KR102037520B1 - 입체감을 강화한 홀로그램 영상 재생 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 입체감을 강화한 홀로그램 영상 재생 시스템은, 이동 객체를 포함한 영상을 저장하여 모니터를 통해 출력하는 것으로, 외측 방향으로 진행되면서 상기 영상의 둘레 영역을 페이드아웃(fade-out)되도록 색상을 그라데이션 처리한 영상 편집부를 구비한 영상관리장치; 상기 모니터의 전방에 경사지게 배치되어 상기 영상을 스크린 상 공간에 홀로그램 영상으로 투사하는 홀로그램 미러; 상기 홀로그램 미러에서 투사된 상기 홀로그램 영상을 통과시키는 개방부를 구비한 중간 격벽; 상기 중간 격벽을 기준으로 상기 홀로그램 미러의 대향 측에 형성된 스크린; 상기 중간 격벽의 일 측에 장착되어 스크린에 조명광을 조사하는 조명장치; 상기 조명광을 상기 스크린에 간접적으로 반사하는 반사판;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

입체감을 강화한 홀로그램 영상 재생 시스템{HOLOGRAM IMAGE RECORDING SYSTEM STRENGTHENING THREE-DIMENSIONAL EFFECT}

본 발명은 입체감을 강화한 홀로그램 영상 재생 시스템으로서, 보다 상세하게 설명하면 영상의 둘레 영역을 그라데이션 처리하여 입체감과 현실감이 향상된 홀로그램 영상을 제공할 수 있도록 하는, 입체감을 강화한 홀로그램 영상 재생 시스템을 제공하는 것을 주요 목적으로 한다.

홀로그램은 3차원의 영상으로서 감광 매질에 간섭 패턴을 형성하는 기술을 사용한다. 홀로그램은 1mm당 1260개의 간섭무늬를 기록하므로 일반 사진에 비해 높은 해상도를 가진다. 이러한 홀로그램을 이용하여 반도체와 CD-ROM 등 정보의 저장 및 기록 장치에 활용되며, 최근에는 3차원 TV에 화상전송의 중요 기술로 활용되고 있다.

홀로그램은 정적인 이미지의 3차원 표현과 동적인 이미지의 표현, 눈으로 볼 수 없는 순간의 사진을 표현하는 방법, 실제는 존재하지 않는 가상의 공간을 컴퓨터와 연결하여 재현하는 방법 등이 있다.

홀로그램 영상 재생장치는 영상을 반사경이나 홀로그램 미러로 투사하여 3차원 공간에서 재생하는 것으로서, 무엇보다 실사 기반의 입체감이 있는 자연스러운 영상을 관찰자에게 제공하도록 제작되는 것을 중요시한다.

그런데 공지의 홀로그램 영상 재생장치는 홀로그램 영상의 화질이나 입체감이 떨어져 관찰자가 홀로그램 영상을 실제 입체상으로 인식하지 못한다는 문제가 따랐다.

국내 특허 10-1844843호는 촬영대상인 타겟을 복수개의 방향에서 각각 촬영한 현재입력영상을 입력받아 플로팅 홀로그램 영상을 처리하는 장치로서, 상기 현재입력영상과 미리 촬영한 배경영상과의 차영상을 구하여, 화소값이 지정된 임계값 이내인 화소는 배경화소로 판단하고, 상기 현재입력영상에서 상기 배경화소를 제거하여 타겟영상을 생성하는 배경제거부; 투영기를 통하여 플로팅 홀로그램(floating hologram)으로 시청자에게 보여지도록 복수개의 타겟영상을 배치하여 홀로그램 영상을 생성하는 홀로그램영상 생성부; 및 민감도를 증가시키거나 감소시키는 민감도 조절 입력을 받는 입력부를 포함하되, 상기 입력부를 통하여 민감도 조절 입력이 있으면, 상기 배경제거부는 상기 현재입력영상과 상기 배경영상을 HSV(Hue, Saturation, Value) 색상모델로 변환하고, 변환된 현재입력영상과 배경영상의 화소값을 N1(단, N1은 양의 유리수)으로 나눈 후 차영상을 구하며, 상기 배경제거부는 상기 민감도 조절 입력이 있는 일측방향의 반대방향인 타측 방향에 대해서, 상기 현재입력영상과 HSV 색상모델로 변환하고, 상기 HSV 색상 모델로 변환된 현재입력영상과 배경영상의 화소값을 N3(단, N3은 양의 유리수)으로 나눈 후 차영상을 구하는 것을 특징으로 함으로써, 조명 변화에 따라 배경을 효과적으로 제거할 수 있다는 특성이 있다고 게시되어 있다.

하지만, 영상에 움직이는 물체가 존재할 때 이 움직이는 물체가 영상의 가장자리로 이동했을 경우 어색하게 잘린 상태로 관찰자에게 보여지는 문제가 따르는데 이를 해결하기 위한 별다른 수단이나 방법을 제시하지 못한다.

따라서, 특히 움직이는 물체를 포함한 영상에서 영상 둘레 영역에서 화면 잘림이나 움직이는 물체가 갑자기 사라짐으로 인해 현실감과 입체감이 확연히 떨어지는 문제를 보완함으로써, 입체감을 증강할 수 있는 신규하고 진보한 홀로그램 영상 재생 시스템을 개발할 필요성이 대두되는 실정이다.

본 발명은 상기 기술의 문제점을 극복하기 위해 안출된 것으로, 입체감을 강화한 홀로그램 영상 재생 시스템으로서, 보다 상세하게 설명하면 영상의 둘레 영역을 페이드아웃(fade-out)되도록 색상을 그라데이션 처리하여 입체감과 현실감이 향상된 홀로그램 영상을 재생하는 시스템을 제공하는 것을 주요 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은, 홀로그램 영상이 투영되는 스크린 상 공간에 원근감 있고 입체감 있는 장식물을 배치시켜 홀로그램 영상의 입체감을 부각하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 여러 조명에 따른 조도의 고저에 따라 그라데이션 처리되는 색상의 채도를 차등 조절함으로써 조명에 따라 홀로그램 영상의 입체감이나 현실감이 떨어지는 문제를 방지하는 것이다.

본 발명의 추가 목적은 영상이 깨끗하게 투과되면서 내오염성을 갖는 홀로그램 미러 및 이를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 입체감을 강화한 홀로그램 영상 재생 시스템은, 입체감을 강화한 홀로그램 영상 재생 시스템으로서, 이동 객체를 포함한 영상을 저장하여 모니터를 통해 출력하는 것으로, 영상의 중앙 부위에서 바깥 부위를 향해 점진적으로 명도 또는 채도가 작아지게 상기 영상의 둘레 영역을 페이드아웃(fade-out)되도록 색상을 그라데이션 처리한 영상 편집부를 구비한 영상관리장치; 상기 모니터의 전방에 경사지게 배치되어 상기 영상을 스크린 상 공간에 홀로그램 영상으로 투사하는 홀로그램 미러; 상기 홀로그램 미러에서 투사된 상기 홀로그램 영상을 통과시키는 개방부를 구비한 중간 격벽; 상기 중간 격벽을 기준으로 상기 홀로그램 미러의 대향 측에 형성된 스크린; 상기 중간 격벽의 일 측에 장착되어 스크린에 조명광을 조사하는 조명장치; 상기 조명광을 상기 스크린에 간접적으로 반사하는 반사판;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 스크린 상 공간의 둘레 영역에는, 입체 장식물이 배치된 것을 특징으로 한다.

더불어, 상기 입체 장식물은, 상기 스크린 상 공간의 전후 방향을 따라 복수 개로 배치된 것을 특징으로 한다.

나아가, 상기 조명장치는, 길이 방향을 따라 복수 개의 LED가 배치된 LED 모듈로 이루어지고, 상기 LED 모듈의 전면에는, 조명 조사 폭을 조절하도록 적어도 하나의 통공이 형성된 필터가 탈착되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 입체감을 강화한 홀로그램 영상 재생 시스템에 의하면,

1) 영상의 둘레 영역을 그라데이션 처리하여 홀로그램 영상에 생동감과 현실감을 강화할 수 있고,

2) 홀로그램 영상이 투영되는 스크린 상 공간에 원근감 있고 입체감 있는 장식물을 배치시켜 홀로그램 영상이 실제와 같이 보일 수 있도록 처리하였으며,

3) 복수의 조명에 의한 조도의 고저에 따라 그라데이션 처리되는 색상의 채도를 차등 조절하여 조명에 탄력적으로 적응되는 그라데이션 기법을 제공할 수 있을 뿐 아니라,

4) 영상이 깨끗하게 투과되면서 내오염성을 갖는 홀로그램 미러를 제공할 수 있다는 효과를 제공한다.

도 1은 본 발명의 홀로그램 영상 재생 시스템의 개략적인 전체 구조를 도시한 단면도.
도 2는 본 발명의 스크린 상 공간에 투영되는 홀로그램 영상의 위치와 입체 장식물을 배치한 측면도.
도 3은 조명장치에 장착되는 필터의 일 실시예를 도시한 단면도.
도 4는 영상 편집부의 추가 실시예의 작용을 예시한 개념도.
도 5는 홀로그램 미러의 적층 구조를 도시한 단면도.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하도록 한다. 첨부된 도면은 축척에 의하여 도시되지 않았으며, 각 도면의 동일한 참조 번호는 동일한 구성 요소를 지칭한다.

도 1은 본 발명의 홀로그램 영상 재생 시스템의 개략적인 전체 구조를 도시한 사시도이다.

도 1을 보아 알 수 있듯이, 본 발명의 홀로그램 영상 재생 시스템은 영상관리장치(10), 홀로그램 미러(20), 중간 격벽(30), 조명장치(40), 스크린(50), 반사판(60)을 포함한다.

영상관리장치(10)는 모니터(15)를 포함한 상태에서 모니터(15)를 통해 영상을 저장, 출력 및 편집하는 장치로서, 이는 공지의 영상재생장치와 유사하다 할 수 있고 예를 들어 PC, 노트북, 전문 영상 재생장치 등이 사용될 수 있으며 이동 및 보관의 편의성을 위해 휴대용 사이즈로 이루어질 수 있고 특정한 종류에 한정되지 않는다.

또한, 영상은 후술할 홀로그램 미러(20)에 투영되어 홀로그램 영상을 생성하는 기반이 되는 컨텐츠로서, 사진과 같은 이미지를 홀로그램 처리하는 것보다 생동감과 입체감을 전달할 수 있다는 장점을 발휘할 수 있다. 특히, 본 발명의 영상은 '이동객체'를 포함하는데 다시 말해 풍경 영상과 같이 정지 객체(산, 들)만이 촬영된 것이 아니라 예를 들어 수족관 속에서 헤엄치는 물고기, 하늘에서 비행하는 새와 같이 이동하는 객체(object)를 포함하고 이와 같이 이동하는 객체를 본 발명에서는 이동 객체라 정의한 것이다. 이 이동객체는 후술하겠지만 그라데이션 처리에 의해 현장감과 실제감을 부여하기 위한 객체로 활용된다.

모니터(15)는 영상관리장치에 저장된 영상이 출력되는 것으로서, LED, LCD, OLED 등의 다양한 디스플레이 종류로 이루어질 수 있다.

본 발명의 영상관리장치(10)는 공지의 영상재생기에 특히 영상 편집부(11)를 포함하는 것을 주요 특징으로 한다.

영상 편집부(11)는 영상관리장치에 저장된 영상이 재생될 때 편집 기능을 편집할 수 있는 것으로서, 이러한 영상 편집부(11)는 영상을 필터 처리하거나 아니면 블러 효과, 디밍 효과 등을 부여하기 위해 영상의 프레임에 특수 효과를 부여하는 기능을 제공하며 이러한 기능은 공지된 영상 편집부의 기능과 동일하다 할 것이다. 다시 말해, 일반적인 영상은 픽셀의 단위로 형성될 수 있는데, 이러한 픽셀 값을 필터링하여 영상의 명도, 채도, 밝기 등을 조절하면서 필터링을 하여 영상을 다양한 특수 효과가 발휘되도록 처리할 수 있다는 의미이다.

특히, 본 발명의 영상 편집부(11)는 영상(정확히는 영상의 프레임) 중에서 영상의 둘레 영역에 그라데이션 효과를 부여하는 것을 핵심으로 한다. 이때, 영상의 둘레 영역은 후술할 홀로그램 영상(또는 영상의 백그라운드 역할을 하는 스크린)의 둘레 영역에 대응되는 부분을 의미하고 그라데이션 효과는 이 둘레 영역을 기준으로 내측에서 외측, 즉 영상의 중앙 부위에서 바깥 부위를 향해 점진적으로 명도 또는 채도가 작아지도록 처리된 것을 말한다.

즉, 그라데이션 효과란 점진적으로 명도가 커지거나 작아지도록 조절하는 것으로서, 이와 같이 영상을 그라데이션 처리하면 영상의 둘레 영역에서 바깥으로 갈수록 명도 내지 채도가 약해져 화이트에 가까운 색상을 가지거나 투명해지면서 결과적으로 영상이 희미하게 보이는 일종의 페이드아웃(fade-out) 효과를 제공할 수 있다.

이동객체인 물고기가 바다 속을 헤엄치고 있는 영상을 예를 들어 설명하면, 영상의 둘레 영역에서는 물고기가 반만 보이는 등으로 이동 객체가 온전히 출력되지 않고 잘린 부분 영상이 출력될 수 있는데, 이와 같이 물고기가 온전한 형상이 아니라 잘린 상태로 홀로그램 영상이 투명되면 현실감과 생동감이 떨어진다는 문제가 따른다. 이러한 문제를 방지하기 위해, 본 발명에서는 1차적으로 영상의 외측 영역으로 갈수록 영상의 채도와 명도를 낮게 조절한 그라데이션 효과를 부여하여 영상이 잘린 것처럼 보이는 것이 아니라 사라지는 것처럼 보이도록 시각적 착시 효과를 유도할 수 있도록 한 것이다. 이때, 영상의 둘레 영역은 영상이 직사각형의 프레임으로 표시된다고 할 때 일반적으로 상하좌우 4군데의 둘레 부위를 포함하는데, 이 4곳 전체에 반드시 그라데이션 처리할 필요는 없고 하부 둘레 또는 우측 둘레 부위에만 그라데이션 처리를 할 수 있을 뿐 아니라 하부 둘레에서도 전체가 아니라 일부만을 그라데이션 처리할 수도 있다.

이에 더하여, 2차적으로 보다 완벽하고 현실감 있도록 이동 객체가 사라진 것처럼 시각적 착시 효과를 유도할 수 있는데 이는 후술하도록 한다.

홀로그램 미러(20)는 모니터(15)의 전방 영역에 경사지게 형성되며, 모니터(15)에서 출력된 영상을 스크린 상 공간으로 반사(투사)시키는 역할을 수행한다. 다시 말해, 홀로그램 미러(20)는 모니터(15)에서 출력된 영상을 반사 및 굴절(도 1에서는 영상 출력 방향에서 90도 직각 방향으로 반사)시키기 위해 모니터(15)의 전방에서 경사지게 배치되고 이러한 원리는 공지의 홀로그램 영상 재생장치에서의 반사거울과 같다 할 것이다.

이와 같이 홀로그램 미러(20)에서 반사되어 스크린(50) 전방 공간에 투영된 영상을 홀로그램 영상이라 한다.

중간 격벽(30)은 홀로그램 미러(20)에 의해 반사된 방향 측에 위치한 것으로, 도면에 도시되어 있지는 않지만 전면 벽체를 포함하여 이 전면 벽체를 통해 영상관리장치(10) 내지 홀로그램 미러(20)가 외부에 노출되지 않도록 은닉하는 역할을 제공할 수 있다.

더불어, 중간 격벽(30)은 홀로그램 미러(20)에서 투사된 영상을 통과시키는 개방부(31)를 구비하여, 홀로그램 미러(20)에서 투사된 영상이 개방부(31)를 통하여 스크린(50) 전방 공간에 투영된다.

이러한 중간 격벽(30)은 후술할 스크린(50)이나 조명장치(40), 반사판(60)을 설치할 수 있는 물리적 매개체로서의 역할을 수행한다.

스크린(50)은 홀로그램 영상이 투영되는 공간의 후면에 위치한 백그라운드 패널로서, 홀로그램 영상 본연의 색상을 저해시키지 않도록 일반적인 스크린과 같이 흰색 색상을 가질 수 있으며, 공지의 스크린과 같이 직접 홀로그램 영상이 투영되는 것은 아니고 이 스크린 상(스크린 전방)의 공간에 홀로그램 영상이 투영되나 이러한 홀로그램 영상을 자연스럽게 투영할 수 있는 무색 배경과 같은 역할을 제공한다.

조명장치(40)는 조명을 구비한 상태에서 중간 격벽(30)의 일 측에 장착되는 것으로서, 스크린(50) 전방 공간, 즉 홀로그램 영상이 투영된 공간에 조명광을 조사하는 역할을 수행한다. 이 조명장치(40)에 의해 홀로그램 영상의 조도를 조절할 수 있을 뿐 아니라 직접 스크린 상의 공간을 조사하는 직접조명은 물론 후술할 반사판(60) 등을 조사하여 간접적으로 스크린(50) 전방 공간을 조명하는 간접 조명으로서의 기능을 제공할 수 있다.

반사판(60)은 조명장치(40)의 조명광이 조사되는 방향의 일 측에 설치되어, 조명광이 스크린(50) 전방 공간을 간접적으로 조사할 수 있도록 하는, 즉 간접 조명으로서의 역할을 수행하도록 한다.

도 2는 본 발명의 스크린 상 공간에 투영되는 홀로그램 영상의 위치와 입체 장식물을 배치한 측면도이다.

상기 구성에 추가적으로, 스크린(50) 전방 공간에서 그 둘레 영역에는 입체 장식물(100)이 배치되어 있고, 더 나아가 입체 장식물(100)은 스크린 상의 공간의 전후(앞뒤) 방향을 따라 원근감 있도록 복수 개로 배치될 수 있다.

이러한 입체 장식물(100)은 반드시 스크린 상 공간의 둘레 영역(영상 투영 영역의 가장자리)에만 배치되는 것은 아니고 중간 영역이나 기타 영역에 보다 자연스럽게 배치될 수 있는 것은 물론이다.

이와 같은 도 1,2에 따른 본 발명의 영상 재생 시스템에 대한 기본적인 기능 및 작용을 설명하면 다음과 같다.

영상관리장치(10)에서 모니터(15)를 통해 출력시킨 영상이 홀로그램 미러(20)에 반사되어 중간 격벽(30)의 개방부(31)를 통과함으로써 스크린(50) 전방 공간에 홀로그램 영상으로 투영되는 것은 공지의 홀로그램 영상 재생장치와 유사하기 때문에 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다.

스크린(50)의 전방 공간에 투영된 홀로그램 영상은 관찰자가 마치 실제와 같은 현장감을 부여하는 것이 관건인데, 정지화면이 아니라 물고기가 수족관에서 헤엄치는 것처럼 이동 객체가 영상 내에서 움직이는 경우 이동객체가 스크린 상의 공간의 가장자리, 즉 둘레 영역에서 갑자기 사라지거나 아니면 잘린 상태로 노출되면 관찰자에게 입체상에서 느낄 수 있는 현실감이 순식간에 사라질 수 있다.

이러한 문제를 방지하기 위해, 본 발명에서는 스크린(50) 전방 공간에서 투영되는 홀로그램 영상의 사이즈를 미리 파악하고 해당 홀로그램 영상이 스크린 전방 공간에 위치되는 영역의 사이즈와 위치(좌표 등) 역시 미리 파악한 다음, 영상 편집부(11)에서 홀로그램 영상이 투영되는 스크린 전방 공간의 둘레 영역에 대응되는 영상의 둘레 영역에 그라데이션 처리, 보다 구체적으로 내측에서 외측 방향으로 명도 또는 채도가 낮아지도록 그라데이션 처리를 하여 이를 스크린 전방 공간에 투영시킨다.

이 경우, 예를 들어 물고기와 같은 이동 객체가 홀로그램 영상이 표시되는 영역의 가장자리로 이동되어도 갑자기 사라지거나 잘리지 않고 마치 자연스럽게 페이드아웃(fade out)되어 사라지는 것과 같은 시각적 효과를 제공하여 보는 이로 하여금 실제와 같은 생동감을 부여할 수 있도록 하는 특징을 부여한다.

더 나아가, 이와 같은 스크린 전방 공간의 둘레 영역에 입체 장식물(100)을 배치하여 홀로그램 영상의 생동감은 물론 입체감을 배가시킬 수도 있다.

예를 들어, 헤엄치는 물고기가 스크린 전방 공간의 둘레 영역에서 외측으로 헤엄친다고 하고 입체 장식물(100)은 수풀이라 할 때 그라데이션 처리에 의해 페이드 아웃됨과 동시에 수풀 속으로 자연스럽게 물고기가 들어가 시야에서 사라지는 것과 같은 효과를 나타낼 수 있다.

더불어, 이와 같은 입체 장식물이 수평 단일면에 2차원적으로만 배치된 것이 아니라 스크린 전방 공간의 전후 방향으로 원근감 있게 3차원적으로 배치되어 현장감과 입체감을 더욱 향상시킬 수 있는 특성을 제공할 수 있다.

이러한 특성에 의해 본 발명은 상기 예에서 마치 실제 수족관이 보는 이의 눈앞에 위치하여 눈앞에서 물고기가 헤엄치는 것과 같은 입체감이 있는 홀로그램 영상을 제공할 수 있고, 쇼케이스 내지 전시회, 박람회, 제품 광고는 물론 교육적 목적의 자료 제공, 지역 특산물 소개 등의 다양한 목적과 기능으로 활용될 수 있다.

도 3은 조명장치에 장착되는 필터의 일 실시예를 도시한 단면도이다.

본 발명의 조명장치(40)는 길이 방향, 예를 들어 중간 격벽(30)의 폭이나 너비 방향을 따라 복수 개의 LED가 실장된 LED 모듈로 이루어져 직진성 및 우수한 조도를 자랑하는 LED 조명 특성을 활용할 수 있다.

이러한 LED 모듈이 홀로그램 영상을 직접 조명으로 조광할 경우, 빛의 간섭 현상에 의하여 오히려 홀로그램 영상의 가시성이 떨어질 수 있기 때문에 홀로그램 영상의 조도의 고저 또는 주변 상황에 따라 LED 모듈의 광량 조절, LED 모듈의 조사 폭 조절은 물론 공지의 카메라 렌즈 필터와 같이 광 반사 제거 역할을 수행하는 필터를 LED 모듈의 전면에 장착할 수 있다.

도 3을 보아 알 수 있듯이, 이러한 필터(70)는 LED 모듈의 길이 방향을 따라 연장된 상태에서 LED 모듈에 대응되는 부위에 복수 개의 통공(71)이 관통 형성되거나 아니면 일자로 길게 하나의 통공(71)으로 관통된 구조를 취하여 LED 모듈 주변에 안착하는 방식으로 장착될 수 있다. 이때, 통공(71) 직경을 LED 모듈의 직경보다 작게 하거나 아니면 LED 모듈이 위치한 영역에서 어긋나게 통공(71)을 위치시켜 LED 모듈에서 조사되는 광량을 감소 조절할 수 있다.

도 4는 영상 편집부의 추가 실시예의 작용을 예시한 개념도이다.

영상 편집부(11)의 그라데이션 처리 기능은 외부 상황, 특히 홀로그램 영상에 조사되는 조도에 따라 가변 처리됨으로 그라데이션에 의한 시각적 착시 현상을 조도에 따라 합리적으로 변화될 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

이를 위해, 우선 본 발명의 시스템은 조명장치(40)의 조도를 측정하는 조도 센서(80)를 추가로 구비할 수 있는데, 이러한 조도 센서(80)는 가령 중간 격벽(30)의 일 측에 장착된 조명장치(40)의 전방 위치에 장착되거나 아니면 반사판(60)의 일 측에 장착되는 등으로 조명장치의 조도를 측정할 수 있는 다양한 위치에 장착될 수 있다.

이에 대응하여, 영상 편집부(11)는 조도 센서(80)에서 측정한 조도의 고저에 따라 그라데이션 처리된 특정 색상의 채도를 조절하는 채도 조절 파트(11a)를 포함할 수 있다.

채도 조절 파트(11a)의 작용을 예를 들어 설명하면, 수족관에서 헤엄치는 물고기를 홀로그램 영상으로 구현할 때 그라데이션 처리되는 특정 색상은 물의 색상인 파란색으로 설정하고, 이 파란색의 채도가 조명장치의 조도의 고저에 따라 높아지거나 낮아지도록 처리하여 만일 조명장치의 조도가 센 경우에는 이에 대응하여 그라데이션 처리되는 둘레 영역의 채도값을 그라데이션 처리에 따른 각 단계별로 상향 조절하고 조명장치의 조도가 낮은 경우에는 이 반대로 채도를 하향 조절함으로써 그라데이션 처리된 영상 부위가 외부 조명에 의해 이질적으로 보이지 않고 최대한 자연스럽게 보일 수 있도록 제어할 수 있도록 한다.

더 나아가, 본 발명의 시스템은 상술한 조도 센서(80)에 더하여 중간 격벽(30)이나 반사판(60)에 추가적인 조도 측정 센서를 구비할 수 있는데, 구체적으로 반사판(60)의 반사 조명의 조도를 측정하는 반사판 조도 센서(81)와, 중간 격벽(30)의 일 측에 장착되어 외부광의 조도를 측정하는 외부광 조도 센서(82)를 포함할 수 있다.

이때, 외부광이라 함은 만일 홀로그램 영상이 실내에서 구현될 경우 형광등과 같은 실내등에 의한 광을 의미하고, 외부광 조도 센서(81)는 외부광의 조사각이나 스크린의 사이즈에 따라 어느 위치에서 감지하는지 여부에 따라 조도의 편차가 발생할 수 있기 때문에 스크린 상의 공간을 기준으로 복수 개의 위치를 설정하여 이에 따라 복수 개로 설치하여 이들의 평균값을 구하여 가급적 외부광을 정확하게 측정할 수 있도록 세팅되는 것이 바람직하다.

즉, 이와 같은 구성에 따르면 조명장치(40)에 의한 조도, 반사판(60)에서 반사된 조명에 의한 조도, 외부광에 의한 조도를 모두 측정하여 이를 통해 보다 합리적이고 정확한 조도를 측정한 다음 이에 따라 채도 조절 파트(11a)에서 채도를 가변적으로 조절할 수 있다는 특성을 제공한다.

특히, 채도 조절 파트는 다음의 수학식 1을 기반으로 종합수치를 산출하여, 상기 종합수치의 고저를 기반으로 상기 색상의 채도를 차등 조절하는 기능을 포함한다.

수학식 1,

(여기서, S는 종합수치, H는 상기 조명장치의 조도, I는 상기 반사판의 조도, J는 상기 외부광의 조도,

,

,

는 가중치,

는 H,I,J의 표준편차)

수학식 1을 통해 산출되는 종합수치는 조명장치(40)의 조도, 반사판(60)의 조도, 외부광의 조도 각각에 가중치를 반영하여 각각의 팩터의 중요도를 결정하고, 중요도가 반영된 각각의 팩터들의 표준편차 및 평균값을 이용하여 종합수치를 산출한 것이고, 이 종합수치의 고저를 기반으로 색상의 채도를 결정하도록 한 것이다.

이 때 단순히 점수만을 가지고 평균이나 표준편차를 구하는 것이 아닌 가중치를 함께 반영하고, 가중치가 반영된 값에 대해 계산을 가능케 하여 다양한 외부 환경이나 외부광 측정이 위치에 따라 편차를 가지는 상황에서도 적용할 수 있도록 하였다.

더불어 이 때 3개의 가중치 각각은 본 발명의 시스템 운영자에 의해 지정될 수 있으며, 혹은 다수의 제작자(전문가)가 지정한 각각의 가중치에 대해 평균치를 구해 그 값이 가중치로서 설정될 수도 있다. 따라서 조명장치의 조도 가중치, 반사판의 조도 가중치, 외부광의 조도 가중치 값의 설정 방법에 있어서는 별다른 제한을 두지 않는다.

도 5는 홀로그램 미러의 적층 구조를 도시한 단면도이다.

상술한 홀로그램 미러는 최외각층(즉, 사용자가 바라보았을 때에 가장 근접한 면)으로서 반투명 플라스틱 및 유리 중 어느 하나로 이루어진 베이스층(21)과, 베이스층(21)의 저면에 접착된 것으로서 금속증착형 필름(22a)과 PET 필름(22b)이 순차적으로 적층된 필름 어셈블리(22) 및, 필름 어셈블리(22)의 저면에 접착되어 있는 이형지(23)가 적층 구조로 이루어질 수 있으며, 베이스층(21), 필름 어셈블리(22), 이형지(230 사이에는 접착제(24)가 도포되어 이들을 접착시킬 수 있다.

먼저, 베이스층(21)은 어떤 물체를 통하여 볼 때에 그 반대쪽이 흐릿하게 보이는 성질이 있는 플라스틱 또는 유리로 이루어진 것으로서 중간층인 필름 어셈블리(22)보다 낮은 VL 투과율(가시광선 투과율)과 낮은 VL 반사율(가시광선 반사율)을 가질 수 있다. 이때, 필름 어셈블리(22)에서 이중상 현상(한 물체가 둘로 나타나 보이는 현상으로서 상이 또렷하게 보이지 않아 눈의 피로감을 높여줄 수 있다)이 발생할 수 있는데 반투명한 베이스층(21)과 적층되면서 이러한 이중상 현상이 제어될 수 있으며, 이러한 구조로 이루어진 홀로그램 미러(20)는 35% 이하의 VL 투과율을 가지며 약 30%의 VL 반사율을 가질 수 있다.

다음, 필름 어셈블리(22)는 금속증착형 필름(22a)과 PET 필름(22b)이 순차적으로 적층되어 있다고 하였는데, 금속증착형 필름(22a)은 유리판에 기체 상태의 금속 입자가 증착(deposition)되어 얇은 금속 고체의 막이 형성된 것으로서, PET 필름(22b)과 비교하여 밝은 조명하에 더 높은 명시성(먼 거리에서 잘 보이는 정도)과 선명도를 가지게 되어 다양한 전시 환경에 대응이 가능하게 되어 홀로그램 영상을 시청하는 관찰자의 시청 만족감을 향상시킬 수 있다.

또한, PET 필름(22b)은 폴리에스터(polyester) 필름으로 산업용, 광학 디스플레이용, 태양 전지 소재용으로 널리 쓰이며 석유화학 원료인 TPA를 얇게 가공하여 만든 것이다. PET 필름(22b)은 금속증착형 필름(21a)보다 높은 반사율과 낮은 투과율을 가지는데, 이러한 특징을 이용하여 홀로그램 미러(20)의 투과율 및 반사율을 조절할 때(즉, 화면의 명암비를 알맞게 조절할 때) 사용될 수 있으며, 내열성이 뛰어나고 스크래치에 강하다는 장점이 있다.

더불어, PET 필름(22b)은 거울효과 즉, 반사성이 있어 홀로그램 미러(20)의 반사율에 영향을 주지만, 금속증착형 필름(21a)보다 홀로그램 미러(20)로서의 반사 성능을 떨어지기 때문에 금속증착형 필름(21a)의 저면에 접착되어 그 기능을 보조하는 역할을 수행한다. 즉, 필름 어셈블리(22)는 금속증착형 필름(21a)과 PET 필름(22b)를 적층시켜 이들의 장점을 효율적으로 부각한 특성을 제공한다.

마지막으로, 이형지(23)는 상술한 베이스층(21) 및 필름 어셈블리(22)가 잘 적층되어 그 기능을 수행할 수 있도록 하는 것으로 영상이 출력되는 베이스층(21)에서 가장 멀리 떨어진 곳에 존재하는 층이다.

이러한 본 발명의 홀로그램 미러(20)는 기존의 홀로그램 디스플레이용 거울과 비교하여 낮은 VL 투과율과 높은 VL 반사율을 가지고, 이로 인해 유리 등으로 이루어진 공지의 홀로그램용 거울에 비해 더욱 반사가 깔끔하여 영상이 깨끗하고 밝게 보일 수 있다는 장점이 있다.

이때, 상술한 각 층 사이에는 접착제(24)가 도포되어 이들을 접착시킬 수 있다 하였는데 이러한 접착제(24)는 홀로그램 미러(20)에 사용되기 위한 특성상 홀로그램 미러(20)의 반사율과 투과율을 유지시키기 위하여 기본적으로 고투명성을 가지고 있어야하며, 접착성이 강하여 각 층들을 효과적으로 접착시킬 수 있어야 한다. 이를 위해, 본 발명의 접착제(24)는 상술한 특성을 발휘하는 특성을 제공하는바, 구체적으로 제 1 용액 제조 단계, 제 2 용액 제조 단계, 접착제 완성 단계를 거쳐 제조될 수 있다.

먼저, 제 1 용액 제조 단계는 전체 제 1 용액 중량 대비, 1,6-헥산디올 15 내지 25중량%, 1,4-부탄디올 10 내지 20중량%, 아세톤, 에틸아세테이트, 메틸에틸케톤 중 하나 혹은 복수개의 혼합물인 용매 60 내지 75중량%를 혼합하여 제 1 용액을 제조하는 과정이다. 여기서, 1,6-헥산디올(1,6-Hexanediol)과 1,4-부탄디올(1,4-butandiol)은 폴리에스터계 폴리올로서 접착제의 주재료이며 후술할 이소시아네이트와 결합되어 접착 성분을 나타내게 된다. 또한, 1,6-헥산디올은 양쪽 말단에 하이드록실(Hydroxyl)기를 가진 고급 알코올이며 이 작용기는 화학적 반응성이 매우 빨라 접착제에 사용하기에 매우 적합하다. 이때, 아세톤, 에틸아세테이트, 메틸에틸케톤은 유기 용매로서 역할을 수행함과 동시에 산업적으로 이용되는 다른 용매보다 인체에 덜 해롭기 때문에 접착제 제조의 용매로서 사용되는 것이 바람직하다.

다음, 제 2 용액 제조 단계는 전체 제 2 용액 중량 대비, 상기 제 1 용액 85 내지 90중량%, 톨루엔디이소시아네이트(Toluene Diisocyanate) 5 내지 10중량%, 디부틸틴딜아우레이트(dibutyl tin dilaurate) 0.1 내지 5중량%를 혼합하여 제 2 용액을 제조하는 과정이다. 여기서, 톨루엔디이소시아네이트는 말단에 이소시아네이트기(NCO-)를 가지고 있어 1차 용액의 폴리에스터계 폴리올들과 혼합되어 중합되므로 접착력을 가지게 되며, 디부틸틴딜아우레이트는 반응화 촉매로서, 폴리에스터계 폴리올과 톨루엔디이소시아네이트의 반응을 빠르게하여 접착제로의 완성 속도를 촉진시켜주는 촉매로서 역할을 수행한다.

마지막으로, 접착제 완성 단계는 전체 접착제 중량 대비, 제 2 용액 65 내지 80중량%, 접착 보조제 20 내지 35중량%를 20 내지 30℃에서 20 내지 60시간 동안 혼합하여 접착제를 완성하는 과정이다.

여기서, 접착 보조제는 점성인 높은 물질로서 접착력과 발림성을 향상시킬 수 있으며, 구체적인 제조방법은 후술하도록 한다.

이렇게 제조된 접착제는 홀로그램 미러(20) 각 층의 접착을 강하게 유지시키는 역할을 수행함과 동시에 홀로그램 미러(20)의 내구성 또한 향상시킬 수 있고, 열에 대한 저항 또한 우수하여 홀로그램 영상의 송출 시 많은 빛과 열이 방출되어도 이에 대해 영향을 받지 않고 접착력을 유지할 수 있다.

이때, 접착 보조제의 제조 방법은 1차 물질 제조 단계, 2차 물질 제조 단계, 3차 물질 제조 단계, 접착 보조제 완성 단계를 거쳐 제조될 수 있다.

먼저, 1차 물질 제조 단계는 전체 1차 물질 중량 대비, 물 70 내지 85중량%, PVA 1 내지 10중량%, 글리세린 0.05 내지 0.5중량%, 시엠시나트륨 5 내지 20중량%을 혼합하여 1차 물질을 제조하는 과정이다.

여기서, 물은 용매로서 역할을 수행하며, 글리세린은 일반적으로 윤활을 목적으로 사용되는 물질로서 발림성을 향상시킬 수 있는 물질이다. 또한, 시엠시나트륨(Na-CMC)은 점성을 높여줄 수 있는 점증제로서 역할을 수행하며, PVA(Polyvinyl Alcohol)는 실리카 계열의 물질로서 접착력을 향상시키는 기능을 제공할 수 있다.

다음, 2차 물질 제조 단계는 전체 2차 물질 중량 대비, 에탄올 55 내지 70중량%, 폴리부텐 25 내지 40중량%, 히스토아크릴 0.05 내지 1중량%, 방부제 0.1 내지 5중량%를 혼합하여 2차 물질을 제조하는 과정이다.

여기서, 에탄올은 용매로서 역할을 수행하며, 시아노아크릴레이트 계열의 물질인 히스토아크릴(histoacryl)과, 폴리부텐(polybutene)은 탄성력을 부여하기 위하여 첨가되었다. 더하여, 곰팡이 및 세균을 방지할 수 있으며 접착 보조제의 유통 기한을 향상시킬 수 있는 방부제는 OIT(octylisothiazolone)이 사용될 수 있다.

이후, 3차 물질 제조 단계는 전체 3차 물질 중량 대비, 1차 물질 40 내지 60중량%, 2차 물질 40 내지 60중량%을 55 내지 70℃에서 40 내지 80분 동안 가열한 뒤 10 내지 30℃에서 냉각하여 3차 물질을 제조하는 과정이다.

마지막으로, 접착 보조제 완성 단계는 전체 접착 보조제 중량 대비, 3차 물질 80 내지 95중량%, 구아검 1 내지 10중량%, 카제인 1 내지 10중량%을 혼합한 후 1000 내지 3000rpm의 속도로 10 내지 30분 동안 교반하여 접착 보조제를 완성하는 과정이다.

다른 실시예로서, 베이스층(21)의 표면(외측 표면)에 코팅제가 도포되어 코팅막을 형성할 수 있는데, 이러한 코팅막은 홀로그램 미러의 내오염성을 향상시킬 수 있어 먼지 및 오염에 의한 홀로그램 영상 구현의 방해를 방지할 수 있으며, 홀로그램 미러(20)의 내구성을 향상시킬 수 있다.

이때, 코팅제는 1차 용액 제조 단계, 2차 용액 제조 단계, 코팅제 완성 단계를 거쳐 제조될 수 있다.

먼저, 1차 용액 제조 단계는 전체 1차 용액 중량 대비, 메틸에틸케톤 30 내지 70중량%, THF 30 내지 70중량%을 혼합하여 1차 용액을 제조하는 과정으로서, 코팅제의 용매를 제조하는 과정이다. 여기서, 메틸에틸케톤(Methyl Ethyl Ketone)은 UV를 통해 광경화가 되는 물질로서, 백화현상을 일으키지 않아 코팅제의 용매로서 적합한 성분이며, 무색의 유기 물질인 THF(Tetrahydrofuran)는 유기 용매로서 사용된다.

다음, 2차 용액 제조 단계는 전체 2차 용액 중량 대비, 비스페놀에이글리세롤레이트 20 내지 35중량%, 디아크릴레이트 20 내지 35중량%, 1,6헥산디올디아크릴레이트 10 내지 25중량%, 글리세롤프록시레이트 10 내지 25중량%, 트리아크릴레이트 10 내지 25중량%을 혼합한 뒤 100 내지 300℃에서 10 내지 30분 동안 가열하여 2차 용액을 제조하는 과정으로서, 코팅제의 용질을 제조하는 과정이다.

여기서, 비스페놀에이글리세롤레이트(bisphenol a glycerolate), 디아크릴레이트(diacrylate), 1,6헥산디올디아크릴레이트(1.6-Hexanediol diacrylate), 글리세롤프록시레이트(glycerol propoxylate), 트리아크릴레이트(triacrylate)는 모두 정전기 방지 효과를 제공할 수 있는 물질로서 코팅제에 정전기를 저감시켜 주어 정전기로 인한 먼지의 흡착을 방지시키는데 도움이 될 수 있다. 여기서, 상술한 물질들은 모두 계면활성제의 한 종류로서 이러한 계면활성제는 정전기를 전기적으로 중화시킬 수 있다.

이후, 코팅제 완성 단계는 전체 코팅제 중량 대비, 1차 용액 25 내지 45중량%, 2차 용액 25 내지 45중량%, 코팅 보조제 15 내지 30중량%를 혼합한 뒤 2000 내지 4000rpm의 속도로 30 내지 60초 동안 교반하여 코팅제를 완성하는 과정이다.

여기서 코팅 보조제는 코팅제에 첨가되어 경화 시 높은 경도를 가지게 해주어 홀로그램 미러의 내구성을 향상시킬 수 있는 물질이다.

코팅제는 베이스층(21)의 표면에 도포되어 경화되는데, 이때 도포의 방법으로는 스프레이 또는 붓을 통해 도포될 수 있으며, 그 방법에는 제한을 두지 않는다. 또한, 코팅제의 경화를 위해서는 UV 램프를 이용하여 UV 광 경화를 30 내지 60초 동안 진행하여야 한다.

이러한 과정을 통해 제조된 코팅제는 정전기 발생을 저감시킴으로써 홀로그램 미러(20) 표면에 먼지가 부착되는 현상을 방지하는 데에 도움이 되어 홀로그램 미러(20)를 통한 홀로그램 영상의 구현에 도움이 될 수 있다.

이때, 코팅 보조제는 코팅 보조제 제조 단계를 통해 제조될 수 있다.

코팅 보조제 제조 단계는 전체 코팅 보조제 중량 대비, 구형 실리카 10 내지 50중량%, 하이브리드졸 50 내지 90중량%을 혼합한 뒤 10 내지 15시간 교반하여 코팅 보조제를 제조하는 과정이다. 이때, 구형 실리카는 70 내지 100nm 크기인 것을 사용하는 것이 바람직하며, 소수성 및 내열 및 내약품성의 성질을 가지는 물질이다. 다음, 유기-무기 복합성 물질로서 불소가 함유되어 있어 소수성의 성질을 가지는 하이브리드졸은 바인더(binder)로서 역할을 수행하여 코팅막의 형성에 도움을 제공할 수 있으며 구체적인 제조 방법은 후술하도록 한다.

상술한 하이브리드졸의 제조 방법은 서브 용액 제조 단계, 하이브리드졸 완성 단계를 거쳐 제조될 수 있다.

먼저, 서브 용액 제조 단계는 전체 서브 용액 중량 대비, GPTMS 5 내지 20중량%, PTMS 5 내지 20중량%, TTiP 5 내지 20중량%, 에탄올 40 내지 60중량%, 0.1M 염산 1 내지 5중량%을 혼합한 후 60 내지 70℃에서 30 내지 50시간 동안 가열한 뒤 서브 용액을 제조하는 과정이다.

여기서, 유기실란화합물인 GPTMS((3-Glycidyloxypropyl)trimethoxysilane), PTMS(Trimethoxypropylsilane), TiO2 무기 화합물인 TTiP(Titanium(Ⅳ) isopropoxide)는 하이브리드졸의 주재료가 된다.

다음, 하이브리드졸 완성 단계는 전체 하이브리드졸 중량 대비, 서브 용액 95 내지 99.9중량%, PFOTES 0.1 내지 5중량%를 혼합한 후 60 내지 70℃에서 30 내지 50시간 동안 가열한 뒤 하이브리드졸을 완성하는 과정이다. 여기서, PFOTES(Perfluorooctyltriethoxysilane)는 불소를 함유한 물질로서 소수성을 부여하는 역할을 수행한다.

이렇게 제조된 하이브리드졸은 유기화합물과 무기화합물의 장단점을 서로 보완해줄 수 있는 신소재로서 코팅 보조제의 재료인 구형 실리카를 효과적으로 분산시키고 홀로그램 미러(20)와의 견고한 부착을 가능하게 해주는 역할을 수행하며, 불소를 함유한 PFOTES를 함유함으로써 소수성의 성질을 가진다.

지금까지 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 입체감을 강화한 홀로그램 영상 재생 시스템의 구성 및 작용을 상기 설명 및 도면에 표현하였지만 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하여 본 발명의 사상이 상기 설명 및 도면에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능함은 물론이다.

10: 영상관리장치 11: 영상편집부
11a: 채도 조절 파트 15: 모니터
20: 홀로그램 미러 21: 베이스층
22: 필름 어셈블리 22a: 금속증착형 필름
22b: PET 필름 23: 이형지
24: 접착제 30: 중간 격벽
31: 개방부 40: 조명장치
50: 스크린 60: 반사판
70: 필터 71: 통공
80: 조도 센서 81: 반사판 조도 센서
82: 외부광 조도 센서 100: 입체 장식물

Claims (12)

1. 입체감을 강화한 홀로그램 영상 재생 시스템으로서,
   이동 객체를 포함한 영상을 저장하여 모니터를 통해 출력하는 것으로, 영상의 중앙 부위에서 바깥 부위를 향해 점진적으로 명도 또는 채도가 작아지게 상기 영상의 둘레 영역을 페이드아웃(fade-out)되도록 색상을 그라데이션 처리한 영상 편집부를 구비한 영상관리장치;
   상기 모니터의 전방에 경사지게 배치되어 상기 영상을 스크린 상 공간에 홀로그램 영상으로 투사하는 홀로그램 미러;
   상기 홀로그램 미러에서 투사된 상기 홀로그램 영상을 통과시키는 개방부를 구비한 중간 격벽;
   상기 중간 격벽을 기준으로 상기 홀로그램 미러의 대향 측에 형성된 스크린;
   상기 중간 격벽의 일 측에 장착되어 스크린에 조명광을 조사하는 조명장치;
   상기 조명광을 상기 스크린에 간접적으로 반사하는 반사판;
   상기 조명장치의 조도를 측정하는 조도 센서와, 상기 반사판의 반사 조명의 조도를 측정하는 반사판 조도 센서 및, 상기 중간 격벽의 일 측에 장착되어 외부광의 조도를 측정하는 외부광 조도 센서;를 포함하고,
   상기 영상 편집부는, 상기 조도의 고저에 따라 상기 색상의 채도를 조절하는 채도 조절 파트를 포함하며,
   상기 채도 조절 파트는,
   다음의 수학식 1을 기반으로 종합수치를 산출하여, 상기 종합수치의 고저를 기반으로 상기 색상의 채도를 차등 조절하는 기능을 포함하는 것을 특징으로 하는, 홀로그램 영상 재생 시스템.
   수학식 1,

   

   
   (여기서, S는 종합수치, H는 상기 조명장치의 조도, I는 상기 반사판의 조도, J는 상기 외부광의 조도,

   

   ,

   

   ,

   

   는 가중치,

   

   는 H,I,J의 표준편차)
2. 제 1항에 있어서,
   상기 스크린 전방 공간의 둘레 영역에는,
   입체 장식물이 배치된 것을 특징으로 하는, 홀로그램 영상 재생 시스템.
3. 제 2항에 있어서,
   상기 입체 장식물은,
   상기 스크린 전방 공간의 전후 방향을 따라 복수 개로 배치된 것을 특징으로 하는, 홀로그램 영상 재생 시스템.
4. 제 1항에 있어서,
   상기 조명장치는,
   길이 방향을 따라 복수 개의 LED가 배치된 LED 모듈로 이루어지고,
   상기 LED 모듈의 전면에는,
   조명 조사 폭을 조절하도록 적어도 하나의 통공이 형성된 필터가 탈착되는 것을 특징으로 하는, 홀로그램 영상 재생 시스템.
5. 제 1항에 있어서,
   상기 홀로그램 미러는,
   영상이 출력되는 최외각층으로서 반투명 플라스틱 및 유리 중 어느 하나로 이루어진 베이스층,
   상기 베이스층의 저면에 접착된 것으로, 금속증착형 필름과 PET 필름이 순차적으로 적층된 필름 어셈블리 및,
   상기 필름 어셈블리의 저면에 접착되어 있는 이형지로 적층되어 이루어지되,
   상기 베이스층, 필름 어셈블리, 이형지 사이에는 접착제가 도포되어 이들을 접착시키는 것을 특징으로 하는, 홀로그램 영상 재생 시스템.
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