KR20080025432A

KR20080025432A - 광주사 장치 및 3차원 화면 표시 장치

Info

Publication number: KR20080025432A
Application number: KR1020060089901A
Authority: KR
Inventors: 송태선
Original assignee: 송태선
Priority date: 2006-09-18
Filing date: 2006-09-18
Publication date: 2008-03-21

Abstract

본 발명은 이동체에 의하여 광을 주사함으로서 다양한 화면을 재생할 수 있으며 또한 3차원의 입체 영상을 구현할 수 있는 광원 어셈블리 및 이를 이용한 광주사 장치를 개시한다. 본 발명의 광원 어셈블리는 영상 정보를 전송하기 위하여 변조된 빛을 발광하는 다수의 발광 소자, 및 상기 발광 소자가 고정되되, 각 발광 소자의 고정 위치의 높이가 다르거나 각 발광 소자의 지향각이 다르도록 고정시키는 고정부재를 포함한다.

광원, 광주사, 입체, 3차원, 안경, 발광소자

Description

광주사 장치 및 3차원 화면 표시 장치{the optical scanning apparatus and the three-dimensional display apparatus with the same}

도 1은 본 발명의 제1실시 예 및 제 3실시 예가 적용되는 예를 설명하기 위한 사시도이다.

도 2는 도 1의 이동체에 부착되어 있는 광원부를 자른 단면도이다.

도 3은 본 발명의 제3 실시 예의 주요부를 도시한 사시도이다.

도 4는 도 3의 평면도이다.

도 5에서 도 15는 본 발명의 제3 실시 예를 설명하기 위한 사시도이다.

도 16 및 도 17은 본 발명의 제3 실시 예를 설명하기 위한 물체 및 관측자에 대한 사시도이다.

도 18은 3차원 입체 영상 데이터가 다수로 구성되어 있는 광원부에 전달되어 영상을 표시하기까지의 진행되는 자료의 처리에 대한 개념도이다.

도 19는 광원부를 부착하고 있는 이동체의 위치를 인식하여 발광 신호를 발생하기 위한 장치의 개념도이다.

도 20은 본 발명의 제2실시 예를 설명하기 위한 개념도이다.

도 21은 제3발명을 실시하기 위한 발광 소자 배열에 관한 다른 예이다.

도 22는 본 발명의 제2실시 예의 다른 예를 설명하기 위한 개념도이다.

본 발명은 광원 어셈블리 및 이를 이용한 광주사 장치에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 광 다발(optical beam, 빔)을 주사함으로써 3차원의 입체 영상을 구현할 수 있는 광원 어셈블리 및 이를 이용한 광 주사 장치에 관한 것이다.

종전의 광학적 주사 방식에 따른 영상표시장치는 직선형 광원 자체를 회전시키거나 이동시킴으로써 2차원 주사가 가능한 구조를 개시하고 있다.

그러나, 스프링과 양 끝단에 자석을 사용한 장치 등을 이용한 광원 주사 장치인, 화면 표시 장치의 경우에는 사용하기에 충분하게 거리를 이동시키는데 필요한 속도를 유지시키거나, 일정하고 균일한 힘을 지속적으로 제공하는데 필요한 성능을 내지 못하는 문제점이 있다. 또한, 영상표시장치는 입체감이 있는 3차원 영상을 구현하는데 어려움이 있는 문제점이 있다.

따라서 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 본 발명의 목적은 화면 표시 장치로 사용하기에 충분한 거리를 이동 가능하도록, 이동 구간내에 지속적으로 충분하게 제어가 가능하여 원하는 특성을 갖도록 하며, 다양 한 화면을 구현하여 다양한 효과를 냄으로써 상품성을 증대시킬 수 있는 광원 어셈블리 및 이를 이용한 광 주사 장치를 제공하는데 있다.

또한 본 발명의 다른 목적은 간단한 구조로 이루어지면서 입체 영상을 인식할 수 있는 안경을 사용하지 않으면서도 입체 영상을 볼 수 있는 광원 어셈블리 및 이를 이용한 광주사 장치를 제공하는데 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 영상 정보를 전송하기 위하여 변조된 빛을 발광하는 다수의 발광소자 및 상기 발광 소자를 고정시키는 고정부재를 포함하는 광원 어셈블리를 이용하여 직선 왕복 운동하면서 광을 주사하는 광주사 장치를 제공한다.

상기 왕복 운동은 광원 어셈블리를 포함한 이동체의 한 쪽이 스프링 등의 탄성체에 연결되어 있고, 스프링의 다른 한 쪽은 고정부에 연결되어 있으며, 이동체에 자석부가 있고, 이동체의 이동 경로를 따라서 자석이 배열되어 있는 장치에 의하여 구성되는 것이 바람직하다.

상기 왕복 운동이 스프링의 다른 편으로 이동할 경우에는 전자석에 전기를 가하여 인력과 척력에 의하여 이동 경로를 진행하는 것으로 하는 것이 바람직하다.

상기 왕복 운동이 스프링의 방향으로 진행할 경우에는 스프링의 수축되는 힘에 의하여 진행하도록 하는 것이 바람직하다.

상기 광주사 장치는 회전하는 회전체와 결합하여 회전운동이 왕복운동으로 변환되도록 한 장치에 의하여 왕복 운동하도록 된 것이 바람직하다.

상기 회전 운동이 왕복 운동으로의 변환은 회전체의 한 부분은 회전축에 고정되어 있고, 다른 한 부분은 돌기가 나와 있거나 혹은 축내지 봉이 나와 있어서 축 내지 핀 내지 돌기와 일부분의 개구부가 형성되어 있는 막대 형태와 결합 내지 개구부에 삽입되어, 회전체의 회전 운동으로 인하여 막대의 개구부에서 돌기 내지 축이 이동함으로 막대에 힘 내지 토크가 가하여 지게 되어 광원 어셈블리를 포함한 이동체가 직선 방향으로 왕복 운동을 하도록 되는 것이 바람직하다.

상기 회전체는 원판형이 바람직하다.

상기 회전체는 막대형이 바람직하다.

상기 회전체는 원판형과 원형의 띠가 다수의 막대로 결합되어 있는 것이 바람직하다.

상기 회전체는 모터에 연결되어 회전하거나, 또는 모터 등의 동력원에 벨트 내지 기어 등에 의하여 동력이 전달되는 것이 바람직하다.

상기 일정 개구부를 포함하는 막대형 이동체는 직선형 이동 기구에 의하여 운동이 제한되는 것이 바람직하다.

또한 본 발명은 영상 정보를 전송하기 위하여 변조된 빛을 발광하는 다수의 발광 소자, 및 상기 발광 소자가 고정되되, 각 발광 소자의 고정 위치의 높이가 다르거나 각 발광 소자의 지향각이 다르도록 고정시키는 고정부재를 포함하는 막대형 광원 어셈블리와 광원 어셈블리를 포함한 이동체가 직선 이동을 함으로써 광을 주사하는 광주사 장치를 제공한다.

상기 고정부재는 베이스, 및 상기 베이스에 일정한 간격으로 제공되며 상기 베이스가 이루는 면과 다른 높이로 이루어지는 면을 구비한 돌출부들을 포함하는 것이 바람직하다.

상기 광원 어셈블리의 돌출부는 측면이 경사지게 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 발광 소자는 상기 고정부재에 적어도 1열 이상으로 배치되는 것이 바람직하다.

상기 돌출부는 적어도 1열 이상으로 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 돌출부는 원뿔대(Truncated cone)로 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 돌출부는 끝이 잘린 사각뿔 형태로 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 돌출부는 그 상부에 끝이 잘린 사각뿔 형태로 이루어지는 또 다른 돌출부가 제공되는 것이 바람직하다.

상기 베이스에 제공되는 돌출부들은 상기 베이스에서 연속되는 곡면으로 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 고정부재에 제공되는 높이가 다른 면들은 길이 방향으로 따라 연속적으로 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 면들은 곡면으로 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 면들의 측면 부분은 경사지게 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 발광 소자는 발광 다이오드, 유기 발광다이오드 내지 표면 발광형 다이오드 소자 등으로 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 발광 소자 모듈은 광원과 LCD의 모듈의 조합으로 이루어 지는 것이 바람직하다.

상기 광주사 장치는 회전하는 회전체와 연결되어 이동하는 벨트 내지 체인 내지 끈 등에 의하여 1개 이상의 광원 어셈블리가 이동하여 주사하는 것이 바람직하다.

상기 광주사 장치는 회전하는 회전체와 결합하여 회전 운동이 왕복운동으로 변환되도록 한 장치에 의하여 왕복 운동하도록 된 1개 이상의 광원 모듈에 의하여 주사되는 것이 바람직하다.

상기 회전 운동이 왕복운동으로 변환되도록 한 장치는 회전체가 회전축에 고정되어 결합되고, 다른 한 부분은 회전체의 회전축에서 벗어난 곳에 돌기 내지 축내지 핀이 결합되어 있으며, 통상 막대 형태의 이동체로서 내부의 틈이 있거나 개구부가 형성되어 있어서 회전체의 돌기 내지 축과 이동체의 개구부가 삽입 연결되어 개구부내에서 이동 가능하며 회전체의 회전력으로 이동체에 힘 내지 토크를 가할 수 있는 구성을 갖는 것이 바람직하다.

상기 회전 운동이 왕복 운동으로 변환되도록 한 장치는 광원 어셈블리가 이 동체와 결합되어 있으며, 이동체가 직선 운동이 가능하도록 된 장치에 있어서, 하나의 막대는 한쪽이 회전체의 회전축에 고정되도록 결합되어 있고, 다른 하나의 막대는 한쪽이 이동체와 회전 내지 일부분 회전이 가능하도록 연결되어 있는 2개 이상의 막대가 서로간에 회전이 가능하도록 연결되어 회전체의 회전축에 고정되어 있는 막대가 회전하므로 이동체가 직선 왕복 운동하도록 된 것이 바람직하다.

상기 광주사 장치는 선형 모터에 의하여 직선 운동을 하도록 된 광원 모듈에 의하여 주사되는 것이 바람직하다.

상기 광주사 장치는 선형 모터와 스프링 등의 탄성체와 결합한 운동에 의하여 이동함으로써 광원 모듈에 의하여 주사되는 것이 바람직하다.

상기 광원 어셈블리를 이용한 광주사 장치는 다수개의 광원 어셈블리를 갖는 것이 바람직하다.

상기 주사 위치를 정확하게 유지하기 위하여 발광 소자의 변조하기 위한 기준 위치 발생 신호기를 부착하는 것이 바람직하다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

우선 본 발명의 제1실시 예에 대하여 설명한다. 다음으로, 도 1를 참조하여 본 발명의 제1 실시 예에 따른 광주사 장치에 대하여 설명한다. 실시 예에 따른 광주사 장치는 광원이 전기적인 힘과 기계적인 힘을 조합하여 이용하는 것을 동력으로 직선 왕복 운동한다. 광원 모듈을 포함한 이동체는 전자석에 의한 인력 및 척력에 의하여 동작하여 이동하도록 하는 전자기적 힘과 스프링 등의 탄성체에 의한 압축과 신장에 의한 에너지를 교대로 변환 내지 사용하여 왕복 운동하도록 변환하는 것이다.

광주사 장치는 다수의 발광 소자가 길이 방향으로 배열된 광원부(100)와 광원부 내지 도면에는 도시되지 않았지만 광원부를 포함한 이동체에 부착되어 있는 자석부, 왕복 직선 운동하는 광원부의 이동경로의 양단에 형성된 고정부(630, 631)와, 양 고정부(630, 631)에 양단이 고정되어 광원부(100)의 이동 경로를 형성하는 가이드 부(610)와, 광원부(100)과 고정부(630)에 스프링(620)이 연결되어 있으며, 광원부가 이동하는 경로를 따라서 배열되어 있는 자석(613, 614) 등으로 이루어진다.

통상 선형 모터는 이동하는 경로의 상측 내지 하측 혹은 좌측 내지 우측에 자석 내지 전자석의 배열을 두도록 하고, 이에 대응하는 이동체에 자석 내지 전자석을 부착하도록 하여, 일정한 경로를 이동하도록 하여 경로 상에서 구간별로 정밀하게 인력과 척력을 제어하여 속도 및 위치를 제어하도록 하는 장치이므로, 광원부를 선형 모터의 이동체에 부착하여 동작하도록 구성할 수 있다. 이때 이동체와 고정부에 대하여 스프링 내지 기타 탄성체와 연결하여 사용하는 것이 바람직하다.

우선 동작을 살펴보면, 광원부(100) 내지 광원부를 포함한 이동체는 한쪽이 스프링에 부착되어 있다. 이런 이동체를 전자석 등으로 구성되어 있는 선형 모터를 동작시키게 하여 스프링이 부착되어 있지 않은 다른 일방을 향하여 이동하게 한다. 이 경우 이동체가 스프링에 부착되어 있으므로, 이동함에 따라서 스프링은 신장하게 된다. 이동체가 일정 구간의 이동 후 가이드(610)의 끝단에 도달하기 전에 선형 모터에 동작하는 전원을 순간적으로 제거하게 하거나 감소시키면 이동체는 적절한 시간 동안 이동한 후에 이동체는 순간적으로 정지하게 된다. 이때 이동체는 스프링에 연결되어 있으므로, 이동체가 가지고 있던 운동에너지는 스프링에 탄성 에너지로 저장되게 되고, 순간 정지된 이동체는 신장된 탄성체 즉 스프링에 의하여 이동하던 방향과는 반대 방향 즉 스프링이 있는 방향으로 이동하게 된다.

스프링에 의하여 스프링 방향으로 이동하던 이동체는 이동 가이드의 끝 부분에서 진행하던 방향과 반대 방향 즉 스프링 반대 방향으로 진행하도록 다시 처음과 같이 선형 모터에 전원을 공급하여 적절하게 동작시키도록 하여 직선 운동을 하도록 한다.

즉 스프링의 반대 방향으로 진행하게 하는데에는 주로 선형모터를 동작하여 이동시키고, 스프링 방향으로 이동은 스프링의 저장된 에너지를 이용하여 이동하도록 하며, 상기와 같은 운동을 반복하여 왕복 직선 운동을 지속하여 이동체에 부착되어 있는 광원부의 발광소자가 각각의 위치에 알맞도록 각각의 소자가 영상신호에 따라서 적절한 광을 발생시키도록 하여 영상을 구현할 수 있다.

이때, 전자석과 영구자석 등으로 구성된 선형 모터는 광원 모듈이 이동하기 위한 동력을 제공함과 동시에 스프링에 의한 운동의 특성 즉 속도를 제어하는 기능을 할 수 있다. 따라서 구간에 따라서 일정한 전류를 공급하거나, 또는 전류의 크기를 변화시키거나, 전류의 방향을 바꾸거나 할 수 있도록 하여 왕복 이동중에 있어서 운동 특성을 제어하도록 하는 것이 바람직하다.

이동체는 광원부와 더불어 외부 영상신호에 따라서 광원부의 각 화소를 개별로 변조할 수 있도록 하는 회로부와 이동 경로를 형성하는 가이드 부와 연결하여 이동이 원활하게 하기 위한 부싱 내지 베어링부 등이 포함될 수 있다.

이때, 도 1에는 광원부(100)의 이동 경로를 형성하기 위하여 고정부와 가이드 봉(610)이 도시되어 있으나, 가이드 봉 내지 레일등을 사용할 수 있으며, 베어링, 에어 베어링, 롤러 등을 광원부와 함께 사용하여 광원부의 이동 경로를 형성할 수도 있다. 또한 자석(MAGNETIC) 가이드 레일 내지 자석(MAGNETIC) 베어링 등을 구성하여 가이드 봉 등의 기능을 포함한 선형 모터내지 자석부를 결합하도록 구성하여 사용할 수 있다.

도1에서는 광원부에 영구자석이 부착되고, 고정부에 전자석이 부착되는 구성하는 것이 바람직하나, 광원부에 전자석이 부착되고 고정부에 영구자석이 부착될 수도 있다. 또한, 가이드 봉이나 스프링 역시 설계에 따라서 1개를 설치하거나 2개 이상 형성하는 것도 가능하다.

또한 스프링이 있는 부위에 스프링 방향으로 이동시 운동의 방향을 쉽게 바꾸기 위하여 고무튜브 내지 스프링 등의 탄성체를 추가로 두는 것도 바람직하다.

스프링의 경우는 도면에 표시된 통상의 스프링 이나, 태엽 형태이거나, 혹은 고무줄 등의 다양한 형태 및 소재를 사용할 수 있다.

또한 화면의 주사 영역을 늘리기 위하여 이동체에 다수개의 광원부(100)를 일정한 거리를 두도록 결합하여 사용하는 것도 바람직하다. 이 경우 화면의 주사 영역을 늘리기 위하여 사용할 수도 있으며, 또한 이동 속도의 저감을 위하여도 사용할 수 있는 장점이 있다.

또한 본 발명의 제2 실시 예에 대하여 설명한다. 직선 왕복 운동의 경우는 상기한 바와 같이 선형 모터와 스프링에 의한 경우 외에도, 회전 운동이 직선 왕복운동으로 변환되는 장치 등에 의하여 동작할 수 있다. 즉 한 회전이 한 회의 왕복운동으로 변하는 장치에 의하여 광을 주사하는 것이 바람직하다.

도 20과 같이 회전 중심에서 벗어난 부위에 돌출부 내지 축을 갖고 결합되어 있으며 회전 중심을 중심으로 회전하는 회전체와, 도면에 표시되어 있지 않지만 외부 고정부에 고정되어 있는 선형 이동축, 선형 이동축에 이동이 가능하도록 연결되어 있으며 회전체의 돌기 내지 축과 연결되어 있는 막대 형태의 기구물로 구성되고 도면에 표시되어 있지는 않지만 기구물의 전면에 광원부가 장착되어 있는 것으로 구성되어 있다. 막대 형태의 기구물은 회전체와 돌기 내지 축으로 연결되어 있으며 막대 내부에 축 내지 돌기가 일정한 구간을 일정한 방향으로 움직일 수 있도록 틈 내지 개구가 있는 것을 특징으로 하여 틈 내지 개구내에서 돌기 등이 이동하며 힘 내지 토크를 전달 받아 이동체가 선형 이동축 방향의 이동이 가능한 것을 특징으로 한다. 즉 회전체의 한 회전에 의하여 이동체의 한 회의 왕복 운동이 이루어 진다.

본 발명의 실시예를 도면 20을 기준으로 설명한다.

위 경우에는 회전체가 회전하면서, 회전체의 중심에서 벗어난 돌기로 회전축을 중심으로 회전하게 되고, 돌기와 연결되어 있는 이동체의 경우에는 회전하는 방향으로 힘을 받게 되어 있으며, 이동체는 직선 방향으로 이동이 가능하도록 제한되어 있으므로 돌기에 의하여 광원 어셈블리를 포함한 이동체는 선형 이동축 방향으로 직선 운동을 하게 되면, 회전 운동에 의하여 왕복 직선운동으로 변환되어 운동하게 된다.

이동체 위에는 앞에서 설명한 바와 같이 광원부와 함께 필요한 기타 기능을 포함하여 이동할 수 있으므로, 상기의 설명한 바와 같이 진행할 수 있다.

상기의 경우에도, 회전체의 경우는 모터를 동력으로 사용하고 모터의 축에 회전체를 결합하게 된다. 회전체의 중심에서 벗어난 곳에 돌기(projection)가 형성되어 있는 원판을 사용하여 실시하거나(도20), 혹은 회전축에 막대를 고정하여 연결하고 막대의 다른 곳에 회전축과 나란하게 돌기를 형성시키거나, 봉 내지 축 내지 핀 등을 결합하여 축을 만들어서 사용할 수도 있으며(도22), 기타 다양하게 형성하여 사용할 수 있다.

상기의 이동체에 있어서, 광원 어래이 모듈을 2개 이상 이동 방향에 대하여 일정한 간격을 두고 결합할 경우에는 이동체의 이동 거리를 늘리는 효과를 가져오게 되어 화면의 재생 크기를 증대시킬 수 있게 된다. 이 경우에는 광원 어래이 모듈의 간격을 이동체의 이동 거리 이내로 둔다면, 이동하는 중간에 화면의 끊김이 없이 광을 주사할 수 있으며, 이런 방법을 이용하여 이동체의 거리의 영상을 2배, 3배 등으로 늘리는 장점을 갖게 하는 것도 가능하다.

또한 모터의 위치 등으로 인하여 내부 구조나 형상을 변경시키기 위하여 회전체와 다른 회전체 내지 모터를 기어로 연결시키거나 벨트 등으로 동력을 전달하여 사용할 수 있다.

기어 내지 체인 등의 동력 전달 수단을 이용하여 회전체를 회전축을 중심으로 회전시키는 경우에는 다수개의 이동체를 구성할 수 있으며, 다수개의 이동체를 구성하는 경우에는 1개의 이동체에 의하여 구성되는 이동하는 방향으로 화면을 늘리거나 또 다른 방향으로 이동하는 경우에 있어서는 다른 방향으로의 주사가 가능하는 등 다양한 기능을 부가할 수 있는 장점이 있다.

또한 돌출부에 미끄럼 마찰 등을 줄이기 위하여 베어링 등과 결합하여 사용하여 이동체의 가이드 홈 내지 개구부와 부드러운 접촉하여 이동을 할 수 있는 것이 바람직하다.

본 발명의 제2실시 예에서 사용되는 회전체는 원판형으로 구성되어 중앙에 회전축에 고정되어 회전이 가능하도록 되어 있거나, 소형 원판형과 큰 원형띠와 이를 다수의 막대로 연결되어 있는 형태로서 중안의 소형 원판에 회전축과 고정 결합되어 있거나, 혹은 막대의 한 쪽이 회전축에 고정되어 결합되어 있는 등 다양하게 구성할 수 있다. 그리고, 나머지 한 부분 내지 회전축과 떨어진 한 부위에 돌기를 형성하거나, 구멍을 내고 축, 봉 혹은 핀 등을 결합한 형상으로 구성하여 사용할 수 있다.

또한 본 발명의 제2 실시 예의 경우에는, 회전 운동이 왕복 운동으로 변환되는 과정에 있어서, 왕복 운동을 하는 직선 구간에서의 선속도가 일정하지 않게 된다. 따라서 일정한 시간을 기준으로 광을 주사하여 화면을 생성하게 한다면, 위치에 따라서 영상의 정보 밀도가 달라서 화질이 영상 전체에 있어 균일하지 않게 되는 단점이 있다. 또한 회전체의 회전 속도를 위치에 따라서 순간 순간 변화시키는 것은 매우 어렵다. 또한 가능하다고 하더라도 모터의 성능과 제어 장치의 성능을 높이는데 매우 비용이 많이 들어 가는 경우가 발생한다.

이를 단순하게 처리하기 위하여 이동체의 경로에 위치를 표시하는 기준자를 설치하고, 이 기준자를 지나가는 위치를 인식하여 이를 각각의 위치의 기준으로 하여 발광소자의 영상 신호를 발생하는 위치로 사용할 수 있다.

이런 위치에 대한 기준 신호를 발생하는 가장 간단한 예는 일정한 간격을 갖는 구멍 내지 틈으로 구성된 자(100C)를 이동체의 경로와 나란하게 설치하여 이동체(100A)의 기준이 되는 곳에 포토 커플러(photo-coupler)를 결합하여 포토 커플러(100B)가 기준 구멍 내지 틈을 지나가면서 발생하는 신호를 기준으로 위치에 해당되는 발광소자 어래이에 신호를 가하게 하여 일정한 간격을 갖고 광을 주사하여 정밀한 영상을 생성하도록 하는 것이 좋다.(도 19) 그리고, 기준자의 성능을 향상시켜 정밀도를 높이거나, 기타 다른 방법을 사용하는 것도 일반적으로 잘 알려져 있는 것을 사용하여 달성할 수 있다.

또한 본 발명의 제3의 실시 예에 대하여 설명한다.

상기의 예는 일반적으로 발광 소자를 이용한 광원 어래이 모듈을 이용하여 영상을 구현할 수 있는 일반 장치에 대하여 설명하였다. 발명의 다른 실시 예는 3차원 영상을 구현할 수 있는 장치에 관한 것이다.

본 발명의 제3실시 예는, 영상 정보를 전송하기 위하여 변조된 빛을 발광하는 다수의 발광 소자, 및 상기 발광 소자가 고정되되, 각 발광 소자의 고정 위치의 높이가 다르거나 각 발광 소자의 지향각이 다르도록 고정시키는 고정부재를 포함하는 광원 어셈블리를 갖추고 있으며, 광원 어셈블리를 부착한 이동체가 직선 형태의 이동을 함으로써 광을 주사하여 영상을 제공한다.

도 1에 의하여 도시된 광 주사 장치를 이용하여 일반의 화면 표시 장치에 의하여 표시되기 어려운 입체 영상을 구현하기 위한 장치에 대하여 설명한다.

우선, 도1를 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 3차원 광주사 장치에 대하여 설명한다. 실시 예에 따른 광주사 장치는 앞에서 설명한 바와 같이 광원이 직선 왕복 운동을 하는 것으로 할 수 있다.

상기의 직선 왕복 운동은 회전 운동을 직선 왕복 운동으로 변환되는 기계장치에 의한 것일 수 있으며,

또한 직선 왕복 운동이 전기 장치와 기계 장치의 결합에 의하여 작동되는 것일 수도 있다.

또한 직선 왕복 운동이 아니라, 벨트, 체인 또는 끈(rope) 등을 이용하여 순환운동을 하는 장치에 부착되어 있는 광원부에 의하여 주사하여 사용할 수 있다.

또한 상기의 순환 운동에는 레일 위를 연속적으로 이동하는 바퀴를 이용하여 이동하는 이동체 내지 장치에 부착되어 있는 광원부에 의한 것일 수 있다.

상기와 같이 직선 이동을 하는 이동체에 대하여 광원 모듈은 기준면을 중심으로 발광면의 기준 높이가 다르거나 혹은 방향이 서로 다른 발광 소자들의 배열로 구성되어 있다.

또한 상기의 광원부의 발광 소자 배열은 어느 한 축을 중심으로 대칭되게 다수의 배열을 가질 수 있으며,

또한 상기의 광원부의 발광 소자 배열은 다수의 발광 소자가 지향각 내지 높이가 다른 배열이 일정한 주기를 갖고 반복 배열되어 구성될 수 있으며,

상기의 광원부의 모듈은 동일한 높이나 지향각을 갖는 광원 소자 배열이 1개 이상 있을 수 있으며,

상기의 광원부의 모듈은 발광 소자의 배열이 동일한 간격을 갖고 배열되어 있으며, 동일한 높이가 지향각을 갖도록 배치된 1개 이상의 배열이 주사하는 방향에 대하여 배열의 초기점이 서로 다르게 구성하여 발광소자의 배열이 서로 다른 방향에 대하여 배열 서로 간의 사이에 있는 것이 바람직하다.

광원 어셈블리의 이동으로 3차원 영상을 구현하는 모든 이동체의 경우에 대하여 동일한 효과를 갖게 되므로 도 1의 경우에 대하여 설명한다. 이때 기준면은 긴 막대 형상의 광원 모듈이 직선 왕복 운동을 하므로 직선 왕복 운동을 하여 이루어지는 평면을 기준면으로 할 수 있다. 방향은 따라서 기준면에 대한 기울어짐으로 표시할 수 있다.

광원 모듈은 앞에서 설명한 바와 같이 개별로 변조가 가능한 광원 소자가 길게 배열되어 있는 형태를 기본으로 하고 있다.

발광 소자의 배열은 발광 소자가 외부 영상 신호에 따라서 원하는 색상에 따라 필요한 색상을 재현할 수 있도록 각각의 색 원소에 상당하는 발광 소자의 변조를 가하여 발광할 수 있으면 충분하므로, 발광 다이오드, 레이져 다이오드, 표면 발광 다이오드, 유기 발광 다이오드 등 어느 것도 관계 없으며, 또한 소형의 방전관(PLASMA Tube)나, 일반적인 광원을 기본으로, 액정소자 및 칼라필터를 조합하여 원하는 색상을 구현하는 것으로서 사용하여도 동일하다.

광원의 배열이 기준면을 중심으로 높이가 다르거나 지향성이 다른 경우는 다양하게 구성할 수 있으며, 각각의 배열이 동일한 특성을 갖도록 하여 높이가 다르거나 지향성이 다른 다수의 배열로 구성할 수 있다. 이런 배열을 하나의 배열에 대하여 서로 대칭이 되게 구성하여 사용할 수 있다.

또한 각각의 높이와 지향성이 다른 광원 소자의 배열이 주기적인 특성을 갖고 반복적으로 배열되는 것도 가능하다.

앞에서 설명된 광 주사 장치에 있어서 상하로 움직이는 것으로 표시되어 있으나, 좌우로 움직이는 것으로 배치를 조정하여 좌우로 왕복 이동하는 것으로 가정하자. 도 15와 같이 동일한 높이와 지향성을 갖도록 된 발광 소자 배열이 다른 높이와 지향성을 갖도록 된 다수의 배열로 구성되어 있는 경우로서 중앙의 발광 소자 배열을 중심으로 서로 대칭이 되도록 구성한 경우를 사용하여 예를 들어 설명하자.

우선 도16을 살펴보면, 관찰자가 관찰 위치 A,B,C에 있는 경우를 살펴보면 먼저 관찰자A 의 경우에는 주전자의 주둥이 부분이 잘 관찰되고 주전자의 손잡이 부분은 관찰되지 않는다. 또한 관찰자 B의 경우에는 통상 대부분의 주전자의 모습이 잘 관찰되고 있으며, 관찰자 C의 경우에는 주전자의 손잡이 부분은 잘 관찰이 되지만 주전자의 주둥이 부분은 잘 관찰되지 않는다고 하자.

우선 각자가 입체감을 갖게 하기 위하여는 좌측과 우측의 눈으로 입사되는 영상의 차기가 발생하는 것이 필요한 것으로 알려져 있다. 이를 단순화하기 위하여 도17과 같이 직육면체와 관찰자 A, B, C를 가정하자.

우선 장치를 설명하기 위하여 광원 소자가 배열되어 있는 광원부에 대하여 간단하게 설명하자. 도 15는 본 발명의 실시 예를 설명하기 위한 도면으로, 고정부재(600)가 길이 방향에 대하여 연직한 방향으로 계단 모양을 이루는 구조로 이루어져 있다. 이러한 고정부재(600)는 베이스(610)에서 연장되는 돌출부(620, 630, 640)들을 구비한다. 그리고 이러한 돌출부(620, 630, 640)들은 베이스(610)의 길이 방향으로 동일한 면을 이루며 이러한 면에 발광 소자(645)들이 배치될 수 있는 것이다. 돌출부(620, 630, 640)들이 연결되는 부분이 경사면(620a, 630a, 640a)으로 이루어질 수 있다. 그리고 돌출부(620, 630, 640)들이 이루는 면 및 경사면(620a, 630a, 640a)을 이루는 면에 발광 소자(645)들을 배치할 수 있다. 예들들어, 고정부와 발광 소자를 형상이 쉽게 변형이 가능한 플레시블 피시비(Flexible PCB)등과 조합하여 구성하는 제조 방법 등으로 다양하게 실시할 수 있다. 또한 발광 소자의 위치에 해당하는 부분에 액정 표시 장치에 상당하는 색필터와 액정셔터(shutter) 등을 두고 그 밑면에 통상 사용할 수 있는 광원을 두어서도 동일하게 적용할 수 있다.

설명한 바와 같이 구성된 도15의 광원부가 좌측에서 우측으로 이동하면서 주사하고, 관찰자가 중앙에 있는 경우(즉 B의 위치)를 살펴보면, 우선 지향각이 좌측으로 경사진 발광 소자에서 발광된 광은 좌측 주사 시작점에서 관찰자의 앞(중앙)까지 주사하는 동안은 관찰자의 눈에 도달하지 못하나 관찰자의 앞(중앙)에서 우측 주사 종료점까지 주사하는 동안에는 관찰자의 눈에 쉽게 도달하여 영상을 볼 수 있게 된다. 반대로 지향각이 우측으로 경사진 발광소자에서 발광된 광은 좌측 주사 시작점에서 관찰자의 앞(중앙 관찰자 B의 위치)까지 주사하는 동안은 관찰자의 눈에 도달하나 관찰자의 앞(중앙)에서 우측 주사 종료점까지 주사하는 동안에는 관찰자의 도달할 수 없어 영상을 볼 수 없다. 이 때 단순하게 관찰자의 앞으로 설명하고 있으나, 좌측 눈의 앞에 도달하는 위치와 우측 눈의 앞에 도달하는 위치가 서로 다르게 되므로 각각의 눈에 입사되는 광의 특성은 미소하게 차이가 있게 되고 이는 바로 입체감으로 나타나게 된다.

또한 물체의 상을 살펴보면 면 EABF를 살펴보면, 중앙의 위치에서 좌측으로만 광이 발산하고, 우측으로는 물체의 내부가 불투명의 재질인 경우에는 빛을 통과하지 못하므로 우측에서는 그 면을 관찰할 수 없다. 또한 면CGH등으로 구성된 면은 우측으로만 빛을 발산하고 좌측으로는 빛이 도달하지 못하게 된다.

따라서 광원 모듈 도 15를 살펴보면, 가운데 방향으로 지향성이 있는 광원으로 표시하여야 하는 경우에 있어서는 광원 어래이 가운데, 평면에 있는 발광 다이 오드를 이용하여 색상을 내기 위하여 변조된 광을 사용하며, 또한 관측자의 위치에 따라서 거리감이 필요한 영역의 경우에 따라서 가까운 면과 중간 단계의 거리 그리고 먼 거리의 면에 해당하는 위치의 발광 소자를 작동하여 거리에 따른 위치를 표시할 수 있다.

또한 좌측면의 경우는 도15의 좌측 경사면에 있는 발광 소자를 이용하여 도17의 좌측면을 재생할 수 있으며, 좌측 경사면의 깊이에 대한 것도 도15의 광원부의 경사면의 위치에 따라서 재생할 수 있게 된다. 또한 이런 좌측면의 구간 재생은 전체 화면을 구성하는 일정 공간에서만 진행되므로, 일반적으로 알려진 홀로그람 등 다른 방법에 의한 것과는 달리 좌측면을 지향하고 있는 광은 우측으로 도달할 수 없어서 입체 영상에 있어서 재생시 발생하는 산란에 의한 잡음 등이 없으므로 매우 선명한 신호를 재생할 수 있으며, 산란이나 간섭에 의한 효과가 아니라 주사면에 의한 발광에 의한 것이므로, 별도의 산란체에 의한 것이나 즉 스크린이 필요없게 된다.

또한 광원부의 깊이에 대한 주사가 더하여 져서 입체를 깊이는 물론 좌우 경사면이 좌우 영상을 깊이를 더하여 주사하게 되어 완변한 3차원 입체 영상을 위치에 무관하게 재생하여 실질적인 실제 영상을 구현할 수 있게 된다.

또한 동일한 방법으로 C의 위치에 있는 관측자의 경우에 있어서는 실제 물체의 경우 좌측면(면EABF)의 색상 등을 알 수가 없는 영역이 있을 수 있으며, 이런 구현은 바로 좌측면을 주사하여 구성하는 면은 관측자의 위치에 도달할 수 없는 영역이 발광소자의 발산각에 따라서 발생할 수 있으므로, 이에 대한 광이 관측자의 눈에 들어오지 않게 된다. 또한 관측자 C가 정면을 관측할 수 있게 되는 경우에, 도15의 광원부의 경우를 사용할 경우에는 우측방향의 광원과 정면의 광원만이 이동하면서 주사하게 되는 광원만이 관측자의 눈에 들어오게 되고, 정면과 우측방향의 광원과 함께, 깊이에 따른 발광점의 거리감과 동시에 좌우 눈에 들어오는 광원의 방향과 거리감이 달라지게 되어 입체감을 느끼게 된다.

따라서 고정부재에 위치한 발광 소자가 좌측면 내지 우측면에 따라서 주사하는 광이 관측자의 좌측 내지 우측에 눈에 입사하는 것이 달라 지게 되어 입체감을 느끼게 하며, 동시에 발광 소자의 높이 내지는 깊이가 거리감을 주게 되어 실제 입체적인 감각을 갖도록 하여 영상의 질을 높일 수 있다.

따라서, 발광 소자의 지향각과 관찰자의 위치에 따라서 광원부에서 볼 수 있는 영역의 범위가 변하게 되며, 또한 발광 소자의 높이 차이에 의한 깊이감을 더하여 우수한 입체감을 갖는 영상을 주사하게 된다.

기존의 3차원 영상의 경우에는 위치에 따라서 입체감이 상실되는 경우가 발생하나, 광원 소자의 배열을 충분하게 사용하여 전체의 화면의 해상도는 물론 깊이에 따른 거리감도 단순하게 해결할 수 있다. 이러한 입체 영상은 별도의 입체 영상을 위한 안경을 착용할 필요가 없으며, 다른 방법과 달리 선명하고 우수한 입체 영상을 감상할 수 있는 것이다.

광원부의 발광 소자의 배열을 도3 내지 도7 의 경우를 사용하는 경우에 있어서는 화면의 중앙을 중심으로 좌우의 영상이 달라지는 것은 물론 상하의 영상도 달리 구현할 수 있게 된다.

상기에 있어서는 직선 왕복 운동의 방향이 좌우로 진행되는 경우에 대하여 설명하였으나, 상하로 이동하여 직선 왕복 운동하는 경우에 있어서도, 도9 내지 도 12의 형태를 갖는 광원부를 사용할 경우에 있어서는 좌 우의 영상의 차를 생성시킬 수 있게 되어 입체감을 갖게 된다.

이러한 광주사 장치(10)는 스크린(25)등에 광을 조사하여 영상을 구현할 수 있다. 그러나 본 발명에서는 이러한 예 한정되는 것이 아니며, 스크린(25)을 생략한 형태로 이루어지고 직접 광주사 장치(10)가 발광되어 영상을 표시하고 사용자가 보는 것으로 표시되는 영상을 인식할 수 있는 것도 가능하다.

발광 소자의 배열이 고정 부재에 적어도 1열 이상으로 배치되는 광원 어셈블리이거나, 돌출부들은 적어도 1열 이상으로 이루어지는 광원 어셈블리이거나, 광원 어셈블리에 장착된 발광 소자 배열이 막대의 길이 방향에 대하여 서로 대칭으로 구성되도록 배열된 것이거나, 광원 어셈블리에 장착된 발광 소자 배열의 특성이 일정한 주기를 갖고 반복되게 배열되어 있는 것을 특징으로 하거나, 광원 어셈블리에 장착된 발광 소자 배열의 특성이 발광하는 방향에 대하여 튀어 나온 곡면으로 이루어지거나, 발광 소자 배열의 특성이 발광하는 방향에 대하여 한 부분이 솟아 나오고 측면 부분이 경사지게 이루어지는 광원 어셈블리를 갖도록 된 것을 특징을 갖거나, 발광 소자의 배열이 발광하는 방향으로 돌출부는 갖고 측면으로 평면 내지 경사면을 이루며 고정부재의 기준면을 향하여 높이가 감소하는 형태로 배열되도록 된 특징을 갖거나, 이동체에 정착된 발광 소자의 배열이 발광하는 방향으로 돌출부를 갖고, 곡면과 평면을 이루며 고정부재의 면을 향하여 높이가 감소하는 형태로 배열되도록 된 것을 특징으로 하는 광원 어셈블리로서 설명할 수 있다, 이런 개념들을 구제적으로 다음과 같은 예를 들어 구체적으로 살펴보는 것이 바람직하다.

상기와 같이 입체 영상을 구현할 수 있는 광원은 다음과 같이 다양하게 구성할 수 있다. 예로서 도 3은 본 발명의 입체 영상을 표현하기 위한 광원 어셈블리의 하나의 실시 예를 설명하기 위한 도면이고, 도 4는 도 3의 평면도로, 광원 어셈블리를 도시하고 있다. 본 발명의 광원 어셈블리는 고정부재(30)와 발광 소자(40)를 포함한다. 고정부재(30)는 일정한 길이를 가지는 바(bar) 형태로 이루어질 수 있는 베이스(50)와 이 베이스(50)에 반복적으로 배치되어 베이스(50)가 이루는 면과 높이(h, 도 3에 도시하고 있음) 차이를 이루는 면을 구비한 돌출부(60)들을 포함한다. 베이스(50)와 돌출부(60)들은 분리된 부재가 결합된 형태로 이루어질 수도 있으나, 서로 일체형으로 이루어지는 것이 바람직하다. 그리고 실시 예에서 돌출부(60)들은 끝 부분이 잘린 원뿔 즉, 원뿔대(Truncated cone)로 이루어지는 것이 바람직하다. 즉, 예의 광원 어셈블리는 일정한 길이를 가지는 고정부재(30)에 원뿔대로 이루어지는 돌출부(60)들이 1열로 연속하여 배치된 구조로 이루어진다. 즉, 베이스(50)가 이루는 면(50a)과 돌출부(60)의 끝 부분이 잘린 면(60a)은 일정한 높이(h, 도 3에 도시하고 있음)의 차이가 있는 것이다. 물론 돌출부(60)의 끝 부분이 잘린 면(60a)들의 높이는 모두 같은 높이로 이루어지는 것이 바람직하다.

그리고 이 돌출부(60)의 끝 부분이 잘린 면(60a), 돌출부(60)들 사이의 베이 스(50)를 이루는 면(50a), 그리고 돌출부(60)의 측면(60b)에는 발광 소자(40a, 40b, 40c, 40d, 40e, 40f, 도 3 및 도 4 참조)가 결합될 수 있다. 그리고 돌출부(60)의 측면(60b)에 결합되는 발광 소자(40c, 40d, 40e, 40f, 도 4 참조)는 전, 후, 좌, 우에 규칙적으로 배열될 수 있다. 이러한 발광 소자(40)들은 돌출부(60)의 끝 부분이 잘린 면(60a)에 배치된 발광 소자(40a)가 1열을 이루고, 돌출부(60)들 사이의 베이스(50)를 이루는 면(50a)에 배치되는 다른 발광 소자(40b)들이 상기 발광 소자(40a)와 같은 열을 이루면서 높이 차이를 두고 배치된다. 그리고 돌출부(60)의 경사진 측면(60b)에 배치되는 또 다른 발광 소자(40c, 40e)들은 상기 발광 소자(40a)가 이루는 열과 각각 다른 열을 이루면서 경사에 의하여 지향각이 달라지게 된다. 그리고 돌출부(60)의 경사진 측면(60b)에 배치되는 또 다른 발광 소자(40d, 40f)는 상기 발광 소자(40a)와 동일한 열을 이루지만 경사로 인하여 광이 조사되는 방향이 각각 다르게 되어 지향각이 달라진다.

도 6은 본 발명의 제3 실시 예에서의 광원 어셈블리를 설명하기 위한 도면으로, 광원 어셈블리를 도시하고 있다. 실시 예는 고정부재(150)를 이루는 베이스(160)에 제공되는 돌출부(170)들이 1열로 연속하여 배치되며 상부 끝이 잘린 사각뿔 모양으로 이루어진다. 그리고 돌출부(170)들 사이의 베이스(160)의 면 및 돌출부(170)가 이루는 면들에 발광 소자(180, 편의 상 일부에만 부호를 부여하여 설명함)들이 배치될 수 있다. 실시 예는 본 발명을 더욱 다양하게 실시 할 수 있음을 보여주는 것이다.

도 7은 광원 어셈블리의 다른 예를 설명하기 위한 도면으로, 광원 어셈블리를 도시하고 있다. 다른 점만을 설명하면, 예의 고정부재(200)는 베이스(210)에 상부 끝이 잘린 사각뿔 모양의 제1 돌출부(220)가 제공된다. 그리고 이 제1 돌출부(220)의 상부 끝이 잘린 면에 또 다른 제2 돌출부(230)가 제공된다. 이 제2 돌출부(230)는 제1 돌출부(220)와 마찬가지로 상부 끝이 잘린 사각뿔 모양으로 이루어지는 것이 바람직하다. 그리고 제1 돌출부(220) 및 제2 돌출부(230)들이 이루는 면들, 그리고 제1 돌출부(220)들 사이의 베이스(210)의 면에 상술한 예와 마찬가지로 발광 소자(240)들이 배치되는 것이 바람직하다. 이러한 실시 예도 상술한 실시 예와 작용 및 효과는 동일하지만 다양한 구성을 통하여 본 발명의 목적을 달성할 수 있음을 보여주는 것이다.

도 8은 본 발명의 제3 실시 예의 다른 광원 어셈블리의 실시 예를 설명하기 위한 도면으로, 광원 어셈블리를 도시하고 있다. 실시 예는 상술한 실시 예와 비교하여 볼 때 다른 점만을 설명하고 동일한 부분은 상술한 실시 예의 설명으로 대치한다. 예의 고정부재(250)는 베이스(260)에 다수의 돌출부(270)가 다른 높이로 배치되어 있다. 즉, 돌출부(270)는 베이스(260)를 이루는 면과 다른 높이를 가지는 면을 구비하고 있고, 이러한 돌출부(270)가 반복적으로 연속해서 배치되는 구조를 가진다. 또한, 이러한 돌출부(270)가 이루는 면 및 돌출부(270)들 사이에서 베이스(260)가 이루는 면에 발광 소자(280)들이 배치될 수 있다. 이러한 실시 예는 베이스(260)가 반복해서 다른 면을 가지는 돌출부(270)를 이루도록 홈의 모양을 이루는 것도 동일한 것이다.

도 9는 본 발명의 다른 광원 어셈블리 실시 예를 설명하기 위한 도면으로, 광원 어셈블리를 도시하고 있다. 다른 점만을 설명하고 동일한 부분은 상술한 설명으로 대치한다. 실시 예의 고정부재(300)는 베이스(310)에 돌출부(320)들을 구비하고 있고, 이 돌출부(320)가 이루는 측면이 경사면(320a)을 가진다. 그리고 돌출부(320)가 이루는 면 및 경사면(320a)에는 발광 소자(330)들이 배치될 수 있다. 물론, 본 발명의 실시 예에서도 상술한 베이스(310)와 돌출부(320)는 일체로 이루어지는 것이 바람직하다. 이러한 본 발명의 실시 예 역시 다양한 구성을 통하여 본 발명의 목적을 달성할 수 있음을 보여 주는 것이다.

도 10은 고정부재(350)는 베이스(360)에 돌출부(370)들을 구비하고 있고, 이 돌출부(370)가 이루는 양측면이 경사면(370a, 370b)을 가진다. 그리고 돌출부(370)가 이루는 면 및 양측에 배치되는 경사면(370a, 370b)에는 발광 소자(380)들이 배치될 수 있다. 실시 예에서도 상술한 베이스(360)와 돌출부(370)는 일체로 이루어지는 것이 바람직하다. 상술한 예에서는 돌출부의 일측에 경사면이 있는 구조를 도시하여 설명하였으나, 본 실시 예에서는 돌출부의 양측면이 경사면으로 이루어져 발광 소자들이 배치되는 구성을 도시하였다.

도 11은 광원 어셈블리를 도시하고 있다. 예의 고정부재(400)는 베이스(410)에 돌출부(420)들을 구비하고 있고, 이 돌출부(420)는 양측면이 경사면(420a, 420b)을 가진다. 그리고 돌출부(420)가 이루는 상면 및 양측에 배치되는 경사면(420a, 420b)에는 발광 소자(430)들이 배치될 수 있다. 비교하여 볼 때 돌 출부(420)의 상면이 매우 좁게 이루어지는 특징이 있다.

도 12는 고정부재(450)는 베이스(460) 및 베이스(460)에서 연장되는 돌출부(470)를 구비하고 있으며, 이 돌출부(470)들은 서로 곡면으로 연결되는 모양으로 이루어져 있다. 이 곡면에 상술한 발광 소자(480)들과 결합되는 것이다.

따라서, 본 발명의 제3실시 예에서 3차원 영상을 보기 위하여 여러 가지 광원 배열을 가지고 달성할 수 있음을 보여 주고 있다.

좌측 눈과 우측 눈에 도달하는 발광 소자의 광의 차를 가장 크게 극대화하기 위한 것으로서 특히 도 10, 도 11 및 도 12의 경우에 대하여는 주사하는 방향을 상, 하로 주사하는 경우에는 그 효과가 가장 크다고 할 수 있다. 상기와 달리 도 3, 도 6 및 도 7 등의 경우에 대하여는 주사하는 방향과는 상관없이 좌측과 우측 방향에 따라 서로 다른 영상을 볼 수 있음은 앞에서 설명한 것으로부터 알 수 있다.

또한 도 13, 도 14 및 도 15의 경우에는 광을 주사하는 방향에 있어서 좌우 방향으로 주사하는 것이 시청자의 좌측 영상과 우측 영상의 차를 확실하게 볼 수 있도록 하는데 효과적이다. 이러한 예는 고정부재들이 세로 방향으로 배치되고 가로 방향으로 수평이동 또는 회전이동을 하는 경우를 예로 설명하는 것이다.

도 13은 고정부재(500)가 길이 방향에 대하여 연직한 방향으로 계단 모양을 이루는 구조로 이루어져 있다. 이러한 고정부재(500)는 베이스(510)에서 연장되는 돌출부(520, 530, 540)들을 구비한다. 그리고 이러한 돌출부(520, 530, 540)들은 베이스(510)의 길이 방향으로 동일한 면을 이루며 이러한 면이 발광 소자(545)들이 배치될 수 있는 것이다.

도 14는 고정부재(550)가 길이 방향에 대하여 연직한 방향으로 계단 모양을 이루는 구조로 이루어져 있다. 이러한 고정부재(550)는 베이스(560)에서 연장되는 돌출부(570, 580, 590)들을 구비한다. 그리고 이러한 돌출부(570, 580, 590)들은 베이스(550)의 길이 방향으로 동일한 면을 이루며 이러한 면에 발광 소자(595)들이 배치될 수 있는 것이다. 특히 실시 예에서는 돌출부(570, 580, 590)들이 연결되는 부분이 곡면이거나 또는 경사면으로 이루어질 수 있다. 물론, 이와 같이 돌출부(570, 580, 590)를 이루는 면에 발광 소자(595)들을 배치할 수 있다.

본 발명의 실시 예 즉 제1 실시 예, 제2실시 예 및 제3 실시 예에 적용될 수 있는 발광 소자(40)들은 예를 들어 레이져 다이오드 또는 발광 다이오드 내지 유기 발광 다이오드 혹은 광을 낼 수 있는 방전 튜브 등이 일렬로 배열된 형태로 표시될 영상에 해당하는 적색, 녹색, 청색의 변조된 빛을 방출한다.

또한 상기와 같이 발광소자 어래이를 이용하는 것외에도, 통상 사용하는 광원(R,G,B를 포함하는 광원)을 포함하고, 각각의 화소에 해당하는 부분에 대하여 외부의 신호에 따라서 LCD 소자를 동작시키도록 하여 영상 신호에 해당하는 광을 발생하도록 하는 것도 동일한 기능을 갖는 것으로 사용하여 3차원 입체 영상을 구현할 수 있다.

또한 고정 부재에 발광 소자를 부착하여 생성하는 것 외에도, 고정 부재에, 유기 발광 소자의 구성 내지 플렉시블 피시비(Flexible PCB)에 발광 소자를 부착하여 이를 고정 부재에 접착하여 구성할 수 있으며, 다양하게 구성할 수 있는 것도 좋다.

이와 같이 이루어지는 실시 예의 광원 어셈블리의 작용을 상세하게 설명하면 다음과 같다. 발광 소자(40)들은 고정부재(30)의 길이 방향에 대하여 수직한 방향으로 이동하면서 영상을 주사할 수 있다. 이와 같이 조사되는 발광 소자(40)를 예로 들어 더욱 상세하게 설명한다. 전면 중앙에서 시청하는 사람은 돌출부(60)의 끝이 잘린 면(60a)에 있는 발광 소자(40a)들과 돌출부(60)들 사이의 면(50a)에 배치된 발광 소자(40b)들을 주로 볼 수 있다. 그리고 좌측에서 시청하는 사람은 돌출부(60)의 좌측면에 배치된 발광 소자(40d)들을 볼 수 있으며, 우측에서 시청하는 사람은 돌출부(60)의 우측면에 배치된 발광 소자(40f)들을 주로 볼 수 있게 된다. 따라서 좌, 우의 영상을 달리 구성할 수 있으며, 발광 소자들을 개별적으로 변조하여 다른 영상이 시청자의 좌, 우 눈에 비추어질 수 있도록 한다. 즉, 시청하는 사람이 발광 소자를 볼 때 중앙부의 발광 소자(40a, 40b)들과, 좌, 우측으로 조사되는 발광 소자(40d, 40f)들 또는 상, 하 측으로 조사되는 발광 소자(40c, 40e)들은 서로 다른 공간에 주사되고, 중앙부의 광원(40a, 40b)도 높이(h)의 차이에 의하여 다른 공간에 주사되어 입체 영상을 구현할 수 있는 것이다. 광원부의 발광 소자를 높이 를 달리하여 주사하는 경우 이를 보는 관찰자에게 광원부의 깊이감을 주게 된다. 또한, 지향각이 다르게 발광하는 발광 소자, 예를 들어 좌측과 우측으로 조사 되는 발광 소자는 위치에 따라서 좌측과 우측으로 조사되므로 보는 방향에 따라서 한쪽은 볼 수 없는 경우가 발생할 수 있어서 발광소자의 주사 위치와 관찰자의 위치에 따라서 보이는 영상이 달라보이는 것으로 실제 영상을 구현하게 된다.

또한 발광 소자 어래이가 영상을 구현하기 위하여 정보를 받아서 물체의 위치에 해당하는 광원을 변조하여 영상을 구현하는 가운데, 2차원 화면의 재생과 달리 3차원 영상의 경우에 있어서는 불투명한 물체의 내부의 경우에 대하여는 그 위치에 해당하는 광에 대한 신호가 없게 되는 영역이 되게 된다. 이런 영역은 3차원 입체 영상의 경우가 2차원 영상에 비하여 사용하는 정보에 비하여 매우 많은 정보가 필요하지만, 실제의 입체에 의하여 표시할 필요가 없는 영상이 삽입이 된다거나 혹은 색상 및 광의 세기가 영(zero)이 영역이 발생할 수 있는 가능성이 2차원 영상에 비하여 크게 된다.

즉 3차원 전 공간을 2차원 면으로 세분화하여 사용할 경우에 있어서는 3차원 물체의 내부에 해당하는 공간에 대하여는 발광하는 광에 대한 세기가 모두 영(zero)인 영역이 다수 발생하고, 이런 영역이 세분하면 세분할 수록 많이 발생하게 되므로, 이런 영역과 기타 표면에 대한 정보를 함께 영상 자료를 압축하는 경우에는 압축율이 대단히 높게 되어 압축된 영상 데이터를 사용하는 것이 바람직하다.

따라서, 영상을 표시하기 위한 장치에 있어서는 이렇게 압축된 영상 자료를 원래의 3차원 영상자료로서 변환하여 각 주사 공간에 해당하는 영상 자료로서 변환하여 사용하는 것이 바람직하다.

그러므로, 데이터의 형식이나 상태에 따라서, 압축(compression)된 영상 데이터를 신장(decompression)하여 3차원 공간에 해당하는 영상 데이터로 변환하여 3차원 공간의 각각의 위치에 해당하는 신호를 발생할 수 있도록 하여야 한다.(도 18)

또한 데이터를 변환하는 기능에는 상기에서 설명한 압축된 데이터를 원래 필요한 데이터로 신장하는 기능 외에도. 장치의 성능에 따라서 적절하게 변환하는 기능이 필요하다.

예를 들어 막대 형태의 발광 소자의 어래이 배열이 길이 방향으로 1000개의 갯수로 구성되어 있는 경우에는 길이 방향에 대하여 수직한 방향으로 이동하는 경우에는 1000개의 주사선을 갖고 주사하는 화면이 생성된다. 또한 광원 모듈의 발광 소자의 배열이 주사하는 면에 대하여 깊이가 10 단계로 구성되어 있는 경우에는 깊이에 대한 정보의 10개로 표시되어 있다고 할 수 있다. 그런데, 저장되어 있거나 입력되는 영상 정보가 1200개와 20개의 깊이를 갖는 경우나 800개나 9개 정도의 정보를 갖는 경우에 있어서는 1000개와 10개의 정보로 변환하여 사용하는 것이 바람직하다.

즉, 영상 데이터를 신장하여 3차원 주사를 하기 위한 데이터로 변환하는데 있어서는, 가로 내지 세로 또는 깊이 방향의 자료가 표시 장치의 해상도와 일치하지 않는 경우에도, 이에 따라서 적절한 보간법을 사용하여 적절한 화상을 생성하거나, 또는 그 반대의 경우도 가능하도록 하는 것이 바람직하다.

도 5는 고정부재(100)가 베이스(105) 및 이 베이스(105)에 2열로 배치되는 돌출부(110, 120)로 이루어진다. 그리고 2열로 배치되는 돌출부(110, 120)들은 앞에서 설명한 실시 예에서의 설명과 마찬가지로 원뿔대로 이루어진다. 물론, 발광 소자(130, 편의상 일부에만 부호를 부여하여 설명함)들이 배치되는 것은 상술한 실시 예의 설명과 동일하다. 이러한 실시 예는 광원의 광량이 부족한 경우에 발광 소자들을 충분하게 부가하여 본 발명의 목적을 달성할 수 있으며, 또한, 본 발명을 다양하게 실시할 수 있음을 보여 주는 것이다.

상기와 같이 광원 어셈블리를 구성하는 발광 소자의 배열을 다양하게 설명하였다. 배열이 좌측과 우측 내지 중앙 등에 위치에 따라서 광선의 도달 유무를 하는 것으로 쉽게 표시하고자 하면, 광을 발광하는 기준방향을 중심으로 볼록하게 나와 있거나, 광을 방사하는 방향에 대하여 반대 방향으로 기울어지게 되어 있는 있는 것을 특징으로 한다고 요약할 수 있다.

또한 도21과 같이 2열로 배채되어 있는 발광 소자는 상기의 광량이 부족한 경우보다는 해상도를 높이기 위하여 사용되는 것이 바람직하게, 1열이 주사하는 영역과 2열이 주사하는 영역이 서로 조금씩 다르게 구성하여 주사하는 화면의 해상도를 높이도록 할 수 있다. 또한 이런 배열을 2열 이상 둘 수도 있으며, 각 열의 배 열 간격을 동일하게 둘 수도 있고, 서로 다르게 둘 수도 있지만, 간격을 동일하게 두고, 배열의 시작점을 서로 다르게 하여서 서로 주사하는 곳을 다르게 하여 전체 화면의 해상도를 높이는 것이 바람직하다. 또한, 어느 한 열에 대하여만 해상도를 높이도록 하는 것도 가능하다. 이런 경우는 발광 소자의 배열이 복잡하게 구성되어 있어 필요한 공간 해상도를 갖기 쉽지 않은 경우에 바람직하다.

또한 이동체에 의하여 광을 주사하는 장치의 경우에 있어서는, 장치를 이동하는 속도와 이동하는 범위 즉 구간이 중요하게 작용할 수 있다.

이동체를 일정한 구간을 따라서 움직이는 방법과 함께 살펴보면, 우선 광원부를 포함한 이동체가 벨트 내지 체인 등에 연결되어 도르래(pulley) 등에 연결되어 이동하는 경우에 있어서는 통상 순환 이동을 하는 것이 일반적이며, 이는 도르래의 회전 속도와 직경이 이동체의 선속도를 결정한다. 이 경우에는 이동체를 1개의 경우 보다 동일한 간격을 갖도록 2개를 연결하여 주사하면 주사 회수는 2배, 3개를 연결하여 사용하면 주사 회수를 3배로 늘릴 수 있게 된다.

따라서 일정한 주사횟수를 갖는 장치에 있어서는 이동체에 포함되어 있는 광원 어래이 모듈의 수를 늘리면 속도를 줄일 수 있게 되어 바람직하다.

또한, 회전이 왕복 직선 운동이 되는 이동 장치를 사용하는 경우에 있어서는 이동체에 일정한 간격을 갖는 광원 어래이 모듈을 장착하여 광을 주사하는 거리를 늘릴 수도 있으며, 또한 하나의 회전체에 이동체를 다수개 사용하여 광을 주사하는 거리를 사용하거나, 혹은 2개 이상의 다수의 회전체에 각각에 해당하는 이동체에 광원 어래이 모듈을 사용하여 광의 주사 거리를 늘릴 수 있다.

회전 운동이 직선 운동으로 변환하는 경우에 있어서는 직선 운동으로 변환되도록 하는 팔의 길이가 선속도를 좌우하게 되므로, 선속도를 조정하여 기계적 안정도를 높이게 하는데 바람직하다. 또는 화면 주사 속도를 높이거나 줄이거나 전체 성능을 조절하는데에도 바람직하다.

또한 선형 모터를 이용하여 직선 구간을 이동하는 경우에 있어서도, 이동체가 다른 물체와 충돌에 의하여 운동 방향이 바뀌는 경우나, 일정 방향에 대하여는 선형 모터를 동작하고, 타 방에 있어서는 탄성체에 의한 탄성 에너지를 주로 사용하는 경우 등에 있어서도 동일하게 적용할 수 있다.

상기외에도, 이동체에 바퀴 등 롤러(roller)를 부착하여 레일 위를 일정한 속도로 이동하는 경우에 있어서도 이동 경로를 움직이면서 이동체에 부착된 광원 어래이 모듈에 의하여 광을 주사하여 영상을 구현할 수 있으므로 동일하게 적용할 수 있다.

또한 고정부재의 물리적인 높이를 변경시키거나 경사면을 형성하지 않더라도 광학 소자 등을 사용하여 광원부의 깊이 감이나 지향각을 변경시킬 수도 있다. 예를 들어, 동일 평면상에 놓인 발광 소자에 대하여도 렌즈 등의 광학 소자를 사용하여 발광 소자의 겉보기 발광위치를 변화시킬 수 있다. 또한, 프리즘과 같이 발광되는 광의 지향성에 변화를 줄 수 있는 광학 소자를 사용하여 광원부에서 발광하는 광의 지향각을 변경시킬 수 있다.

상기와 같은 3차원 영상을 구현함에 있어서, 각 평면상의 영상의 해상도를 높이고, 깊이에 따른 영상 등에 있어서도 해상도를 높이게 되면, 전체 공간에 있어서의 공간상의 주사 위치의 정밀도를 높여야 훌륭한 영상을 구현할 수 있다. 또한 각각의 이동체의 속도를 제어하는 경우에 있어서는 고속으로 균일하게 제어하기 위하여는 대단히 어려우며, 비용도 많이 들게 된다. 또한 회전 운동이 직선 운동으로 변화하여 운동하거나, 순수하게 탄성체의 운동에 의하여 이동하는 것이 주가 되는 운동 등 선속도의 크기가 일정하지 않은 경우에 있어서도 동일한 어려움이 생길 수 있다.

이를 극복하기 위하여 이동체의 경로에 위치를 표시하는 기준자를 설치하고, 이 기준자를 지나가는 위치를 인식하여 이를 각각의 위치의 기준으로 하여 발광소자의 영상 신호를 발생하는 위치로 사용할 수 있다.

이런 위치에 대한 기준 신호를 발생하는 가장 간단한 예는 일정한 간격을 갖는 구멍 내지 틈으로 구성된 자(100C)를 이동체의 경로와 나란하게 설치하여 이동체(100A)의 기준이 되는 곳에 포토 커플러(photo-coupler)를 결합하여 포토 커플러(100B)가 기준 구멍 내지 틈을 지나가면서 발생하는 신호를 기준으로 위치에 해당되는 발광소자 어래이에 신호를 가하게 하여 일정한 간격을 갖고 광을 주사하여 정밀한 영상을 생성하도록 하는 것이 좋다.(도 19)

이와 같이 본 발명은 발광 소자들이 고정부재의 배치될 때 1열 이상으로 배치되면서 동시에 서로 다른 높이를 이루는 부분에 배치되거나 또는 지향각이 다르게 발광되므로 입체 영상을 실현할 수 있는 효과가 있다. 특히, 본 발명의 입체 영상은 입체 영상을 감상하기 위한 안경을 착용하지 않고도 입체감을 느낄 수 있는 효과가 있다. 또한, 발광 소자들이 서로 다른 위치에서 발광되고, 또한, 발광되어 조사되는 방향이 달라지므로 영상을 다양하게 구현하여 상품성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims

영상 정보를 전송하기 위하여 변조된 빛을 발광하는 다수의 발광 소자를 포함하여 이동이 가능하도록 되어 있으며, 자석부가 부착되어 있는 이동체; 및

스프링 등 탄성체의 한 부분은 이동체에 연결되고 다른 한 쪽은 고정부에 연결되어 있으며;

이동체의 이동방향을 따라서 나란하게 배열되어 있는 자석부가 있는

것을 특징으로 하는 광 주사 장치
청구항 1에 있어서,

이동체가 선형 이동 가이드에 의하여 이동하는 것을 특징으로 하는 광 주사 장치
청구항 1에 있어서,

이동체가 스프링 등의 반대 방향으로 이동시에 전자석에 의한 힘을 주요 동력으로 사용하여 이동 내지 이동시 제어하는 것을 특징으로 하는 장치
청구항 1에 있어서,

이동체가 스프링 등의 방향으로 이동시에 스프링에 의한 힘을 주요 동력으로 사용하여 이동하는 것을 특징으로 하는 장치
청구항 1에 있어서,

광원 어래이 모듈이 이동 방향으로 일정 간격을 두고 2개 이상 배열되어 것을 특징으로 하는 장치
영상 정보를 전송하기 위하여 변조된 빛을 발광하는 다수의 발광 소자를 포함한 광원 어셈블리를 부착하여 이동이 가능하도록 된 이동체; 및

이동체의 일부분이 틈새 내지 개구부가 형성되어 있으며,

한 부분은 회전축에 고정되어 회전하도록 되어 있으며, 회전 중심에서 벗어나 있는 부위에 돌기가 있거나 축이 결합 되어 있는 회전체 기구물,

회전체의 돌기 내지 축 부위와 이동체의 개구부 내에서 이동이 가능하도록 결합되어 있는,

것을 특징으로 하는 광주사 장치
제6항에 있어서,

이동체가 직선 운동 이동축에 의하여 연결되어 있어서,

회전체의 회전 운동이 이동체의 왕복 직선 운동으로 변환되는 것을

특징으로 하는 장치
제6항에 있어서,

회전체의 형상이 원판형 내지 막대형인 것을 특징으로 하는 장치
제 6항에 있어서,

원판형과 원형의 띠가 다수의 막대로 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 장치
제6항에 있어서,

회전체가 모터의 축과 연결되어 회전하거나, 혹은 기어 내지 벨트 내지 체인 등에 의하여 동력을 전달받아 회전축을 중심으로 회전하는 것을

특징으로 하는 장치
제 6항에 있어서,

광원 어래이 모듈이 이동 방향으로 일정 간격을 두고 2개 이상 배열되어 이 동체에 결합된 것을 특징으로 하는 장치
제 6항에 있어서,

이동체와 회전체의 연결되어 이동이 가능하도록 된 부위에 있어서

이동체의 축 내지 돌기에 베어링, 롤러 등을 결합하여 이동체의 개구부에서 이동이 원만하게 하도록 된 것을 특징으로 된 장치
제6항에 있어서,

2개 이상의 회전체가 있어 2개 이상의 이동체를 갖도록 된 것을

특징으로 하는 장치
제 6항에 있어서,

이동체의 경로에 위치를 표시하는 기준자를 설치하고, 기준자를 지나가는 위치를 인식하여 이를 발광소자의 영상 신호를 발생하는 위치로 사용할 수 있는 것을 특징으로 하는 장치
영상 정보를 전송하기 위하여 변조된 빛을 발광하는 다수의 발광 소자가 고 정되되, 각 발광 소자의 고정 위치의 높이가 다르거나 각 발광 소자의 지향각이 다르도록 고정시키는 고정부재를 포함하는 광원 어셈블리;

및 광원 어셈블리를 부착하여 일정한 직선 경로를 이동이 가능하도록 된 이동체로 구성된

것을 특징으로 하는 광 주사 장치

.
청구항 제15항에서,

광원 어셈블리는 영상 정보를 전송하기 위하여 변조된 빛을 선택적으로 통과시키는 LCD 소자; 및 상기 LCD 소자가 고정되되, 각 LCD의 개별 화소 소자의 고정 위치의 높이가 다르거나 각 발광 소자의 지향각이 다르도록 고정시키는 고정부재를 포함하며;

일반적인 광원으로 구성되는 것을 특징으로 하는 광원 어셈블리를 갖는 것을 특징으로 하는 장치.
청구항 제15항에서,

이동체가 일정한 경로를 벨트, 체인 혹은 끈에 의하여 도르래(pulley)를 따라 이동하는 것을 특징으로 하는 장치
청구항 15항에 있어서,

일정한 경로를 회전 운동이 왕복 직선 운동으로 변화되는 장치에 의하여 왕복 운동하는 것을 특징으로 하는 장치
청구항 제15항에 있어서,

일정한 경로를 선형 모터를 이용하여 직선 운동을 하는 것을 특징으로 하는 장치
청구항 제15항에 있어서,

일정한 경로를 선형 모터와 스프링 등 탄성체에 의하여 왕복 직선 운동을 하는 것을 특징으로 하는 장치
청구항 제15항에 있어서,

압축된 영상 정보를 신장하여, 각 각의 공간의 해당하는 정보로 변환하는 기능이 더하여 진 것을 특징으로 하는 장치
청구항 제15항에 있어서,

입력되거나 저장된 영상 정보가, 광주사 장치의 광원 어래이 모듈의 화소의 재생 능력과 다를 경우에 이를 조정하여 자료를 추가로 생성하거나 축소하는 변환 기능이 더하여 진 것을 특징으로 하는 장치
청구항 15에 있어서,

이동체에 바퀴 등 롤러(roller)를 부착하여 레일 위를 일정한 속도로 이동하며 이동체에 부착된 광원 어래이 모듈에 의하여 광을 주사하여 영상을 구현하는 것을 특징으로 하는 장치.
청구항 15에 있어서,

이동체의 경로에 위치를 표시하는 기준자를 설치하고, 기준자를 지나가는 위치를 인식하여 이를 발광소자의 영상 신호를 발생하는 위치로 사용할 수 있는 것을 특징으로 하는 장치
청구항 15에 있어서,

상기 발광 소자의 배열이 고정 부재에 적어도 1열 이상으로 배치되는 광원 어셈블리를 이용한 광주사 장치
청구항 제15에 있어서,

상기 돌출부들은 적어도 1열 이상으로 이루어지는 광원 어셈블리를 이용한 광주사 장치.
청구항 제15항에 있어서,

상기 광원 어셈블리에 장착된 발광 소자 배열이 막대의 길이 방향에 대하여

서로 대칭으로 구성되도록 배열된 것을 특징으로 하는 장치
청구항 제15항에 있어서,

상기 광원 어셈블리에 장착된 발광 소자 배열의 특성이 일정한 주기를 갖고 반복되게 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 장치
제 15항에 있어서,

발광소자와 광학 부재를 사용하여 지향성 내지 발광 깊이를 변화하는 것을 특징으로 이루어지는 광원 어셈블리를 갖도록 한 것을 특징으로 한 장치
제 15항에 있어서,

상기 광원 어셈블리에 장착된 발광 소자 배열의 특성이 발광하는 방향에 대하여 튀어 나온 곡면으로 이루어지는 광원 어셈블리
제 15항에 있어서,

상기 이동체에 장착된 발광 소자 배열의 특성이 발광하는 방향에 대하여 한 부분이 솟아 나오고 측면 부분이 경사지게 이루어지는 광원 어셈블리를 갖도록 된 것을 특징으로 하는 장치
제 15항에 있어서

상기 이동체에 장착된 발광 소자의 배열이 발광하는 방향으로 돌출부는 갖고 측면으로 평면 내지 경사면을 이루며 고정부재의 기준면을 향하여 높이가 감소하는 형태로 배열되도록 된 특징을 갖는 광원 어셈블리를 갖는 것을 특징으로 하는 장치.
청구항 제 15항에 있어서,

상기 이동체에 정착된 발광 소자의 배열이 발광하는 방향으로 돌출부를 갖고, 곡면과 평면을 이루며 고정부재의 면을 향하여 높이가 감소하는 형태로 배열되도록 된 것을 특징으로 하는 광원 어셈블리를 갖는 것을 특징으로 하는 장치
청구항 제15항에 있어서

상기 고정부재에 제공되는 발광 소자의 배열이 끝잘린 원뿔의 형태로 구성된 것을 특징으로 하는 장치
청구항 제15항에 있어서,

상기 발광 소자의 배열이 돌출부의 형태가 잘린 사각뿔 형태로 이루어지는 것을 특징으로 하는 광원 어셈블리를 갖도록 하는 것을 특징으로 하는 장치