KR100535893B1 - 선형 배열의 발광모듈을 이용한 3차원 입체영상 출력장치 - Google Patents

선형 배열의 발광모듈을 이용한 3차원 입체영상 출력장치 Download PDF

Info

Publication number
KR100535893B1
KR100535893B1 KR10-2003-0071286A KR20030071286A KR100535893B1 KR 100535893 B1 KR100535893 B1 KR 100535893B1 KR 20030071286 A KR20030071286 A KR 20030071286A KR 100535893 B1 KR100535893 B1 KR 100535893B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
light emitting
emitting module
module
stereoscopic image
output device
Prior art date
Application number
KR10-2003-0071286A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20050035990A (ko
Inventor
유승식
Original Assignee
유승식
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 유승식 filed Critical 유승식
Priority to KR10-2003-0071286A priority Critical patent/KR100535893B1/ko
Publication of KR20050035990A publication Critical patent/KR20050035990A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100535893B1 publication Critical patent/KR100535893B1/ko

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09F—DISPLAYING; ADVERTISING; SIGNS; LABELS OR NAME-PLATES; SEALS
    • G09F13/00—Illuminated signs; Luminous advertising
    • G09F13/005—Illumination controller or illuminated signs including an illumination control system
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09F—DISPLAYING; ADVERTISING; SIGNS; LABELS OR NAME-PLATES; SEALS
    • G09F13/00—Illuminated signs; Luminous advertising
    • G09F13/20—Illuminated signs; Luminous advertising with luminescent surfaces or parts
    • G09F13/22—Illuminated signs; Luminous advertising with luminescent surfaces or parts electroluminescent
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09F—DISPLAYING; ADVERTISING; SIGNS; LABELS OR NAME-PLATES; SEALS
    • G09F13/00—Illuminated signs; Luminous advertising
    • G09F13/20—Illuminated signs; Luminous advertising with luminescent surfaces or parts
    • G09F13/22—Illuminated signs; Luminous advertising with luminescent surfaces or parts electroluminescent
    • G09F2013/222—Illuminated signs; Luminous advertising with luminescent surfaces or parts electroluminescent with LEDs

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Devices For Indicating Variable Information By Combining Individual Elements (AREA)

Abstract

본 발명은 선형 배열의 발광모듈을 이용한 3차원 입체영상 출력장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 다수의 선형 발광모듈을 선형, 회전 또는 원주 왕복운동으로 구동시킨 후 발광모듈에 위치하는 RGB발광소자를 구성체적의 위치에 맞추어 순차적으로 스위칭하여 3차원 입체 영상을 구현하는 선형 배열의 발광모듈을 이용한 3차원 입체영상 출력장치에 관한 것이다. 따라서 본 발명에 의하면, 이미 옥외 대형 출력에 사용되는 LED 소자를 이용할 수 있어 데스크톱 형식의 크기로부터 대형 영상출력이 필요한 대형 옥외 광고출력장치 등에 사용 가능하고, LED 등의 RGB발광소자를 이용하여 영상을 구성함으로써 별도의 광학적 보정장치가 필요 없는 효과가 있다. 아울러, 본 발명은, 체적의 한 변이 20인치 미만의 출력장치에는 발광모듈의 선형반복운동을 사용하고 대형 출력장치에는 상기 발광모듈의 회전운동이나 원주 반복운동을 이용하여 구현할 수 있어 응용범위가 넓다.

Description

선형 배열의 발광모듈을 이용한 3차원 입체영상 출력장치{3D Direct Volume Display Device Using Linear Light Emitting Module Array}
본 발명은 선형 배열의 발광모듈을 이용한 3차원 입체영상 출력장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 다수의 선형 발광모듈을 선형, 회전 또는 원주 왕복운동으로 구동시킨 후 발광모듈에 위치하는 RGB발광소자를 구성체적의 위치에 맞추어 순차적으로 스위칭하여 3차원 입체 영상을 구현하는 선형 배열의 발광모듈을 이용한 3차원 입체영상 출력장치에 관한 것이다.
일반적으로 3차원 입체 영상의 출력은, 대부분 2차원 평면의 디스플레이 장치를 이용하여 구현되어 왔다. 예를 들면 평면 모니터의 수직화소를 우측 시야와 좌측 시야를 담당하는 인터래이스(interlace)된 패턴에 의해 나눈 후, 모니터의 리프레쉬(refresh) 율에 맞추어 특수 제작된 안경이나 렌티큐러(lenticular) 렌즈를 사용하여 각각의 시야에 투영하는 구성이 주류를 이루고 있다.
이는 2차원에 기초하는 시각화라는 점에서, 평면을 기준으로 180도 이상의 다각의 시점은 제공하지 못한다는 단점이 있다. 또한 레이저를 이용한 홀로그래픽 디스플레이(holographic display)는 광선의 파장의 특성을 이용하여 물체의 입체화를 추구하지만 가시영역은 역시 2차원 평면에 국한되었다.
이를 개선하여 실질적으로 체적의 영상을 제공하고자 하는 직접적 체적영상 출력(Direct Volume Display)의 개념이 1950년 후반에서 1960년 전반에 걸쳐 시작되었다. 이는 고속으로 회전하는 평면 스크린이나 광원에 체적의 정보를 인코딩하여 시각의 잔상에 의하여 회전하는 스크린에서 마치 체적에서 물체의 광선이 지각되는 것처럼 하는 구성이다. 예를 들면, M.Hirsch(미국특허 2,967,905(1961년))와 R.D. Ketchpel(미국특허 3,140,415(1964년))은 Cathode Rat Tube의 전자선을 고속으로 회전되는 스크린에 주사하는 방법을 이용하였다.
또한, 초고속의 레이저 스캐너와 LCD 프로젝터를 이용하여 동영상이 가능한 직접적 체적영상 출력장치도 개발되었다. 예를 들면, 평면이나 헬릭스 구조물에 투영하여 체적을 나타내는 방식으로, 레이저 스캔을 이용하는 Garcia et al.(미국특허 5,042,909 및 미국특허 4,871,231), Batchko et al.(미국특허 5,148,310(1992년))의 발명을 들 수 있다.
그러나, 상기 발명들은 레이저의 색상과 스캐너의 속도에 의해 화소수와 색상이 제약을 받으므로, 다수의 색상이나 24인치 이상의 영상을 출력하지 못한다는 단점을 가지고 있다.
또한, 상기 발명들은 영상투영에 근거하므로 태양광선이 있는 야외나 조도가 밝은 곳에서는 영상구현이 불가능하다는 단점이 있다.
그리고, 반도체/레이저 기술의 발달로 인하여 Solid-stste(Downing et al.(1996년), Kim et al.(1996년))나 Gas-state(Rowe et al.(미국특허 4,063,233(1977년), Korevaar et al.(미국특허 4,881,068(1989년))의 체적영상 출력장치가 발명되었으나, 영상의 질이 실질적으로 쓰이기에는 부족하고, 아직 실험단계에 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 제 1 목적은, 고속으로 운동하는 발광모듈이 영상체적의 평면을 형성하게 하고, 체적을 이루는 다수의 발광모듈의 배열들이 독립적으로 작동하도록 함으로써 3차원 체적을 구현할 수 있는 선형 배열의 발광모듈을 이용한 3차원 입체영상 출력장치를 제공하는 것이다.
그리고, 본 발명의 제 2 목적은, 이미 옥외 대형 출력에 사용되는 LED 소자를 이용할 수 있어 데스크톱 형식의 크기로부터 대형 영상출력이 필요한 대형 옥외 광고출력장치 등에 사용가능한 선형 배열의 발광모듈을 이용한 3차원 입체영상 출력장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 제 3 목적은, LED 등의 RGB발광소자를 이용하여 영상을 구성함으로써 별도의 광학적 보정장치가 필요 없는 선형 배열의 발광모듈을 이용한 3차원 입체영상 출력장치를 제공하는 것이다.
상기와 같은 본 발명의 목적들은, 폭에 비해 긴 길이를 갖는 판재와, 판재의 양면에 대향 배치되고 높이방향을 따라 일정간격별로 설치되는 다수의 RGB발광소자와, 각 RGB발광소자에 외장되도록 판재에 부착되는 확산렌즈 및 RGB발광소자와 확산렌즈를 포함하여 판재에 씌워지는 투명재질의 튜브로 이루어지고 연직하게 세워져 이동방향으로 형성되는 평면상으로 소정의 단층화상을 표시하는 발광모듈;
각 발광모듈로 표시되는 단층화상의 조합으로 소정의 입체형상을 표시할 수 있도록 등간격 또는 등각도 상으로 배치되는 다수의 각 발광모듈을 입체형상의 형상 및 색상에 기초하여 이동시키는 베이스 모듈;
상기 베이스 모듈에 기계적으로 연결되어 구동력을 전달하는 모터; 및
각 발광모듈 및 모터에 전기적으로 연결되어 발광모듈의 RGB발광소자의 점멸 및 모터의 구동을 제어하는 제어기;를 포함하여 달성될 수 있다.
그리고, 상기 베이스 모듈은, 각 발광모듈의 하단에 연결되고, 일방향을 따라 관통된 2개의 관통구가 높이방향을 따라 배치되도록 구성되어 각 관통구와 동일 평면상으로 병렬 배치되는 다수의 레일차; 각 레일차가 상기 관통방향을 따라 이송이 가능하도록 각 관통구에 끼워져 각 레일차별로 한쌍이 구비되고, 각 쌍이 병렬 배치되는 다수의 수평레일; 각 레일차의 이송거리가 제한되도록 각 수평레일의 양단에 대향 고정된 한쌍의 고정판; 고정판의 외곽에 레일과 동일 선상에서 대향되게 각각 설치되는 도르레; 및 일단과 타단이 서로 연결되어 각각 동일 선상의 대향하는 도르레에 감기고, 레일차의 상단 및 하단을 관통하여 도르레의 회전으로 레일차를 레일 상에서 이동시키는 벨트;를 포함하여 구성되고, 상기 모터는 상기 고정판의 일측 외곽에 설치되는 상기 도르레 각각을 구동하여 회전력을 전달하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 베이스 모듈은, 소정의 두께를 가지고, 상단에 각 발광모듈이 각각의 회전 반경을 갖도록 반경상의 일정간격을 두고 배치되는 원판으로 구성되고, 상기 모터는, 상기 원판의 하단 중심부에 연결되어 상기 원판에 회전력을 전달하도록 구성될 수 있다.
아울러, 상기 베이스 모듈은, 하나의 관통구를 가지고 상기 발광모듈의 하단에 고정되는 강자성체로 이루어지는 회전차를 포함하여 구성되고, 상기 모터는, 일정간격으로 배치되는 상기 각 회전차의 관통구를 관통하고, 축선방향으로 연속하여 코일이 감기며, 상기 코일의 양 끝단으로 선택적으로 인가된 전원의 방향에 의해 상기 각 회전차를 일정각도로 반복 원주운동하도록 회전력을 전달하는 원통형상의 부재로 이루어진 리니어 모터구조인 것도 가능하다.
본 발명의 다른 목적들, 분명한 장점들 및 신규한 특징들은 이하의 상세한 설명 및 첨부된 도면들에 따른 바람직한 실시예들로부터 더 분명해 질것이다.
다음으로는 본 발명에 따른 선형 배열의 발광모듈을 이용한 3차원 입체영상 출력장치에 관하여 첨부되어진 도면과 더불어 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 선형배열의 발광모듈을 이용한 3차원 입체영상 출력장치(1000)의 사시도이고, 도 2a는 도 1에 도시된 장치의 발광모듈(100)에 의한 평면영상 출력의 구성도이며, 도 2b는 도 2a의 점선 내부에 대한 확대도이다. 도1, 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제 1 실시예는 발광모듈(100)의 선형 반복운동을 이용하여 입체 영상을 출력할 수 있도록 구성된다.
좀 더 상세히 설명하면, L개의 쌍을 이룬 RGB발광소자(120)들이 부착된 발광모듈(100) N개가 일정간격을 두고 병렬로 배치되고, 각 발광모듈(100)의 하단에는 각 발광모듈(100)이 Z방향으로 위치한 상태에서 X축 방향으로 선형 반복운동이 가능하도록 베이스 모듈(200)이 구비된다. 발광모듈(100)에 대해서는 도 3에서 보다 상세히 설명될 것이다.
베이스 모듈(200)은 일방향을 따라 관통된 2개의 관통구(211)가 높이방향을 따라 배치되는 레일차(210)와, 각 레일차(210)가 상기 관통방향을 따라 이송 가능하도록 각 관통구(211)에 끼워져 각 레일차(210)별로 한쌍이 구비되고 각 쌍이 병렬 배치되는 수평레일(220)과, 각 레일차(210)의 이송거리가 제한되도록 각 수평레일(220)의 양단에 대향 고정된 한쌍의 고정판(230)과, 고정판(230)의 외곽에 레일(220)과 동일 축선상에서 대향되게 각각 설치되는 도르레(240) 및 일단과 타단이 서로 연결되어 각각 동일 축선상의 대향하는 도르레(240)에 감기고 레일차(210)의 상단 및 하단을 관통하여 도르레(240)의 회전으로 레일차(210)를 레일(220) 상에서 이동시키는 벨트(250)를 포함하여 구성된다. 여기서 도 1의 제일 앞 열에만 도시된 도르레(240), 벨트(250) 및 모터(300)는 Y축 방향으로 계속적으로 배치되는 각 레일(220)과 동일 선상에서 계속적으로 형성되어 있는 것으로 이해되어야 한다.
이러한 발광모듈(100)과 베이스 모듈(200)의 결합 상태에서, 베이스 모듈(200)의 구동은 고정판(230)의 일측 외곽에 설치되는 도르레(240)에 회전력을 전달하는 모터(300)에 의한다. 여기서 모터(300)는 목적에 따라 다양한 기능을 가진 모터(300)를 사용할 수 있겠으나, 본 발명에서는 정해진 각도로 회전이 가능하고 정지시 매우 큰 유지토크가 발생하므로 추가 브레이크가 필요 없는 스태핑 모터(stepping motor)를 사용하였다.
그리고, 모터(300) 및 발광모듈(100) 상의 RGB발광소자(120)의 점멸을 각각에 전기적으로 연결되는 제어기(미도시)에 의해서 통제된다.
본 발명의 제 1 실시예의 작동 관계를 설명하면, 먼저 L개의 RGB발광소자(120)를 포함하고 있는 발광모듈(100)이 수평레일(220)을 따라 1초에 약 5회 정도 선형 반복운동한다. 이는 스태핑 모터(300)를 이용하는데, 도르레 형식의 벨트(250)차에 고정된 발광모듈(100)이 수평의 어떠한 위치에 올 때 제어기는 평면상의 해당위치에 있게 되는 RGB발광소자(120)를 점등한다.
좀 더 상세히 설명하면, 발광모듈(100)의 선형 반복운동의 메카니즘은, 도 2a에 도시된 바와 같이 하나의 발광모듈(100)이 X축 상으로 이동되는데, 왼편에 위치하는 최초 발광모듈(100)의 이동은 상기 모듈(100)의 하단에 고정된 레일차(210)의 상/하단을 관통하고 있는 벨트(250)에 의해서 이루어진다. 즉, 제어기로부터의 신호입력는 스태핑 모터(300)의 회전력을 발생시키고, 상기 회전력은 모터(300)의 축에 연결된 도르레(240)의 회전으로 인해 벨트(250)의 선형운동으로 바뀌어 지게 된다. 도 2b에 도시된 휘어진 화살표는 도르레(240)의 회전을 나타내고, 검정색과 흰색으로 표시되는 실선의 화살표는 도르레(240)의 회전에 따라 벨트(250)의 선형 이동방향을 각각 나타낸다.
따라서 상기 선형운동에 의해 레일차(210)는 레일(220)을 따라 수평레일(220)의 양단에 대향 배치되는 고정판(230) 사이를 선형 왕복운동하게 된다(도 2a에 도시된 양방향 화살표로 표시).
이에 따라 최초 발광모듈(100)은 오른편에 흐리게 표시된 발광모듈(100)의 위치로 이동되고, 상기의 과정의 반복으로 발광모듈(100)은 고속 왕복운동하여 하나의 평면을 형성하게 된다.
그런데, X축 상의 배열은 M개의 인코딩 수로 나누어 지므로, 하나의 발광모듈(100)의 선형이동에 따라 형성되는 하나의 평면상의 해당위치에 도착하면 그 평면상의 일 점에 해당하는 Z방향의 RGB발광소자(120)가 점등된다.
이러한 RGB발광소자(120)를 구비한 발광모듈(100)은 고속으로 주기적으로 왕복 운동하고, 착시현상에 의하여 2차원 평면의 영상을 구축할 수 있다(도 2a 참고). 이와 같은 발광모듈(100)과 베이스 모듈(200)을 포함한 구조물은 Y축 상으로 N개가 연속하여 고정되고 각각의 구조는 2차원 영상을 구성한다.
따라서 형상화하고 싶은 물체의 단면을 Y축 상의 N개의 단면으로 나누면, 각각의 단면은 L ×M개의 격자로 나누어지게 되고, 이 때 상기 격자에 Y축선 방향으로 N개의 단면을 각각 표현하면 3차원 입체 영상이 출력되게 된다.
여기서, X방향의 최대 해상도(resolution)는 RGB발광소자(120)의 응답 시간(response time)에 관계된다.
예를 들면, RGB발광소자(120)를 LED라 하고, 수평레일(220)을 이동하는 발광모듈(100)의 X축 상의 속도를 3m/sec, LED의 최대 응답 시간(maximum response time)은 500ns(nano second)라 하면, 응답 해상도(response resolution)는 "3m/sec ×500 ×10-9sec"로 되어 정리하면 1.5 마이크로 미터(micro meter)가 된다. 따라서 Z방향의 LED의 크기인 5mm에 준하는 영상의 출력이 가능하게 된다.
다음으로 발광모듈(100) 상의 RGB발광소자(120)에 입력되는 신호에 대해 설명하면, 도 2b에 도시된 바와 같이, 신호는 발광모듈(100)의 하단에 고정된 레일차(210)를 건너뛰도록 마련된 도선(150)에 의해 제어기에 연결된다(신호의 흐름은 도면에서 점선으로 된 화살표로 표시). 즉, 제어기에서의 출력신호는 도선(150)을 통해 발광모듈(100) 상의 각각의 RGB발광소자(120)에 전달되는 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 발광모듈(100)의 구성도인데, 도 3a는 판재(110), RGB발광소자(120) 및 확산렌즈(130)의 결합관계를 도시한 구성도이고, 도 3b는 도 3a에 도시된 구성요소와 튜브(140)의 결합 관계를 도시한 구성도이며, 도 3c는 본 발명에 따른 RGB발광소자(120)의 개략적인 회로도이다.
도 3a에 도시된 바와 같이, 판재(110)에 RGB발광소자(120)가 양면에 대향되게 배치되고, RGB발광소자(120)에 외장되도록 판재(110)에 부착되는 확산렌즈(130)가 구성된다.
판재(110)는 폭에 비해 긴 길이를 갖는 부재로, 얇고 고속의 동작에 견딜 수 있는 재질의 판이 사용된다.
RGB발광소자(120)는 판재(110)의 양면에 대향 배치되고 높이 방향을 따라 일정간격별로 설치된다.
그리고, 확산렌즈(130)가 각 RGB발광소자(120)에 외장되도록 판재(110)에 부착된다.
여기서, RGB발광소자(120)는 이상적으로는 360도 각도로 광선을 균등하게 출력하므로 판재(110)가 투명인 것이 바람직하며, 본 발명에서는 RGB발광소자(120)와 확산렌즈(130)를 함께 포함하는 6-칩(chip) full spectrum LED(Ceramic-Base High-Power RGB LED)를 사용한다. 그러나 이에 국한되는 것이 아니라 시중에서 판매되는 160도 이상의 가시구역의 소형(예를 들면 5.5mm 구경)부터 대형(10mm 이상의 구경)의 광소자를 사용할 수 있다.
상기 도 3a에 도시된 판재(110), RGB발광소자(120) 및 확산렌즈(130)는 도 3b에 도시된 튜브(140)에 씌워진다. 즉, 튜브(140)는 RGB발광소자(120) 및 확산렌즈(130)를 포함하여 판재(110)에 씌워지는 투명 재질로 이루어지고, 중공축 형상이며 판재(110)의 길이와 동일하게 형성된다. 화살표는 튜브(140)가 씌워지는 방향을 설명하는 것이다.
도 3c의 개략적인 회로도는 도 3a에 도시된 RGB발광소자(120)에 대한 전기적인 입력신호의 흐름을 설명한다. 즉, 각 RGB발광소자(120)에서 나오는 선들은 판재(110)를 따라 하단으로 연속하여 배치되어 화살표 방향을 따라 제어기로 연결된다. 따라서 제어기에서는 각 발광모듈(100)이 선형 반복운동함에 따라 각 RGB발광소자(120)가 X축선 상에서 이동하게 될 때 각 시점에서 일정한 RGB발광소자(120)를 점등 또는 소등되게 함으로써 하나의 단면 상의 화면을 형성할 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 제 2 실시예에 대한 구성도이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 본 실시예는 어느 하나의 발광모듈(100a)에서 방출되는 광선이 다른 발광모듈(100b)에 반사되는 현상을 최소화하기 위한 방식이다. 이를 위해 본 실시예에서는 기본적인 구성은 도 1에 도시된 제 1 실시예와 유사하게 하되, 홀수줄과 짝수줄의 발광모듈(100a, 100b)을 비스듬하게 엇갈려 배치된다.
좀 더 상세히 설명하면, 홀수줄의 발광모듈(100a)은 도 1에서의 발광모듈(100)과 동일한 위치에 배치하고, 짝수줄의 발광모듈(100b)은 수평레일(220)을 일정길이만큼 이동한 상태로 배치하는 것이다. 그러므로, 각 발광모듈(100a, 100b)이 수평레일(220)을 따라 선형 반복운동을 하게 될 때, 홀수줄의 발광모듈(100a)과 짝수줄의 발광모듈(100b)은 일정거리 이격된 상태에서 이동되므로 서로간의 광선의 반사를 최소화할 수 있다.
도 5a는 본 발명에 따른 제 3 실시예에 대한 구성도이고, 도 5b는 도 5a에 도시된 장치의 평면도이다. 도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이, 제 3 실시예에는 일정 두께를 갖는 원판(260)에 발광모듈(100)이 일정각도 및 반경을 가지고 배치된다.
제 3 실시예는 제 1 및 제 2 실시예에서의 선형운동이 스태핑 모터의 정확한 주기적 운동이 필요하므로 대형화에는 어려움이 있을 수 있어 이를 극복하기 위하여 회전운동에 의한 입체영상 출력을 위한 구성이다.
원판(260)은 소정의 두께를 가지고, 상단에 각 발광모듈(100)이 각각의 회전반경을 갖도록 원판(260)의 반경상에 일정간격을 두고 배치된다.
좀 더 상세히 설명하면, 원판(260)의 반지름을 "R"이라 하고 발광모듈(100)이 N개라 하면, 선형 발광모듈(100)의 배열이 중복되는 것을 방지하기 위하여 원의 반쪽에 N개의 발광모듈(100)이 나선형으로 분포한다.
상기 나선형은 카테시안(Cartesian) 좌표의 반지름 "r"과 각도 "φ"로 표현될 수 있다. 여기서 각도 "φ" 및 반지름 "r"에 관한 식은 다음과 같다.
φ= (π/n)k (여기서, k는 1 ≤k ≤n로서, 발광모듈의 수)
r = (R/π)φ
따라서 "k=1"이라면, "φ"는" π/n", "r"은 "R/n"이고, "k=2"이라면, "φ"는 "2π/n", "r"은 "2R/n"이며, "k=n"이라면, "φ"는 "π", "r"은 "R"이다. 이러한 관계를 "k"는 "1"부터 "n"까지 차례로 좌표상에 그리면 도 5b와 같은 형상을 얻을 수 있다.
이와 같은 도 5b의 형상은 원판(260)의 상판 반쪽에 형성되므로 회전시 무게의 균등을 위하여 반대 대칭 방향에 카운터 웨이트(counterweight)를 부착할 수도 있다.
도 6은 본 발명에 따른 제 4 실시예에 대한 구성도이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 제 4 실시예는 제 3 실시예와 유사하나 발광모듈(100)이 일직선으로 원판(260)의 지름에 걸쳐 분포되도록 구성된다. 이 때, 공간의 효율적 이용을 위하여 반지름이 상호 배치되게 분포시킬 수도 있다. 예를 들면, 원의 중심으로부터 좌측 선상에는 홀수의 원형 궤도(점선으로 된 원 궤도)선 상에 발광모듈(100a)을, 우측에는 짝수의 원형 궤도(실선으로 된 원 궤도)선 상에 발광모듈(100b)을 위치시켜 3차원 입체 영상을 구성한다.
상기의 제 3 및 제 4 실시예의 작동 관계를 설명하면, 도 5a, 도 5b 및 도 6에 도시된 바와 같이, 선형의 발광모듈(100)이 회전하는 원판(260)에 부착되어 있어 발광모듈(100)은 원판(260)이 회전함에 따라 원통형 평면의 궤적을 그리게 된다. 이를 위하여, 우선 형상화하고자 하는 물체를 N개의 원통형 단면으로 나눈 후, 각각의 단면을 표현하는 원통형의 평면은 선형의 발광모듈(100)이 고속으로 회전하면서(예를 들면, 5 - 10 Hz) 구성하게 된다. 이 때 대형 출력을 위하여 선형 발광모듈(100)에 점보트론에 사용되는 고광도의 LED를 이용한다.
원판(260)의 회전은 원판(260)의 하단 중심부에 연결된 모터(300)를 통해 회전력을 전달할 수 있다. 이 때 모터(300)는 상기에서 설명한 스태핑 모터를 사용할 수도 있으나, 제 3 및 제 4 실시예에서는 일방향의 고속회전을 필요로 하므로 통상의 모터 또는 기타 다른 회전수단을 사용하는 것이 바람직하다.
발광모듈(100)의 전원이나 출력신호는 원판(260)의 축에 부착된 슬립링의 구조(미도시)로 전달이 가능하다. 또한, 이 때 제어기는 원판(260)에 부착이 가능하다.
도 7은 본 발명에 따른 제 5 실시예에 대한 구성도이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 제 5 실시예는 발광모듈(100)이 메트로놈 같은 반복 원주 운동하도록 구성된다.
좀 더 상세히 설명하면, 발광모듈(100)에 부착되는 베이스 모듈(200)은 하나의 관통구(211)를 가지고 각각의 발광모듈(100)의 하단에 고정되는 회전차(270)로 구성된다.
이 때 모터는 리니어 모터(310)(linear motor) 등이 사용되는데, 리니어 모터(310)는 일정간격으로 배치되는 각 회전차(270)의 관통구(211)를 관통하고, 축선방향으로 연속하여 코일(미도시)이 감기며, 상기 코일의 양 끝단으로 선택적으로 인가된 전원의 방향에 의해 상기 각 회전차(270)를 일정각도로 반복 원주운동하도록 회전력을 전달하는 원통형상의 부재로 이루어지는 구조를 갖는다. 여기서 회전차(270)는 강자성을 띠고 있으며, 원주 운동의 중심을 잡아주는 무게추로서 작동한다.
이러한 제 5 실시예는, 도 1에 도시된 스태핑 모터(300)를 이용한 고속 선형 왕복운동은 영상화소의 크기가 균등하다는 이점은 있으나, 대형화에 따른 물체의 관성(inertia) 등에 따르는 속도의 불균형과 대형 스태핑 모터(300)의 개발 등이 필요하는 등 어려움이 수반되어 이를 개선하기 위해 구성된 것이다.
이하에서는 상기 제 5 실시예의 작동 관계를 설명한다.
제어기에서의 입력신호는 리니어 모터(310)를 작동시켜 발광모듈(100)이 일정한 각을 이루고 원호를 반복하여 그릴 수 있도록 한다. 즉, 제어기는 리니어 모터(310)에 일정한 방향의 전원을 인가하여 자성을 띤 회전차(270)가 발생되는 자기력에 의해 상기 자기력에 상응하는 각도로 회전하게 한다.
또한, 제어기에서는 발광모듈(100)이 원호를 그리며 움직일 때 발광모듈(100)이 이루는 부채꼴 모양의 평면상에서 특정한 각의 특정한 반지름 상의 위치에 있는 RGB발광소자(120)가 의도되는 색상을 발현하도록 각각의 RGB발광소자(120)에 신호를 전달한다. 이러한 신호 전달은 리니어 모터(310)의 축에 부착된 슬립링의 구조(미도시)로 달성될 수 있다.
이 때 원주 방향의 최대 해상도는 RGB발광소자(120)가 LED일 때, 상기 LED의 응답 시간에 관계되어 조정된다.
만일 발광모듈(100)의 길이가 2m일 때, 발광모듈(100)의 최외곽에 위치한 LED의 최고 작동 속도가 125m/sec이고 주파수가 10Hz라 하며 상기 LED의 최대 응답시간이 500ns(nano second)라면, 최대 응답 해상도(max response resolution)는 "125m/sec ×500 ×10-9sec"로 되어 정리하면 "6.25 ×10-5m"가 되므로 Z방향의 출력소자 크기인 5mm에 준하는 영상의 출력이 가능하다.
상기 제 3, 제 4 및 제 5 실시예에서 회전이나 원주 운동을 이용하는 경우, 바깥쪽 원주는 상대적으로 선형 발광모듈(100)의 속도가 빠르므로 내부와 외부의 RGB발광소자(120)에 의한 균등한 영상 해당도(즉, 해당 시간에 움직이는 괘적)를 가지기 위해서는 스위칭 시간(switching time)을 조절하는 것이 필요하다.
예를 들면, 회전체의 반지름(제 3 및 제 4 실시예에서는 원판(260)의 반지름, 제 5 실시예에서는 발광모듈(100)의 길이)이 약 2m로 가정하고 약 200개의 발광모듈(100)이 1cm간격으로 배열되며 10Hz의 회전속도를 가진다면, 외부 원주의 속도는 125m/sec(반지름은 2m이고, 10Hz의 구동속도)인데 반해 내부 원주의 속도는 0.62m/sec(반지름은 0.01m이고, 10Hz의 구동속도)를 가짐으로서 큰 차이가 난다.
상기 외부와 내부가 모두 1cm의 해상도를 가진다고 하면, 외부는 0.01m/125m/sec, 즉 8 ×10-5sec 동안 스위치가 "ON"하는 반면, 내부는 0.01m/0.62m/sec, 즉 1.6 ×10-2sec 동안 스위치가 "ON"하면 된다. 이 때 원주의 위치와 스위칭 시간의 시간차이는 제어기로 조정하면 된다.
이상에서 설명한 본 발명에 따른 선형 배열의 발광모듈(100)을 이용한 3차원 입체영상 출력장치에서, RGB발광소자(120)는 LED나 무기/유기 광발생 물질(Non-organic/Organic Light Emitting Material) 등이 사용될 수 있다.
또한, 발광모듈(100)의 뼈대를 이루는 판재(110)는 투명한 재질의 물질을 사용하여 RGB발광소자(120)가 보다 넓은 각도로 광선을 방출하도록 할 수 있다.
아울러, 선형 발광모듈(100)의 원주 반복운동을 구현할 때, 회전차(270)를 관통하여 연결하는 축에 스태핑 모터(300)를 장착하여 발광모듈(100)에 회전력을 전달할 수도 있다.
상기와 같은 본 발명에 따른 선형 배열의 발광모듈을 이용한 3차원 입체영상 출력장치에 의하면, 고속으로 선형, 회전 또는 원주 왕복운동하는 다수의 발광모듈이 영상체적의 평면을 형성하게 하고, 상기 체적을 이루는 다수의 발광모듈의 배열들이 독립적으로 작동하도록 함으로써 3차원 체적을 구현할 수 있다.
그리고, 이미 옥외 대형 출력에 사용되는 LED 소자를 이용할 수 있어 데스크톱 형식의 크기로부터 대형 영상출력이 필요한 대형 옥외 광고출력장치 등에 사용가능한 장점이 있다.
또한, LED 등의 RGB발광소자를 이용하여 영상을 구성함으로써 별도의 광학적 보정장치가 필요 없는 효과가 있다.
아울러, 상기 발광모듈의 선형, 회전 또는 원주 왕복운동을 장치의 크기에 따라 응용이 가능한 효과가 있다. 즉, 체적의 한 변이 20인치 미만의 출력장치에는 발광모듈의 선형반복운동을 사용하고 대형 출력장치에는 상기 발광모듈의 회전운동이나 원주 반복운동을 이용하여 구현할 수 있다.
비록 발명이 상기에서 언급된 바람직한 실시예에 관해 설명되어졌으나, 발명의 요지와 범위를 벗어남이 없이 많은 다른 가능한 수정과 변형이 이루어질 수 있다. 따라서 첨부된 청구범위는 발명의 진정한 범위 내에서 속하는 이러한 수정과 변형을 포함할 것으로 예상된다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 선형배열의 발광모듈을 이용한 3차원 입체영상 출력장치의 구성도,
도 2a는 도 1에 도시된 장치의 발광모듈에 의한 평면영상 출력의 구성도,
도 2b는 도 2a의 점선 내부에 대한 확대도,
도 3a는 본 발명의 판재, RGB발광소자 및 확산렌즈의 결합관계를 도시한 구성도,
도 3b는 도 3a에 도시된 구성요소와 튜브의 결합관계를 도시한 구성도,
도 3c는 본 발명에 따른 RGB발광소자의 개략적인 회로도,
도 4는 본 발명에 따른 제 2 실시예에 대한 구성도,
도 5a는 본 발명에 따른 제 3 실시예에 대한 구성도,
도 5b는 도 5a에 도시된 장치의 평면도,
도 6은 본 발명에 따른 제 4 실시예에 대한 구성도,
도 7은 본 발명에 따른 제 5 실시예에 대한 구성도이다.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >
100 : 발광모듈 110 : 판재
120 : RGB발광소자 130 : 확산렌즈
140 : 튜브 200 : 베이스 모듈
210 : 레일차 220 : 레일
230 : 고정판 240 : 도르레
250 : 벨트 260 : 원판
270 : 회전차 300 : 모터
310 : 리니어 모터 1000 : 3차원 입체영상 출력장치

Claims (8)

  1. 폭에 비해 긴 길이를 갖는 판재(110)와, 상기 판재(110)의 양면에 대향 배치되고 높이방향을 따라 일정간격별로 설치되는 다수의 RGB발광소자(120)와, 상기 각 RGB발광소자(120)에 외장되도록 상기 판재(110)에 부착되는 확산렌즈(130) 및 상기 RGB발광소자(120)와 확산렌즈(130)를 포함하여 상기 판재(110)에 씌워지는 투명재질의 튜브(140)로 이루어지고 연직하게 세워져 이동방향으로 형성되는 평면상으로 소정의 단층화상을 표시하는 발광모듈(100);
    상기 각 발광모듈(100)로 표시되는 단층화상의 조합으로 소정의 입체형상을 표시할 수 있도록 등간격 또는 등각도 상으로 배치되는 다수의 상기 각 발광모듈(100)을 상기 입체형상의 형상 및 색상에 기초하여 이동시키는 베이스 모듈(200);
    상기 베이스 모듈(200)에 기계적으로 연결되어 구동력을 전달하는 모터(300); 및
    상기 각 발광모듈(100) 및 모터(300)에 전기적으로 연결되어 상기 발광모듈(100)의 RGB발광소자(120)의 점멸 및 상기 모터(300)의 구동을 제어하는 제어기;를 포함하여 구성되고,
    상기 모터(300)는, 상기 고정판(230)의 일측 외곽에 설치되는 상기 도르레(240) 각각을 구동하여 회전력을 전달하는 것을 특징으로 하는 선형 배열의 발광모듈을 이용한 3차원 입체영상 출력장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 베이스 모듈(200)은,
    상기 각 발광모듈(100)의 하단에 연결되고, 일방향을 따라 관통된 2개의 관통구(211)가 높이방향을 따라 배치되어 상기 각 관통구(211)와 동일 평면상으로 병렬 배치되는 다수의 레일차(210);
    상기 각 레일차(210)가 상기 관통방향을 따라 이송이 가능하도록 상기 각 관통구(211)에 끼워져 각 레일차(210)별로 한쌍이 구비되고, 각 쌍이 병렬 배치되는 다수의 수평레일(220);
    상기 각 레일차(210)의 이송거리가 제한되도록 상기 각 수평레일(220)의 양단에 대향 고정된 한 쌍의 고정판(230);
    상기 고정판(230)의 외곽에 상기 레일과 동일 선상에서 대향되게 각각 설치되는 도르레(240); 및
    일단 및 타단이 서로 연결되어 각각 동일 선상의 대향하는 상기 도르레(240)에 감기고, 상기 레일차(210)의 상단 및 하단을 관통하여 상기 도르레(240)의 회전으로 상기 레일차(210)를 상기 레일(220) 상에서 이동시키는 벨트(250);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 선형 배열의 발광모듈을 이용한 3차원 입체영상 출력장치.
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 베이스 모듈(200)은, 소정의 두께를 가지고, 상단에 각 발광모듈(100)이 각각의 회전 반경을 갖도록 반경상의 일정간격을 두고 배치되는 원판(260)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 선형 배열의 발광모듈을 이용한 3차원 입체영상 출력장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 모터(300)는, 상기 원판(260)의 하단 중심부에 연결되어 상기 원판(260)에 회전력을 전달하는 것을 특징으로 하는 선형 배열의 발광모듈을 이용한 3차원 입체영상 출력장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 베이스 모듈(200)은, 하나의 관통구(211)를 가지고 상기 발광모듈(100)의 하단에 고정되는 강자성체로 이루어지는 회전차(270)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 선형 배열의 발광모듈(100)을 이용한 3차원 입체영상 출력장치.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 모터(300)는, 일정간격으로 배치되는 상기 각 회전차(270)의 관통구(211)를 관통하고, 축선방향으로 연속하여 코일이 감기며, 상기 코일의 양 끝단으로 선택적으로 인가된 전원의 방향에 의해 상기 각 회전차(270)를 일정각도로 반복 원주운동하도록 회전력을 전달하는 원통형상의 부재로 이루어진 리니어 모터(310) 구조인 것을 특징으로 하는 선형 배열의 발광모듈을 이용한 3차원 입체영상 출력장치.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 RGB발광소자(120)는 LED로 구성되는 것을 특징으로 하는 선형 배열의 발광모듈을 이용한 3차원 입체영상 출력장치.
KR10-2003-0071286A 2003-10-14 2003-10-14 선형 배열의 발광모듈을 이용한 3차원 입체영상 출력장치 KR100535893B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2003-0071286A KR100535893B1 (ko) 2003-10-14 2003-10-14 선형 배열의 발광모듈을 이용한 3차원 입체영상 출력장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2003-0071286A KR100535893B1 (ko) 2003-10-14 2003-10-14 선형 배열의 발광모듈을 이용한 3차원 입체영상 출력장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20050035990A KR20050035990A (ko) 2005-04-20
KR100535893B1 true KR100535893B1 (ko) 2005-12-12

Family

ID=37239279

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR10-2003-0071286A KR100535893B1 (ko) 2003-10-14 2003-10-14 선형 배열의 발광모듈을 이용한 3차원 입체영상 출력장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100535893B1 (ko)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100777907B1 (ko) * 2005-05-30 2007-11-20 엘지전자 주식회사 칼라 영상투사장치의 조명광학계
EP1920600A4 (en) * 2005-08-29 2010-01-13 Tae-Sun Song OPTICAL SCANNING DEVICE AND IMAGE DISPLAY DEVICE USING THE SAME
KR101111251B1 (ko) * 2009-04-08 2012-02-22 김선미 입체 형태 표시장치
KR101156574B1 (ko) * 2011-10-07 2012-06-20 주식회사 대한전광 2차원 및 3차원 겸용 디스플레이 장치

Also Published As

Publication number Publication date
KR20050035990A (ko) 2005-04-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8013806B2 (en) Display device
US9195053B2 (en) Spatio-temporal directional light modulator
US8928969B2 (en) Spatio-optical directional light modulator
CN107632403B (zh) 三维立体成像显示仪
JP2018506070A (ja) 投影機器、投影制御システム及び投影制御方法
US20120300298A1 (en) 3d visual display system and method
US20020140631A1 (en) Volumetric display unit
CN110264904B (zh) 一种显示装置
KR100535893B1 (ko) 선형 배열의 발광모듈을 이용한 3차원 입체영상 출력장치
JP2015031837A (ja) 立体像表示装置
US20220199588A1 (en) Electronic device and display method of electronic device
CN101762881B (zh) 基于俯仰多视角的全景视场三维显示装置
KR20010083867A (ko) 고 해상도 체적 디스플레이 시스템
KR20050088768A (ko) 전광판 회전을 이용한 3차원 입체 영상 출력장치
CN113534577B (zh) 激光投影设备
JPH1049071A (ja) 画像表示装置
JP2006349774A (ja) 三次元画像表示装置
KR100366365B1 (ko) 다중입체영상표시장치
JPH11296105A (ja) 画像再生装置
JP2001337628A (ja) Ｌｅｄ表示装置
CN115639675A (zh) 一种旋转导光显示系统
JP4628179B2 (ja) 三次元画像表示装置
RU34026U1 (ru) Вращающееся информационное устройство
CN113126407A (zh) 一种微发光阵列、调整图像像素间隙的方法及投影系统
KR20070047386A (ko) 광원 어래이 장치 및 화면 표시 장치

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
LAPS Lapse due to unpaid annual fee