KR20000072470A - 벽면 반사 잔상을 이용한 영상 재생기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 LED를 사용하여 잔상효과를 이용한 디스플레이를 만드는 것이다.

본 발명에 따른 잔상효과 LED 디스플레이는 일렬로 배치된 LED 배열을 이용한 것으로서 미리 프로그램 입력이 된대로 LED가 점멸을 반복하며 LED배열을 공간에서 움직일 경우에 이러한 LED의 잔상이 보는 사람에게 남아 있어서 2차원 또는 3차원 적인 이미지로 나타나게 하는 것으로서, 특히 LED가 움직이는 열차에 부착이 되어있고 LED에서 나오는 빛이 고정이 된 벽면에서 반사되어 열차의 창을 통해 열차의 안으로 들어오게 되어 열차내부에서 볼 때는 잔상효과가 있는 디스플레이가 되도록 하는 것이다.

Description

벽면 반사 잔상을 이용한 영상 재생기 {Display System using reflected afterimage}

본 발명은 LED(Light Emitting Diode)나 LD(Laser Diode)를 다수개 배열하고 이를 프로그램된대로 점멸하게 하며 배열이 된 LED 불빛이 움직이게 함으로서 잔상을 통한 이미지 구현을 하는 것으로서 특히 지하철의 열차나 놀이기구가 터널을 통과할 때 등의 경우에 LED의 불빛이 벽면에 반사되게 하고 반사된 불빛을 통한 잔상효과를 가지고자 하는 것이다.

종래의 잔상효과를 이용한 LED디스플레이는 주로 1차원적으로 배열이 된 LED를 움직이게 하고 각 LED를 미리 프로그램에 입력이 된대로 점멸이 되게 하여 잔상을 이용하여 이미지를 재현하는 것이다. 이와 관련된 내용으로서는 잔상을 이용한 디스플레이의 구현에 대하여 특허 10-178447-0000(발명의 명칭:잔상효과를 이용한 회전표시장치)나 특허 10-213934-0000(발명의 명칭:잔상을 이용하는 표시장치 및 상 형성방법)이나 공고번호 특1997-0010276(발명의 명칭:잔상효과를 이용한 디스플레이방법 및 장치)에 실시되어 있다.

이러한 방법의 장점은 1차원적으로 배열이 된 LED나 LD나 기타의 광원만으로도 잔상효과를 이용하여 2차원적이거나 더욱 3차원적인 이미지를 디스플레이할수 있다는 것이다. 이에 따라서 디스플레이 제작비용이 절감되며 전력소모도 줄어든다는 장점이 있다.

이러한 잔상을 이용한 기술은 지하철의 열차와 같이 어두운 터널을 지나가는 경우에도 적용을 할 수 있다. 지하철의 어두운 벽면에 LED의 1차원적인 배열을 일정한 간격으로 다수개 배열을 하고 열차가 지나갈 때 잔상효과가 일어나도록 LED를 순차적으로 점멸하는 방법이 있다. 그러나 이 방법은 지하철의 통로의 벽면에 다수개의 LED배열을 설치하여야 하므로 넓은 지하철의 통로에 무수히 많은 LED배열을 설치하여야 하는 단점이 있다

본 발명이 이루고자 하는 기술적인 과제는 지하철 열차와 같이 어두운 터널을 지나가는 경우에 있어서 터널의 벽면에 일일이 배열형LED를 설치하지 않고 열차에 LED를 설치하여 열차와 벽면의 상대적인 움직임에 의해 잔상효과가 나타나는 디스플레이를 제작하고자 하는 것이다.

도 1 은 열차의 외벽에 부착이 된 LED 배열

도 2 는 벽면에 반사되어 내부로 들어오는 LED 광의 경로

도 3 은 평행광으로 만드는 LED배열 구조도

도 4 는 배열LCD 구동 전자부 구조도

도 5 는 잔상효과를 이용한?? LED디스플레이 구동제어도

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

3 : LED 배열

13 : 경사가 진 LED광원

23 : 평행광용 렌즈

본 발명은 LED(Light Emitting Diode)나 LD(Laser Diode)를 다수개 배열하고 이를 프로그램된 대로 점멸하게 하며 배열이 된 LED 불빛이 움직이게 함으로서 잔상을 통한 이미지 구현을 하는 것으로서 특히 지하철의 열차나 놀이기구가 터널을 통과할 때 등의 경우에 LED의 불빛이 벽면에 반사되게 하고 반사된 불빛을 통한 잔상효과를 가지고자 하는 것이다.

본 특허에서는 LED나 LD를 특별하게 지시하였지만 이 외에도 전자적 제어에 의해 온/오프(On/Off) 식으로 제어하여 켜고 끄는 점멸이 가능한 광원 즉 점멸광원은 어느 것이나 가능하다.

아래에서 설명하는 LED배열 또는 점멸광원의 배열은 1개 이상의 다수개의 LED나 점멸광원을 1차원 적으로 또는 2차원적으로 배열하는 경우를 의미한다.

특히 지하철의 열차뿐만이 아니라 터널을 지나가는 기차나 놀이기구등을 포함하는 수송수단에는 이러한 구조가 적용이 되는바 특히 지하철의 열차를 실시례로서 적용하였다.

도 1 에 지하철의 열차(1)의 창문(2) 주위의 열차벽외벽(3)에 부착이 된 열차의 진행 방향에 대하여 수직으로 부착이 된 배열형 LED(4)와 수평으로 부착이 된 배열형 LED(5)가 나타나 있다.

본 특허에서 표현하는 배열형 LED는 1 차원적으로 다수개의 LED가 배열되어 있는 구조를 지칭한다. 경우에 따라서는 여러 가지 색을 표현하거나 상을 더욱 선명하게 하기 위하여 2차원적인 배열도 가능하다.

또한 광원으로서 특히 LED를 지칭하고 있지만 LD(레이저다이오드)도 이용한다.

열차가 진행을 하면서 동시에 이미지를 재생하는 방식이기 때문에 열차의 진행방향에 관계없이 설치할 수 있다.

열차의 진행방향에 대해 수직으로 LED를 배열을 하면 해상도가 수평방향으로 강화되고 수평으로 LED를 배열하면 해상도가 수직방향으로 향상이 된다. 이는 LED배열 방향에 대해 LED움직임은 직각으로 움직이기 때문에 이러한 효과가 나타난다.

해상도 향상 효과를 45도 각도등의 원하는 각도로 하고 싶으면 이에 대하여 수직으로 LED를 배열하면 된다.

도 2 에는 벽면에 반사시키기 위한 구조가 나와있다. 반사시키기 위하여 지하철 열차의 벽면을 직접 반사판으로 활용을 하기도 하며 지하철 벽면에 별도의 페인트칠을 하거나 종이나 천이나 비닐등의 재료로 된 스크린인 반사판을 설치할 수 있다. 열차의 외벽(11)에 설치된 유리창(12)옆에 열차의 외벽(11)에 부착이 된 LED(13)에서 미리 프로그램이 된 대로 점등과 소등을 반복하며 빛(15)이 나오면 이 빛은 터널의 벽면(16)에서 반사되어 다시 열차의 유리창(12)을 통하여 열차의 내부로 반사광(17)이 들어가게 된다. 이를 위하여 LED의 빛을 내는 각도는 열차의 창쪽의 외벽(11)과 90도 보다 작은 각도(14)를 이루고 있다.

이렇게 반사되어 들어오는 반사광(17)을 열차내부에 있는 사람(18)이 보게된다.

이때 열차는 움직이고 있으므로(19) 열차내부에 타고있는 사람의 입장에서는 벽면에서 반사되는 반사광(17)이 벽면을 타고 움직이고 있는 것과 같은 효과가 있으므로 탑승객과 LED영상이 동시에 움직이게 되어 탑승객의 입장에서는 정지영상을 보는 것과 같은 효과가 있다.

따라서 배열LED(13)를 잔상효과를 내면서 프로그램에 의해 점멸하게 하면 반사광의 잔상효과에 의해 2차원적인 디스플레이효과가 나타난다.

이러한 방식에 있어서 열차의 외벽과 터널의 벽면과의 거리가 일정하지 않기 때문에 빛이 확산이 되면 촛점이 맞지를 않아서 상의 선명도를 보정을 하여야 한다. 이를 위하여서는 직진성을 보정하는 평행광을 만들어 주어야 한다. 평행광이라고 함은 빛이 확산되어 퍼지지 않고 멀리까지 진행을 하는 것을 의미한다. 레이저다이오드를 이용한 레이저 지시계의 경우에도 레이저의 직진성에 빛이 퍼지지 않고 멀리가는 특성을 이용한 것이다.

평행광을 만들기 위하여서는 도 3 에 나타난 것과 같이 잔상디스플레이 시스템(21)의 배열 LED(22)의 각각의 LED(23)에서 확산되어 나가는 광(24)을 평행광을 만들어 주기 위한 렌즈계(25)를 설치하여 렌즈를 지나간 광이 평행광(26)이 되도록하는 것이다. 도 3 에서는 각각의 LED에 하나의 렌즈를 사용한 경우를 도시하였지만 평행광을 만들기 위하여서는 각각의 LED에 다수개의 렌즈를 사용할 수도 있다. 이는 LED나 LD뿐만이 아니라 모든 점멸광원에 적용이 될 수 있다.

잔상LED계에는 잔상효과를 만들기 위하여 회전을 하거나 좌우로 직선으로 움직이거나 반구형으로 회전을 하여야 하는데 본 시스템에서는 반구형으로 왕복을 하면서 회전을 하는 시스템을 사용하였다. 이를 위하여 잔상디스플레이 시스템은 축(28)을 통하여 모터에 연결이 되어 있고 모터는 좌우 회전을 반복을 한다. 모터가 좌우 회전을 반복하는 동안에 LED배열은 통상적인 잔상 디스플레이에서와 같이 프로그램이 된 대로 점멸을 반복하여 잔상효과를 실현한다. 따라서 열차에 적용하는 본 시스템에서는 모터에 축으로 연결이 되어 좌우 회전을 반복하는 LED배열을 사용한다.

도 4 에는 열차에 적용하는 LED잔상 디스플레이 시스템의 구조도가 나와있다.

열차에는 다수개의 차량이 연결이 되어 있고 각각의 차량에는 다수개의 창문이 있으므로 각각의 창문 주위에 있는 LED잔상 디스플레이의 숫자를 합치면 수십대의 LED잔상 디스플레이가 열차에 장착이 된다. 따라서 유선 는 무선으로 이를 중앙에서 통제 관리할 시스템이 필요하다.

중앙제어장치(31)에서는 각각의 LED잔상 디스플레이(32)의 개별디스플레이 제어부(35)부에서 관리하는 모터와 LED배열(37)의 구동여부와 이에 대한 전원 공급과 디스플레이가 되어야 할 이미지를 다운로드 하는 역할을 한다. 디스플레이가 되어야할 이미지를 중앙제어장치에 컴퓨터 입력방식등으로 입력을 하면 이를 통하여 개별 디스플레이제어부에 이미지를 다운로드 하거나 실시간으로 이미지 데이터를 전송을 하여 이미지가 재생이 되도록 한다.

개별 디스플레이 제어부에서는 모터와 LED배열을 구동하는 것 외에 중앙제어장치로부터 디스플레이가 되어야 할 이미지를 다운로드 받거나 실시간으로 전송을 받아서 이를 LED배열상에 점멸방식으로 구동을 하는 역할을 한다.

중앙제어장치는 컴퓨터 시스템으로 통상적으로 사용하며 컴퓨터 시스템의 외부기기 연결 포트를 활용하여 이를 제어한다.

중앙제어 장치는 또한 터널속인지 승객승하차장인지 아니면 지상인지를 파악을 하고 개별디스플레이 제어부에 별도의 신호를 준다.

터널 속일 때는 열차를 타고 있는 탑승객을 위하여 LED잔상 디스플레이를 제어를 하고 승객 승하차장이거나 지상일 경우에는 외부의 승객이나 바깥에서 전자를 바라보는 외부인을 위하여 LED잔상디스플레이를 제어를 한다.

탑승객을 위하여 터널 반사방식으로 LED 잔상디스플레이를 구동을 할 경우에는 모터에 의해 스캔을 하여 이미지가 벽면에 반사가 되도록 하여야 한다. 이때 벽면에 반사가 되는 이미지는 탑승객이 타고 있는 열차와 같이 움직이므로 탑승객은 정지하고 있는 상태에서 잔상디스플레이를 보는 것과 같은 효과가 있다.

이에 대한 구동방식이 도 5에 도시되어 있다. 배열 LED의 각각의 LED(43_에서는 빛(44)이 제어가 되는 대로 나오고 배열 LED는 한쪽 끝이 축(52)으로 고정이 되어 모터(51)에 연결이 되어 좌우로 번갈아 스캔(42)을 한다. 모터 구동은 본 구조에서는 반구형 회전을 왕복하여 반복하는 스캔이나 LED배열을 직선 스캔하는 구조도 가능하다. 배열 LED의 제어와 모터의 구동은 중앙제어장치에서 제어를 받는 개별디스플레이 제어부에서 제어를 한다. 이 스캔이 된 이미지는 지하철 벽면 스크린(45)에 반사가 되며 가상의 수직위치좌표(46)에 개별 LED가 반사되어야 할 포인트(47)가 있고 도면에 도시된 대로 "1" 이라는 숫자를 쓰고자 할 경우 그 부분에 배열 LED가 스캔이 되어 올 때 LED가 점등이 되어 그 부분에서 빛이 반사(48)가 되도록 하여 이미지가 나타나는 것이다.

도 6 은 움직이는(62) 열차(61)에서 디스플레이 되는 LED의 이미지를 열차의 외부에서 바라보는 경우이다. 이는 통상적으로 많이 사용이 되는 방법으로서 움직이는 물체에 움직이는 방향과 수직으로 배열 LED(63)를 부착하고 프로그램이 된대로 점멸을 하면 움직임에 따라 점멸을 하면 LED에서 나오는 빛(64)이 외부인(65)에게는 잔상이 이미지로 나타나는 것이다. 이때 배열 LED는 열차 즉 통상적인 움직이는 물체에 붙어서 같이 움직임으로 이 자체가 스캔 기능을 하여 별도의 모터에 의한 스캔이 필요가 없이 움직이는 물체 즉 본 경우에는 열차의 외벽에 고정이 되어 있으면 된다. 따라서 본 구조에서는 열차가 승차지점인 역에서 움직이거나 지상에서 움직일 경우에는 모터를 구동시키지 않아서 LED배열을 일방향으로 향하게 고정시키고 프로그램이 된 대로 LED를 점멸만 하면 된다.

도 7 에는 이의 구동에 대한 상세도가 나와있다. 열차가 화살표(72)방향으로 움직이면 배열 LED(71)의 각각의 LED(73)은 점등이 된 부분(74)에서는 빛이(75)잔상의 이미지로 외부인(76)에 보이게 되는 것이다.

따라서 본 시스템에서는 배열 LED의 제어에 의해 잔상이미지를 구축하되 터널 내에서는 모터에 의해 배열 LED를 스캔을 한 상태에서 중앙제어장치에서 이미지를 내려보내고, 승하차장이나 지상에서는 모터를 고정시켜서 배열 LED를 고정을 하고 중앙제어장치에서 이미지를 내려보내고 열차의 움직임에 의해 잔상이 남도록 하는 이중모드에 의해 구동이 되는 구조이다.

열차가 터널안이냐 또는 터널 바깥이냐 하는 것은 다양한 방법으로 인지를 할 수 있다. 일례로서 광센서를 사용하여 터널 내에 어두운 부분이면 중앙제어장치에서 센서에서 오는 신호를 인지하여 LED를 제어 하며 승객 승하차장의 밝은 부분이면 광센서에서 오는 신호를 인지하여 중앙제어장치에서 외부에서 잔상이미지가 남도록 LED를 제어한다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 벽면 반사 LED잔상 디스플레이는 다음과 같은 장점이 있다.

첫째, 열차의 외벽에만 부착하고 터널벽에 반사되는 원리를 이용함으로서 터널벽에 일일이 부착하는 경우보다 LED를 효율적으로 사용할 수 있다.

둘째, 창문을 통하여 이미지가 생성이 되므로 어두운 창에 광고등과 같은 이미지를 디스플레이할 수 있다.

셋째, 터널 속이나 터널 바깥 어느곳에서든지 잔상 이미지가 남는 디스플레이로서 활용을 할 수 있다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 이탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다.

따라서, 본 발명의 기술적 범위는 실시 예에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의하여 정해져야 한다.

Claims (11)

1. 수송수단의 외벽에 1차원 배열되어 빛을 발생하는 광원과,

   상기 광원에 전원을 공급하는 전원공급장치와

   프로그램에 따라 온/오프 제어하는 제어부에 의해 구성되며,

   상기 광원의 On된 화소의 잔상에 의해서 이미지를 표시하는 것을 특징으로 하는 수송수단의 잔상 디스플레이 장치
2. 1항에 있어서 상기 광원에서 발생된 빛을 반사시키는 반사판에 의해 상기 이미지를 상기 수송수단의 내부에서 인지하도록 디스플레이 시키는 것을 특징으로 하는 수송수단의 잔상 디스플레이 장치
3. 1항에 있어서 상기 광원은 진행방향에 대해 수직으로 배열된 것을 특징으로 하는 수송수단의 잔상 디스플레이 장치
4. 1항에 있어서 상기 광원은 진행방향으로 배열된 것을 특징으로 하는 수송수단의 잔상 디스플레이 장치
5. 1항에 있어서 상기 광원을 회전 또는 좌우로 직선운동 또는 반구형으로 회전시키기 위한 모터 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 수송수단의 잔상 디스플레이 장치
6. 1항에 있어서 상기 광원의 전면에 렌즈를 부착하여 평행광을 만든 수송수단의 잔상 디스플레이 장치
7. 1항에 있어서 상기 광원은 수송수단의 외벽에 90도 보다 작은 각도를 가지고 부착되어 상기 반사판에서 반사된 빛이 다시 수송수단의 창으로 입사하도록 구성된 것을 특징으로 하는 수송수단의 잔상 디스플레이 장치
8. 1항에 있어서 상기 광원은 LED, LD등의 점멸광원인 것을 특징으로 하는 수송수단의 잔상 디스플레이 장치
9. 1항에 있어서 상기 반사판은 수송수단이 통과하는 터널등의 외벽이거나 외벽에 별도의 스크린이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 수송수단의 잔상 디스플레이 장치
10. 1 항에 있어서 1차원 배열 광원은 모터에 의해 스캔 구동하거나 모터를 정지시킨 정지 구동의 이중 모드로 동작하는 것을 특징으로 하는 수송수단의 잔상 디스플레이 장치
11. 1 항에 있어서 다수개의 개별 잔상 디스플레이 제어부를 조정하는 중앙제어장치가 있는 것을 특징으로 하는 수송수단의 잔상 디스플레이 장치