KR101635167B1 - Apparatus and Method for correcting display - Google Patents

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KR101635167B1
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도회린
손지우
신희찬
오원석
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도회린
손지우
신희찬
오원석
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    • H—ELECTRICITY
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    • H04N5/21—Circuitry for suppressing or minimising disturbance, e.g. moiré or halo

Abstract

The objective of the present invention is to provide a display correction device which, when an image is displayed onto a curved screen through an optical device, corrects the distortion of the displayed image due to the curvature of the screen and a method thereof. The display correction device of the present invention includes: a calculation unit which calculates the coordinates of a calculation position of an image projected by a light source; and an input unit which receives input of the coordinates of a reference position to calculate the coordinates of the calculation position. The display correction method of the present invention includes: (a) a step of receiving input of at least one among the coordinates of a first reference position where a user observes the image, the coordinates of a second reference position where the light source projecting the image is located, the coordinates of the target image which is finally observed by the user after the correction, and the coordinates of the surface shape of the curved screen; and (b) a step of calculating the coordinates of the calculation position of the image projected by the light source using the inputted coordinates.

Description

디스플레이 보정 장치 및 방법{Apparatus and Method for correcting display}[0001] Apparatus and Method for Correcting Display [

본 발명은 광학기기를 통해 굴곡이 있는 스크린에 화면을 투사할 경우에, 스크린의 굴곡에 의해 디스플레이 화면이 왜곡되는 것을 보정하는 디스플레이 보정 장치 및 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a display correcting apparatus and method for correcting distortion of a display screen due to curvature of a screen when projecting a screen on a curved screen through an optical apparatus.

최근 멀티미디어 산업이 발전함에 따라, 회의, 강의, 프레젠테이션, 영화 등에 대형 화면의 멀티미디어 장치 사용하고 있다. 대형 화면의 멀티미디어 장치 중 하나인 빔 프로젝터는 휴대가 편하고, 장치의 이설이 용이하기 때문에 널리 사용되고 있다.As the multimedia industry develops, multimedia devices such as conference, lecture, presentation, and movie are being used. The beam projector, which is one of the multimedia devices on a large screen, is widely used because it is portable and easy to install.

빔 프로젝터는 광학기기로 영상에 관련된 빛을 스크린에 투사하여 스크린에 반사된 빛으로 사용자에 영상을 제공하는 장치이다. 하지만 스크린의 설치가 어려운 장소에서는 영상이 제공돼야 하는 장소의 벽면 등을 스크린으로 사용해야되는 경우가 있다. 이 경우에 벽면을 굴곡을 포함할 수 있고, 이 굴곡은 영상을 일그러트릴 수 있다. The beam projector is an optical device that projects the image-related light onto the screen and provides the image to the user with the light reflected on the screen. However, in places where it is difficult to install the screen, it may be necessary to use the screen on the wall where the image should be provided. In this case, the wall surface may include curvature, and this curvature may distort the image.

한국등록특허공보 제10-1366329호에는 스크린의 변색을 프로젝터의 영상보정제어부로 보정하는 방법이 개시되고 있지만, 스크린의 굴곡에 의해 영상이 일그러지는 것에 대한 보정은 개시하고 있지않다.
Korean Patent Registration No. 10-1366329 discloses a method of correcting discoloration of a screen by an image correction control unit of a projector, but does not disclose correction of distortion of an image due to bending of the screen.

한국등록특허공보 제10-1366329호Korean Patent Registration No. 10-1366329

본 발명은 광학기기를 통해 굴곡이 있는 스크린에 화면을 투사할 경우에, 스크린의 굴곡에 의해 디스플레이 화면이 왜곡되는 것을 보정하는 디스플레이 보정 장치 및 방법을 제공하기 위한 것이다.An object of the present invention is to provide a display correcting apparatus and method for correcting distortion of a display screen due to bending of a screen when projecting a screen on a screen having a curvature through an optical device.

본 발명의 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description are exemplary and explanatory and are not to be construed as limiting the invention as defined by the appended claims and their equivalents. It will be possible.

본 발명의 디스플레이 보정 장치는 광원에서 투사하는 영상의 산출 위치 좌표를 산출하는 산출부와, 상기 산출 위치 좌표를 산출하기 위해 기준이 되는 기준 위치 좌표를 입력받는 입력부를 포함할 수 있다.The display correcting apparatus of the present invention may include a calculating unit for calculating an output position coordinate of an image projected from a light source and an input unit for receiving a reference position coordinate serving as a reference for calculating the calculated position coordinate.

본 발명의 디스플레이 보정 방법은 (a) 사용자가 영상을 관측하는 위치 좌표인 제1 기준 위치 좌표와, 스크린에 상기 영상을 투사하는 광원의 위치인 제2 기준 위치 좌표, 상기 영상이 보정되어 상기 사용자가 최종적으로 관측하게 되는 형태의 상기 영상인 관측 영상의 좌표 및 굴곡된 상기 스크린의 표면 형상에 대한 좌표 중 적어도 하나 이상의 좌표를 입력받는 단계; 및 (b) 상기 입력된 좌표로 상기 광원에서 투사하는 상기 영상의 산출 위치 좌표를 산출하는 단계;를 포함할 수 있다.
The display correction method of the present invention includes the steps of (a) a first reference position coordinate which is a position coordinate of a user observing an image, a second reference position coordinate which is a position of a light source projecting the image on a screen, Receiving a coordinate of at least one of a coordinate of an observation image that is the image to be finally observed and a coordinate of a curved surface shape of the screen; And (b) calculating an output position coordinate of the image projected from the light source in the input coordinates.

본 발명의 디스플레이 보정 장치는 굴곡된 스크린에 광원이 영상을 투사할 때, 사용자가 인식하는 가상 평면상의 영상이 스크린의 굴곡에 의해서 일그러지는 것을 보정할 수 있다.The display correction apparatus of the present invention can correct that the image on the virtual plane recognized by the user is distorted by the curvature of the screen when the light source projects the image on the curved screen.

본 발명의 디스플레이 보정 장치 및 방법은 휘어지는 디스플레이의 화면 왜곡현상을 해소할 수 있다.INDUSTRIAL APPLICABILITY The display correcting apparatus and method of the present invention can solve the screen distortion phenomenon of a curved display.

본 발명의 디스플레이 보정 장치 및 방법은 자동차의 HUD, 가상 프로젝션 키보드 등 다양한 분야에 적용할 수 있다.
The display correcting apparatus and method of the present invention can be applied to various fields such as an automobile HUD, a virtual projection keyboard, and the like.

도 1은 본 발명의 디스플레이 보정 장치의 광 경로를 나타내는 사시도이다.
도 2는 반원통면이 주기적으로 연결된 형상으로 굴곡된 스크린을 나타내는 사시도이다.
도 3은 직선 형태의 영상의 보정 전후를 나타내는 개념도이다.
도 4는 곡선 형태의 영상의 보정 전후를 나타내는 개념도이다.
도 5는 일반적 영상의 보정 전후를 나타내는 개념도이다.
도 6은 삼각기둥 면이 주기적으로 연결된 형상으로 굴곡된 스크린을 나타내는 사시도이다.
도 7은 요철 면 형상으로 굴곡된 스크린을 나타내는 사시도이다.1 is a perspective view showing a light path of a display correcting apparatus of the present invention.
2 is a perspective view showing a screen curved in a shape in which a semi-cylindrical surface is periodically connected.
Fig. 3 is a conceptual diagram showing before and after correction of a linear image.
4 is a conceptual diagram showing before and after correction of a curved image.
Fig. 5 is a conceptual diagram showing before and after correction of a general image.
6 is a perspective view showing a screen curved into a shape in which the triangular pillar surfaces are periodically connected.
7 is a perspective view showing a screen bent in a concavo-convex shape.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있다. 또한, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The sizes and shapes of the components shown in the drawings may be exaggerated for clarity and convenience. In addition, terms defined in consideration of the configuration and operation of the present invention may be changed according to the intention or custom of the user, the operator. Definitions of these terms should be based on the content of this specification.

도 1은 본 발명의 디스플레이 보정 장치의 광 경로를 나타내는 사시도이다. 도 2는 반원통면이 주기적으로 연결된 형상으로 굴곡된 스크린(530)을 나타내는 사시도이다. 도 3은 직선 형태의 영상의 보정 전후를 나타내는 개념도이다. 도 4는 곡선 형태의 영상의 보정 전후를 나타내는 개념도이다. 도 5는 일반적 영상의 보정 전후를 나타내는 개념도이다. 도 6은 삼각기둥 면이 주기적으로 연결된 형상으로 굴곡된 스크린(530)을 나타내는 사시도이다. 도 7은 요철 면 형상으로 굴곡된 스크린(530)을 나타내는 사시도이다.1 is a perspective view showing a light path of a display correcting apparatus of the present invention. 2 is a perspective view showing a screen 530 bent into a shape in which a semi-cylindrical surface is periodically connected. Fig. 3 is a conceptual diagram showing before and after correction of a linear image. 4 is a conceptual diagram showing before and after correction of a curved image. Fig. 5 is a conceptual diagram showing before and after correction of a general image. 6 is a perspective view showing a screen 530 bent in a shape in which the triangular pillar surfaces are periodically connected. 7 is a perspective view showing a screen 530 bent in a concavo-convex shape.

이하 도1 내지 도 7을 참조하여, 본 발명의 디스플레이 보정 장치의 기능 및 구성을 상세히 설명한다.Hereinafter, the function and configuration of the display correction apparatus of the present invention will be described in detail with reference to FIG. 1 to FIG.

본 발명의 디스플레이 보정 장치는 굴곡된 스크린(530)에 광원이 영상을 투사할 때, 사용자가 인식하는 가상 평면(510)상의 영상이 스크린(530)의 굴곡에 의해서 일그러지는 것을 보정할 수 있다. 여기서 굴곡된 스크린(530)의 면은 평면이 아닌 굴곡면을 의미한다. 착시의 효과를 이용해서 사용자가 영상이 존재한다고 인식하는 가상의 평면을 가상 평면(510)이라고 정의한다.The display correction apparatus of the present invention can correct that the image on the virtual plane 510 recognized by the user is distorted by the curvature of the screen 530 when the light source projects the image on the curved screen 530. Here, the surface of the curved screen 530 means a curved surface, not a flat surface. A virtual plane that the user recognizes that an image exists is defined as a virtual plane 510 using the optical illusion effect.

본 발명의 디스플레이 보정 장치는 광원에서 투사하는 영상의 산출 위치 좌표(450)를 산출하는 산출부와, 산출 위치 좌표(450)를 산출하기 위해 기준이 되는 기준 위치 좌표를 입력받는 입력부를 포함할 수 있다.The display correction apparatus of the present invention may include a calculation unit for calculating an output position coordinate 450 of an image projected from a light source and an input unit for receiving reference position coordinates to be used as a reference for calculating the calculated position coordinate 450 have.

가상 평면(510)은 기준 위치 좌표와 굴곡된 스크린(530) 사이에 존재할 수 있다. 산출부는 영상이 가상 평면(510)상에 왜곡되지 않은 형상으로 사용자에게 관측될 수 있게 산출 위치 좌표(450)를 산출할 수 있다. 영상이 보정되어 사용자가 최종적으로 관측하게 되는 형태의 영상을 관측 영상(310)이라고 정의한다.The virtual plane 510 may be between the reference position coordinates and the curved screen 530. The calculating unit can calculate the calculated position coordinates 450 so that the image can be observed by the user in an undistorted shape on the virtual plane 510. [ An image of a type in which the image is corrected and the user finally observes is defined as an observation image 310.

기준 위치 좌표는 사용자가 영상을 관측하는 위치 좌표인 제1 기준 위치 좌표(410)와, 스크린(530)에 영상을 투사하는 광원의 위치 좌표인 제2 기준 위치 좌표(430)를 포함할 수 있다.The reference position coordinates may include a first reference position coordinate 410, which is a position coordinate at which a user observes an image, and a second reference position coordinate 430, which is a position coordinate of a light source that projects an image on the screen 530 .

입력부는 제1 기준 위치 좌표(410)와, 제2 기준 위치 좌표(430), 관측 영상(310)의 좌표, 굴곡된 스크린(530)의 표면 형상에 대한 좌표를 사용자 직접입력 또는 좌표 관측부를 통해서 입력받을 수 있다. 좌표 관측부는 광센서 또는 카메라를 통해서 사용자 위치, 광원의 위치, 스크린(530)의 형상을 관측하고, 관측값을 좌표화하여 입력부에 입력할 수 있다.The input unit is configured to input coordinates of the first reference position coordinate 410, the second reference position coordinate 430, the coordinates of the observation image 310, and the surface shape of the curved screen 530 through a user's direct input or a coordinate observation unit Input can be received. The coordinate observing unit can observe the user's position, the position of the light source, the shape of the screen 530 through the optical sensor or the camera, coordinate the observed values, and input the coordinates to the input unit.

입력부는 좌표 관측부 또는 사용자의 입력으로 입력된 각 좌표값을 산출부로 출력할 수 있다.The input unit can output each coordinate value input to the coordinate observing unit or the user's input to the calculating unit.

산출부는 입력부로부터 입력받은 좌표값으로 관측 영상(310)으로 사용자가 영상을 인식할 수 있게 굴곡된 스크린(530)에 영상을 투사하는 좌표인 산출 위치 좌표(450)를 산출할 수 있다.The calculating unit may calculate the calculated position coordinate 450, which is the coordinate for projecting the image on the curved screen 530 so that the user can recognize the image with the observation image 310 as the coordinate value inputted from the input unit.

산출 위치 좌표(450)는 가상 평면(510)상에서의 좌표로 산출될 수 있다. 산출 위치 좌표(450)는 굴곡된 스크린(530)에 의해서 왜곡된 실제 영상을 사용자에게 가상 평면(510)상의 영상이 왜곡되지 않은 영상으로 관측될 수 있게 보정된 좌표일 수 있다. 산출 위치 좌표(450)는 광원이 영상을 투사하는 위치를 지정하는 좌표일 수 있다.The calculated position coordinates 450 can be calculated as coordinates on the virtual plane 510. The calculated position coordinates 450 may be a coordinate that is corrected so that the image on the virtual plane 510 can be viewed as a distorted image of the actual image distorted by the curved screen 530 to the user. The calculated position coordinates 450 may be coordinates specifying a position at which the light source projects the image.

산출부는 굴곡된 스크린(530)에 의한 영상의 왜곡을 보정함으로써, 사용자가 영상이 가상 편면 상에 왜곡되지 않은 상태로 있은 것처럼 착시를 일으키게 할 수 있다.The calculator can correct the distortion of the image by the curved screen 530 so that the user can cause the illusion as if the image were not distorted on the virtual one side.

이하에서 굴곡된 스크린(530)으로 인한 영상의 왜곡을 보정하는 과정을 상세히 설명한다.Hereinafter, a process of correcting image distortion due to the curved screen 530 will be described in detail.

설명을 위해 xyz 직교 좌표계를 기준으로 설명한다. 이하에서 각 좌표의 위치를 xyz 직교 좌표계를 기준으로 정의 및 설명한다.For explanation, we explain with reference to xyz Cartesian coordinate system. Hereinafter, the position of each coordinate is defined and explained with reference to the xyz orthogonal coordinate system.

도 1에 도시된 바와 같이, 사용자가 영상을 관측하는 위치 좌표인 제1 기준 위치 좌표(410)는 설명의 용이성을 위해 y축 상에 있다고 한다. 제1 기준 위치 좌표(410)는 y축 상의 임의의 점(0,-r,0)이고, r은 양의 실수이다. As shown in FIG. 1, the first reference position coordinate 410, which is the position coordinate at which the user observes the image, is on the y-axis for ease of explanation. The first reference position coordinate 410 is an arbitrary point (0, -r, 0) on the y-axis, and r is a positive real number.

스크린(530)에 영상을 투사하는 광원의 위치 좌표인 제2 기준 위치 좌표(430)는 다음과 같이 가정한다. 광원은 y축의 음의 방향으로 가상 평면(510)과 거리 d만큼 이격되고, 사용자의 영상 관측 위치에서 z축의 음의 방향으로 거리 H만큼 이격되었다고 가정한다. 따라서 스크린(530)에 영상을 투사하는 광원의 위치인 제2 기준 위치 좌표(430)는 점(0,-d,-H)가 되고, d와 H는 양의 실수이다.The second reference position coordinate 430, which is the position coordinate of the light source projecting the image on the screen 530, is assumed as follows. It is assumed that the light source is spaced apart from the hypothetical plane 510 by a distance d in the negative direction of the y axis and spaced by a distance H in the negative direction of the z axis at the image observation position of the user. Accordingly, the second reference position coordinate 430, which is the position of the light source projecting the image on the screen 530, is a point (0, -d, -H), and d and H are positive real numbers.

가상 평면(510)은 설명의 용이성을 위해 xz평면이라고 한다. 그러므로 가상 평면(510)은 y=0이다.The virtual plane 510 is referred to as the xz plane for ease of explanation. Therefore, the virtual plane 510 is y = 0.

굴곡된 스크린(530)의 곡면의 함수는 Q(x,y,z)=p라 한다. 여기서 x,y,z는 실수인 변수 이며, p는 실수인 상수이다. 더 상세히 설명하는 함수 Q(x,y,z)=p는 스크린(530)의 표면의 형상에 대한 함수이다. 함수 Q(x,y,z)=p는 사용자가 입력부에 직접입력을 하거나, 좌표 관측부로 스크린(530)의 굴곡 상태를 직접측정하여 측정값으로 함수 Q(x,y,z)=p 또는 복수의 좌표(x1,y1,z1)로 입력부에 입력될 수 있다. 그리고 굴곡된 스크린(530)과 제1 기준 위치 좌표(410) 사이의 y=0의 평면을 가상 평면(510)으로 정의했기 때문에, 함수 Q(x,y,z)=p의 y값은 0보다 큰 값으로 한정될 수 있다.The function of the curved surface of the curved screen 530 is Q (x, y, z) = p. Where x, y, z are real variables and p is a real constant. The function Q (x, y, z) = p, which describes in more detail, is a function of the shape of the surface of the screen 530. The function Q (x, y, z) = p is obtained by directly inputting to the input unit by the user or directly measuring the bending state of the screen 530 by the coordinate observing unit, And can be input to the input unit as a plurality of coordinates (x 1 , y 1 , z 1 ). And the y value of the function Q (x, y, z) = p is 0 because the plane of y = 0 between the curved screen 530 and the first reference position coordinate 410 is defined as the virtual plane 510. [ Can be limited to a larger value.

사용자는 관측 영상(310)이 y=0인 가상 평면(510)상에 투사된 것으로 인식하기 때문에, 관측 영상(310)은 좌표 (t,0,f(t))로 나타낼 수 있다. 여기서 관측 영상(310)은 xz평면에서 함수 z=f(x)의 형상이 영상이 되며, x=t, z=f(t)일 때의 영상의 좌표가 (t,0,f(t))이다.Since the user recognizes that the observation image 310 is projected on the virtual plane 510 with y = 0, the observation image 310 can be represented by coordinates (t, 0, f (t)). In this case, the observed image 310 is an image of the shape z = f (x) in the xz plane, and the coordinates of the image when x = t, z = f (t) )to be.

이하에서 산출부가 입력부에서 출력된 좌표값으로 산출 위치 좌표(450)를 산출하는 과정을 상세히 설명한다.Hereinafter, a process of calculating the calculated position coordinates 450 from the coordinate values output from the input unit will be described in detail.

첫 번째 스텝으로 제1 기준 위치 좌표(410)와 관측 영상(310) 위의 한 점을 연결하는 제1 직선의 방정식(411)을 산출한다.In a first step, a first straight line equation 411 connecting a first reference position coordinate 410 and a point on the observation image 310 is calculated.

앞서 정의한 바와 같이, 제1 기준 위치 좌표(410)는 (0,-r,0)이고 관측 영상(310) 위의 한 점의 좌표는 (t,0,f(t))이다. 따라서 제1 직선의 방정식(411)은 다음 수학식 1과 같이 전개된다. As described above, the first reference position coordinate 410 is (0, -r, 0) and the coordinate of one point on the observation image 310 is (t, 0, f (t)). Therefore, the equation (411) of the first straight line is developed as shown in the following equation (1).

Figure 112014127515358-pat00001
Figure 112014127515358-pat00001

제1 직선의 방정식(411) 상의 점을 변수x로 나타내면 다음과 같이 표현할 수 있다.The point on the first straight line equation (411) can be expressed as a variable x as follows.

Figure 112014127515358-pat00002
Figure 112014127515358-pat00002

앞에서 정의한 바와 같이, 굴곡된 스크린(530)의 표면에 대한 함수는 Q(x,y,z)=p로 정의된다. 제1 직선의 방정식(411)과 굴곡된 스크린(530)의 표면과의 교점 m로 광원이 빛을 투사하고, 교점에서 반사된 빛을 사용자가 인식할 때 스크린(530)의 굴곡에 의한 영상의 왜곡이 보정이 된다. 따라서 사용자가 영상이 (t,0,f(t))에 있다고 인식하기 위해서는 광원에서 관측 영상(310)의 (t,0,f(t))에 해당하는 영상을 제1 직선의 방정식(411)과 굴곡된 스크린(530)의 표면과의 교점 m에 투사할 필요가 있다. 교점 m를 구하기 위해서 함수 Q(x,y,z)=p에 수학식 2를 대입하면 다음과 같이 전개될 수 있다.As previously defined, the function for the surface of the curved screen 530 is defined as Q (x, y, z) = p. The light source projects light at an intersection m between the first straight line equation 411 and the surface of the curved screen 530 and when the user recognizes the light reflected at the intersection, Distortion is corrected. Therefore, in order for the user to recognize that the image is at (t, 0, f (t)), the image corresponding to (t, 0, f (t)) of the observed image 310 in the light source, At the intersection m with the surface of the curved screen 530. Substituting equation (2) into the function Q (x, y, z) = p to find the intersection m can be expanded as follows.

Figure 112014127515358-pat00003
Figure 112014127515358-pat00003

수학식 3에서 함수 Qx(X)는 굴곡된 스크린(530)의 표면에 대한 함수 Q(x,y,z)를 변수 x로 전개한 것을 의미한다. 여기서 함수 Qx(X)에 역함수를 구하면 교점 m에서의 좌표를 구할 수 있다. 교점 m는 다음과 같이 전개될 수 있다.In Equation (3), the function Q x (X) means that the function Q (x, y, z) for the surface of the curved screen 530 is expanded by the variable x. Here, if the inverse function is obtained for the function Q x (X), the coordinates at the intersection m can be obtained. The intersection m can be expanded as follows.

Figure 112014127515358-pat00004
Figure 112014127515358-pat00004

함수

Figure 112014127515358-pat00005
는 Qx(X)의 역함수이다. 여기서 p는 상수이기 때문에 x1,y1,z1은 상수로 산출된다.function
Figure 112014127515358-pat00005
Is the inverse of Q x (X). Since p is a constant, x 1 , y 1 , and z 1 are constants.

교점 m로 향하는 광원의 영상의 투사 방향을 결정하기 위해서 교점 m과 광원을 연결하는 제2 직선의 방정식(431)을 구할 필요가 있다. 교점 m의 좌표는 (x1,y1,z1)이고, 광원의 위치인 제2 기준 위치 좌표(430)는 점(0,-d,-H)이므로 제2 직선의 방정식(431)은 다음과 같이 전개될 수 있다.In order to determine the projection direction of the image of the light source directed to the intersection m, it is necessary to obtain an equation (431) of a second straight line connecting the intersection m and the light source. M is the coordinate of the intersection (x 1, y 1, z 1), and because it is the second reference position coordinates 430, the location of the light source point (0, -d, -H), equation (431) of the second straight line Can be developed as follows.

Figure 112014127515358-pat00006
Figure 112014127515358-pat00006

수학식 5에 해당하는 제2 직선의 방향으로 광원에서 영상을 투사하면, 사용자는 가상 평면(510)상에서 영상이 (t,0,f(t))에 위치하는 것으로 인식하게 된다.When the image is projected from the light source in the direction of the second straight line corresponding to Equation (5), the user recognizes that the image is located at (t, 0, f (t)) on the virtual plane 510.

실제로 광원이 영상을 투사하는 산출 위치 좌표(450)의 기준면은 가상 평면(510)이다. 따라서 가상 평면(510)과 제2 직선의 방정식(431)의 교점을 구할 필요가 있다.The reference plane of the calculated position coordinate 450 at which the light source actually projects the image is the virtual plane 510. Therefore, it is necessary to find the intersection point of the virtual plane 510 and the equation 431 of the second straight line.

제2 직선의 방정식(431) 상의 임의의 좌표를 변수 y로 나타내면 다음과 같다.The arbitrary coordinate on the second straight line equation 431 is represented by the variable y as follows.

Figure 112014127515358-pat00007
Figure 112014127515358-pat00007

가상 평면(510)은 y=0인 평면이으로, 수학식 6에서 변수 y에 0을 대입하면 가상 평면(510)과 제2 직선의 방정식(431)과의 교점인 산출 위치 좌표(450)를 구할 수 있다.The imaginary plane 510 is a plane having y = 0, and substituting 0 in the variable y in Equation 6 yields the calculated position coordinate 450, which is an intersection of the imaginary plane 510 and the second straight line equation 431 Can be obtained.

Figure 112014127515358-pat00008
Figure 112014127515358-pat00008

수학식 7에 수학식 4를 대입하면 최종석으로 산출 위치 좌표(450)는 다음과 같이 전개될 수 있다.Substituting Equation (4) into Equation (7), the calculated position coordinates (450) can be developed as follows.

Figure 112014127515358-pat00009
Figure 112014127515358-pat00009

결론적으로, 본 발명의 디스플레이 보정 장치는 Q(x,y,z)=p로 굴곡된 스크린(530)의 표면에 (t,0,f(t))의 형태의 관측 영상(310)을 사용자가 보기 위해서 산출 위치 좌표(450)인 수학식 8을 산출하는 장치이다.Consequently, the display correction apparatus of the present invention is capable of displaying the observation image 310 in the form of (t, 0, f (t)) on the surface of the screen 530 curved at Q (x, Is an apparatus for calculating equation (8), which is an estimated position coordinate (450).

다시 한번 본 발명의 디스플레이 보정 장치의 작동을 요약해서 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the operation of the display correction apparatus of the present invention will be summarized as follows.

입력부는 제1 기준 위치 좌표(410)와, 제2 기준 위치 좌표(430), 관측 영상(310)의 좌표, 굴곡된 스크린(530)의 표면 형상에 대한 좌표를 사용자 직접입력 또는 좌표 관측부를 통해서 입력받을 수 있다. The input unit is configured to input coordinates of the first reference position coordinate 410, the second reference position coordinate 430, the coordinates of the observation image 310, and the surface shape of the curved screen 530 through a user's direct input or a coordinate observation unit Input can be received.

입력부는 입력받은 각 좌표값을 산출부로 출력할 수 있다.The input unit can output each input coordinate value to the calculation unit.

산출부는 좌표값을 입력받고, 사용자의 영상 관측 위치인 제1 기준 위치 좌표(410)와 관측 영상(310)의 좌표와의 연결하는 제1 직선의 방정식(411)을 산출한다. 제1 직선의 방정식(411)이 산출되면, 제1 직선의 방정식(411)과 굴곡된 스크린(530)과의 교점 m를 산출한다. 교점 m가 산출되면 광원에서 영상을 투사하는 방향과 관계되는 교점 m와 광원의 좌표인 제2 기준 위치 좌표(430)를 연결하는 제2 직선의 방정식(431)을 산출한다. 제2 직선의 방정식(431)이 산출되면, 최종적 결과물인 산출 위치 좌표(450)를 산출하기 위해서, 제2 직선의 방정식(431)과 가상 평면(510)과의 교점을 산출한다.The calculator receives the coordinate values and calculates an equation (411) of a first straight line connecting the first reference position coordinate 410, which is the image observation position of the user, and the coordinates of the observation image 310. When the equation 411 of the first straight line is calculated, the intersection m of the first straight line equation 411 and the curved screen 530 is calculated. When the intersection m is calculated, the equation 431 of the second straight line connecting the intersection m related to the direction of projecting the image from the light source and the second reference position coordinate 430, which is the coordinate of the light source, is calculated. When the equation 431 of the second straight line is calculated, the intersection point of the equation 431 of the second straight line and the virtual plane 510 is calculated to calculate the final calculated output position coordinate 450. [

산출 위치 좌표(450)에 따라 본 발명의 디스플레이 보정 장치의 광원은 영상을 투사한다.According to the calculated position coordinates 450, the light source of the display correction apparatus of the present invention projects an image.

도 3 내지 도 5는 보정 전후의 영상이 굴곡진 스크린(530)에 투사되었을 때를 나타낸다. (a)는 사용자가 보기를 원하는 영상의 형태를 나타낸다. (b)는 스크린(530)의 굴곡을 반영하여 (a)의 영상을 보정한 영상이다. (c)는 영상 (a)가 굴곡진 스크린(530)에 투사되었을 때를 나타낸 것이다. (d)는 보정 영상인 (b)를 굴곡진 스크린(530)에 투사했을 때를 나타낸 것이다.Figs. 3 to 5 show when the images before and after the correction are projected on the curved screen 530. Fig. (a) shows the type of the image that the user wants to view. (b) is an image in which the image of (a) is corrected, reflecting the curvature of the screen 530. (c) shows when the image a is projected on the curved screen 530. Fig. (d) shows a case where the corrected image (b) is projected onto the curved screen 530.

이하에서 다양한 굴곡된 스크린(530)에 대해서 본 발명의 디스플레이 보정 장치의 실제 적용에 대해서 상세히 설명한다.The actual application of the display correction apparatus of the present invention to various curved screens 530 will now be described in detail.

수학식 8에 산출된 산출 위치 좌표(450)를 실제 프로그램에 적용하기 위해서는 크기 보정 상수 k가 필요하다. 프로그램에서의 같은 단위 길이라도, 실제 공간에서 비춰지는 길이는 프로젝터와의 거리에 따라 달라질 수 있다. 예들 들어 프로젝터와 가상 평면(510) 사이의 거리가 멀어진다면 단위 길이는 비례하여 더 길어질 것이다.In order to apply the calculated position coordinate 450 calculated in Equation (8) to an actual program, a size correction constant k is required. Even in the same unit length in a program, the length that is projected in the actual space may vary depending on the distance from the projector. For example, if the distance between the projector and the virtual plane 510 is increased, the unit length will be proportionally longer.

굴곡된 스크린(530)의 표면에서는 프로젝터와 영사 면의 거리가 일정하기 않기 때문에, 원하는 상의 크기와 다른 크기의 영상을 얻을 수 있다. 본 발명에서는 프로젝터의 광원과 가상 평면(510)의 수직거리 d에 비례하여 비춰지는 단위 길이를 크기 보정 상수 k로 정의한다. 최종적으로 수한 산출 위치 좌표(450)인 수학식 8에서 kd를 나누어주면 얻고자하는 크기의 상을 얻을 수 있다.Since the distance between the projector and the projection surface is not constant on the surface of the curved screen 530, images having sizes different from those of the desired image size can be obtained. In the present invention, a unit length that is proportional to the vertical distance d between the light source of the projector and the virtual plane 510 is defined as a size correction constant k. Finally, an image of a size to be obtained can be obtained by dividing kd in Equation (8) which is the calculated position coordinate 450. [

거리에 대해서 다시 한번 정의한다.Define distance again.

사용자의 관측 위치와 가상 평면(510)과의 거리를 r로 정의한다. 광원의 위치와 가상 평면(510)과의 거리를 d로 정의한다. 사용자의 관측 위치에서 가상 평면(510)으로 내린 수선과 광원과의 거리를 H로 정의한다. 사용자의 관측 위치에서 가상 평면(510)으로 내린 수선과 프로그램에서 기준이 되는 원점과의 거리를 h로 정의한다.The distance between the user's observation position and the virtual plane 510 is defined as r. The distance between the position of the light source and the virtual plane 510 is defined as d. And the distance between the waterline and the light source from the user's observation position to the virtual plane 510 is defined as H. Let h be the distance between the perpendicular drawn from the user's observation position to the virtual plane 510 and the reference point in the program.

이하에서 도 2를 참조하여, 반원통면이 주기적으로 연결된 형상으로 굴곡된 스크린(530)에서의 보정의 일실시예로 산출된 수식을 다음과 같다.Hereinafter, with reference to FIG. 2, the following formula is calculated as an example of the correction in the screen 530 in which the semi-cylindrical surfaces are periodically connected to each other.

도 2의 스크린(530)의 굴곡에 대한 식은 다음과 같다.The equation for the curvature of the screen 530 of FIG. 2 is as follows.

Figure 112014127515358-pat00010
Figure 112014127515358-pat00010

R은 원통의 반지름이고, a=-4R,-2R,0,2R,4R로 정의된다.R is the radius of the cylinder and is defined as a = -4R, -2R, 0, 2R, 4R.

수학식 9로 정의되는 스크린(530)에 수학식 8을 프로그램에 적용한 산출 위치 좌표(450) (x,z)는 다음과 같이 나타낼수 있다.The calculated position coordinates 450 (x, z) obtained by applying Equation (8) to the screen 530 defined by Equation (9) can be expressed as follows.

Figure 112014127515358-pat00011
Figure 112014127515358-pat00011

이 때의 t의 적용 범위는 다음 표 1와 같다.The application range of t at this time is shown in Table 1 below.

Figure 112014127515358-pat00012
Figure 112014127515358-pat00012

이하에서 도 6를 참조하여, 삼각기둥 면이 주기적으로 연결된 형상으로 굴곡된 스크린(530)에서의 보정의 일실시예로 산출된 수식을 다음과 같다.Hereinafter, with reference to FIG. 6, the following formula is calculated as an example of correction in the screen 530 in which the triangular pillar surfaces are bent in a periodically connected shape.

도 6에 도시된 굴곡된 스크린(530)에 대한 함수는 다음과 같다.The function for the curved screen 530 shown in FIG. 6 is as follows.

Figure 112014127515358-pat00013
Figure 112014127515358-pat00013

삼각 기둥의 폭은 2a가 되고, c=-2a,0,2a로 정의된다.The width of the triangular column is 2a, and is defined as c = -2a, 0, 2a.

수학식 11로 정의되는 스크린(530)에 수학식 8을 프로그램에 적용한 산출 위치 좌표(450) (x,z)는 다음과 같이 나타낼수 있다.The calculated position coordinates 450 (x, z) obtained by applying Equation (8) to the screen 530 defined by Equation (11) can be expressed as follows.

Figure 112014127515358-pat00014
Figure 112014127515358-pat00014

이 때의 t의 적용 범위는 다음 표 2와 같다.The application range of t at this time is shown in Table 2 below.

Figure 112014127515358-pat00015
Figure 112014127515358-pat00015

이하에서 도 7를 참조하여, 요철 면 형상으로 굴곡된 스크린(530)에서의 보정의 일실시예로 산출된 수식을 다음과 같다.Hereinafter, with reference to FIG. 7, the following formula is calculated as an example of the correction in the screen 530 bent in the uneven shape.

도 7에 도시된 굴곡된 스크린(530)은 y=a, x=l로 표현할 수 있고, l=-(3/2+b),-c/2,c/2,3/2+b로 정의될 수 있다. 여기서 a는 사각기둥의 y축 방향 길이이고, b는 x축 방향 길이, c는 사각기둥 간의 간격을 의미한다.The curved screen 530 shown in Fig. 7 can be expressed as y = a, x = 1, and is expressed as l = - (3/2 + b), - c / 2, c / 2,3 / 2 + b Can be defined. Where a is the length in the y-axis direction of the quadratic column, b is the length in the x-axis direction, and c is the spacing between the square columns.

도 7에 도시된 스크린(530)에 수학식 8을 프로그램에 적용한 산출 위치 좌표(450) (x,z)는 다음과 같이 나타낼수 있다.The calculated position coordinates 450 (x, z) obtained by applying the equation (8) to the program on the screen 530 shown in Fig. 7 can be expressed as follows.

Figure 112014127515358-pat00016
Figure 112014127515358-pat00016

이 때의 t의 적용 범위는 다음 표 3와 같다.The application range of t at this time is shown in Table 3 below.

Figure 112014127515358-pat00017
Figure 112014127515358-pat00017

이상에서 본 발명에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.
While the invention has been shown and described with reference to certain preferred embodiments thereof, it will be understood by those skilled in the art that various changes and modifications may be made without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the following claims.

310...관측 영상 410...제1 기준 위치 좌표
411...제1 직선의 방정식 430...제2 기준 위치 좌표
431...제2 직선의 방정식 450...산출 위치 좌표
510...가상 평면 530...스크린
m...교점 m310 ... observation image 410 ... first reference position coordinate
411 ... first straight line equation 430 ... second reference position coordinate
431 ... second straight line equation 450 ... calculated position coordinates
510 ... virtual plane 530 ... screen
m ... intersection m

Claims (5)

광원에서 투사하는 영상의 산출 위치 좌표를 산출하는 산출부;
사용자가 상기 영상을 관측하는 위치 좌표인 제1 기준 위치 좌표, 상기 광원의 위치인 제2 기준 위치 좌표, 상기 영상이 보정되어 상기 사용자가 최종적으로 관측하는 영상인 관측 영상의 좌표 및 굴곡된 상기 스크린의 표면 형상에 대한 좌표 중 적어도 하나를 입력받는 입력부; 를 포함하고,
상기 산출부는,
상기 제1 기준 위치 좌표와 상기 관측 영상의 좌표를 연결하는 제1 직선의 방정식을 산출하고,
상기 제1 직선의 방정식과 굴곡된 상기 스크린과의 교점 m을 산출하며,
상기 교점 m과 상기 제2 기준 위치 좌표를 연결하는 제2 직선의 방정식을 산출하고,
상기 산출 위치 좌표를 산출하기 위해서, 상기 제2 직선의 방정식과 가상 평면과의 교점을 산출하는 디스플레이 보정 장치.
A calculation unit for calculating an output position coordinate of an image projected from the light source;
A first reference position coordinate which is a position coordinate of a user observing the image, a second reference position coordinate which is a position of the light source, coordinates of an observation image which is an image of which the user is finally observed, An input unit for inputting at least one of coordinates of a surface shape of the touch panel; Lt; / RTI >
The calculating unit calculates,
Calculating an equation of a first straight line connecting the first reference position coordinates and the coordinates of the observation image,
Calculating an intersection m between the equation of the first straight line and the curved screen,
Calculating an equation of a second straight line connecting the intersection m and the second reference position coordinate,
And calculates an intersection between the equation of the second straight line and the virtual plane to calculate the calculated position coordinates.
(a) 사용자가 영상을 관측하는 위치 좌표인 제1 기준 위치 좌표와, 스크린에 상기 영상을 투사하는 광원의 위치인 제2 기준 위치 좌표, 상기 영상이 보정되어 상기 사용자가 최종적으로 관측하게 되는 형태의 상기 영상인 관측 영상의 좌표 및 굴곡된 상기 스크린의 표면 형상에 대한 좌표 중 적어도 하나 이상의 좌표를 입력받는 단계;
(b) 상기 입력된 좌표로 상기 광원에서 투사하는 상기 영상의 산출 위치 좌표를 산출하는 단계;를 포함하고,
상기 (b) 단계는,
상기 사용자의 상기 영상 관측 위치인 상기 제1 기준 위치 좌표와 상기 관측 영상의 좌표를 연결하는 제1 직선의 방정식을 산출하는 단계;
상기 제1 직선의 방정식과 굴곡된 상기 스크린과의 교점 m를 산출하는 단계;
상기 교점 m와 상기 광원의 좌표인 상기 제2 기준 위치 좌표를 연결하는 제2 직선의 방정식을 산출하는 단계;
최종적 결과물인 상기 산출 위치 좌표를 산출하기 위해서, 상기 제2 직선의 방정식과 가상 평면과의 교점을 산출하는 단계;
를 포함하는 디스플레이 보정 방법.
(a) a first reference position coordinate which is a position coordinate at which a user observes an image, a second reference position coordinate which is a position of a light source projecting the image on a screen, a shape in which the image is corrected and the user finally observes Receiving coordinates of at least one of coordinates of an observation image that is the image of the screen and coordinates of a curved surface shape of the screen;
(b) calculating an output position coordinate of the image projected from the light source with the input coordinates,
The step (b)
Calculating an equation of a first straight line connecting coordinates of the first reference position which is the image observation position of the user with coordinates of the observation image;
Calculating an intersection m between the equation of the first straight line and the curved screen;
Calculating an equation of a second straight line connecting the intersection m with the second reference position coordinate which is a coordinate of the light source;
Calculating an intersection between the equation of the second straight line and the virtual plane to calculate the calculated position coordinates as a final result;
/ RTI >
(a) 사용자가 영상을 관측하는 위치 좌표인 제1 기준 위치 좌표와, 스크린에 상기 영상을 투사하는 광원의 위치인 제2 기준 위치 좌표, 상기 영상이 보정되어 상기 사용자가 최종적으로 관측하게 되는 형태의 상기 영상인 관측 영상의 좌표 및 굴곡된 상기 스크린의 표면 형상에 대한 좌표 중 적어도 하나 이상의 좌표를 입력받는 단계;
(b) 상기 입력된 좌표로 상기 광원에서 투사하는 상기 영상의 산출 위치 좌표를 산출하는 단계;를 포함하고,
상기 (b) 단계는,
상기 사용자의 관측 위치와 가상 평면과의 거리를 r로 정의하고, 상기 광원의 위치와 상기 가상 평면과의 거리를 d로 정의하며, 상기 사용자의 관측 위치에서 상기 가상 평면으로 내린 수선과 상기 광원과의 거리를 H로 정의하고, 상기 영상이 보정이 되어 상기 사용자가 최종적으로 관측하게 되는 형태의 영상인 관측 영상의 좌표를 (t,0,f(t))라고 정하며, 상기 스크린의 굴곡면에 대한 함수Q(x,y,z)=p에 대한 역함수를
Figure 112016046573714-pat00018
로 정의할 때,
상기 산출 위치 좌표는
Figure 112016046573714-pat00019

로 산출되는 디스플레이 보정 방법.(a) a first reference position coordinate which is a position coordinate at which a user observes an image, a second reference position coordinate which is a position of a light source projecting the image on a screen, a shape in which the image is corrected and the user finally observes Receiving coordinates of at least one of coordinates of an observation image that is the image of the screen and coordinates of a curved surface shape of the screen;
(b) calculating an output position coordinate of the image projected from the light source with the input coordinates,
The step (b)
And a distance between the position of the light source and the virtual plane is defined as d, and a distance between the waterline falling from the observation position of the user to the virtual plane, (T, 0, f (t)) is defined as H, and the coordinate of the observation image, which is the image of which the image is corrected and the user finally observes, is defined as H The inverse of the function Q (x, y, z) = p
Figure 112016046573714-pat00018
When defined as,
The calculated position coordinates are
Figure 112016046573714-pat00019

/ RTI > 삭제delete 삭제delete
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