KR102480120B1 - Three-dimensional image projection apparatus - Google Patents
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Abstract
공간 영상 투영 장치는 내부에 영상 출력 공간 및 영상 투영 공간을 가지는 케이스, 영상 출력 공간에 배치되어 영상을 출력하는 영상 출력부, 영상 출력 공간에 배치되어 영상을 영상 투영 공간을 향해 반사시키는 미러부 및 영상 투영 공간에 배치되어 반사된 영상을 케이스의 전방으로 산란 또는 회절시켜 공간 영상을 투영하는 투명 스크린부를 포함하고, 투명 스크린부는 산란 또는 회절된 영상의 광선 중 소정 범위의 각도의 광선을 차단하는 제 1 시역 조절 필터를 포함할 수 있다. The spatial image projection device includes a case having an image output space and an image projection space therein, an image output unit disposed in the image output space and outputting an image, a mirror unit disposed in the image output space and reflecting an image toward the image projection space, and A transparent screen unit disposed in the image projection space to project a spatial image by scattering or diffracting the reflected image toward the front of the case, and the transparent screen unit blocks rays of a predetermined range of angles among the scattered or diffracted image rays. 1 may include a time zone adjustment filter.
Description
본 발명은 공간 영상 투영 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a spatial image projection device.
3차원 공간 영상 디스플레이 기술은 2차원 영상에 일정한 깊이 정보를 부가함으로써 3차원 영상을 재구성하는 기술이다. A 3D space image display technology is a technology for reconstructing a 3D image by adding constant depth information to a 2D image.
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.This 3D spatial image display technology provides a 3D image using the principle of human binocular disparity. According to this method of realizing a 3D spatial image, since the images reflected on the left eye and the right eye are different from each other, it is possible to provide a three-dimensional effect and a sense of protrusion through the perception of parallax by both eyes of the observer.
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. Methods for separating left and right images using binocular parallax include a glasses method and a glasses-free method. The glasses method includes an anaglyph method, a polarized glasses method, a shutter glasses method, and the like, and the glasses-free method may include a lenticular method, a parallax barrier method, and an optical plate method. . Among the spectacle methods, the polarized spectacle method and the shutter spectacle method are the oldest 3D display methods and are widely used in stereoscopic movies and 3D TVs. However, the polarization spectacle method and the shutter spectacle method have problems of increasing the discomfort and eye fatigue of having to wear special glasses for spatial imaging. Among the glasses-free methods, the lenticular method and the parallax barrier method have low luminance and low-resolution images, and the observer's observation point is fixed, and they have the disadvantage of causing headaches or dizziness when the observer continuously observes.
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. On the other hand, full stereoscopic methods include hologram and volume type 3D display methods. In this full stereoscopic method, only a spatial image in a stationary state is implemented using an expensive laser and a precise optical device, and it cannot provide real-time high-definition spatial images.
최근 들어, 하프 미러, 오목 거울, 프레넬 렌즈, 프리즘 어레이 등을 이용하여 저렴한 비용으로 실시간 공간 영상을 구현하는 방식들이 제안되고 있다. Recently, methods for implementing real-time spatial images at low cost using half mirrors, concave mirrors, Fresnel lenses, prism arrays, and the like have been proposed.
이와 관련하여, 한국공개특허 제2017-0057713호에는 복수의 플로팅 미러를 이용한 플로팅 홀로그램 장치 및 플로팅 홀로그램 구현 방법이 개시되어 있습니다. In this regard, Korean Patent Publication No. 2017-0057713 discloses a floating hologram device using a plurality of floating mirrors and a floating hologram implementation method.
공간 영상 투영 장치의 투명 스크린부에 시역 조절 필터를 설치함으로써 내부 및 외부의 바닥에 형성되는 공간 영상을 제거하는 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. An object of the present invention is to provide a space image projection device that removes a space image formed on an inside and outside floor by installing a viewing area adjustment filter on a transparent screen of the space image projection device. However, the technical problem to be achieved by the present embodiment is not limited to the technical problems described above, and other technical problems may exist.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본 발명의 제 1 측면에 따른 공간 영상 투영 장치는 내부에 영상 출력 공간 및 영상 투영 공간을 가지는 케이스; 상기 영상 출력 공간에 배치되어 영상을 출력하는 영상 출력부; 상기 영상 출력 공간에 배치되어 상기 영상을 상기 영상 투영 공간을 향해 반사시키는 미러부; 및 상기 영상 투영 공간에 배치되어 상기 반사된 영상을 상기 케이스의 전방으로 산란 또는 회절시켜 공간 영상을 투영하는 투명 스크린부를 포함하고, 상기 투명 스크린부는 상기 산란 또는 회절된 영상의 광선 중 소정 범위의 각도의 광선을 차단하는 제 1 시역 조절 필터를 포함할 수 있다. As a technical means for achieving the above-described technical problem, a spatial image projection device according to a first aspect of the present invention includes a case having an image output space and an image projection space therein; an image output unit disposed in the image output space to output an image; a mirror unit disposed in the image output space to reflect the image toward the image projection space; and a transparent screen unit disposed in the image projection space to project a space image by scattering or diffracting the reflected image toward the front of the case, wherein the transparent screen unit has an angle within a predetermined range among the scattered or diffracted image rays. It may include a first field of view adjustment filter that blocks light rays of.
본 발명의 제 2 측면에 따른 공간 영상 투영 장치는 공간 영상 투영 장치의 상부에 형성된 영상 출력 공간에서 영상을 출력하는 영상 출력부; 상기 영상을 반사시키는 미러부; 및 상기 영상 출력 공간보다 하부에 위치하는 영상 투영 공간에서 상기 반사된 영상을 상기 공간 영상 투영 장치의 전방으로 산란 또는 회절시켜 공간 영상을 투영하는 투명 스크린부를 포함하고, 상기 투명 스크린부는 상기 산란 또는 회절된 영상의 광선 중 소정 범위의 각도의 광선을 차단하는 제 1 시역 조절 필터를 포함할 수 있다. A spatial image projection apparatus according to a second aspect of the present invention includes an image output unit outputting an image in an image output space formed on the upper part of the spatial image projection apparatus; a mirror unit reflecting the image; and a transparent screen unit projecting a spatial image by scattering or diffracting the reflected image forward of the spatial image projection device in an image projection space located below the image output space, wherein the transparent screen unit scatters or diffracts the reflected image. A first field-of-view adjustment filter may be included to block rays of a predetermined range of angles among rays of the image.
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.The above-described means for solving the problems is only illustrative and should not be construed as limiting the present invention. In addition to the exemplary embodiments described above, there may be additional embodiments described in the drawings and detailed description.
전술한 본 발명의 과제 해결 수단 중 어느 하나에 의하면, 본 발명은 공간 영상 투영 장치의 투명 스크린부에 시역 조절 필터를 설치함으로써 내부 및 외부의 바닥에 형성되는 공간 영상을 제거할 수 있고, 공간감을 향상시킬 수 있는 공간 영상 투영 장치를 제공할 수 있다. 이를 통해 홀로그램 효과를 높일 수 있다. According to any one of the above-mentioned problem solving means of the present invention, the present invention can remove the spatial image formed on the inside and outside of the floor by installing a viewing area adjustment filter on the transparent screen part of the spatial image projection device, and can create a sense of space. It is possible to provide a spatial image projection device that can be improved. Through this, the hologram effect can be enhanced.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른, 공간 영상 투영 장치의 예시 도면이다.
도 2a 내지 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른, 공간 영상 투영 장치의 투명 스크린 일부를 확대한 도면이다.
도 3a 내지 3c는 본 발명의 일 실시예에 따른, 시역 조절 필터에 사용되는 복수의 배리어를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 기존의 공간 영상 투영 장치를 통해 투영된 공간 영상과 본 발명의 공간 영상 투영 장치를 통해 투영된 공간 영상을 비교하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른, 공간 영상 투영 장치의 예시 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른, 공간 영상 투영 장치의 예시 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른, 시역 조절 필터로 입사된 광선의 각도에 따른 광 경로를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른, 공간 영상 투영 장치를 통해 투영된 공간 영상을 나타낸 도면이다.
도 9는 기존의 공간 영상 투영 장치를 통해 투영된 공간 영상과 본 발명의 다른 실시예의 공간 영상 투영 장치를 통해 투영된 공간 영상을 비교하기 위한 도면이다.1 is an exemplary diagram of a space image projection apparatus according to an embodiment of the present invention.
2A to 2B are enlarged views of a portion of the transparent screen of the spatial image projection apparatus according to an embodiment of the present invention.
3A to 3C are views for explaining a plurality of barriers used in a time zone adjustment filter according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram for comparing a space image projected through a conventional space image projection device with a space image projected through the space image projection device of the present invention.
5 is an exemplary diagram of a spatial image projection device according to another embodiment of the present invention.
6 is an exemplary view of a spatial image projection device according to another embodiment of the present invention.
7 is a diagram for explaining a light path according to an angle of a light beam incident to a field of view adjustment filter according to an embodiment of the present invention.
8 is a diagram illustrating a spatial image projected through a spatial image projection apparatus according to an embodiment of the present invention.
9 is a diagram for comparing a space image projected through a conventional space image projection device with a space image projected through a space image projection device according to another embodiment of the present invention.
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. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail so that those skilled in the art can easily practice the present invention with reference to the accompanying drawings. However, the present invention may be embodied in many different forms and is not limited to the embodiments described herein. And in order to clearly explain the present invention in the drawings, parts irrelevant to the description are omitted, and similar reference numerals are attached to similar parts throughout the specification.
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. Throughout the specification, when a part is said to be "connected" to another part, this includes not only the case where it is "directly connected" but also the case where it is "electrically connected" with another element interposed therebetween. . In addition, when a certain component is said to "include", this means that it may further include other components without excluding other components unless otherwise stated.
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. In this specification, a "unit" includes a unit realized by hardware, a unit realized by software, and a unit realized using both. Further, one unit may be realized using two or more hardware, and two or more units may be realized by one hardware.
이하, 첨부된 구성도 또는 처리 흐름도를 참고하여, 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 설명하도록 한다. Hereinafter, specific details for the implementation of the present invention will be described with reference to the accompanying configuration diagram or process flow chart.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른, 공간 영상 투영 장치의 예시 도면이다.1 is an exemplary diagram of a space image projection apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 공간 영상 투영 장치(10)는 케이스(100), 영상 출력부(110), 미러부(120) 및 투명 스크린부(130)를 포함할 수 있다. 다만, 이러한 도 1의 공간 영상 투영 장치(10)는 본 발명의 일 실시예에 불과하므로 도 1을 통해 본 발명이 한정 해석되는 것은 아니며, 본 발명의 다양한 실시예들에 따라 도 1과 다르게 구성될 수도 있다.Referring to FIG. 1 , a spatial
케이스(100)는 케이스(100)의 내부에 영상 출력 공간을 갖는 제 1 케이스(102)와 영상 투영 공간을 갖는 제 2 케이스(104)로 분리되어 구성될 수 있다. 이 때, 제 1 케이스(102)는 제 2 케이스(102)의 상부에 배치되어 있다. The
제 1 케이스(102)는 예를 들어, 투광성을 가지지 않는 재질로 이루어져 있고, 제 2 케이스(104)는 투광성을 가지는 재질로 이루어져 있다. 이에 따라, 관찰자는 제 1 케이스(102)의 내부는 확인할 수 없고, 제 2 케이스(104)를 통해 투영된 공간 영상을 시청할 수 있다.The
케이스(100)는 예를 들면, 원통형 형태로 형성될 수 있다. 예를 들면, 제 1 케이스(102)는 원통 형태의 불투명한 재질로 구성되지만, 제 2 케이스(104)는 원통 형태의 투명 곡면 유리로 구성될 수 있다. The
제 1 케이스(102)는 제 2 케이스(104)의 내부에 공간 영상이 투영되도록 제 1 케이스(102)의 내부에 영상 출력부(110) 및 미러부(120)가 설치되어 있다. The
영상 출력부(110)는 영상 출력 공간의 전방(즉, 시청자의 방향)에 배치되어 후방으로 영상을 출력할 수 있다. 예를 들어, 영상 출력부(110)는 미러부(120)가 배치된 제 1 케이스(102)의 후방으로 영상을 출력할 수 있다. 이러한, 영상 출력부(110)는 예를 들면, 프로젝터일 수 있다. The
미러부(120)는 소정의 각도로 기울어진 상태로 제 1 케이스(102)의 후방에 배치되어 영상 출력부(110)에서 출력한 영상을 영상 투영 공간을 향해 반사시킬 수 있다. The
투명 스크린부(130)는 제 2 케이스(104)의 영상 투영 공간에 배치되어 미러부(120)에 의해 반사된 영상을 케이스(100)의 전방으로 산란 또는 회절시켜 공간 영상을 투영할 수 있다. The
투명 스크린부(130)는 제 2 케이스(104) 내부에서 영상 투영 공간의 중앙에 배치될 수 있다. 투명 스크린부는 투사된 영상을 산란 시키는 스크린 또는 영상을 회절 시키는 HOE (Holographic Optical Element) 기반의 홀로그램 회절 스크린일 수 있다. 아래는 산란 스크린의 경우로 설명한다.The
미러부(120)에 의해 반사된 영상은 제 2 케이스(104)에 배치된 투명 스크린부(130)로 향하게 되다. 이 때, 투명 스크린부(130)로 향한 영상의 일부는 투명 스크린부(130)에서 산란되어 관찰자 측에서 관찰 가능한 영역으로 향하게 되고, 산란되지 않은 영상은 그대로 직진하여 공간 영상 투영 장치(10)의 하단부로 향하게 되어 공간 영상 투영 장치(10)의 내부 또는 외부의 바닥에 노이즈로 맺히게 된다.An image reflected by the
도 2a는 투명 스크린부(130)의 일부 영역(140)을 확대한 도면이다. FIG. 2A is an enlarged view of a
도 2a를 함께 참조하면, 미러부(120)에 의해 반사된 영상의 복수의 광선 중 제 1 광선(L0, 200)은 투명 스크린부(130)를 지나면서 산란되어 복수의 광선(L01~L06, 202)으로 퍼지게 된다. 여기서, 복수의 광선(L01~L06, 202)이 퍼지는 각도는 투명 스크린부(130)의 특성에 따라 다를 수 있다. 일반적으로 투과율이 높으면 산란이 적게 되어 퍼지는 각도가 좁아지고 투과율이 낮으면 산란이 많이 되어 퍼지는 각도가 넓어지게 된다. 이렇게 산란된 광선 중에서 일부 광선(L01~L03)은 관찰자의 위치에 따라 관찰자에 의해 관측되고, 나머지 광선(L04~L06)은 공간 영상 투영 장치(10)의 내부 또는 외부의 바닥으로 향하게 된다. Referring to FIG. 2A together, among the plurality of light rays of the image reflected by the
일반적인 투명 스크린의 경우 미러부(120)에 의해 반사된 영상의 광선 중 많은 광선을 그대로 투과한다. 즉, 반사된 영상의 광선 중 공간 영상 투영 장치(10)의 바닥으로 직진하는 광선(L05)이 가장 밝은 광선이 되고 위쪽 또는 아래쪽으로 갈수록 광선이 어두워지게 된다. 따라서 바닥에 맺히는 공간 영상이 영상 투영 공간에 투영되는 공간 영상보다 밝기 때문에 홀로그램 효과가 떨어지게 된다. In the case of a general transparent screen, many of the light rays of the image reflected by the
이러한, 문제를 개선하기 위한 방법으로 도 2b와 같이 투명 스크린부(130)에 제 1 시역 조절 필터(150)를 설치함으로써 소정 범위의 각도를 갖는 광선을 차단하여 홀로그램 효과를 높일 수 있다. 도 2b를 참조하면, 투명 스크린부(130)로 입사한 제 1 광선(L0, 200)은 산란되어 복수의 광선(L01~L06)으로 퍼지게 된다. 이 중에서 제 2 광선(L02) 및 제 3 광선(L03)만 제 1 시역 조절 필터(150)를 통과하여 관찰자에게 향하게 되고, 나머지 광선(L01, L04, L05, L06)은 제 1 시역 조절 필터(150)에서 차단된다. 즉, 공간 영상 투영 장치(10)의 내부 및 외부의 바닥으로 직접 투사되는 광선(L04, L05, L06)이 차단되므로 바닥에 공간 영상이 투영되지 않는다.As a method for improving this problem, as shown in FIG. 2B, the first viewing
잠시, 도 3a 내지 도 3c를 참조하여 제 1 시역 조절 필터(150)를 설명하기로 한다. For a moment, the first time
도 3a를 참조하면, 제 1 시역 조절 필터(150)는 하면(301), 상면(311)을 포함하고, 공간 영상 투영 장치(10)의 전방에서 볼 때 횡방향으로 연장된 복수의 배리어(303)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 3A , the first viewing
복수의 배리어(303)는 하면(303)으로부터 상면(311)을 향해 수직 방향으로 돌출되어 있으며, 관찰자가 공간 영상 투영 장치(10)를 바라볼 때 종방향을 따라 간격을 두고 배치될 수 있다. The plurality of
복수의 배리어(303)의 높이(305)가 Ph이고, 복수의 배리어(303) 간의 배치 간격(307)이 Pw라고 할 때, 제 1 시역 조절 필터(150)를 통과할 수 있는 반사된 영상의 광선의 통과 각도(309)는 수학식 1과 같다. When the
도 3b를 참조하면, 제 1 시역 조절 필터(150)는 복수의 배리어(303)의 높이(305) 및 배치 간격(307) 중 적어도 하나를 변경함으로써 광선이 차단되는 각도를 조절할 수 있다. 예를 들면, 도면 부호 315은 복수의 배리어(303)의 제 1 배치 형태로서, 광선의 특정 각도 이내의 광선만을 통과시켜 특정 방향에서만 공간 영상을 볼 수 있다. Referring to FIG. 3B , the first viewing
또한, 도면 부호 317는 복수의 배리어(303)의 제 2 배치 형태로서, 배리어(303)의 높이를 비교적 높게 설정함으로써 광선의 통과 각도를 좁게 조절할 수 있다. Also,
또한, 도면 부호 319은 복수의 배리어(303)의 제 3 배치 형태로서, 배리어(303)의 높이를 낮게 설정함으로써 광선의 통과 각도를 넓게 조절할 수도 있다. 또한, 도면 부호 321 및 323와 같이, 복수의 배리어(303)의 배치 간격을 넓게 또는 좁게 설정함으로써 광선의 통과 각도를 넓게 또는 좁게 조절할 수도 있다. Also,
한편, 도 3a와 같은 형태의 제 1 시역 조절 필터(150)를 사용하면, 관찰자에게 향하는 광선의 밝기가 저하될 수 있다. On the other hand, if the first viewing
다시 말해, 투명 스크린부(130)를 통과한 영상의 광선의 밝기 저하가 최소화 될 수 있도록 제 1 시역 조절 필터(150)를 설계할 필요가 있다. In other words, it is necessary to design the first viewing
도 3c를 참조하면, 복수의 배리어(303)가 소정 각도(, 313)로 기울어진 제 1 시역 조절 필터(150)를 사용할 수 있다. 여기서, 복수의 배리어(303)는 소정 각도(, 313)로 기울어져 돌출되어 있으며, 관찰자가 공간 영상 투영 장치(10)를 바라볼 때 종방향을 따라 간격을 두고 배치될 수 있다. Referring to FIG. 3C, the plurality of
복수의 배리어(303)가 경사진 상태로 배치되기 때문에 각 배리어(303)와 대략 평행을 이루는 광선만이 제 1 시역 조절 필터(150)를 통과할 수 있다. Since the plurality of
복수의 배리어(303)의 배치 간격(307)이 Pw이고, 높이(305)가 Ph이고, 각 배리어(303)의 기울어진 각도가 라고 하면, 제 1 시역 조절 필터(150)를 통과하는 광선의 통과 각도 (309)는 수학식 2와 같다. The
따라서 제 1 시역 조절 필터(150)는 복수의 배리어(303)의 높이(305), 배치 간격(307) 및 하면(301)과 복수의 배리어(303)가 이루는 각도(배리어(303)의 기울어진 정도, 313) 중 적어도 하나를 변경함으로써 소정의 범위의 각도를 제어할 수 있고, 이에 따라 광선의 출력 방향 및 통과 각도를 조절할 수 있게 된다. 이를 통해, 관찰자에게 향하는 광선의 손실을 최소화할 수 있다. Therefore, the first time-
한편, 케이스(100)의 일면에 편광 필터를 부착함으로써 내부 반사 노이즈 영상을 제거할 수도 있다. Meanwhile, an internal reflection noise image may be removed by attaching a polarization filter to one surface of the
도 4는 기존의 공간 영상 투영 장치를 통해 투영된 공간 영상과 본 발명의 공간 영상 투영 장치(10)를 통해 투영된 공간 영상을 비교하기 위한 도면이다. 4 is a diagram for comparing a space image projected through a conventional space image projection device and a space image projected through the space
도 4를 참조하면, 도면 부호 40과 같이, 제 1 시역 조절 필터(150)가 없는 기존의 투명 스크린을 통해 영상을 굴절시키면, 공간 영상 투영 장치의 바닥에 투사 영상이 노이즈로 맺히는 것을 확인할 수 있다. Referring to FIG. 4, as shown by
도면 부호 42와 같이, 제 1 시역 조절 필터(150)가 설치된 투명 스크린을 통해 영상을 굴절시키게 되면, 공간 영상 투영 장치(10)의 바닥에 맺히는 노이즈가 상당히 저하된 것을 확인할 수 있다. As shown in
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른, 공간 영상 투영 장치(10)의 예시 도면이다. 5 is an exemplary diagram of a spatial
도 5를 참조하면, 투명 스크린부(130)와 대향하는 케이스(100)의 일면의 외부에 제 1 시역 조절 필터(500)를 설치할 수 있다. 예를 들어, 제 1 시역 조절 필터(500)는 제 2 케이스(104)에만 설치될 수 있다.Referring to FIG. 5 , a first time
이 때, 미러부(120)에 의해 반사된 영상의 광선은 투명 스크린부(130)로 입사되고, 입사된 복수의 광선은 투명 스크린부(130)에 의해 굴절되어 퍼지게 된다. At this time, light rays of an image reflected by the
반사된 복수의 광선 중 제 1 광선(L0, 502)은 투명 스크린부(130)에서 산란되어 복수의 방향으로 퍼지게 된다. 이 중, 공간 영상 투영 장치(10)의 전방으로 향하는 일부 광선들(L01, L02, L03)은 관찰자에게로 향하게 되지만 아래쪽으로 향하는 일부 광선들(L04 내지 L09)은 관찰자에게 도달하지 못하고, 공간 영상 투영 장치(10)의 내부 및 외부의 바닥으로 향하여 노이즈로 맺히게 된다. 공간 영상 투영 장치(10)의 바닥으로 향하는 광선 중 일부 광선(L04~L07)은 제 1 시역 조절 필터(500)에 의해 차단되므로 해당 일부 광선(L04~L07)에 의해 형성되는 노이즈가 제거된다. Among the plurality of reflected light rays, the first light rays L0 and 502 are scattered by the
제 1 시역 조절 필터(500)로 향하지 않고, 공간 영상 투영 장치(10)의 내부 바닥으로 향하는 다른 일부 광선(L08, L09)은 제거가 되지 않기 때문에 내부 바닥에 여전히 노이즈가 맺히게 된다. 이러한, 공간 영상 투영 장치(10)의 내부 바닥에 형성되는 노이즈를 제거하기 위하여, 도 6과 같이, 케이스(100) 내부의 바닥에 제 2 시역 조절 필터(600)를 설치할 수 있다. Since some of the light rays L08 and L09 that do not go to the first viewing
도 6을 참조하면, 제 2 시역 조절 필터(600)는 케이스(100) 내부의 바닥에 배치되고, 투명 스크린부(130)에서 굴절되어 바닥으로 향하는 광선 중 소정 범위의 각도를 갖는 광선을 차단할 수 있다. Referring to FIG. 6 , the second viewing
제 2 시역 조절 필터(600)는 케이스(100) 내부의 바닥으로 향하는 광선이 바닥에서 굴절되어 케이스(100)의 전방으로 향하는 것을 추가로 차단할 수 있다. The second viewing
제 2 시역 조절 필터(600)는 도 3a 내지 3c에서 설명한 제 1 시역 조절 필터(150)와 같이 하면으로부터 상면을 향해 돌출되고 상기 공간 영상 투영 장치의 전방에서 볼 때 횡방향으로 연장된 복수의 배리어를 포함하고, 복수의 배리어의 높이, 배치 간격 및 하면과 복수의 배리어가 이루는 각도 중 적어도 하나를 변경함으로써 소정의 범위의 각도를 제어할 수 있다. The second time
투명 스크린부(130)의 일부 영역을 확대하여 미러부(120)에 의해 반사된 영상의 광선의 경로를 살펴보면, 투명 스크린부(130)에서 굴절되어 바닥으로 향하는 복수의 광선(L11, L12, L13, L14) 중 일부 광선(610)은 제 2 시역 조절 필터(600)에 의해 반사되고, 일부 광선(620)은 제 2 시역 조절 필터(600)의 내부로 들어가게 된다. Looking at the path of light rays of an image reflected by the
제 2 시역 조절 필터(600)의 내부로 들어간 광선은 입사각에 따라 도 7과 같은 광의 경로를 갖게 된다.A light ray entering the second viewing
구체적으로, 도 7을 참조하면, 제 2 시역 조절 필터(600)를 구성하는 복수의 배리어 간의 간격을 Pw, 각 배리어의 높이를 Ph라고 할 때, 제 2 시역 조절 필터(600)를 향해 제 1 각도()로 입사되는 제 1 광선(L21, 700)의 경우, 제 1 광선(700)에 대한 입사광의 일부는 제 2 시역 조절 필터(600)의 표면에서 반사되고 나머지는 내부로 입사된다. 이 때, 제 2 시역 조절 필터(600)의 내부로 입사되는 광선은 제 2 시역 조절 필터(600)의 바닥으로 향하지 못하고, 배리어로 향하게 된다. 제 2 시역 조절 필터(600)의 배리어의 경우 난반사를 시키도록 구성되어 있기 때문에 제 2 시역 조절 필터(600)의 내부로 입사되는 광선은 제 2 시역 조절 필터(600)에 의해 차단된다. Specifically, referring to FIG. 7 , when the interval between the plurality of barriers constituting the second time
제 2 시역 조절 필터(600)를 향해 제 2 각도(, 제 1 각도보다 작은 각도)로 입사되는 제 2 광선(L22, 703)의 경우, 제 2 광선(703)에 대한 입사광의 일부는 제 2 시역 조절 필터(600)의 표면에서 반사되고 나머지는 내부로 입사된다. 제 2 시역 조절 필터(600)의 내부로 입사된 광선은 제 2 시역 조절 필터(600)의 하면으로 향하게 되고 하면을 투과하여 공간 영상 투영 장치(10)의 케이스(100)의 바닥으로 향하여 공간 영상을 형성하거나 하면에서 반사된다. A second angle toward the second time zone adjustment filter 600 ( . is entered into A light beam incident into the second field of
공간 영상 투영 장치(10)의 케이스(100)의 바닥에 형성된 공간 영상이나 제 2 시역 조절 필터(600)의 하면에서 반사된 광선은 제 2 시역 조절 필터(600)에 의해 차단되기 때문에 관찰자(707) 측에서는 관찰되지 않는다. Since the space image formed on the bottom of the
제 2 시역 조절 필터(600)를 향해 제 3 각도(, 제 2 각도보다 작은 각도)로 입사되는 제 3 광선(L23, 705)의 경우, 제 2 시역 조절 필터(600)의 표면에서 생기는 일부 반사 외에 제 2 시역 조절 필터(600)의 내부로 입사되어 공간 영상 투영 장치(10)의 케이스의 바닥, 제 2 시역 조절 필터(600)의 바닥면에서 반사되어 제 2 시역 조절 필터(600)의 바깥으로 나오게 된다. 하지만, 이 경우, 제 2 시역 조절 필터(600)로부터 출사되는 제 3 광선(705)이 제 2 시역 조절 필터(600)를 구성하는 배리어의 높이(Ph)를 넘어서지 못하기 때문에 관찰자에게로 향하지 못한다. A third angle toward the second time zone adjusting filter 600 ( . It is reflected from the bottom of the case of the spatial
제 2 시역 조절 필터(600)의 표면을 거울과 같은 반사 재질로 제작하여 반사율을 높이게 되면, 제 2 시역 조절 필터(600)의 표면에서 반사된 광선이 산란되지 않기 때문에 관찰자는 제 2 시역 조절 필터(600)의 표면에 영상이 있다고 느끼지 않는다. 다만, 관찰자는 투명 스크린부(130)에 형성된 공간 영상이 거울에 반사되는 것처럼 보이기 때문에 투명 스크린부(130)의 하부 공간에 거울에 비친 것처럼 느끼게 된다. 이 경우 공간 영상이 바닥에 비치는 것처럼 보여 공간감이 늘어나는 효과를 갖게 된다. When the surface of the second viewing
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른, 공간 영상 투영 장치(10)를 통해 투영된 공간 영상을 나타낸 도면이다.8 is a diagram illustrating a spatial image projected through the spatial
도 8을 참조하면, 도면부호 80은, 공간 영상 투영 장치(10)의 내부 바닥에만 제 2 시역 조절 필터를 설치한 경우(제 1 시역 조절 필터는 설치하지 않음)에 투영된 공간 영상을 도시한 도면이다. 도면부호 80을 살펴보면, 공간 영상 투영 장치(10) 내부 바닥의 노이즈는 제거되었으나 공간 영상 투영 장치(10)의 외부 바닥에는 노이즈가 여전히 존재하는 것을 확인할 수 있다. Referring to FIG. 8 ,
도면부호 82는, 공간 영상 투영 장치(10)의 케이스(100)의 일면에 제 1 시역 조절 필터를 설치하고, 공간 영상 투영 장치(10)의 케이스(100)의 내부 바닥에 제 2 시역 조절 필터를 설치한 경우에 투영된 공간 영상을 도시한 도면이다. 도면부호 82를 살펴보면, 공간 영상 투영 장치(10) 내부 바닥 및 외부 바닥의 노이즈가 모두 제거된 것을 확인할 수 있다.투명 스크린을 통과한 영상의 광선의 산란 정도를 감소시키기 위하여 투명 스크린의 일면(관찰자의 방향에 있는 일면)에 편광 필터(예컨대, 편광 필름, 틴팅(tinting) 필름 등 광량을 감소시킬 수 있는 필름)을 부착할 수도 있다.
이와 관련하여, 도면부호 90을 참조하면, 투명 스크린(130)이 산란 방식이므로 투명 스크린(130)에 공간 영상뿐만 아니라 후방의 배경도 함께 투과되어 보인다. 이때, 외부 조명이 설치되어 있으면, 외부 조명의 광선으로 인하여 투명 스크린(130)에서 굴절된 영상의 광선이 산란되기 대문에 투명 스크린(130)의 형상이 많이 보이고 투명도가 떨어지는 문제점이 있다. 또한, 공간 영상 투영 장치의 정면에 있는 모습이 투명 스크린(130)에서 반사되어 보이고 투영된 공간 영상도 흐리게 보이게 된다. In this regard, referring to
하지만, 도면부호 92와 같이 투명 스크린(130)의 일면(관찰자(900)의 방향에 있는 일면)에 편광 필터(150)을 부착함으로써 투명 스크린(130)에서 굴절된 영상의 광선의 산란 정도를 감소시킬 수 있다. 구체적으로, 외부의 조명에서 나온 광선은 편광 필터(150)를 통과하며 광량이 감소되고 투명 스크린(130)을 만나면서 산란된다. 산란된 광선은 다시 관찰자(900)의 방향으로 향하면서 편광 필터(150)를 한번 더 통과하게 되면서 광량이 현저히 감소하게 된다. 따라서 관찰자는 외부 조명으로 인한 산란광을 관측하지 못하게되고 이에 따라 투명 스크린(130)의 산란으로 인한 투명 스크린(130)의 투명도를 개선할 수 있게 된다. However, by attaching the
하지만 편광 필터(150)로 인해 투명 스크린(130)의 후면에서 형성되는 공간 영상의 밝기가 저하될 수 있기 때문에 투명 스크린(130)의 투과율을 줄이거나 편광 필터(150)를 두 장 이상을 겹쳐서 부착함으로써 공간 영상의 밝기를 높일 수 있다. However, since the brightness of the spatial image formed on the rear surface of the
투과율이 줄어들면서 투명 스크린(130)의 투명도가 떨어지는 문제는 편광 필터를 부착함으로써 향상되는 투명도로 인해 보정이 되기 때문에 결과적으로 향상된 투명도 및 밝기의 투명 스크린을 만들 수 있다. Since the transparency of the
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. The above description of the present invention is for illustrative purposes, and those skilled in the art can understand that it can be easily modified into other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. will be. Therefore, the embodiments described above should be understood as illustrative in all respects and not limiting. For example, each component described as a single type may be implemented in a distributed manner, and similarly, components described as distributed may be implemented in a combined form.
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. The scope of the present invention is indicated by the claims to be described later rather than the detailed description, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and equivalent concepts thereof should be construed as being included in the scope of the present invention. .
10: 공간 영상 투영 장치
100: 케이스
102: 제 1 케이스
104: 제 2 케이스
110: 영상 출력부
120: 미러부
130: 투명 스크린부
150, 500: 제 1 시역 조절 필터
600: 제 2 시역 조절 필터10: spatial image projection device
100: case
102: first case
104: second case
110: video output unit
120: mirror unit
130: transparent screen unit
150, 500: first time zone adjusting filter
600: second time zone adjustment filter
Claims (18)
내부에 영상 출력 공간 및 영상 투영 공간을 가지는 케이스;
상기 영상 출력 공간에 배치되어 영상을 출력하는 영상 출력부;
상기 영상 출력 공간에 배치되어 상기 영상을 상기 영상 투영 공간을 향해 반사시키는 미러부;
상기 영상 투영 공간에 배치되어 상기 반사된 영상을 상기 케이스의 전방으로 산란 또는 회절시켜 공간 영상을 투영하는 투명 스크린부;
상기 케이스의 일면의 외부에 배치되고, 상기 산란 또는 회절된 영상의 광선 중 소정 범위의 각도의 광선을 차단하는 제 1 시역 조절 필터; 및
상기 케이스 내부의 바닥에 배치되고, 상기 투명 스크린부에서 굴절되어 상기 바닥으로 향하는 광선 중 소정 범위의 각도의 광선을 차단하는 제 2 시역 조절 필터
를 포함하는 것인, 공간 영상 투영 장치.
In the spatial image projection device,
A case having an image output space and an image projection space therein;
an image output unit disposed in the image output space to output an image;
a mirror unit disposed in the image output space to reflect the image toward the image projection space;
a transparent screen unit disposed in the image projection space to project a spatial image by scattering or diffracting the reflected image toward the front of the case;
a first field-of-view adjusting filter disposed outside one surface of the case and blocking light rays having angles within a predetermined range among the light rays of the scattered or diffracted image; and
A second viewing area adjustment filter disposed on the floor inside the case and blocking light rays having angles within a predetermined range among light rays refracted by the transparent screen unit and directed toward the floor.
A spatial image projection device comprising a.
상기 제 2 시역 조절 필터는 상기 바닥으로 향하는 광선이 상기 바닥에서 굴절되어 상기 케이스의 전방으로 향하는 것을 추가로 차단하는 것인, 공간 영상 투영 장치.
According to claim 1,
The spatial image projection apparatus of claim 1 , wherein the second viewing area adjustment filter further blocks light rays directed toward the floor from being refracted by the floor and directed toward the front of the case.
상기 제 1 시역 조절 필터는 하면으로부터 상면을 향해 돌출되고 상기 공간 영상 투영 장치의 전방에서 볼 때 횡방향으로 연장된 복수의 배리어를 포함하는 것인, 공간 영상 투영 장치.
According to claim 1,
The spatial image projection apparatus of claim 1 , wherein the first viewing area adjustment filter includes a plurality of barriers protruding from the lower surface toward the upper surface and extending in a transverse direction when viewed from the front of the spatial image projection apparatus.
상기 제 1 시역 조절 필터는 상기 복수의 배리어의 높이, 배치 간격 및 상기 하면과 상기 복수의 배리어가 이루는 각도 중 적어도 하나를 변경함으로써 상기 소정의 범위의 각도를 제어하도록 구성된 것인, 공간 영상 투영 장치.
According to claim 4,
Wherein the first viewing area adjustment filter is configured to control the angle within the predetermined range by changing at least one of a height of the plurality of barriers, an arrangement interval, and an angle between the lower surface and the plurality of barriers. .
상기 제 2 시역 조절 필터는 하면으로부터 상면을 향해 돌출되고 상기 공간 영상 투영 장치의 전방에서 볼 때 횡방향으로 연장된 복수의 배리어를 포함하는 것인, 공간 영상 투영 장치.
According to claim 1,
The spatial image projection apparatus of claim 1 , wherein the second viewing area adjustment filter includes a plurality of barriers protruding from the lower surface toward the upper surface and extending in a transverse direction when viewed from the front of the spatial image projection apparatus.
상기 제 2 시역 조절 필터는 상기 복수의 배리어의 높이, 배치 간격 및 상기 하면과 상기 복수의 배리어가 이루는 각도 중 적어도 하나를 변경함으로써 상기 소정의 범위의 각도를 제어하도록 구성된 것인, 공간 영상 투영 장치.
According to claim 6,
Wherein the second viewing area adjusting filter is configured to control the angle within the predetermined range by changing at least one of a height of the plurality of barriers, an arrangement interval, and an angle between the lower surface and the plurality of barriers. .
상기 케이스의 일면에 위치하고 내부 반사 노이즈 영상을 제거하기 위한 편광 필터
를 더 포함하는 것인, 공간 영상 투영 장치.
According to claim 1,
A polarization filter located on one side of the case and removing an image of internal reflection noise
To further include, the spatial image projection device.
상기 케이스는 상기 영상 출력 공간을 가지고, 투광성을 가지지 않는 재질로 이루어진 제 1 케이스; 및
상기 영상 투영 공간을 가지고, 투광성을 가지는 재질로 이루어진 제 2 케이스
를 포함하는 것인, 공간 영상 투영 장치.
According to claim 1,
The case includes a first case having the image output space and made of a material that does not have translucency; and
A second case having the image projection space and made of a light-transmitting material
A spatial image projection device comprising a.
상기 제 2 케이스의 상부에 상기 제 1 케이스가 배치되는 것인, 공간 영상 투영 장치.
According to claim 9,
Wherein the first case is disposed on top of the second case, the spatial image projection device.
상기 영상 출력부 및 상기 미러부는 상기 제 1 케이스 내부에 배치되고,
상기 영상 출력부는 상기 제 1 케이스의 후방으로 상기 영상을 출력하고,
상기 미러부는 상기 제 1 케이스의 후방에 배치되어 상기 영상을 반사시키는 것인, 공간 영상 투영 장치.
According to claim 9,
The image output unit and the mirror unit are disposed inside the first case,
The image output unit outputs the image to the rear of the first case,
The spatial image projection apparatus of claim 1 , wherein the mirror unit is disposed behind the first case to reflect the image.
상기 영상 출력부는 프로젝터인 것인, 공간 영상 투영 장치.
According to claim 11,
Wherein the image output unit is a projector, spatial image projection device.
상기 투명 스크린부는 상기 제 2 케이스 내부에서 상기 영상 투영 공간의 중앙에 배치되는 것인, 공간 영상 투영 장치.
According to claim 9,
The spatial image projection apparatus of claim 1 , wherein the transparent screen unit is disposed at the center of the image projection space inside the second case.
상기 케이스는 원통형인 것인, 공간 영상 투영 장치.
According to claim 1,
The case is a cylindrical shape, spatial image projection device.
공간 영상 투영 장치의 상부에 형성된 영상 출력 공간에서 영상을 출력하는 영상 출력부;
상기 영상을 반사시키는 미러부;
상기 영상 출력 공간보다 하부에 위치하는 영상 투영 공간에서 상기 반사된 영상을 상기 공간 영상 투영 장치의 전방으로 산란 또는 회절시켜 공간 영상을 투영하는 투명 스크린부;
상기 공간 영상 투영 장치의 일면의 외부에 배치되고, 상기 산란 또는 회절된 영상의 광선 중 소정 범위의 각도의 광선을 차단하는 제 1 시역 조절 필터; 및
상기 공간 영상 투영 장치 내부의 바닥에 배치되고, 상기 투명 스크린부에서 굴절되어 상기 바닥으로 향하는 광선 중 소정 범위의 각도의 광선을 차단하는 제 2 시역 조절 필터
를 포함하는 것인, 공간 영상 투영 장치.
In the spatial image projection device,
an image output unit outputting an image in an image output space formed above the spatial image projection device;
a mirror unit reflecting the image;
a transparent screen unit projecting a spatial image by scattering or diffracting the reflected image toward the front of the spatial image projection device in an image projection space located below the image output space;
a first field-of-view adjusting filter disposed outside one surface of the spatial image projection device and blocking rays of a predetermined range of angles among the rays of the scattered or diffracted image; and
A second viewing area adjustment filter disposed on the floor inside the spatial image projection device and blocking rays of a predetermined range of angles among rays refracted by the transparent screen unit and heading toward the floor
A spatial image projection device comprising a.
상기 영상 출력부, 미러부 및 투명 스크린부를 수용하는 케이스
를 더 포함하는 것인, 공간 영상 투영 장치.
According to claim 15,
A case accommodating the video output unit, the mirror unit, and the transparent screen unit
To further include, the spatial image projection device.
상기 케이스의 일면에 위치하고 내부 반사 노이즈 영상을 제거하기 위한 편광 필터
를 더 포함하는 것인, 공간 영상 투영 장치.18. The method of claim 17,
A polarization filter located on one side of the case and removing an image of internal reflection noise
To further include, the spatial image projection device.
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