KR101548997B1 - 투사 표시 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 피코 프로젝터의 광원을 이용하여 가상 키보드 기능을 사용자에게 제공할 수 있는 투사 표시 장치에 관한 것이다.

Description

투사 표시 장치{Projection display device}
본 발명은 투사 표시 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 가상 키보드가 구비된 투사 표시 장치에 관한 것이다.
최근 대화면, 고화질 디스플레이 장치는 가장 중요한 이슈(issue) 중 하나로 떠오르고 있으며, 현재까지 이러한 대화면 디스플레이 장치로 개발되어 상용화된 것에는 대표적으로 투사 표시 장치인 프로젝터가 있다.
일반적으로 프로젝터는 디스플레이 소자에서 형성된 화상을 광원에서 조사된 광을 이용하여 스크린에 투사함으로써 영상을 표시한다.
상기와 같은, 프로젝터는 최근 피코 프로젝터(Pico projector)라는 명칭으로 초소형화 개발되어, 휴대폰, 노트북, PMP 등의 휴대용 단말기 또는 데스크탑 컴퓨터 등의 고정형 단말기의 내부 또는 외부에 장착된다.
또한, 현재 프로젝터에는 가상의 키보드 이미지를 바닥면에 투사하고, 상기 바닥면에 투사된 키보드 이미지에 위치하는 사용자의 손 움직임을 감지하여 키 입력을 인식하는 가상 키보드가 구비된다.
본 발명의 목적은 피코 프로젝터의 광원을 이용하여 가상 키보드 기능을 사용자에게 제공할 수 있는 투사 표시 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 투사 표시 장치는, 제1 내지 제3 광을 출사하는 제1 내지 제3 광원과; 상기 광원들에서 출사된 광들을 이용하여 영상을 생성하고, 상기 생성된 영상을 스크린에 투사하는 영상 투사부와; 상기 광들을 선택적으로 투과 또는 반사하여 상기 영상 투사부 방향으로 출사하고, 상기 광들의 일부를 누설하는 광경로부와; 상기 광경로부에서 누설되는 광을 이용하여 하나 이상의 키가 구비된 키보드 이미지를 외부에 투사 표시하는 가상 키보드;를 포함하여 이루어진다.
또한, 본 발명에 따른 투사 표시 장치는, 상기 광경로부에서 누설되는 광을 반사하여 상기 가상 키보드에 전달하는 적어도 하나의 반사판;을 더 포함하고, 상기 가상 키보드는 상기 영상 투사부의 영상 투사 방향과 평행하도록 위치하고, 상기 반사판에 의해 전달된 광을 이용하여 생성된 키보드 이미지를 상기 영상 투사부의 영상 투사 방향과 반대 방향에 투사할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 투사 표시 장치는, 상기 가상 키보드에서 투사되는 키보드 이미지가 상기 영상 투사부의 영상 투사 방향과 평행하도록 상기 가상 키보드를 회전시키는 회전부;를 더 포함하여 이루어진다.
또한, 본 발명에 따른 투사 표시 장치는, 상기 가상 키보드에서 투사되는 키보드 이미지가 상기 영상 투사부의 영상 투사 방향과 평행하도록 상기 키보드 이미지를 반사시키는 반사판;를 더 포함하여 이루어진다.
한편, 상기 광경로부는, 상기 제1 광원과 제2 광원이 교차하는 위치에 형성되고, 상기 제1 광을 투과 및 제2 광을 반사하고, 상기 제1 광의 일부를 부분 반사 및 제2 광의 일부를 부분 투과하여 상기 제1 및 제2 광의 일부를 누설하는 제1 다이크로익 미러와; 상기 제1 광원과 제3 광원이 교차하는 위치에 형성되고, 상기 제1 및 제2 광을 투과하고 제3 광을 반사하는 제2 다이크로익 미러;를 포함하여 이루어지고, 상기 가상 키보드는 상기 제1 다이크로익 미러에 의해 누설되는 광 경로에 형성될 수 있고, 상기 제2 광원에 근접한 위치에 상기 제1 광과 동일한 색상의 광을 출사하는 제4 광원이 더 구비될 수도 있다.
또한, 상기 광경로부는, 상기 제1 광원과 제2 광원이 교차하는 위치에 형성되고, 제1 광을 투과하고 제2 광을 반사하는 제1 다이크로익 미러와; 상기 제1 광원과 제3 광원이 교차하는 위치에 형성되고, 상기 제1 및 제2 광을 투과 및 제3 광을 반사하고, 상기 제3 광의 일부를 부분 투과하여 상기 제3 광의 일부를 누설하는 제2 다이크로익 미러;를 포함하여 이루어지고, 상기 가상 키보드는 상기 제2 다이크로익 미러에 의해 누설되는 광 경로에 형성될 수 있고, 상기 제3 광원에 근접한 위치에 상기 제1 광과 동일한 색상의 광을 출사하는 제5 광원 또는 상기 제2 광과 동일한 색상의 광을 출사하는 제6 광원이 더 구비될 수도 있다.
또한, 본 발명에 따른 투사 표시 장치는, 상기 광경로부와 상기 가상 키보드 사이에 형성되고, 상기 광경로부에서 누설되는 광의 양(量)을 동적으로 조절하는 광량 조절부;를 더 포함하여 이루어질 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 투사 표시 장치는, 상기 광경로부와 상기 가상 키보드 사이에 형성되고, 상기 광경로부에서 누설되는 광을 집광하기 위한 집광 렌즈;를 더 포함하여 이루어질 수 있다.
또한, 상기 가상 키보드는, 하나 이상의 키로 구성된 키보드 형상이 패턴화되고, 상기 광경로부에서 누설된 광을 이용하여 키보드 이미지를 생성하는 마스크와; 상기 마스크에서 생성된 키보드 이미지를 투사하는 투사렌즈와; 상기 투사된 키보드 이미지에 위치하는 손의 각도 및 움직임을 촬영하는 카메라;를 포함하여 이루어진다.
또한, 상기 가상 키보드는, 하나 이상의 키로 구성된 키보드 형상이 위상으로 기록되고, 상기 광경로부에서 누설된 광을 이용하여 키보드 이미지를 투사하는 회절 격자 소자와; 상기 키보드 이미지의 투사 거리 조절을 위한 렌즈와; 상기 투사된 키보드 이미지에 위치하는 손의 각도 및 움직임을 촬영하는 카메라;를 포함하여 이루어진다.
본 발명에 따른 투사 표시 장치는, 기존의 피코 프로젝터의 광원을 이용하여 사용자에게 가상 키보드 기능을 제공하는 효과가 있다.
이하, 본 발명과 관련된 투사 표시 장치(100)에 대하여 도면을 참조하여, 더 욱 상세하게 설명한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성 요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.
본 발명을 설명하기에 앞서, 본 발명에 따른 투사 표시 장치(100)는 피코(pico) 프로젝터 형태로, 휴대폰, 스마트 폰(smart phone), 노트북 컴퓨터(laptop computer), 디지털방송용 단말기, PDA(Personal Digital Assistants), PMP(Portable Multimedia Player), 네비게이션 등의 휴대용 단말기에 내장 또는 외장될 수 있고, 디지털 TV, 데스크탑 컴퓨터 등과 같은 고정 단말기에도 내장 또는 외장될 수 있음을 본 기술분야의 당업자라면 쉽게 알 수 있을 것이다.
이하, 도 1을 참조하여, 본 발명에 따른 투사 표시 장치의 구성 요소에 대해 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 투사 표시 장치를 나타낸 개략적인 기능 블럭도이다.
먼저, 도 1을 참조하여, 본 발명에 따른 투사 표시 장치(100)의 전반적인 구성에 대해 설명한다.
본 발명에 따른 투사 표시 장치(100)는, 광원부(110)와, 광경로부(120)와, 영상 투사부(130)와, 가상 키보드(140)와, 조작부(150)와, 메모리(160)와, 제어부(170)를 포함하여 구성된다.
물론, 본 발명에 따른 투사 표시 장치(100)는 필요에 따라 전술한 구성요소 이외의 것이 포함되어 구성될 수 있을 것이나, 상기 전술한 구성요소 이외의 것은 본 발명에 직접적 연관이 있는 것은 아니므로 설명의 간명함을 위해 이에 대한 자 세한 설명은 이하 생략된다.
한편, 상기 구성요소들은 실제 응용에서 구현될 때 필요에 따라 2 이상의 구성요소가 하나의 구성요소로 합쳐져서 구성되거나, 하나의 구성요소가 2 이상의 구성요소로 세분되어 구성될 수 있음을 유념해야 한다.
이하, 본 발명에 따른 투사 표시 장치(100)의 구성 요소들에 대해 차례로 살펴본다.
광원부(110)는 적색(R)과 녹색(G), 및 청색(B) 광을 발광하는 제1 내지 제3 발광소자들(LED)(111, 112, 113)로 구성되고, 상기 발광소자들(111, 112, 113)은 제어부(170)의 제어에 따라 전원 공급부(도시되지 않음)에서 공급되는 구동 전류에 의해 각각의 R/G/B 광을 발생하여 출사한다. 상기 광원부(110)는 비단 발광소자(LED)뿐만 아니라, 레이저 다이오드로 구성할 수도 있다.
광경로부(120)는 상기 광원부(110)에서 출사되는 광들을 선택적으로 투과 또는 반사하여 영상 투사부(130) 방향으로 출사하고, 상기 광들의 일부를 상기 가상 키보드(140)로 누설한다.
이하, 도 2 내지 도 5를 참조하여 본 발명에 따른 광원부(110)와 광경로부(120)의 구조에 대해 실시예 별로 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 광원부와 광경로부의 구조를 나타낸 제1 실시예 구성도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 광 경로부(120)는, 제1 및 제2 다이크로익 미러(121, 122)로 구성될 수 있다.
제1 및 제2 다이크로익 미러(121, 122)는 특정 파장을 갖는 빛만을 선택적으로 반사 또는 투과시켜 원하는 파장대의 빛을 얻을 수 있는 미러 형태로써, 상기 광원들(111, 112, 113)에서 발생된 광들의 일부를 투과 또는 반사한다.
이때, 제1 다이크로익 미러(121)는 적색 광(R)과 녹색 광(G)이 교차하는 지점에 구비될 수 있다. 즉, 제1 다이크로익 미러(121)는 적색 광(R)은 투과시키고, 녹색 광(G)은 반사시켜 출사한다.
또한, 제2 다이크로익 미러(122)는 상기 제1 다이크로익 미러(121)를 통과한 적색 광(R) 및 녹색 광(G)은 투과시키고, 청색 광(B)은 반사시켜 출사한다.
이와 같이, 적색 광(R)과 녹색 광(G) 및 청색 광(B)은 두 개의 다이크로익 미러(121, 122)를 통과하면서 합성되어 결상하여야 할 이미지에 따라 다양한 컬러의 광으로 합성된다.
본 발명에서는 제1 다이크로익 미러(121)가 적색 광(R)과 녹색 광(G)이 교차되는 지점에 구비된다는 가정하에 설명하였을 뿐, 본 발명에 따른 다이크로익 미러들(121, 122)의 위치를 이에 한정하는 것은 아니다.
이때, 본 발명의 제1 실시예에 따른 제1 다이크로익 미러(121)는 도 2에 도시된 바와 같이, 적색 광(R)을 투과 및 녹색 광(G)을 반사하여 영상 투사부(130)에 출사할 뿐만 아니라, 상기 적색 광(R)의 일부를 부분 반사 및 상기 녹색 광(G)의 일부를 부분 투과시켜 가상 키보드(140)로 전달한다.
즉, 제1 다이크로익 미러(121)는 원래 적색 광(R)을 투과시키고, 녹색 광(G)을 반사시키나, 본 발명의 제1 실시예에 따라 가상 키보드(140)에서 적색 광 원(111) 또는 녹색 광원(112)을 가상 키보드 이미지 투사를 위한 광원으로 사용할 수 있도록, 상기 가상 키보드(140) 방향으로 적색 광(R)의 일부를 부분 반사하거나 또는 녹색 광(G)의 일부를 부분 투과시킨다.
이때, 본 발명의 제1 실시예에 따른 제1 다이크로익 미러(121)는 너무 많은 광을 상기 가상 키보드(140)로 누설(부분 반사 또는 부분 투과)시키면, 광 손실로 인한 영상의 화질이 저하될 수 있으므로, 1 내지 20% 범위내에서 부분 반사 또는 부분 투과할 수 있도록 제작되는 것이 바람직하다.
그러나, 상기와 같이 제1 다이크로익 미러(121)가 1 내지 20% 범위내에서 가상 키보드(140)로 적색 광(R)을 부분 반사하거나 또는 녹색 광(G)을 부분 투과하여도, 가상 키보드(140)에서 가상 키보드 이미지를 투사하기 위한 광량이 부족할 수도 있을 것이다.
따라서, 본 발명은 이하의 도 3에 도시된 바와 같이, 광원들(111, 112, 113) 이외에 상기 가상 키보드(140)의 광량 지원을 위한 추가 광원(114)이 더 구비될 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 추가 광원이 더 구비된 광원부와 광경로부의 구조를 나타낸 제2 실시예 구성도이다.
도 3을 참조하면, 상술한 도 2에서와 같이, 적색 광원(111)과 녹색 광원(112)이 교차하는 지점에 제1 다이크로익 미러(121)가 구비되고, 상기 녹색 광원(112)과 근접한 지점에 상기 가상 키보드(140)의 광량 지원을 위한 적색 광원(R')(114)이 추가로 더 구비된다.
이하에서는, 상술한 도 2의 적색 광원(111)을 제1 적색 광원(111)이라 명칭하고, 도 3의 가상 키보드(140)의 광량 지원을 위한 적색 광원(R')(114)을 제2 적색 광원(114)이라 명칭한다.
즉, 제1 다이크로익 미러(121)는 상기 제1 적색 광원(111)에서 출사하는 제1 적색 광(R)을 상기 영상 투사부(130) 방향으로 투과하고, 상기 녹색 광원(112)에서 출사하는 녹색 광(G)을 상기 영상 투사부(130) 방향으로 반사하고, 상기 제2 적색 광원(114)에서 출사하는 제2 적색 광(R')은 상기 가상 키보드(140)으로 투과시킨다.
도 4는 본 발명에 따른 광원부와 광경로부의 구조를 나타낸 제3 실시예 구성도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 제3 실시예에서는 제2 다이크로익 미러(121)에서 상기 가상 키보드(140)의 광원으로 사용되는 광을 누설한다.
본 발명의 제3 실시예에 따른 제2 다이크로익 미러(122)는 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 다이크로익 미러(121)를 통과한 적색 광(R) 및 녹색 광(G)은 투과시키고, 청색 광(B)은 반사시켜 출사할 뿐만 아니라, 상기 적색 광(R) 및 녹색 광(G)의 일부를 부분 반사 및 상기 청색 광(B)의 일부를 부분 투과시켜 가상 키보드(140)로 전달한다.
즉, 제2 다이크로익 미러(122)는 원래 적색 광(R) 및 녹색 광(G)을 투과시키고, 청색 광(B)을 반사시키나, 본 발명의 제3 실시예에 따라 가상 키보드(140)에서 적색 광원(111)과, 녹색 광원(112) 및 청색 광원(113)을 가상 키보드 이미지 투사 를 위한 광원으로 사용할 수 있도록, 상기 가상 키보드(140) 방향으로 적색 광(R) 및 녹색 광(G)의 일부를 부분 반사하거나 또는 청색 광(B)의 일부를 부분 투과시킨다.
이때, 본 발명의 제3 실시예에 따른 제2 다이크로익 미러(122)는 너무 많은 광을 상기 가상 키보드(140)로 누설(부분 반사 또는 부분 투과)시키면, 광 손실로 인한 영상의 화질이 저하될 수 있으므로, 1 내지 20% 범위내에서 부분 반사 또는 부분 투과할 수 있도록 제작되는 것이 바람직하다.
그러나, 상기와 같이 제2 다이크로익 미러(122)가 1 내지 20% 범위내에서 가상 키보드(140)로 적색 광(R) 및 녹색 광(G)을 부분 반사하거나 또는 청색 광(B)을 부분 투과하여도, 가상 키보드(140)에서 가상 키보드 이미지를 투사하기 위한 광량이 부족할 수도 있을 것이다.
따라서, 본 발명은 이하의 도 5에 도시된 바와 같이, 광원들(111, 112, 113) 이외에 상기 가상 키보드(140)의 광량 지원을 위한 추가 광원들(114, 115)이 더 구비될 수 있다.
도 5는 본 발명에 따른 추가 광원들이 더 구비된 광원부와 광경로부의 구조를 나타낸 제4 실시예 구성도이다.
도 5를 참조하면, 상술한 도 4에서와 같이, 적색 광원(111) 및 녹색 광원(112)과 청색 광원(113)이 교차하는 지점에 제2 다이크로익 미러(121)가 구비되고, 상기 청색 광원(113)과 근접한 지점에 상기 가상 키보드(140)의 광량 지원을 위한 적색 광원(R')(114) 또는 녹색 광원(G')(115)이 추가로 더 구비된다.
이하에서는, 상술한 도 5의 적색 광원(111)을 제1 적색 광원(111)이라 명칭하고, 가상 키보드(140)의 광량 지원을 위한 적색 광원(R')(114)을 제2 적색 광원(114)이라 명칭한다.
또한, 상술한 도 5의 녹색 광원(112)을 제1 녹색 광원(112)이라 명칭하고, 가상 키보드(140)의 광량 지원을 위한 녹색 광원(G')(115)을 제2 녹색 광원(115)이라 명칭한다.
즉, 제2 다이크로익 미러(122)는 상기 제1 적색 광원(111)에서 출사하는 제1 적색 광(R) 및 상기 제1 녹색 광원(112)에서 출사하는 제1 녹색 광(G)을 상기 영상 투사부(130) 방향으로 투과하고, 상기 청색 광원(113)에서 출사하는 청색 광(B)을 상기 영상 투사부(130) 방향으로 반사하고, 상기 제2 적색 광원(114) 또는 제2 녹색 광원(115)에서 출사하는 제2 적색 광(R') 또는 제2 녹색 광(G')은 상기 가상 키보드(140)으로 투과시킨다.
도 6은 본 발명에 따른 제2 다이크로익 미러와 영상 투사부 사이의 구조를 나타낸 제5 실시예 구조도이다.
도 6을 참조하면, 가상 키보드(140)가 제1 및 제2 다이크로익 미러(121, 122) 중 어느 하나의 광 누설 경로에 위치하고, 상기 영상 투사부(130)는 상기 가상 키보드(140)의 키보드 이미지 투사 방향과 평행하도록 위치하여 영상을 상기 키보드 이미지의 투사 방향과 반대 방향에 투사한다.
이때, 도 6에 도시된 바와 같이, 영상 투사부(130)의 영상 투사 방향이 상기 가상 키보드(140)의 키보드 이미지 투사 방향과 평행하도록 광 경로를 변경하기 위 한 반사판(123)이 상기 제2 다이크로익 미러(122)와 영상 투사부(130) 사이에 구비될 수도 있다.
상기와 같이, 상기 가상 키보드(140)의 키보드 이미지 투사 방향과 상기 영상 투사부(130)의 투사 방향이 서로 평행한 상태에서 반대 방향으로 투사함으로써, 사용자는 스크린에 투사되는 영상을 보면서, 보다 편하게 키 입력을 할 수 있는 것이다.
도 7은 본 발명에 따른 제1 다이크로익 미러(121)와 가상 키보드 사이의 구조를 나타낸 제6 실시예 구성도이다.
도 8은 본 발명에 따른 제1 다이크로익 미러(121)와 가상 키보드 사이의 구조를 나타낸 제7 실시예 구성도이다.
먼저, 도 7을 참조하면, 상기 제1 다이크로익 미러(121)와 가상 키보드(140) 사이에는 반사판(123)이 더 형성될 수 있다.
즉, 상기 반사판(123)은 상기 제1 다이크로익 미러(121)의 광 누설 경로 상에 설치되고, 상기 제1 다이크로익 미러(121)에서 누설된 광을 반사하여 상기 가상 키보드(140)로 전달을 한다.
이때, 상기 가상 키보드(140)는 상기 영상 투사부(130)의 영상 투사 방향과 평행하도록 위치하고, 상기 반사판(123)에 의해 전달된 광을 이용하여 키보드 이미지를 생성하고, 상기 생성된 키보드 이미지를 상기 영상 투사부(130)의 영상 투사 방향과 반대 방향에 투사한다.
상기와 같이, 반사판(123)을 통해 상기 가상 키보드(140)의 키보드 이미지 투사 방향과 상기 영상 투사부(130)의 투사 방향이 서로 평행한 상태에서 반대 방향으로 투사함으로써, 사용자는 스크린에 투사되는 영상을 보면서, 보다 편하게 키 입력을 할 수 있는 것이다.
한편, 상기 반사판(123)은 도 8에서 도시된 바와 같이, 제2 다이크로익 미러(122)와 가상 키보드(140) 사이에 형성될 수도 있다.
즉, 상기 반사판(123)은 상기 제2 다이크로익 미러(122)의 광 누설 경로에 설치되고, 상기 제2 다이크로익 미러(122)에서 누설된 광을 반사하여 상기 가상 키보드(140)로 전달한다.
한편, 상기 반사판은 이하의 도 9 및 도 10에서와 같이, 가상 키보드(140)와 상기 가상 키보드의 투사 방향 사이에 형성될 수도 있다.
도 9는 본 발명에 따른 가상 키보드와 상기 가상 키보드의 투사 방향 사이의 구조를 나타낸 제8 실시예 구성도이다.
도 10은 본 발명에 따른 가상 키보드와 상기 가상 키보드의 투사 방향 사이의 구조를 나타낸 제9 실시예 구성도이다.
먼저, 도 9를 참조하면, 상기 가상 키보드(140)는 상기 제1 다이크로익 미러(121)의 광 누설 경로에 설치되고, 상기 반사판(123)은 상기 가상 키보드(140)의 키보드 이미지 투사 방향에 설치된다.
즉, 상기 반사판(123)은 상기 가상 키보드(140)에서 투사되는 키보드 이미지를 상기 영상 투사부(130)의 영상 투사 방향과 평행하도록 반사하되, 상기 영상 투사부(130)의 영상 투사 방향과 반대 방향으로 반사시킨다.
상기와 같이, 반사판(123)을 통해 상기 가상 키보드(140)의 키보드 이미지 투사 방향과 상기 영상 투사부(130)의 투사 방향이 서로 평행한 상태에서 반대 방향으로 투사함으로써, 사용자는 스크린에 투사되는 영상을 보면서, 보다 편하게 키 입력을 할 수 있는 것이다.
그 다음으로, 도 10을 참조하면, 상기 가상 키보드(140)는 상기 제2 다이크로익 미러(122)의 광 누설 경로에 설치되고, 상기 반사판(123)은 상기 가상 키보드(140)의 키보드 이미지 투사 방향에 설치될 수도 있다.
도 11은 본 발명에 따른 가상 키보드와 연결된 회전부를 나타낸 제10 실시예 구성도이다.
도 12는 본 발명에 따른 가상 키보드와 연결된 회전부를 나타낸 제11 실시예 구성도이다.
먼저, 도 11을 참조하면, 상기 가상 키보드(140)는 제1 다이크로익 미러(121)의 광 누설 경로에 설치되고, 상기 가상 키보드(140)의 중심에는 상기 가상 키보드(140)를 회전시킬 수 있는 회전부(180)가 더 구비된다.
상기 회전부(180)는 상기 가상 키보드(140)에서 투사되는 키보드 이미지가 상기 영상 투사부(140)의 영상 투사 방향과 평행 및 반대되도록 상기 가상 키보드(140)를 회전시킨다.
이때, 상기 회전부(180)는 사용자의 조작 및 제어부(170)의 제어에 따라 수동 또는 자동으로 상기 가상 키보드(140)를 회전시킬 수 있다.
즉, 사용자는 상기 회전부(180)를 수동으로 조작하여, 상기 가상 키보 드(140)에서 투사되는 키보드 이미지가 상기 영상 투사부(140)의 영상 투사 방향과 평행 및 반대되도록 상기 가상 키보드(140)를 회전시킬 수 있다.
또한, 제어부(170)는 상기 가상 키보드(140)의 키보드 이미지 투사 방향이 상기 영상 투사부(140)의 영상 투사 방향과 평행 및 반대 방향이 아니면, 상기 회전부(180)를 제어하여 상기 가상 키보드(140)를 회전시킬 수 있다.
이 경우, 상기 회전부(180)내에는 상기 제어부(170)의 제어에 따라 상기 가상 키보드(140)를 회전시키는 회전 모터(도면에는 도시되지 않음)가 더 구비될 수 있다.
그 다음으로, 도 12을 참조하면, 상기 가상 키보드(140)가 제2 다이크로익 미러(122)의 광 누설 경로에 설치되고, 상기 회전부(180)는 상기 제2 다이크로익 미러(122)의 광 누설 경로에 설치된 가상 키보드(140)의 중심에 구비될 수도 있다.
한편, 영상 투사부(130)는 제어부(170)의 제어에 따라, 상기 광경로부(120)를 통과한 광을 이용하여 영상을 생성하고, 상기 생성된 영상을 외부의 스크린 상에 투사 표시한다.
상기와 같은 영상 투사부(130)는 디스플레이 패널 방식과 스캐너 방식으로 구분할 수 있다.
먼저, 도 13을 참조하여 디스플레이 패널 방식의 영상 투사부(130) 구조에 대해 상세히 설명한다.
도 13은 본 발명에 따른 디스플레이 패널 방식의 영상 투사부를 나타낸 구성도이다.
도 13을 참조하면, 디스플레이 패널 방식의 영상 투사부(130)는, 반사판(131)과, 디스플레이 패널(132), 투사 렌즈(133)를 포함하여 구성된다.
즉, 디스플레이 패널(132)은 반사판(131)을 통해 상기 광경로부(120)를 통과한 광을 입사받고, 상기 광을 이용하여 스크린에 영상을 투사한다.
상기와 같은 디스플레이 패널(132)는 입사된 광을 각 화소 단위로 선택적으로 반사시킴에 의해 화상을 형성하는 디지털 마이크로 미러 소자, 반사형 액정표시소자 등의 반사형 화상 형성 유닛등으로 형성될 수 있다.
한편, 투사렌즈(133)는 상기 디스플레이 패널(132)에서 형성된 영상을 스크린으로 확대 투사한다.
그 다음으로, 도 14 내지 도 16를 참조하여 스캐너 방식의 영상 투사부(130) 구조에 대해 상세히 설명한다.
도 14는 본 발명에 따른 스캐너 방식의 영상 투사부를 나타낸 구성도이다.
도 14를 참조하면, 본 발명에 따른 스캐너 방식의 영상 투사부(130)는, 반사판(131)과, 스캐너(134)로 구성된다.
즉, 스캐너(134)는 상기 반사판(131)을 통해 입사된 광을 수평 및/또는 수직방향으로 반사하여 스크린에 래스터 스캔(Raster Scan)한다.
상기와 같은, 스캐너(134)는 회동 가능한 거울을 가진 마이크로 스캐너를 적어도 하나 구비한다. 이러한 마이크로 스캐너의 일 예로 2축 구동 마이크로 스캐너가 도 15 및 도 16에 도시되어 있다.
이하, 도 15 및 도 16을 참조하여, 본 발명에 따른 마이크로 스캐너(134)에 대해 상세히 설명한다.
도 15는 본 발명에 따른 마이크로 스캐너를 나타낸 사시도이다.
도 16은 도 15의 마이크로 스캐너에서 연결부가 형성된 상태를 설명하기 위한 개략적인 개념도이다.
도 15 및 도 16에 도시된 바와 같이, 마이크로 스캐너(134)는, 레이저 광을 반사시키는 반사면이 형성된 박막과, 상기 박막 하부에 위치되어 상기 박막을 지지하는 지지 프레임으로 이루어지는 미러 판(51)과, 상기 미러 판(51)의 외곽으로부터 이격되어 위치된 외부 프레임(52)과, 상기 미러 판(51)과 상기 외부 프레임(52)을 연결하는 복수개의 연결부(53A,53B,54)와, 상기 외부 프레임(52)의 외곽으로부터 이격되어 위치된 짐벌(gimbal)(56)과, 상기 짐벌(56)과 상기 외부 프레임(52)에 연결되며, 상기 미러 판(51)을 기준으로 대칭적으로 형성된 한 쌍의 내부 탄성 굴신 구조물(57)과, 상기 미러 판(51)을 기준으로 대칭적으로 형성되고, 상기 짐벌(56)과 한 쌍의 지지부(75)에 연결되어 상기 미러 판(51)과 외부 프레임(52)과 짐벌(56)을 하부로부터 부상시키는 한 쌍의 외부 탄성 굴신 구조물(58)로 구성된다.
여기서, 상기 미러 판(51)과 상기 외부 프레임(52)을 연결하는 복수개의 연결부(53A,53B,54)는 도 9에 도시된 바와 같이 상기 한 쌍의 탄성 굴신 구조물(58)을 연결한 제1 선상(P1)에 형성되며 상기 미러 판(51)을 기준으로 대칭적으로 형성된 제2 연결부와, 상기 제1 선상(P1)과 수직한 제2 선상(P2)에 형성되며, 상기 미러 판(51)을 기준으로 대칭적으로 형성된 제1 연결부(54)로 구성된다.
상기 짐벌(56)은 상기 내부 탄성 굴신 구조물(57)에 의해 상기 외부 프레임(52)과 연결되어 있으며, 상기 내부 탄성 굴신 구조물(57)과 수직한 선상에 상호 대칭적으로 형성되는 외부 탄성 굴신 구조물(58)에 의해 지지부(75)와 연결된다.
상기 외부 탄성 굴신 구조물(58)은 상기 짐벌(56)을 지지부(75)와 연결하여 상기 미러 판(51), 외부 프레임(52) 및 짐벌(56)을 하부로부터 부상시킨다. 여기서, 상기 지지부(75)는 일부분만 개략적으로 나타내었다.
상기 내부 탄성 굴신 구조물(57)과 외부 탄성 굴신 구조물(58)은 마이크로 미러의 구동시 복원력 토오크(torque)를 제공하며, 회전축으로서 작용한다.
즉, 상기 외부 프레임(52)은 내부 탄성 굴신 구조물(57)을 축(도 8과 같이, X와 X'를 연결하는 축, 이하 X축이라 칭함.)으로 하여 회전하며, 상기 짐벌(56)은 외부 탄성 굴신 구조물(58)을 축(도 8과 같이, Y와 Y'를 연결하는 축, 이하 Y축이라 칭함.)으로 하여 회전한다.
이와 같은 구조의 마이크로 스캐너(134)의 경우, 2축 자유도의 회전운동이 가능하다. 즉, 상기 내부 탄성 굴신 구조물(57)을 축으로 한 X축과 상기 외부 탄성 굴신 구조물(58)을 축으로 한 Y축 방향으로의 회전운동이 가능하며, 각 축 방향의 운동은 짐벌(56) 구조에 의해 서로 영향을 주지 않게 되어 독립적인 제어가 가능하므로 2차원 평면 내에서 임의의 각도를 갖는 마이크로 미러를 구현할 수 있게 된다.
상기와 같은 마이크로 스캐너(134)를 이용하면 상기 미러 판(51)의 미소 회동에 의하여 주사되므로, 매우 빠른 속도로 스위핑(sweeping)하는 것이 가능하다.
한편, 가상 키보드(140)는 상기 광경로부(120)에서 누설되는 경로에 형성되고, 상기 누설된 광을 이용하여 하나 이상의 키가 구비된 키보드 이미지를 외부의 비활성면(예를 들면, 책상의 바닥면 등등)에 투사 표시한다.
상기 가상 키보드(140)에 대한 설명은 이하 상세히 후술하고, 조작부(150)와, 메모리(160) 및 제어부(170)에 대해 먼저 설명한다.
조작부(150)는 키 패드(key pad) 돔 스위치 (dome switch), 터치 패드(정압/정전), 조그 휠, 조그 스위치 등으로 구성되고, 사용자가 본 발명에 따른 투사 표시 장치(100)의 동작 제어를 위한 입력 데이터를 발생시킨다.
이때, 본 발명에 따른 투사 표시 장치(100)가 휴대폰, 스마트 폰(smart phone), 노트북 컴퓨터(laptop computer), 디지털방송용 단말기, PDA(Personal Digital Assistants), PMP(Portable Multimedia Player), 네비게이션 등의 휴대용 단말기 또는 디지털 TV, 데스크탑 컴퓨터 등과 같은 고정 단말기에 내/외장 될 경우, 상기 조작부(150)는 상기 휴대용 단말기 또는 고정 단말기에 구비된 조작부가 될 수도 있다.
메모리(160)는 본 발명에 따른 투사 표시 장치(100)의 제어를 위한 프로그램이 저장될 수도 있고, 입/출력되는 데이터들의 임시 저장을 위한 기능을 수행할 수도 있다.
상기와 같은 메모리(160)는 플래시 메모리 타입(flash memory type), 하드디스크 타입(hard disk type), 멀티미디어 카드 마이크로 타입(multimedia card micro type), 카드 타입의 메모리(예를 들어 SD 또는 XD 메모리 등), 램(RAM, Random Access Memory) SRAM(Static Random Access Memory), 롬(ROM, Read-Only Memory), EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), PROM(Programmable Read-Only Memory) 자기 메모리, 자기 디스크, 광디스크 중 적어도 하나의 타입의 저장매체를 포함할 수 있다.
제어부(170)는 본 발명에 따른 투사 표시 장치(100)의 전반적인 동작을 제어하고, 조작부(150)를 통해 투사 표시 장치(100)의 구동을 위한 키 신호가 입력되면, 상기 광원부(110)와 영상 투사부(120)를 제어하여 스크린에 영상을 투사하고, 또한 가상 키보드(140)를 제어하여 비활성면에 가상 키보드 이미지를 투사한다.
또한, 제어부(170)는 상술한 바와 같이 상기 가상 키보드(140)의 키보드 이미지 투사 방향이 상기 영상 투사부(140)의 영상 투사 방향과 평행 및 반대 방향이 아니면, 상기 회전부(180)를 제어하여 상기 가상 키보드(140)를 회전시킬 수 있다.
이때, 본 발명에 따른 투사 표시 장치(100)가 휴대폰, 스마트 폰(smart phone), 노트북 컴퓨터(laptop computer), 디지털방송용 단말기, PDA(Personal Digital Assistants), PMP(Portable Multimedia Player), 네비게이션 등의 휴대용 단말기 또는 디지털 TV, 데스크탑 컴퓨터 등과 같은 고정 단말기에 내/외장 될 경우, 상기 제어부(170)는 상기 휴대용 단말기 또는 고정 단말기에 구비된 제어부가 될 수도 있다.
또한, 본 발명에서는 도 17에 도시된 바와 같이, 광경로부(120)와 가상 키보드(140) 사이에 광량 조절부(181) 및 집광 렌즈(182)가 더 구비될 수 있다.
도 17은 본 발명에 따른 광량 조절부 및 집광 렌즈를 추가로 구비한 투사 표 시 장치를 나타낸 구성도이다.
도 17을 참조하면, 광량 조절부(181)는 상기 광경로부(120)와 가상 키보드(140) 사이에 다이나믹 어퍼처(Dynamic Aperture; 이하 'DA') 구동 장치 형태로 형성되고, 상기 제어부(170)의 제어에 따라 상기 광경로부(120)에서 누설되는 광의 양을 동적으로 조절한다.
이하, 제어부(170)의 광량 조절부(181)의 제어 과정에 대해 설명한다.
제어부(170)는 상기 투사 표시 장치(100)가 구동되면, 상기 광량 조절부(181)의 개구를 항상 열어서, 상기 투사 표시 장치(100)가 구동됨과 동시에 상기 가상 키보드(140)에서 가상 키보드 이미지를 투사할 수 있도록 제어할 수 있다.
또한, 제어부(170)는 상기 투사 표시 장치(100)가 구동되어도, 광량 조절부(181)의 개구를 닫고 있다가, 조작부(150)를 통해 사용자로부터 가상 키보드(140)의 구동을 위한 키 신호가 입력되면, 상기 광량 조절부(181)의 개구를 열음으로써 가상 키보드(140)에서 가상 키보드 이미지를 투사할 수 있도록 제어할 수 있다.
또한, 제어부(170)는 사용자의 조작부(150) 키 조작에 따라, 상기 광량 조절부(181)의 개구율을 조절하여, 상기 가상 키보드(140)에서 투사하는 가상 키보드 이미지의 콘트라스트를 조절할 수도 있다.
한편, 집광 렌즈(182)는 콜리메이팅 렌즈로 형성할 수 있고, 광량 조절부(181)를 통과한 광을 집속하여 가상 키보드(140)에 전달한다.
상기와 같이, 본 발명에서는 가상 키보드(140)가 광경로부(120)에서 누설되 는 광을 이용하여 가상 키보드 이미지를 투사하는 구조에서, 광경로부(120)와 가상 키보드(140) 사이에 광량 조절부(130)를 추가로 더 구비함으로써, 사용자가 필요 시에만 가상 키보드 이미지를 투사 표시할 수 있고, 상기 가상 키보드 이미지의 콘트라스트를 조절할 수도 있는 것이다.
그 다음으로, 도 18 및 도 19를 참조하여 본 발명에 따른 가상 키보드(140)의 구조에 대해 상세히 설명한다.
도 18은 본 발명에 따른 가상 키보드를 나타낸 제12 실시예 구성도이다.
도 18을 참조하면, 본 발명의 제12 실시예에 따른 가상 키보드(140)는 마스크(141)와, 투사렌즈(142) 및 카메라(143)를 포함하여 구성된다.
상기 마스크(141)는 하나 이상의 키로 구성된 키보드 형상이 패턴화되고, 상기 광경로부(120)에서 누설된 광을 이용하여 키보드 이미지를 생성한다.
즉, 상기 마스크(141)에 상기 광경로부(120)에서 누설된 광이 통과되면, 상기 마스크(141)에 패턴된 키보드 이미지가 생성된다.
투사렌즈(142)는 상기 마스크(141)에 의해 생성된 키보드 이미지를 외부의 비활성면(예를 들면, 책상의 바닥면 등등)에 투사한다.
카메라(143)는 상기 비활성면에 투사된 키보드 이미지에 위치하는 사용자 손의 각도 및 움직임을 촬영하여 제어부(170)로 출력한다.
제어부(170)는 상기 카메라(143)를 통해 촬영된 사용자 손의 각도 및 움직임에 따라 상기 키보드 이미지상에서 해당 키 입력을 인식하고, 상기 인식된 키 입력에 따른 동작을 수행한다.
이때, 이하의 도 19에 도시된 바와 같이, 상기 마스크(141) 대신 회절 격자 소자(144)를 이용하여 가상 키보드(140)를 구현할 수도 있다.
도 19는 본 발명에 따른 가상 키보드를 나타낸 제13 실시예 구성도이다.
도 19를 참조하면, 본 발명의 제13 실시예에 따른 가상 키보드(140)는 회절 격자 소자(144)와, 렌즈(145) 및 카메라(143)를 포함하여 구성된다.
회절 격자 소자(144)는 하나 이상의 키로 구성된 키보드 형상이 위상으로 기록되어 제작되고, 상기 광경로부(120)에서 누설된 광을 이용하여 키보드 이미지를 투사한다.
렌즈(145)는 상기 회절 격자 소자(144)에서 투사되는 키보드 이미지의 투사 거리 조절을 위해 구비된다.
이상 본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다.
따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다.
본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.
도 1은 본 발명에 따른 투사 표시 장치를 나타낸 개략적인 기능 블럭도이다.
도 2는 본 발명에 따른 광원부와 광경로부의 구조를 나타낸 제1 실시예 구성도이다.
도 3은 본 발명에 따른 추가 광원이 더 구비된 광원부와 광경로부의 구조를 나타낸 제2 실시예 구성도이다.
도 4는 본 발명에 따른 광원부와 광경로부의 구조를 나타낸 제3 실시예 구성도이다.
도 5는 본 발명에 따른 추가 광원들이 더 구비된 광원부와 광경로부의 구조를 나타낸 제4 실시예 구성도이다.
도 6은 본 발명에 따른 제2 다이크로익 미러와 영상 투사부 사이의 구조를 나타낸 제5 실시예 구조도이다.
도 7은 본 발명에 따른 제1 다이크로익 미러(121)와 가상 키보드 사이의 구조를 나타낸 제6 실시예 구성도이다.
도 8은 본 발명에 따른 제1 다이크로익 미러(121)와 가상 키보드 사이의 구조를 나타낸 제7 실시예 구성도이다.
도 9는 본 발명에 따른 가상 키보드와 상기 가상 키보드의 투사 방향 사이의 구조를 나타낸 제8 실시예 구성도이다.
도 10은 본 발명에 따른 가상 키보드와 상기 가상 키보드의 투사 방향 사이의 구조를 나타낸 제9 실시예 구성도이다.
도 11은 본 발명에 따른 가상 키보드와 연결된 회전부를 나타낸 제10 실시예 구성도이다.
도 12는 본 발명에 따른 가상 키보드와 연결된 회전부를 나타낸 제11 실시예 구성도이다.
도 13은 본 발명에 따른 디스플레이 패널 방식의 영상 투사부를 나타낸 구성도이다.
도 14는 본 발명에 따른 디스플레이 패널 방식의 영상 투사부를 나타낸 구성도이다.
도 15는 본 발명에 따른 마이크로 스캐너를 나타낸 사시도이다.
도 16은 도 15의 마이크로 스캐너에서 연결부가 형성된 상태를 설명하기 위한 개략적인 개념도이다.
도 17은 본 발명에 따른 광량 조절부 및 집광 렌즈를 추가로 구비한 투사 표시 장치를 나타낸 구성도이다.
도 18은 본 발명에 따른 가상 키보드를 나타낸 제12 실시예 구성도이다.
도 19는 본 발명에 따른 가상 키보드를 나타낸 제13 실시예 구성도이다.
<도면의 주요 부호에 대한 설명>
100: 투사 표시 장치 110: 광원부
120: 광경로부 130: 영상 투사부
140: 가상 키보드 150: 조작부
160: 메모리 170: 제어부

Claims (15)

  1. 제1 내지 제3 광을 출사하는 제1 내지 제3 광원;
    상기 광원들에서 출사된 광들을 이용하여 영상을 생성하고, 상기 생성된 영상을 스크린에 투사하는 영상 투사부;
    상기 광들을 선택적으로 투과 또는 반사하여 상기 영상 투사부 방향으로 출사하고, 상기 광들의 일부를 누설하는 광경로부; 및
    상기 광경로부에서 누설되는 광을 이용하여 하나 이상의 키가 구비된 키보드 이미지를 외부에 투사 표시하는 가상 키보드;를 포함하여 이루어지고,
    상기 광경로부는,
    상기 제1 광원과 제2 광원이 교차하는 위치에 형성되는 제1 다이크로익 미러와, 상기 제1 광원과 제3 광원이 교차하는 위치에 형성되는 제2 다이크로익 미러를 포함하며,
    상기 제1 다이크로익 미러는, 상기 제1 광의 제1부분을 투과 및 제2 광의 제2부분을 반사하여 상기 제2 다이크로익 미러로 전송하고, 상기 제1 광의 제2부분을 반사 및 제2 광의 제1부분을 투과하여 상기 가상 키보드로 전송하며, 상기 제2 다이크로익 미러는, 상기 제1 다이크로익 미러에서 전송되는 제1 광의 제1부분 및 제2 광의 제2부분을 투과하고 제3 광의 전부를 반사하여 상기 영상 투사부로 전송하거나, 또는
    상기 제1 다이크로익 미러는, 상기 제1 광의 전부를 투과하고 제2 광의 전부를 반사하여 상기 제2 다이크로익 미러로 전송하고, 상기 제2 다이크로익 미러는, 상기 제1 다이크로익 미러에서 전송되는 제1 및 제2 광의 전부를 투과 및 제3 광의 제1부분을 반사하여 상기 영상 투사부로 전송하고, 상기 제3 광의 제2부분을 투과하여 상기 가상 키보드로 전송하고,
    상기 제1 다이크로익 미러에 의해, 누설되어 상기 가상 키보드로 전송되는 제1 광의 제2부분 및 제2 광의 제1부분의 광량은, 상기 제1 다이크로익 미러에 의해, 투과 및 반사되어 상기 제2 다이크로익 미러로 전송되는 제1 광의 제1부분 및 제2 광의 제2부분의 광량보다 더 적고,
    상기 제2 다이크로익 미러에 의해, 누설되어 상기 가상 키보드로 전송되는 제3 광의 제2부분의 광량은, 상기 제2 다이크로익 미러에 의해, 반사되어 상기 영상 투사부로 전송되는 제3 광의 제1부분의 광량보다 더 적은 투사 표시 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 광경로부에서 누설되는 광을 반사하여 상기 가상 키보드에 전달하는 적어도 하나의 반사판;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 투사 표시 장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 가상 키보드는, 상기 영상 투사부의 영상 투사 방향과 평행하도록 위치하고, 상기 반사판에 의해 전달된 광을 이용하여 생성된 키보드 이미지를 상기 영상 투사부의 영상 투사 방향과 반대 방향에 투사하는 것을 특징으로 하는 투사 표시 장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 가상 키보드에서 투사되는 키보드 이미지가 상기 영상 투사부의 영상 투사 방향과 평행하도록 상기 가상 키보드를 회전시키는 회전부;를 더 포함하여 이루어지는 투사 표시 장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 가상 키보드에서 투사되는 키보드 이미지가 상기 영상 투사부의 영상 투사 방향과 평행하도록 상기 키보드 이미지를 반사시키는 반사판;를 더 포함하여 이루어지는 투사 표시 장치.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 광원에 근접한 위치에 상기 제1 광과 동일한 색상의 광을 출사하는 제4 광원이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 투사 표시 장치.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 제1 항에 있어서,
    상기 제3 광원에 근접한 위치에 상기 제1 광과 동일한 색상의 광을 출사하는 제5 광원 또는 상기 제2 광과 동일한 색상의 광을 출사하는 제6 광원이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 투사 표시 장치.
  12. 제1 항에 있어서,
    상기 광경로부와 상기 가상 키보드 사이에 형성되고, 상기 광경로부에서 누설되는 광의 양(量)을 동적으로 조절하는 광량 조절부;를 더 포함하여 이루어지는 투사 표시 장치.
  13. 제1 항에 있어서,
    상기 광경로부와 상기 가상 키보드 사이에 형성되고, 상기 광경로부에서 누설되는 광을 집광하기 위한 집광 렌즈;를 더 포함하여 이루어지는 투사 표시 장치.
  14. 제1 항에 있어서, 상기 가상 키보드는,
    하나 이상의 키로 구성된 키보드 형상이 패턴화되고, 상기 광경로부에서 누설된 광을 이용하여 키보드 이미지를 생성하는 마스크;
    상기 마스크에서 생성된 키보드 이미지를 투사하는 투사렌즈; 및
    상기 투사된 키보드 이미지에 위치하는 손의 각도 및 움직임을 촬영하는 카메라;를 포함하여 이루어지는 투사 표시 장치.
  15. 제1 항에 있어서, 상기 가상 키보드는,
    하나 이상의 키로 구성된 키보드 형상이 위상으로 기록되고, 상기 광경로부에서 누설된 광을 이용하여 키보드 이미지를 투사하는 회절 격자 소자;
    상기 키보드 이미지의 투사 거리 조절을 위한 렌즈; 및
    상기 투사된 키보드 이미지에 위치하는 손의 각도 및 움직임을 촬영하는 카메라;를 포함하여 이루어지는 투사 표시 장치.
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