KR101432339B1 - 경면 반사를 줄이기 위한 광원 교번 - Google Patents

경면 반사를 줄이기 위한 광원 교번 Download PDF

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Abstract

조명 교변하는 인터랙티브 디스플레이가 경면 반사를 감소시키거나 상쇄하기 위해 사용된다. 인터랙티브 디스플레이는 하나 이상의 디스플레이 층 뒤에 위치된 복수의 조명 및 적어도 하나의 카메라를 포함한다. 인터랙티브 디스플레이는 인터랙티브 디스플레이의 교번 위상을 제어하는 위상 관리 메커니즘을 사용한다. 제1 위상에 있는 경우, 제1 조명은 제2 조명보다 도미네이팅하도록 제어된다. 제2 위상에 있는 경우, 제2 조명은 제1 조명보다 도미네이팅하도록 제어된다. 이후에, 통합된 이미지는 제1 및 제2 이미지의 조합을 사용하여 형성된다. 통합된 이미지는 단독의 제1 및 제2 이미지와 비교해서 감소되거나 제거된 경면 반사를 가진다.
경면 반사, 인터랙티브 디스플레이, 교체 위상

Description

경면 반사를 줄이기 위한 광원 교번{ALTERNATING LIGHT SOURCES TO REDUCE SPECULAR REFLECTION}
본 발명은 조명을 교번하여 경면 반사를 감소시키거나 상쇄하는 인터랙티브 디스플레이에 관한 것이다.
많은 컴퓨팅 시스템 및 기타 장치들의 기능은 디스플레이를 사용하는 정보의 효과적인 디스플레이에 의존한다. 더 최근에, 디스플레이는 직접 입력 장치로 인터랙티브 방식(interactive manner)으로도 사용되고 있다. 예를 들어, 디스플레이는 디스플레이에 접촉된 부분을 검출하기 위해 터치 감지 저항(touch sense resistive) 및/또는 용량성 배열(capacitive array)이 장착될 수 있다.
일부 종래의 인터랙티브 디스플레이는, 투명하거나 반투명한 재료로 된 하나 이상의 층을 포함하는 디스플레이 뒤에 카메라가 위치되는 "비전 캡쳐(vision capture)" 기술을 사용한다. 적외선 조명이 디스플레이의 전면에 있거나 또는 디스플레이와 접촉하는 물체를 밝히기 위해 디스플레이 뒤에 위치될 수 있다. 물체로부터 반사되는 조명광(즉, 조명으로부터 유래한 빛)은 반사된 빛의 사진(picture)을 찍는 카메라로 다시 수신된다. 사진은 시스템에 대한 전자 입력으로 찍힌다. 디스플레이의 전면에 있는 물체의 위치는 카메라에 의해 찍힌 그 이미 지에 영향을 주기때문에, 물체는 시스템으로 정보를 입력하기 위해 사용될 수 있다.
조명광의 일부는 물체에서 반사되지 않지만, 디스플레이를 형성하는 투명한 또는 반투명한 층(들)의 상대적으로 평평한 표면에서 반사된다. 그 결과, 카메라는 디스플레이의 특정 영역에서 상대적으로 강한 집중적인 경면 반사를 수신할 것이다. 경면 반사가 매우 강력해서, 경면 반사 영역 내의 입력 물체로부터 실제로 반사되는 임의의 이미지를 구별하는 것이 어려울 수 있다. 심지어 경면 반사는 그 특정 영역에서 카메라를 포화(saturate)시킬 수 있다. 이러한 효과는 사람이 화창한 날에 얕은 연못을 내려다보는 상황과 다소 유사하다. 사람은 태양이 눈부시게 반사하는 곳 또는 그에 가까운 영역을 제외하고 연못의 바닥을 볼 수 있을 것이다.
따라서, 경면 반사는 입력으로 인터랙티브 디스플레이를 사용하는 능력에 악영향을 줄 수 있고, 특히 입력 물체가 카메라가 경면 반사를 경험하는 영역에 위치하는 경우 악영향을 줄 수 있다.
비록 요구되는 것은 아니나, 본 발명의 실시예는 경면 반사를 감소시키거나 상쇄하기 위해 조명을 교번하는 것이 사용되는 인터랙티브 디스플레이에 관한 것이다. 인터랙티브 디스플레이는 하나 이상의 디스플레이 층 뒤에 위치한 복수의 조명 및 적어도 하나의 카메라를 포함한다. 인터랙티브 디스플레이는 인터랙티브 디스플레이의 조명 위상을 제어하는 위상 관리 메커니즘을 사용한다. 제1 위상 동안, 제1 조명은 제2 조명에 도미네이팅(dominate)하도록 제어된다. 예를 들어, 제1 조명은 켜질 수 있고, 제2 조명은 꺼질 수 있다. 이 상태에서, 카메라는 이미지를 찍게 된다. 제2 위상 동안, 제2 조명이 제1 조명에 도미네이팅하도록 제어된다.
통합 이미지(consolidated image)는 그 후에 제1 및 제2 이미지의 조합을 사용하여 형성된다. 통합 이미지는 제2 이미지의 일부를 사용하여 제1 이미지로부터의 경면 반사가 덜 강조되고(deemphasize) 심지어 상쇄되도록 또는 그 반대가 되도록 형성될 수 있다. 광원이 그 경면 반사가 중복되지 않도록 위치되는 경우, 경면 반사의 효과는 완화되거나 심지어 제거될 수 있다.
이 요약은 이하의 상세 설명에 추가로 기술되는 단순화된 형태의 개념 중 하나를 선택하여 소개하기 위해 제공한다. 이 요약은 특허청구범위의 청구 대상의 핵심적인 특징 또는 필수적인 특징을 식별하기 위한 것이 아니며, 특허청구범위의 청구 대상의 범위를 결정하는데 도움으로 사용하기 위함도 아니다.
첨부된 도면은 본 발명의 실시예를 보다 구체적으로 설명하기 위해 사용된다. 이러한 도면은 단지 본 발명의 일반적인 실시예를 도시하기 위함이며, 따라서 그 범위를 한정하려는 것이 아님을 이해하고, 실시예는 첨부된 도면을 사용하여 구체적이고 상세하게 설명되고 기술될 것이다.
도 1은 인터랙티브 디스플레이의 구성요소가 필수적으로 실제 크기로 도시되지 않은, 본 발명의 원리를 따르는 인터랙티브 디스플레이의 측면도를 도시하는 도면.
도 2는 (더 많은 수도 있으나) 적어도 두 개의 조명 위상을 포함하는 인터랙티브 디스플레이에서 조명 위상을 제어하기 위한 위상 제어 메커니즘을 위한 상태 변경도를 도시하는 도면.
도 3A는 제1 조명 위상 동안 카메라에 의해 캡쳐될 수 있는 경면 반사의 이미지를 도시하는 도면.
도 3B는 제2 조명 위상 동안 카메라에 의해 캡쳐될 수 있는 경면 반사의 이미지를 도시하는 도면.
도 4A는 두 개의 위상 조명 시퀀스의 예시적인 타임 시퀀스를 도시하는 도면.
도 4B는 세 개의 위상 조명 시퀀스의 예시적인 타임 시퀀스를 도시하는 도면.
도 4C는 네 개의 위상 조명 시퀀스의 예시적인 타임 시퀀스를 도시하는 도면.
도 4D는 다른 네 개의 위상 조명 시퀀스의 예시적인 타임 시퀀스를 도시하는 도면.
도 5A는 본 발명의 예시적인 특정 실시예에 따라 상호배치된 조명 및 카메라의 배열의 정면도.
도 5B는 도 5A의 상호배치된 조명 및 카메라의 사용에 대한 예시적인 네 개의 위상 조명 시퀀스를 도시하는 도면.
도 6은 본 발명의 원리에 따른 조명 위상 관리 메커니즘의 구성요소를 개략 적으로 도시하는 도면.
도 7은 본 발명의 원리에 따라 이미지를 구성하는 방법의 순서도.
도 8은 디스플레이 층 뒤에 단일 조명 및 단일 카메라만을 포함하는 인터랙티브 디스플레이를 도시하는 도면.
본 발명의 실시예들은 조명 위상(illumination phases)을 교번(alternating)함으로써 경면 반사(specular reflections)를 줄이는 인터랙티브 디스플레이로 확대된다(extend to). 도 8은 하나 이상의 디스플레이 층(810) 뒤에 위치한 단일 조명(802)만을 가지는 인터랙티브 디스플레이(800)를 사용하는 일부 문제점들을 도시한다. 인터랙티브 디스플레이(800)는 디스플레이된 빛이 방출되는 것으로부터 하나 이상의 투명한 또는 반투명한 층(810) 상의 물체의 위치에 의해 입력을 수신하도록 구성된다. 도 8에서 크게 도시되지 않은 이러한 디스플레이 메커니즘과 별도로, 인터랙티브 디스플레이(800)는 이미지 메커니즘을 포함한다. 특히, 조명(802)은 일반적으로 디스플레이 동작을 방해하지 않도록 디스플레이되는 빛과 동일한 스펙트럼이 아닌 빛을 방출한다.
조명(802)은 많은 방향으로 빛을 방출한다. 이 빛 중의 일부는 디스플레이로부터 방출되나, 디스플레이된 이미지와 다른 주파수 스펙트럼이기 때문에 디스플레이 작동을 방해하지 않는다. 다른 빛이 디스플레이 층(810)의 전면 표면에 (즉, 도 8의 상위 표면 위에) 위치된 물체로부터 반사되고, 따라서, 반사된 빛은 디스플레이의 전면의 물체에 관한 정보를 나타낸다. 다른 빛이 디스플레이 층(810)의 평 평한 표면으로부터 반사되고, 따라서 디스플레이 전면의 물체에 관한 정보를 나타내지는 않는 단순한 경면 반사이다.
예를 들어, 경면 반사의 간섭을 도시하기 위해, 빛의 세 가지 레이(ray)(821, 822, 823)가 조명(802)으로부터 방출되는 것으로 도시된다. 레이(821, 822)는 디스플레이(810)의 전면에 있는 물체로부터 반사되고, 따라서 유효한 입력 정보를 나타낸다. 반면, 레이(823)는 디스플레이 층(810)의 평평한 표면에서 반사되고, 따라서 경면 반사를 나타낸다. 따라서, 경면 반사는 물체A의 대략적인 영역에서 카메라(801)에 의해 관찰될 수 있다. 따라서, 물체A는 관찰가능하지 않을 수 있고, 카메라(801)에 의해 관찰하기 어려울 수 있다. 반면, 물체B는 경면 반사의 영역에 가깝지 않고, 따라서 경면 반사에 대한 고려 없이 관찰될 수 있다. 따라서, 인터랙티브 디스플레이(800)는 입력 물체가 경면 반사에 대응하는 디스플레이의 특정 영역에 위치하는 경우 적절하게 작동하지 않을 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 인터랙티브 디스플레이(100)를 도시한다. 도시된 것보다 많은 조명 및 카메라가 있을 수 있으나, 인터랙티브 디스플레이(100)는 각각이 투명한 또는 반투명한 디스플레이 층(들)(100; 본 명세서에서는 간단하게 "디스플레이 층(100)"으로 지칭됨) 뒤에 위치되는 두 개의 조명(102, 103) 및 하나의 카메라(101)를 포함하는 것으로 도시된다. 카메라(101) 및 조명(102)은 카메라(801) 및 조명(802)이 디스플레이 층(들)(810)에 대해 있는 것과 같이 디스플레이 층(100)에 관해 유사하게 위치된다(도 1 및 도 8을 비교하라). 따라서, 비록 도 1에 도시되지는 않았으나, 인터랙티브 디스플레이는 조명(102)이 켜진 경우 카메라(101)의 물체A 검출을 방해하는 경면 반사를 가질 것이다.
유사하게, 제2 조명(103)이 켜지고, 제1 조명(102)이 꺼진 경우, 카메라(101)로부터 인식된 이미지의 다른 영역에서 경면 반사가 일어날 것이다. 결국, 조명(102, 103)은 디스플레이 층(110) 뒤의 상이한 위치에 위치된다. 조명(103)은 빛의 많은 레이를 발산하지만, 오직 빛의 세 개의 레이(121, 122, 123)만이 도시된다. 레이(121)는 물체A에서 반사되고, 카메라(101)로 수신된다. 레이(122)는 물체B에서 반사되고, 카메라(101)로 수신된다. 레이(123)는 디스플레이 층(110)에서 반사되고, 따라서 경면 반사를 나타내며, 카메라(101)로 수신된다. 조명(103)이 켜지고 조명(102)이 꺼지는 경우, 양자 모두는 조명(103)에 의해 야기되는 경면 반사의 영역으로부터 멀리 떨어져 있기 때문에, 물체(A, B)는 모두 카메라(101)에 의해 인식될 수 있다. 그럼에도 불구하고, 경면 반사의 영역에 보다 가까운 물체가 존재하는 경우, 그 물체는 조명(103)이 켜져 있는 동안 카메라(101)가 인식하기는 훨씬 더 어려울 수 있다.
도 3A는 제1 조명(102)이 켜지고, 제2 조명(103)이 꺼지는 경우, 카메라(101)에 의해 캡쳐될 수 있는 이미지(300A)를 도시한다. 상기 논의된 바와 같이, 이미지(300A)는, 예를 들어 물체A와 같은 경면 반사(321)의 영역의 물체를 인식하는 능력을 무력하게 하는 경면 반사(321)의 영역을 가진다. 반면, 물체B와 같은 경면 반사(321)의 영역 밖에 있는 물체들은 이미지(300A) 내에서 더욱 쉽게 관찰될 수 있다. 도 3B는 제1 조명(102)이 꺼지고 제2 조명(103)이 켜진 경우, 카메라(101)에 의해 캡쳐될 수 있는 이미지(300B)를 도시한다. 이미지(300B)는 경면 반사(322)의 영역 내의 물체들을 인식할 수 있는 능력을 무력하게 하는 경면 반사(322) 영역을 가질 수도 있다. 반면, 물체(A,B)와 같이 경면 반사(322) 영역의 밖에 있는 물체들은 더욱 쉽게 관찰될 수 있다.
다시 도 1로 돌아가면, 인터랙티브 디스플레이(100)는 인터랙티브 디스플레이(100)의 조명 위상을 관리하는 위상 관리 메커니즘(130)을 포함할 수도 있다. 도 2는 위상 관리 메커니즘(130)의 예시적인 동작을 도시하는 상태도(200)를 도시한다. 상태(201)에서, 메커니즘(130)은 인터랙티브 디스플레이의 다음 위상 변경(상태 (201))를 기다리고, 실제로 시기가 적절한 경우 다음 위상 변경을 제어한다. 제1 위상으로 변경되면서(상태 변경 화살표(211)), 제1 조명(102)이 제2 조명(103)보다 도미네이팅하도록 제어된다(상태(221)).
본 상세한 설명은 도 2의 상태도(200)의 주요 설명으로 돌아가기 전에 몇몇 개의 정의에 대해 설명할 것이다. 상세한 설명 및 특허청구범위에서, 도미네이팅(dominating) 조명이 도미네이팅하지 않은 조명보다 많은 빛을 발산하는 경우, 하나의 조명은 다른 조명에 "도미네이팅하도록" 제어될 것이다. 이러한 양태의 일 예로서, 도미네이팅하지 않은 조명이 "꺼져 있는" 동안, 도미네이팅 조명은 단순히 "켜질 수 있다".
본 상세한 설명 및 특허청구범위에 있어서, "꺼져 있는" 조명은 빛이 꺼져 있는 조명으로부터 발산하지 않는다는 것 또는 꺼져 있는 조명에 전력이 공급되지 않는다는 것을 필수적으로 의미하지는 않는다. 일부 조명 장치는 조명 장치가 조명에 제공되는 일부 전력을 가지며 "꺼져 있는" 상태를 유지하는 경우, 켜지는 시 간을 훨씬 빨리 가질 수 있다. 따라서, 고속 샘플링 인터랙티브 디스플레이에 있어서, "켜져 있는" 상태인 경우보다 훨씬 적기는 하지만 조명이 여전히 빛을 발산하거나 전력이 공급되는 경우에도 꺼져있다고 간주될 수 있다. 즉, 조명은 현재 전원이 꺼져 있고, 매우 빠르게 전원이 켜질 수 있다. 따라서, 매우 실행가능한 실시예에 있어서, 도미네이팅하지 않은 조명이 아무런 전력없이 꺼져 있을 수 있는 동안, 도미네이팅 조명은 켜져 있을 수 있다.
도 2의 상태 변경도(200)로 돌아가서, 제1 조명이 제2 조명보다 도미네이팅하도록 제어되는 경우(상태(221)), 카메라는 제1 이미지를 찍게 된다(상태(221)의 동작(231)). 예를 들어, 도 3A의 이미지(300A)가 찍힐 수 있다. 위상 관리 메커니즘(130)의 지도 아래, 상태 변경도는 다음 위상 변경을 기다리는 상태(상태(201))로 변경된다(상태 변경 화살표(241)).
적절한 시점에, 위상 관리 메커니즘(130)은 제2 위상으로 변경된다(상태 변경 화살표(212)). 그 상태에서, 제2 조명은 제1 조명에 도미네이팅하도록 제어된다(상태(222)). 카메라는 제2 이미지를 찍게 된다(상태(222) 내의 동작(232)). 예를 들어, 도 3B의 이미지(300B)가 찍힐 수 있다. 상태 관리 메커니즘(130)의 지도 아래, 상태 변경도는 다음 위상 변경을 기다리는 상태(상태(201))로 변경된다(상태 변경 화살표(242)).
상태 변경도(200)가 제3 및 제4 상태를 잘 도시하나, 인터랙티브 디스플레이(100)는 반복될 수 있는 제1 위상 및 제2 위상의 두 개의 위상에 한정될 수 있다. 도 4A는 제1 위상(401) 및 제2 위상(402)이 반복될 수 있는 타이밍 시퀀스 도(400A)를 도시한다.
도 1로 돌아가서, 인터랙티브 디스플레이(100)는 적어도 일부의 제1 이미지 및 적어도 일부의 제2 이미지를 사용하는 입력 이미지를 구성하는 이미지 구성 메커니즘(140)을 포함할 수도 있다. 도 1에서, 이미지 구성 메커니즘(140)은 카메라(101)에 대한 액세스를 가지고 이미지를 액세스하도록 도시된다. 이미지 구성 메커니즘(140)은 하드웨어, 소프트웨어 또는 그들의 조합일 수 있고, 카메라(101) 내에 전체적으로 또는 부분적으로 통합될 수 있으며, 카메라(101)의 완전히 외부에 있을 수 있다.
이미지 구성 메커니즘(140)은 다양하게 가능한 방법으로 이미지를 구성할 수 있다. 예를 들어, 이미지 구성 메커니즘(140)은 경면 반사가 적은 이미지(300A)의 오른쪽 반을 사용하여 이미지의 오른쪽 반을 형성한다. 이러한 예에 있어서, 이미지의 왼쪽 반은 경면 반사가 적은(lack) 이미지(300B)의 왼쪽 반을 사용하여 형성될 수 있다. 따라서, 매 두 개의 위상당 한 번씩 경면 반사 없이 전체 이미지가 형성될 수 있다. 최종 이미지의 왼쪽 반 및 오른쪽 반이 약간 다른 시간의 이미지를 나타낼 수 있으나, 고속 카메라 샘플링 속도 및 조명 변경 속도를 사용하여 샘플링 속도를 증가함으로써 최소화될 수 있다. 또한, 스크린의 전면에서의 움직임은 최종 이미지의 중앙 경계가 지나치게 불연속적인 것을 방지하도록 보다 천천히 유지될 수 있다. 다른 예로서, 사용자 인터페이스는 입력이 이미지의 왼쪽 반과 오른쪽 반이 연결되는 중앙 경계로부터 떨어져 유지될 수 있도록 설계될 수 있다.
다른 실시예에 있어서, 다양한 이미지의 왼쪽 반 및 오른쪽 반(300A, 300B) 을 사용하는 것보다, 하나의 전체 이미지가 경면 반사의 영역을 제외하고 사용될 수 있다. 예를 들어, 이미지(300A)가 경면 반사의 영역(321)을 제외하고 전체로 사용될 수 있다. 그 후에, 경면 반사 영역은 다른 이미지(300B)의 대응하는 영역을 이용하여 파퓰레이팅(populated)될 수 있다. 이미지(300A)의 경면 반사(321)에 대응하는 이미지(300B) 내의 영역은 경면 반사가 적으며, 이미지(300B)의 경면 반사(322) 외의 전체이다. 따라서, 최종 이미지는 임의의 경면 반사가 적다.
최종 이미지 내에 포함되는 것의 경계는 각각의 이미지의 일부가 사용되는 한 다르게 선택될 수 있다. 최종 위치의 임의의 주어진 위치 내에 포함된 영역이 그 위치에서 경면 반사가 적은 대응하는 이미지로부터 선택되는 경우, 현저한 이점이 본 발명의 원리를 사용하여 유도될 수 있다. 그러나, 상세한 설명을 읽은 후에, 경면 반사를 제거하는 것보다는 감소시키기 위해 본 발명의 원리를 사용하려고 시도하는 사람이 있을 수 있다.
이러한 모티베이션은, 예를 들어 이미지 중 하나로부터의 경면 반사가 다른 이미지의 경면 반사에 어느 정도 중복된다는 것과 같은 기술적 제약 때문일 수 있다. 따라서, 추가의 조명 위상 및 조명이 없는 한, 스펙트럼 이미지의 제거는 경면 반사의 중복 영역에서 실시가능하지 않을 것이다.
모티베이션은, 경면 반사가 최종 이미지에서 완전히 제거되는 경우에만 본 발명의 원리가 적용된다는 잘못된 믿음으로 본 발명의 원리를 주변을 설계하는 시도와 같은 실용적 이유일 수도 있다. 본 기술 분야의 당업자는, 본 상세한 설명을 읽은 후에는 비록 경면 반사의 일부 영역이 최종 이미지에 선택된다 할지라도, 적 어도 하나의 입력 이미지와 비교할 때 최종 이미지에서의 경면 반사가 감소하는 한, 본 발명의 원리를 사용하여 현저한 장점이 유도될 수 있다는 점을 인식하게 될 것이다.
두 개 이상의 조명 위상이 있을 수 있다. 예를 들어, 첫 번째 두 개의 조명으로부터의 경면 반사가 약간 중복되는 경우, 제1 및 제2 조명이 꺼져 있는 동안 제3 조명이 켜지는 제3 위상을 가지는 것이 도움이 될 수 있다. 제1 및/또는 제2 위상에 있어서, 제3 조명은 꺼질 수 있다. 따라서, 세 개의 모든 이미지의 일부가 현저하게 감소되거나 제거된 경면 반사를 가지는 이미지를 생성하기 위해 선택될 수 있다. 이와 동일한 원리를 사용하여, 제4 또는 더 많은 조명 위상이 주어진 본 발명의 원리에서 경면 반사를 줄이는데 도움이 되는 것이 증명될 수 있다.
조명 위상은 경면 반사를 상쇄하는데만 유용한 것이 아니라, 본 발명의 원리를 사용하여 주변광(ambient light)을 상쇄하는데도 유용하다. 예를 들어, 조명이 적외선 광을 사용하여 작동하고 있다는 것을 가정하자. 많은 환경에서, 상당량의 주변 적외선 광이 있을 수 있다. 예를 들어, 태양은 상당량의 적외선 광을 방출한다. 이러한 주변광은 주변광으로부터 구별되는 입력 물체를 검출하는 카메라의 능력에 악영향을 줄 수도 있다.
도 2의 상태도(200)를 참조하면, 첫 번째 두 개의 위상은 경면 반사를 감소시키거나 상쇄하는데 사용되는 반면, 제3 및 제4 위상은 주변광을 감소시키거나 상쇄하는데 사용된다. 제3 위상이 위상 관리 메커니즘(130)의 제어 아래로 들어가는 경우(상태 변경 화살표(213)에 의해 표시됨), 모든 조명이 꺼진다(상태(223)). 이 후에, 변경 화살표(243)로 표시되는 바와 같이 다음 위상 변경이 다시 기다려진 후에, 카메라는 제3 이미지를 찍는다(상태(223)의 동작(233)). 이러한 제3 상태에서, 카메라로부터 수신되는, 내부에서 생성된 조명은 없거나 거의 없다. 대신에, 외부에서 생성된 주변광이 훨씬 높은 비율을 차지한다. 제3 이미지는 감소되거나 제거된 경면 반사 및 주변광을 가지는 최종 이미지를 구성하기 위해 제1 및 제2 이미지의 조합으로부터 제거될 수 있다(subtract). 이는 디스플레이의 전면에 또는 디스플레이 상에 위치된 입력 물체에 대해 인터랙티브 디스플레이의 감도(sensitivity)를 증가시킬 수도 있다.
세 개의 위상이 사용되는 경우, 이미지 구성 메커니즘은 다음의 방정식(1)을 사용하여 이미지를 계산할 수 있다.
(1) 최종이미지 = (위상#1 오른쪽 반 이미지 + 위상#2 왼쪽 반 이미지) - 위상#3 이미지
네 개의 위상이 도 2의 상태도(200)에 도시되었지만, 경면 반사를 감소시키거나 상쇄하기 위한 첫 번째 두 개의 위상 및 주변광을 상쇄하는데 사용되는 단일 제3 위상이 다시 있을 수 있다. 도 4B의 타이밍 시퀀스도(400B)는, 첫 번째 두 개의 위상(401, 402)이 경면 반사를 감소시키거나 제거하는데 사용되고 제3 위상(403)이 주변광을 감소시키거나 제거하는데 사용되는 위상도 시퀀스를 도시한다. 다시, 이 위상 시퀀스는 도 4B에 도시된 바와 같이 반복될 수 있다.
주변광을 감소시키거나 제거하는 동작을 단순화하기 위해, 제4 위상이 사용될 수 있다. 도 2의 상태도(200)를 다시 참조하면, 제4 위상이 위상 관리 메커니 즘(140)의 제어 아래로 들어가는 경우(상태 변경 화살표(214)), 양 조명은 꺼진다(꺼진 상태를 유지한다)(상태(224)). 이 상태에서, 다른 이미지가 카메라에 의해 찍히며(상태(224)의 동작(234)), 이후에 다음 위상이 기다려진다(다시 상태(201)로 이끄는 변경 화살표(224)에 의해 표시됨).
도 4C의 타이밍도(400C)에 의해 나타나는 바와 같이, 두 개의 경면 감소 조명 위상(401, 402)은 정시에 인접할 수 있고, 두 개의 주변광 감소 조명 위상(403, 404)도 정시에 인접할 수 있다. 그러나, 도 4D의 타이밍도(400D)에 의해 나타나는 바와 같이, 경면 감소 조명 위상(401, 402)은 조변광 감소 조명 위상(403, 404)과 상호배치(interleaved)될 수 있다. 도 4D의 후자 위상 시퀀스는 도 4C의 위상 시퀀스보다 선호될 수 있으며, 경면 감소 조명 위상과 주변광 감소 위상을 상호배치하는 것이 더 부드러운 이미지 샘플링으로 이어지기 때문이다.
그럼에도 불구하고, 네 개의 위상이 사용되는 경우, 이미지 구성 메커니즘(140)은 최종 이미지에 네 개의 모든 이미지를 사용할 수 있다. 예를 들어, 제1 이미지의 오른쪽 반(예를 들어, 도 3A의 이미지(300A))은 제2 이미지의 왼쪽 반(예를 들어, 도 3B의 이미지(300B))과 결합될 수 있다. 이러한 결합 전 또는 후로, 제3 위상 동안 캡쳐된 이미지의 왼쪽 반 또는 오른쪽 반 중 하나는 이미지의 대응하는 반쪽으로부터 제거될 수 있다. 제4 위상 동안, 캡쳐된 이미지의 왼쪽 반 또는 오른쪽 반 중 다른 하나는 이미지의 대응하는 다른 반쪽으로부터 제거될 수 있다. 예를 들어, 최종 이미지의 오른쪽 반은 다음의 방정식(2)을 사용하여 계산될 수 있다.
(2) 최종 이미지의 오른쪽 반 = (위상#1 오른쪽 반) - (위상#3 오른쪽 반)
반면, 최종 이미지의 왼쪽 반은 다음의 방정식(3)을 사용하여 계산될 수 있다.
(3) 최종 이미지의 왼쪽 반 = (위상#2 왼쪽 반) - (위상#4 왼쪽 반)
도 5A는 본 발명의 원리의 구체적인 일 예시에 따라 사용될 수 있는 조명 및 카메라의 배열(500)을 도시한다. 이러한 실시예에 있어서, 도 1의 카메라(101)는 카메라의 배열(501)일 수 있으며, 도 1의 제1 조명(102)은 조명의 제1 배열(502)일 수 있고, 도 1의 제2 조명(103)은 조명의 제2 배열(503)일 수 있다.
제1 위상 동안, 조명(502; 서로 연결된 조명(502A-502O)을 포함)의 대응하는 제1 배열 모두가 켜지고, 반면 조명(503; 서로 연결된 조명(503A-503J)을 포함)의 대응하는 제2 배열 모두는 꺼진다. 제2 위상 동안, 조명(503)의 대응하는 제2 배열 모두가 켜지고, 반면 조명(502)의 대응하는 제1 배열 모두가 꺼진다. 카메라(501; 카메라(501A-501P)를 포함하여)의 배열은 모두 서로 연결되어 있기 때문에 대략적으로 동일한 시간에 이미지를 찍는다. 각각의 카메라는 디스플레이의 그 대응하는 그리드 부분(its corresponding grid portion of the display)을 촬영하는 것을 담당한다.
도 5A의 구조(500)는 상기 기술된 두 개 또는 세 개의 조명 위상 실시예에 사용될 수 있다. 그러나, 도 5B의 차트가 도 5A의 구조(500)가 어떻게 예시적인 네 개의 위상 실시예에 작동할 수 있는지를 도시한다.
제1 위상에 있어서, 조명(502)이 켜지고, 조명(503)이 꺼지며, 모든 짝수 카 메라(501I-501P)의 각각의 이미지의 오른쪽 반이 판독되고, 모든 홀수 카메라(501A-501H) 의 각각의 이미지의 왼쪽 반이 판독된다.
도 5B에서 "위상 #3"라 불리는 다음 위상에서, 모든 조명(502, 503)이 꺼지고, 모든 짝수 카메라(501I-501P)의 각각의 이미지의 왼쪽 반이 판독되고, 모든 홀수 카메라(501A-501H) 의 각각의 이미지의 오른쪽 반이 판독된다.
도 5B에서 "위상 #2"라 불리는 다음 위상에서, 조명(503)이 켜지고 조명(502)이 꺼지고, 모든 짝수 카메라(501I-501P)의 각각의 이미지의 왼쪽 반이 판독되고, 모든 홀수 카메라(501A-501H) 의 각각의 이미지의 오른쪽 반이 판독된다.
"위상 #4"라 불리는 다음 위상에서, 모든 조명은 꺼지고, 모든 짝수 카메라(501I-501P)의 각각의 이미지의 오른쪽 반이 판독되고, 모든 홀수 카메라(501A-501H) 의 각각의 이미지의 왼쪽 반이 판독된다.
카메라의 배열에 있는 단일 카메라에 대응하는 각각의 그리드 영역에 대해, 그리드 이미지는 상기 표현된 방정식(2)(3)을 사용하여 구해질 수 있다. 그리드 이미지는 전체 이미지를 형성하기 위해 결합될 수 있다.
완성도를 위해, 도 6은 도 1의 위상 관리 메커니즘(130)의 예시적인 구조(600)를 개략적으로 도시한다. 예시적인 위상 관리 메커니즘(130)은 인터랙티브 디스플레이의 적절한 현재 위상(즉, 주어진 현재 타이밍에 현재 위상이 무엇이 되어야 하는지)을 검출하도록 구성되는 위상 검출 메커니즘(601)을 포함한다. 도 2를 참조하면, 이러한 검출은 화살표(211-214)에 의해 표시되는 상태 변경을 일으킬 수 있다.
위상 관리 메커니즘(600)은 주어진 위상의 적절한 상태로 조명을 제어할 수 있는 조명 제어 메커니즘(602)도 포함할 수 있다. 예를 들어, 조명 제어 메커니즘(602)은 제 1 위상인 경우, 제1 조명이 켜지고 제2 조명이 꺼지도록 할 수 있고(도 2의 상태(221)), 제2 위상인 경우, 제2 조명이 켜지고, 제1 조명이 꺼지도록 할 수 있고(도 2의 상태(222)), 주변광 감소 위상에 있는 경우 조명을 끌 수 있다(도 2의 상태(223, 224)).
위상 관리 메커니즘(600)은 적절한 조명 위상 동안, (도 2의 동작(231-234)에 대응하여) 카메라가 적절한 이미지를 찍도록 구성되는 카메라 제어 메커니즘(603)도 포함한다.
위상 관리 메커니즘(600)은 카메라 및 조명의 외부에 있을 수 있거나, 하나 이상의 카메라 및/또는 조명 내에 부분적으로 또는 전체적으로 포함될 수 있다. 위상 관리 메커니즘(600)은 중앙 제어 모듈일 수 있거나, 복수의 모듈에 분산될 수 있다.
도 7은 도 1의 이미지 구성 메커니즘(140)의 작동을 위한 방법(700)의 순서도를 도시한다. 이미지 구성 메커니즘은 인터랙티브 디스플레이가 제1 조명이 켜지고 제2 조명이 꺼진 상태에 있는 경우, 카메라에 의해 찍힌 제1 이미지를 액세스한다(동작(701)). 이미지 구성 메커니즘은, 인터랙티브 디스플레이가 제2 조명이 켜지고 제1 조명이 꺼진 상태에 있는 경우 카메라에 의해 찍힌 제2 이미지를 액세스한다(동작(702)). 수평 생략(horizontal ellipses; 703)에 의해 나타난 바와 같이, 더 많은 경면 감소 조명 위상 또는 임의의 주변광 감소 조명 위상이 있는 경 우, 추가의 이미지가 액세스될 수 있다. 이후에, 이미지 구성 메커니즘은 제1 이미지의 일부 및 제2 이미지의 일부를 사용하여 입력 이미지를 구성한다(동작(711)). 수평 생략(703)에 의해 나타나는 바와 같이 찍힌 이미지가 더 많은 경우, 수평 생략(702)에 의해 나타나는 바와 같이 추가의 이미지가 이미지를 구성하는데 사용될 수 있다.
따라서, 실시예는 경면 반사를 감소시키거나 상쇄시키기 위해 인터랙티브 디스플레이는 조명을 교번시키는 것이 기술되었다. 본 발명은 그 사상과 본질적인 특성을 벗어나지 않고 다른 특정 형태로서 실시될 수 있다. 기술된 실시예는 단지 예시적인 사항으로 고려되어야 하며, 한정되는 것은 아니다. 따라서, 본 발명의 범위는 전술한 상세한 설명보다는 첨부된 특허청구범위에 의해 나타난다. 특허청구범위의 균등물의 수단 및 범위 내에 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.

Claims (20)

  1. 인터랙티브 디스플레이로서,
    제1 측면 및 제2 대향 측면(second opposing side)을 갖는 하나 이상의 디스플레이 층;
    상기 하나 이상의 디스플레이 층 뒤의 제1 위치에 배치된 제1 조명- 상기 제1 조명의 조명 동안, 상기 제1 조명으로부터 방출된 적어도 일부 광은 상기 제1 조명으로부터 상기 제1 측면 및 상기 하나 이상의 디스플레이 층을 지나 상기 하나 이상의 디스플레이 층의 상기 제2 대향 측면에 위치한 물체로 전달됨 -;
    상기 하나 이상의 디스플레이 층 뒤의 제2 위치에 배치된 제2 조명- 상기 제2 조명의 조명 동안, 상기 제2 조명으로부터 방출된 적어도 일부 광은 상기 제2 조명으로부터 상기 제1 측면 및 상기 하나 이상의 디스플레이 층을 지나 상기 하나 이상의 디스플레이 층의 상기 제2 대향 측면에 위치한 물체로 전달됨 ;
    상기 제1 조명 및 상기 제2 조명과 함께 상기 하나 이상의 디스플레이 층 뒤에 배치된 카메라- 상기 카메라는 상기 하나 이상의 디스플레이 층의 상기 제1 측면의 적어도 일부의 이미지들을 촬영하도록 구성됨 -;
    위상 관리 메커니즘- 상기 위상 관리 메커니즘은,
    적어도 제1 위상, 제2 위상 및 제3 위상을 포함하는 복수의 위상을 가지는 상기 인터랙티브 디스플레이의 위상들의 교번(alternation)을 제어하고,
    상기 제1 위상에서, 상기 제1 조명이 상기 제2 조명에 도미네이팅(dominating)하도록 제어하고, 상기 제1 위상에서 상기 카메라가 제1 이미지를 촬영하도록 하고,
    상기 제2 위상에서, 상기 제2 조명이 상기 제1 조명에 도미네이팅하도록 제어하고, 상기 제2 위상에서 상기 카메라가 제2 이미지를 촬영하도록 하며,
    상기 제3 위상에서, 상기 제1 조명 및 상기 제2 조명을 포함한 모든 조명이 꺼지도록 제어하며, 상기 제3 위상에서 상기 카메라가 제3 이미지를 촬영하도록 구성됨 -; 및
    상기 제1 이미지의 적어도 일부, 상기 제2 이미지의 적어도 일부 및 상기 제3 이미지의 적어도 일부를 사용하여 입력 이미지를 구성하는 이미지 구성 메커니즘
    을 포함하는 인터랙티브 디스플레이.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 이미지 구성 메커니즘은 상기 제1 및 제2 이미지의 통합(consolidation) 및 상기 제3 이미지의 적어도 일부의 제거(subtraction)를 사용하여 상기 입력 이미지를 구성하는
    인터랙티브 디스플레이.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 인터랙티브 디스플레이는 상기 제1 위상, 상기 제2 위상, 상기 제3 위상 및 제4 위상을 포함하는 적어도 네 개의 위상을 포함하고,
    상기 위상 관리 메커니즘은 상기 제4 위상에서, 상기 제1 및 제2 조명을 끄고, 상기 제4 위상에서 상기 카메라가 제4 이미지를 촬영하도록 하며,
    상기 이미지 구성 메커니즘은 상기 제4 이미지의 적어도 일부를 사용하여 상기 입력 이미지를 구성하도록 더 구성되는
    인터랙티브 디스플레이.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 이미지 구성 메커니즘은 상기 제1 및 제2 이미지의 통합 및 상기 제3 이미지의 적어도 일부의 제거 및 상기 제4 이미지의 적어도 일부의 제거를 사용하여 상기 입력 이미지를 구성하는
    인터랙티브 디스플레이.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 위상은 시간 상 인접한
    인터랙티브 디스플레이.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제3 및 제4 위상은 시간 상 인접한
    인터랙티브 디스플레이.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 위상은 상기 제3 및 제4 위상과 상호배치(interleave)되는
    인터랙티브 디스플레이.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 카메라는 제1 카메라이며, 상기 인터랙티브 디스플레이는
    상기 하나 이상의 디스플레이 층 뒤의 제3 위치에 배치된 제3 조명;
    상기 하나 이상의 디스플레이 층 뒤의 제4 위치에 배치된 제4 조명;
    상기 하나 이상의 디스플레이 층 뒤에 배치된 제2 카메라를 더 포함하며,
    상기 위상 관리 메커니즘은, 상기 제1 위상에서, 상기 제3 조명이 상기 제4 조명에 도미네이팅하도록 제어하고 상기 제1 위상에서 상기 제2 카메라가 제3 이미지를 촬영하도록 하며, 상기 제2 위상에서, 상기 제4 조명이 상기 제3 조명에 도미네이팅하도록 제어하고, 상기 제2 위상에서 상기 제2 카메라가 제4 이미지를 촬영하도록 더 구성되고,
    상기 이미지 구성 메커니즘은 상기 제3 이미지의 적어도 일부 및 상기 제4 이미지의 적어도 일부를 사용하여 제2 입력 이미지를 구성하도록 구성되는
    인터랙티브 디스플레이.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 위상 관리 메커니즘은 상기 제1 조명을 켜고 상기 제2 조명을 끔으로써 상기 제1 조명이 상기 제2 조명에 도미네이팅하도록 제어하는
    인터랙티브 디스플레이.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 위상 관리 메커니즘은 상기 제2 조명을 켜고 상기 제1 조명을 끔으로써 상기 제2 조명이 상기 제1 조명에 도미네이팅하도록 제어하는
    인터랙티브 디스플레이.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 상기 제2 조명은 적외선 조명이고, 상기 카메라는 적외선 카메라인
    인터랙티브 디스플레이.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 제1 조명은 제1 복수 조명의 배열을 구성하고, 상기 제1 조명이 켜지는 경우, 상기 제1 복수 조명이 각각 켜지며,
    상기 제2 조명은 제2 복수 조명의 배열을 구성하고, 상기 제2 조명이 켜지는 경우, 상기 제2 복수 조명이 각각 켜지며,
    상기 카메라는 복수의 카메라로 이루어진 배열이고, 상기 카메라가 이미지를 촬영하는 경우, 상기 복수의 카메라 각각은 상기 이미지의 일부를 촬영하는
    인터랙티브 디스플레이.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 복수의 카메라 각각은 상기 제1 복수 조명 중 하나 및 상기 제2 복수 조명 중 하나에 대응하고, 상기 대응하는 카메라에 의해 수신되는 방출된 광의 대부분은 대응하는 상기 제1 복수 조명 중 하나 또는 대응하는 상기 제2 복수 조명 중 하나로부터 유래하는
    인터랙티브 디스플레이.
  14. 복수의 교번 위상을 이용하는 인터랙티브 디스플레이로서,
    물체가 위치하는 제1 측면 및 제2 대향 측면을 포함하는 하나 이상의 디스플레이 층,
    상기 하나 이상의 디스플레이 층의 상기 제2 대향 측면 뒤에 모두 위치한 제1 및 제2 조명과 카메라; 및
    위상 관리 메커니즘을 포함하고,
    상기 위상 관리 메커니즘은,
    상기 인터랙티브 디스플레이의 현재 위상을 검출하도록 구성된 위상 검출 메커니즘;
    조명 제어 메커니즘- 상기 조명 제어 메커니즘은,
    상기 위상 검출 메커니즘이 상기 현재 위상이 제1 위상임을 검출하는 경우, 상기 제2 조명에 의해 생성되는 감소된 광의 양보다 많은 광을 생성하도록 상기 제1 조명을 제어하여, 비록 상기 제2 조명이 상기 제1 위상에서 상기 감소된 광을 여전히 방출하더라도 상기 제1 조명이 상기 제1 위상 동안 상기 제2 조명에 도미네이팅하도록 하고,
    상기 위상 검출 메커니즘이 상기 현재 위상이 제2 위상임을 검출하는 경우, 상기 제1 조명에 의해 생성되는 감소된 광의 양보다 많은 광을 생성하도록 상기 제2 조명을 제어하여, 비록 상기 제1 조명이 상기 제2 위상에서 상기 감소된 광을 여전히 방출하더라도 상기 제2 조명이 상기 제2 위상 동안 상기 제1 조명에 도미네이팅하도록 하며,
    상기 위상 검출 메커니즘이 상기 현재 위상이 제3 위상임을 검출하는 경우, 상기 제1 조명 및 상기 제2 조명을 포함한 모든 조명이 발광하지 않도록 제어함 -; 및
    카메라 제어 메커니즘- 상기 카메라 제어 메커니즘은
    상기 위상 검출 메커니즘이 상기 현재 위상이 상기 제1 위상임을 검출하는 경우, 상기 하나 이상의 디스플레이 층의 적어도 일부의 제1 사진을 촬영하고,
    상기 위상 검출 메커니즘이 상기 현재 위상이 상기 제2 위상임을 검출하는 경우, 상기 하나 이상의 디스플레이 층의 적어도 일부의 제2 사진을 촬영하며,
    상기 위상 검출 메커니즘이 상기 현재 위상이 상기 제3 위상임을 검출하는 경우, 상기 하나 이상의 디스플레이 층의 적어도 일부의 제3 사진을 촬영하도록 구성됨 -;
    을 포함하고,
    상기 제1 사진의 적어도 일부, 상기 제2 사진의 적어도 일부 및 상기 제3 사진의 적어도 일부를 사용하여 이미지가 구성되는
    인터랙티브 디스플레이.
  15. 복수의 교번 위상을 이용하며, 하나 이상의 디스플레이 층, 및 상기 하나 이상의 디스플레이 층 뒤의 상이한 위치에 위치된 카메라와 제1 및 제2 조명을 포함하는 인터랙티브 디스플레이에 사용하기 위한 이미지 구성 메커니즘에서, 이미지를 구성하기 위한 방법으로서,
    제1 위상 동안 제2 조명이 켜지지 않도록 하면서, 상기 제1 위상 동안 상기 인터랙티브 디스플레이의 하나 이상의 디스플레이 층의 제1 측면을 조명하도록 배치된 제1 조명을 켜서, 상기 제1 조명으로부터 상기 제1 측면 및 상기 하나 이상의 디스플레이 층을 지나 상기 하나 이상의 디스플레이 층의 제2 대향 측면 상에 있는 물체로 광을 방출하는 단계- 상기 제2 조명 또한 상기 하나 이상의 디스플레이 층의 상기 제1 측면을 조명하도록 배치됨 -;
    상기 제1 위상 동안 상기 하나 이상의 디스플레이 층의 상기 제1 측면의 적어도 일부의 제1 이미지를 카메라를 이용하여 촬영하는 단계;
    제2 위상 동안 상기 제1 조명이 켜지지 않도록 하면서, 상기 제2 위상 동안 상기 인터랙티브 디스플레이의 상기 하나 이상의 디스플레이 층의 상기 제1 측면을 조명하도록 배치된 제2 조명을 켜서, 상기 제2 조명으로부터 상기 제1 측면 및 상기 하나 이상의 디스플레이 층을 지나 상기 하나 이상의 디스플레이 층의 제2 대향 측면 상에 있는 상기 물체로 광을 방출하는 단계
    상기 제2 위상 동안 상기 하나 이상의 디스플레이 층의 상기 제1 측면의 상기 일부의 제2 이미지를 상기 카메라를 이용하여 촬영하는 단계;
    제3 위상 동안, 상기 제1 조명 및 상기 제2 조명을 포함한 모든 조명을 끄는 단계;
    상기 제3 위상 동안 상기 하나 이상의 디스플레이 층의 상기 제1 측면의 상기 일부의 제3 이미지를 상기 카메라를 이용하여 촬영하는 단계; 및
    상기 제1 이미지의 일부, 상기 제2 이미지의 일부 및 상기 제3 이미지의 일부를 사용하여 입력 이미지를 구성하는 단계를 포함하는
    이미지 구성 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 구성된 입력 이미지에 사용되지 않은 상기 제1 이미지의 일부는 상기 제1 이미지의 경면 반사를 포함하는 이미지 구성 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 구성된 입력 이미지에 사용되지 않은 상기 제2 이미지의 일부는 상기 제2 이미지의 경면 반사를 포함하는 이미지 구성 방법.
  18. 제15항에 있어서,
    상기 제3 이미지는 주변 광에 의해 조명된 상기 하나 이상의 디스플레이 층의 상기 제1 측면의 상기 일부를 포함하는 이미지 구성 방법.
  19. 삭제
  20. 삭제
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