기 제어보드(13)의 결합홀(133)에 삽입되어 상부로 돌출된 상기 하우징(15)의 결합핀(151)에 체결되어 하우징(15)과, 하우징(15)에 내장된 촬상소자(11)를 고정한다.

상기 보호판(17)은 상기 보호캡(14)의 외부를 덮어 내측의 촬상소자(11)와 LED모듈(12) 등을 보호하고 먼지의 유입 등을 차단한다.

이상에서 본 발명을 설명함에 있어 첨부된 도면을 참조하여 특정 형상과 구조를 갖는 증강현실 촬영을 위한 실물 화상기를 구비한 디지털 학습장치에 대해 설명하였으나 본 발명은 당업자에 의하여 다양한 변형 및 변경이 가능하고, 이러한 변형 및 변경은 본 발명의 보호범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.

10 : 디지털 카메라 11 : 촬상소자
12 : LED모듈 13 : 제어보드
14 : 보호캡 15 : 하우징
16 : 고정부재 17 : 보호판
20 : 헤드 26 : 노출공
30, 40 : 관절부재 50 : 본체
60 : 힌지결합부 61 : 수놈부
63 : 암놈부 65 : 체결부

Claims

실세계의 실물을 촬영하는 실물 화상기와, 영상이 디스플레이되는 모니터와, 상기 실물 화상기가 촬영한 실세계의 영상에 가상 현실의 영상을 중첩하여 상기 모니터로 출력하는 컴퓨터를 포함하는 증강현실 촬영을 위한 실물 화상기를 구비한 디지털 학습장치에 있어서,

상기 실물 화상기는
디지털 카메라;
상기 디지털 카메라가 장착되는 헤드;
바닥에 지지되는 본체;
상기 헤드와 상기 본체를 연결하며, 상기 헤드의 높낮이 및 각도 조절이 자유롭도록 하는 다단계 관절체;를 포함하여 이루어지되,

상기 다단계 관절체는
하단이 상기 본체에 회전 가능하게 힌지결합되는 제1관절부재와,
상단에 상기 헤드가 회전 가능하게 힌지결합되고, 하단이 상기 제1관절부재의 상단에 회전 가능하게 힌지결합되는 제2관절부재를 포함하여 이루어지되,
접힌 상태에서 상기 헤드는 상기 제1관절부재와 제2관절부재 사이에 배치되어 보호되고,

상기 본체의 상부에는 접힌 상기 헤드, 제1관절부재 및 제2관절부재가 안착되는 안착부가 형성되어 있고,

상기 헤드, 본체 및 관절체의 관절부재는 각각 상호 맞물려 조립되고, 볼트로 고정결합되는 한 쌍의 조립분체로 구성되되,
상기 헤드, 본체 및 관절체의 관절부재 각각의 조립분체 내측 테두리에는 서로 맞물려 조립되는 단턱부가 형성되어 있고, 내면에는 볼트가 결합되는 보스가 돌출 형성되어 있고,
상기 본체와 관절체의 관절부재 각각의 조립분체 내면에는 강도 보강을 위한 보강살이 다수 돌출 형성되어 있고,
상기 헤드에서 하부에 배치되는 조립분체에는 상기 내부에 장착된 디지털 카메라를 외부로 노출시키는 노출공이 형성되어 있고,

상기 디지털 카메라는
촬상소자와,
다수의 LED와, 상기 LED들이 상기 촬상소자 주변을 원형으로 감싸도록 실장되는 PCB를 포함하는 LED모듈과,
상기 촬상소자와 LED를 구동 및 제어하는 제어보드와,
상기 헤드의 노출공에 삽입 결합되고, 내측에 배치된 상기 촬상소자와 LED모듈을 보호하는 보호캡을 포함하여 이루어지되,

상기 보호캡의 상부 테두리에는 상기 노출공 주변에 형성되어 있는 돌기에 삽입되어 결합되는 삽입공이 형성되어 있고,
상기 보호캡의 내면에는 상기 LED모듈의 PCB에 형성되어 있는 삽입홀에 삽입되어 결합되며, 상기 PCB 하부면을 지지하는 지지부가 돌출 형성되어 있고,

상기 제어보드에 형성되어 있는 관통공에 삽입 관통된 상기 촬상소자를 내장하며, 상기 관통공에 인접되어 형성된 결합홀에 삽입되는 결합핀을 갖는 하우징과,
상기 제어보드 상부면으로 삽입 돌출된 상기 하우징의 결합핀에 체결되어, 상기 하우징에 내장된 상기 촬상소자를 고정하는 고정부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 증강현실 촬영을 위한 실물 화상기를 구비한 디지털 학습장치.
제 1 항에 있어서,
상기 헤드의 두 조립분체 내면에는 후크식으로 결합되는 후크돌기와 후크홈이 각각 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 증강현실 촬영을 위한 실물 화상기를 구비한 디지털 학습장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 본체와 제1관절부재, 상기 제1관절부재와 제2관절부재, 그리고 상기 제2관절부재와 헤드가 힌지결합되는 힌지결합부는
양측을 관통하는 핀공이 형성되어 있는 수놈부와,
일정거리 이격되어 양측 내면에 상기 수놈부의 양측면이 각각 접촉되고, 상기 핀공에 대응하는 핀홀이 형성되어 있는 두 암놈부와,
상기 핀공 및 핀홀에 삽입 관통되어 상기 수놈부와 암놈부를 힌지결합시키는 힌지핀과, 상기 힌지핀 일단에 구비되고 드라이버를 위한 드라이버홈이 형성되어 있는 조임구와, 상기 힌지핀 타단에 스크류결합되며 스크류결합시 잡아주기 위한 고정홈이 형성되어 있는 너트구를 포함하는 체결부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 증강현실 촬영을 위한 실물 화상기를 구비한 디지털 학습장치.
제 3 항에 있어서,
상기 컴퓨터는
상기 실물 화상기가 촬영하여 캡쳐한 이미지 영상을 수신받는 수신부와,
상기 수신부가 수신받은 이미지 영상이 저장되는 메모리와,
상기 메모리에 저장된 이미지 영상을 디스플레이하여 학습자에게 보여주는 화면표시부와,
상기 화면표시부에 디스플레이되는 이미지 영상을 가공(예; 이미지 영상의 확대 또는 축소, 밝기 조절, 색상 조정, 시야각 조정)하여 학습자가 보기 편하도록 하는 이미지 가공부와,
상기 메모리에 저장된 이미지 영상에서 문자 이미지를 문자로 인식하는 OCR(Optical Caracter Rsader)엔진과,
상기 OCR엔진에서 인식한 문자 데이터들을 음성 데이터로 변환 합성하는 TTS(Text-To-Speech)엔진과,
상기 TTS엔진에서 변환 합성된 음성 데이터를 출력 가능한 오디오신호로 가공처리하는 오디오처리부와,
상기 오디오처리부의 오디오신호를 증폭하는 증폭부와,
상기 증폭부의 오디오신호를 음성으로 출력하는 스피커와,
사용자의 각종 명령신호를 입력받는 입력부와,
컴퓨터을 전반적으로 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 증강현실 촬영을 위한 실물 화상기를 구비한 디지털 학습장치.