KR20140133323A

KR20140133323A - 썬캡형 증강현실 제공 장치 및 시스템

Info

Publication number: KR20140133323A
Application number: KR1020130053353A
Authority: KR
Inventors: 홍성용
Original assignee: 한국과학기술원
Priority date: 2013-05-10
Filing date: 2013-05-10
Publication date: 2014-11-19

Abstract

본 발명은 본 발명에서는 사용자의 행동을 제약하지 않으면서 보다 넓은 디스플레이 영역을 확보할 수 있도록 하는 썬캡형 증강현실 제공 장치 및 시스템에 관한 것으로,
상기 썬캡형 증강현실 제공 장치는 사용자 머리에 착용 및 고정되는 착용 밴드; 상기 착용 밴드에 결합되며 사용자 안면을 가릴 수 있는 차양 형태로 구현된 투명 플렉서블 디스플레이; 사용자 전방을 촬영하여 실사 영상을 획득하는 카메라; 및 상기 실사 영상을 분석하여 적어도 하나의 실체 객체를 인식하고, 상기 실체 객체에 대응되는 가상 객체를 상기 실사 영상에 투영하여 상기 투명 플렉서블 디스플레이를 통해 디스플레이하는 제어부;를 포함할 수 있다.

Description

썬캡형 증강현실 제공 장치 및 시스템{Augmented Reality service apparatus and system}

본 발명은 증강현실 서비스 제공 기술에 관한 것으로, 특히 사용자의 행동을 제약하지 않으면서 보다 넓은 디스플레이 영역을 확보할 수 있도록 하는 썬캡형 증강현실 제공 장치 및 시스템에 관한 것이다.

가상 현실(Virtual Reality: VR)은 컴퓨터 시스템에서 생성한 3차원 가상 공간과 주로 상호 작용이 주가되는 분야로서, 가상 공간은 현실 세계를 바탕으로 구성된다. 사용자는 이러한 가상 공간을 인체의 오감(시각, 청각, 후각, 미각, 촉각)을 통해 느낌으로써 몰입감(沒入感)을 갖게 된다.

증강현실(Augmented Reality: AR)은 가상 현실(VR)의 하나의 분야에서 파생된 기술로서, 현실 세계와 가상의 체험을 결합한 것을 의미한다. 즉, 실제 환경에 가상 사물을 합성하여 원래의 환경에 존재하는 사물처럼 보이도록 하는 컴퓨터 그래픽 기법이다.

가상 현실은 모든 환경을 컴퓨터를 통해 가상환경으로 제작하여 사용자와 상호 작용하지만, 증강현실은 현실 세계를 바탕으로 사용자가 가상의 물체와 상호 작용함으로써 향상된 현실감을 줄 수 있다는 특징을 가진다. 따라서, 증강현실에서는 사용자가 자신이 위치해 있는 실제 환경을 인식함과 동시에, 실제 영상 위에 표현된 가상의 정보도 인식하게 된다.

한편, 최근에 들어 통신 기술이 발달함에 따라 스마트 폰, 태블릿 PC 등과 같은 모바일 기기가 상기와 같은 증강 현실 서비스를 제공하는 데, 이러한 경우에는 사용자가 모바일 기기를 손에 들고 모바일 기기의 화면을 통해 가상 객체가 투영된 영상을 봐야 하므로, 사용자의 행동은 제약되며 디스플레이 영역도 모바일 기기의 모니터 화면으로 한정되는 단점이 있었다.

또한, 구글 안경과 같이 사용자의 행동 제약을 최소화하기 위한 장치도 제안되었으나, 이는 사용자의 한쪽 눈 일부를 가리는 협소한 디스플레이 영역을 가지는 문제를 가진다.

이에 본 발명에서는 사용자의 행동을 제약하지 않으면서 보다 넓은 디스플레이 영역을 확보할 수 있도록 하는 썬캡형 증강현실 제공 장치 및 시스템을 제공하고자 한다.

상기 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명의 제1 실시 형태에 따르면, 사용자 머리에 착용 및 고정되는 착용 밴드; 상기 착용 밴드에 결합되며 사용자 안면을 가릴 수 있는 차양 형태로 구현된 투명 플렉서블 디스플레이; 사용자 전방을 촬영하여 실사 영상을 획득하는 카메라; 및 상기 실사 영상을 분석하여 적어도 하나의 실체 객체를 인식하고, 상기 실체 객체에 대응되는 가상 객체를 상기 실사 영상에 투영하여 상기 투명 플렉서블 디스플레이를 통해 디스플레이하는 제어부;를 포함하는 썬캡형 증강현실 제공 장치를 제공한다.

상기 장치는 사용자 위치 및 시점을 파악하는 센싱 장치를 더 포함하고, 상기 제어부가 상기 사용자 위치 및 시점을 기반으로 사용자가 바라보는 실체 객체에 대응되는 가상 객체를 획득한 후, 상기 투명 플렉서블 디스플레이를 통해 디스플레이하는 기능을 더 포함할 수 있다.

상기 장치는 외부 장치의 접속을 지원하는 장치 인터페이스를 더 포함하고, 상기 제어부가 상기 외부 장치가 제공하는 정보를 상기 투명 플렉서블 디스플레이를 통해 디스플레이하는 기능을 더 포함할 수 있다.

본 발명에서는 썬캡형 증강현실 제공 장치 및 시스템은 사용자의 행동을 제약하지 않으면서 보다 넓은 디스플레이 영역을 확보할 수 있도록 있어, 보다 많은 정보를 다양한 방식으로 제공할 수 있도록 한다.

또한, 증강현실 제공 장치 주변에 광량에 따라 차양 형태로 구현된 투명 플렉서블 디스플레이의 투명도를 가변함으로써, 썬캡형 증강현실 제공 장치가 썬캡으로도 활용될 수 있도록 한다.

뿐 만 아니라, 투명 플렉서블 디스플레이가 차양 형태로 구현되는 경우, 투명 플렉서블 디스플레이에 입사되는 광량이 상대적으로 많아짐을 고려하여 태양 에너지 충전 기능을 구비하여, 외부 장치를 충전할 수 있도록 한다.

도1a 및 도1b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 썬캡형 증강현실 제공 장치를 도시한 도면이다.
도2은 본 발명의 제1 실시예에 따른 화면 구성 예를 도시한 도면이다.
도3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 썬캡형 증강현실 제공 장치를 도시한 도면이다.
도4a 및 도4b는 본 발명의 제3 실시예에 따른 썬캡형 증강현실 제공 장치를 도시한 도면이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 구체적으로 살펴보기로 한다.

다만, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 용어가 동일하더라도 표시하는 부분이 상이하면 도면 부호가 일치하지 않음을 미리 말해두는 바이다.

그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 설정된 용어들로서 이는 실험자 및 측정자와 같은 사용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있으므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

본 명세서에서 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해 구체적으로 설명하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어 전체적인 이해를 용이하게 하기 위하여 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.

도1a 및 도1b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 썬캡형 증강현실 제공 장치를 도시한 도면이다.

도1a 및 도1b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 증강현실 제공 장치(10)는 보다 넓은 디스플레이 영역을 확보할 수 있도록 썬캡 형태로 구현되며, 사용자 머리에 착용 및 고정되는 착용 밴드(11), 상기 착용 밴드에 결합되며 사용자 안면을 가릴 수 있는 차양 형태로 구현된 투명 플렉서블 디스플레이(12), 착용 밴드(11)에 설치된 카메라(13), 제어부(14), 센싱부(15), 사용자 인터페이스(16), 태양 전지(17) 및 장치 인터페이스(18)등을 포함하여 구성된다.

착용 밴드(11)는 통상적으로 사용되는 헤어밴드로서 사용자의 머리에 착용하였을 경우 쉽게 탈거되지 않도록 소정의 탄성을 갖는다. 물론 이때의 착용 밴드 형상은 사용자 머리에 착용 및 고정될 수 있는 범위내에서 다양하게 변형될 수 있다.

투명 플렉서블 디스플레이(12)는 착용 밴드(11)의 양쪽에 존재하는 힌지부에 힌지되어 상하로 각도 이동될 수 있도록 구현된다.

카메라(13)는 적외선 카메라, RGB 카메라, 이미지 센서 등으로 구현되어, 사용자 전방을 촬영하여 실사 영상을 획득한다.

제어부(14)는 카메라(13)를 통해 획득된 실사 영상을 분석하여 적어도 하나의 실체 객체를 인식하고, 실체 객체에 대응되는 가상 객체를 획득한 후 다시 실사 영상에 투영함으로써 증강 현실을 구현한다. 그리고 투명 플렉서블 디스플레이(12)를 통해 도2과 같은 가상 객체가 투영된 실사 영상을 디스플레이함으로써, 사용자가 증강현실 서비스를 제공받을 수 있도록 한다.

즉, 본 발명에서는 디스플레이 장치가 사용자 안면을 가릴 수 있는 차양 형태로 구현되도록 함으로써, 보다 넓은 디스플레이 영역을 확보할 수 있도록 한다. 또한, 디스플레이 장치를 사용자의 시야각을 고려하여 디스플레이 장치를 화면 양옆이 휘어질 수 있는 투명 플렉서블 디스플레이로 구현함으로써, 화면 왜곡과 시야각 끝 부분이 흐려지는 '외곽부 인지도 감소 현상'도 최소화될 수 있도록 한다.

그리고 본 발명의 썬캡형 증강현실 제공 장치는 썬캡형 증강현실 제공 장치의 주변 환경을 감지 및 획득하기 위한 센싱부(15)를 추가적으로 구비할 수도 있다.

예를 들어, 센싱부(15)는 증강현실 디스플레이 장치 주변의 조도를 센싱하는 조도 센서를 구비할 수 있으며, 제어부(14)는 조도 센서(15)의 센싱 결과에 따라 투명 플렉서블 디스플레이(12)의 투명도를 추가적으로 제어할 수 있도록 한다. 즉, 본 발명은 투명 플렉서블 디스플레이(12)가 차양 형태로 구현됨을 고려하여, 증강현실 디스플레이 장치 주변의 조도에 따라 투명 플렉서블 디스플레이(12)의 투명도를 가변함으로써, 증강현실 제공 장치가 썬캡으로도 활용될 수 있도록 한다.

또한 본 발명의 썬캡형 증강현실 제공 장치는 키패드, 터치 센서, 음성 인식 센서등과 같이 사용자의 각종 요청 사항을 감지 및 획득하기 위한 사용자 인터페이스(15)를 추가적으로 구비할 수도 있다.

그러면 제어부(14)는 사용자 인터페이스(15)이 획득 및 출력하는 사용자 제어값에 따라 증강현실 디스플레이 장치의 각종 동작 상태를 제어하도록 한다. 예를 들어, 사용자 인터페이스(15)가 음성 인식 센서로 구현되는 경우, 제어부(14)는 사용자의 음성에 따라 디스플레이 동작 수행 여부를 결정하거나, 디스플레이된 가상 객체 중 하나를 선택한 후 해당 가상 객체에 연결된 정보를 추가적으로 제공하는 등의 다양한 제어 동작을 수행하도록 한다.

뿐 만 아니라 본 발명의 썬캡형 증강현실 제공 장치는 투명 플렉서블 디스플레이(12)의 외곽 영역에 설치되어 증강현실 제공 장치로 입사되는 광량을 흡수하여 전기 에너지를 생성하는 태양 전지(17), 및 외부 장치의 접속을 지원하는 장치 인터페이스(18)을 추가적으로 구비하여, 외부 장치의 충전 장치로써 동작될 수도 있다. 이때, 외부 장치로는 스마트 폰, 태블릿 PC 등과 같은 모바일 기기가 적용될 수도 있을 것이다.

도3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 썬캡형 증강현실 제공 장치를 도시한 도면으로, 이는 사용자 위치 및 시점을 기반으로 가상 객체를 획득 및 디스플레이하도록 하는 장치에 관한 것이다.

도3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 증강현실 제공 장치(20)는 사용자 머리에 착용 및 고정되는 착용 밴드(11), 착용 밴드(11)에 결합되며 사용자 안면을 가릴 수 있는 차양 형태로 구현된 투명 플렉서블 디스플레이(12), 사용자 위치 및 시점을 파악하는 센싱부(21), 사용자 위치 및 시점을 기반으로 사용자가 바라보는 실체 객체에 대응되는 가상 객체를 획득한 후, 상기 투명 플렉서블 디스플레이를 통해 디스플레이하는 제어부(22) 등을 포함한다.

이와 같이 구성되는 증강현실 제공 장치는 사용자 위치 및 시점을 기반으로 가상 객체를 획득한 후, 투명 플렉서블 디스플레이(12)를 통해 디스플레이함으로써, 사용자가 가상 객체가 현실 세계에 투영된 것과 같은 느낌을 받도록 한다.

다만, 도3의 증강현실 제공 장치는 카메라 영상 대신에 사용자 위치 및 시점을 이용하여 가상 객체 획득에 필요한 정보를 획득하므로, 센싱부(21)은 앞서 설명된 조도 센서 이외에 사용자 위치 및 시점을 센싱하기 위한 센서들을 추가 구비해야 한다.

본 발명의 센싱부(21)은 GPS 센서, 가속도 센서, 자이로 센서, 나침판 센서 등을 구비하고, GPS 센서를 통해서는 사용자 위치를 파악하고, 가속도 센서, 자이로 센서 및 나침판 센서를 통해서는 사용자의 시점을 파악하도록 한다.

그러면, 제어부(22)는 사용자 위치 및 시점을 기반으로 사용자가 바라보는 현실 세계에 존재하는 어떤 물건들이 존재하는 지 파악한 후 이에 대응되는 가상 객체를 획득하고, 이를 투명 플렉서블 디스플레이(12)를 통해 디스플레이함으로써, 사용자가 카메라 영상이 아닌 현실 세계에 투영된 가상 객체를 제공받도록 한다.

물론, 도3의 증강현실 제공 장치도 조도 센서, 사용자 인터페이스(16), 태양 전지(17) 및 장치 인터페이스(18)등을 포함하여, 앞서 설명된 증강현실 제공 장치와 같이 조도에 따른 투명 플렉서블 디스플레이 투명도 가변 동작, 사용자 제어 동작, 외부 장치 충전 동작을 수행할 수 있음은 당연할 것이다.

도4a 및 도4b는 본 발명의 제3 실시예에 따른 썬캡형 증강현실 제공 장치를 도시한 도면이다.

도4a 및 도4b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 증강현실 제공 장치(30)는 사용자 머리에 착용 및 고정되는 착용 밴드(11), 착용 밴드(11)에 결합되며 사용자 안면을 가릴 수 있는 차양 형태로 구현된 투명 플렉서블 밴드(12), 소스 장치(40)의 접속을 지원하는 장치 인터페이스(31), 및 소스 장치(40)이 제공하는 디스플레이 정보를 투명 플렉서블 밴드(12)를 통해 디스플레이하는 제어부(32) 등을 포함하고, 소스 장치(40)의 디스플레이 정보를 소스 장치(40) 대신에 디스플레이하도록 한다.

이때, 소스 장치(40)로는 스마트 폰, 태블릿 PC 등과 같이 증강현실 서비스를 제공할 수 있는 모바일 기기 뿐 만 아니라 구글 안경과 같은 증강현실 제공 디바이스가 될 수 있고, 투명 플렉서블 밴드(12)를 통해 디스플레이되는 정보는 일반 영상뿐 만 아니라 가상 객체, 또는 가상 객체가 투영된 영상, 즉 증강 현실을 구현하기 위한 영상이 될 수 있다.

만약, 모바일 기기를 통해 증강 현실 서비스를 제공받고자 한다면, 사용자가 모바일 기기를 손에 들고 모바일 기기의 화면을 통해 가상 객체가 투영된 영상을 봐야 하므로, 사용자의 행동은 제약되며 디스플레이 영역도 모바일 기기의 모니터 화면으로 한정되는 단점을 가진다.

이에 본 발명에서는 사용자의 머리에 착용되며 사용자 얼굴 전면을 모두 가리는 넓은 디스플레이 영역을 가지는 증강현실 제공 장치를 통해 모바일 기기의 영상을 제공함으로써, 사용자가 행동 제약없이 자신이 필요로 하는 정보를 보다 넓은 디스플레이 영역을 통해 제공받을 수 있도록 한다.

그리고 구글 안경은 한쪽 눈 일부를 가리는 협소한 디스플레이 영역을 구비하는 데 반해, 본 발명의 증강현실 제공 장치는 사용자 얼굴 전면을 모두 가리는 넓은 디스플레이 영역을 가진다. 이에 본 발명의 증강현실 제공 장치가 구글 안경 대신에 디스플레이 동작을 수행하는 경우, 보다 많은 정보를 보다 다양한 방식으로 제공할 수 있게 된다.

물론, 도4의 증강현실 제공 장치도 필요한 경우, 카메라(13) 또는 센싱부(21)를 구비하여 증강 현실 서비스를 제공하기 위한 가상 객체를 생성한 후, 투명 플렉서블 디스플레이(12)를 통해 디스플레이할 수도 있을 것이다.

또한 조도 센서, 사용자 인터페이스(16), 태양 전지(17) 등을 포함하여, 앞서 설명된 증강현실 제공 장치와 같이 조도에 따른 투명 플렉서블 디스플레이 투명도 가변 동작, 사용자 제어 동작, 외부 장치 충전 동작도 수행할 수 있을 것이다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims

사용자 머리에 착용 및 고정되는 착용 밴드;
상기 착용 밴드에 결합되며 사용자 안면을 가릴 수 있는 차양 형태로 구현된 투명 플렉서블 디스플레이;
사용자 전방을 촬영하여 실사 영상을 획득하는 카메라; 및
상기 실사 영상을 분석하여 적어도 하나의 실체 객체를 인식하고, 상기 실체 객체에 대응되는 가상 객체를 상기 실사 영상에 투영하여 상기 투명 플렉서블 디스플레이를 통해 디스플레이하는 제어부;를 포함하는 썬캡형 증강현실 제공 장치.
제1항에 있어서,
사용자 위치 및 시점을 파악하는 센싱 장치를 더 포함하고,
상기 제어부가 상기 사용자 위치 및 시점을 기반으로 사용자가 바라보는 실체 객체에 대응되는 가상 객체를 획득한 후, 상기 투명 플렉서블 디스플레이를 통해 디스플레이하는 기능을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 썬캡형 증강현실 제공 장치.
제1항에 있어서,
외부 장치의 접속을 지원하는 장치 인터페이스를 더 포함하고,
상기 제어부가 상기 외부 장치가 제공하는 정보를 상기 투명 플렉서블 디스플레이를 통해 디스플레이하는 기능을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 썬캡형 증강현실 제공 장치.