KR20130088994A - 3차원 입체 영상 표시 장치 - Google Patents

3차원 입체 영상 표시 장치 Download PDF

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KR20130088994A
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옥광호
박성철
김대현
임지윤
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(주) 한교아이씨
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Abstract

본 발명은 3차원 입체 영상 표시 장치에 관한 것으로, 디스플레이에서 출력되는 입체 영상을 관람자의 시야 앞에서 허상으로 결상되어 관람자에게 실제와 같은 3차원적 효과를 제공한다.
또한, 본 발명은 하우징 내부에 전시된 실물을 관람자의 시야 앞에서 허상으로 결상되게 하여 관람자에게 다양한 각도로 입체감을 느끼면서 관람할 수 있다.

Description

3차원 입체 영상 표시 장치 {3 Dimensional Image Display Apparatus}
본 발명은 3차원 입체 영상 표시 장치에 관한 것이다.
통상적으로, 박물관이나 전시관은 관람객에게 다양한 전시물품 혹은 골동품들을 관람객에게 전시할 수 있는 쇼 케이스를 채용하고 있으며, 쇼 케이스 내에 전시될 물품들에 관련된 다양한 시각적 효과 및/또는 정보를 제공함에 있어 한정적일 수밖에 없는 게 현실이다.
이외에, 쇼 케이스는 손님들의 이목을 집중시킬 수 있도록 상품을 진열하고 이를 홍보할 수 있는 용도로도 사용될 수 있다.
종래의 쇼 케이스는 단지 물품 혹은 물건을 정적으로만 보여줄 수 있기 때문에 관람자(혹은 손님)들의 호기심과 흥미를 유발시키지 못하는 한계성을 갖는다.
이에, 3차원적 느낌을 갖게 되는 입체 영상을 통해 관람자는 현장감과 함께 광고효과 등을 증대시킬 수 있도록 물품을 다양한 시각으로 표현할 수 있는 일례가 특허문헌 1에 게재되어 있다. 특허문헌 1은 대한민국 공개특허 제10-2001-0113117호로 "3차원 영상 표시 장치"에 대해 게재하고 있다.
특허문헌 1에 게재된 3차원 영상 표시 장치는 빔 분할기와 비구면 반사경 및 물체를 이동 혹은 회전하는 이동수단을 구비하여 물체를 3차원적인 영상으로 표현할 수 있다.
구체적으로, 종래기술의 3차원 영상 표시 장치는 이동수단에 연결된 물체에 조명을 조사한다. 물체를 조사한 빛은 빔 분할기를 매개로 하여 빛의 일부는 투과하고 빛의 나머지 일부는 비구면 반사경으로 반사된다.
비구면 반사경은 빔 분할기로 반사된 빛을 반사시켜 다시 빔 분할기로 투과시켜 외부에 결상(結像)을 맺게 된다. 이러한 결상은 사용자에게 실제와 같은 3차원적 효과를 제공할 수 있도록 한다.
종래기술은 전술된 바와 같이 비구면 반사경으로 반사된 빛이 빔 분할기를 투과하여 결상 위치에서 실상을 맺게 되는데, 비구면 반사경을 사용하여 물체를 결상함으로써 결상될 물체의 영상이 일그러질 수 있을 뿐만 아니라, 비구면 반사경으로 입사되는 빛과 비구면 반사경으로 반사되는 빛이 서로 다른 영상을 가지게 될 경우 중첩되어 불명료한 영상을 재현하게 될 것이다.
이와 같이, 전술된 문제점들을 해결할 수 있는 다른 방안이 고려되어야 할 것이다.
본 발명은 전술된 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로, 오목 반사경 혹은 비구면 반사경을 통해 빛의 중첩되는 현상을 배제할 수 있는 3차원 입체 영상 표시 장치를 제공하는 것이다.
이를 위해서, 본 발명의 제1실시예에 따른 3차원 입체 영상 표시 장치는, 일 측면을 개방하는 하우징과; 하우징의 하부면에 안착되어 영상을 표시하는 디스플레이; 디스플레이와 소정의 간격을 두고서 평행하게 배열되어 있는 제1 프렌넬 렌즈; 제1 프렌넬 렌즈를 투과한 빛을 하우징의 개방된 일 측면으로 조사할 수 있도록, 제1 프렌넬 렌즈 위에 소정의 각도로 기울어지게 배열되어 반사경; 제1 프렌넬 렌즈와 직교되게 배치되어 있는 제2 프렌넬 렌즈;로 이루어진다.
제1실시예에 있어서, 제2 프렌넬 렌즈는 하우징의 개방된 일 측면 상에 배치된다.
제1실시예에 있어서, 반사경은 제1 프렌넬 렌즈에 대해 45°의 각도로 경사져 있다.
제1실시예에 있어서, 디스플레이는 LCD, LED, OLED, PDP 등의 평판형 모니터이거나 확대된 영상을 사용할 수 있는 빔 프로젝터로 구성될 수 있다.
제1실시예에 있어서, 하우징은 상부면과, 하부면, 2개의 측면으로 이루어지고, 측면 중 하나의 측면이 일부 개방되어 있다.
본 발명의 제2실시예에 따른 3차원 입체 영상 표시 장치는, 일 측면을 개방하고 실물을 안치할 수 있는 수단을 구비한 하우징과; 실물에서 나오는 빛을 반사시키기 위해 소정의 각도로 기울어져 있는 제1 반사경; 제1 반사경과 소정의 간격을 두고서 하우징의 하부면과 평행하게 배열되어 있는 제1 프렌넬 렌즈; 제1 프렌넬 렌즈를 투과한 빛을 하우징의 개방된 일 측면으로 조사할 수 있도록, 제1 프렌넬 렌즈 위에서 소정의 각도로 기울어지게 배열되어 제2 반사경; 제1 프렌넬 렌즈와 직교되게 배치되어 있는 제2 프렌넬 렌즈;로 이루어진다.
제2실시예에 있어서, 제2 프렌넬 렌즈는 하우징의 개방된 일 측면 상에 배치된다.
제2실시예에 있어서, 제1 반사경은 하우징의 하부면에 대해 45°의 각도로 경사져 있고, 제2 반사경은 제1 프렌넬 렌즈에 대해 45°의 각도로 경사져 있다.
제2실시예에 있어서, 하우징은 상부면과, 하부면, 2개의 측면으로 이루어지고, 측면 중 하나의 측면이 일부 개방되어 있다.
제2실시예에 있어서, 하우징은 실물에 빛을 조사할 수 있는 조명수단을 추가로 구비한다.
제2실시예에 있어서, 하우징은 실물의 회전을 돕는 회전수단을 추가로 구비한다.
제2실시예에 있어서, 영상을 표시하는 디스플레이가 하우징 내부에 배치되어 실물의 배경화면 혹은 정보를 제공할 수 있도록 한다.
이에 앞서 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니 되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
이상 본 발명의 설명에 의하면, 본 발명은 영상 혹은 전시될 실물을 입체 영상으로 결상을 맺도록 하는 3차원 입체 영상 표시 장치를 제공하는 것이다.
본 발명은 영상 혹은 전시될 실물의 일그러짐 현상 없이 3차원적으로 표시할 수 있다.
또한, 본 발명은 전시될 실물의 그림자의 발생을 방지할 뿐만 아니라 실물의 입체감을 더욱 살려줄 수 있도록 설계되어 있다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 3차원 입체 영상 표시 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 제2실시예에 따른 3차원 입체 영상 표시 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, "제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로, 구성요소가 상기 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련된 공지 기술에 대한 상세한 설명은 생략하도록 한다.
이제, 본 발명에 따른 3차원 입체 영상 표시 장치는 첨부도면을 참조로 하여 아래에서 더욱 상세하게 설명될 것이다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 3차원 입체 영상 표시 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
본 발명의 제1실시예에 따른 3차원 입체 영상 표시 장치(1)는 디스플레이(10;display)와, 프렌넬 렌즈(20,40;fresnel lens), 하우징(50), 반사경(60)으로 이루어진다.
특별하기로, 본 발명은 영상 신호를 입력받아 입체 영상으로 표시할 수 있는 장치로, 이를 위해 디스플레이(10)를 구비한다.
여기서, 디스플레이(10)는 다양한 유형의 모니터로 대체될 수 있는데, 예컨대 LCD, LED, OLED, PDP 등의 평판형 모니터 뿐만 아니라 확대된 영상을 사용할 수 있는 빔 프로젝터를 적용할 수 있다.
디스플레이(10)는 하우징(50) 외부에서 디스플레이(10)로 재생되는 영상을 직접 시청할 수 없도록 하우징(50)의 하부면 상에 안착된다.
제1 프렌넬 렌즈(20)는 디스플레이(10)와 소정의 간격을 두고 이격되어 있다. 즉, 제1 프렌넬 렌즈(20)는 디스플레이(10)와 평행하게 배열되어 디스플레이(10)에서 조사된 광출력을 편향되지 않고 집광시킬 수 있다.
반사경(60)은 제1 프렌넬 렌즈(20) 위에 배열되되, 바람직하기로는 평행하게 배열된 제1 프렌넬 렌즈(20)와는 소정의 각도로 기울어지게 배열되도록 한다.
특히, 반사경(60)은 디스플레이(10)에서 나오는 빛을 하우징(50) 밖에 서 있는 관찰자를 향해 반사시킬 수 있도록 기울어진다.
바람직하기로, 반사경(60)은 제1 프렌넬 렌즈(20)에 대해 45°의 각도로 경사져 디스플레이(10)에서 직진 입사된 영상을 직각으로 방향 전환시켜 디스플레이(10)로 송출되는 입체 영상의 일그러짐 현상을 최소화시킬 수 있다.
제2 프렌넬 렌즈(40)는 하우징(50)의 일 측면 상에 배치되되, 바람직하기로 제1 프렌넬 렌즈(20)와 직교되도록 한다.
반사경(60)으로 방향 전환된 빛은 제2 프렌넬 렌즈(40)에 의해 결상 위치에서 점선으로 표시된 허상(100)을 맺게 된다. 관람자는 결상 위치에 맺혀진 허상(100)을 보게 되면서 3차원적인 입체 영상을 시청할 수 있게 된다.
하우징(50)은 박스형상으로 이루어져 있는데, 측면의 일부를 개방하고 있다. 전술된 바와 같이, 하우징(50)은 디스플레이(10)에서 나오는 빛을 관람자가 직접 볼 수 없도록 하기 위해서 밀폐되어 있는 것이 바람직하며, 수직방향으로 입설되어 있는 제2 프렌넬 렌즈(40)를 장착할 수 있도록 측면의 일부, 구체적으로 관람자의 시야와 접하는 측면에 개방부를 형성한다.
참고로, 도 1에서 일점쇄선으로 표시된 화살표는 디스플레이(10)에서 나오는 빛(영상)의 이동 경로를 표기한 것으로, 디스플레이(10)에서 출력된 입체 영상이 관람자의 시야 앞에 결상 위치에서 허상으로 맺혀지는 과정을 확인할 수 있다.
도 1을 참조로 하여, 본 발명의 제1실시예는 디스플레이(10)를 하우징(50)의 하부면에 배치하고 있으나, 이에 국한되지 않는다. 예컨대, 본 발명은 디스플레이(10)를 하우징의 상부면 상에 배치할 수도 있다.
도 2는 본 발명의 제2실시예에 따른 3차원 입체 영상 표시 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
본 발명의 제2실시예에 따른 3차원 입체 영상 표시 장치(1)는 프렌넬 렌즈(20,40), 반사경(30,60), 하우징(50), 회전수단(70), 조명수단(80), 및 실물(90)로 이루어진다.
특별하기로, 본 발명은 회전수단(70)에 장착된 실물(90)을 다양한 각도에서 관람할 수 있게 표시할 수 있는 장치이다.
실물(90)은 외부와 차단되게 하우징(50) 내부에 안치되는 한편, 회전수단(70)에 매달려 있고 연결된다. 실물(90)은 회전수단(70)의 회전 구동을 통해 회전하게 되며, 이는 관람자에게 실물(90)을 다양한 각도에서 관람할 수 있도록 돕는다. 회전수단(70)은 모터와 와이어를 통해 실물(90)을 매달은 상태로 회전시킬 수 있는데, 이러한 회전수단은 당해 분야의 숙련자들에게 있어 이미 널리 알려져 있는 주지관용적 기술로서 이에 대한 설명은 여기서 배제하도록 한다.
참고로, 실물(90)은 도 2에 도시된 바와 같이 회전수단(70)에 연결되어 회전가능하게 위치될 수 있는데, 본 발명은 실물의 위치선정을 위해 도시된 회전수단에 국한되지 않고, 예컨대 회전하는 텐테이블(도시되지 않음) 상에 안착되어 실물(90)을 회전시킬 수 있는 다양한 실례를 채용할 수 있다.
또한, 본 발명은 자체 발광할 수 있는 실물(90)을 제외하고는 조명수단(80)을 필요로 한다. 조명수단(80)은 실물의 그림자의 발생을 방지할 뿐만 아니라 실물의 입체감을 더욱 살려줄 수 있도록 하우징(50) 내부에 구비된다.
실물(90)은 자체발광하는 경우를 제외하고는 조명수단(80)에서 나오는 빛을 광원으로 하여 발광되되, 실물(90)에서 반사된 빛은 제1 반사경(30)으로 입사되면서 제1 프렌넬 렌즈(20)를 향해 반사된다.
특히, 제1 반사경(30)은 실물(90)에서 반사된 빛을 제1 프렌넬 렌즈(20)를 향해 반사시킬 수 있도록 기울어져 배치된다. 제1 반사경(20)은 하우징(50)의 하부면에 대해 45°의 각도로 경사지게 배열한다.
제1 프렌넬 렌즈(20)는 제1 반사경(30)과 소정의 간격을 두고 이격되어 있다. 바람직하기로 제1 프렌넬 렌즈(20)는 하우징(50)의 하부면과 평행하게 배열되어 제1 반사경(30)으로 반사된 빛을 편향되지 않고 집광시킬 수 있다.
제2 반사경(60)은 제1 프렌넬 렌즈(20) 위에 배열되되, 바람직하기로는 평행하게 배열된 제1 프렌넬 렌즈(20)와는 소정의 각도로 기울어지게 배열되도록 한다.
특히, 제2 반사경(60)은 실물(90)에서 반사된 빛을 하우징(50) 밖에 서 있는 관찰자를 향해 반사시킬 수 있도록 기울어진다.
바람직하기로, 제2 반사경(60)은 제1 프렌넬 렌즈(20)에 대해 45°의 각도로 경사지게 배열한다.
제 2프렌넬 렌즈(40)는 하우징(50)의 일 측면 상에 배치되되, 바람직하기로 제1 프렌넬 렌즈(20)와 직교되도록 한다.
제2 반사경(60)으로 방향 전환된 빛은 제2 프렌넬 렌즈(40)에 의해 결상 위치에서 점선으로 표시된 허상(100)을 맺게 된다. 관람자는 결상 위치에 맺혀진 허상(100)을 보게 되면서 3차원적인 입체 영상을 시청할 수 있다.
하우징(50)은 박스형상으로 이루어져 있는데, 측면의 일부를 개방하고 있다. 전술된 바와 같이, 하우징(50)은 광원으로 작용하는 조명수단(80)에서 나오는 빛으로 물체를 발광하고 제2 프렌넬 렌즈(40)를 제외한 다른 방향으로 빛을 노출시키지 않도록 밀폐되어 있는 것이 바람직하며, 수직방향으로 입설되어 있는 제2 프렌넬 렌즈(40)를 장착할 수 있게 측면의 일부, 구체적으로 관람자의 시야와 접하는 측면에 개방부를 형성한다.
선택가능하기로, 본 발명의 제2실시예에 따른 장치는 실물(90)의 상세 정보 혹은 배경화면을 제공하기 위해 하우징(50) 내부에 디스플레이(도시되지 않음)를 추가로 설치할 수도 있다.
참고로, 도 2에서 일점쇄선으로 표시된 화살표는 실물(90)에서 반사된 빛의 이동 경로를 표기한 것으로, 자체 발광가능한 실물(90)에서 혹은 자체 발광이 불가능한 실물(90)인 경우에 조명수단(80)을 통해 실물(90)에서 반사된 빛이 관람자의 시야 앞에 결상 위치에서 허상으로 맺혀지는 과정을 확인할 수 있다.
이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명에 따른 3차원 입체 영상 표시 장치는 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다. 본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.
1 : 3차원 입체 영상 표시 장치
10 : 디스플레이
20, 40 : 프렌넬 렌즈
30, 60 : 반사경
50 : 하우징
70 : 회전수단
80 : 조명수단
90 : 실물

Claims (12)

  1. 일 측면을 개방하는 하우징;
    상기 하우징의 하부면에 안착되어 영상을 표시하는 디스플레이;
    상기 디스플레이와 소정의 간격을 두고서 평행하게 배열되어 있는 제1 프렌넬 렌즈;
    상기 제1 프렌넬 렌즈를 투과한 빛을 상기 하우징의 개방된 일 측면으로 조사할 수 있도록, 상기 제1 프렌넬 렌즈 위에서 소정의 각도로 기울어지게 배열된 반사경; 및
    상기 제1 프렌넬 렌즈와 직교되게 배치되어 있는 제2 프렌넬 렌즈;로 이루어진 3차원 입체 영상 표시 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2 프렌넬 렌즈는 상기 하우징의 개방된 일 측면 상에 배치되는 것을 특징으로 하는 3차원 입체 영상 표시 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 반사경은 상기 제1 프렌넬 렌즈에 대해 45°의 각도로 경사져 있는 것을 특징으로 하는 3차원 입체 영상 표시 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 디스플레이는 LCD, LED, OLED, 또는 PDP로 구성된 평판형 모니터이거나 확대된 영상을 사용할 수 있는 빔 프로젝터로 구성되는 것을 특징으로 하는 3차원 입체 영상 표시 장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 하우징은 상부면과, 하부면, 2개의 측면으로 이루어지고, 상기 측면 중 하나의 측면이 일부 개방되어 있는 것을 특징으로 하는 3차원 입체 영상 표시 장치.
  6. 일 측면을 개방하고 실물을 안치할 수 있는 수단을 구비한 하우징;
    상기 실물에서 나오는 빛을 반사시키기 위해 소정의 각도로 기울어져 있는 제1 반사경;
    상기 제1 반사경과 소정의 간격을 두고서 상기 하우징의 하부면과 평행하게 배열되어 있는 제1 프렌넬 렌즈;
    상기 제1 프렌넬 렌즈를 투과한 빛을 상기 하우징의 개방된 일 측면으로 조사할 수 있도록, 상기 제1 프렌넬 렌즈 위에서 소정의 각도로 기울어지게 배열된 제2 반사경; 및
    상기 제1 프렌넬 렌즈와 직교되게 배치되어 있는 제2 프렌넬 렌즈;로 이루어진 3차원 입체 영상 표시 장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 제2 프렌넬 렌즈는 상기 하우징의 개방된 일 측면 상에 배치되는 것을 특징으로 하는 3차원 입체 영상 표시 장치.
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 제1 반사경은 상기 하우징의 하부면에 대해 45°의 각도로 경사져 있고, 상기 제2 반사경은 상기 제1 프렌넬 렌즈에 대해 45°의 각도로 경사져 있는 것을 특징으로 하는 3차원 입체 영상 표시 장치.
  9. 청구항 6에 있어서,
    상기 하우징은 상부면과, 하부면, 2개의 측면으로 이루어지고, 상기 측면 중 하나의 측면이 일부 개방되어 있는 것을 특징으로 하는 3차원 입체 영상 표시 장치.
  10. 청구항 6에 있어서,
    상기 하우징은 상기 실물에 빛을 조사할 수 있는 조명수단을 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 3차원 입체 영상 표시 장치.
  11. 청구항 6에 있어서,
    상기 하우징은 상기 실물의 회전을 돕는 회전수단을 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 3차원 입체 영상 표시 장치.
  12. 청구항 6에 있어서,
    영상을 표시하는 디스플레이를 상기 하우징 내부에 배치하는 것을 특징으로 하는 3차원 입체 영상 표시 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101875293B1 (ko) * 2016-12-29 2018-07-06 극동대학교 산학협력단 허상 투영 디스플레이용 광학장치
KR101875313B1 (ko) * 2017-02-13 2018-07-09 (주)네오인터넷 렌즈 조절기를 구비한 헤드마운트 디스플레이
CN109031655A (zh) * 2018-08-23 2018-12-18 京东方科技集团股份有限公司 透镜组件、显示装置

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