KR20110108212A - 화상 투영 및 캡쳐 시스템, 및 그 방법 - Google Patents

화상 투영 및 캡쳐 시스템, 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 화상 투영 및 캡쳐 시스템에 관한 것으로, 이는 화상을 투영하는 화상 투영 서브 시스템과 화상을 캡쳐하는 화상 캡쳐 서브 시스템을 포함하고, 여기서, 상기 화상 캡쳐 서브 시스템은 줌렌즈를 포함하고, 상기 줌렌즈는 광축을 따라 움직이는 다수의 렌즈군을 구비하고, 화상 캡쳐 기능을 진행할 때 상기 화상 투영 서브 시스템은 상기 광축 밖의 공간에 설치되고, 화상 투영 기능을 진행할 때 상기 화상 투영 서브 시스템은 상기 광축 상으로 이동한다.

Description

화상 투영 및 캡쳐 시스템, 및 그 방법{IMAGE-PROJECTING AND IMAGE-CAPTURING SYSTEM AND METHOD}
본 발명은 디지털 화상 시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 화상 캡쳐와 화상 투영 기능을 결합한 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
디지털 카메라 또는 비디오 카메라는 점차 인류생활에서 필수적인 전자 장치로 자리매김하고 있다. 사람들은 이들 장치를 이용하여 디지털 사진 또는 디지털 화상을 촬영하여 디지털 카메라 또는 비디오 카메라의 메모리 또는 메모리 카드 내에 저장한다. 사용자가 이러한 디지털 영상, 예를 들면 디지털 사진, 쇼트 필름, 스크린 시트 등을 벽면 또는 스크린에 투영하려고 할 경우 우선 이러한 디지털 영상을 컴퓨터 또는 기타 전자 장치에 전송한 다음 별도의 독립형 프로젝터에 연결해야 한다. 종래의 독립형 프로젝터는 일반적으로 부피가 크고 소음이 크며 전력소모가 많은 단점이 있으며 또한 별도의 전원을 연결해야 한다. 게다가, 종래의 독립형 프로젝터는 투영 거리에 따라 투영의 초점을 수동으로 조절해야만 뚜렷한 투영 영상을 얻을 수 있다.
종래 프로젝터의 단점을 개선하기 위하여 현재 프로젝터는 소형화로 발전하고 있으며 또한 디지털 카메라에 프로젝터가 결합된 제품도 출시되었다. 통상적으로 이러한 투영 기능과 카메라 기능이 결합된 제품에 프로젝터와 카메라가 구비되어 있다. 그중 프로젝터 부분에 화상 빔을 형성하는 표시소자 및 화상 빔을 스크린 또는 벽면에 투영하는 투영 줌렌즈를 포함하고, 카메라 부분에 디지털 화상을 이루는 감광소자 및 감광소자 위에 물체의 상을 형성하는 카메라 줌렌즈를 포함한다. 다만, 종래의 투영 기능과 카메라 기능이 결합된 제품은 일반적으로 프로젝터와 카메라(또는 비디오 카메라)의 소자를 효과적으로 통합하지 못했으므로 비교적 많은 공간을 차지하게 된다.
따라서, 프로젝터와 카메라 소자를 효과적으로 통합하여 제품의 소형화 조건에 도달할 수 있는 새로운 화상 투영과 캡쳐 시스템 및 그 방법을 개발하는 것이 시급한 상황이다.
본 발명의 주된 목적은 화상 투영과 캡쳐 시스템 및 그 방법을 제공하는 것으로 프로젝터와 카메라 소자를 효과적으로 통합하여 제품의 소형화 조건에 도달할 수 있다.
상기 목적에 따라, 본 발명의 실시예는 화상을 투영하는 화상 투영 서브 시스템 및 화상을 캡쳐하는 화상 캡쳐 서브 시스템을 포함하는 화상 투영 및 캡쳐 시스템을 제공한다. 여기서, 상기 화상 캡쳐 서브 시스템은 줌렌즈를 포함하고, 상기 줌렌즈는 광축을 따라 움직이는 다수의 렌즈군을 구비하고, 화상 캡쳐 기능을 진행할 때에 상기 화상 투영 서브 시스템은 상기 광축으로부터 떨어진 외부 공간에 설치되고, 화상 투영 기능을 진행할 때에 상기 화상 투영 서브 시스템은 상기 광축 상으로 이동한다.
상기 목적에 따라, 본 발명의 실시예는 화상 투영 및 캡쳐 방법을 제공한다. 상기 방법은 다수의 렌즈군을 포함하는 줌렌즈를 사용하여 화상을 캡쳐하는 단계 및 투영 줌렌즈에 상기 다수의 렌즈군 중 일부를 결부하여 화상 투영을 진행하는 단계를 포함한다.
본 발명에 의하면, 화상 캡쳐 서브 시스템과 화상 투영 서브 시스템은 동일한 광로(光路)를 사용하고 있으므로 공간을 절약하고 원가를 절감할 수 있으며, 동시에 화상 투영을 진행할 때 일부 화상 캡쳐 줌렌즈를 사용하므로 투영 초점의 조절이 더욱 신속하고 정확해진다.
도 1(a)와 도 1(b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 화상 투영 및 캡쳐 시스템을 나타낸다.
도 2(a)와 도 2(b)는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 화상 투영 및 캡쳐 시스템을 나타낸다.
도 3(a) 내지 도 3(b)는 본 발명의 실시예에 따라 회전 방식으로 화상 투영 및 캡쳐 시스템을 이동하는 것을 나타낸다.
도 4(a) 내지 도 4(b)는 본 발명의 실시예에 따라 평행이동하는 방식으로 화상 투영 서브 시스템을 이동하는 것을 나타낸다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따라 회전 방식으로 화상 투영 서브 시스템을 이동하는 구조를 나타낸다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 화상 투영 및 캡쳐 방법을 나타낸다.
이하 도면을 결합하여 본 발명의 각 실시예를 상세하게 설명한다. 아래 상세한 설명 외에 본 발명은 다른 실시예에서도 광범위하게 실시가능하며 아래 어느 하나의 실시예에 대한 교체, 수정, 균등한 변화는 모두 본 발명의 권리범위에 속하며 본 발명의 권리범위는 아래 기재할 특허청구범위를 기준으로 한다. 명세서를 설명함에 있어서, 본 발명을 완벽하게 이해하도록 돕기 위하여 많은 특정 세부사항을 개시하였으나, 본 발명은 이러한 특정 세부 사항의 일부 또는 전부가 생략되어도 여전히 실시가능하다. 한편, 공지(公知) 단계 또는 소자에 대하여 설명하지 않았는데 이는 본 발명에 대한 불필요한 한정을 방지하기 위해서이다.
도 1(a) 및 도 1(b)는 본 발명의 실시예에 따른 화상 투영 및 캡쳐 시스템(10)을 나타낸다. 상기 시스템은 카메라 촬영 또는 투영 등의 화상을 투영하는 화상 투영 서브 시스템(11), 및 화상을 캡쳐하는 화상 캡쳐 서브 시스템(12)을 포함한다. 여기서 화상 캡쳐 서브 시스템(12)은 다수의 렌즈군을 구비한 줌렌즈(13A, 13B)를 포함하고 상기 다수의 렌즈군은 광축(14)을 따라 움직인다(소자 13A와 13B는 각각 적어도 하나의 렌즈군을 나타낸다). 도 1(a)에 도시한 바와 같이, 화상 캡쳐 기능을 발휘할 때 화상 투영 서브 시스템(11)은 광축(14)으로부터 떨어진 외부 공간에 설치된다. 도 1(b)에 도시한 바와 같이, 화상 투영 기능을 발휘할 때 화상 투영 서브 시스템(11)은 광축(14)으로 이동함으로써 화상 투영 진행시 일부 줌렌즈(13A)를 결합하여 투영 줌렌즈로 사용한다. 그리고 화상 캡쳐 서브 시스템(12)과 화상 투영 서브 시스템(11)은 동일한 광로(光路)를 사용하고 있으므로 공간을 절약하고 원가를 절감할 수 있다.
도 2(a) 및 도 2(b)는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 화상 투영 및 캡쳐 시스템(20)을 나타낸다. 상기 시스템은 화상 투영 서브 시스템(21) 및 화상 캡쳐 서브 시스템(22)을 포함하되, 그 중 화상 투영 서브 시스템(21)은 투영 줌렌즈(28), 광원(29), 렌즈(30), 내부 전반사 프리즘(31)(Total Internal Reflection, TIR) 및 디스플레이 칩(32)을 포함하고, 화상 캡쳐 서브 시스템(22)은 줌렌즈(23) 및 감광소자(24), 두 개의 평면 렌즈(25, 26)를 포함한다. 그 중 줌렌즈(23)는 물체측으로부터 상을 형상하는 측까지 광축(27)을 따라 이동하는 제1 렌즈군(23A), 제2 렌즈군(23B), 제3 렌즈군(23C)을 포함하고, 두 개의 평면 렌즈(25, 26)는 제3 렌즈군(23C)과 감광소자(24) 사이에 위치한다.
한편, 물체측으로부터 상을 형성한 측까지, 줌렌즈(23)의 제1 렌즈군(23A)은 제1 렌즈(231) 및 제2 렌즈(232)를 포함하며 상기 두 렌즈는 모두 볼록면이 물체를 향하는 오목볼록렌즈이고, 제2 렌즈군(23A)은 제3 렌즈(233), 제4 렌즈(234), 제5 렌즈(235)를 포함하고, 여기서 제3 렌즈(233)는 양볼록렌즈이고 제4 렌즈(234)는 양오목렌즈이고 제5 렌즈(235)는 볼록면이 물체를 향하는 오목볼록렌즈이다. 그리고 제3 렌즈군(23C)은 양볼록렌즈인 제6 렌즈(236)를 포함한다. 투영 줌렌즈(28)는 물체측으로부터 상을 형상한 측까지 제1 렌즈(281), 제2 렌즈(282), 제3 렌즈(283), 제4 렌즈(284)를 포함하되, 제1 렌즈(281), 제2 렌즈(282), 제4 렌즈(284)는 모두 양볼록렌즈이고，제3 렌즈(283)는 양오목렌즈이며, 제2 렌즈(282)와 제3 렌즈(283)는 접합되어 있다.
여기서 주의할 것은 도면을 간략하게 도시하기 위하여 일부 부차적인 소자는 도시하지 않았으며 또한 화상 투영 서브 시스템(21)과 화상 캡쳐 서브 시스템(22)의 소자도 상기 공개한 내용에 한정되지 않는다.
도 2(a)에 도시한 바와 같이, 화상 캡쳐 기능을 진행할 때 화상 투영 서브 시스템(21)은 광축(27)으로부터 떨어진 외부 공간에 설치된다. 도 2(b)에 도시한 바와 같이, 화상 투영 기능을 진행할 때 화상 투영 서브 시스템(21)은 광축(27)으로 이동한다. 그리하여 광원(29)이 방출한 빔이 렌즈(30)를 거쳐 내부 전반사 프리즘(31)의 전달에 의해 디스플레이 칩(32)에 도달한다. 예를 들면, 반사형 실리콘 액정표시장치(liquid crystal on silicon, LCOS), 액정표시장치(liquid crystal display, LCD), 디지털 마이크로 미러 장치(Digital Micromirror Device, DMD) 등이 있다. 그런 다음, 디스플레이 칩(32)이 상기 빔을 오브젝트 빔(object beam)으로 전환한 뒤 투영 줌렌즈(28) 및 화상 캡쳐 서브 시스템(22)의 줌렌즈(23) 중 제1 렌즈군(23A)을 거쳐 스크린 또는 벽면에 투영한다. 주의할 것은, 화상 투영 기능을 진행할 때, 화상 투영 서브 시스템(21)은 반드시 제1 렌즈군(23A)과 제2 렌즈군(23B) 사이에 이동하는 것은 아니다. 본 발명의 다른 실시예에 있어서, 화상 투영 서브 시스템(21)은 제2 렌즈군(23B)과 제3 렌즈군(23C) 사이 등의 다른 위치에 이동할 수도 있다.
상술한 화상 투영 서브 시스템을 이동하는 구조 또는 방법은 회전 방식과 평행 이동하는 방식이 있다. 도 3(a) 내지 도 3(b)는 회전 방식으로 화상 투영 서브 시스템을 이동하는 것을 나타낸다. 도 3(a)에 도시한 바와 같이, 화상 캡쳐를 진행할 때 화상 투영 서브 시스템(21)은 광축(27)으로부터 떨어진 외부 공간에 설치된다. 그리고 도 3(b)에 도시한 바와 같이, 화상 투영 기능을 진행할 때 회전 방식으로 화상 투영 서브 시스템(21)을 이동하여 광축(27)에 대응시킨다.
도 4(a)과 도 4(b)는 평행 이동 방식으로 화상 투영 서브 시스템을 이동하는 것을 나타낸다. 도 4(a)에 도시한 바와 같이, 화상 캡쳐를 진행할 때 화상 투영 서브 시스템(21)은 광축(27)으로부터 떨어진 외부 공간에 설치된다. 그리고 도 4(b)에 도시한 바와 같이, 화상 투영 기능을 진행할 때 평행 이동 방식으로 화상 투영 서브 시스템(21)을 이동하여 광축(27)에 대응시킨다. 상기 도 3(a) 내지 도 4(b)에 도시한 실시예는 도 1(a)와 도 1(b)의 화상 투영과 캡쳐 시스템에 적용할 수도 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 회전 방식으로 화상 투영 서브 시스템을 이동하는 구조를 나타낸다. 도면에 도시한 바와 같이, 화상 투영 및 캡쳐 시스템(10, 20)은 전환판(33)을 포함한다. 전환판(33)은 상기 광축(14, 27)(도시하지 않음, 광축방향은 종이면에 수직한다)과 직교하는 일 방향을 따라 이동하고, 캠홈(34)을 포함한다. 캠홈(34) 내에 돌출부(35)가 장착되어 있어 화상 투영 서브 시스템(11, 21)에 연결된다. 그러므로 전환판(33)의 좌우 이동에 의해 화상 투영 서브 시스템(11, 21)은 원하는 위치에 이동하게 된다.
전환판(33)을 이동시키는 구성은 상기 구성에 한정되지 않다. 예를 들면, 도면에 도시한 바와 같이, 전환판(33)의 일 가장자리에 모터(38)의 기어(37)와 서로 치합되는 전환기어(36)를 구비하여 모터(38)에 의해 전환판(33)이 이동하게 하는 구성도 가능하다.
도 6에 도시한 바와 같이, 본 발명의 발명개념에 따라 화상 투영 및 캡쳐 방법(50)을 제공할 수 있다. 상기 방법은 다수의 렌즈군을 포함하는 줌렌즈를 이용하여 화상 캡쳐를 진행하는 단계(51)와 투영 줌렌즈에 상기 다수의 렌즈군 중 일부를 결합하여 화상 투영을 진행하는 단계(52)를 포함한다. 상기 단계(51)의 줌렌즈는 예를 들면 도 2(a)에 도시한 실시예의 줌렌즈(23)이지만 여기에 한정되지 않는다. 상기 단계(52)의 투영 줌렌즈는 예를 들면, 도 2(a)에 도시한 실시예의 줌렌즈(28)이지만 여기에 한정되지 않는다.
상기 화상 투영 및 캡쳐 방법(50)에 따라 상기 다수의 렌즈군은 광축을 따라 이동한다. 화상 캡쳐를 진행할 때 투영 줌렌즈는 광축으로부터 떨어진 외부 공간에 설치되고, 화상 투영을 진행할 때 투영 줌렌즈는 이동하여 광축에 대응한다. 그리고 투영 줌렌즈를 이동하는 방법은 회전 방식 또는 평행 이동 방식을 포함한다. 여기서 주의할 것은, 도 6의 실시예에 있어서, 투영 줌렌즈를 이동하기만 하면 되지만 화상 투영하는데 필요한 다른 소자는 동시에 이동하지 않아도 된다. 본 발명의 다른 일 실시예에 있어서, 화상 투영에 필요한 소자로는 광원, 렌즈, 내부 전반사 프리즘, 디스플레이 칩을 더 포함한다. 게다가 투영 줌렌즈를 이동할 때 이러한 소자도 함께 이동되어 디스플레이 칩이 광축에 대응하도록 한다. 여기서, 디스플레이 칩은 반사형 실리콘 액정표시장치(LCOS), 액정표시장치(LCD), 디지털 마이크로 미러 장치(DMD) 등을 포함할 수 있다.
본 발명의 상기 각 실시예에 따라 화상 캡쳐와 화상 투영은 동일한 광로(光路)를 사용하고 있으므로 공간을 절약하고 원가를 절감할 수 있다. 동시에 화상 투영을 진행할 때 일부 화상 캡쳐 줌렌즈를 사용하므로 투영 초점의 조절이 더욱 신속하고 정확해졌다.
이상은 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 설명했으나 본 발명의 권리범위는 여기에 한정되지 않는다. 본 발명에 개시된 정신에 따라 진행한 균등한 변경 또는 수정은 모두 본 발명의 권리범위에 속한다.
10, 20 : 화상 투영 및 캡쳐 시스템
11, 21 : 화상 투영 서브 시스템
12, 22 : 화상 캡쳐 서브 시스템
13A, 13B, 23 : 줌렌즈
14, 27 : 광축
20 : 화상 투영 및 캡쳐 시스템
24 : 감광소자
25, 26 : 평면 렌즈
28 : 투영 줌렌즈
29 : 광원
30 : 렌즈
31 : 내부 전반사 프리즘
32 : 디스플레이 칩
33 : 전환판
34 : 캠홈
35 : 돌출부
36 : 전환기어
37 : 기어
38 : 모터
50 : 화상 투영 및 캡쳐 방법
51 : 다수의 렌즈군을 포함하는 줌렌즈를 이용하여 화상 캡쳐를 진행하는 단계
52 : 투영 줌렌즈에 상기 다수의 렌즈군 중 일부를 결합하여 화상 투영을 진행하는 단계
231, 281 : 제1 렌즈
232, 282 : 제2 렌즈
233, 283 : 제3 렌즈
234, 284 : 제4 렌즈
235 : 제5 렌즈
236 : 제6 렌즈

Claims (9)

  1. 화상을 투영하는 화상 투영 서브 시스템;
    화상을 캡쳐하는 화상 캡쳐 서브 시스템
    을 포함하고,
    상기 화상 캡쳐 서브 시스템은 줌렌즈를 포함하고, 상기 줌렌즈는 광축을 따라 움직이는 다수의 렌즈군을 구비하고, 화상 캡쳐 기능을 진행할 때 상기 화상 투영 서브 시스템은 상기 광축의 외부 공간에 설치되고, 화상 투영 기능을 진행할 때 상기 화상 투영 서브 시스템은 상기 광축 상으로 이동하는 것을 특징으로 하는 화상 투영 및 캡쳐 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 화상 투영 서브 시스템은 투영 줌렌즈, 광원, 렌즈, 내부 전반사 프리즘(TIR), 디스플레이 칩을 포함하는 것을 특징으로 하는 화상 투영 및 캡쳐 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 화상 투영 서브 시스템은 상기 광축으로 이동한 후, 상기 투영 줌렌즈 및 상기 렌즈군 중 적어도 일부를 이용하여 화상 투영을 진행하는 것을 특징으로 하는 화상 투영 및 캡쳐 시스템.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 디스플레이 칩은 반사형 실리콘 액정표시장치(LCOS), 액정표시장치(LCD), 또는 디지털 마이크로 미러 장치(DMD)를 포함하는 것을 특징으로 하는 화상 투영 및 캡쳐 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    전환판을 더 포함하고,
    상기 전환판은 상기 광축과 직교하는 방향으로 이동하며, 상기 전환판은 캠홈을 포함하고 상기 캠홈의 내부에 상기 화상 투영 서브 시스템과 서로 연결하는 돌출부가 장착되어 상기 전환판의 이동에 의해 상기 화상 투영 서브 시스템이 원하는 위치에 이동되는 것을 특징으로 하는 화상 투영 및 캡쳐 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 전환판의 한 가장자리에 전환기어를 구비하고, 상기 전환기어는 모터의 기어와 서로 치합되어 있음으로써 상기 모터에 의해 상기 전환판이 이동되는 것을 특징으로 하는 화상 투영 및 캡쳐 시스템.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 투영 줌렌즈는 물체측으로부터 상(像)을 형성하는 측까지 제1 렌즈, 제2 렌즈, 제3 렌즈, 제4 렌즈를 포함하고, 상기 제1 렌즈, 상기 제2 렌즈, 상기 제4 렌즈는 양볼록렌즈이며, 상기 제3 렌즈는 양오목렌즈이고, 상기 제2 렌즈와 상기 제3 렌즈는 접합된 것을 특징으로 하는 화상 투영 및 캡쳐 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 줌렌즈는 물체측으로부터 상을 형성하는 측까지 제1 렌즈, 제2 렌즈, 제3 렌즈, 제4 렌즈, 제5 렌즈, 제6 렌즈를 포함하고, 상기 제1 렌즈와 상기 제2 렌즈는 볼록면이 물체측을 향하는 오목볼록렌즈이며, 상기 제3 렌즈는 양볼록렌즈이고, 상기 제4 렌즈는 양오목렌즈이며, 상기 제5 렌즈는 볼록면이 물체측을 향하는 오목볼록렌즈이며, 상기 제6 렌즈는 양볼록렌즈이며, 상기 제1 렌즈와 제2 렌즈는 제1 렌즈군을 이루고, 상기 제3 렌즈, 제4 렌즈 및 제5 렌즈는 제2 렌즈군을 이루며, 상기 제6 렌즈는 제3 렌즈군을 이루는 것을 특징으로 하는 화상 투영 및 캡쳐 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    화상 투영 기능을 진행할 때 상기 화상 투영 서브 시스템은 상기 광축으로 이동되어 상기 제1 렌즈군과 제2 렌즈군 사이에 위치하며, 상기 화상 투영 서브 시스템은 투영 줌렌즈와 상기 제1 렌즈군을 이용하여 화상 투영을 진행하는 것을 특징으로 하는 화상 투영 및 캡쳐 시스템.
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