KR20180134256A - 영상 투사 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 영상 투사 장치는 적색광, 녹색광, 청색광 중 적어도 하나의 광을 조사하는 광원, 광원으로부터 조사된 적어도 하나의 광을 합성하여 영상 투사광을 생성하는 디스플레이 소자, 적외선 광을 조사하는 적외선 광원, 적외선 광원으로부터 조사된 적외선 광을 이용하여 적외선 투사광을 생성하는 적외선 광학계, 영상 투사광과 적외선 투사광을 합성하여 합성광을 제공하는 합성부, 합성광을 영상 투사 장치의 외부에 배치된 투사면에 투사하는 투사부, 투사면 상에 합성광이 투사되는 투사 영역으로부터, 또는 투사 영역 상에 또는 합성광이 투사되는 경로상의 공간으로서 영상 투사 장치와 투사면 사이의 공간인 투사 공간 내에 위치하는 객체로부터 반사된 적외선 반사광을 수신하여 감지하는 센서 및 센서에 의해 감지된 적외선 반사광에 기반하여 객체에 대한 정보를 인식하는 데이터 생성 모듈을 포함한다.

Description

영상 투사 장치{IMAGE PROJECTION APPARATUS}

본 발명은 영상 투사 장치에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 영상 투사 장치로부터 영상이 투사되고 있는 공간 내의 객체의 위치 및 움직임 등을 감지하는 영상 투사 장치에 관한 것이다.

영상 투사 장치는 렌즈를 통하여 투사면 상에 문자, 사진, 영상 등의 컨텐츠를 투사하는 광학 장치이다. 최근 영상 투사 장치가 투사하는 영상 내에서 사용자의 입력을 감지하여 영상 투사 장치의 동작을 제어하는 기술이 개발되고 있다.

그런데, 기존의 영상 투사 장치는 일반적으로 시각적 컨텐츠의 내용을 포함하는 영상 투사광의 경로와 사용자의 입력을 감지하기 위해 투사되는 적외선 광의 중심 경로가 상이하기 때문에 적외선 광이 투사되는 감지 영역을 영상 투사광이 투사되는 투사 영역에 맞추기 위한 추가적인 보정 과정을 요구한다는 문제가 있다.

본 발명의 실시예에서 해결하고자 하는 과제는 감지부를 영상 투사 장치 내에 배치하여 영상 투사 장치로부터 투사되는 영상 투사광과 사용자를 포함하는 객체의 위치나 움직임(제스처) 등을 감지하기 위해 사용되는 적외선 광 및 적외선 반사광이 공통의 경로를 사용하게 함으로써, 상술한 추가 보정 과정 없이도 투사 영역과 감지 영역의 중심을 일치시켜 동일한 좌표를 사용할 수 있도록 하는 영상 투사 장치를 제공하는 것이다.

또한 기존 영상 투사 장치의 구성 모듈을 그대로 사용하면서 추가 보정 과정 없이도 투사 영역과 감지 영역의 중심을 일치시킬 수 있는 영상 투사 장치를 제공하는 것이다.

다만, 본 발명의 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 이하에서 설명할 내용으로부터 통상의 기술자에게 자명한 범위 내에서 다양한 기술적 과제가 도출될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 영상 투사 장치는 적색광, 녹색광, 청색광 중 적어도 하나의 광을 조사하는 광원, 상기 광원으로부터 조사된 상기 적어도 하나의 광을 합성하여 영상 투사광을 생성하는 디스플레이 소자, 적외선 광을 조사하는 적외선 광원, 상기 적외선 광원으로부터 조사된 상기 적외선 광을 이용하여 적외선 투사광을 생성하는 적외선 광학계, 상기 영상 투사광과 상기 적외선 투사광을 합성하여 합성광을 제공하는 합성부, 상기 합성광을 상기 영상 투사 장치의 외부에 배치된 투사면에 투사하는 투사부, 상기 투사면 상에 상기 합성광이 투사되는 투사 영역으로부터, 또는 상기 투사 영역 상에 또는 상기 합성광이 투사되는 경로상의 공간으로서 상기 영상 투사 장치와 상기 투사면 사이의 공간인 투사 공간 내에 위치하는 객체로부터 반사된 적외선 반사광을 수신하여 감지하는 센서 및 상기 센서에 의해 감지된 적외선 반사광에 기반하여 상기 객체에 대한 정보를 인식하는 데이터 생성 모듈을 포함한다.

이때 상기 광원은 램프 광원, LED(light emitting diode) 광원 및 레이저(laser) 광원 중 적어도 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.

또한 상기 디스플레이 소자는 DMD(digital micromirror device), LCOS (liquid crystal on silicon), 3LCD(three liquid crystal display), LCD(liquid crystal display), 및 LBS(laser beam scanning) 방식 중 적어도 하나의 방식으로 동작할 수 있다.

더불어 상기 적외선 광원은 LED(light emitting diode) 광원, 레이저 다이오드(laser diode) 광원 및 VCSEL(vertical-cavity surface-emitting laser) 광원 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.

아울러 상기 적외선 광학계는 FEL(fly eye lens), 조준 렌즈(collimating lens), 디퓨져(diffuser) 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.

한편 상기 합성부는 입사되는 광 중 가시광은 투과하고 적외선 광은 반사시키는 빔 결합기 및 입사되는 광을 투과시키거나 또는 반사시키는 빔 분리기를 포함할 수 있다.

이때 상기 빔 결합기는 다이크로익 프리즘, 다이크로익 필터 및 다이크로익 미러 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

또한 상기 빔 분리기는 입사되는 광의 특정 성분만 투과시킬 수 있다.

더불어 상기 빔 분리기는 편광 필터, 편광 빔 분리기, 편광 미러, 편광 프리즘, 비편광 필터, 비편광 빔 분리기, 비편광 미러 및 비편광 프리즘 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.

또는 상기 빔 분리기는 전기적인 신호에 따라 입사되는 광을 투과하는 상태 또는 입사되는 광을 반사하는 상태로 변환되는 상태 변화 미러(switchable mirror)를 포함할 수 있다.

또한 상기 센서는 TOF (time of flight) 센서, Structured Light 센서, 스테레오 카메라 및 적외선 감지 카메라 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.

더하여 상기 영상 투사 장치는 상기 합성부와 상기 센서 사이에 위치하고 상기 합성부로부터 제공되는 상기 적외선 반사광을 상기 센서로 투과시키는 센서 광학계를 더 포함할 수 있다.

더불어 상기 센서 광학계는 상기 합성부로부터 제공되는 상기 적외선 반사광을 상기 투사 영역에 대응하도록 조절할 수 있다.

아울러 상기 센서 광학계는 집광 렌즈(condenser lens), 조준 렌즈(collimating lens), 오목렌즈, 볼록렌즈, FEL(fly-eye lens) 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.

또한 상기 합성부는 입사되는 광 중 가시광은 투과하고 적외선 광은 반사시키는 빔 결합기 및 상기 적외선 광원으로부터 조사된 적외선 광은 투과시키고 상기 적외선 반사광은 상기 센서로 반사시키는 펜타 프리즘을 포함할 수 있다.

이때 상기 객체에 대한 정보는 상기 객체의 위치에 대한 정보를 포함할 수 있고, 상기 객체의 위치에 대한 정보는 상기 영상 투사 장치로부터 상기 객체까지의 거리에 관한 정보를 포함할 수 있다.

더하여 상기 투사부는 상기 합성광을 반사시키는 반사부재를 더 포함할 수 있다.

또한 상기 영상 투사 장치는 상기 센서로부터 상기 객체에 대한 정보를 제공받아 상기 객체를 판별하거나 상기 객체의 제스처를 판별하는 객체 인식부를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 영상 투사 장치의 영상 투사광과 적외선 투사광을 합성하여 투사 경로를 일치시킴으로써 감지 영역 중 투사 영역에 대응하는 유효 영역을 별도로 설정할 필요가 없고, 감지 영역과 투사 영역의 좌표를 매핑시키기 위한 과정이 불필요하다.

또한 적외선 투사광을 생성하는 구성을 영상 투사광을 생성하는 조명부와 별도로 구비하면서 영상 투사광과 적외선 투사광을 합성시키는 합성부를 구비함으로써, 기존의 조명부 및 감지부를 변형하지 않고 그대로 활용할 수 있으므로, 최소의 비용으로 사용자의 입력을 더 효율적으로 감지할 수 있는 영상 투사 장치를 제공할 수 있다.

더불어 적외선 투사광이 영상 투사광과 별도로 생성되므로 영상의 밝기 또는 해상도에 영향을 미치지 않고, 적외선 광이 R, G, B 광의 조사 주기에 영향 받지 않은 채 조사될 수 있으므로 감지 영역 내의 객체의 감지를 보다 정확하게 할 수 있다.

아울러 영상 투사 장치와 투사면 사이의 공간인 투사 공간 내에 존재하는 객체의 3차원 좌표를 판별할 수 있는 바, 투사 영역 상뿐만 아니라 영상 투사 장치와 투사면 사이의 투사 공간에서 사용자를 포함하는 객체의 위치 및 제스처 등을 인식할 수 있다.

더하여 UST(ultra-short throw) 영상 투사 장치와 같이 투사 거리가 짧은 경우에도 영상 투사광과 적외선 투사광의 경로를 일치시켜 영상의 투사 및 객체의 감지를 효율적으로 할 수 있다.

도 1a는 종래의 영상 투사 장치의 구성도이다.
도 1b는 종래의 영상 투사 장치에 의해 영상 투사광이 투사면에 투사된 투사 영역과 적외선 광이 투사면에 투사된 감지 영역을 도시한 예시도이다.
도 1c는 종래의 영상 투사 장치에서 유효 영역을 설정하고 유효 영역의 좌표가 투사 영역의 좌표에 대응되도록 매핑하는 단계를 도시한 예시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 투사 장치의 작동 메커니즘을 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 투사 장치의 기능 블럭도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 영상 투사 장치의 구성을 도시한 블럭도이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 영상 투사 장치의 구성을 도시한 블럭도이다.
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 영상 투사 장치의 구성을 도시한 블럭도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 투사 장치 중 UST(ultra-short throw) 영상 투사 장치의 예를 도시한 도면이다.
도 8a는 본 발명의 일 실시예에 따른 빔 분리기가 P파 성분을 투과시키고 S파 성분을 반사시키는 특성을 나타낸 그래프이다.
도 8b는 본 발명의 일 실시예에 따른 빔 분리기가 S파 성분을 투과시키고 P파 성분을 반사시키는 특성을 나타낸 그래프이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 투사 장치가 영상 투사 장치와 투사면 사이의 공간에 위치한 객체를 판별하는 동작을 설명하기 위한 예시도이다.

본 발명의 이점 및 특징,　그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다.　　그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있으며,　단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고,　본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며,　본 발명의 범주는 청구항에　의해 정의될 뿐이다.

본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 실시예들을 설명함에 있어 실제로 필요한 경우 외에는 생략될 것이다.　　그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다.　　그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도면에 표시되고 아래에 설명되는 기능 블록들은 가능한 구현의 예들일 뿐이다. 다른 구현들에서는 상세한 설명의 사상 및 범위를 벗어나지 않는 범위에서 다른 기능 블록들이 사용될 수 있다. 또한 본 발명의 하나 이상의 기능 블록이 개별 블록들로 표시되지만, 본 발명의 기능 블록들 중 하나 이상은 동일 기능을 실행하는 다양한 하드웨어 및 소프트웨어 구성들의 조합일 수 있다.

또한 어떤 구성 요소들을 포함한다는 표현은 개방형의 표현으로서 해당 구성 요소들이 존재하는 것을 단순히 지칭할 뿐이며, 추가적인 구성 요소들을 배제하는 것으로 이해되어서는 안 된다.

나아가 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 연결되어 있다거나 접속되어 있다고 언급될 때에는, 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성 요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 한다.

또한 '제1, 제2' 등과 같은 표현은 복수의 구성들을 구분하기 위한 용도로만 사용된 표현으로써, 구성들 사이의 순서나 기타 특징들을 한정하지 않는다.

이하에서는 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들에 대해 설명하도록 한다.

도 1은 종래의 영상 투사 장치(100)에 관한 도면으로, 도 1a는 종래 영상 투사 장치(100)의 구성도이고, 도 1b는 종래의 영상 투사 장치(100)에 의해 영상 투사광이 투사면에 투사된 투사 영역과 적외선 광이 투사면에 투사된 감지 영역을 도시한 예시도이다.

도 1a에 도시된 바와 같이, 종래의 영상 투사 장치(100)는 일반적으로 적외선 광을 투사하고 반사된 적외선 광을 감지하는 감지부(120)를 영상 투사 장치(100)의 외부에 구비하여 투사 영역 상의 객체를 감지한다. 이렇게 종래의 영상 투사 장치(100)는 감지부(120)가 영상 투사 장치(100)의 외부에 마련되어 영상 투사 장치(100)로부터 투사되는 영상 투사광과 감지부(120)로부터 투사되는 적외선 광의 중심 경로가 상이하기 때문에, 도 1b에 도시된 바와 같이 투사 영역과 감지 영역의 중심이 일치하지 않아서 그 영역 중 중첩되지 않는 영역이 넓게 발생하게 된다. 이러한 이유로 종래의 영상 투사 장치(100)를 사용함에 있어 투사 영역의 전체를 감지하기 위해선 감지 영역이 투사 영역보다 훨씬 넓은 범위로 생성되어야 한다.

이때 투사 영역 내에 위치하는 객체를 객체 A라 하고, 투사 영역을 벗어나는 영역에 위치하는 객체를 객체 B라 할 때, 객체 B의 감지는 투사 영역의 외부에 대한 감지로서 오류를 발생시킬 수 있으므로, 감지 영역 중 투사 영역을 벗어나는 영역을 잘라내고 감지 영역 중 투사 영역의 크기와 대응되는 유효 영역을 별도로 설정해야 한다. 또한 투사 영역 내에서 객체의 좌표를 판별하기 위해 유효 영역과 투사 영역의 좌표를 매핑시키기 위한 과정이 필요하다.

도 1c는 종래의 영상 투사 장치(100)에서 감지 영역 중 유효 영역을 설정하고 유효 영역의 좌표가 투사 영역의 좌표에 대응되도록 매핑하는 단계를 도시한 예시도이다.

도 1c를 참조하면, 기존의 영상 투사 장치(100)는 영상 투사광이 투사면에 투사된 투사 영역을 모두 감지하기 위해 투사 영역 보다 넓은 투사면의 영역에 적외선 광을 투사하여 감지 영역을 생성한다(S110). 이후, 감지 영역 내에 포함된 투사 영역을 구분하기 위해 사용자로부터 교정점(calibration point)을 입력 받고(S120), 지정된 교정점에 기반하여 객체를 감지하기 위한 타겟이 되는 유효 영역이 결정된다(S130). 다음으로, 감지 영역 전체 중 유효 영역에 위치한 객체의 좌표를 판별하기 위해 유효 영역과 투사 영역의 좌표를 매핑하여(S140), 투사 영역 내 객체 A의 좌표를 판별한다(S150).

즉, 종래의 영상 투사 장치(100)는 투사부(130)가 투사하는 영상 투사광과 감지부(120)가 투사하는 적외선 광의 중심 경로가 상이하여 투사 영역과 감지 영역이 불일치 하므로 영상 투사 장치(100)를 사용할 때마다 상술한 교정점 지정 단계(S120), 유효 영역 결정 단계(S130) 및 좌표 매핑 단계(S140)를 요구하고, 영상 투사 장치(100)로부터 투사면까지의 거리 및 각도가 달라짐에 따라 객체를 감지함에 오류가 빈번하게 발생한다는 문제점이 있었다.

본 발명의 일 실시예에 따른 영상 투사 장치(200)는 기존 영상 투사 장치(100)에서 요구되는 S120 단계 내지 S140 단계를 생략하면서도 상술한 문제점을 해결할 수 있는 기술로, 이하 도 2 내지 도 9를 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하도록 한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 투사 장치(200)의 작동 메커니즘을 보여주는 도면이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 투사 장치(200)의 기능 블럭도이다. 여기서 영상 투사 장치(200)란 사진, 그림, 문자 등의 시각적 컨텐츠를 렌즈를 포함하는 투사부(240)를 통해 확대 투영하여 보여주는 광학장치로, 빔 프로젝터, 오버헤드 프로젝터(OHP) 등을 포함하며, 넓게는 투사 방식으로 영상을 디스플레이하는 TV, 모니터 등의 디스플레이 기기까지도 포함할 수 있다. 그러나, 앞에 열거된 이러한 예시에 한정되지 않고 영상을 투사하는 다양한 장치를 포함할 수 있다. 이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 투사 장치(200)를 도 2 및 도 3을 참조하여 기술하도록 한다.

도 2를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 투사 장치(200)의 동작 원리를 살펴보면, 영상 투사 장치(200)는 조명부(210)로부터 제공되는 영상 투사광(213)과 감지부(220) 및 적외선 광학계(260)를 통해 제공되는 적외선 투사광(223)을 합성부(230)에서 합성하여 합성광(233)을 투사부(240)로 제공함으로써, 투사하고자 하는 컨텐츠에 해당하는 영상 투사광(213)과, 영상 투사광(213)이 투사되는 투사 영역 또는 영상 투사 장치(200)와 투사면 사이의 공간으로서 합성광(233)이 투사되는 경로상의 공간인 투사 공간에 위치한 객체를 감지하기 위한 적외선 투사광(223)이 동일한 경로를 통해 투사되도록 한다. 한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 투사 장치(200)는 투사 영역으로부터 반사되거나 투사 영역 상에 또는 투사 공간 내에 위치한 객체로부터 반사된 적외선 반사광을 투사부(240) 및 합성부(230)를 거쳐 감지부(220)에서 수신함으로써 객체의 위치 및 움직임을 감지할 수 있다.

이와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 투사 장치(200)는 영상 투사광(213), 적외선 투사광(223) 및 적외선 반사광이 동일한 경로를 공유하도록 함으로써 투사 영역과 감지 영역의 중심을 일치시켜 종래 기술에서 요구되었던 유효 영역의 설정 및 감지 영역과 투사 영역의 좌표를 일치시키는 작업을 생략할 수 있게 된다.

본 발명의 일 실시예에 따른 영상 투사 장치(200)의 구성을 도 2 및 도 3을참조하여 살펴보도록 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 영상 투사 장치(200)는 조명부(210), 감지부(220), 합성부(230) 및 투사부(240)를 포함하며, 객체 인식부(250)를 더 포함할 수 있다.

조명부(210)는 영상 신호를 생성하는 R, G, B 광원(211) 및 R, G, B 광원(211)에서 조사되는 영상 신호를 반사 또는 투과하여 면모양으로 구성된 영상 투사광(213)을 생성하는 디스플레이 소자(212)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 디스플레이 소자(212)는 광원(211)의 영상 신호가 조사되는 방향에 마련되는 조준 렌즈(collimating lens)를 포함하여 광원(211)을 면모양의 평행광으로 만들 수 있다.

이때 광원(211)은 예를 들면, 램프 광원, LED(light emitting diode) 광원, 레이저(laser) 광원 등을 포함할 수 있으나, 이러한 예시에 한정되지 않고 영상 신호를 생성할 수 있는 다양한 광원을 사용할 수 있다.

한편, 디스플레이 소자(212)는 DMD(digital micromirror device), LCOS (liquid crystal on silicon), 3LCD(three liquid crystal display), LCD(liquid crystal display), LBS(laser beam scanning) 등의 방식을 사용할 수 있다.

DMD 방식은 DLP(digital light processing) 방식을 사용하는 디스플레이 소자 중 하나이며, LCOS 방식은 다수 개의 스캔 라인과 데이터 라인을 통해 픽셀을 정의하고 소정의 분자 배열을 갖는 액정을 통해 광원으로부터 입력되는 영상 신호를 투과 및 반사하여 영상 투사광을 생성하는 방식이다.

3LCD 방식은 R, G, B 3개의 액정 표시 장치(LCD)에서 나온 빛을 LCD 패널을 통해 렌즈에서 확대하여 영상 투사광을 생성한다. 또한 LCD 방식은 하나의 LCD 패널을 이용하여 영상 투사광을 생성한다.

LBS 방식은 R, G, B의 레이저 발광소자로 이루어진 광원이 투사면에 레이저 광을 빠르게 조사하여 프레임을 하나씩 순차적으로 스캔하는 방식이다.

한편, 디스플레이 소자(212)는 상술한 예시에 한정되지 않고, R, G, B 광원(211)의 영상 신호를 통해 면모양으로 구성된 영상 투사광(213)을 제공할 수 있는 다양한 방식의 디스플레이 소자(212)를 사용할 수 있다.

감지부(220)는 적외선 광(222)을 생성하는 적외선 광원(221), 적외선 광(222)이 투사면 또는 객체로부터 반사된 적외선 광(222)을 감지하는 센서(224) 및 센서(224)가 수신한 적외선 광(222)에 기반하여 객체에 대한 정보를 인식하는 데이터 생성 모듈(225)을 포함할 수 있다. 이때 객체에 대한 정보는 객체의 위치에 대한 정보를 포함하며, 객체의 위치에 대한 정보는 영상 투사 장치(200)로부터 객체까지의 거리에 관한 정보를 포함할 수 있다.

한편, 적외선 광원(221)은 레이저 적외선 광원일 수 있다. 레이저 적외선 광은 직진성이 좋기 때문에 보통의 적외선 광보다 영상 투사 장치로부터 긴 거리의 투사면까지 감지할 수 있다. 이때 레이저 적외선 광원은 비편광 특징을 갖는 VCSEL(vertical-cavity surface-emitting laser)를 통해 생성하여 센서(224)가 수신하는 적외선 광(222)의 수율을 증가시킬 수 있다. 또한 레이저 적외선 광원은 레이저 다이오드(laser diode)를 통해 P파 또는 S파와 같은 선평광을 제공할 수 있다

적외선 광원(221)에서 조사된 적외선 광(222)은 적외선 광(222)이 조사되는 방향에 위치한 적외선 광학계(260)를 통해 면 모양의 적외선 투사광(223)으로 제공된다. 이때 적외선 투사광(223)의 면 모양은 반드시 사각형일 필요는 없고, 원형, 타원형 등 다양한 면의 형상을 가질 수 있다.

적외선 광학계(260)는 적외선 광원(221)으로부터 조사된 적외선 광(222)을 이용하여 적외선 투사광(223)을 생성할 수 있다. 예를 들어, 적외선 광(222)이 레이저 광과 같은 점광일 경우 적외선 광학계(260)는 점광을 확대하여 면 모양의 적외선 투사광(223)을 생성할 수 있고, 적외선 광(222)이 LED 광원으로부터 조사되는 광과 같이 확산하는 광인 경우 적외선 광학계(260)는 확산하는 광을 집광하여 면 모양의 적외선 투사광(223)을 생성할 수 있다. 이를 위해, 적외선 광학계(260)는 FEL(fly eye lens) 또는 조준 렌즈(collimating lens)를 포함하여 적외선 광원(221)을 면 모양의 평행광으로 만들 수 있다. 또한 적외선 광원(221)과 적외선 광학계(260) 사이에 디퓨져(diffuser)를 구비하여 적외선 광원(221)의 스펙클(speckle) 현상을 줄일 수 있다. 여기서 스펙클 현상이란, 레이저와 같이 고도로 간섭성이 높은 광원(211)에서 간섭에 의해 빛들이 증폭되거나 감소되어 영상에서 밝거나 혹은 어두운 점들이 산재되어 나타나는 현상을 의미한다.

센서(224)는 적외선 투사광(223)이 반사되어 돌아오는 시간을 이용해서 영상 투사 장치(200)로부터 반사 지점까지의 거리를 감지하는 TOF(time of flight) 센서, 인간이 시각적으로 인지할 수 없는 특정 패턴 이미지를 투사면에 조사한 후 특정 패턴 이미지의 변화를 감지하여 투사면 상 객체의 위치 또는 객체의 움직임을 감지하는 SL(structured light) 센서, 일정 거리 이격된 두 렌즈를 이용해 조리개와 셔터 설정이 같은 두 프레임을 동시 촬영하여 3D 이미지를 구현하는 스테레오 카메라 및 적외선 카메라 등을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지 않으며 영상 투사 장치(200)로부터 투사면 사이의 공간에 대한 정보를 감지할 수 있는 다양한 센서를 사용할 수 있다.

한편, 감지부(220)는 조명부(210)가 영상 투사광(213)을 투사하지 않는 상태일 경우, 가령 저전력 모드 또는 슬립모드인 경우에도 적외선 광(222)을 조사하여 객체의 움직임을 검출함으로써 영상의 On/Off 등을 제어할 수 있다.

센서 광학계(270)는 감지부(220)와 합성부(230) 사이에 센서(224)가 적외선 반사광을 수광하는 방향을 따라 위치하고, 투사 영역으로부터, 또는 투사 영역 상의 객체 또는 투사 공간 내의 객체로부터 반사된 적외선 반사광을 투사부(240) 및 합성부(230)를 거쳐 수신하여 센서(224)로 투과시킨다. 이에 따라, 적외선 투사광(223)이 투사된 감지 영역이 투사 영역보다 넓더라도 투사 영역에 대응하는 영역만 센서(224)가 감지하도록 할 수 있다. 이를 위해, 센서 광학계(270)는 집광 렌즈(condenser lens), 조준 렌즈(collimating lens), 오목렌즈, 볼록렌즈, FEL 렌즈를 포함할 수 있으나, 상술한 렌즈는 예시일 뿐 이에 한정되지 않는다.

합성부(230)는 영상 투사광(213)은 투과시키고 적외선 투사광(223)은 반사시키는 빔 결합기(231) 및 적외선 투사광(223)의 특정 성분만 투과시키는 빔 분리기(232)를 포함할 수 있다.

빔 결합기(231)는 특정 파장 대역의 광은 투과시키고 이와 다른 파장 대역의 광은 반사시킨다. 예를 들어, 빔 결합기(231)는 입사되는 광 중 가시광 범위의 파장은 투과시키고 적외선 범위의 파장은 반사시킬 수 있다. 이를 위해, 빔 결합기(231)는 다이크로익 프리즘, 다이크로익 필터, 다이크로익 미러 등을 포함할 수 있다.

빔 분리기(232)는 광의 일부를 투과시키고, 일부를 반사시킨다. 예를 들어, 빔 분리기(232)는 광의 진동 방향과 상관없이 일부를 투과시키고 일부를 반사시키는 비편광 필터를 포함할 수 있고, 또는 광의 특정 진동 방향을 투과시키고, 특정 진동 방향을 반사시키는 편광 필터를 포함할 수 있다.

예를 들어, 편광 필터는 도 8a 및 도 8b에 도시된 바와 같이 적외선 투사광(223)의 P파 및 S파 성분 중 어느 하나의 성분을 투과시키고 다른 하나의 성분을 반사시킬 수 있다. 이를 위해, 빔 분리기(232)는 특정 성분을 편광시키는 물질이 코팅된 편광 필터, 편광 빔 분리기, 편광 미러, 편광 프리즘, 비편광 필터, 비편광 빔 분리기, 비편광 미러, 비편광 프리즘 등을 포함할 수 있다. 다만, 상술한 비편광 필터 및 편광 필터는 예시일 뿐, 이에 한정되지 않으며 광의 일부를 투과시키고 일부를 반사시키는 다양한 소재를 사용할 수 있다.

투사부(240)는 합성광(233)을 영상 투사 장치(200)의 외부에 배치된 투사면에 투사한다. 이때 합성광(233)은 투사 경로가 일치된 영상 투사광(213)과 적외선 투사광(223)을 포함하므로, 투사 영역과 감지 영역이 투사면의 동일한 영역에 생성될 수 있다. 이때 적외선 광학계(260)가 생성한 적외선 투사광(223)의 크기에 따라 투사면 상에서 감지 영역은 투사 영역보다 넓은 영역을 포함할 수 있다. 또한 감지 영역은 투사면 상에 한정되지 않으며 영상 투사 장치(200)와 투사면 사이의 공간에 위치하는 객체를 감지할 수 있다.

객체 인식부(250)는 감지부(220)로부터 공간에 대한 정보를 제공받아 객체를 판별할 수 있다. 도 9를 참조하면, 객체 인식부(250)는 감지부(220)로부터 영상 투사 장치(200)와 투사면 사이의 공간에 대한 좌표 정보를 포함하는 깊이맵(Depth Map)을 제공받을 수 있고, 깊이맵은 적외선 투사광(223)이 반사된 지점의 가로, 세로 위치를 의미하는 (x, y) 좌표 및 영상 투사 장치(200)로부터 반사된 지점까지의 거리를 의미하는 (z) 좌표에 기반하여 공간의 형태를 파악하고, 파악된 공간의 형태에 기반하여 객체를 식별하며 객체의 움직임을 판별할 수 있다.

예를 들어, 도 9에 도시된 깊이맵에서 제1, 제2, 제4 사분면의 z 좌표는 모두 10이지만, 제3 사분면의 일부에서 z 좌표가 10보다 작은 값을 가지므로 z의 좌표가 주변과 다른 x, y 좌표 위치에 객체가 존재하는 것을 판별할 수 있고, 이때 좌표 정보에 기반하여 객체의 위치, 크기, 모양 및 형태 등을 판별할 수 있다. 또한 객체가 움직이는 경우 변환되는 깊이맵 정보에 기반하여 객체의 움직임을 판별할 수 있다.

이때 객체의 움직임은 터치(Touch), 더블 터치(Double Touch), 핀치(Pinch), 줌인(Zoom In), 줌아웃(Out) 등과 같은 투사 영역 상에서의 입력과, Fling, Hovering 등과 같은 영상 투사 장치(200)와 투사면 사이의 투사 공간 내에서의 입력을 포함할 수 있으나, 상술한 예시에 한정되지 않고 다양한 객체의 움직임을 판별할 수 있다.

다음으로, 도 4 내지 도 7과 함께 본 발명의 실시예들을 설명하도록 한다.

도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 영상 투사 장치(200)의 구성을 도시한 블럭도이다.

도 4를 참조하여 영상 투사광(213)의 투사 경로를 살펴보면, 조명부(210)는 면 모양의 영상 투사광(213)을 생성하여 빔 결합기(231)를 향해 투사한다. 이때 빔 결합기(231)는 입사되는 광 중 가시광 범위의 파장은 투과시키고 적외선 범위의 파장은 반사시킬 수 있다. 따라서 영상 투사광(213)은 사용자가 시각적으로 인지할 수 있는 가시광 범위의 파장이므로 빔 결합기(231)를 그대로 투과하고 투사부(240)를 통해 투사면에 투사된다.

다음으로, 적외선 투사광(223)의 투사 경로를 살펴보면, 적외선 광원(221)로부터 조사된 적외선 광(222)은 적외선 광학계(260)를 통해 면 모양으로 이루어진 적외선 투사광(223)으로 합성되어 빔 분리기(232)를 향해 조사된다. 이때 빔 분리기(232)는 비편광 필터 또는 편광 필터를 사용하여 적외선 투사광(223)의 일정 성분을 투사시키고 일정 성분을 반사시킬 수 있다. 예를 들어, 빔 분리기(232)는 도 8b에 도시된 특성과 같이 적외선 투사광(223)의 S파 성분을 투과시키고 P파 성분을 반사시키는 특성을 가진다고 가정하면, 적외선 투사광(223)은 P파 성분이 반사되고 S파 성분이 빔 분리기(232)를 투과하여 빔 결합기(231)로 제공될 수 있다. 이때 빔 결합기(231)는 입사되는 광 중 가시광 범위의 파장은 투과시키고 적외선 범위의 파장은 반사시킬 수 있다. 이에 따라, 빔 분리기(232)를 투과한 적외선 투사광(223)의 S파 성분은 가시광의 파장 대역보다 높으므로 빔 결합기(231)에서 반사되어 빔 결합기(231)을 투과한 영상 투사광(213)과 합성될 수 있다. 이후 투사부(240) 를 통해 영상 투사광(213)과 함께 투사면에 투사되는데 적외선 투사광(223)이 커버하는 감지 영역은 투사 영역을 포함하면 충분하고 투사 영역과 반드시 일치할 필요는 없다

또는 예를 들어, 빔 분리기(232)가 적외선 투사광(223)의 P파와 S파 성분의 약 50%는 투과시키고 약 50%는 반사시키는 특성을 가진다고 가정하면, 빔 분리기(232)는 적외선 투사광(223) 중 P파와 S파 성분의 약 50%를 반사시키고 나머지 약 50%는 투과시켜 빔 결합기(231)로 제공할 수 있다. 이때 빔 결합기(231)는 입사되는 광 중 가시광 범위의 파장은 투과시키고 적외선 범위의 파장은 반사시킬 수 있다. 이에 따라, 빔 분리기(232)를 투과한 적외선 투사광(223)의 P파와 S파 성분의 약 50%는 가시광의 파장 대역보다 높으므로 빔 결합기(231)에서 반사되어 빔 결합기(231)을 투과한 영상 투사광(213)과 합성될 수 있다.

또는 예를 들어, 빔 분리기(232)가 전기적인 신호에 따라 적외선 투사광(223)을 투과하는 상태 또는 적외선 투사광(223)을 반사하는 상태로 변화될 수 있는 상태 변화 미러(switchable mirror)로서, 빔 분리기(232)가 적외선 투사광(223)을 반사시키고 투과시키는 특성이 변화하는 주기를 t일 때 약 t/2 시간 동안은 적외선 투사광(223)을 투과하고, 약 t/2시간 동안은 적외선 투사광(223)을 반사하는 특징을 가진다고 가정한다. 이때 t/2 시간 동안 적외선 투사광(223)은 빔 분리기(232)를 투과하여 빔 결합기(231)로 제공될 수 있다. 또한 빔 결합기(231)는 입사되는 광 중 가시광 범위의 파장은 투과시키고 적외선 범위의 파장은 반사시킬 수 있다. 이에 따라, 빔 분리기(232)를 t/2시간 동안 투과한 적외선 투사광(223)은 가시광의 파장 대역보다 높으므로 빔 결합기(231)에서 반사되어 빔 결합기(231)을 투과한 영상 투사광(213)과 합성될 수 있다. 이때 상태 변화 미러는 켄트 옵트로닉스(kent optronics), 액체 갈륨(liquid gallium)으로 채워진 일렉트로웨팅 셀(electrowetting cell), 또는 일렉트로크로믹 미러(electrochromic mirror) 등을 포함할 수 있다.

적외선 반사광의 경로를 살펴보면, 빔 분리기(232)가 적외선 투사광(223)의 S파 성분을 투과시키고 P파 성분을 반사시키는 특성을 가지는 경우, 빔 분리기(232)에서 S파 성분만 투과되었던 적외선 투사광(223)은 투사 영역 또는 객체로부터 반사될 때 난반사가 일어나기 때문에 적외선 반사광은 S파 성분뿐만 아니라 P파 성분을 다시 포함하게 되고, 적외선 반사광은 투사부(240)를 통해 합성부(230)의 빔 결합기(231)로 반사될 수 있다. 이때 빔 결합기(231)는 입사되는 광 중 가시광 범위의 파장은 투과시키고 적외선 범위의 파장은 반사시키므로, 적외선 반사광은 빔 결합기(231)에 의해 모두 반사되어 빔 분리기(232)로 전달될 수 있다. 빔 분리기(232)는 P파 성분을 반사시키고 S파 성분을 투과시키므로 적외선 반사광에 포함된 S파 성분이 센서 광학계(270)를 투과하여 센서(224)에 수광될 수 있다.

이때 본 예시에 따른 영상 투사 장치(200)는 빔 결합기(231)와 투사부(240) 사이에 QWP(Quarter Wave Plate)(280)를 더 포함할 수 있다. QWP(280)는 빔 분리기(232)에 의해 P파 또는 S파 성분 중 어느 하나만이 투과되어 선편광된 적외선 투사광(223)을 원편광시켜, 빔 분리기(232)에 의해 분리된 어느 하나의 성분을 복원시킬 수 있다. 예를 들어, S파 성분만을 포함하는 적외선 투사광(223)이 QWP(280)를 통과하는 경우 원편광되어 P파 성분이 복원되며, P파 성분이 복원된 적외선 투사광(223)이 투사 영역 또는 객체로부터 반사될 때 선편광된 광보다 반사도가 높기 때문에 센서(224)가 보다 많은 양의 적외선 반사광을 검출할 수 있도록 광의 수율을 증가시킬 수 있다.

또는 예를 들어, 빔 분리기(232)가 적외선 투사광(223)의 P파와 S파 성분의 약 50%는 투과시키고 나머지 약 50%는 반사시키는 특성을 가지는 경우, P파와 S파 성분의 50%만 투과되었던 적외선 투사광(223)이 투사 영역 또는 객체로부터 반사된 적외선 반사광은 투사부(240)를 통해 합성부(230)의 빔 결합기(231)로 반사될 수 있다. 이때 빔 결합기(231)는 입사되는 광 중 가시광 범위의 파장은 투과시키고 적외선 범위의 파장은 반사시키므로, 적외선 반사광은 빔 결합기(231)에 의해 모두 반사되어 빔 분리기(232)로 전달될 수 있다. 빔 분리기(232)는 P파와 S파 성분의 약 50%는 투과시키고 나머지 약 50% 성분은 반사시키므로, 빔 분리기(232)로 입사된 적외선 반사광의 약 50%의 P파와 S파 성분이 센서 광학계(270)를 투과하여 센서(224)에 수광될 수 있다.

또는 예를 들어, 빔 분리기(232)가 전기적인 신호에 따라 적외선 투사광(223)을 투과하는 상태 또는 적외선 투사광(223)을 반사하는 상태로 변화될 수 있는 특성을 가지는 상태 변화 미러이고, 빔 분리기(232)가 적외선 투사광(223)을 반사시키고 투과시키는 특성이 변화하는 주기를 t라고 했을 때 약 t/2 시간 동안은 적외선 투사광(223)을 투과하고, 약 t/2 시간 동안은 적외선 투사광(223)을 반사하는 특징을 가질 경우, t/2 시간 동안 투과한 적외선 투사광(223)이 투사 영역 또는 객체로부터 반사된 적외선 반사광은 투사부(240)를 통해 합성부(230)의 빔 결합기(231)로 반사될 수 있다. 이때 빔 결합기(231)는 입사되는 광 중 가시광 범위의 파장은 투과시키고 적외선 범위의 파장은 반사시키므로, 적외선 반사광은 빔 결합기(231)에 의해 모두 반사되어 빔 분리기(232)로 전달될 수 있다. 빔 분리기(232)는 t/2시간 동안은 입사되는 광을 투과시키고, t/2시간 동안은 입사되는 광을 반사시키므로, 빔 분리기(232)로 입사된 적외선 반사광은 t/2시간 동안 센서 광학계(270)를 향해 반사되어 센서(224)에 수광될 수 있다.

도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 영상 투사 장치(200)의 구성을 도시한 블럭도이다.

도 5에 도시된 제2 실시예에는 제1 실시예와 달리 빔 분리기(232)가 빔 합성기(231)로부터 투사부(240)로의 합성광(233)의 진행 경로 상에 위치할 수 있다. 따라서 제2 실시예에서는 적외선 광학계(260)로부터 제공되는 적외선 투사광(223)이 빔 분리기(232)를 거치지 않고 바로 빔 합성기(231)로 입사되고, 빔 합성기(231)에서 합성된 합성광(233)이 빔 분리기(232)를 투과하여 투사부(240)에 제공될 수 있다. 제2 실시예에서 빔 분리기(232)는 비편광 필터 또는 편광 필터로서 적외선 투사광(223)의 일정 성분을 투사시키고 일정 성분을 반사시킬 수 있다. 예를 들어, 빔 분리기(232)는 도 8a에 도시된 특성과 같이 적외선 투사광(223)의 P파 성분을 투과시키고 S파 성분을 반사시키는 특성을 가질 수 있다고 가정하자. 빔 분리기(232)는 빔 합성기(231)로부터 제공된 합성파 중 P파 보다 파장 대역이 낮은 가시광 범위의 영상 투사광(213)은 그대로 투과하고, 적외선 투사광(223)은 S파 성분은 반사시키고 P파 성분만 투과시켜 투사부(240)에 제공할 수 있다.

투사 영역 또는 객체로부터 반사된 적외선 반사광의 경로를 살펴보면, 빔 분리기(232)에서 P파 성분만 투과되었던 적외선 투사광(223)은 투사 영역 또는 객체에서 반사될 때 난반사가 일어나기 때문에 적외선 반사광은 P파 성분뿐만 아니라 S파 성분을 다시 포함하게 되고 빔 분리기(232)로 입사될 수 있다. 이 때, 빔 분리기(232)는 적외선 투사광(223)의 P파 성분을 투과시키고 S파 성분을 반사시키므로 적외선 반사광에 포함된 S파 성분이 빔 합성기(231)를 거치지 않고 센서 광학계(270)를 투과하여 센서(224)에 수광될 수 있다.

이때 본 예시에 따른 영상 투사 장치(200)는 빔 분리기(232)와 투사부(240) 사이에 QWP를 더 포함할 수 있다. QWP는 빔 분리기(232)에 의해 분리된 어느 하나의 성분을 복원시켜 센서(224)가 보다 많은 양의 적외선 반사광을 검출할 수 있도록 광의 수율을 증가시킬 수 있다.

도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 영상 투사 장치(200)의 구성을 도시한 블럭도이다. 본 실시예에 따른 합성부(230)는 빔 분리기(232)로서 펜타 프리즘(234)을 사용한 것을 제외하고는 제1 실시예에 따른 영상 투사 장치(200)의 구성과 거의 동일하다. 펜타 프리즘(234)은 다섯 면을 갖는 반사 프리즘이며 입사된 빛을 굴절 또는 반사시켜 특정 방향으로 투과시킨다.

제3 실시예의 경우, 적외선 투사광(223)의 투사 경로를 살펴보면, 적외선 투사광(223)은 펜타 프리즘(234)의 일면으로 입사하여 굴절되고 빔 결합기(231)를 향해 투과된다.

한편, 적외선 반사광의 경로를 살펴보면, 적외선 반사광은 빔 결합기(231)에서 모두 반사되어 펜타 프리즘(234)으로 입사되고, 펜타 프리즘(234)은 입사된 적외선 반사광을 센서 광학계(270)로 반사한다. 이때 펜타 프리즘(234)의 일면은 난반사를 줄여 센서(224)의 수율을 높이기 위해 난반사 방지 코팅(235)을 할 수 있다.

이때 본 예시에 따른 영상 투사 장치(200)는 빔 결합기(231)와 투사부(240) 사이에 QWP를 더 포함할 수 있다. QWP(280)는 펜타 프리즘(234)에 산란된 적외선 투사광(223)의 성분을 복원시켜 센서(224)가 보다 많은 양의 적외선 반사광을 검출할 수 있도록 광의 수율을 증가시킬 수 있다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 투사 장치 중 UST(ultra-short throw) 영상 투사 장치의 예를 도시한 도면이다. 본 실시예에 따른 영상 투사 장치(200)의 투사부(240)는 합성광(233)을 반사시키는 반사 부재(241)를 포함할 수 있다. 이때 반사 부재(241)는 복수 개의 거울 또는 렌즈의 조합으로 구성될 수 있고, 가령 평면 거울, 비구면 거울, 구면 거울, 오목 렌즈, 볼록 렌즈 등을 사용할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

이에 따라, 영상 투사광(213) 및 적외선 투사광(223)을 포함하는 합성광(233)은 반사 부재(241)에 의해 반사되어 바닥면을 향해 투사될 수 있고, 바닥면 상의 투사 영역 또는 객체로부터 반사된 적외선 반사광은 반사 부재(241)에 의해 반사되어 합성부(230)로 입사된다.

상술한 실시예들에 따르면, 영상 투사 장치(200)의 영상 투사광(213)과 적외선 투사광(223)을 합성하여 투사 경로를 일치시킴으로써 감지 영역 중 투사 영역에 대응하는 유효 영역을 별도로 설정할 필요가 없고, 감지 영역과 투사 영역의 좌표를 매핑시키기 위한 과정이 불필요하다.

또한 적외선 투사광(223)을 생성하는 구성을 영상 투사광(213)을 생성하는 조명부(210)와 별도로 구비하면서 영상 투사광(213)과 적외선 투사광(223)을 합성시키는 합성부(230)를 구비함으로써, 기존의 조명부(210) 및 감지부(220)를 변형하지 않고 그대로 활용할 수 있으므로, 최소의 비용으로 사용자의 입력을 더 효율적으로 감지할 수 있는 영상 투사 장치(200)를 제공할 수 있다.

더불어 적외선 투사광(223)이 영상 투사광(213)과 별도로 생성되므로 영상의 밝기 또는 해상도에 영향을 미치지 않고, 적외선 광(222)이 R, G, B 광의 조사 주기에 영향 받지 않은 채 조사될 수 있으므로 감지 영역 내의 객체의 감지를 보다 정확하게 할 수 있다.

아울러 영상 투사 장치와 투사면 사이의 공간인 투사 공간 내에 존재하는 객체의 3차원 좌표를 판별할 수 있는 바, 투사 영역 상뿐만 아니라 영상 투사 장치(200)와 투사면 사이의 투사 공간에서 사용자를 포함하는 객체의 위치 및 제스처 등을 인식할 수 있다.

더하여 UST(ultra-short throw) 영상 투사 장치와 같이 투사 거리가 짧은 경우에도 영상 투사광(213)과 적외선 투사광(223)의 경로를 일치시켜 영상의 투사 및 객체의 감지를 효율적으로 할 수 있다.

상술한 조명부(210), 감지부(220), 합성부(230), 투사부(240) 및 객체 인식부(250)를 포함하는 영상 투사 장치(200)의 실시예들은 하드웨어, 펌웨어(firmware), 소프트웨어 또는 그것들의 결합 등에 의해 구현될 수 있다.

하드웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 실시예들에 따른 방법은 하나 또는 그 이상의 ASICs(Application Specific Integrated Circuits), DSPs(Digital Signal Processors), DSPDs(Digital Signal Processing Devices), PLDs(Programmable Logic Devices), FPGAs(Field Programmable Gate Arrays), 프로세서, 컨트롤러, 마이크로 컨트롤러, 마이크로 프로세서 등에 의해 구현될 수 있다.

펌웨어나 소프트웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 실시예들에 따른 방법은 이상에서 설명된 기능 또는 동작들을 수행하는 모듈, 절차 또는 함수 등의 형태로 구현될 수 있다. 소프트웨어 코드는 메모리 유닛에 저장되어 프로세서에 의해 구동될 수 있다. 메모리 유닛은 프로세서 내부 또는 외부에 위치하여, 이미 공지된 다양한 수단에 의해 프로세서와 데이터를 주고 받을 수 있다.

이와 같이, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

200: 영상 투사 장치
210: 조명부
211: 광원
212: 디스플레이 소자
213: 영상 투사광
220: 감지부
221: 적외선 광원
222: 적외선 광
223: 적외선 투사광
224: 센서
225: 데이터 생성 모듈
230: 합성부
231: 빔 결합기
232: 빔 분리기
233: 합성광
234: 펜타 프리즘
235: 난반사 방지 코팅
240: 투사부
241: 반사 부재
250: 객체 인식부
260: 적외선 광학계
270: 센서 광학계
280: QWP (Quarter Wave Plate)

Claims (19)

1. 영상 투사 장치로서
   적색광, 녹색광, 청색광 중 적어도 하나의 광을 조사하는 광원;
   상기 광원으로부터 조사된 상기 적어도 하나의 광을 합성하여 영상 투사광을 생성하는 디스플레이 소자;
   적외선 광을 조사하는 적외선 광원;
   상기 적외선 광원으로부터 조사된 상기 적외선 광을 이용하여 적외선 투사광을 생성하는 적외선 광학계;
   상기 영상 투사광과 상기 적외선 투사광을 합성하여 합성광을 제공하는 합성부;
   상기 합성광을 상기 영상 투사 장치의 외부에 배치된 투사면에 투사하는 투사부;
   상기 투사면 상에 상기 합성광이 투사되는 투사 영역으로부터, 또는 상기 투사 영역 상에 또는 상기 합성광이 투사되는 경로상의 공간으로서 상기 영상 투사 장치와 상기 투사면 사이의 공간인 투사 공간 내에 위치하는 객체로부터 반사된 적외선 반사광을 수신하여 감지하는 센서; 및
   상기 센서에 의해 감지된 적외선 반사광에 기반하여 상기 객체에 대한 정보를 인식하는 데이터 생성 모듈을 포함하는
   영상 투사 장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 광원은 램프 광원, LED(light emitting diode) 광원 및 레이저(laser) 광원 중 적어도 하나 이상을 포함하는
   영상 투사 장치.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 디스플레이 소자는 DMD(digital micromirror device), LCOS (liquid crystal on silicon), 3LCD(three liquid crystal display), LCD(liquid crystal display), 및 LBS(laser beam scanning) 방식 중 적어도 하나의 방식으로 동작하는
   영상 투사 장치.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 적외선 광원은 LED(light emitting diode) 광원, 레이저 다이오드(laser diode) 광원 및 VCSEL(vertical-cavity surface-emitting laser) 광원 중 적어도 하나 이상을 포함하는
   영상 투사 장치.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 적외선 광학계는 FEL(fly eye lens), 조준 렌즈(collimating lens), 및 디퓨져(diffuser) 중 적어도 하나 이상을 포함하는
   영상 투사 장치.
   
6. 제1항에 있어서,
   상기 합성부는 입사되는 광 중 가시광은 투과하고 적외선 광은 반사시키는 빔 결합기 및 입사되는 광을 투과시키거나 또는 반사시키는 빔 분리기를 포함하는
   영상 투사 장치
   
7. 제6항에 있어서,
   상기 빔 결합기는 다이크로익 프리즘, 다이크로익 필터 및 다이크로익 미러 중 적어도 하나 이상을 포함하는
   영상 투사 장치.
   
8. 제6항에 있어서,
   상기 빔 분리기는 입사되는 광의 특정 성분만 투과시키는
   영상 투사 장치.
   
9. 제6항에 있어서,
   상기 빔 분리기는 편광 필터, 편광 빔 분리기, 편광 미러, 편광 프리즘, 비편광 필터, 비편광 빔 분리기, 비편광 미러 및 비편광 프리즘 중 적어도 하나 이상을 포함하는
   영상 투사 장치.
   
10. 제6항에 있어서,
    상기 빔 분리기는 전기적인 신호에 따라 입사되는 광을 투과하는 상태 또는 입사되는 광을 반사하는 상태로 변환되는 상태 변화 미러(switchable mirror)를 포함하는
    영상 투사 장치.
    
11. 제1항에 있어서,
    상기 센서는 TOF (time of flight) 센서, Structured Light 센서, 스테레오 카메라 및 적외선 감지 카메라 중 적어도 하나 이상을 포함하는
    영상 투사 장치.
    
12. 제1항에 있어서,
    상기 영상 투사 장치는 상기 합성부와 상기 센서 사이에 위치하고 상기 합성부로부터 제공되는 상기 적외선 반사광을 상기 센서로 투과시키는 센서 광학계를 더 포함하는
    영상 투사 장치.
    
13. 제12항에 있어서,
    상기 센서 광학계는
    상기 합성부로부터 제공되는 상기 적외선 반사광을 상기 투사 영역에 대응하도록 조절하는
    영상 투사 장치.
    
14. 제12항에 있어서,
    상기 센서 광학계는 집광 렌즈(condenser lens), 조준 렌즈(collimating lens), 오목렌즈, 볼록렌즈, FEL(fly-eye lens) 중 적어도 하나 이상을 포함하는
    영상 투사 장치.
    
15. 제1항에 있어서,
    상기 합성부는 입사되는 광 중 가시광은 투과하고 적외선 광은 반사시키는 빔 결합기 및 상기 적외선 광원으로부터 조사된 적외선 광은 투과시키고 상기 적외선 반사광은 상기 센서로 반사시키는 펜타 프리즘을 포함하는
    영상 투사 장치.
    
16. 제1항에 있어서,
    상기 객체에 대한 정보는 상기 객체의 위치에 대한 정보를 포함하는
    영상 투사 장치.
    
17. 제16항에 있어서,
    상기 객체의 위치에 대한 정보는 상기 영상 투사 장치로부터 상기 객체까지의 거리에 관한 정보를 포함하는
    영상 투사 장치.
    
18. 제1항에 있어서,
    상기 투사부는 상기 합성광을 반사시키는 반사부재를 더 포함하는
    영상 투사 장치.
    
19. 제1항에 있어서,
    상기 영상 투사 장치는 상기 센서로부터 상기 객체에 대한 정보를 제공받아 상기 객체를 판별하거나 상기 객체의 제스처를 판별하는 객체 인식부를 더 포함하는
    영상 투사 장치.

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