KR102012454B1 - 공간 영상 투영 장치 - Google Patents

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Abstract

공간 영상 투영 장치는 홀로그램 영상을 출력하는 프로젝터, 홀로그램 영상을 투사하는 반사 스크린, 상기 공간 영상 투영 장치의 일면에 설치되고, 투사된 홀로그램 영상의 광선 중 일면으로 향하는 광선을 굴절시키는 제 1 프리즘 어레이 및 공간 영상 투영 장치의 타면에 설치되고, 투사된 홀로그램 영상의 광선 중 타면으로 향하는 광선을 굴절시키는 제 2 프리즘 어레이를 포함하고, 홀로그램 영상은 제 1 홀로그램 영상 및 제 2 홀로그램 영상이 합성된 영상이고, 제 1 프리즘 어레이는 일면으로 향하는 광선 중 제 1 홀로그램 영상에 해당하는 광선만을 통과시키는 제 1 영상 필터를 포함하고, 제 2 프리즘 어레이는 타면으로 향하는 광선 중 제 2 홀로그램 영상에 해당하는 광선만을 통과시키는 제 2 영상 필터를 포함할 수 있다.

Description

공간 영상 투영 장치{THREE-DIMENSIONAL IMAGE PROJECTION APPARATUS}
본 발명은 공간 영상 투영 장치에 관한 것이다.
3차원 공간 영상 디스플레이 기술은 2차원 영상에 일정한 깊이 정보를 부가함으로써 3차원 영상을 재구성하는 기술이다.
이러한 3차원 공간 영상 디스플레이 기술은 사람의 양안 시차(binocular disparity) 원리를 이용하여 3차원 영상을 제공하고 있다. 이러한 3차원 공간 영상의 구현 방법에 따르면, 좌안과 우안에 비치는 상이 서로 다르기 때문에 관찰자의 양안에 의한 시차의 지각을 통하여 영상의 입체감 및 돌출감을 제공할 수 있다.
양안 시차를 이용한 좌우 영상을 분리하는 방식에는 안경 방식과 무안경 방식이 있다. 안경 방식은 애너글리프(anaglyph) 방식, 편광 안경 방식, 셔터 안경 방식 등을 포함하고, 무안경 방식에는 렌티큘러(lenticular) 방식, 패럴랙스 배리어(parallax barrier) 방식 및 광학판 방식 등을 포함할 수 있다. 여기서, 안경 방식 중 편광 안경 방식 및 셔터 안경 방식은 가장 오래된 3차원 디스플레이 방식으로 입체 영화, 3D TV 등에 널리 사용되고 있다. 하지만, 편광 안경 방식 및 셔터 안경 방식은 공간 영상용 특수 안경을 착용해야 하는 불편함과 눈의 피로감을 증대시키는 문제점을 갖고 있다. 무안경 방식 중 렌티큘러 방식 및 패럴랙스 배리어 방식은 낮은 휘도와 저해상도의 영상으로 관찰자의 관찰 지점이 고정되어 있으며 관찰자의 지속적인 관찰 시, 두통이나 어지러움을 유발하는 단점을 가지고 있다.
한편, 완전 입체 방식에는 홀로그램 및 체적형 3차원 디스플레이 방식이 있다. 이러한 완전 입체 방식은 고가의 레이저 및 정밀한 광학적 장치를 통해 정지 상태의 공간 영상만이 구현되며 실시간 고화질의 공간 영상은 제공하지 못하고 있다.
최근 들어, 하프 미러, 오목 거울, 프레넬 렌즈, 프리즘 어레이 등을 이용하여 저렴한 비용으로 실시간 입체 영상을 구현하는 방식들이 제안되고 있다. 하지만, 하프 미러를 이용한 방식은 영상이 허상으로 맺히고, 시스템의 물리적 크기가 커지는 문제점이 있고, 오목 거울, 프레넬 렌즈 및 프리즘 어레이를 이용한 방식은 제조 비용이 많이 들고, 시야각이 좁다는 문제점이 있다. 특히, 프리즘 어레이를 이용하여 입체 영상을 구현하는 경우, 화질의 저하 문제가 생기게 된다.
이와 관련하여, 일본공개특허 제 2016-097110호에는 복수의 표시 패널 및 복수의 확대 광학계를 이용하여 입체 영상을 표시하는 입체 영상 표시 장치가 개시되어 있습니다.
홀로그램 영상으로부터 제 1 투영 영상 및 제 2 투영 영상을 서로 다른 위치에서 제공하는 공간 영상 투영 장치를 제공하고자 한다. 다만, 본 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제들로 한정되지 않으며, 또 다른 기술적 과제들이 존재할 수 있다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본 발명의 제 1 측면에 따른 공간 영상 투영 장치는 홀로그램 영상을 출력하는 프로젝터; 상기 홀로그램 영상을 투사하는 반사 스크린; 상기 공간 영상 투영 장치의 일면에 설치되고, 상기 투사된 홀로그램 영상의 광선 중 상기 일면으로 향하는 광선을 굴절시키는 제 1 프리즘 어레이; 및 상기 공간 영상 투영 장치의 타면에 설치되고, 상기 투사된 홀로그램 영상의 광선 중 상기 타면으로 향하는 광선을 굴절시키는 제 2 프리즘 어레이를 포함하고, 상기 홀로그램 영상은 제 1 홀로그램 영상 및 제 2 홀로그램 영상이 합성된 영상이고, 상기 제 1 프리즘 어레이는 상기 일면으로 향하는 광선 중 상기 제 1 홀로그램 영상에 해당하는 광선만을 통과시키는 제 1 영상 필터를 포함하고, 상기 제 2 프리즘 어레이는 상기 타면으로 향하는 광선 중 상기 제 2 홀로그램 영상에 해당하는 광선만을 통과시키는 제 2 영상 필터를 포함할 수 있다.
일예에 있어서, 상기 제 1 홀로그램 영상은 상기 홀로그램 영상의 홀수번째 프레임으로 구성되고, 상기 제 2 홀로그램 영상은 상기 홀로그램 영상의 짝수번째 프레임으로 구성될 수 있다.
일예에 있어서, 상기 홀수번째 프레임의 영상이 제 1 각도의 편광 특성을 가지고, 상기 짝수번째 프레임의 영상이 제 2 각도의 편광 특성을 가지도록 상기 홀로그램 영상의 편광 특성을 변환하는 편광 변환기를 더 포함할 수 있다.
일예에 있어서, 상기 제 1 영상 필터는 상기 제 1 각도의 편광 특성을 가진 영상만을 통과시키는 제 1 편광 필름으로 구성되고, 상기 제 2 영상 필터는 상기 제 2 각도의 편광 특성을 가진 영상만을 통과시키는 제 2 편광 필름으로 구성될 수 있다.
일예에 있어서, 상기 제 1 영상 필터 및 상기 제 2 영상 필터는 기설정된 주기마다 온 또는 오프되는 출력 셔터로 구성될 수 있다.
일예에 있어서, 상기 제 1 영상 필터는 상기 홀수번째 프레임의 영상이 출력될 때 온되고, 상기 짝수번째 프레임의 영상이 출력될 때 오프되고, 상기 제 2 영상 필터는 상기 짝수번째 프레임의 영상이 출력될 때 온되고, 상기 홀수번째 프레임의 영상이 출력될 때 오프될 수 있다.
일예에 있어서, 상기 홀로그램 영상은 인터레이스 방식 또는 모자이크 방식으로 상기 제 1 홀로그램 영상과 상기 제 2 홀로그램 영상이 합성된 합성 영상일 수 있다.
일예에 있어서, 상기 제 1 홀로그램 영상은 제 1 각도의 편광 특성을 가지고, 상기 제 2 홀로그램 영상은 제 2 각도의 편광 특성을 가질 수 있다.
일예에 있어서, 상기 제 1 영상 필터는 상기 제 1 프리즘 어레이의 전면에 위치하고, 상기 제 2 영상 필터는 상기 제 2 프리즘 어레이의 전면에 위치할 수 있다.
일예에 있어서, 상기 제 1 홀로그램 영상은 전면용 홀로그램 영상이고, 상기 제 2 홀로그램 영상은 후면용 홀로그램 영상일 수 있다.
일예에 있어서, 상기 제 1 프리즘 어레이는 상기 공간 영상 투영 장치의 전면에 설치되고, 상기 제 2 프리즘 어레이는 상기 공간 영상 투영 장치의 후면에 설치될 수 있다.
일예에 있어서, 상기 공간 영상 투영 장치의 전면에 위치한 관찰자는 상기 전면용 홀로그램 영상에 해당하는 제 1 투영 영상의 시청이 가능하고, 상기 공간 영상 투영 장치의 후면에 위치한 관찰자는 상기 후면용 홀로그램 영상에 해당하는 제 2 투영 영상의 시청이 가능할 수 있다.
본 발명의 제 2 측면에 따른 공간 영상 투영 장치는 홀로그램 영상을 출력하는 프로젝터; 상기 홀로그램 영상을 투사하는 반사 스크린; 상기 공간 영상 투영 장치의 일면에 설치되고, 상기 투사된 홀로그램 영상의 광선 중 상기 일면으로 향하는 광선을 굴절시키는 제 1 프리즘 어레이; 및 상기 공간 영상 투영 장치의 타면에 설치되고, 상기 투사된 홀로그램 영상의 광선 중 상기 타면으로 향하는 광선을 굴절시키는 제 2 프리즘 어레이를 포함하고, 상기 홀로그램 영상의 복수의 프레임 중 일부의 프레임은 좌우가 반전되어 있고, 상기 제 1 프리즘 어레이는 상기 일면으로 향하는 광선 중 상기 좌우가 반전되어 있는 일부의 프레임에 해당하는 광선만을 통과시키는 제 1 영상 필터를 포함하고, 상기 제 2 프리즘 어레이는 상기 타면으로 향하는 광선 중 상기 좌우가 반전되어 있지 않은 프레임에 해당하는 광선만을 통과시키는 제 2 영상 필터를 포함할 수 있다.
본 발명의 제 3 측면에 따른 공간 영상 투영 장치는 공간 영상 투영 장치의 내부에서 상기 공간 영상 투영 장치의 전면 및 후면을 향해 홀로그램 영상을 출력하는 출력부; 상기 공간 영상 투영 장치의 전면에 설치되고, 상기 출력된 홀로그램 영상의 광선 중 상기 전면으로 향하는 광선을 굴절시키는 제 1 프리즘 어레이; 및 상기 공간 영상 투영 장치의 후면에 설치되고, 상기 출력된 홀로그램 영상의 광선 중 상기 후면으로 향하는 광선을 굴절시키는 제 2 프리즘 어레이를 포함하고, 상기 홀로그램 영상은 제 1 홀로그램 영상 및 제 2 홀로그램 영상이 합성된 영상이고, 상기 제 1 프리즘 어레이는 상기 전면으로 향하는 광선 중 상기 제 1 홀로그램 영상에 해당하는 광선만을 통과시키는 제 1 영상 필터를 포함하고, 상기 제 2 프리즘 어레이는 상기 후면으로 향하는 광선 중 상기 제 2 홀로그램 영상에 해당하는 광선만을 통과시키는 제 2 영상 필터를 포함할 수 있다.
상술한 과제 해결 수단은 단지 예시적인 것으로서, 본 발명을 제한하려는 의도로 해석되지 않아야 한다. 상술한 예시적인 실시예 외에도, 도면 및 발명의 상세한 설명에 기재된 추가적인 실시예가 존재할 수 있다.
전술한 본 발명의 과제 해결 수단 중 어느 하나에 의하면, 본 발명은 홀로그램 영상으로부터 제 1 투영 영상 및 제 2 투영 영상을 서로 다른 위치에서 제공하는 공간 영상 투영 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른, 공간 영상 투영 장치를 예시적으로 도시한 도면이다.
도 2a 내지 2b는 본 발명의 다른 실시예에 따른, 공간 영상 투영 장치 및 홀로그램 영상의 투영 방법을 예시적으로 도시한 도면이다.
도 3a 내지 3b는 본 발명의 다른 실시예에 따른, 공간 영상 투영 장치 및 홀로그램 영상의 투영 방법을 예시적으로 도시한 도면이다.
도 4a 내지 4c는 본 발명의 다른 실시예에 따른, 공간 영상 투영 장치 및 홀로그램 영상의 투영 방법을 예시적으로 도시한 도면이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 명세서에 있어서 '부(部)'란, 하드웨어에 의해 실현되는 유닛(unit), 소프트웨어에 의해 실현되는 유닛, 양방을 이용하여 실현되는 유닛을 포함한다. 또한, 1 개의 유닛이 2 개 이상의 하드웨어를 이용하여 실현되어도 되고, 2 개 이상의 유닛이 1 개의 하드웨어에 의해 실현되어도 된다.
이하, 첨부된 구성도 또는 처리 흐름도를 참고하여, 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 설명하도록 한다.
제 1 실시예
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른, 공간 영상 투영 장치를 예시적으로 도시한 도면이다. 도 1을 참조하면, 제 1 실시예에 따른 공간 영상 투영 장치는 홀로그램 영상을 출력하는 프로젝터(100), 홀로그램 영상을 투사하는 반사 스크린(110), 투사된 홀로그램 영상 중 일부의 홀로그램 영상의 광선을 굴절시키는 제 1 프리즘 어레이(120) 및 투사된 홀로그램 영상 중 다른 일부의 홀로그램 영상의 광선을 굴절시키는 제 2 프리즘 어레이(130)를 포함할 수 있다.
프로젝터(100)는 공간 영상 투영 장치 내부에서 공간 영상 투영 장치의 전면 및 후면을 향해 홀로그램 영상을 출력할 수 있다.
프로젝터(100)가 반사 스크린(110)으로 홀로그램 영상을 출력하면, 반사 스크린(110)에 의해 투사된 홀로그램 영상의 광선은 반사 스크린(110)의 확산각도에 따라 여러 방향으로 산란된다. 이 때, 투사된 홀로그램 영상의 광선 중 일부의 광선이 제 1 프리즘 어레이(120)를 향하고, 다른 일부의 광선이 제 2 프리즘 어레이(130)를 향하게 된다. 여기서, 반사 스크린(110)은 양면 시청이 가능한 스크린으로서 이반 불투명 스크린 또는 투명 스크린을 포함할 수 있다.
제 1 프리즘 어레이(120)는 공간 영상 투영 장치의 일면에 설치되고, 반사 스크린(110)에 의해 투사된 홀로그램 영상의 광선 중 공간 영상 투영 장치의 일면으로 향하는 광선을 굴절시킬 수 있다. 예를 들면, 제 1 프리즘 어레이(120)는 공간 영상 투영 장치의 전면에 배치되고, 공간 영상 투영 장치의 전면을 향해 입사되는 홀로그램 영상의 광선을 굴절시키는 복수의 프리즘이 나열되어 있다.
제 2 프리즘 어레이(130)는 공간 영상 투영 장치의 타면에 설치되고, 반사 스크린(110)에 의해 투사된 홀로그램 영상의 광선 중 공간 영상 투영 장치의 타면으로 향하는 광선을 굴절시킬 수 있다. 예를 들면, 제 2 프리즘 어레이(130)는 공간 영상 투영 장치의 후면에 배치되고, 공간 영상 투영 장치의 후면을 향해 입사되는 홀로그램 영상의 광선을 굴절시키는 복수의 프리즘이 나열되어 있다.
공간 영상 투영 장치의 전면에 위치한 관찰자(미도시)는 투사된 홀로그램 영상의 광선 중 제 1 프리즘 어레이(120)에 의해 굴절된 광선으로 형성된 제 1 투영 영상(140)을 시청할 수 있다.
공간 영상 투영 장치의 후면에 위치한 관찰자는 투사된 홀로그램 영상의 광선 중 제 2 프리즘 어레이(130)에 의해 굴절된 광선으로 형성된 제 2 투영 영상(150)을 시청할 수 있다.
이때, 제 1 프리즘 어레이(120)는 공간 영상 투영 장치의 전면에 위치하고, 제 2 프리즘 어레이(130)는 공간 영상 투영 장치의 후면에 위치하므로, 홀로그램 영상이 공간 영상 투영 장치의 전면에 위치한 관찰자를 위해 제작된 경우, 공간 영상 투영 장치의 후면에 위치한 관찰자는 좌우가 반전된 영상을 시청하게 된다. 이에 반해, 홀로그램 영상이 공간 영상 투영 장치의 후면에 위치한 관찰자를 위해 제작된 경우, 공간 영상 투영 장치의 전면에 위치한 관찰자는 좌우가 반전된 영상을 시청하게 된다.
따라서, 제 1 투영 영상(140)과 제 2 투영 영상(150)이 서로 반전되지 않거나 공간 영상 투영 장치의 전면에 위치한 관찰자와 공간 영상 투영 장치의 후면에 위치한 관찰자가 서로 다른 영상을 시청하기 위해서는 추가적인 장치가 필요하다.
제 2 실시예
도 2a 내지 2b는 본 발명의 다른 실시예에 따른, 공간 영상 투영 장치 및 홀로그램 영상의 투영 방법을 예시적으로 도시한 도면이다.
도 2a 내지 2b는 제 1 실시예에 따른 공간 영상 투영 장치에서의 어느 한 투영 영상이 반전되는 문제점을 해결하고자 하는 것으로, 제 2 실시예에 따른 공간 영상 투영 장치는 홀로그램 영상을 출력하는 프로젝터(100), 홀로그램 영상을 투사하는 반사 스크린(110), 투사된 홀로그램 영상 중 일부의 홀로그램 영상에 해당하는 광선을 굴절시키는 제 1 프리즘 어레이(120), 투사된 홀로그램 영상 중 다른 일부의 홀로그램 영상에 해당하는 광선을 굴절시키는 제 2 프리즘 어레이(130), 홀로그램 영상의 편광 특성을 변환하는 편광 변환기(200), 제 1 홀로그램 영상의 광선만을 통과시키는 제 1 영상 필터(210), 제 2 홀로그램 영상의 광선만을 통과시키는 제 2 영상 필터(220)를 포함할 수 있다.
프로젝터(100)에서 출력된 홀로그램 영상은 제 1 홀로그램 영상과 제 2 홀로그램 영상이 합성된 영상일 수 있다. 예를 들어, 홀로그램 영상은 시간 다중화 기법이 적용된 영상으로 제 1 홀로그램 영상 및 제 2 홀로그램 영상이 프레임 별로 교대로 합성된 영상일 수 있다. 이 때, 제 1 홀로그램 영상은 전면용 홀로그램 영상이고, 제 2 홀로그램 영상은 후면용 홀로그램 영상일 수 있다. 예를 들어, 제 1 홀로그램 영상은 합성된 영상의 홀수번째 프레임으로 구성되고, 제 2 홀로그램 영상은 합성된 영상의 짝수번째 프레임으로 구성될 수 있다.
다른 예를 들어, 프로젝터(100)에서 출력된 홀로그램 영상은 단일의 영상이 변형된 영상으로서, 복수의 프레임 중 일부의 프레임이 좌우가 반전된 영상일 수 있다. 예를 들면, 짝수번째 프레임이 좌우가 반전되지 않은 프레임이면, 홀수번째 프레임은 좌우가 반전된 프레임일 수 있다.
도 2b를 참조하면, 홀수번째 프레임(230)은 좌우가 반전되어 있고, 짝수번째 프레임(240)은 좌우가 반전되어 있지 않다.
이와 달리, 홀로그램 영상이 복수의 홀로그램 영상이 합성된 영상인 경우, 제 1 홀로그램 영상은 좌우가 반전되지 않은 영상인 반면, 제 2 홀로그램 영상은 제 2 홀로그램 영상의 좌우가 반전된 영상으로 구성될 수 있다. 이때, 홀수번째 프레임(230)은 제 1 홀로그램 영상(230)으로 구성되고, 짝수번째 프레임(240)은 제 2 홀로그램 영상으로 구성될 수 있다.
또한, 홀로그램 영상이 복수의 홀로그램 영상이 합성된 영상인 경우, 제 1 홀로그램 영상과 제 2 홀로그램 영상은 서로 상이한 영상일 수 있다. 이때, 제 2 홀로그램 영상은 좌우가 반전된 영상인 것이 바람직하다.
편광 변환기(200)는 홀로그램 영상 중 제 1 홀로그램 영상(홀로그램 영상이 단일의 영상인 경우에는 홀수번째 프레임)이 제 1 각도의 편광 특성을 가지고, 제 2 홀로그램 영상(홀로그램 영상이 단일의 영상인 경우에는 짝수번째 프레임)이 제 2 각도의 편광 특성을 가지도록 변환할 수 있다.
구체적으로, 도 2b를 참조하면, 편광 변환기(200)는 홀수번째 프레임(230)의 영상이 제 1 각도의 편광 특성을 가지고, 짝수번째 프레임(240)의 영상이 제 2 각도의 편광 특성을 가지도록 홀로그램 영상의 편광 특성을 변환할 수 있다. 예를 들면, 편광 변환기(200)는 홀수번째 프레임(230)의 제 1 홀로그램 영상을 수직의 편광 방향으로 변환하고, 짝수번째 프레임(240)의 제 2 홀로그램 영상을 수평의 편광 방향으로 변환할 수 있다.
편광 변환기(200)에 의해 변환된 제 1 각도의 편광 특성을 갖는 제 1 홀로그램 영상의 광선은 반사 스크린(110)을 거쳐 제 1 프리즘 어레이(120) 및 제 2 프리즘 어레이(130)를 향한다. 또한, 제 2 각도의 편광 특성을 갖는 제 2 홀로그램 영상의 광선도 제 1 프리즘 어레이(120) 및 제 2 프리즘 어레이(130)를 향하게 된다. 이 때, 반사 스크린(110)은 편광 특성을 보존할 수 있는 스크린으로 구성될 수 있다.
제 1 프리즘 어레이(120)는 공간 영상 투영 장치의 일면으로 향하는 광선 중 제 1 각도의 편광 특성을 갖는 제 1 홀로그램 영상에 해당하는 광선만을 통과시키는 제 1 영상 필터(210)를 포함할 수 있다. 이에 따라 공간 영상 투영 장치의 일면으로 향하는 광선 중 제 1 각도의 편광 특성을 갖는 제 1 홀로그램 영상만이 공간 영상 투영 장치의 전면에 위치한 관찰자로 향하게 된다.
이 때, 제 1 영상 필터(210)는 제 1 프리즘 어레이(120)의 전면에 배치될 수 있다. 도 2b를 참조하면, 제 1 영상 필터(210)는 제 1 각도의 편광 특성을 가진 영상만을 통과시키는 제 1 편광 필름으로 구성될 수 있다. 예를 들면, 제 1 영상 필터(210)는 수직의 편광 방향을 갖는 영상의 광선만을 통과시키는 수직 방향의 편광 필름을 포함할 수 있다.
이에 따라, 제 1 영상 필터(210)는 좌우가 반전되어 있는 제 1 홀로그램 영상의 광선만을 통과시키고, 좌우가 반전되지 않는 제 2 홀로그램 영상의 광선을 차단시키게 된다. 제 1 투영 영상(140)은 제 1 영상 필터(210)를 통과한 홀수번째 프레임에 대응하는 제 1 홀로그램 영상의 광선에 의해 형성될 수 있다.
제 2 프리즘 어레이(130)는 공간 영상 투영 장치의 타면으로 향하는 광선 중 제 2 각도의 편광 특성을 갖는 제 2 홀로그램 영상에 해당하는 광선만을 통과시키는 제 2 영상 필터(220)를 포함할 수 있다. 이에 따라 공간 영상 투영 장치의 타면으로 향하는 광선 중 제 2 각도의 편광 특성을 갖는 제 2 홀로그램 영상만이 공간 영상 투영 장치의 후면에 위치한 관찰자로 향하게 된다.
이 때, 제 2 영상 필터(220)는 제 2 프리즘 어레이(130)의 전면에 배치될 수 있다. 도 2b를 참조하면, 제 2 영상 필터(220)는 제 2 각도의 편광 특성을 가진 영상(좌우가 반전되지 않는 영상)만을 통과시키는 제 2 편광 필름으로 구성될 수 있다. 예를 들면, 제 2 영상 필터(220)는 수평의 편광 방향을 갖는 제 2 홀로그램 영상만을 통과시는 수평 방향의 편광 필름을 포함할 수 있다.
이에 따라, 제 2 영상 필터(220)는 좌우가 반전되어 있는 제 1 홀로그램 영상의 광선을 차단시키고, 좌우가 반전되어 있지 않는 제 2 홀로그램 영상의 광선을 통과시키게 된다. 제 2 투영 영상(150)은 제 2 영상 필터(220)를 통과한 짝수번째 프레임에 대응하는 제 2 홀로그램 영상의 광선에 의해 형성될 수 있다.
앞서 기술한 내용에서 제 1 영상 필터(210)에는 수직 방향의 편광 필름이 포함되고, 제 2 영상 필터(220)에는 수평 방향의 편광 필름이 포함된다고 설명하였으나, 반대 방향의 편광 필름이나, 좌원/우원 편광 필름 등 서로 직교하는 편광 필름이 사용할 수도 있다.
이와 같은 추가 구성을 통해, 공간 영상 투영 장치의 전면에 위치한 관찰자는 공간 영상 투영 장치 내에서 제 1 홀로그램 영상에 대응하는 좌우가 반전되지 않은 제 1 투영 영상(140)의 시청을 시청할 수 있고, 공간 영상 투영 장치의 후면에 위치한 관찰자도 공간 영상 투영 장치 내에서 제 2 홀로그램 영상에 대응하는 좌우가 반전되지 않은 제 2 투영 영상(150)을 시청할 수 있다.
한편, 프로젝터(100)에서 출력되는 홀로그램 영상을 초당 60 프레임 이상으로 높여 출력하게 되면 공간 영상 투영 장치의 전면 및 후면 각각의 방향으로 초당 30 프레임 이상의 홀로그램 영상을 제공할 수 있으므로 전면 및 후면에 위치한 관찰자는 끊김 없는 투영 영상을 시청할 수 있게 된다.
제 3 실시예
도 3a 내지 3b는 본 발명의 다른 실시예에 따른, 공간 영상 투영 장치 및 홀로그램 영상의 투영 방법을 예시적으로 도시한 도면이다. 도 3a 내지 3b는 제 1 실시예에 따른 공간 영상 투영 장치에서의 문제점을 해결하고자 하는 것으로, 제 3 실시예에 따른 공간 영상 투영 장치는 홀로그램 영상을 출력하는 프로젝터(100), 홀로그램 영상을 투사하는 반사 스크린(110), 투사된 홀로그램 영상 중 일부의 홀로그램 영상의 광선을 굴절시키는 제 1 프리즘 어레이(120), 투사된 홀로그램 영상 중 다른 일부의 홀로그램 영상의 광선을 굴절시키는 제 2 프리즘 어레이(130), 기설정된 주기마다 온(ON) 또는 오프(OFF)되는 출력 셔터로 구성된 제 1 영상 필터(300) 및 제 2 영상 필터(310)를 포함할 수 있다.
제 2 실시예를 통해 상술한 프로젝터(100)에서 출력된 홀로그램 영상에 대한 내용은 제 3 실시예에 따른 공간 영상 투영 장치에도 모두 적용된다.
제 1 프리즘 어레이(120)는 반사 스크린(110)에서 투사된 홀로그램 영상의 복수의 프레임 중 홀수번째 프레임에 대응하는 제 1 홀로그램 영상만을 통과시키는 제 1 영상 필터(300)를 포함할 수 있다.
제 1 영상 필터(300)는 제 1 프리즘 어레이(120)의 전방에 설치될 수 있다. 도 3b를 참조하면, 제 1 영상 필터(300)는 홀로그램 영상의 복수의 프레임 중 홀수번째 프레임의 영상이 출력될 때 온되고, 짝수번째 프레임의 영상이 출력될 때 오프되는 제 1 출력 셔터로 구성될 수 있다. 이 때, 제 1 투영 영상(140)은 제 1 영상 필터(300)를 통과한 홀수번째 프레임(320)에 대응하는 제 1 홀로그램 영상의 광선에 의해 형성될 수 있다.
제 2 프리즘 어레이(130)는 반사 스크린(110)에서 투사된 홀로그램 영상의 복수의 프레임 중 짝수번째 프레임에 대응하는 제 2 홀로그램 영상만을 통과시키는 제 2 영상 필터(310)를 포함할 수 있다. 제 2 영상 필터(310)는 제 2 프리즘 어레이(130)의 전방에 설치될 수 있다. 도 3b를 참조하면, 제 2 영상 필터(310)는 홀로그램 영상의 복수의 프레임 중 짝수번째 프레임의 영상이 출력될 때 온되고, 홀수번째 프레임의 영상이 출력될 때 오프되는 제 2 출력 셔터로 구성될 수 있다. 이 때, 제 2 투영 영상(150)은 제 2 영상 필터(310)를 통과한 짝수번째 프레임(330)에 대응하는 제 2 홀로그램 영상의 광선에 의해 형성될 수 있다.
제 1 영상 필터(300) 및 제 2 영상 필터(310)는 서로 번갈아 가면서 온/오프 하게 된다. 제 1 영상 필터(300) 및 제 2 영상 필터(310)는 기설정된 규칙에 따라 서로 동기화되어 있을 수 있다.
예를 들어, 제 1 주기에 제 1 영상 필터(300)가 온이 되고, 제 2 영상 필터(310)는 오프된다. 제 2 주기에는 제 1 영상 필터(300)가 오프되고, 제 2 영상 필터(310)는 온된다.
제 1 주기와 제 2 주기에 따른 셔터의 온/오프를 초당 60 프레임 (각 30프레임) 이상 실시하게 되면 전면 및 후면에 위치한 관찰자는 끊김 없는 투영 영상을 시청할 수 있게 된다.
앞서 언급한 방법들은 고속으로 홀로그램 영상을 출력할 수 있는 DLP, LBS와 같은 프로젝터를 통해 양방향 시청이 가능한 공간 영상 투영 장치를 제공할 수 있다. 이러한 고속 프로젝터는 시간 다중화 기법을 사용하여 홀로그램 영상을 출력한다.
만일, 초당 60 프레임 이상의 홀로그램 영상을 출력할 수 없는 일반 프로젝터의 경우에는 시간 다중화 기법을 사용할 수 없다. 이러한 경우, 후술할 도 4a 내지 4c와 같은 공간 다중화 기법을 사용하여 양방향 시청이 가능한 공간 영상 투영 장치를 구현할 수 있다.
제 4 실시예
도 4a 내지 4c는 본 발명의 다른 실시예에 따른, 공간 영상 투영 장치 및 홀로그램 영상의 투영 방법을 예시적으로 도시한 도면이다. 제 4 실시예에 따른 공간 영상 투영 장치는 홀로그램 영상을 출력하는 프로젝터(100), 홀로그램 영상을 투사하는 반사 스크린(110), 투사된 홀로그램 영상 중 일부의 홀로그램 영상에 해당하는 광선을 굴절시키는 제 1 프리즘 어레이(120), 투사된 홀로그램 영상 중 다른 일부의 홀로그램 영상에 해당하는 광선을 굴절시키는 제 2 프리즘 어레이(130), 제 1 홀로그램 영상에 해당하는 광선만을 통과시키는 제 1 영상 필터(210), 제 2 홀로그램 영상에 해당하는 광선만을 통과시키는 제 2 영상 필터(220)를 포함할 수 있다.
프로젝터(100)에서 출력된 홀로그램 영상은 제 2 실시예 및 제 3 실시예에서의 홀로그램 영상과 달리 공간 다중화 기법이 미리 적용된 영상으로서 인터레이스 방식 또는 모자이크 방식으로 제 1 홀로그램 영상과 제 2 홀로그램 영상이 합성된 합성 영상이다. 여기서, 제 1 홀로그램 영상은 공간 영상 투영 장치의 전면으로 투사되는 전면용 홀로그램 영상이고, 공간 영상 투영 장치의 후면으로 제 2 홀로그램 영상은 후면용 홀로그램 영상일 수 있다.
제 4 실시예의 홀로그램 영상의 제작 방법을 도 4c를 참조하여 설명하기로 한다. 도 4c를 참조하면, 제 1 홀로그램 영상(440)과 제 2 홀로그램 영상(450) 각각에 대해 수평방향으로 복수의 라인으로 분할한 후, 제 1 홀로그램 영상(440)의 홀수번째 라인과, 제 2 홀로그램 영상(450)의 짝수번째 라인을 수평 인터레이스 방식(460)으로 합성하면, 하나의 홀로그램 영상으로 생성된다.
또는, 수직방향의 복수의 라인으로 분할된 제 1 홀로그램 영상(440) 및 제 2 홀로그램 영상(450)에서 제 1 홀로그램 영상(440)의 홀수번째 라인과, 제 2 홀로그램 영상(450)의 짝수번째 라인을 수직 인터레이스 방식(470)으로 합성하면, 하나의 홀로그램 영상으로 생성된다.
또는 모자이크 형태로 분할된 제 1 홀로그램 영상(440) 및 제 2 홀로그램 영상(450)을 모자이크 방식(480)으로 합성하면, 하나의 홀로그램 영상으로 생성된다.
이 때, 프로젝터(100)의 필름의 전방에는 제 1 홀로그램 영상(440)에 해당하는 부분은 제 1 각도의 편광 특성을 갖도록 하고, 제 2 홀로그램 영상(450)에 해당하는 부분은 제 2 각도의 편광 특성을 갖도록 하는 편광 변환기가 설치될 수 있다.
도 4a 내지 4b를 참조하면, 제 1 홀로그램 영상 및 제 2 홀로그램 영상으로 합성된 홀로그램 영상이 제 1 프리즘 어레이(120) 및 제 2 프리즘 어레이(130) 각각으로 동일하게 입사되면, 제 1 프리즘 어레이(120)의 전방에 설치된 제 1 영상 필터(400)는 제 1 각도의 편광 특성을 갖는 제 1 홀로그램 영상에 해당하는 광선만을 통과시키고, 제 2 프리즘 어레이(130)의 전방에 설치된 제 2 영상 필터(410)은 제 2 각도의 편광 특성을 갖는 제 2 홀로그램 영상에 해당하는 광선만을 통과시킬 수 있다.
여기서, 제 1 영상 필터(400)는 제 1 각도의 편광 특성을 가진 영상만을 통과시키는 제 1 편광 필름으로 구성되고, 제 2 영상 필터(410)는 제 2 각도의 편광 특성을 가진 영상만을 통과시키는 제 2 편광 필름으로 구성될 수 있다. 예를 들면, 제 1 영상 필터(210)는 수직의 편광 방향을 갖는 영상의 광선만을 통과시키는 수직 방향의 편광 필름을 포함할 수 있다. 제 2 영상 필터(410)는 수평의 편광 방향을 갖는 영상의 광선만을 통과시키는 수평 방향의 편광 필름을 포함할 수 있다. 수직/수평의 편광 필름 외에도 FPR(Film Patternde Reatarder)와 같이 파장판을 사용하여 원편광 필름을 사용할 수도 있다.
예를 들면, 제 1 영상 필터(400)는 홀로그램 영상의 제 1 프레임에서 홀수번째 라인에 해당하는 제 1 홀로그램 영상(제 1 각도의 편광 특성을 갖는 영상)만을 통과시키고, 제 1 프레임에서 짝수번째 라인에 해당하는 제 2 홀로그램 영상(제 2 각도의 편광 특성을 갖는 영상)을 차단할 수 있다. 제 1 투영 영상(140)은 제 1 영상 필터(400)를 통과한 홀로그램 영상의 제 1 프레임에서 홀수번째 라인에 대응하는 제 1 홀로그램 영상의 광선에 의해 형성될 수 있다.
제 2 영상 필터(410)는 홀로그램 영상의 제 1 프레임에서 홀수번째 라인에 해당하는 제 1 홀로그램 영상(제 1 각도의 편광 특성을 갖는 영상)를 차단하고, 제 1 프레임에서 짝수번째 라인에 해당하는 제 2 홀로그램 영상(제 2 각도의 편광 특성을 갖는 영상)만을 통과시킬 수 있다. 제 2 투영 영상(150)은 제 2 영상 필터(410)를 통과한 홀로그램 영상의 제 1 프레임에서 짝수번째 라인에 대응하는 제 2 홀로그램 영상의 광선에 의해 형성될 수 있다.
상기 구성을 통하여 일반 프로젝터를 사용하더라도 공간 다중화 기법을 사용하여 양방향 시청이 가능한 공간 영상 투영 장치를 구현할 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10: 공간 영상 투영 장치
100: 프로젝터
110: 반사 스크린
120: 제 1 프리즘 어레이
130: 제 2 프리즘 어레이

Claims (16)

  1. 공간 영상 투영 장치에 있어서,
    홀로그램 영상을 출력하는 프로젝터;
    상기 홀로그램 영상을 투사하는 반사 스크린;
    상기 공간 영상 투영 장치의 일면에 설치되고, 상기 투사된 홀로그램 영상의 광선 중 상기 일면으로 향하는 광선을 굴절시키는 제 1 프리즘 어레이; 및
    상기 공간 영상 투영 장치의 타면에 설치되고, 상기 투사된 홀로그램 영상의 광선 중 상기 타면으로 향하는 광선을 굴절시키는 제 2 프리즘 어레이
    를 포함하고,
    상기 홀로그램 영상은 제 1 홀로그램 영상 및 제 2 홀로그램 영상이 합성된 영상이고,
    상기 제 1 프리즘 어레이는 상기 일면으로 향하는 광선 중 상기 제 1 홀로그램 영상에 해당하는 광선만을 통과시키는 제 1 영상 필터를 포함하고,
    상기 제 2 프리즘 어레이는 상기 타면으로 향하는 광선 중 상기 제 2 홀로그램 영상에 해당하는 광선만을 통과시키는 제 2 영상 필터를 포함하되,
    상기 제 1 홀로그램 영상은 상기 홀로그램 영상의 홀수번째 프레임으로 구성되고,
    상기 제 2 홀로그램 영상은 상기 홀로그램 영상의 짝수번째 프레임으로 구성되고,
    상기 제 1 영상 필터는 제 1 각도의 편광 방향을 갖는 상기 홀수번째 프레임의 영상에 해당하는 광선만을 통과시키고,
    상기 제 2 영상 필터는 제 2 각도의 편광 방향을 갖는 상기 짝수번째 프레임의 영상에 해당하는 광선만을 통과시키는 것인, 공간 영상 투영 장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 홀수번째 프레임의 영상이 상기 제 1 각도의 편광 특성을 가지고, 상기 짝수번째 프레임의 영상이 상기 제 2 각도의 편광 특성을 가지도록 상기 홀로그램 영상의 편광 특성을 변환하는 편광 변환기
    를 더 포함하는 것인, 공간 영상 투영 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 영상 필터는 상기 제 1 각도의 편광 특성을 가진 영상만을 통과시키는 제 1 편광 필름으로 구성되는 것인, 공간 영상 투영 장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 2 영상 필터는 상기 제 2 각도의 편광 특성을 가진 영상만을 통과시키는 제 2 편광 필름으로 구성되는 것인, 공간 영상 투영 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 영상 필터 및 상기 제 2 영상 필터는 기설정된 주기마다 온 또는 오프되는 출력 셔터로 구성되는 것인, 공간 영상 투영 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 1 영상 필터는 상기 홀수번째 프레임의 영상이 출력될 때 온되고, 상기 짝수번째 프레임의 영상이 출력될 때 오프되고,
    상기 제 2 영상 필터는 상기 짝수번째 프레임의 영상이 출력될 때 온되고, 상기 홀수번째 프레임의 영상이 출력될 때 오프되는 것인, 공간 영상 투영 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 홀로그램 영상은 인터레이스 방식 또는 모자이크 방식으로 상기 제 1 홀로그램 영상과 상기 제 2 홀로그램 영상이 합성된 합성 영상인 것인, 공간 영상 투영 장치.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 영상 필터는 상기 제 1 프리즘 어레이의 전면에 위치하고,
    상기 제 2 영상 필터는 상기 제 2 프리즘 어레이의 전면에 위치하는 것인, 공간 영상 투영 장치.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 홀로그램 영상은 전면용 홀로그램 영상이고, 상기 제 2 홀로그램 영상은 후면용 홀로그램 영상인 것인, 공간 영상 투영 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 제 1 프리즘 어레이는 상기 공간 영상 투영 장치의 전면에 설치되고, 상기 제 2 프리즘 어레이는 상기 공간 영상 투영 장치의 후면에 설치되는 것인, 공간 영상 투영 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 공간 영상 투영 장치의 전면에 위치한 관찰자는 상기 전면용 홀로그램 영상에 해당하는 제 1 투영 영상의 시청이 가능하고,
    상기 공간 영상 투영 장치의 후면에 위치한 관찰자는 상기 후면용 홀로그램 영상에 해당하는 제 2 투영 영상의 시청이 가능한 것인, 공간 영상 투영 장치.
  15. 공간 영상 투영 장치에 있어서,
    홀로그램 영상을 출력하는 프로젝터;
    상기 홀로그램 영상을 투사하는 반사 스크린;
    상기 공간 영상 투영 장치의 일면에 설치되고, 상기 투사된 홀로그램 영상의 광선 중 상기 일면으로 향하는 광선을 굴절시키는 제 1 프리즘 어레이; 및
    상기 공간 영상 투영 장치의 타면에 설치되고, 상기 투사된 홀로그램 영상의 광선 중 상기 타면으로 향하는 광선을 굴절시키는 제 2 프리즘 어레이
    를 포함하고,
    상기 홀로그램 영상의 복수의 프레임 중 일부의 프레임은 좌우가 반전되어 있고,
    상기 제 1 프리즘 어레이는 상기 일면으로 향하는 광선 중 상기 좌우가 반전되어 있는 일부의 프레임에 해당하는 광선만을 통과시키는 제 1 영상 필터를 포함하고,
    상기 제 2 프리즘 어레이는 상기 타면으로 향하는 광선 중 상기 좌우가 반전되어 있지 않은 프레임에 해당하는 광선만을 통과시키는 제 2 영상 필터를 포함하되,
    상기 제 1 영상 필터는 상기 복수의 프레임 중 제 1 각도의 편광 방향을 갖는 홀수번째 프레임의 영상에 해당하는 광선만을 통과시키고,
    상기 제 2 영상 필터는 상기 복수의 프레임 중 제 2 각도의 편광 방향을 갖는 짝수번째 프레임의 영상에 해당하는 광선만을 통과시키는 것인, 공간 영상 투영 장치.
  16. 공간 영상 투영 장치에 있어서,
    상기 공간 영상 투영 장치의 내부에서 상기 공간 영상 투영 장치의 전면 및 후면을 향해 홀로그램 영상을 출력하는 출력부;
    상기 공간 영상 투영 장치의 전면에 설치되고, 상기 출력된 홀로그램 영상의 광선 중 상기 전면으로 향하는 광선을 굴절시키는 제 1 프리즘 어레이; 및
    상기 공간 영상 투영 장치의 후면에 설치되고, 상기 출력된 홀로그램 영상의 광선 중 상기 후면으로 향하는 광선을 굴절시키는 제 2 프리즘 어레이
    를 포함하고,
    상기 홀로그램 영상은 제 1 홀로그램 영상 및 제 2 홀로그램 영상이 합성된 영상이고,
    상기 제 1 프리즘 어레이는 상기 전면으로 향하는 광선 중 상기 제 1 홀로그램 영상에 해당하는 광선만을 통과시키는 제 1 영상 필터를 포함하고,
    상기 제 2 프리즘 어레이는 상기 후면으로 향하는 광선 중 상기 제 2 홀로그램 영상에 해당하는 광선만을 통과시키는 제 2 영상 필터를 포함하되,
    상기 제 1 홀로그램 영상은 상기 홀로그램 영상의 홀수번째 프레임으로 구성되고,
    상기 제 2 홀로그램 영상은 상기 홀로그램 영상의 짝수번째 프레임으로 구성되고,
    상기 제 1 영상 필터는 제 1 각도의 편광 방향을 갖는 상기 홀수번째 프레임의 영상에 해당하는 광선만을 통과시키고,
    상기 제 2 영상 필터는 제 2 각도의 편광 방향을 갖는 상기 짝수번째 프레임의 영상에 해당하는 광선만을 통과시키는 것인, 공간 영상 투영 장치.
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