KR101211698B1 - 시선 결합장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 시선 결합장치는 피사체에서 발산되는 빛이 소정의 방향을 가지고 입력되는 입력부와, 상기 입력부에서 입력된 빛을 받아 소정의 방향으로 내보내는 내보내는 출력부와, 상기 피사체에서 발산되어 상기 입력부로 입력된 빛이 상기 소정의 방향과 일치되어 상기 피사체를 관측하는 관측자에게 전달되도록 상기 입력부에 입력된 빛을 상기 출력부로 전달하는 연결부를 구비한다.

따라서 가시광선 영역에서 불투명물체가 관측자의 눈에 투명하게 보이게 하거나, 출력부를 통해 피사체를 임장감(臨場感) 있게 출력할 수 있는 장점을 가진다.

시선, 결합, 입력부, 출력부, 연결부

Description

시선 결합장치{apparatus for connecting line of sight}

본 발명은 가시광선 영역에서 불투명물체가 관측자의 눈에 투명하게 보이게 하거나, 출력부를 통해 피사체를 임장감(臨場感) 있게 출력할 수 있는 시선 결합장치에 관한 것이다.

최근 빛이나 마이크로파와 같은 전자기파 및 음파로부터 물체를 은폐시키는 물질에 대한 연구가 활발해지고 있다.

이는 물리학적으로도 흥미로운 주제이지만 군사적, 경제적 용도로의 응용 가능성 때문에 학계와 산업계의 주목을 받고 있다.

2004년 일본의 도쿄대학에서는 빛을 반사하는 작은 구슬로 코팅된 역반사 물질로 이루어진 옷과, 착용자의 뒷 배경을 촬영하는 카메라와, 상기 카메라로 촬영한 영상을 역반사 물질로 이루어진 옷에 비추는 프로젝터(projector)를 사용하여 역반사 물질로 이루어진 옷을 입고 있는 사람이 시야에서 사라지는 효과를 나타내도록 한 일명 '투명 망토'(transparent mantle)를 개발하였다.

그러나 이와 같은 기술은 반투명 효과밖에는 구현할 수 없었으며 실제 상기 투명 망토가 제 기능을 발휘하려면 투영 망토 안에 전원으로 움직이는 초고속 컴퓨터가 설치되어야 하고 입체 카메라6대와 1160만 화소의 투영판 등이 추가로 필요한 문제점이 있었다.

또한 지난 2006년에는 미국 듀크 대학의 데이비드 스미스 교수팀이 메타물질(metamaterials)을 이용하여 일부 레이더 시스템에서 이용되는 가시광선보다 파장이 긴 10GHz의 마이크로파 복사 영역에서 물체가 검출되지 않도록 해주는 장치인 투명망토를 처음으로 만들었다.

여기서 '메타물질'은 두 가지 이상의 물질을 특별한 방식으로 정교하게 배열해 만든 합성물질로 자연계에서 빛이나 음파가 보통 물질을 통과할 때 굴절되는 방향과 반대 방향으로 꺾이는 '음의 굴절률'을 갖는다.

따라서 빛이나 음파가 물체에 부딪혀 반사되지 않고 주위로 우회하는 효과를 냄으로써 마이크로파가 산란되거나 흡수되는 것을 막아 관측자가 감지할 수 없도록 만든다.

그러나 이와 같이 메타물질을 이용한 투명망토의 경우 사람의 눈이 볼 수 있는 가시 광선 영역에서는 투명하지 못하여 사람의 눈에는 보이는 한계가 있었다.

이를 극복하기 위해 2008년 미국의 버클리대학에서는 광학적으로 마이너스 굴절률을 가진 나노구조를 개발하였는데. 이는 은(silver)원자 그물망에 불화마그네슘을 넣어 가시광선 및 적외선에서 작종하는 메타물질이다.

하지만, 메타물질을 이용한 투명화 기술은 기초과학적으로 빛의 마이너스방향 굴절이 가능하다는 것을 보여줄 뿐 실용화와는 거리가 매우 멀다. 예컨대 상기 메타물질은 특정한 각도 및 특정한 파장에 대해서만 효과가 있어 임의의 각도 및 모든 가시광선 파장에 대해 투명화되는 특성을 보이지 못하고 있다.

한편, 영국 퀴네티큐(QinetiQ)사는 2007년에 투명 탱크 원천기술을 개발했다고 발표했는데, 이는 특수 카메라로 촬영한 주변 경관을 프로젝터를 사용하여 탱크에 씌워진 반사물질에 투영하는 원리로, 특정한 방향의 관측자에게만 탱크가 투명화되는 효과가 있다. 하지만 임의의 모든 방향에서 주변 경관과 프로젝터의 영상이 일치하지 않아, 투명 탱크로서의 실효성은 없다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 사람의 눈이 볼 수 있는 가시 광선 영역에서 물체가 검출되지 않도록 해주는 시선 결합장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 임의의 각도에서 관측자가 물체를 보더라도 물체가 투명화되는 시선 결합장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 출력부에서 출력되는 영상이 임장감(臨場感) 있게 출력되도록 할 수 있는 시선 결합장치를 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일측면에 따른 시선 결합장치는 피사체에서 발산되는 빛이 소정의 방향을 가지고 입력되는 입력부와, 상기 입력부에서 입력된 빛을 받아 소정의 방향으로 내보내는 출력부와, 상기 피사체에서 발산되어 상기 입력부로 입력된 빛이 상기 소정의 방향과 일치되어 상기 피사체를 관측하는 관측자에게 전달되도록 상기 입력부에 입력된 빛을 상기 출력부로 전달하는 연결부를 구비하고, 상기 입력부는, 상기 피사체에서 발산되는 빛을 수광하는 수광부와, 상기 피사체에서 발산되는 빛이 상기 수광부에 맺히도록 하는 초점 형성부와, 상기 수광부와 상기 초점 형성부를 감싸는 경통을 포함하는 단위 광학체를 구비하며, 상기 출력부는, 플렉서블 디스플레이(flexible display)로 형성되고, 상기 연결부는, 상기 입력부에서 획득한 영상을 합성하여 입체 영상을 생성하는 입체영상생성 컴퓨터와, 상기 입체영상생성 컴퓨터에서 생성된 입체 영상신호를 상기 출력부로 분배하는 분배장치를 구비하고, 상기 출력부로 전달된 빛이 상기 피사체에서 상기 입력부까지의 이동 경로의 연장선을 따라 발산됨으로써, 상기 피사체에서 발산된 빛이 상기 관측자의 눈을 향해 직진하는 효과를 나타내도록 하는 것을 특징으로 한다.
상기 수광부는 적어도 하나의 광센서로 형성될 수 있다.

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그리고 상기 광센서에서 수광된 빛을 증폭시키는 증폭소자를 더 구비할 수 있다.

한편 상기 초점 형성부는 적어도 하나의 렌즈를 포함할 수 있다.

이때 상기 렌즈는 원형이거나 다각형으로 형성될 수 있다.

그리고 상기 경통은 원형이거나 다각형으로 형성될 수 있다.

한편 상기 초점 형성부는 핀홀을 포함할 수 있다.

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본 발명의 실시예에 따른 시선 결합장치에 의하면 시선 결합(connection of line of sights)의 원리를 이용함으로써 가시 광선 영역에서 불투명한 물체가 관측자에게 보이지 않도록 하는 효과를 나타낼 수 있게 된다.

또한 본 발명의 실시예에 따른 시선 결합장치에 의하면 임의의 각도에서 관측자가 물체를 보더라도 물체가 투명화되는 효과를 나타낼 수 있게 된다.

또한 관측자가 출력부에서 출력되는 영상을 볼 때 관측자의 위치 및 각도 변화에 따라 관측자는 원근감뿐만 아니라 피사체의 각도 변화도 함께 느낄 수 있기 때문에 임장감 있는 화면을 관측자에 제공할 수 있는 효과가 있다. 이러한 임장감 있는 화면을 이용하여 화상 회의장, 임장감을 가지는 TV, 돔형 공연장 등을 구현할 수 있다.

일반적으로 관측자의 눈과 피사체 사이에 불투명 물체가 놓이게 되면 피사체에서 발산되는 빛이 불투명 물체에 가려져 관측자의 눈으로 들어올 수 없기 때문에 관측자는 피사체를 볼 수 없게 된다.

그러나 본 발명의 일 실시예에 따른 시선 결합장치는 피사체에서 발산되어 불투명 물체에 가려지는 빛을 불투명 물체의 반대측에서 빛이 진행한 경로를 따라 연장되어 관측자에게 전달되도록 함으로써 관측자가 불투명 물체의 후면에 놓인 피사체를 보는 것과 같은 효과를 가지게 한다.

도 1은 상기와 같은 개념을 본 발명의 실시예에 따른 시선 결합장치의 개념이 도시된 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 시선 결합장치는 피사체에서 발산되는 빛이 소정의 방향을 가지고 입력되는 입력부(100)와, 상기 입력부(100)에서 입력된 빛을 받아 소정의 방향으로 내보내는 출력부(200)를 구비한다. 그리고 피사체(10,20,30)에서 발산되어 상기 입력부(100)로 입력된 빛이 상기 소정의 방향과 일치되어 상기 피사체(10,20,30)를 관측하는 관측자의 눈(51)에 전달되도록 상기 입력부(100)에 입력된 빛을 상기 출력부(200)로 전달하는 연결부(300)를 구비한다.

이때 상기 입력부(100)와 상기 출력부(200)는 불투명 물체(60)를 사이에 두고 설치될 수 있다.

이와 같이 입력부(100)와 출력부(200) 사이에 위치하는 불투명 물체(60)가 보이지 않고 불투명 물체(60)의 후면에 위치하는 피사체(10,20,30)가 보이도록 하는 것은 시선 결합(connection of line of sights)이라는 원리를 통해 달성될 수 있다.

여기서 시선(line of sights)이란 관측자(50)가 피사체(10,20,30)를 바라볼 때 관측자의 눈(51)과 피사체(10,20,30)를 연결하는 선을 말한다.

도 1에서 관측자(50)가 제1피사체(10)를 바라보는 시선은 L1이 되고, 관측자(50)가 제2피사체(20)를 바라보는 시선은 L2가 되고, 관측자(50)가 제3피사체(30)를 바라보는 시선은 L3가 된다.

그리고 시선 결합(connection of line of sights)이란 피사체(10,20,30)에서 발산되어 관측자의 눈(51)을 향해 직진하는 빛이 불투명 물체(60)에 의해 가려질 때, 빛이 그 동안 이동한 경로의 연장선을 따라 불투명 물체의 반대측 면에서 발산되도록 하는 것을 말한다.

이와 같이 시선을 결합하게 되면 피사체(10,20,30)에서 발산된 빛이 불투명 물체(60)를 통과하여 관측자의 눈(51)을 향해 직진하는 효과를 나타내므로 관측자(50)가 불투명 물체(60)의 후면에 위치하는 피사체(10,20,30)를 보는 것과 같은 효과를 나타내게 된다.

이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 시선 결합장치 및 상기 시선 결합장치가 시선을 결합하는 원리에 대해 좀더 상세히 설명한다.

시선 결합장치의 입력부(100) 및 출력부(200)는 각각 복수개의 단위 광학체(110, 210)를 구비한다.

도 1에서는 시선 결합장치의 입력부(100) 및 출력부(200)가 각각 5개의 단위 광학체(110, 210)를 구비하여 형성된 것을 보였으나 상기 입력부(100) 및 출력부(200)는 각각 N개 및 M개의 단위 광학체(110, 210)로 형성될 수 있다.

이때 상기 입력부(100)와 출력부(200)를 구성하는 단위 광학체의 개수는 서로 동일할 수도 있으며 서로 달라질 수도 있다. 상기 예에서 입력부(100)를 구성하는 단위 광학체(110)와 출력부(200)를 구성하는 단위 광학체(210)의 구조가 동일하다.

입력부(100)를 구성하는 단위 광학체(110)는 피사체에서 발산되는 빛을 수광하는 수광부(111)와, 상기 피사체(10,20,30)에서 발산되는 빛이 상기 수광부(111)에 맺히도록 하는 초점 형성부(112)를 구비한다. 그리고 상기 수광부(111)와 상기 초점 형성부(112)는 경통(113)에 의해 둘러싸여 있다.

출력부(200)를 구성하는 단위 광학체(210)는 상기 입력부(100)에서 전달된 빛을 받아 발광하는 발광부(211)와, 상기 발광부(211)에서 나오는 빛을 집광한 후 발산시키는 초점 형성부(212)을 구비한다. 그리고 상기 발광부(211) 및 초점 형성부(212)는 경통(213)에 의해 둘러싸여 있다.

이하에서는 입력부(100) 및 출력부(200)를 구성하는 하나의 단위 광학체(110,210)의 구조에 대해 설명한다.

입력부(100) 및 출력부(200)를 구성하는 단위 광학체(110,210)의 수광부 및 발광부(111,211)는 복수개의 마이크로 픽셀(micro-pixel)을 가진다.

도 1에서는 입력부(100)와 출력부(200)를 형성하는 단위 광학체(110,210)가 5개씩의 마이크로 픽셀을 가지는 것을 예로 들었으나 이에 한정되지 않으며 그 이상 또는 이하의 마이크로 픽셀을 가질 수 있다. 이와 같이 복수개의 마이크로 픽셀을 가지는 수광부(111)나 발광부(211)는 광학센서(Optical Sensors) 또는 발광소자(Luminous Elements) 등이 사용될 수 있다.

한편 상기 수광부(111)에 빛이 맺히도록 하거나 상기 발광부(211)에서 나오는 빛을 집광한 후 발산시키는 초점 형성부(112,212)는 적어도 하나의 렌즈로 형성 될 수 있다.

예를 들어 입력부(100)의 초점 형성부(112)는 입력부(100)로 유입되는 빛을 수광부(111)에 잘 집광하기 위해 초점거리가 가변되는 복수개의 렌즈로 형성된 렌즈군을 구비할 수 있다. 그리고 상기 렌즈군을 형성하는 각 렌즈는 색수차를 보정할 수 있는 색수차 보정 렌즈로 형성될 수 있다.

도 2a 내지 2c는 단위 광학체(110,210)의 초점 형성부(112,212)가 적어도 하나의 렌즈로 형성되는 경우 단위 광학체(110,210)를 형성하는 실시예를 보인 것이다.

도 2a에 도시된 바와 같이 상기 단위 광학체(110,210)는 사각 형상의 경통(113,213)에 원형의 렌즈(112,212)가 사용되어 형성될 수 있다.

또는 도 2b에 도시된 바와 같이 상기 단위 광학체(110,210)는 육각 형상의 경통(113,213)에 원형의 렌즈(112,212)가 사용되어 형성될 수 있다.

또는 도 2c에 도시된 바와 같이 상기 단위 광학체(110,210)는 육각 형상의 경통(113,213)에 육각형의 렌즈(112,212)가 사용되어 형성될 수 있다.

한편 도 3에 도시된 바와 같이 단위 광학체(110,210)의 초점 형성부(112,212)가 렌즈로 형성되는 대신에 핀홀(pin-hole)로 형성될 수도 있다. 상기 초점 형성부(112,212)가 핀홀로 형성되면 간단하게 초점 형성부(112,212)를 형성할 수 있어 단위 광학체(110,210)의 제조 비용을 줄일 수 있으나 광량이 줄어드는 단 점이 있다.

한편 상기 수광부(111)나 발광부(211) 및 초점 형성부(112,212)를 둘러싸고 있는 경통(113,213)은 상기 수광부(111)나 발광부(211) 및 초점 형성부(112,212)를 고정하고 있는 동시에 수광부(111)나 발광부(211)와 초점 형성부(112,212) 사이에 존재하는 빛이 경통(113,213) 외부로 발산되는 것을 막는 역할을 하게 된다.

다시 도 1을 참조하면 상기 입력부(100)에 입력된 빛을 상기 출력부(200)로 전달하는 연결부(300)는 상기 입력부(100)를 형성하는 단위 광학체(110)의 수광부(111)와 상기 출력부(200)를 형성하는 단위 광학체(210)의 발광부(211)를 서로 연결한다.

이때 상기 연결부(300)는 피사체(10,20,30)에서 발산되어 관측자의 눈(51)을 향해 직진하는 빛이 불투명 물체(60)에 의해 가려질 때, 불투명 물체(60)를 향해 진행한 빛이 진행한 경로를 따라 불투명 물체(60)의 반대측에서 발산되어 시선이 결합되도록 입력부(100)를 형성하는 단위 광학체(110)의 수광부(111)와 출력부(200)를 형성하는 단위 광학체(210)의 발광부(211)를 서로 연결한다.

더 구체적으로 상기 연결부(300)는 입력부(100)를 형성하는 단위 광학체(110)의 수광부(111)와 상기 출력부(200)를 형성하는 단위 광학체(210)의 발광부(211)를 연결하는 복수개의 광섬유(310)를 구비한다.

이하에서는 상기 연결부(300)가 상기 입력부(100)를 형성하는 단위 광학체(110)의 수광부(111)와 상기 출력부(200)를 형성하는 단위 광학체(210)의 발광부(211)를 연결하는 방법에 대해 설명한다.

도 1에서 입력부(100)와 출력부(200)를 각각 구성하는 5개의 단위 광학체를 위쪽에서 아래쪽으로 순차적으로 제1 내지 제5단위 광학체(110a~110e, 210a~210e)라고 명명한다.

입력부(100)의 단위 광학체(110)의 마이크로 픽셀과 출력부(200)의 단위 광학체(210)의 마이크로 픽셀을 각각 광섬유(310)로 연결하게 되면 관측자(50)가 어느 위치에서 출력부(200) 측을 바라보더라도 출력부(200) 측에서 발산되는 빛이 마치 불투명 물체(60)를 통과한 것처럼 된다. 따라서 관측자는 불투명 물체(60)가 투명한 것처럼 보이게 되고 불투명 물체(60)의 후면에 존재하는 피사체(10,20,30)를 보는 것과 같은 효과를 가지게 된다.

한편 상술한 시선 결합장치는 다양한 방식으로 변형될 수 있는데 이하에서는 시선 결합장치의 다양한 실시예에 대해 설명한다.

이하에서 다른 실시예를 설명함에 있어 상술한 실시예에서 설명한 구성과 동일한 구성은 동일 참조번호를 사용하며 상술한 구성과 동일한 구성에 대해서는 그 설명을 생략한다.

도 4에 도시된 실시예에 따른 시선 결합장치의 입력부(100)는 하나의 단위 광학체(110)로 형성되고, 출력부(200)는 N개의 단위 광학체(210)로 형성되는 점이 상술한 실시예와 다르다.

이와 같이 시선 결합장치의 입력부(100)를 하나의 단위 광학체(110)로 형성하면 입력부(100)와 출력부(200)를 연결하는 연결부(300)를 구성하는 광섬유(310)의 개수를 줄일 수 있는 효과를 가진다.

도 4에 도시된 시선 결합장치를 관측자(50)로부터 거리가 먼 비행기와 같은 불투명 물체에 사용할 경우 비행기와 같은 불투명 물체는 투명하게 보일 수 있게 된다.

도 5에는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 시선 결합장치가 도시되어 있다.

도 5에 도시된 시선 결합장치에서 입력부(100)의 단위 광학체(110)에서 빛을 수광하는 수광부가 광학센서(121)로 형성된다. 그리고 상기 피사체(10,20,30)에서 발산되는 빛이 상기 광학센서(121)에 맺히도록 하는 초점 형성부(122)와, 상기 광학센서(121)와 상기 초점 형성부(122)를 감싸는 경통(123)을 구비한다. 그리고 상 기 광학센서(121)에 수광된 빛을 증폭시키는 증폭소자(124)를 구비한다. 상기 광학센서(121)에 수광된 빛을 증폭시키는 증폭소자(124)로는 빛을 발광하는 LED와 같은 발광소자가 사용될 수 있다.

이와 같이 입력부(100)를 형성하는 단위 광학체(110)가 광학센서(121) 및 증폭소자(124)를 구비함으로써 광학센서(121)에서 감지된 빛을 증폭소자(124)로 증폭시킨 후 출력부(200)로 전송할 수 있으므로 입력부(100)의 크기를 줄일 수 있으며 관측자(50)가 출력부(200) 측을 볼 때 불투명 물체(60)를 거의 100%에 가깝게 투명하게 할 수 있다.

도 6에는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 시선 결합장치가 도시되어 있다.

도 6에 도시된 바와 같이 입력부(100)의 단위 광학체(110)는 피사체(40)에서 발산되는 빛을 수광하는 광학센서(131)와, 상기 피사체(40)에서 발산되는 빛이 상기 광학센서(131)에 맺히도록 하는 초점 형성부(132)와, 상기 광학센서(131)와 상기 초점 형성부(132)를 감싸는 경통(133)을 구비한다.

그리고 출력부(200)의 단위 광학체(210)는 상기 입력부(100)의 광학센서(131)에 수광된 빛을 전달 받아 발산하는 발광부(231)가 적어도 하나의 LED, 플라즈마 또는 OLED 등의 디스플레이용 발광판으로 형성된다. 그리고 상기 발광부(231)에서 발산되는 빛을 집광한 후 발산시키는 초점 형성부(232)와, 상기 LED 발광판(231)과 초점 형성부(232)를 감싸는 경통(233)을 구비한다.

한편 상기 입력부(100)의 광학센서(131)와 출력부(200)의 LED 발광판(231)을 연결하는 연결부(300)는 통신버스(330)로 형성된다. 따라서 입력부(100)와 출력부(200)를 광섬유를 이용하여 연결할 때에 비해 상기 입력부(100)와 출력부(200)를 연결하는 선의 개수를 대폭 줄일 수 있다.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 시선 결합장치를 도시한 도면이다.

본 실시예에 따른 입력부(100)는 단위 광학체를 구비하는 대신에 복수개의 촬영용 카메라(140)를 구비한다.

그리고 연결부(300)는 상기 복수개의 촬영용 카메라(140)에서 촬영한 영상을 합성하여 입체 영상을 생성하는 입체영상생성 컴퓨터(340)와, 상기 입체영상생성 컴퓨터(340)에서 생성된 입체 영상신호를 출력부(200)로 분배하는 분배장치(341)를 구비한다.

복수개의 촬영용 카메라(140)를 이용하여 입체영상을 생성하는 것은 공지의 기술이므로 이에 대한 설명은 생략한다.

한편 분배장치(341)에 의해 분배된 입체 영상신호가 출력되는 출력부(200)는 상술한 복수개의 단위 광학체(210)로 구성될 수 있다.

이때 촬영용 카메라(140)가 촬영한 피사체(40)와 관측자(50)의 눈(51)을 연결하는 가상의 시선(L')을 설정할 수 있다.

상기 분배장치(341)가 상기 출력부(200)를 형성하는 복수개의 단위 광학체(210)로 입체 영상신호를 분배할 때, 출력부(200)를 형성하는 각 단위 광학체(210)의 마이크로픽셀에 가상의 시선(L')에 대응하는 입체 영상신호를 인가하여 주게 된다.

따라서 관측자(50)가 출력부(200)를 볼 때 피사체(40)에 대해 원근감을 느낄 수 있을 뿐만 아니라 관측자(50)가 피사체(40)를 보는 각도에 따라 피사체(40)가 보이는 각도도 달라지게 되어 피사체(40)가 관측자(50) 가까이서 실재하는 듯한 느낌을 가질 수 있게 된다.

도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 시선 결합장치를 도시한 도면이다.

도 8에서는 도 7과 동일한 구성은 동일 참조번호를 사용하였으며 도 7과 동일한 구성에 대해서는 그 설명을 생략한다.

도 8에 도시된 시선 결합장치가 도 7에 도시된 시선 결합장치와 다른 점은 출력부(200)를 복수개의 단위 광학체로 형성하는 대신에 플렉서블 디스플레이(flexible display: 240)로 형성한 점이다.

상기 플레서블 디스플레이(240)를 사람(65)이 착용하는 경우 상기 플렉서블 디스플레이(240)의 후면에서 사람(65)을 보는 관측자(50)에게 사람(65)이 투명한 효과를 줄 수 있어 시선 결합장치가 투명 망토와 같은 역할을 하게 된다.

도 9는 상술한 시선 결합장치가 임장감 구현이 가능한 TV로 사용된 예를 보인 것이다.

도 7에서 설명한 시선 결합장치를 이용하면 임장감 있는 영상을 제공하는 TV를 제공할 수 있다.

예를 들어 입력부(100)를 수백만 개의 마이크로 카메라로 구성하거나 2대 이상의 입체카메라로 구성하고, 출력부(200)를 수백만 개의 마이크로 TV로 형성된 디스플레이로 구성한다. 그리고 입력부(100)와 출력부(200)를 시선 결합이 되도록 영상처리장치와 분배장치로 형성된 연결부(300)로 서로 연결한다.

상기와 같이 구성된 시선결합장치에서 관측자(50)가 원거리에서 피사체(40)를 관측 시 동일한 피사체(40)라고 하여도 근거리에서보다 더 큰 디스플레이 면적(A)을 차지하나 관측각(θ)은 작아지게 된다. 또한 관측자(50)가 움직이면 피사체(40)의 영상도 관측자(50)가 움직이는 방향과 동일한 방향을 따라 움직이는 효과를 나타내게 된다.

따라서 관측자(50)가 출력부(200)를 볼 때 피사체(40)에 대해 원근감을 느낄 수 있을 뿐만 아니라 관측자(50)가 피사체(40)를 보는 각도에 따라 피사체(40)가 보이는 각도도 달라지게 되어 피사체(40)가 관측자(50) 가까이에 실재하는 듯한 느낌을 가질 수 있게 된다. 이는 기존의 입체 TV가 양안간 시각차에 의해 단순히 원근감만 제공하는 것과는 다른 특징으로서, 실제 피사체를 볼 때와 같은 완전한 입체감을 제공하게 된다.

이하에서는 상술한 실시예에 따른 시선 결합장치가 사용될 수 있는 예를 도 10 내지 도 12 참조하여 설명한다.

도 10은 상술한 시선 결합장치가 자동차의 상부 지지빔에 설치된 예를 보인 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 시선 결합장치의 입력부(100)와 출력부(200)가 자동차의 상부 지지빔(400)을 사이에 두고 설치되면 운전자가 자동차의 외부를 바라볼 때 자동차의 상부 지지빔(400)에 의해 보이지 않는 시각(invisual angle)까지도 볼 수 있게 되어 운전을 하는데 있어 편리하게 된다.

도 11은 상술한 시선 결합장치가 건물의 기둥 등에 사용된 예를 보인 것이다.

일반적으로 대형 공연장과 같은 경우 관객(70)이 무대(410)를 바라보는 시선이 가려지지 않도록 기둥이 없는 넓은 공간을 가지게 된다. 그러나 기둥이 없는 넓은 공간을 만들기 힘들기 때문에 건축 시공 시에 기둥이 없는 넓은 공간을 만들기 위해서는 고가의 건축비가 소요된다.

그러나 본 발명의 실시예에 따른 시선 결합장치를 사용하게 되면 대형 공연장과 같은 곳에 기둥이 없는 넓은 공간을 만들지 않아도 된다.

본 발명의 실시예에 따른 시선 결합장치의 입력부(100)와 출력부(200)를 각각 대형 공연장의 기둥(420)을 사이에 두고 설치하고 관객이 시선 결합장치의 출력부(200)를 보게 되면 관객(70)은 기둥(420)이 없는 것 같이 무대(410)를 바라볼 수 있다. 따라서 대형 공연장 등에서 기둥이 없는 넓은 공간을 만들기 위해 고가의 건축비를 사용하는 것을 방지할 수 있다.

도 12a 및 12b는 상술한 시선 결합장치가 돔형 공연장에 사용되는 예를 보인 것이다.

상술한 시선 결합장치의 입력부(100)를 배우들이 연기하는 돔 형태의 공연장으로 형성하고, 시선 결합장치의 출력부(200)를 관객들이 관람하는 돔 형태의 디스플레이로 형성한다.

이때 시선 결합장치의 연결부(300)는 도 12a에 도시된 바와 같이 입력부(100)와 출력부(200)를 유선으로 연결하거나 도 12b에 도시된 바와 같이 입력부(100)와 출력부(200)가 무선으로 연결되도록 무선통신장비(350)를 구비할 수 있다.

도 13은 상술한 시선 결합장치가 사방이 막힌 공간의 벽 및 천정에 설치된 예를 보인 것이다.

이와 같이 벽 및 천정의 외부에 시선 결합장치의 입력부(100)를 설치하고, 사방이 막힌 공간의 벽 및 천정에 시선 결합장치의 출력부(200)를 설치한다. 그리고 상기 입력부(100)와 출력부(200)를 연결부(300)로 연결한다.

이와 같이 사방이 막힌 공간의 벽 및 천정에 시선 결합장치를 설치하면 상기 공간 내부에서도 공간 외부의 정경 등을 임장감 있게 관측할 수 있는 효과를 가지게 된다.

이와 같은 시선 결합장치를 탱크나 지하 지휘시설 같은 곳에 설치하게 되면 밖을 관측하는 듯한 효과를 나타낼 수 있으므로 군사적 용도로도 활용할 수 있다.

도 14는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 시선 결합장치를 도시한 도면이다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 시선 결합장치는 피사체에서 발산되는 빛이 소정의 방향으로 입력되거나 출력되는 제1입출력부(500)와, 피사체에서 발산되는 빛이 소정의 방향으로 입력되거나 출력되는 제2입출력부(600)를 구비한다.

그리고 상기 제1입출력부(500)와 제2입출력부(600)는 연결부(700)에 의해 연결된다. 상기 연결부(700)는 상기 제1입출력부(500)와 제2입출력부(600) 중 어느 하나에서 입력된 빛이 입력된 방향과 일치되어 상기 제1입출력부(500)와 제2입출력부(600) 중 다른 하나로 출력되도록 빛을 전달한다.

이와 같이 제1입출력부(500) 및 제2입출력부(600)에서 각각 빛이 입력 및 출력이 되도록 상기 제1입출력부(500) 및 제2입출력부(600)는 각각 복수개의 광센서와 복수개의 발광소자를 구비한 디스플레이(510,610)로 형성될 수 있다.

그리고 상기 제1입출력부(500)의 디스플레이(510)와 제2입출력부(600)의 디스플레이(610)를 연결하는 연결부(700)는 영상처리 컴퓨터(710)와 통신버스(720)로 형성된다.

이와 같이 복수개의 광센서와 복수개의 발광소자를 구비하는 디스플레이(610,710)로 제1입출력부(500) 및 제2입출력부(600)를 구성하고 영상처리 컴퓨터(710) 및 통신버스(720)로 제1입출력부(500)와 제2입출력부(600)를 서로 연결하여 주면 관측자(50)가 모든 방향에서 시선 결합장치를 보더라도 시선 결합장치가 감싸고 있는 사람(65)은 투명하게 되므로 상기 시선 결합장치는 투명 옷과 같은 역 할을 하게 된다.

도 15는 도 14에 도시된 시선 결합장치의 변형례를 도시한 것으로 화상 회의장에 사용된 것을 도시하였다.

도 15에서는 제1입출력부(500)와 제2입출력부(600)가 각각 입체카메라(550,650)와 디스플레이(560,660)를 구비하도록 하였다.

그리고 연결부(700)는 제1입출력부(500)와 제2입출력부(600)를 무선 통신으로 연결하는 무선통신장비(710)로 형성된다. 이때 연결부(700)는 제1입출력부(500)와 제2입출력부(600)가 시선 결합되도록 연결하게 된다.

이와 같은 구성을 통해 원거리에서 화상 회의가 가능하게 되며, 상기 디스플레이(560,660)를 통해 상대방을 볼 때 원근감뿐만 아니라 임장감도 느낄 수 있게 된다.

이상에서 본 발명의 일 실시예에 따른 시선 결합장치에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 시선 결합장치의 개념을 나타낸 도면.

도 2a 내지 2c는 도 1의 시선 결합장치에 사용되는 단위 광학체를 형성하는 실시예를 보인 도면.

도 3은 단위 광학체의 초점 형성부가 핀홀(pin-hole)로 형성되는 실시예를 보인 도면.

도 4는 시선 결합장치의 입력부가 하나의 단위 광학체로 형성되는 실시예를 보인 도면.

도 5는 시선 결합장치의 입력부를 형성하는 단위 광학체가 광학센서 및 증폭소자를 구비하는 실시예를 보인 도면.

도 6은 시선 결합장치의 입력부와 출력부가 통신버스로 연결된 실시예를 보인 도면.

도 7은 시선 결합장치의 입력부가 복수개의 촬영용 카메라로 형성되고, 연결부가 입체영상생성 컴퓨터 및 입체 영상신호를 출력부로 형성되는 실시예를 보인 도면.

도 8는 시선 결합장치의 출력부가 플렉서블 디스플레이로 형성되는 실시예를 보인 도면.

도 9는 시선 시선 결합장치가 임장감 구현이 가능한 TV로 사용된 예를 보인 도면.

도 10은 상술한 시선 결합장치가 자동차의 상부 지지빔에 설치된 예를 보인 도면.

도 11은 상술한 시선 결합장치가 건물의 기둥 등에 사용된 예를 보인 도면.

도 12a 내지 12b는 상기 시선 결합장치가 돔형 공연장에 사용된 예를 보인 도면.

도 13은 상술한 시선 결합장치가 사방이 막힌 공간에 사용된 예를 보인 도면.

도 14는 상술한 시선 결합장치가 투명 옷으로 사용된 예를 보인 도면.

도 15는 상술한 시선 결합장치가 화상 회의장에 사용된 예를 보인 도면.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

100: 입력부 110, 210: 단위 광학체

200: 출력부 300: 연결부

Claims (20)

1. 피사체에서 발산되는 빛이 소정의 방향을 가지고 입력되는 입력부와,

   상기 입력부에서 입력된 빛을 받아 소정의 방향으로 내보내는 출력부와,

   상기 피사체에서 발산되어 상기 입력부로 입력된 빛이 상기 소정의 방향과 일치되어 상기 피사체를 관측하는 관측자에게 전달되도록 상기 입력부에 입력된 빛을 상기 출력부로 전달하는 연결부를 구비하고,

   상기 입력부는,

   상기 피사체에서 발산되는 빛을 수광하는 수광부와,

   상기 피사체에서 발산되는 빛이 상기 수광부에 맺히도록 하는 초점 형성부와,

   상기 수광부와 상기 초점 형성부를 감싸는 경통을 포함하는 단위 광학체

   를 구비하며,

   상기 출력부는,

   플렉서블 디스플레이(flexible display)로 형성되고,

   상기 연결부는,

   상기 입력부에서 획득한 영상을 합성하여 입체 영상을 생성하는 입체영상생성 컴퓨터와,

   상기 입체영상생성 컴퓨터에서 생성된 입체 영상신호를 상기 출력부로 분배하는 분배장치

   를 구비하고,

   상기 출력부로 전달된 빛이 상기 피사체에서 상기 입력부까지의 이동 경로의 연장선을 따라 발산됨으로써, 상기 피사체에서 발산된 빛이 상기 관측자의 눈을 향해 직진하는 효과를 나타내도록 하는 것을 특징으로 하는 시선(Line Of Sights) 결합장치.
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서,

   상기 수광부는 적어도 하나의 광센서로 형성되는 것을 특징으로 하는 시선 결합장치.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 광센서에서 수광된 빛을 증폭시키는 증폭소자를 더 구비하는 시선 결합장치.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 초점 형성부는 적어도 하나의 렌즈를 포함하는 시선 결합장치.
6. 제 5항에 있어서,

   상기 렌즈는 원형인 것을 특징으로 하는 시선 결합장치.
7. 제 5항에 있어서,

   상기 렌즈는 다각형인 것을 특징으로 하는 시선 결합장치.
8. 제 1항에 있어서,

   상기 경통은 원형인 것을 특징으로 하는 시선 결합장치.
9. 제 1항에 있어서,

   상기 경통은 다각형인 것을 특징으로 하는 시선 결합장치.
10. 제 1항에 있어서,

    상기 초점 형성부는 핀홀을 포함하는 시선 결합장치.
11. 삭제
12. 삭제
13. 삭제
14. 삭제
15. 삭제
16. 삭제
17. 삭제
18. 삭제
19. 삭제
20. 삭제

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