KR20160095432A - Aerial 3D Display System - Google Patents

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KR20160095432A
KR20160095432A KR1020150016679A KR20150016679A KR20160095432A KR 20160095432 A KR20160095432 A KR 20160095432A KR 1020150016679 A KR1020150016679 A KR 1020150016679A KR 20150016679 A KR20150016679 A KR 20150016679A KR 20160095432 A KR20160095432 A KR 20160095432A
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light
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임윤경
박철우
우종범
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한국과학기술원
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Abstract

The present invention relates to an aerial 3D display system comprising: a box-shaped case having one or more light sources installed therein, a half mirror installed in a direction in which light travels from the light sources, and a reflector installed on the bottom thereof, and blocking light; a sensor unit installed on the front of the case to detect external movements; a driving unit for adjusting the position and angle of the light sources; and a control unit for driving the driving unit according to input signals of the sensor unit to adjust the position and direction of each light emitted from the light sources. The aerial 3D display system of the present invention can move a 3D image in the air according to user intention.

Description

공중 3Ｄ 디스플레이 시스템{Aerial 3D Display System}[0001] Aerial 3D Display System [

본 발명은 사용자 인터렉션이 가능한 공중 3D 디스플레이 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a public 3D display system capable of user interaction.

근래에 들어 LCD(Liquid Crystal Display), PDP(Plasma Display Pannel), DID(Digital Information Displayer) 등 다양한 디스플레이 장치의 개발이 활발히 이루어지고 있다. 종래 디스플레이 장치는 이러한 LCD, PDP, DID 등 플랫 패널을 중심으로 하는 디스플레이 방식과 필름 출력 방식의 아날로그 방식이 주를 이루어 왔으며, 화면 또는 출력물을 정해진 시설물에 부착해 사용하는 방식 또는 여러 가지 형태의 플랫 패널을 벽면에 부착하는 방식으로 진행되어 왔는데, 근래에는 각종 센서를 이용해 사용자 반응을 컴퓨터 신호와 연결하여 영상으로 출력하는 방식으로 개선되고 있다.2. Description of the Related Art Recently, various display devices such as a liquid crystal display (LCD), a plasma display panel (PDP), and a digital information displayer (DID) have been actively developed. Conventional display devices have been mainly focused on flat panel displays such as LCD, PDP, and DID, and analog methods such as film output method. In addition, a method of attaching screens or printouts to predetermined facilities or using various flat In recent years, a variety of sensors have been used to connect a computer response to a computer signal and output it as an image.

하지만, 이러한 디스플레이 방식은 영상을 출력해야 하는 불투명 스크린 영역이 반드시 필요하기 때문에 설치가 어렵고 설치 공간에 제약이 따르는 등 여러 가지 불리한 제약 사항이 있었다.However, such a display method has various disadvantages such as difficulty in installation and restriction of installation space because it is necessary to have an opaque screen area for outputting images.

이러한 제약 사항을 개선하기 위한 방법으로 스크린 크기를 다양하게 구성하거나 바닥에 영상을 직접 출력함으로써 시선을 유도하는 방식 또는 벽면에 영상을 출력해 시선을 유도하는 방식 등이 시도되고 있으며, 근래에는 60％ 정도의 투과율을 갖는 투명 스크린에 프로젝터 영상을 직접 투사해 뒷 배경에 영상을 출력하는 방식이 등장하고 있다.In order to improve these constraints, attempts have been made to construct various screen sizes, to direct the gaze by directly outputting images on the floor, or to induce gaze by outputting images on the wall. In recent years, 60% A method of directly projecting the projector image on a transparent screen having a transmittance of about 5% or more and outputting an image on the background is coming out.

그러나 투명 스크린에 프로젝터 영상을 직접 투사하는 방식은 스크린과 프로젝터 사이에 최소한의 거리를 필요로 하는데, 숏렌즈(Short Lens)나 반사경을 적용한다 해도 최소한의 투사거리는 필요한 상황이며, 이러한 거리는 스크린의 크기에 따라서 일정한 비율로 늘어나기도 한다.However, the direct projection of the projector image onto a transparent screen requires a minimum distance between the screen and the projector. Even if a short lens or reflector is applied, a minimum projection distance is necessary. And it may increase at a certain rate.

또한, 후면의 프로젝터에서 정면으로 직접 투사하는 방식의 경우 정면의 이용자에게 눈부심이 발생하는 문제점이 있으며, 프로젝터 투사각이 일정한 각도를 유지해야 하기 때문에 설치공간에 제약이 따르는 문제점도 안고 있다. 뿐만 아니라 이러한 투명 스크린을 이용한 디스플레이 방식은 영상 출력 방식에 있어서 반드시 프로젝터를 적용해야 하기 때문에 다양한 원천 영상 매체의 활용에 제한이 따르게 되는 것으로, 이는 기존에 LCD, PDP, DVD 등을 이용해 디스플레이하는 방식에서 투명 스크린을 사용한다는 점을 제외하고는 정면에 위치한 이용자에게만 영상을 전달할 수밖에 없는 한계성이 여전히 남아있게 된다.In addition, in the case of directly projecting from the rear projector to the front, there is a problem that the user on the front side is glazed, and the projecting angle must be maintained at a constant angle. In addition, since the display method using such a transparent screen must be applied to a projector in the video output method, it is limited in utilization of various source video media. This is because the conventional method of displaying using a LCD, a PDP, There is still a limitation that the user can only transmit images to the user located in the front, except that a transparent screen is used.

따라서, 공간상에 투영되는 듯한 영상의 출력방식에 필요한 최소의 프로젝터 거리와 한 방향에서만 시청이 가능한 종래 스크린 방식 등은 개선이 필요한 실정이었다.Accordingly, there has been a need to improve the minimum projector distance required for an image output method that is projected on a space and the conventional screen method capable of viewing only in one direction.

대한민국 등록 특허 10-1453900 (2014.10.21)Korean Patent No. 10-1453900 (Oct. 21, 201) 대한민국 등록 특허 10-1008938 (2011.01.17)Korean Registered Patent No. 10-1008938 (Jan. 17, 2011) 대한민국 등록 특허 10-0926838 (2009.11.12)Korean Patent No. 10-0926838 (November 12, 2009)

본 발명은 사용자의 모션에 따라 광원을 움직이게 하여 사용자의 의도에 따라 3D 영상이 공중에서 움직일 수 있게 하는 공중 3D 디스플레이 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a public 3D display system that allows a 3D image to move in the air according to a user's intention by moving a light source according to a user's motion.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 내부에 하나 이상의 광원이 설치되고 상기 광원으로부터 광선이 나아가는 방향에 하프 미러가 설치되고, 저면에 반사판이 설치되며 광이 차단되는 상자 형상의 케이스; 상기 케이스의 전면에 설치되어 외부의 움직임을 감지하는 센서부; 하나 이상의 상기 광원의 위치 및 각도를 조정하는 구동부; 및 상기 센서부의 입력 신호에 따라 상기 구동부를 구동하여 상기 상기 광원으로부터 방사되는 각각의 광선의 위치 및 방향을 조정하는 제어부를 포함하는 공중 3D 영상 디스플레이 시스템을 제공한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a display device comprising: a box-shaped case in which at least one light source is installed, a half mirror is installed in a direction in which a light beam extends from the light source, A sensor unit installed on a front surface of the case and sensing movement of the outside; A driver for adjusting a position and an angle of the at least one light source; And a control unit for driving the driving unit according to an input signal of the sensor unit to adjust a position and a direction of each light beam emitted from the light source.

상기 센서부는 하나 이상의 상기 광원 별로 각각 상응하여 설치되는 것을 특징으로 한다.
And the sensor unit is installed corresponding to each of the at least one light source.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따르면 사용자의 모션에 따라 광원을 움직이게 하여 사용자의 의도에 따라 광원에 의한 3D 영상이 공중에서 움직이게 할 수 있는 효과가 있다.
According to the present invention configured as described above, there is an effect that a light source is moved according to a user's motion, and a 3D image by a light source is moved in the air according to a user's intention.

도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 공중 3D 영상 디스플레이 시스템의 투과 사시도;
도 2 는 도 1에 도시된 공중 3D 영상 디스플레이 시스템의 내부를 나타내는 측단면도;
도 3 은 도 1의 케이스 내부를 보다 상세히 나타낸 측단면도;
도 4 는 본 발명의 일 실시예에 따른 공중 3D 영상 디스플레이 시스템의 광선의 이동 경로를 설명하는 도면,
도 5 는 본 발명의 일 실시예에 따른 공중 3D 영상 디스플레이 시스템의 광원의 움직임에 따른 허상의 움직임을 설명하는 도면, 및
도 6 내지 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 공중 3D 영상 디스플레이 시스템의 사용자의 움직임에 따른 허상의 움직임을 설명하는 도면이다.1 is a transmission perspective view of an airborne 3D image display system according to an embodiment of the present invention;
2 is a side cross-sectional view showing the interior of the air 3D image display system shown in Fig. 1;
FIG. 3 is a side sectional view showing the inside of the case of FIG. 1 in more detail; FIG.
4 is a view for explaining a movement path of a light ray in an airborne 3D image display system according to an embodiment of the present invention,
5 is a view for explaining movement of a virtual image according to movement of a light source of an airborne 3D image display system according to an embodiment of the present invention, and
6 to 9 are views for explaining movement of a virtual image according to a user's motion in an aerial 3D image display system according to an embodiment of the present invention.

도시되는 바와 같이, 도 1 내지 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 공중에 3D 영상을 디스플레이하는 공중 3D 영상 디스플레이 시스템은, 케이스(100), 광원(250), 하프미러(110), 반사판(120), 센서부(230), 구동부(220), 및 제어부(210)를 포함한다. 도면 중 식별번호 300은 광을, 310은 허상을, 400은 사용자를 나타낸다. 1 to 3, an airborne 3D image display system for displaying a 3D image in the air according to the present invention includes a case 100, a light source 250, a half mirror 110, A sensor unit 230, a driving unit 220, and a control unit 210. In the figure, an identification number 300 represents light, 310 represents a virtual image, and 400 represents a user.

광원(250)은 케이스(100) 내부에 하나 이상 설치된다. 광원(250)은 광선의 직진성이 뛰어난 LED를 사용하는 것이 바람직하다. 광원(250)은 케이스(100) 내부에 연결부(240)를 통해 천장에 매달리도록 설치되는 것이 바람직하다.At least one light source 250 is installed inside the case 100. It is preferable that the light source 250 uses an LED having an excellent linearity of light rays. The light source 250 may be installed inside the case 100 through a connection unit 240 so as to hang from the ceiling.

케이스(100)는 도 1 내지 3에 도시된 바와 같이 직사각 상자 형상으로 구성하는 것이 바람직하다. 광원(250)의 광선이 나아가는 방향에 하프미러(110)가 설치되고, 저면에 반사판이 설치되어 외부에 허상을 만들어낸다. 케이스(100)는 광이 하프미러(110)를 제외하고 외부로 누출되지 않도록 형성되고, 불필요한 빛의 반사를 방지하도록 내부가 검은색으로 구성되는 것이 바람직하다. The case 100 is preferably formed in a rectangular box shape as shown in Figs. A half mirror 110 is provided in a direction in which the light beam of the light source 250 advances and a reflection plate is provided on the bottom surface to produce a virtual image on the outside. The case 100 is formed such that light does not leak to the outside except for the half mirror 110, and it is preferable that the inside of the case 100 is formed in black so as to prevent unnecessary reflection of light.

센서부(230)는 적외선 거리센서, 초음파 거리센서, 카메라 등으로 구성되어, 사용자의 위치, 동작, 신체정보(예: 키, 시선, 성별 등) 중 적어도 하나 이상을 감지할 수 있다. 센서부(230)는 광원 별로 케이스(100)의 전면에 허상의 위치에서 사용자의 움직임을 관찰하도록 각각 설치될 수 있다. 센서부(230)는 광원 별로 사용자의 움직임을 감지하여 광원 별로 허상이 움직일 수 있도록 할 수 있다. The sensor unit 230 may include at least one of an infrared ray distance sensor, an ultrasonic distance sensor, and a camera to detect at least one of a position, an operation, and a body information (e.g., a key, a sight line, The sensor unit 230 may be installed to observe the movement of the user at the position of the virtual image on the front surface of the case 100 for each light source. The sensor unit 230 may detect movement of the user for each light source so that the image of the user can be moved by the light source.

구동부(220)는 광원(250)의 위치와 각도를 조정하는 서버 모터로 구성될 수 있다. 광원(250)은 케이스(100) 내부의 상면에 연결부(240)에 의해 설치된다. 구동부(220)는 연결부(240)의 위치와 각도 및 광원(250)의 각도 등을 조정한다.The driving unit 220 may be a server motor that adjusts the position and angle of the light source 250. The light source 250 is installed on the upper surface of the inside of the case 100 by a connection part 240. The driving unit 220 adjusts the position and angle of the connection unit 240 and the angle of the light source 250.

제어부(210)는 센서부(230) 및 구동부(220)와 통신 가능하게 연결된다. 제어부(210)는 센서부(230)로부터 움직임 감지 신호를 입력 받고, 입력 신호에 따라 구동부(220)를 구동하여 광원(250)에서 나아가는 광선의 위치 방향 등을 변경시킨다.The control unit 210 is communicably connected to the sensor unit 230 and the driving unit 220. The control unit 210 receives the motion detection signal from the sensor unit 230 and drives the driving unit 220 according to the input signal to change the position or the like of the light beam traveling from the light source 250.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 허공 3D LED 디스플레이 시스템은 사용자의 행동에 따라서 광원(250)을 움직이게 하여 이에 따라 허상이 움직여 사용자의 의도에 따라 허공 3D LED 디스플레이를 변화 시킬 수 있다.The hollow 3D LED display system according to the present invention configured as described above can move the light source 250 according to a user's action, thereby moving the virtual image so as to change a vacant 3D LED display according to a user's intention.

다른 측면에 있어서, 본 발명에서 제안하는 허공 3D LED 디스플레이 방법은 사용자가 허공 3D LED 인터페이스 앞에서 행동을 통해 허공 3D LED 디스플레이를 컨트롤 하는 과정에서 센서를 통해 사용자의 정보를 수집하는 단계, 측정한 상기 사용자 행동정보를 연산하는 단계, 및 상기 사용자 정보를 전달받아 허공 3D LED 광원를 제어하는 단계를 포함할 수 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method for displaying a hollow 3D LED, comprising collecting user information through a sensor in a process of controlling a hollow 3D LED display by a user in front of a vacant 3D LED interface, Calculating behavior information, and controlling a vacant 3D LED light source by receiving the user information.

이하 도 4를 참조하여 광선의 이동 경로를 통해 허상(310)의 생성원리를 설명한다. 도 4에 도시된 바와 같이, 식별번호 310은 케이스 앞에 형성되는 허상을 나타낸다. 허상(310)은 광원(250)의 발광에 의한 상(300)과 하프미러(110)를 사이에 두고 대칭되는 위치에 형성될 수 있다. ①~⑤ 로 나타낸 광선의 방향을 보면 광원에서 방사된 광선들의 반사, 굴절에 의해 허상(310)이 생성되는 것을 알 수 있다.Hereinafter, the principle of generating the virtual image 310 will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 4, the identification number 310 indicates a virtual image formed in front of the case. The virtual image 310 may be formed at a symmetrical position with the image 300 and the half mirror 110 between the light source 250 and the light source 250 interposed therebetween. It can be seen that the virtual image 310 is generated by the refraction and refraction of the light rays emitted from the light source when looking at the direction of the light rays indicated by (1) to (5).

도 5 는 광원이 구동부(220)에 의해 위치나 방향을 변경하면 이에 따라 허상(310)의 위치가 변화하는 것을 나타낸다. 도 5의 첫번째 도면과 두번째 도면을 구별하면 광원의 위치가 변화함에 따라 하프미러(110)를 사이에 두고 대칭하는 위치로 허상(310)의 위치가 변경됨을 알 수 있다.FIG. 5 shows that the position of the virtual image 310 changes according to the change of the position or direction of the light source by the driving unit 220. FIG. 5, the position of the virtual image 310 is changed to a position symmetrical with respect to the half mirror 110 as the position of the light source changes.

도 6 내지 9는 사용자의 움직임에 따라 허상(310)의 움직임을 설명하는 도면이다. 도 6은 사용자가 허공에 따있는 허상(310)을 관람하는 것을 나타낸다. 도 7 은 사용자가 허상(310)을 만지려고 움직이는 것을 나타내고 이러한 움직임은 센서부(230)를 통해 검출되어 제어부(210)에 전달된다. 도8은 제어부(210)가 입력 신호에 따라 구동부(220)를 구동하여 광원(250)을 이동시킨 것을 나타낸다. 도 9는 광원(250)의 이동에 따라 허상(310)이 이동된 최종 상태를 나타낸다. 6 to 9 are views for explaining the movement of the virtual image 310 in accordance with the movement of the user. 6 shows that the user views the virtual image 310 on the air. 7 shows that the user moves to touch the virtual image 310, and this movement is detected through the sensor unit 230 and transmitted to the control unit 210. [ 8 shows that the control unit 210 drives the driving unit 220 according to an input signal to move the light source 250. FIG. 9 shows a final state in which the virtual image 310 is moved according to the movement of the light source 250. FIG.

도 6 내지 9의 예시는 사용자가 허상을 만지려고 하면 허상이 달아나도록 설정된 디스플레이 장치의 예이다.The examples of Figs. 6 to 9 are examples of a display device set to emit a virtual image when the user tries to touch the virtual image.

본 발명의 실시 예들에 따르면 사용자가 허공 3D LED 인터페이스 앞에서 행동하는 것에 따라서 허공 3D 디스플레이를 조작할 수 있게 되어 일방적으로 정보를 전달 받는 것이 아닌 사용자의 의도에 따라서 상호작용이 가능한 허공 3D LED 디스플레이 서비스를 제공 할 수 있다. 그에 따라서 사용자가 직접 손으로 입체감 있는 빛을 조작할 수 있어, 사용자의 손을 따라서 입체적인 빛이 따라다니거나 혹은 피하는 형태의 효과 등을 제공할 수 있다. According to embodiments of the present invention, a user can manipulate a free 3D display according to his / her behavior in front of a faint 3D LED interface so that he / she can interact with the user's intention, instead of receiving information unilaterally, . Accordingly, the user can directly manipulate the stereoscopic light by hand, thereby providing the effect of the stereoscopic light following or avoiding along the user's hand.

본 발명에 따른 허공 3D 디스플레이 시스템은 공공디스플레이, 옥외광고, 공연, 미디어아트 등으로 활용 가능성하다.
The hollow 3D display system according to the present invention can be utilized as public display, outdoor advertisement, performance, media art, and the like.

100 : 케이스 110 : 하프미러
120 : 반사판 210 : 제어부
220 : 구동부 230 : 센서부
240 : 연결부 250 : 광원
300 : 광 310 : 허상
400 : 사용자100: Case 110: Half mirror
120: reflector 210:
220: driving unit 230:
240: connection part 250: light source
300: light 310: virtual image
400: User

Claims (2)

공중에 3D 영상을 디스플레이하는 공중 3D 영상 디스플레이 시스템에 있어서,
내부에 하나 이상의 광원이 설치되고 상기 광원으로부터 광선이 나아가는 방향에 하프 미러가 설치되고, 저면에 반사판이 설치되며 광이 차단되는 상자 형상의 케이스;
상기 케이스의 전면에 설치되어 외부의 움직임을 감지하는 센서부;
하나 이상의 상기 광원의 위치 및 각도를 조정하는 구동부; 및
상기 센서부의 입력 신호에 따라 상기 구동부를 구동하여 상기 상기 광원으로부터 방사되는 각각의 광선의 위치 및 방향을 조정하는 제어부를 포함하는 공중 3D 영상 디스플레이 시스템.1. An aerial 3D image display system for displaying 3D images in the air,
A box-shaped case having at least one light source installed therein, a half mirror installed in a direction in which light rays are emitted from the light source, a reflector installed at a bottom surface thereof,
A sensor unit installed on a front surface of the case and sensing movement of the outside;
A driver for adjusting a position and an angle of the at least one light source; And
And a control unit for driving the driving unit according to an input signal of the sensor unit to adjust a position and a direction of each light ray emitted from the light source. 제 1 항에 있어서,
상기 센서부는 하나 이상의 상기 광원 별로 각각 상응하여 설치되는 공중 3D 영상 디스플레이 시스템.
The method according to claim 1,
Wherein the sensor unit is installed correspondingly to at least one of the light sources.
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