KR20160087654A - 몰입감 디스플레이 시스템 및 그 동작 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 디스플레이 시스템은 사용자의 인체에 착용되는 적어도 하나의 위치감지부, 상기 사용자의 움직임과 연동되어 이동하는 상기 위치감지부를 센싱하는 동작인식 센싱부, 상기 사용자의 움직임에 대응하는 적응 영상을 실현하도록, 상기 동작인식 센싱부에서 센싱한 데이터에 기초하여 상기 위치감지부에 대한 위치 측정값을 산출하고 상기 측정값에 따라 보정된 영상 출력값을 산출하는 제어부 및 상기 제어부에서 산출한 상기 영상 출력값에 따라 상기 사용자의 움직임에 실시간으로 연동하는 적응영상을 표시하고, 상기 사용자의 위치에 따라 상기 사용자의 시야각을 커버할 수 있는 곡면 디스플레이부를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 디스플레이 시스템은 사용자가 영상을 시청하는 과정에서 사용자의 시야각을 커버할 수 있는 곡면 형상의 디스플레이를 구현하여, 사용자가 시청하는 영상에 대한 몰입감 또는 집중도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

몰입감 디스플레이 시스템 및 그 동작 방법{IMMERSIVE DISPLAY SYSTEM AND THE METHOD THEREOF}

본 발명은 디스플레이 시스템 및 그 동작방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 몰입감 및 집중도를 증대할 수 있도록 사용자의 시야각을 커버하는 디스플레이 및 사용자의 움직임에 반응하는 디스플레이 시스템 및 그 동작방법에 관한 것이다.

정보화시대가 급속히 발전함에 따라 대화면을 구현하는 디스플레이 시스템의 중요성이 강조되고 있다. 이러한 디스플레이 시스템의 일 예로, 영상을 확대하여 투사하는 프로젝터 및 상기 프로젝터로부터 투사되는 영상을 일정 크기의 대화면에 디스플레이하는 프로젝션 스크린을 구비하는 프로젝션 시스템이 있다.

또한, 최근에는 디스플레이 성능이 중요시됨에 따라, 프로젝션 스크린에 대한 다양한 구조적 개선들이 시도 및 적용되고 있다.

예를 들어, 기존의 프로젝터 스크린은 시야각의 확보의 한계를 가지고 있어서 사용자가 영상을 시청하는 동안 몰입감 및 현장감을 충분히 전달하지 못하였다. 따라서 상기 한계점을 개선한 어느 정도 굴곡된 스크린을 이용하거나 플렉시블 디스플레이를 제공하여 사용자에게 영상에 집중할 수 있도록 제공하고 있다. 또한, 최근에는 안경 등을 통하여 인간의 시야각을 확보하면서 영상을 시청할 수 있도록 하고 있다.

그러나 상기 종래 기술에 따르면, 사용자의 시야각을 완전히 커버할 수 있는 플렉시블한 디스플레이는 구현되지 않았으며, 굴곡이 이루어진 스크린의 경우에도 시야각이 보장되지 않아 사용자가 영상에 집중할 수 있는 몰입감 또는 집중 여부에 한계가 있었다. 또한, 얼굴에 착용하는 장비는 사용자에게 지속적인 시청에 대한 거부감을 느끼게 하였고, 별도의 장비없이는 영상을 감상하는 사용자의 시야각을 완전히 커버할 수 없는 문제점이 있었다.

대한민국 공개특허공보 제 10-2013-0115005호

본 발명의 목적은 사용자의 시야각을 커버할 수 있는 곡면 형상의 스크린을 이용하여 사용자가 영상을 감상할 때, 몰입감을 증대하고자 함에 있다.

또한, 본 발명의 목적은 사용자의 사소한 움직임에 따라 즉각적으로 반응하는 디스플레이 시스템을 구축하여, 사용자가 영상을 시청시 화면이 잘리거나 왜곡되는 불편함을 극복하고자 함에 있다.

본 발명에 따른 디스플레이 시스템은 사용자의 인체에 착용되는 적어도 하나의 위치감지부; 상기 사용자의 움직임과 연동되어 이동하는 상기 위치감지부를 센싱하는 동작인식 센싱부; 상기 사용자의 움직임에 대응하는 적응 영상을 실현하도록, 상기 동작인식 센싱부에서 센싱한 데이터에 기초하여 상기 위치감지부에 대한 위치 측정값을 산출하고 상기 측정값에 따라 보정된 영상 출력값을 산출하는 제어부; 및 상기 제어부에서 산출한 상기 영상 출력값에 따라 상기 사용자의 움직임에 실시간으로 연동하는 적응영상을 표시하고, 상기 사용자의 위치에 따라 상기 사용자의 시야각을 커버할 수 있는 곡면 디스플레이부를 포함한다.

그리고 상기 제어부는 상기 동작인식 센싱부를 통하여 추적된 상기 위치감지부의 위치 변화를 통해 위치 측정값을 처리하는 데이터 처리부; 상기 처리된 데이터에 따라 상기 곡면 디스플레이부 영상 이미지를 상기 위치감지부의 움직임에 대응하여 보정된 값으로 출력하는 영상 처리부 및 상기 보정된 영상 출력값을 상기 곡면 디스플레이부로 전송하는 데이터 전송부를 포함할 수 있다.

그리고 상기 동작인식 센싱부는 상기 사용자의 인체에 착용된 적어도 하나의 위치감지부에 광을 제공하는 광원과 상기 제공된 광에 따라 감지된 상기 위치 감지부의 움직임을 추적 또는 관측하고, 상기 추적 또는 관측된 데이터를 상기 제어부로 전송하는 카메라를 포함할 수 있다.

또한, 상기 곡면 디스플레이부는 구면의 일정면에 해당하는 곡면스크린을 포함할 수 있으며, 상기 제어부에서 보정된 영상 출력값을 바탕으로 상기 곡면스크린에 이미지를 투영하도록 적어도 하나의 프로젝터를 포함할 수 있다.

또한, 상기 곡면스크린의 수평 시현범위는 120~180도를 가질 수 있고, 수직 시현범위는 수평선을 기준으로 상향(25°) 하향(25°)를 가질 수 있다.

또한, 상기 적어도 하나의 프로젝터는 투사 영상을 투사광으로 변환하고 상기 투사광을 상기 곡면스크린에 투사하는 투사부; 상기 곡면스크린에 대한 상기 투사광의 광축의 경사각을 사용하여 상기 곡면스크린 표면 상에 표시된 상기 투사 영상의 왜곡을 보정하고, 상기 보정된 투사 영상을 상기 투사 유닛으로 공급하는 보정부를 포함할 수 있다.

더욱이, 본 발명에 따른 디스플레이 시스템은 지지프레임을 더 포함하며, 상기 지지프레임은 상기 사용자의 전면 또는 측면을 감싸도록 설치되고, 상기 각각의 전면 또는 측면의 테두리는 곡면의 형상을 가질 수 있다.

또한, 상기 지지프레임은 상기 사용자가 영상을 시청할 수 있는 전면에 배치되고, 상기 곡면스크린을 지지하는 곡면스크린 지지프레임; 상기 곡면스크린 지지프레임 상측에 배치되며, 적어도 하나의 프로젝트 또는 센싱부가 설치되는 상측 지지프레임; 및 상기 곡면스크린 지지프레임 외측에 배치되며, 외부와 차단이 가능한 차단막이 설치된 측면 지지프레임을 포함할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 디스플레이 시스템은 상기 곡면 디스플레이부 하부에 배치되며, 상기 사용자가 가상공간에서 이동하는 감각을 가질 수 있도록 사용자의 수평 또는 수직 방향의 움직임에 대하여 접촉면을 제공하는 스테이지부를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 디스플레이 시스템 동작 방법은 사용자의 인체에 적어도 하나의 위치감지부를 착용하는 단계; 동작인식 센싱부에서 상기 사용자의 움직임과 연동되어 이동하는 상기 위치감지부를 센싱하는 단계; 상기 사용자의 움직임에 대응하는 적응 영상을 실현하도록, 상기 동작인식 센싱부에서 센싱한 데이터에 기초하여 상기 위치감지부에 대한 위치 측정값을 산출하고 상기 측정값에 따라 보정된 영상 출력값을 산출하는 단계; 및 상기 사용자의 위치에 따라 상기 사용자의 시야각을 커버할 수 있는 곡면 디스플레이부에서 상기 산출한 영상 출력값에 따라 사용자의 움직임에 실시간으로 연동하는 적응영상을 표시하는 단계를 포함할 수 있다.

또한, 상기 보정된 영상 출력값을 산출하는 단계는 데이터 처리부에서 상기 동작인식 센싱부를 통하여 추적된 상기 위치감지부의 위치 변화를 통해 위치 측정값을 처리하는 단계; 영상 처리부에서 상기 처리된 데이터에 따라 상기 곡면 디스플레이부 영상 이미지를 상기 위치감지부의 움직임에 대응하여 보정된 값으로 출력하는 단계; 및 데이터 전송부에서 상기 보정된 영상 출력값을 상기 곡면 디스플레이부로 전송하는 단계를 포함할 수 있다.

더욱이, 상기 위치감지부를 센싱하는 단계는 상기 사용자의 인체에 착용된 적어도 하나의 위치감지부에 광을 제공하는 단계 및 상기 제공된 광에 따라 감지된 상기 위치 감지부의 움직임을 추적 또는 관측하고, 상기 추적 또는 관측된 데이터를 상기 데이터 처리부로 전송하는 단계를 포함할 수 있다.

또한, 곡면 디스플레이부는 상기 보정된 영상 출력값을 바탕으로 이미지를 표시하는 곡면스크린을 포함하고, 상기 곡면스크린의 수평 시현범위는 120~180도 또는 상기 곡면스크린의 수직 시현범위는 수평선을 기준으로 상향 또는 하향으로 22~28도를 가질 수 있다.

기타 실시 예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

본 발명에 따른 디스플레이 시스템은 사용자가 영상을 시청하는 과정에서 사용자의 시야각을 커버할 수 있는 곡면 형상의 디스플레이를 구현하여, 사용자가 시청하는 영상에 대한 몰입감 또는 집중도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 디스플레이 시스템은 사용자의 미세한 움직임이 영상이 실시간으로 반영되어 화면에 표시됨에 따라, 사용자의 자세 변동으로 인해 발생되는 화면 잘림 현상이나 화면 크기 변경 등의 불편함을 해소할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 시스템의 주요 구성을 도시한 블록도이다.
도 2는 착석한 사용자에 적용 가능한 도 1의 디스플레이 시스템을 도시한 사시도이다.
도 3은 직립한 사용자에 적용 가능한 도 1의 디스플레이 시스템을 도시한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 의한 곡면스크린의 수평 시현범위를 나타낸 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 의한 곡면스크린의 수직 시현범위를 나타낸 단면도이다.
도 6 본 발명의 다른 실시예에 의한 곡면스크린의 수직 시현범위를 나타낸 단면도이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 의한 사용자 머리의 움직임에 따른 영상의 움직임을 나타낸 간략도이다.
도 8은 본 발명은 다른 실시예에 의한 사용자 머리의 움직임에 따른 영상의 움직임을 나타낸 간략도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 시스템의 동작방법을 제시한 순서도이다.

이하, 본 발명의 실시 예에 따른 디스플레이 시스템 및 그 동작방법에 대해 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 그러나 본 실시예의 이하에서 개시되는 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.

따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에 있어서 이를 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 시스템의 주요 구성을 도시한 블록도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 디스플레이 시스템(10)은 위치감지부(100), 동작인식 센싱부(200), 제어부(300) 및 곡면 디스플레이부(400)를 포함하여 구성될 수 있다.

여기서 위치감지부(100)는 사용자(U) 인체에 부착되어 사용자(U)의 위치를 감지한다. 동작인식 센싱부(200)는 디스플레이 시스템(10) 공간 상에 위치하는 사용자(U)의 자세 및 운동 정보를 감지할 수 있다. 그리고 제어부(300)는 사용자(U)의 움직임에 따라 화면의 이동 및 크기를 변경할 수 있는 적응 영상을 실현하도록 제어한다. 또한, 곡면 디스플레이부(400)는 사용자(U)가 시청 가능한 영상을 제공하는 역할을 수행한다.

이하에서는 디스플레이 시스템(10)의 주요 구성요소에 대해 보다 구체적으로 설명한다.

도 2는 착석한 사용자에 적용 가능한 도 1의 디스플레이 시스템을 도시한 사시도이며, 도 3은 직립한 사용자에 적용 가능한 도 1의 디스플레이 시스템을 도시한 사시도이다.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 위치감지부(100)는 사용자의 인체에 착용되어 사용자(U)의 위치를 감지한다. 위치감지부(100)는 인체의 각 부위에 부착할 수 있는 적어도 하나 이상의 소형 감지장치로 구비될 수 있으며, 사용자(U)가 착용하는 모자, 안경, 헬멧 및 헤드셋 등에 부착 가능하도록 설계될 수도 있다. 예를 들어, 위치감지부(100)는 적외선 카메라에 의해 추적이 가능한 마커일 수 있으며 그 외에도 사용자(U)의 움직임을 인식하여 동작인식 센싱부(200)로 전달할 수 있는 다양한 인식 칩 일 수 있다.

도 2의 경우 사용자(U)가 의자에 착석한 자세에 적용가능한 시스템인 바, 상체에 한정한 위치감지부(100)가 설치될 수 있으나, 도 3의 경우 사용자(U)가 직립한 상태에서 다양한 움직임이 일어 날 수 있도록 하체에도 추가적으로 위치감지부(100)의 착용이 요구될 수 있다.

동작인식 센싱부(200)는 사용자(U)의 움직임과 연동되어 이동하는 위치감지부(100)를 센싱하는 역할을 수행한다. 동작인식 센싱부(200)는 사용자(U)의 움직임을 추적 또는 관측하고, 상기 추적 또는 관측을 좀 더 수월하게 할 수 있도록 사용자(U)의 상측에 설치된 지지프레임(500)에 설치될 수 있다.

동작인식 센싱부(200)는 사용자(U)를 향해 광을 제공하는 광원(210)과 광원(210)을 제공함으로써 확인된 위치감지부(100)를 관측하는 카메라(220)를 포함할 수 있다.

구체적으로, 광원(210)은 사용자(U)의 상측에 배치된 지지프레임(500)에 고정설치 될 수 있으며, 사용자(U)의 인체에 착용된 적어도 하나의 위치감지부(100)에 광을 제공할 수 있도록 적어도 하나 이상 배치될 수 있다. 도 2 및 도 3에서는 상기 광원(210)은 곡면스크린(420) 상측에 하나 배치되어 있으나, 사용자(U)의 다양한 위치에 착용된 다수개의 위치감지부(100)를 정확히 비추기 위하여 지지프레임(500)의 다양한 위치에 복수개로 설치될 수 있음은 당연하다.

또한, 카메라(220)는 사용자(U)의 상측에 배치된 지지프레임(500)에 고정설치 될 수 있으며, 상기 광원(210)을 통하여 사용자(U)에게 광이 제공된 상태에서 사용자(U)의 인체에 착용된 적어도 하나의 위치감지부(100)의 위치를 실시간으로 추적 또는 관측할 수 있다. 이후, 추적 또는 관측된 위치감지부(100)의 위치 데이터를 제어부(300)로 전송할 수 있다. 광원(210)과 마찬가지로 카메라(220)는 사용자(U)의 다양한 위치에 착용된 다수개의 위치감지부(100)를 정확히 추적 또는 관측하기 위하여 지지프레임(500)의 다양한 위치에 복수개로 설치될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따라, 광원(210)은 적외선 조명(IR조명)일 수 있으며, 상기 위치감지부(100)가 마커를 사용하는 경우 적외선 조명이 마커를 비추면 적외선 카메라가 마커를 인지하고 XYZ축으로 직선 이동 또는 회전 운동하는 사용자(U)의 움직임을 추적할 수 있다. 적외선 카메라는 USB(universal serial bus)를 이용하여 상기 마커를 통한 위치 데이터를 제어부(300)로 전송할 수 있다.

제어부(300)는 사용자(U)의 움직임에 대응하는 적응 영상을 실현시키기 위하여, 상기 동작인식 센싱부(200)의 정보를 받아 곡면 디스플레이부(400)가 표시하는 영상을 제어하는 역할을 수행한다. 제어부(300)는 센싱부(200)의 정보를 무선 또는 유선으로 전달받을 수 있는바, 지지프레임(500) 내부 또는 지지프레임(500) 상에 설치되거나, 지지프레임(500)과 일정 거리를 유지한 장소에 별도로 설치될 수 있다.

제어부(300)는 동작인식 센싱부(200)에서 센싱한 데이터에 기초하여, 위치감지부(100)에 대한 위치 측정값을 산출하고 상기 측정값에 따라 보정된 영상 출력값을 산출할 수 있다.

따라서 제어부(300)는 위치감지부(100)의 위치 변화 정도를 측정하는 데이터 처리부(310)와 데이터 처리부(310)에서 처리된 값을 이용하여 영상의 위치 및 크기를 변동할 수 있도록 보정된 영상 출력값을 계산하는 영상 처리부(320)와 상기 보정된 영상 출력값을 곡면 디스플레이부(400)로 전달하는 데이터 전송부(330)를 포함할 수 있다.

구체적으로, 데이터 처리부(310)는 동작인식 센싱부(200)를 통하여 추적 또는 관측된 위치감지부(100)의 위치정보를 전달받아 위치감지부(100)가 변화한 위치 측정값을 처리할 수 있다. 위치감지부(100)는 사용자(U)의 인체 일부분에 착용되어 착용 부분의 직선 또는 회전 운동을 감지하고 동작인식 센싱부(200)에서 이를 확인하여 데이터 처리부(310)로 전달하면, 데이터 처리부(310)는 각 동작의 이동 거리 및 반경을 추적하고 계산할 수 있다. 예를 들어, 머리가 좌측으로 이동하여 시선 방향이 바뀐 경우 머리가 좌측으로 이동한 거리 및 회전 반경이 어느 정도 변화했는지 계산하여 발생한 측정값을 산출하고 상기 데이터 값을 영상 처리부(320)에 전달한다.

이후, 영상 처리부(320)는 상기 데이터 처리부(310)에서 전달받은 측정값을 바탕으로 곡면 디스플레이부(400)에 적응영상을 표시할 수 있도록, 상기 측정값을 확인하고 계산하여 기존 영상을 보정된 영상으로 변환할 수 있는 데이터 값(영상 출력값)을 산출할 수 있다. 상기 보정된 영상 출력값은 위치감지부(100)의 움직임에 대응하여 영상의 몰입감이 유지될 수 있도록, 시선이 곡면스크린(420)에 가까이 다가가면 영상이 작아지고 시선이 곡면스크린(420)에서 멀어지면 곡면스크린(420)에 투영된 영상이 커지도록 고려하여 산출할 수 있다.

그리고 상기 영상 출력값이 산출되면, 데이터 전송부(330)는 영상 출력값을 곡면 디스플레이부(400)로 전송한다. 영상 출력값은 위치감지부(100)의 변화에 맞춰 보정된 영상 보정 데이터 값에 해당하며, 무선 또는 유선으로 곡면 디스플레이부(400)에 전송하여 사용자(U)의 움직임 반응에 즉각적으로 영상이 반응할 수 있도록 한다.

도 2의 경우 사용자(U)가 의자에 착석한 자세인 바, 상체에 한정한 위치감지부(100)에 따른 적응 영상을 구현하기 위한 제어부(300)의 데이터 처리, 영상 처리 및 데이터 전달 등을 이용할 수 있으나, 도 3의 경우 사용자(U)가 직립한 상태에서 다양한 움직임이 일어 날 수 있어 하체에도 추가적으로 위치감지부(100)의 착용이 요구되며 하체의 움직임에 따른 적응 영상을 구현하기 위한 제어부(300)의 데이터 처리, 영상 처리 및 데이터 전달 등을 활용할 수 있다.

곡면 디스플레이부(400)는 제어부(300)에서 전달받은 영상 출력값에 따라 적응영상을 표시하고, 사용자(U)의 시야각을 커버하여 사용자(U)가 영상을 감상하는 도중에 몰입감 또는 집중도를 향상시킬 수 있는 역할을 수행한다.

곡면 디스플레이부(400)는 영상을 표시하는 곡면스크린(420)과 곡면스크린(420)에 이미지를 투영하는 적어도 하나의 프로젝터(410)를 포함할 수 있다.

구체적으로, 곡면스크린(420)은 사용자의 시야각을 커버할 수 있도록 일정 길이 이상의 곡면으로 형성되며, 사용자(U)가 곡면스크린(420) 내측에 위치하는 경우, 사용자(U)로부터 소정의 간격을 유지하면서 사용자(U)를 둘러싸도록, 상기 사용자(U)의 외측 방향으로 구의 일부 형상을 가지도록 설치될 수 있다. 즉, 곡면스크린(420)은 구면의 일정 외면을 절단한 형상을 가질 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따르면, 곡면스크린(420)은 사용자(U)의 시야각을 커버할 수 있는 구의 일정 단면으로 구성하고 있으나, 이 외에 사용자(U)의 시야각이 커버될 수 있는 다양한 곡면 형상인 부채꼴 및 원통의 일부 형상 등으로 구성될 수 있음은 당연하다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 곡면스크린(420)은 사용자(U)의 시선이 처리되는 전면에 배치되며, 사용자(U)의 자세에 따라 변하는 시선을 맞추어 곡면스크린(420)이 설치되는 높이가 변경될 수 있다.

프로젝터(410)는 제어부(300)의 데이터 전송부(330)에서 전송받은 데이터 값인 영상 출력값을 바탕으로 곡면스크린(420)에 보정된 이미지를 실시간 투영하도록 적어도 하나 이상으로 배치될 수 있다. 사용자(U)의 얼굴 또는 다른 신체 일부의 위치보정 및 컨텐츠와 연동한 제어부(300)에서 생성한 데이터 값을 투사광으로 변환하고 곡면스크린(420) 전체에 광을 투영하여야 한다. 따라서 프로젝터(410) 자체의 시야각을 반영하여 일정간격이 가진 평행한 위치 두 개 이상에 배치될 수 있다. 또한 사용자(U)의 위치에 따른 방해 또는 간섭을 최소한 덜 받을 수 있도록 사용자(U) 상측에 배치된 지지프레임(500)에 고정 설치될 수 있다.

프로젝터(410)는 투사 영상을 투사광으로 변환하고 상기 투사광을 곡면스크린에 투사하는 투사부(411)와 곡면스크린(420)에 대한 투사광의 광축의 경사각을 사용하여 곡면스크린(420) 표면 상에 표시된 투사 영상의 왜곡을 보정하는 보정부(412)를 포함할 수 있다.

도 2 및 3을 참조하면, 본 발명의 일실시 예를 통해 곡면스크린(420)은 통해 사용자(U)의 시야각을 전면 커버할 수 있도록 배치되고, 상기 곡면스크린(420) 전면에 투사광을 투사할 수 있도록 두 개의 프로젝터(410)를 배치할 수 있다. 두 개의 프로젝터(410)를 이용하는 경우 각각의 프로젝터가 투사하는 투사광이 서로 겹치거나 왜곡이 일어나지 않도록 각각의 투사광을 보정할 수 있는 보정부(412)가 필요하다. 따라서 본 발명은 투사광의 광축의 경사각을 사용하여 곡면스크린(420) 표면 상에 투영된 영상의 왜곡을 보정할 수 있다. 다만, 광축의 경사각을 사용하여 왜곡 또는 정사보정을 할 수 있을 뿐만 아니라 다양한 프로세스를 이용하여 화면의 왜곡 또는 정사보정을 행할 수 있으며, 이는 공지기술로 널리 알려진 다양한 방법을 사용할 수 있는바 생략한다.

또한, 곡면스크린(420)의 형태에 따라 스크린의 모든 면에 투사광에 투사될 수 있도록 프로젝터(410)의 개수와 설치 위치는 다양하게 변경할 수 있다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 의한 곡면스크린의 수평 시현범위를 나타낸 단면도이다.

도 5는 본 발명의 일실시예에 의한 곡면스크린의 수직 시현범위를 나타낸 단면도이며, 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 의한 곡면스크린의 수직 시현범위를 나타낸 단면도이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 상측에서 디스플레이 시스템(10)의 곡면스크린(420)을 바라보면, 곡면스크린(420)은 사용자(U)의 눈을 중심으로 대략 120 내지 180도 반경의 수평 시현범위를 가지도록 배치될 수 있다. 사람이 미동하지 않은 상태에서 상하 시야각은 대략 45도이다. 좌우 시야각은 대략 90도 정도이며 합이 대략 180도 정도로 확인되며, 물체가 바로 옆에 있는 경우 어느 정도 감지가 될 수 있다. 눈알을 굴릴 경우 시야각은 좌우 합쳐서 대략 200 내지 220도 정도로 확인될 수 있다. 그러나 다수의 연구 자료에 의하면, 몰입도는 시야 범위 20도에서 증가하기 시작하여 80도~120도 정도에서 포화하는 것으로 알려져 있다.

본 발명의 일 실시예의 경우 곡면스크린(420)의 수평 시현범위는 대략 150도 정도로 설정하였으며, 측면을 외부와 차단된 벽인 차단막(531)을 사용하여 배치하였다. 따라서 사용자(U)가 곡면스크린(420)의 정면을 향하여 영상을 인식하는 경우, 사용자(U)의 시야각의 대부분을 커버할 수 있으며, 시야가 아닌 인지에 해당하는 감각에 해당하는 수평시현범위 대략 150 내지 180도에 해당하는 부분을 차단막(531)으로 설계하여 사용자(U)의 다른 인지감각이 발휘되지 않도록 하였다. 따라서 사용자(U)가 상기 곡면스크린(420)으로 영상을 시청하는 경우, 시야가 정확하게 인지하는 부분은 완벽하게 스크린으로 커버될 수 있다. 또한, 그 이외 인지 가능영역에 대해 별도의 움직임이 일어나지 않도록 차단막(531)을 설치하여 사용자(U)는 영상 시청시 몰입감 또는 현장감을 최대로 높일 수 있다.

더욱이 상기 설명한대로, 사용자(U)의 좌우 또는 회전 움직임에 따라 곡면스크린의 영상이 실시간으로 동시에 이동하여 사용자(U)는 화면에 집중할 수 있는 현장감을 더욱 극대화할 수 있다.

도 5는 사용자(U)가 앉은 자세에서 곡면스크린(420)을 통해 영상을 감상할 수 있는 모습을 나타내었으며, 도 6은 사용자(U)가 직립 상태 또는 이동 상태에서 곡면스크린(420)을 통해 영상을 감상할 수 있는 모습을 나타내었다.

도 5 및 6을 참조하면, 사용자(U)의 수직 시야각을 커버할 수 있는 수직 시현범위를 수평선을 기준으로 상향으로 대략 22 내지 28도로 설정할 수 있으며, 수평선을 기준으로 하향으로 대략 22 내지 28도로 설정할 수 있다.

본 발명의 일 실시예의 경우 곡면스크린(420)의 수직 시현범위는 수평선을 기준으로 상향으로 +25도, 수평선을 기준으로 하향으로 -29도 정도로 설정하였다, 따라서 사용자(U)가 곡면스크린(420)의 정면을 향하여 영상을 인식하는 경우, 사용자(U)의 시야각의 대부분을 커버할 수 있으며, 몰입감 또는 현장감을 최대로 높일 수 있다. 더욱이 상기 설명한대로, 사용자(U)의 상하 또는 회전 움직임에 따라 곡면스크린의 영상이 실시간으로 동시에 이동하여 사용자(U)는 화면에 집중할 수 있는 현장감을 더욱 극대화할 수 있다.

다시 도 3 및 도 6을 참조하면, 사용자(U)가 직립 상태에서 사용자(U)의 접촉면을 제공하는 스테이지부(600)를 통해 몰입감 및 현장감을 증대할 수 있는 디스플레이 시스템(10)을 구현하고 있다.

스테이지부(600)는 곡면 디스플레이부(400) 하부 또는 지지프레임(500) 하측에 배치되며, 사용자(U)가 가상공간에서 이동하는 감각을 가질 수 있도록 사용자(U)의 수평 또는 수직 방향의 움직임에 대하여 접촉면을 제공할 수 있다.

또한, 본 실시예에 따른 스테이지부(600)의 상면은 마찰 계수가 매우 낮게 구성될 수 있다. 따라서 사용자가 스테이지부(600) 상면에 위치한 상태에서 수평 방향으로 이동하기 위한 움직임을 취하더라도, 사용자(U)의 신체(예를 들어, 신발의 바닥)와 스테이지(600) 상면 사이에서는 수평 방향으로 이동하기 위한 마찰력이 거의 발생하지 않도록 설계할 수 있다.

또한, 사용자(U)가 영상을 시청하는 환경에서 보행하는 것을 예로 들면, 사용자(U)는 스테이지부(600) 상에서 일반적인 보행 동작을 수행하고 발을 딛을 때마다 스테이지부(600) 상면과 접촉하고 이에 따른 움직임이 위치감지부(100)에 의해 관측 및 센싱을 통해 곡면스크린(420)에 투영되는 영상이 일정한 크기와 방향을 유지하면서 이루어질 수 있다.

다시 도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 디스플레이 시스템(10)은 지지프레임(500)을 더 포함할 수 있다.

본 실시예에 따르면 지지프레임(500)은 디스플레이 시스템(10)을 구비하는 각 들이 설치되는 뼈대가 된다. 지지프레임(500)의 전반에 걸쳐 각각의 구성 유닛들을 연결 및 지지하고 있으며, 지지프레임(500) 내에서 일정 영역의 수용공간을 형성하여 사용자(U)가 몰입감을 가지고 영상을 시청할 수 있는 장소를 제공할 수 있다.

상기 지지프레임(500)은 사용자(U)의 전면 또는 측면을 감싸도록 설치되며, 상기 각각의 전면 또는 측면의 테두리는 곡면의 형상을 가질 수 있다.

지지프레임(500)은 사용자(U)의 전면에 배치되어 디스플레이 시스템(10)의 골격을 형성하는 디스플레이 지지프레임(500), 사용자(U)의 상측에 배치된 상측 지지프레임(520)을 포함할 수 있다. 또한, 사용자(U)의 외측에 배치되어 외부와 차단가능한 차단막(531)이 설치된 측면 지지프레임(530)를 포함할 수 있다.

구체적으로, 곡면스크린 지지프레임(510)은 곡면스크린(420)이 안정적으로 설치될 수 있도록 곡면스크린(420)과 적어도 하나 이상의 연결부를 구비할 수 있다. 또한, 사용자(U)의 앉은 자세 또는 직립 자세에 따라 높낮이를 변경할 수 있는 승강부(미도시)를 포함할 수 있다.

상측 지지프레임(520)은 디스플레이 시스템(10)의 상부 뼈대를 형성하며, 곡면스크린(420)에 투사광을 투사하는 프로젝터(410) 또는 사용자(U)의 움직임을 추적 또는 관측하는 광원(210) 및 카메라(220) 등이 설치될 수 있다. 사용자(U)의 움직임을 보다 정확하게 관측하거나 사용자(U)에 투사광이 간섭받지 않고 정확히 곡면스크린(420)에 영상을 표시하기 위하여 프로젝터(401) 또는 센싱부(200)는 사용자(U)의 상측부에서 빔을 쏘아주는 것이 바람직하다.

측면 지지프레임(530)은 곡면스크린(420) 및 상측 지지프레임(520)과 연결되며, 사용자(U)의 외측에 배치될 수 있다. 또한, 외부와 차단이 가능하도록 가림막과 같은 역할인 차단막(531)이 설치될 수 있다. 측면 지지프레임(530)은 사용자(U)의 좌측 및 우측 모두 설치되는 것이 바람직하며, 사용자(U)의 외부 인지 범위를 완전히 차단하고 영상에 몰입할 수 있도록 수용공간을 형성할 수 있다.

또한, 사용자(U)의 직립 및 이동형태에 적합하도록 측면 지지프레임(530)은 높낮이를 조절할 수 있으며, 하체부분에 대한 벽은 자유롭게 제거할 수 있다.

각 지지프레임(500)의 모서리 또는 테두리 부분은 사용자(U)가 지나갈 때, 인체가 손상되지 않도록 곡면 형상을 구비하거나 탄성재질로 구성할 수 있다.

도 7은 본 발명의 일실시예에 의한 사용자의 머리의 움직임에 따른 영상의 움직임을 나타낸 간략도이며, 도 8은 본 발명은 다른 실시예에 의한 사용자의 머리의 움직임에 따른 영상의 움직임을 나타낸 간략도이다. 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 시스템의 동작방법을 제시한 순서도이다.

도 7 및 도 9를 참조하면, 사용자(U)는 인체에 적어도 하나의 위치감지부(100)를 착용한다(S10). 그리고 위치감지부(100)를 착용한 상태로 의자에 착석한 후, 곡면 스크린(420)에 투영된 영상을 시청할 수 있다.

이후, 사용자(U)의 머리를 좌측으로 수평 및 회전 운동하는 경우, 센싱부(200)에서 사용자(U)의 머리 영역에 장착된 위치감지부(100)의 위치 변화를 센싱한다(S20).

센싱된 정보를 바탕으로 제어부(300)는 위치감지부(100)의 위치 변화에 맞춰서 사용자(U)가 시청하는 화면에 적응 영상을 실현하도록, 즉, 영상의 크기 및 위치가 변화하도록 계산된 영상 출력값을 산출한다(S30). 출력된 데이터 값을 적어도 하나의 프로젝터(410)에 무선 또는 유선으로 전송하고 프로젝터(410)는 투사영상을 광으로 변환하여 투사광은 곡면 스크린(420)에 투사한다(S40).

상기 과정은 실시간으로 연동되어 이루어지는 바, 사용자(U)의 움직임에 맞추어 화면 영상이 즉각적으로 움직일 수 있다. 더욱이, 사용자(U)의 시야각을 커버하는 곡면 스크린의 영향에 따라 사용자(U)는 영상을 시청하면서 몰입감 및 현장감을 더욱 크게 느낄 수 있게 된다.

도 8 및 도 9를 참조하면, 사용자(U)의 머리를 전후 방향으로 수평 및 회전 운동하는 경우, 센싱부(200)에서 사용자(U)의 머리 영역에 장착된 위치감지부(100)의 위치 변화를 센싱한다.

센싱된 정보를 바탕으로 제어부(300)는 위치감지부(100)의 위치 변화에 맞춰서 사용자(U)가 시청하는 화면에 적응 영상을 실현하도록, 즉, 영상의 크기 및 위치가 변화하도록 계산된 영상 출력값을 산출한다. 출력된 데이터 값을 적어도 하나의 프로젝터(410)에 무선 또는 유선으로 전송하고 프로젝터(410)는 투사영상을 광으로 변환하여 투사광은 곡면 스크린(420)에 투사한다.

상기 과정은 실시간으로 연동되어 이루어지는 바, 사용자(U)의 움직임에 맞추어 화면 영상이 즉각적으로 움직일 수 있다. 더욱이, 사용자(U)의 시야각을 커버하는 곡면 스크린의 영향에 따라 사용자(U)는 영상을 시청하면서 몰입감 및 현장감을 더욱 크게 느낄 수 있게 된다.

상기 도 7 및 8의 사용자(U)의 움직임은 일 실시예를 나타낸 것이며, 이외의 다양한 사용자(U)의 움직임에 근거하여 사용자(U)의 영상에 대한 몰입감을 유지한 채로 화면 영상이 움직일 수 있다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적인 특징들이 변경되지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것으로 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

디스플레이 시스템 : 10
사용자 : U
위치감지부 : 100
센싱부 : 200
제어부 : 300
곡면 디스플레이부 : 400
광원 : 210
카메라 : 220
데이터 처리부 : 310
영상 처리부 : 320
데이터 전송부 : 330
곡면스크린 : 420
프로젝터 : 410
투사부 : 411
보정부 : 412
지지프레임 : 500
곡면스크린 지지프레임 : 510
상측 지지프레임 : 520
측면 지지프레임 : 530
차단막 : 531
스테이지부 : 600

Claims (15)

1. 사용자의 인체에 착용되는 적어도 하나의 위치감지부;
   상기 사용자의 움직임과 연동되어 이동하는 상기 위치감지부를 센싱하는 동작인식 센싱부;
   상기 사용자의 움직임에 대응하는 적응 영상을 실현하도록, 상기 동작인식 센싱부에서 센싱한 데이터에 기초하여 상기 위치감지부에 대한 위치 측정값을 산출하고 상기 측정값에 따라 보정된 영상 출력값을 산출하는 제어부; 및
   상기 제어부에서 산출한 상기 영상 출력값에 따라 상기 사용자의 움직임에 실시간으로 연동하는 적응영상을 표시하고, 상기 사용자의 위치에 따라 상기 사용자의 시야각을 커버할 수 있는 곡면 디스플레이부; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 시스템.
   
2. 제 1항에 있어서, 상기 제어부는
   상기 동작인식 센싱부를 통하여 추적된 상기 위치감지부의 위치 변화를 통해 위치 측정값을 처리하는 데이터 처리부;
   상기 처리된 데이터에 따라 상기 곡면 디스플레이부 영상 이미지를 상기 위치감지부의 움직임에 대응하여 보정된 값으로 출력하는 영상 처리부 및
   상기 보정된 영상 출력값을 상기 곡면 디스플레이부로 전송하는 데이터 전송부를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 시스템.
   
3. 제 1항에 있어서, 상기 동작인식 센싱부는
   상기 사용자의 인체에 착용된 적어도 하나의 위치감지부에 광을 제공하는 광원과
   상기 제공된 광에 따라 감지된 상기 위치 감지부의 움직임을 추적 또는 관측하고, 상기 추적 또는 관측된 데이터를 상기 제어부로 전송하는 카메라를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 시스템.
   
4. 제 1항에 있어서,
   상기 곡면 디스플레이부는 구면의 일정면에 해당하는 곡면스크린을 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 시스템.
   
5. 제 4항에 있어서,
   상기 곡면 디스플레이부는 상기 제어부에서 보정된 영상 출력값을 바탕으로 상기 곡면스크린에 이미지를 투영하도록 적어도 하나의 프로젝터를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 시스템.
   
6. 제 5항에 있어서,
   상기 곡면스크린의 수평 시현범위는 120~180도를 가지는 것을 특징으로 하는 디스플레이 시스템.
   
7. 제 6항에 있어서,
   상기 곡면스크린의 수직 시현범위는 수평선을 기준으로 상향 또는 하향으로 22~28도를 가지는 것을 특징으로 하는 디스플레이 시스템.
   
8. 제 5항에 있어서, 상기 적어도 하나의 프로젝터는
   투사 영상을 투사광으로 변환하고 상기 투사광을 상기 곡면스크린에 투사하는 투사부;
   상기 곡면스크린에 대한 상기 투사광의 광축의 경사각을 사용하여 상기 곡면스크린 표면 상에 표시된 상기 투사 영상의 왜곡을 보정하고, 상기 보정된 투사 영상을 상기 투사 유닛으로 공급하는 보정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 시스템.
   
9. 제 1항에 있어서,
   지지프레임을 더 포함하며,
   상기 지지프레임은 상기 사용자의 전면 또는 측면을 감싸도록 설치되고, 상기 각각의 전면 또는 측면의 테두리는 곡면의 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 디스플레이 시스템.
   
10. 제 9항에 있어서, 상기 지지프레임은
    상기 사용자가 영상을 시청할 수 있는 전면에 배치되고, 상기 곡면스크린을 지지하는 곡면스크린 지지프레임;
    상기 곡면스크린 지지프레임 상측에 배치되며, 적어도 하나의 프로젝트 또는 센싱부가 설치되는 상측 지지프레임; 및
    상기 곡면스크린 지지프레임 외측에 배치되며, 외부와 차단이 가능한 차단막이 설치된 측면 지지프레임을 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 시스템.
    
11. 제 1항에 있어서,
    상기 곡면 디스플레이부 하부에 배치되며, 상기 사용자가 가상공간에서 이동하는 감각을 가질 수 있도록 사용자의 수평 또는 수직 방향의 움직임에 대하여 접촉면을 제공하는 스테이지부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 시스템.
    
12. 사용자의 인체에 적어도 하나의 위치감지부를 착용하는 단계;
    동작인식 센싱부에서 상기 사용자의 움직임과 연동되어 이동하는 상기 위치감지부를 센싱하는 단계;
    상기 사용자의 움직임에 대응하는 적응 영상을 실현하도록, 상기 동작인식 센싱부에서 센싱한 데이터에 기초하여 상기 위치감지부에 대한 위치 측정값을 산출하고 상기 측정값에 따라 보정된 영상 출력값을 산출하는 단계; 및
    상기 사용자의 위치에 따라 상기 사용자의 시야각을 커버할 수 있는 곡면 디스플레이부에서 상기 산출한 영상 출력값에 따라 사용자의 움직임에 실시간으로 연동하는 적응영상을 표시하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 시스템 동작 방법.
    
13. 제 12항에 있어서, 상기 보정된 영상 출력값을 산출하는 단계는
    데이터 처리부에서 상기 동작인식 센싱부를 통하여 추적된 상기 위치감지부의 위치 변화를 통해 위치 측정값을 처리하는 단계;
    영상 처리부에서 상기 처리된 데이터에 따라 상기 곡면 디스플레이부 영상 이미지를 상기 위치감지부의 움직임에 대응하여 보정된 값으로 출력하는 단계; 및
    데이터 전송부에서 상기 보정된 영상 출력값을 상기 곡면 디스플레이부로 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 시스템 동작 방법.
    
14. 제 13항에 있어서, 상기 위치감지부를 센싱하는 단계는
    상기 사용자의 인체에 착용된 적어도 하나의 위치감지부에 광을 제공하는 단계 및
    상기 제공된 광에 따라 감지된 상기 위치 감지부의 움직임을 추적 또는 관측하고, 상기 추적 또는 관측된 데이터를 상기 데이터 처리부로 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 디스플레이 시스템 동작 방법.
    
15. 제 12항에 있어서,
    곡면 디스플레이부는 상기 보정된 영상 출력값을 바탕으로 이미지를 표시하는 곡면스크린을 포함하고,
    상기 곡면스크린의 수평 시현범위는 120~180도 또는 상기 곡면스크린의 수직 시현범위는 수평선을 기준으로 상향 또는 하향으로 22~28도를 가지는 것을 특징으로 하는 디스플레이 시스템 동작 방법.

Images