KR20100110585A

KR20100110585A - 레이저와 카메라를 이용한 발 스캔 장치

Info

Publication number: KR20100110585A
Application number: KR1020090029001A
Authority: KR
Inventors: 김구영
Original assignee: 김구영
Priority date: 2009-04-03
Filing date: 2009-04-03
Publication date: 2010-10-13
Also published as: KR101050419B1

Abstract

스캐너 본체와, 상기 스캐너 본체의 상면에 발을 올려 놓을 수 있도록 설치된 투명 재치대와, 상기 스캐너 본체의 내측 상부에 설치되며 반사체에 의하여 투영되는 발바닥을 촬영하는 CCD카메라와, 발바닥을 스캔하는 레이저빔이 상기 투명 재치대를 향하여 수직 방향으로 투사되도록 설치되는 레이저 발생기와, 상기 스캐너 본체 내에서 상기 레이저 발생기를 수평 방향으로 이동시키는 운반부, 및 상기 CCD 카메라, 레이저 발생기, 운반부의 동작을 제어하며, 상기 CCD 카메라로부터 촬영된 영상데이터 및 상기 레이저 발생기에 의해 스캔된 영상데이터를 처리하는 제어부를 포함하는 레이저와 카메라를 이용한 발 스캔 장치가 제공된다.

상기 발 스캔 장치는 레이저 발생기에서 투사되는 레이저가 투명 재치대를 향하여 직접 수직 방향으로 투사되게 하기 때문에 입체적으로 비스듬하게 기울어져서 레이저 발생기를 설치하는 것에 비해, 정밀한 설계 오차 조절 없이도 신뢰성 있는 이미지를 얻을 수 있다.

발 스캔, 족부 의학

Description

레이저와 카메라를 이용한 발 스캔 장치{FOOT SCANNING APPARATUS}

본 발명은 의료용으로 발바닥의 형태를 파악하기 위한 스캔 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 발바닥의 형태와 토포그래피(topography)를 측정하여 2차원 또는 3차원 영상을 구현하기 위한 레이저와 카메라를 이용한 발 스캔 장치에 관한 것이다.

최근 들어 국내 의료계에서도 발 관리가 여러 질병과 연관되어 있다는 것을 알기 시작했으며 이러한 건강의학 이론이 주목을 받기 시작했다.

이른바 족부의학(Podiatry)이란 것이 그것이다. 치과전문의가 따로 의료계에 있는 것과 같이 족부의학 전문가는 선진국에 오래 전부터 존재해왔다. 명칭에서부터 다리와 발의 건강을 다루는 전문 의료 영역이 확고하게 이치를 차지하고 있음을 확인할 수 있다.

한편, 발 문제를 취급하는 발 연구소의 발 전문가들은 신발과 발과의 건강 관계, 치료 방법 등 발과 신체에 관련된 문제들을 연구한다. 예전에는, 환자의 발을 검사하는데 있어서 환자의 발을 직접 살피는 방법과 족적 채취법 등이 행해지고 있었으나 정확도가 떨어지고 많은 불편이 따랐다. 그래서 최근에는 발바닥의 형태 를 간편하게 스캐닝하여 발의 영상을 구현할 수 있는 발 스캔 장치가 출현하게 되었다.

이러한 스캐너의 구조를 설명하면 다음과 같다. 도 1은 카메라를 이용한 발 스캔 장치의 사시도이며, 도 2는 평단면도, 도 3은 정단면도이다. 도 1 내지 도 3을 참고하여 설명하면, 종래의 발 스캔 장치는 크게 스캐너의 몸체(1), 투명 재치대(2), 기준바(3), 조작부(4), 몸체 내부에 설치되는 CCD 카메라(5), 레이저 발생기(6), 동력부(7), 조명부(8), 반사체(9), 타이밍벨트(10), 이동바(11), 및 데이터 처리부(12)로 구성되어 있다.

몸체(1) 상면에 발을 올려 놓기 위한 투명 재치대(2)가 설치되며, 투명 재치대(2) 양측면에 일정 높이로 기준바(3)가 설치된다. 이 기준바(3)는 발바닥면의 상대적 위치를 파악할 수 있게 해준다.

한편, 투명 재치대(2)와 대응되는 몸체(1)의 내부 바닥면에는 거울 소재의 반사체(9)가 설치되며, 반사체(9)에 의해 투영되는 발바닥 면을 촬영할 수 있도록 몸체(1)의 전면 상측에 CCD 카메라(5)가 설치된다. 그리고 CCD 카메라(5)의 선명한 촬영을 위하여 몸체(1) 내부에 조명부(8)가 설치된다.

이동바(11)는 타이밍벨트(10)를 통해 동력부(7)와 연결되어 레이저 발생기(6)를 수평이동 할 수 있도록 설치된다. 레이저 발생기(6)는 수평으로 이동하면서 레이저 빔을 투사하여 발 전체의 이미지를 스캔하게 된다. 또한, 동력부(7)는 이동바(11)에 연결 설치된 타이밍 벨트(10)와 타이밍 벨트(10)을 구동시키는 모터(도시하지 않음)으로 구성된다.

한편, 상기 이동바(11)의 양측에 설치되어 투명 재치대(2)에 레이저 빔을 투사하는 레이저 발생기(6)는 렌즈부가 투명 재치대(2)를 향하여 직접 돌출되어 있으며, 중앙을 향하여 대략 15˚~ 45˚가량 기울어져 있다.

하지만, 이와 같이 레이저 빔이 직접 투명 재치대(2)를 향하여 주사되기 위하여 레이저 발생기(6)가 이동바(11)의 양측에서 중앙을 향하여 15˚~ 45˚가량 기울어져 설치되는 있는 구조는 다음과 같은 문제점이 있다.

우선, 이동바(11)의 양측에 두 개의 레이저 발생기(6)가 설치되기 때문에, 두 개의 레이저 발생기(6)가 기울어지는 각도의 상호 조절이 매우 중요하게 된다. 3차원적 공간에서 기울어져 있기 때문에 서로 기울어져 있는 각도의 차이에 따라 스캔의 정확성이 떨어지게 되며, 신뢰성 있는 이미지를 얻어내기가 어려워지게 된다. 따라서, 정밀 설계가 필요하게 되는데 이 경우 3차원적인 각도의 상호 오차 조절에 많은 시간과 노력이 요구되게 된다.

또한, 스캔 장치의 소형화를 추구하기 때문에 부품들의 상호 간섭으로 인하여 설계자의 정밀한 제작 및 보정이 점점 어려워지게 되는데, 위와 같은 3차원적인 각도의 상호 오차 조절의 경우 더욱 그 어려움이 증가되는 것이다.

더 나아가, 레이저의 직진성 때문에 위와 같이 레이저 빔이 투명 재치대(2)를 향하여 사선을 이루며 입사될 경우 발 바닥의 음각 표현이 잘 되지 않는 영역이 생기며, 발 폭의 측정이 정확하지 못한 경우가 생긴다는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위하여 안출된 것으로서, 레이저 발생기의 정밀한 설계 오차 조절 없이도 신뢰성 있는 이미지를 얻을 수 있는 발 스캔 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 스캐너 본체와; 상기 스캐너 본체의 상면에 발을 올려 놓을 수 있도록 설치된 투명 재치대와; 상기 스캐너 본체의 내측 상부에 설치되며 반사체에 의하여 투영되는 발바닥을 촬영하는 CCD카메라와; 발바닥을 스캔하는 레이저빔이 상기 투명 재치대를 향하여 수직 방향으로 투사되도록 설치되는 레이저 발생기와; 상기 스캐너 본체 내에서 상기 레이저 발생기를 수평 방향으로 이동시키는 운반부; 및 상기 CCD 카메라, 레이저 발생기, 운반부의 동작을 제어하며, 상기 CCD 카메라로부터 촬영된 영상데이터 및 상기 레이저 발생기에 의해 스캔된 영상데이터를 처리하는 제어부를 포함하는 레이저와 카메라를 이용한 발 스캔 장치를 제공한다.

본 발명의 상기 목적과 여러 가지 장점은 아래에 기술되는 발명의 구체적인 실시 예를 통해 더욱 명확하게 기술하고자 한다.

본 발명의 발 스캔 장치는 레이저 발생기에서 투사되는 레이저가 투명 재치대를 향하여 직접 수직 방향으로 투사되게 하기 때문에 입체적으로 비스듬하게 기 울어져서 레이저 발생기를 설치하는 것에 비해, 정밀한 설계 오차 조절 없이도 신뢰성 있는 이미지를 얻을 수 있다.

또한, 투명 재치대로 투사되는 레이저가 직접 수직 방향으로 투사되기 때문에 발의 음각 표현이 정확해지며, 특히 발 모양의 본을 뜰 경우 더욱 명확한 이미지를 제공할 수 있다.

더 나아가, 본체 측면에 설계자가 직접 손을 넣어 작업할 수 있는 개구부를 제공하기 때문에, 설계, 제작, 유지, 보수가 용이하다는 장점이 있다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 상세하게 설명한다.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 레이저와 카메라를 이용한 발 스캔 장치의 사시도, 도 5는 평단면도, 도 6 정단면도, 도 7은 측단면도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 발 스캔 장치는 스캐너 본체(100), 스캐너 본체(100)의 상면에 발을 올려 놓을 수 있도록 설치된 투명 재치대와(110), 스캐너 본체(100)의 내측 상부에 설치되며 반사체에 의하여 투영되는 발바닥을 촬영하는 CCD 카메라(200)와, 발바닥을 스캔하는 레이저빔이 투명 재치대(110)를 향하여 수직 방향으로 투사되도록 설치되는 레이저 발생기(300,300')와, 스캐너 본체(100) 내에서 레이저 발생기(300,300')를 수평 방향으로 이동시키는 운반부(600)와, CCD 카메라(200)로부터 촬영된 영상 데이터 및 상기 레이저 발생기(300,300')에 의해 스캔된 영상 데이터를 처리하는 데이터 처리부를 포함하여 구성된다.

본체(100)는 스캐너 장치에 필요한 부품을 내부에 실장시킴과 동시에 발 모양을 효과적으로 스캔하기 위하여 직육면체 형상으로 이루어지는 것이 바람직하며, 필요에 따라 타원형, 원형, 정육면체 등의 다양한 형상으로 구성하는 것이 가능하다. 재질은 철제 또는 플라스틱 등 내부 부품을 보호하며, 충격에도 견딜 수 있는 내구성 있는 재질이 사용될 수 있다.

본체(100) 상면에는 발을 올려 놓을 수 있는 투명 재치대(110)가 설치된다. 투명 재치대(110)는 일반적인 발의 크기보다는 큰 대략 300mm~400mm의 길이로 형성될 수 있으며, 재질은 투명한 아크릴판 또는 유리가 바람직하다.

그리고 투명 재치대(110) 측면으로 일정 높이의 기준바(130)가 설치된다. 이 기준바는 CCD 카메라(200)로부터 촬영된 이미지에서 스캔 장치의 투명 재치대(110)의 상면과 발바닥 면과의 상대적 위치를 파악할 수 있게 해주는 것으로서, 투명 재치대(110)의 길이 방향으로 1개 내지 2개가 설치되는 것이 바람직하며, 재질은 금속 또는 플라스틱이다. 또한, 본체(100)와 색을 다르게 해 쉽게 구분이 가게 하는 것도 가능하다.

한편, 본체(100)의 측면에는 개폐 가능한 개구부(120)가 제공된다. 이 개구부(120)를 통해 설계자는 내부를 관찰하면서 직접 손을 집어 넣어 손쉽게 내부의 부품을 설치, 조정, 수리, 보수할 수 있다.

본체(100)의 또 다른 측면에는 조작부(150)가 구비된다. 사용자는 조작부(150)를 통해 스캔 장치의 전원 및 동작을 조작할 수 있다.

본체(100) 내부의 바닥면에는 거울 소재의 반사체(250)가 설치되며, 반사체(250)에 의하여 투영되는 발바닥면을 촬영할 수 있도록 본체(100)의 전면 상부에 CCD 카메라(200)가 설치된다. CCD 카메라(200)는 하방을 바라보며 반사체(250)와 적절한 각도를 이루며 설치되는데, 대략 촬영 각도가 반사체(250)의 바닥면과 130˚ 전후의 각을 이루도록 설치될 수 있다. 하지만, 필요에 따라 CCD 카메라(200)의 위치는 이동될 수 있으며, 그에 따라 촬영 각도 역시 적절하게 조절될 수 있다.

한편, CCD 카메라(200)의 선명한 촬영을 위하여 본체 내부에 조명부(도시하지 않음)가 설치될 수 있다. 조명부는 보통 LED를 사용하는 것이 바람직하며, 레이저 빔과 간섭하지 않도록 칸막이를 설치하는 것도 가능하다.

운반부(600)는 레이저 발생기(300,300') 및 반사경(400)을 마운팅시키며 상기 운반부(600)가 슬라이딩되며 수평 이동할 수 있도록 본체(100)의 길이 방향으로 형성된 수평바(800,800')를 포함하여 구성된다. 또한, 이동바(600,600')는 본체(100) 내부의 아래 쪽에 설치되며, 수평 이동 중에 다른 부품과 충돌을 일으키지 않도록 충분한 공간을 차지하게 설치된다. 또한, 양 끝단에서 수평 이동이 멈출 수 있도록 수평바(800,800')에 운반부(600)의 수평 이동의 한계를 제어하는 리미트스위치 등이 설치될 수 있다.

한편, 운반부(600)는 본체(100) 내부에 설치된 2개의 동력부(500,500')가 회전하는 회전 동력에 의해서 수평 이동하게 된다. 이때, 동력부(500,500')의 회전 동력은 타이밍 벨트(700) 등에 의해서 운반부(600)를 수평 이동시키는 동력으로 전환된다. 동력부(500, 500')의 동력은 모터 등에 의해서 공급된다.

상기 운반부(600) 상에 설치되어 투명 재치대(110)에 레이저 빔을 주사하는 레이저 발생기(300,300')는 발바닥을 스캔하는 레이저빔이 상기 투명 재치대를 향하여 수직 방향으로 투사되도록 설치된다. 이때, 레이저 발생기(300,300')는 레이저 빔이 수평 방향으로 투사되도록 운반부(600)에 마운트 되며, 레이저 발생기(300,300')에서 투사되는 레이저빔을 반사하여 상기 투명 재치대를 향하여 수직 방향으로 투사되도록 반사경(400)이 운반부(600)에 함께 마운트 된다. 이로써, 발바닥으로 주사되는 레이저빔은 항상 수직 방향으로 입사하게 된다. 일반적으로 길 쭉한 모양의 레이저 발생기(300,300')는 수평으로 설치하고, 반사경(400)을 사용하여 레이저 빔의 경로가 수직이 되도록 함으로써, 레이저 발생기(300,300') 등이 차지하는 공간을 축소시킬 수 있어 소형화를 도모할 수 있으며, 이동 시에 부품 간의 충돌도 최소화할 수 있다. 물론, 반사경(400)을 사용하지 않고 레이저 발생기(300,300')를 직접 수직 방향으로 설치하는 것도 가능하다.

상기와 같이 레이저 발생기(300,300')를 수평으로 설치하는 경우, 레이저 발생기의 설치에 드는 노력이 줄어들고, 설계도 간단해지는 장점이 있다. 또한, 종래와 같이 비스듬하게 기울어서 설치하는 경우에는 두 개의 레이저 발생기 간의 입체적인 각도에 대한 상호 조절이 매우 복잡하고 어려운 작업이었으나 본 발명의 실시예와 같은 구성을 취할 경우 수직 수평만을 맞추면 되므로, 입체적으로 기울어지는 경우에 비해 손쉽게 장착할 수 있고, 설치 오차 조절도 매우 간단해진다는 장점이 있다.

그리고, 본체(100)의 내부의 적절한 위치에 본 스캔 장치를 구동하는 제어부 가 구비된다. 제어부는 모터, 운반부(600), 레이저 발생기(300,300'), CCD 카메라(200) 등의 동작을 전체적으로 제어하며, CCD 카메라(200)로부터 촬영된 영상데이터 및 상기 레이저 발생기(300,300')에 의해 스캔된 영상데이터를 처리한다.

이와 같이 구성된 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저와 카메라를 이용한 발 스캔 장치의 동작을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 사람의 발을 본체(100)의 투명 재치대(110) 위에 올려 놓게 된다. 이와 같은 상태에서 투명 재치대(110)의 발바닥면이 반사체(250)에 투영되고 발바닥의 저부를 CCD 카메라(200)를 통하여 촬영하게 된다. 이 때 복수개의 조명부에서 빛이 발광하여 선명한 촬영이 이루어지게 할 수 있다. 기준바(130)를 통해서 CCD 카메라(200)로부터 촬영된 이미지의 상대적 위치를 파악할 수 있다.

또한 동력부(500,500')의 구동에 의하여 운반부(600)가 수평으로 이동하게 되는데, 이 때 수평 방향으로 설치된 레이저 발생기(300,300')가 레이저빔을 투사하고, 수평 방향으로 투사된 레이저빔은 반사경(400)에 의해 반사되어 수직 방향으로 투명 재치대(110)를 향하여 입사하게 된다. 입사된 레이저빔은 발의 모양을 스캔하여 영상 데이터를 얻고, 이 얻어진 데이터와 CCD 카메라(200)에 의해 촬영된 영상 데이터를 제어부에서 처리하여 모니터 상에 디스플레이 하게 된다.

레이저는 직전성을 갖기 때문에, 비스듬하게 입사하는 경우 발의 음각이 완전하게 스캔되지 않을 수 있다. 발의 입체적인 굴곡에 따라 간섭이 생길 수 있기 때문이다. 하지만, 수직 방향으로 발을 향하여 입사하면 발의 입체적인 굴곡에 따 라 간섭을 받을 여지가 줄어들기 때문에 비스듬하게 입사하는 것에 비해 훨씬 명확한 이미지를 얻을 수 있고, 스캔 이미지의 음각 표현 또한 개선된다. 또한, 발폭 측정의 정확도도 증가된다.

이상, 상기의 내용은 본 발명의 바람직한 일 실시 예를 예시한 것일 뿐이므로 본 발명의 권리 범위는 위의 실시 예의 기재 내용에 의해 제한되지 않는다. 본 발명의 권리 범위는 아래 청구범위의 기재에 의해 결정되며, 청구범위에 표현되는 본 발명의 기술 사상에 포함되는 변형 예 및 균등 범위의 치환에까지 미친다.

도 1은 종래 기술에 따른 레이저와 카메라를 이용한 발 스캔 장치의 사시도이다.

도 2는 종래 기술에 따른 레이저와 카메라를 이용한 발 스캔 장치의 평단면도이다.

도 3은 종래 기술에 따른 레이저와 카메라를 이용한 발 스캔 장치의 정단면도이다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 레이저와 카메라를 이용한 발 스캔 장치의 사시도이다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 레이저와 카메라를 이용한 발 스캔 장치의 평단면도이다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 레이저와 카메라를 이용한 발 스캔 장치의 정단면도이다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 레이저와 카메라를 이용한 발 스캔 장치의 측단면도이다.

Claims

스캐너 본체와;

상기 스캐너 본체의 상면에 발을 올려 놓을 수 있도록 설치된 투명 재치대와;

상기 스캐너 본체의 내측 상부에 설치되며 반사체에 의하여 투영되는 발바닥을 촬영하는 CCD카메라와;

발바닥을 스캔하는 레이저빔이 상기 투명 재치대를 향하여 수직 방향으로 투사되도록 설치되는 레이저 발생기와;

상기 스캐너 본체 내에서 상기 레이저 발생기를 수평 방향으로 이동시키는 운반부와;

상기 CCD 카메라, 레이저 발생기, 운반부의 동작을 제어하며, 상기 CCD 카메라로부터 촬영된 영상데이터 및 상기 레이저 발생기에 의해 스캔된 영상데이터를 처리하는 제어부를 포함하는

레이저와 카메라를 이용한 발 스캔 장치.
제1항에 있어서,

상기 레이저 발생기는 레이저빔이 수평 방향으로 투사되도록 상기 운반부에 설치되며,

상기 레이저 발생기에서 투사되는 레이저빔을 반사하여 상기 투명 재치대를 향하여 수직 방향으로 투사되도록 상기 운반부에 설치되는 반사경을 더 포함하는

레이저와 카메라를 이용한 발 스캔 장치.
제1항에 있어서,

상기 스캐너 본체 측면은 개폐 가능한 개구부를 포함하는

레이저와 카메라를 이용한 발 스캔 장치
제1항에 있어서,

상기 투명 재치대의 측면에 일정 높이로 설치된 기준바를 더 포함하는

레이저와 카메라를 이용한 발 스캔 장치.
제1항에 있어서,

상기 운반부는 슬라이딩되며 수평 이동할 수 있도록 상기 본체의 길이 방향으로 형성된 수평바를 포함하는 것을 특징으로 하는

레이저와 카메라를 이용한 발 스캔 장치.
제5항에 있어서,

상기 수평바는 상기 운반부의 수평 이동의 한계를 제어하는 리미트 스위치를 포함하는 것을 특징으로 하는

레이저와 카메라를 이용한 발 스캔 장치.
제1항에 있어서,

상기 운반부는 상기 본체 내부에 설치된 동력부가 회전하는 회전 동력에 의해서 수평 이동하며, 상기 동력부의 회전 동력은 타이밍 벨트에 의해서 상기 운반부를 수평 이동시키는 동력으로 전환되는 것을 특징으로 하는

레이저와 카메라를 이용한 발 스캔 장치.