KR101290237B1

KR101290237B1 - 공간 영상 투영 장치

Info

Publication number: KR101290237B1
Application number: KR1020120026062A
Authority: KR
Inventors: 김은수; 김승철
Original assignee: 광운대학교 산학협력단
Priority date: 2012-03-14
Filing date: 2012-03-14
Publication date: 2013-07-30

Abstract

영상 투영 장치는 공간 영상을 수신하는 수신부, 공간 영상을 디스플레이하여 빛을 투사하는 모니터, 공간 영상을 모니터가 디스플레이하도록 제어하는 제어부 및 빛을 투과 또는 반사하여 상기 공간 영상을 투영시키는 투영부를 포함한다.

Description

공간 영상 투영 장치{APPARATUS FOR PROJECTING SPACE IMAGE}

본 발명은 공간 영상 투영 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 공간 영상을 투영부를 통해 공간 상에 투영하는 기술에 관한 것이다.

공간 영상이란 2차원 평면 영상과는 달리 깊이를 표현한다. 공간 영상을 사람의 양안이 인식할 경우, 사람은 입체감을 느낄 수 있다.

공간 영상 투영 장치는 상술한 바와 같은 공간 영상을 투영하여 사람에게 실물을 보는 것 같은 입체감을 제공한다.

공간 영상 투영을 위한 방법으로는 반투과 미러를 이용하여 영상을 공중에 투영되게 하는 방법이 있다. 반투과 미러를 이용하는 경우, 사용자가 공간 영상을 인식할 수 있는 시야각이 넓고, 공간 영상의 왜곡이 적다. 하지만, 종래의 공간 영상 투영 장치는 디스플레이어에서 투사된 빛을 사용자가 직접 인식할 수 있어 공중에 투영된 공간 영상 이외 디스플레이어에서 출력된 영상을 같이 보게 됨으로써 사용자에게 현실감을 떨어뜨리는 문제가 있다. 또한 종래의 공간 영상 투영 장치는 반투과 미러의 뒤쪽에 공간 영상이 투영되어 사용자가 공간 영상에 손을 접근시키는 등의 인터렉션 활동이 불가하다는 점이 있다. 물론, 공간 영상의 투영에서 인터렉션은 중요한 요소이기 때문에, 반투과 미러와 디스플레이어 간의 거리, 반투과 미러와 투영 광학계 간의 거리, 반투과 미러의 대형화 등으로 인터렉션이 가능하도록 구성될 수 있으나, 공간 영상 장치가 너무 거대해지는 문제가 있다. 따라서, 종래의 공간 영상 투영 장치는 사용자의 인터렉션을 제공하기 위해 각 구성요소를 크게 제작하여야 하기 때문에 제작 단가가 아주 높아지고, 설치를 위한 공간이 많이 소요되는 문제가 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 사용자와 공간 영상이 투영되는 지점 간의 장애물이 없는 공간 영상 투영 장치를 제공하는데 있다.

또한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 구성 요소의 크기 및 설치에 필요한 공간을 소형화할 수 있는 공간 영상 투영 장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 공간 영상을 수신하는 수신부; 상기 공간 영상을 디스플레이하여 빛을 투사하는 디스플레이부; 및 상기 디스플레이부의 측면에 위치하고, 상기 빛을 반사하여 상기 디스플레이부의 전방의 공간 상에 상기 공간 영상을 투영하는 투영부를 포함하는 공간 영상 투영 장치가 제공된다.

상기 투영부의 길이 방향 축과 상기 디스플레이부의 길이 방향 축 간의 각도는 예각으로 형성될 수 있다.

상기 투영부는 볼록 렌즈, 볼록 렌즈 배열, 오목 미러, 오목 미러 배열 중 어느 하나일 수 있다.

공간 영상 투영 장치는 디스플레이부로부터 발생한 빛이 상기 투영부를 통해 상기 공간까지의 도달하기 위한 경로의 거리 차에 따라 상기 상기 공간 영상을 보정하여 상기 디스플레이부로 전송하는 제어부를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 공간 영상을 수신하는 수신부; 상기 공간 영상을 디스플레이하여 빛을 투사하는 디스플레이부; 상기 디스플레이부의 일측에 위치하고, 상기 빛을 반사하여 상기 디스플레이부의 전방의 공간 상에 상기 공간 영상을 투영하는 투영부; 및 상기 공간 영상이 제1 영상 및 제2 영상의 영역을 격순으로 포함하는 영상일 경우, 상기 제1 영상과 상기 제2 영상이 투사되는 방향을 상이하도록 하는 투과부를 포함하는 공간 영상 투영 장치가 제공된다.

상기 투영부의 길이 방향 축이 상기 디스플레이부의 길이 방향 축과의 각도는 둔각으로 형성될 수 있다.

상기 투과부는 렌티큘러 렌즈 배열(Lenticular lens array) 또는 시차 장벽(Parallax barrier)일 수 있다.

상기 투과부가 사치 장벽일 경우, 상기 투과부는 상기 디스플레이부를 통해 투사된 빛 중 상기 디스플레이부의 일측으로 투사된 제1 영상에 상응하는 빛을 투과시키고, 상기 디스플레이부의 타측으로 투사된 제1 영상에 상응하는 빛을 차단하고, 상기 디스플레이부의 타측으로 투사된 상기 제2 영상에 상응하는 빛을 투과시키고, 상기 디스플레이부의 일측으로 투사된 상기 제2 영상에 상응하는 빛을 차단할 수 있다.

상기 투과부가 렌티큘러 렌즈 배열일 경우, 상기 투과부는 상기 디스플레이부를 통해 투사된 빛 중 제1 영상에 상응하는 빛을 상기 디스플레이부의 일측으로 굴절시키고, 상기 디스플레이부를 통해 투사된 빛 중 제2 영상에 상응하는 빛을 상기 디스플레이부의 타측으로 굴절시킬 수 있다.

상기 디스플레이부로부터 발생한 빛이 상기 투영부를 통해 상기 공간까지의 도달하기 위한 경로의 거리 차에 따라 상기 상기 공간 영상을 보정하여 상기 디스플레이부로 전송하는 제어부를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 사용자와 공간 영상이 투영되는 지점 간의 장애물이 없어, 사용자가 투영된 공간 영상에 손을 접근시키는 등의 인터렉션을 제공할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 저가로 제조 가능한 소형의 구성 요소로 공간 영상을 투영할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 좁은 공간에 설치 가능한 공간 영상 투영 장치를 제공할 수 있다.

도 1은 공간 영상 투영 장치를 예시한 블록도.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 공간 투영 장치의 디스플레이부 및 투영부를 예시한 도면.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 공간 투영 장치의 디스플레이부 및 투영부를 예시한 도면.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 공간 영상 투영 장치의 시차 장벽을 예시한 도면.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 공간 영상을 보정하는 과정을 설명하기 위한 도면.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시 형태에 대하여 구체적으로 설명한다. 본 명세서의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 명세서의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

또한 본 발명의 실시예에 나타나는 구성부들은 서로 다른 특징적인 기능들을 나타내기 위해 독립적으로 도시되는 것으로, 각 구성부들이 분리된 하드웨어나 하나의 소프트웨어 구성단위로 이루어짐을 의미하지 않는다. 즉, 각 구성부는 설명의 편의상 각각의 구성부로 나열하여 포함한 것으로 각 구성부 중 적어도 두 개의 구성부가 합쳐져 하나의 구성부로 이루어지거나, 하나의 구성부가 복수 개의 구성부로 나뉘어져 기능을 수행할 수 있고 이러한 각 구성부의 통합된 실시예 및 분리된 실시예도 본 발명의 본질에서 벗어나지 않는 한 본 발명의 권리범위에 포함된다.

또한, 일부의 구성 요소는 본 발명에서 본질적인 기능을 수행하는 필수적인 구성 요소는 아니고 단지 성능을 향상시키기 위한 선택적 구성 요소일 수 있다. 본 발명은 단지 성능 향상을 위해 사용되는 구성 요소를 제외한 본 발명의 본질을 구현하는데 필수적인 구성부만을 포함하여 구현될 수 있고, 단지 성능 향상을 위해 사용되는 선택적 구성 요소를 제외한 필수 구성 요소만을 포함한 구조도 본 발명의 권리범위에 포함된다.

도 1은 공간 영상 투영 장치를 예시한 블록도이다.

공간 영상 투영 장치는 수신부(110), 제어부(120), 디스플레이부(130) 및 투영부(140)를 포함한다.

수신부(110)는 공간 영상을 외부 장치로부터 수신한다. 이 때, 외부 장치는 공간 영상을 저장하는 저장 매체를 포함하는 장치일 수 있다.

제어부(120)는 공간 영상을 디스플레이부(130)로 전송하여 디스플레이부(130)가 공간 영상을 디스플레이하도록 제어한다. 이 때, 제어부(120)는 공간 영상을 미리 지정된 패턴에 따라 보정하여, 공간 영상이 투영되었을 때 디스플레이부(130)와 투영부(140)가 배치된 위치에 따라 발생하는 왜곡을 감소시킬 수 있다. 추후 도 5를 참조하여 공간 영상을 보정하는 과정을 상세히 설명하도록 한다.

디스플레이부(130)는 공간 영상을 디스플레이하여 빛을 투사한다. 이 때, 디스플레이부는 일반 평면 디스플레이어거나, 회전스크린 방식의 체적형 3D 디스플레이어, 적층형 3D 디스플레이어, 집적영상 기반 3D 디스플레이어, 홀로그램 기반 3D 디스플레이어 등일 수 있다. 또한, 디스플레이부(130)는 전방에 시차 장벽(Parallax Barrier)을 구비할 수 있다.

투영부(140)는 볼록 렌즈, 오목 미러, 볼록 렌즈 배열, 오목 미러 배열, 오목렌즈, 오목렌즈 배열 및 투명 재질의 구체 중 어느 하나일 수 있다.

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 공간 투영 장치의 디스플레이부 및 투영부를 예시한 도면이다.

도 2를 참조하면, 공간 투영 장치의 디스플레이부(130)는 하단에 위치하여 공간 영상을 디스플레이하여 빛을 투사한다. 디스플레이부(130)가 투사한 빛 중 일부는 투영부(140)로 투사될 수 있다.

투영부(140)는 디스플레이부(130)로부터 투사된 빛을 반사하여 디스플레이부(130) 상에 위치한 특정 공간에 공간 영상을 투영한다.

예를 들어, 디스플레이부(130)에서 투사된 빛은 투영부(140)에서 반사되어 디스플레이부(130) 상에 특정 공간에 공간 영상이 투영된다. 따라서, 사용자와 투영된 공간 영상 간의 방해물이 없기 때문에 사용자는 투영된 공간 영상에 손으로 만지는 등의 접근을 시도할 수 있다.

이 때, 디스플레이부(130)의 길이 방향 축(210)과 투영부(140)의 길이 방향 축(220) 간의 각도는 예각을 형성하는 것이 바람직하다. 디스플레이부(130)의 길이 방향 축과 투영부(140)의 길이 방향 축 간의 각도가 예각을 형성하는 경우, 공간 상에 투영된 공간 영상의 왜곡이 적어질 수 있다.

즉, 디스플레이부(130)의 길이 방향 축(210)과 투영부(140)의 길이 방향 축(220) 간의 각도가 직각 또는 둔각을 형성하는 경우, 디스플레이부(130)에 포함된 각 발광소자에서 투영부(140) 간의 거리 편차가 커지기 때문에 투영부(140)에 의해 투영된 공간 영상의 왜곡이 크다. 하지만, 디스플레이부(130)의 길이 방향 축과 투영부(140)의 길이 방향 축 간의 각도가 예각을 형성하는 경우, 디스플레이부(130)에 포함된 각 발광소자에서 투영부(140) 간의 거리 편차가 작아질 수 있다.

도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 공간 투영 장치의 디스플레이부 및 투영부를 예시한 도면이다.

도 3을 참조하면, 공간 투영 장치의 디스플레이부(130)는 하단에 위치하여 공간 영상을 디스플레이하여 빛을 투사한다.

이 때, 디스플레이부(130)의 전면에는 시차 장벽(Parallax barrier)이 위치한다. 시차 장벽은 디스플레이부(130)로부터 발광된 빛을 투사 방향을 조정하여 복수의 영상에 대한 빛의 투사 방향이 상이하도록 할 수 있다. 추후 도 4를 참조하여 시차 장벽에 대해 상세히 설명하도록 한다.

이 때, 디스플레이부(130)의 길이 방향 축(210)과 투영부(140)의 길이 방향 축(220) 간의 각도는 둔각을 형성하는 것이 바람직하다.

도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 공간 영상 투영 장치의 시차 장벽을 예시한 도면이다.

도 4를 참조하면, 시차 장벽(420)은 빛을 차단하는 차단 영역과 빛을 투과시키는 투과 영역이 격순으로 반복 배치된 차단막이다. 시차 장벽(420)은 디스플레이부(130)의 전면에 위치할 수 있다.

이 때, 디스플레이부(130)가 수신한 공간 영상이 두 영상에 상응하는 픽셀을 격순으로 배치한 영상일 경우, 디스플레이부(130)가 투사한 빛은 영상에 따라 투사되는 방향이 상이하다. 예를 들어, A 영상과 B 영상의 픽셀이 격순으로 배치된 영상을 디스플레이부(130)가 디스플레이하여 빛을 투사할 경우, 시차 장벽(420)은 A 영상에 상응하는 픽셀에 해당하는 빛을 C 방향으로 투사되도록 하고, 타 방향으로 투사되는 것을 차단할 수 있다. 또한 시차 장벽(420)은 B 영상에 상응하는 픽셀에 해당하는 빛을 D 방향으로 투사되도록 하고, 타 방향으로 투사되는 것을 차단할 수 있다. 따라서 시차 장벽(820)을 투과한 A 영상은 C 방향으로만 투사되고, B 영상은 D 방향으로만 투사될 수 있다. 이에 C 방향에 위치한 사용자는 A 영상만을 인식할 수 있고, D 방향에 위치한 사용자는 B 영상만을 인식할 수 있다.

따라서, 도 3을 참조하여 상술한 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 공간 영상 투영 장치의 디스플레이부(130)에서 투사된 빛 중 A 영상에 상응하는 빛은 투영부(140)로 투사되고, B 영상에 상응하는 빛은 사용자로 투사될 수 있다.

이에 따라, 사용자는 A 영상이 공간 상에 투영된 것을 인식할 수 있고, B 영상이 디스플레이부(130)에서 출력되는 것으로 인식할 수 있다. 예를 들어, 박물관에 본 발명의 제2 실시예에 따른 공간 영상 장치가 설치될 경우, A 영상으로 전시물에 대한 공간 영상을 투사하고 B 영상으로 전시물에 대한 설명 영상을 투사하여, A 영상에 대한 현실감을 무너뜨리지 않고 별도의 B 영상이 출력될 수 있다.

또한, 구현 방법에 따라 시차 장벽은 렌티큘러 렌즈 어레이로 대체될 수 있다. 렌티큘러 렌즈 어레이는 시차 장벽과 마찬가지로 A 영상과 B 영상의 픽셀이 격순으로 배치된 영상에서 A 영상과 B 영상 각각이 투사되는 방향을 상이하도록 하는 역할을 수행한다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 공간 영상을 보정하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.

도 5를 참조하면, 제어부(120)는 수신부(110)로부터 수신한 공간 영상(510)을 미리 지정된 패턴으로 보정한 보정 영상(520)를 생성할 수 있다. 예를 들어, 도 2를 참조하여 상술한 바와 같이, 240의 경로는 250의 경로에 비해 거리가 짧다. 이에 따라 공간 영상(510)을 보정없이 디스플레이부(130)가 투영할 경우, 530과 같이 영상이 왜곡되어 투영될 수 있다. 제어부(120)는 이에 대비하여 공간 영상(510)을 미리 지정된 패턴에 따라 보정된 공간 영상인 보정 영상(520)를 생성할 수 있다. 이 때, 미리 지정된 패턴은 투영부(140)에 의해 투영되는 공간 영상(510)이 왜곡되는 형태에 대응하여 설정될 수 있다. 예를 들어, 미리 지정된 패턴은 공간 영상(510)의 상단의 길이가 하단의 길이보다 짧도록 보정하는 패턴일 수 있다. 제어부(120)는 보정 영상(520)을 디스플레이부(130)로 전송할 수 있다. 디스플레이부(130)는 보정 영상(520)을 공간 상에 투영한다. 이 때, 경로 240, 250의 길이 차이에 의해 보정 영상(520)은 540과 같이 공간 영상(510)과 유사한 형태로 투영될 수 있다.

상술한 실시예는 다양한 양태의 예시들을 포함한다. 다양한 양태들을 나타내기 위한 모든 가능한 조합을 기술할 수는 없지만, 해당 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자는 다른 조합이 가능함을 인식할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명은 이하의 특허청구범위 내에 속하는 모든 다른 교체, 수정 및 변경을 포함한다고 할 것이다.

Claims

공간 영상을 수신하는 수신부;
상기 공간 영상을 디스플레이하여 빛을 투사하는 디스플레이부;
상기 디스플레이부의 측면에 위치하고, 상기 빛을 반사하여 상기 디스플레이부의 전방의 공간 상에 상기 공간 영상을 투영하는 투영부; 및
상기 디스플레이부로부터 발생한 빛이 상기 투영부를 통해 상기 공간까지의 도달하기 위한 경로의 거리 차에 따라 상기 공간 영상을 보정하여 상기 디스플레이부로 전송하는 제어부를 포함하는 공간 영상 투영 장치.
제1 항에 있어서,
상기 투영부의 길이 방향 축과 상기 디스플레이부의 길이 방향 축 간의 각도는 예각으로 형성되는 것을 특징으로 하는 공간 영상 투영 장치.
제1 항에 있어서,
상기 투영부는 볼록 렌즈, 볼록 렌즈 배열, 오목 미러, 오목 미러 배열 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 공간 영상 투영 장치.
삭제
공간 영상을 수신하는 수신부;
상기 공간 영상을 디스플레이하여 빛을 투사하는 디스플레이부;
상기 디스플레이부의 일측에 위치하고, 상기 빛을 반사하여 상기 디스플레이부의 전방의 공간 상에 상기 공간 영상을 투영하는 투영부; 및
상기 공간 영상이 제1 영상 및 제2 영상의 영역을 격순으로 포함하는 영상일 경우, 상기 제1 영상과 상기 제2 영상이 투사되는 방향을 상이하도록 하는 투과부
를 포함하되,
상기 디스플레이부로부터 발생한 빛이 상기 투영부를 통해 상기 공간까지의 도달하기 위한 경로의 거리 차에 따라 상기 공간 영상을 보정하여 상기 디스플레이부로 전송하는 제어부를 더 포함하는 공간 영상 투영 장치.
제5 항에 있어서,
상기 투영부의 길이 방향 축이 상기 디스플레이부의 길이 방향 축과의 각도는 둔각으로 형성되는 것을 특징으로 하는 공간 영상 투영 장치.
제5 항에 있어서,
상기 투과부는 렌티큘러 렌즈 배열(Lenticular lens array) 또는 시차 장벽(Parallax barrier)인 것을 특징으로 하는 공간 영상 투영 장치.
제7 항에 있어서,
상기 투과부가 시차 장벽일 경우, 상기 투과부는
상기 디스플레이부를 통해 투사된 빛 중 상기 디스플레이부의 일측으로 투사된 제1 영상에 상응하는 빛을 투과시키고,
상기 디스플레이부의 타측으로 투사된 제1 영상에 상응하는 빛을 차단하고,
상기 디스플레이부의 타측으로 투사된 상기 제2 영상에 상응하는 빛을 투과시키고,
상기 디스플레이부의 일측으로 투사된 상기 제2 영상에 상응하는 빛을 차단하는 것
을 특징으로 하는 공간 영상 투영 장치.
제7 항에 있어서,
상기 투과부가 렌티큘러 렌즈 배열일 경우, 상기 투과부는
상기 디스플레이부를 통해 투사된 빛 중 제1 영상에 상응하는 빛을 상기 디스플레이부의 일측으로 굴절시키고,
상기 디스플레이부를 통해 투사된 빛 중 제2 영상에 상응하는 빛을 상기 디스플레이부의 타측으로 굴절시키는 것
을 특징으로 하는 공간 영상 투영 장치.
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