KR20150062952A - 위치 감지가 가능한 레이저 프로젝터 및 이를 이용한 위치 감지 방법 - Google Patents

위치 감지가 가능한 레이저 프로젝터 및 이를 이용한 위치 감지 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20150062952A
KR20150062952A KR1020140160862A KR20140160862A KR20150062952A KR 20150062952 A KR20150062952 A KR 20150062952A KR 1020140160862 A KR1020140160862 A KR 1020140160862A KR 20140160862 A KR20140160862 A KR 20140160862A KR 20150062952 A KR20150062952 A KR 20150062952A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
image
module
image data
light
pattern
Prior art date
Application number
KR1020140160862A
Other languages
English (en)
Inventor
김성수
Original Assignee
주식회사 크레모텍
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 크레모텍 filed Critical 주식회사 크레모텍
Publication of KR20150062952A publication Critical patent/KR20150062952A/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B21/00—Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
    • G03B21/14—Details
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B21/00—Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
    • G03B21/14—Details
    • G03B21/20—Lamp housings
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/042—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by opto-electronic means

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Position Input By Displaying (AREA)
  • Projection Apparatus (AREA)

Abstract

본 발명은 위치 감지가 가능한 레이저 프로젝터에 관한 것이다.
본 발명에서는 R, G, B, 및 IR 광원을 시분할로 조사하는 광 조사모듈을 이용하여 사용자에게 제공하는 이미지뿐만 아니라 IR 광원을 이용하여 사용자가 가리키는 위치 또는 특정 제스쳐를 인식할 수 있는 레이저 프로젝터가 제시된다.

Description

위치 감지가 가능한 레이저 프로젝터 및 이를 이용한 위치 감지 방법{LASER PROJECTOR WITH POSITION DETECTING CAPABILITY AND POSITION DETECTION METHOD USING THE SAME}
본 발명은 위치 감지가 가능한 레이저 프로젝터 시스템 및 이를 이용한 위치 감지 방법에 관한 것으로서, 구체적으로는 하나의 광센서를 이용하여 스크린에 프로젝터된 영상에서 사람의 손이나 지시봉의 위치를 파악할 수 있는 위치 감지가 가능한 레이저 프로젝터 시스템 및 이를 이용한 위치 감지 방법에 관한 것이다.
기업이나 학교, 학원 등에서 각종 회의, 강의, 발표시 프로젝터를 이용한 프리젠테이션이 증가하고 있다. 프로젝터를 포함하는 프로젝터 시스템은 통상적으로 스크린과, 스크린에 영상을 투사하는 프로젝터 및 영상 소스를 제공하는 프로젝터에 제공하는 영상 소스 장치로 구성된다. 영상 소스 장치로는 컴퓨터 또는 스마트폰을 주로 사용하며, 영상 소스 장치에는 프리젠테이션용 응용 프로그램(예로서 파워포인터)이 구비된다.
일반적으로 파워포인터를 이용하여 프리젠테이션을 수행할 때 발표자는 스크린 인근에 위치하여 수행하므로 영상 소스 장치를 직접 조작하기 어려운 정도의 거리만큼 떨어져서 프리젠테이션을 수행하는 경우가 많다. 이러한 경우 파워포인터를 원활히 조작하기 위해 무선 리모컨을 별도 구비하여 이에 구비된 버튼을 클릭하여 다음 페이지로 이동시켜 프리젠테이션 하게 된다.
이러한 무선 리모컨을 사용함에 따라 조작이 간편하고 쉬워졌지만 무선 리모컨으로 제공받을 수 있는 기능이 페이지 업/다운밖에 없기 때문에 스크린상의 사용자 손가락이나 지시봉의 위치를 감지하는 기능은 제공되지 못하고 있다.
한편, 프로젝터와는 상이한 분야지만 학생들의 필기를 줄이는 효과적인 교육을 위해 전자칠판이 제공되고 있는데 전자칠판은 초음파 발생펜 또는 적외선 발광펜을 이용하여 펜의 위치와 모션을 인식하는 방식을 취하고 있다. 물론 전자판에서 적용하는 초음파 발생펜 또는 적외선 발생펜을 이용한 위치 인식 방식을 프로젝터에 적용하면 사용자의 동작이나 모션 인식이 가능할 것이다. 하지만 이 경우에는 초음파 또는 적외선을 발생시키는 별도의 지시봉을 사용하여야 하므로 여전히 불편함이 존재하였다.
특허문헌 1: 한국공개특허 제10-2013-0093408호 (2013.08.22. 공개)
본 발명은 특수 기능을 제공하는 펜이나 지시봉을 사용함이 없이도 레이저 광원에 의해 스크린 상에 투사된 영상을 지시하는 사용자의 손가락 또는 일반적인 지시봉의 위치를 인식할 수 있는 위치 감지가 가능한 레이저 프로젝터 시스템 및 이를 이용한 위치 감지 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 상기 목적은 R, G, B광에 해당하는 R, G, B 영상 데이터를 제공하는 외부의 영상 소스 장치와 연결되어 이미지를 투사하고, 스크린 앞에 위치한 사람의 동작 또는 손가락 위치를 감지하는 레이저 프로젝터에 있어서, R, G, B, 및 IR 광원을 시분할로 조사하는 광 조사모듈(30)과, IR 광원으로 조사되는 복수 개 이미지 패턴을 저장하고 이미지 패턴을 IR 영상 데이터로 변환하여 제공하는 IR 영상 데이터 제공 모듈(60)과, 영상 소스 장치로부터 제공되는 상기 R, G, B 영상 데이터와, IR 영상 데이터 제공 모듈(60)로부터 공급되는 IR 영상 데이터를 시분할 처리에 적합한 타이밍으로 신호처리한 후 제공하는 영상 신호처리 모듈(20)과, 영상 신호처리 모듈(20)로부터 제공되는 영상 데이터를 이미지로 변환하는 이미지 생성 모듈(40)과, 이미지 생성 모듈(40)로부터 제공되는 이미지를 스크린에 투사하는 투사렌즈와, 스크린상에 디스플레이되는 IR 광에 의해 형성되는 이미지를 수광하여 전기적인 신호로 변환하는 IR 이미지 수광 모듈(70), 및 IR 이미지 수광 모듈(70)로부터 출력되는 전기적 신호를 이용하여 IR 이미지 데이터를 추출하고, 패턴을 변형을 분석한 후, 사용자가 특정 지점을 가리키는 경우 해당 위치 좌표 또는 특정 제스쳐를 취하지 여부를 판별하고 특정 제스쳐에 따른 동작 명령을 제공하는 IR 데이터 추출 및 분석 모듈(80)을 포함하는 것을 특징으로 하는 위치 감지가 가능한 레이저 프로젝터에 의해 달성가능하다.
본 발명에 따른 위치 감지가 가능한 레이저 프로젝터 시스템 및 이를 이용한 위치 감지 방법에 따르면 초음파 또는 적외선 발생이 가능한 특수 펜이나 지시봉을 사용함이 없이도 사용자의 손가락 위치 및 제스쳐를 인식할 수 있게 되었다.
도 1은 본 발명에 따른 일 실시예의 레이저 프로젝터의 장치 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 일 실시예로서, 이미지 복제 광학 모듈이 구비된 레이저 프로젝터의 장치 구성도.
도 3은 본 발명에 따른 일 실시예의 레이저 프로젝터와, 영상 소스 장치 및 스크린을 상측에서 바라본 평면도.
도 4는 본 발명에 따른 일 실시예의 레이저 프로젝터의 전면도.
도 5는 작은 사각형으로 구성된 이미지 패턴이 투사된 일 례.
도 6은 네 귀퉁이에 각각 사각 형상 이미지가 구비되고 나머지 전체 영역에 결쳐 격자 무늬 패턴이 투사된 일 례.
본 발명은 다양한 종류의 시스템으로 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명은 레이저 광원을 이용하여 근거리에 투사하는 레이저 프로젝터에서 사용자가 별도의 초음파 발생장치나 적외선 발생장치를 구비하지 않은 상태에서 사용자가 터치하는 화면의 터치 위치를 파악할 수 있는 위치 감지가 가능한 레이저 프로젝터에 관한 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 일 실시예의 레이저 프로젝터의 장치 구성도이다. 본 발명에 사용되는 레이저 프로젝터(100)는 광 조사모듈(30), IR 영상 데이터 제공 모듈(60), 영상 신호처리 모듈(20), 이미지 생성 모듈(40), IR 이미지 수광 모듈(70), IR 데이터 추출 및 분석 모듈(80) 및 기타 광학계로 구성된다.
광 조사모듈(30)은 R, G, B, 및 IR(Infra Red) 광원을 시분할로 조사하는 모듈이다. R, G, B, 및 IR(Infra Red) 광원은 레이저 광원으로 구성하는 것이 바람직하나, 레이저 광원으로 제공하기 어려운 일부 광원(예로서, IR 광원)은 LED 광원으로 구성하여도 무방하다. R, G, 및 B광원은 프로젝터를 사용하는 사람들에게 보여주는 영상을 생성하기 위해 사용되는 광원이다. 이에 비해 IR 광원은 육안으로는 인식되지 않는 광원으로서, 특정 패턴 이미지를 스크린에 조사한 후 스크린 전면에 위치하는 사람이 가리키는 특정 지점 또는 연속되는 의미있는 움직임(제스쳐)을 파악하기 위해 사용되는 광원이다. 인체 체온에서도 8~14㎛ 파장의 원적외선이 방사된다. 본 발명에서 사용하는 IR 광원은 인체 체온에서 발생되는 적외선에 의한 간섭을 최대한 방지하기 위해서 0.8㎛~1.5㎛ 파장대의 IR 광원을 사용하였다.
본 발명에 따른 광 조사모듈(30)은 R, G, B 및 IR 광원을 시분할 방식으로 순차적으로 조사하는 방식을 채택하였다. 전술한 바와 같이 R, G 및 B 광원은 사용자가 볼 수 있는 이미지 형성에 관여하는 광원이므로 가능한 조사 주기를 길게 하는 것이 바람직한 반면, IR 광원은 이미지 형성과는 무관한 광원이므로 가능한 조사 주기를 짧게 설계하는 것이 좋다. 즉, R, G, B 및 IR 광원을 한 번씩 주사하는 주기를 T라 할 때, 각 파장의 광원을 균일한 주기로 T/4 주기씩 조사하는 것이 아니라 IR 광원을 T/4보다 짧은 주기(이를 'IR 광원 주기'라 부르기로 한다) 동안 조사하고, 나머지 광원은 (T - 'IR 광원 주기')/3 만큼의 동일한 기간 동안 조사하도록 하는 것이 좋다.
IR 영상 데이터 제공 모듈(60)은 IR 광원으로 조사되는 복수 개 이미지 패턴을 저장하고, 이를 영상 데이터로 변환하여 영상 신호처리 모듈(20)에 제공하는 모듈이다. 영상 신호처리 모듈(20)은 외부의 영상 소스 장치(10)로부터 공급되는 R, G, B 영상 데이터와, IR 영상 데이터 제공 모듈(60)로부터 공급되는 IR 영상 데이터를 본 발명의 시분할 처리에 적합한 타이밍에 신호처리한 후 이미지 생성 모듈(40)로 제공하는 모듈이다.
이미지 생성 모듈(40)은 영상 신호처리 모듈(20)로부터 제공되는 영상 데이터를 이미지로 변환하는 모듈이다. 통상 이미지 생성 모듈(40)로는 액정패널(LCD)을 이용하여 이미지를 형성한다. 액정패널(LCD)에 의해 형성된 이미지는 R, G, B 레이저 광원에 의해 영상으로 만들어진 후 투사렌즈(L6)를 통해 외부로 투사된다. 이미지 생성 모듈(40)로는 액정패널(LCD) 대신에 홀로그램 SLM(Spatial Light Modulator) 또는 픽셀로 된 MEMS(pixellated MEMS) 기반의 피스톤 액추에이터 장치(piston actuator device)와 같은 광셔터를 사용할 수 있음은 물론이다.
IR 이미지 수광 모듈(70)은 스크린 상에 디스플레이되는 IR 광에 의해 형성되는 이미지를 수광하여 전기적인 신호로 변환하는 모듈로서, 통상 전면에는 IR 파장의 광만을 투과시키고 나머지 파장의 광은 차단하는 필터가 구비된다. IR 데이터 추출 및 분석 모듈(80)은 IR 이미지 수광 모듈(70)로부터 출력되는 전기적 신호를 이용하여 IR 이미지 데이터를 추출하고, 패턴을 변형을 분석한 후, 사용자가 특정 지점을 가리키는 경우 해당 위치 좌표 또는 특정 제스쳐를 의미하는 것인지 여부를 판단하고 해당 제스쳐에 따른 동작 명령을 프로젝터 제어 모듈(15)에 제공하는 모듈이다.
프로젝터 제어 모듈(15)은 영상 소스 장치(10)의 메모리 내에 설치되는 프로그램으로서 IR 데이터 추출 및 분석 모듈(80)로부터 위치 좌표를 입력받을 경우 커서를 해당 위치로 이동시키고, 동작 명령에 따른 동작을 취할 것을 영상 소스 장치에 제공한다. 영상 소스 장치(10)는 R, G, B 영상 데이터를 제공하는 장치로서, 통상 퍼스널 컴퓨터 또는 스마트폰과 같은 복수 개 프로세서를 갖는 장치이다. 영상 소스 장치(10)는 마이크로소프트사에서 제공하는 파워포인터 또는 동영상 재생 프로그램 등을 통해 레이저 프로젝터(100)에 R, G, B 영상 데이터를 제공한다. 예를 들어 파워포인터를 사용하여 영상 데이터를 제공할 경우, IR 데이터 추출 및 분석 모듈(80)로부터 출력되는 동작 명령에는 '다음 페이지로 이동 명령', '이전 페이지로 이동 명령', '종료' 등과 같은 해당 프로그램을 제어하기 위한 동작 명령이 포함될 것이다.
다수 개 렌즈(L1 ~ L5)와, 다이크로익 미러(M1 ~ M5), PBS(Polarized Beam Splitter) 및 투사렌즈(L6)는 프로젝터 장치에서 통상적으로 사용되는 광학계이며, 다양한 변형된 여러 가지 구조가 알려진 공지의 기술이므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 2는 본 발명에 따른 일 실시예로서, 이미지 복제 광학 모듈이 구비된 레이저 프로젝터의 장치 구성도이다. 도 2의 실시예에서는 투사렌즈(L5) 후방에 이미지 복제 광학부(50)가 추가된 구성을 갖는다. 이미지 복제 광학부(50)는 투사 렌즈로부터 출사되는 이미지를 근거리에 투사하기 위한 모듈이다.
투사 렌즈로부터 출사되는 광을 근거리에 투사하기 위해서는 헤드업 디스플레이에서 사용되는 투사 원리가 적용되고 있다. 이에 사용되는 방법으로는 위상 전용 산란 산광기(phase-only scattering diffuser)를 사용하는 방법과, 프레넬 이미지 분배기(Fresnel image splitter)를 사용하는 방법과, 마이크로렌즈 어레이(microlens arrays)를 사용하는 방법과, 내부 전반사 도파관(totally internally-reflecting waveguides)을 사용하는 방법을 포함한다. 마지막 카테고리에 속하는 시스템들이 WO2003/081320, US2004/0130797, WO2008/081070, WO2007/029032, WO2007/02034, US2008/0192312 및 US2008/0278812에 서술되어 있다. 위의 참조문헌들 중에서, Lumus Limited에 의한 접근법(US 2008/0278812)은 내부 전반사에 의해 파(wave)가 평판형 기판 내부에 갇히고 갇혀진 파들은 기판의 표면들로부터 수차례 반사된 뒤에 그 광을 기판으로부터 보는 사람의 눈으로 연결하는 선택적 반사 표면들의 어레이에 도달하는 장치를 서술하고 있다. 또한, 한국공개특허 제10-2011-117719호에서도 레이저 광원을 이용하여 근거리에 투사하는 이미지 복제 광학부에 대해 상세히 기술되어 있다.
도 3은 본 발명에 따른 일 실시예의 레이저 프로젝터와, 영상 소스 장치 및 스크린을 상측에서 바라본 평면도를 도시한 것이며, 도 4는 본 발명에 따른 일 실시예의 레이저 프로젝터의 전면도를 도시한 것이다. 도 3 및 도 4에 제시된 레이저 프로젝터에는 이미지 복제 광학 모듈(50)이 구비된 상태를 도시한 것이며, 이미지 복제 광학 모듈(50)이 구비되지 않는 프로젝터의 경우에는 이미지 복제 광학 모듈(50)이 설치되는 위치에 투사렌즈가 설치되는 것으로 이해되어져야 한다. 도 3 평면도에서는 IR 이미지 수광 모듈(70)이 전면에서 보았을 때 중앙에서 우측으로 치우친 위치에 설치되는 것으로 설명하였으나, 바람직하게는 도 4 정면도에 도시된 바와 같이 이미지 복제 광학부(1050)와 동일하게 중앙에 설치되는 것이 좋다.
IR 광원을 이용하여 특정 이미지 패턴을 투사하고, 해당 패턴이 변형되는 이미지 데이터로부터 사용자가 가리키는 위치를 인식하거나 연속되는 특정 제스쳐 또는 3차원 좌표를 인식하는 기술은 이미 여러 가지가 알려져 있다. 그 중에서 몇 가지 방식에 대해 도 5 및 도 6을 이용하여 설명하기로 한다.
도 5는 작은 사각형으로 구성된 이미지 패턴의 일 례이다. 도 5에 제시된 이미지 패턴은 연속적으로 일정한 간격을 유지하면서 형성되는 복수 개 작은 사각형으로 구성된다. 사람의 손가락이 화살표 방향으로 이동하면 작은 사각형들이 가려지는 것을 인지하고, IR 영상 데이터 제공 모듈(60)에 저장된 원래의 이미지 패턴과 비교하여 움직임을 감지할 수 있게 되는 것이다.
도 5에 도시된 바와는 상이하게 패턴이 없는 IR 이미지를 전체적으로 조사하고 이로부터 위치를 인식하는 방식도 가능하다. 간단하게는 IR 광원이 형성하는 패턴을 백색(white) 영상으로 형성한다. 즉, IR 광원을 투사 영역 전체에 걸쳐 골고루 투사하고, 손이 움직일 때 손으로부터 반사되는 IR광을 IR 영상 수광 모듈(70)로 수광하는 방법이다. 간단한 방법인 만큼, 오인식되거나 혹은 손의 위치가 좀 부정확한 단점이 있다. 다만 이런 방법은 패턴이 없는 형상인 만큼 R/G/B프로젝터와는 별도로 IR 투사기를 부착하는 방법으로도 구현이 가능한 장점이 있다.
2차원 어레이의 CCD 센서에서 촬영되는 영상 데이터를 흑과 백으로 이분하여 데이터 처리를 함으로써 디지털 데이타로 전환이 가능하다. 센서의 픽셀에 입력되는 광량이 기준치 이상이면 '1'을 부여하고, 기준치 이하면 '0'을 부여하게 되면, 촬영되는 그물망 패턴은 '0'과 '1'로 표현되는 디지털 데이터로 변환되게 된다.
프로젝션 되는 영상은 프로젝터가 놓여지는 상황에 따라 영상이 약간 기울어지기도 하고, 좌우 크기가 약간 다른 상태로 영상이 찌그러지기도 한다. 약간의 찌그러짐은 사람 눈에 무시할 만하지만 영상 데이터의 관점에서는 쉽게 처리하기 어려운 차이점이 될 수 있다.
IR 패턴이 전체를 조명하는 백색(white) 패턴이거나 혹은 도 5와 같은 형태의 경우에는 손가락의 움직임 같은 제스쳐는 용이하게 판별할 수 있으나, 손가락의 위치 좌표를 정의할 때 정확하지 않게 되는 문제가 있다.
이는 프로젝션 되는 이미지의 크기, 모양 등이 그 프로젝터가 놓여지는 상황에 따라 조금씩 변형되기 때문이다. 따라서, 프로젝션되는 이미지 전체를 좌표화할 필요가 있으며, 도 6은 이에 적합한 방법이다.
도 6은 네 귀퉁이에 각각 사각 형상 이미지를 갖는 기준 영상이 구비되고 나머지 전체 영역에 결쳐 일정한 간격을 갖는 격자 무늬 패턴이 투사된 일 례이다. 격자 무늬 패턴이 사람의 손 위에 투사되면 패턴이 도면에 도시된 바와 같이 일그러지게 되며, 이러한 패턴의 변형을 감지하면 해당 손의 3차원 형상을 쉽게 인식할 수도 있으며, 또는 2차원 위치도 쉽게 인식할 수 있다.
먼저 디지털 데이터 처리된 데이터로부터 화면의 좌우상하 네 군데 귀퉁이에 좌표값을 부여한다. 좌우상하의 '0'값이 일정 픽셀 이상 반복적으로 모여있는 부분 네 군데를 각각 네 개의 기준점을 정의하고, 각 기준점의 중심을 각각 PUL, PUR, PBL, PBR 이라고 정의한다. 각 기준점의 중심을 구하는 것은 이미지 처리에서 용이한 것이므로 상세한 설명은 생략하는 것으로 한다. 　도 6에서는 사각형의 검은 색 도형으로 정의하였지만 필요에 따라 인지하기 좋은 다양한 형태가 가능하다.
이렇게 정의된 네 개 기준점의 중심점을 기준으로 PUL과 PUR 사이의 거리(UpperHorizon, 이하, 'UH'라고 정의함)와, PBL과 PBR 사이의 거리(BottomHorizon, 이하, 'BH'라고 정의함)와, PUL과 PBL 사이의 거리(LeftVertical, 이하, 'LV'라고 정의함)와, PUR과 PBR 사이의 거리(RightVertical, 이하, 'RV'라고 정의함)를 구하게 된다.
이렇게 각각의 구해진 각 기준점의 중심점 사이의 거리(UH, BH, LV, Rv)를 이용하면 화면이 어느 정도 일그러졌는지 파악할 수 있게 되고 이를 보상할 수 있는 보상값을 얻을 수 있다. 또한, 네 개 기준점의 중심점 중에 하나를 원점으로 지정하면 나머지 세 개의 중심점의 좌표를 지정할 수 있게 된다. 기준점과 함께 투사되는 패턴은 이미 알고 있는 패턴이므로 각 패턴의 가로선과 세로선이 만나서 이루는 꼭지점 좌표를 정확하게 알 수 있게 된다. 따라서 이러한 보상값을 각 그물망의 라인들에 좌표값을 부여할 수 있게 됨으로써 손가락의 움직임에 좀 더 정확한 위치값을 검출할 수 있게 된다.
손가락이 놓여진 부분은 도 6에서 보는 바와 같이 그물망의 라인이 찌그러지기 때문에 라인간의 간격에 변화가 발생하고, 가로 라인과 세로 라인이 만나서 형성되는 각 꼭지점의 좌표가 변화된다. 따라서 정상적인 투사 상태에서의 각 꼭지점 좌표와 손가락 등에 의해 변형된 상태에서의 각 꼭지점 좌표의 변화를 통해서 손가락 위치를 정확하게 인지할 수 있게 되는 것이다. 이러한 변화가 프로젝션 화면의 일그러짐 때문이 아니고, 손가락 때문에 일어남을 상기의 전술한 방법에 의해서 구분할 수 있게 되며, 라인 간의 간격 변화를 통해서 좀 더 정확한 손가락의 위치를 정의할 수 있게 되는 것이다.
IR펜을 사용하는 프로젝터에서는 정확한 위치좌표 설정을 위해서 구동 초기에 투사화면의 각 포지션을 펜으로 여러 번 찍음으로써 투사화면의 각 위치를 보정하는 행위를 필요로 하는데 이러한 행위는 프로젝터가 놓여진 위치나 각도가 바뀔 때마다 행해져야 하는 불편함이 있지만 상기의 방법을 통해서 별도의 보정작업 없이 실시간으로 위치 보정이 이루어질 수 있다.
본 명세서의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 명세서의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략하였다.
제1, 제2, 제3 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한 본 발명의 실시예에 나타나는 구성부들은 서로 다른 특징적인 기능들을 나타내기 위해 독립적으로 도시되는 것으로, 각 구성부들이 분리된 하드웨어나 하나의 소프트웨어 구성단위로 이루어짐을 의미하지 않는다. 즉, 각 구성부는 설명의 편의상 각각의 구성부로 나열하여 포함한 것으로 각 구성부 중 적어도 두 개의 구성부가 합쳐져 하나의 구성부로 이루어지거나, 하나의 구성부가 복수 개의 구성부로 나뉘어져 기능을 수행할 수 있고 이러한 각 구성부의 통합된 실시예 및 분리된 실시예도 본 발명의 본질에서 벗어나지 않는 한 본 발명의 권리범위에 포함된다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
10: 영상 소스 장치 15: 프로젝터 제어 모듈
20: 영상 신호처리 모듈
30: 광 조사모듈 40: 이미지생성모듈
50: 이미지 복제 광학모듈 60: IR 영상 데이터 제공 모듈
70: IR 영상 수광 모듈 80: IR 데이터 추출 및 분석 모듈
100: 레이저 프로젝터 200: 스크린

Claims (6)

  1. R, G, B광에 해당하는 R, G, B 영상 데이터를 제공하는 외부의 영상 소스 장치와 연결되어 이미지를 투사하고, 스크린 앞에 위치한 사람의 동작 또는 손가락 위치를 감지하는 레이저 프로젝터에 있어서,
    R, G, B, 및 IR 광원을 시분할로 조사하는 광 조사모듈(30)과,
    상기 IR 광원으로 조사되는 복수 개 이미지 패턴을 저장하고, 상기 이미지 패턴을 IR 영상 데이터로 변환하여 제공하는 IR 영상 데이터 제공 모듈(60)과,
    상기 영상 소스 장치로부터 제공되는 상기 R, G, B 영상 데이터와, 상기 IR 영상 데이터 제공 모듈(60)로부터 공급되는 IR 영상 데이터를 시분할 처리에 적합한 타이밍으로 신호처리한 후 제공하는 영상 신호처리 모듈(20)과,
    영상 신호처리 모듈(20)로부터 제공되는 영상 데이터를 이미지로 변환하는 이미지 생성 모듈(40)과,
    상기 이미지 생성 모듈(40)로부터 제공되는 이미지를 상기 스크린에 투사하는 투사렌즈와,
    상기 스크린상에 디스플레이되는 IR 광에 의해 형성되는 이미지를 수광하여 전기적인 신호로 변환하는 IR 이미지 수광 모듈(70), 및
    상기 IR 이미지 수광 모듈(70)로부터 출력되는 전기적 신호를 이용하여 IR 이미지 데이터를 추출하고, 패턴을 변형을 분석한 후, 사용자가 특정 지점을 가리키는 경우 해당 위치 좌표 또는 특정 제스쳐를 취하지 여부를 판별하고 상기 특정 제스쳐에 따른 동작 명령을 제공하는 IR 데이터 추출 및 분석 모듈(80)을 포함하는 것을 특징으로 하는 위치 감지가 가능한 레이저 프로젝터.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 광 조사모듈(30)에서 R, G, B, 및 IR 광원을 조사하는 각 광원에 할당되는 조사 주기는 다른 것을 특징으로 하는 위치 감지가 가능한 레이저 프로젝터.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 광 조사모듈(30)에서 조사되는 광원 중에서 IR 광원을 조사하는 주기가 가장 짧게 구성하는 것을 특징으로 하는 위치 감지가 가능한 레이저 프로젝터.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중에서 선택된 어느 한 항에 있어서,
    상기 IR 광원은 0.8~1.5㎛ 파장으로 구성되는 것을 특징으로 하는 위치 감지가 가능한 레이저 프로젝터.
  5. 제 1항 내지 제 3항 중에서 선택된 어느 한 항에 있어서,
    상기 투사 렌즈로부터 출사되는 이미지를 근거리에 투사하는 이미지 복제 광학부(50)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 위치 감지가 가능한 레이저 프로젝터.
  6. 네 귀퉁이에 각각 형성되는 기준 영상과 일정한 간격으로 형성되는 격자 무늬 패턴 영상을 IR 광으로 스크린에 디스플레이하는 제1단계와,
    상기 네 귀퉁이에 각각 형성되는 기준 영상을 수광하고, 수광된 각 기준 영상의 중심점(PUL, PUR, PBL, PBR)을 구하는 제2단계와,
    중심점 PUL와 PUR 사이의 거리(UH), 중심점 PBL과 PBR 사이의 거리(BH), PUL과 PBL 사이의 거리(LV), 및 PUR과 PBR 사이의 거리(RV)를 산출하는 제3단계와,
    상기 격자 무늬 패턴의 가로선과 세로선이 만나는 각 꼭지점 좌표를 산출하는 제4단계와,
    투사된 영상에 위치되는 손가락에 의해 변형되는 패턴의 각 꼭지점 좌표를 산출하는 제5단계와,
    상기 제4단계와 상기 제5단계의 각 꼭지점의 좌표값의 차이로부터 손가락의 위치를 판별하는 제6단계를 포함하는 레이저 프로젝터를 이용한 위치 감지 방법.
KR1020140160862A 2013-11-29 2014-11-18 위치 감지가 가능한 레이저 프로젝터 및 이를 이용한 위치 감지 방법 KR20150062952A (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20130146920 2013-11-29
KR1020130146920 2013-11-29

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20150062952A true KR20150062952A (ko) 2015-06-08

Family

ID=53500842

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020140160862A KR20150062952A (ko) 2013-11-29 2014-11-18 위치 감지가 가능한 레이저 프로젝터 및 이를 이용한 위치 감지 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20150062952A (ko)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106444240A (zh) * 2015-08-04 2017-02-22 深圳市绎立锐光科技开发有限公司 投影系统
WO2018203595A1 (ko) * 2017-05-04 2018-11-08 임성현 터치 인터랙션이 가능한 프로젝터
KR20180122810A (ko) * 2017-05-04 2018-11-14 임성현 터치 인터랙션이 가능한 프로젝터
KR20180122811A (ko) * 2017-05-04 2018-11-14 임성현 터치 인터랙션이 가능한 프로젝터

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106444240A (zh) * 2015-08-04 2017-02-22 深圳市绎立锐光科技开发有限公司 投影系统
WO2018203595A1 (ko) * 2017-05-04 2018-11-08 임성현 터치 인터랙션이 가능한 프로젝터
KR20180122810A (ko) * 2017-05-04 2018-11-14 임성현 터치 인터랙션이 가능한 프로젝터
KR20180122811A (ko) * 2017-05-04 2018-11-14 임성현 터치 인터랙션이 가능한 프로젝터

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9521276B2 (en) Portable projection capture device
US20140139668A1 (en) Projection capture system and method
CN102508578B (zh) 投影定位装置及方法、交互系统和交互方法
CN103299259A (zh) 检测装置、输入装置、投影机以及电子设备
US8970693B1 (en) Surface modeling with structured light
JP2017514232A (ja) 双方向ディスプレイスクリーン用の圧力、回転およびスタイラス機能
CN109782435B (zh) 多场景空气成像和交互系统
TR201811449T4 (tr) Üç boyutlu nesnelerin doğrusal boyutlarını gözetlemek için yöntem.
CN104978077B (zh) 一种交互方法及系统
KR20150062952A (ko) 위치 감지가 가능한 레이저 프로젝터 및 이를 이용한 위치 감지 방법
US20140240228A1 (en) User interface display device
WO2018078777A1 (ja) 空中映像表示システム、波長選択結像装置、映像表示装置、及び空中映像表示方法
JP2016045588A (ja) データ処理装置、データ処理システム、データ処理装置の制御方法、並びにプログラム
US9329679B1 (en) Projection system with multi-surface projection screen
US20150227261A1 (en) Optical imaging system and imaging processing method for optical imaging system
CN101587404A (zh) 基于摄像头的后定位装置和方法及其应用
CN104735378B (zh) 投影装置以及投影方法
KR20090116544A (ko) 적외선 카메라 방식의 공간 터치 감지 장치, 방법 및스크린 장치
JP2006350452A (ja) 撮影表示装置およびそのキャリブレーションデータ算出方法
KR20130105711A (ko) 대화식 디스플레이
US20060132459A1 (en) Interpreting an image
CN101620485B (zh) 一种光源定位装置和方法
KR100917615B1 (ko) 한 대의 카메라를 이용한 최소 오차를 갖는 레이저 빔의위치 검출 방법 및 장치
Ahsan et al. Interactive white board using gestures with KINECT
JP6740614B2 (ja) 物体検出装置、及び物体検出装置を備えた画像表示装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E90F Notification of reason for final refusal
E601 Decision to refuse application