KR20190036274A - 3D spatial image output device and a folder device for 3D spatial image output using the same - Google Patents

3D spatial image output device and a folder device for 3D spatial image output using the same Download PDF

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KR20190036274A
KR20190036274A KR1020170125296A KR20170125296A KR20190036274A KR 20190036274 A KR20190036274 A KR 20190036274A KR 1020170125296 A KR1020170125296 A KR 1020170125296A KR 20170125296 A KR20170125296 A KR 20170125296A KR 20190036274 A KR20190036274 A KR 20190036274A
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Abstract

The present invention relates to a device for implementing a high resolution 3D hologram through mutually overlapping regions of a vertical image and a horizontal image projected in a space, and a foldable device using the same. The present invention has the following effects. That is, a high resolution 3D hologram is implemented such that the vertical image appears to be on a floor by creating the floor through the horizontal image through the overlapping regions of the vertical image and the horizontal image projected in the space. Accordingly, the present invention can provide a 3D spatial image output device without a 3D human factor problem such as symptoms for dizziness.

Description

3D 공간영상 출력장치 및 이를 이용한 3D 공간영상 출력용 폴더블 장치 {omitted}3D spatial image output apparatus and a 3D image output apparatus using the same -

본 발명은 공간에 투영되는 수직영상과 수평영상의 상호 중첩 영역을 통하여 고해상도 3D 홀로그램을 구현하기 위한 장치와 이를 이용한 폴더블 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus for implementing a high resolution 3D hologram through mutually overlapping regions of a vertical image and a horizontal image projected in a space, and a foldable apparatus using the same.

종래기술로서 공개특허공보 공개번호 제10-2013-0020299호의 프리즘을 이용한 광 시야각 입체 영상 표시 장치에 의하면, 표시패널; 상기 표시패널의 전면에 위치하는 제1 리타더와 제2 리타더를 구비한 패턴드 리타더; 그리고 상기 패턴드 리타더의 전면에 위치하며, 상기 제1 리타더와 상기 제2 리타더의 경계 영역에 위치하는 프리즘을 포함하는 것을 특징으로 하는 입체 영상 표시장치라고 기재되어 있다.According to a wide viewing angle stereoscopic image display apparatus using a prism of the prior art, as disclosed in Japanese Laid-Open Patent Publication No. 10-2013-0020299, a display panel; A pattern reliader having a first retarder and a second retarder positioned on a front surface of the display panel; And a prism located on a front surface of the patterned retarder and located in a boundary region between the first retarder and the second retarder.

다른 종래기술로서 공개특허공보 공개번호 제10-2013-0099969호의 무안경식 3Ｄ 디스플레이에 의하면, 무안경식 3D 디스플레이(autostereoscopic 3D display)이며, 2개의 광원을 갖는 조명 유닛, 광 도파관, 회절식 광학적 광 정향 소자(diffractive optical light directing element)로서의 홀로그래픽 광학소자, 투명 디스플레이 패널, 및 광원을 각각 교대로 디스플레이 패널 상에 표시되는 우측 및 좌측 시차 영상과 동기화하기 위한 제어 유닛을 포함하고, 광원은 각각 상이한 방향으로부터 광 도파관 내로 광을 방사하도록 배향되고, 홀로그래픽 광학 소자 및 디스플레이 패널은, 광 도파관으로부터 방출된 광이 선호되는 방향에 따라 홀로그래픽 광학 소자에 의해 2개의 상이한 방향으로 회절되어 디스플레이 패널을 통과하도록 하는 방식으로 배치되며, 광 도파관의 적어도 한 표면은 굴절 표면을 갖는 것을 특징으로 하는 무안경식 3D 디스플레이라고 기재되어 있다.As another prior art, disclosed in Non-limiting 3D display of Unexamined Patent Publication No. 10-2013-0099969 is an autostereoscopic 3D display, which is an illumination unit having two light sources, an optical waveguide, A control unit for synchronizing a holographic optical element as a diffractive optical light directing element, a transparent display panel, and a light source respectively with right and left parallax images alternately displayed on a display panel, And the holographic optical element and the display panel are arranged such that light emitted from the optical waveguide is diffracted by the holographic optical element in two different directions along the preferred direction to pass through the display panel At least one of the optical waveguides If it is described that Muan rigid 3D display, characterized in that it has a refractive surface.

그러나 상기와 같은 종래의 장치는 수직3D영상만 생성할 뿐, 수평3D영상을 생성하지 못하여 3D영상의 바닥이 생성되지 못하며, 휴먼팩터 문제를 극복하지 못하여 관찰자에게 어지러움을 느끼게 하는 단점이 있었다.However, the above-described conventional apparatus only generates a vertical 3D image, fails to generate a horizontal 3D image, fails to create a 3D image bottom, and fails to overcome the human factor problem, causing dizziness to observers.

공개번호 제10-2013-0020299호Publication No. 10-2013-0020299 공개번호 제10-2013-0099969호Publication No. 10-2013-0099969

본 발명에서는 다음과 같은 과제를 해결하고자 한다.The present invention aims to solve the following problems.

즉, 공간에 투영되는 수직영상과 수평영상의 상호 중첩 영역을 통하여 수평영상을 통해 바닥을 생성하여 수직영상이 바닥의 위에 있는 것처럼 보여지는 고해상도 3D 홀로그램을 구현하고, 어지러움 증상 등의 3D 휴먼팩터 문제가 없는 3D 공간영상 출력장치를 제공하고자 한다.In other words, a 3D hologram is created that creates a floor through the horizontal image through the overlapping area of the vertical image and the horizontal image projected in the space, so that the vertical image appears to be on the floor, and a 3D human factor problem such as dizziness A 3D space image output apparatus without a 3D space is provided.

본 발명은 위와 같은 과제를 해결하기 위하여,In order to solve the above problems,

3D공간영상(10)을 생성하는 공간영상생성부(100); 3D공간영상(10)을 출력하는 디스플레이부(300); 공간영상생성부(100)에서 생성된 3D공간영상(10)을 디스플레이부(300)로 전달하는 영상제어부(200); 허상영역(20)을 형성시키는 프리즘시트(410)로 구성된 영상합성광학계(400);를 포함하고, 상기 프리즘시트(410)는 관측자(1)와 디스플레이부(300)의 사이에 설치되며, 상기 허상영역(20)은 관측자(1)로 하여금 3D공간영상(10)이 입체적으로 보이도록 디스플레이부(300)에서 출력되는 3D공간영상(10)의 허상이 맺히는 영역인 것을 특징으로 하고,A spatial image generation unit (100) for generating a 3D spatial image (10); A display unit 300 for outputting the 3D spatial image 10; An image control unit 200 for transmitting the 3D space image 10 generated by the spatial image generation unit 100 to the display unit 300; And an image synthesizing optical system 400 configured with a prism sheet 410 for forming a virtual image area 20. The prism sheet 410 is installed between the observer 1 and the display unit 300, The virtual image area 20 is an area where the virtual image of the 3D space image 10 output from the display unit 300 is formed so that the viewer 1 can see the 3D space image 10 in a three-

상기 프리즘시트(410)는 가로로 긴 프리즘셀(413a)이 세로방향으로 배열된 마이크로프리즘시트(413)로 구성되되, 상기 프리즘셀(413a)의 단면은 삼각형으로서, 삼각형의 밑변이 디스플레이부(300)를 향할 때 두 밑각은 예각으로 형성되고, 상기 디스플레이부(300)는 하부영역에서 디스플레이가 위를 향하도록 설치된 수직영상디스플레이부(310), 상부영역에서 디스플레이가 아래를 향하도록 설치된 수평영상디스플레이부(320)를 포함하고, 상기 3D공간영상(10)은 수직영상디스플레이부(310)에서 재생되는 수직영상(11), 수평영상디스플레이부(320)에서 재생되는 수평영상(12)으로 구성되며, 상기 공간영상생성부(100)에서 수직영상(11)과 수평영상(12)로 구분된 3D공간영상(10)을 생성하고, 상기 영상제어부(200)에서 수직영상(11)을 수직영상디스플레이부(310)로, 수평영상(12)을 수평영상디스플레이부(320)로 출력하며, 상기 허상영역(20)은 프리즘셀(413a)의 하부경사변(s1)에 의한 굴절에 따라 수직영상디스플레이부(310)의 하부에 수직영상(11)의 허상이 형성되는 수직허상영역(21), 프리즘셀(413a)의 상부경사면(s2)에 의한 굴절에 따라 수평영상디스플레이부(320)의 상부에 수평영상(12)의 허상이 형성되는 수평허상영역(22)을 포함하는 것을 특징으로 하는 3D 공간영상 출력장치, 또는The prism sheet 410 is composed of a micro prism sheet 413 in which long prism cells 413a are arranged in the longitudinal direction. The cross section of the prism cells 413a is triangular, 300, the two base angles are formed at an acute angle, and the display unit 300 includes a vertical image display unit 310 installed with the display facing upward in the lower region, a horizontal image display unit And a display unit 320. The 3D spatial image 10 includes a vertical image 11 reproduced by the vertical image display unit 310 and a horizontal image 12 reproduced by the horizontal image display unit 320 The spatial image generating unit 100 generates a 3D spatial image 10 divided into a vertical image 11 and a horizontal image 12 and the vertical image 11 is vertically imaged by the image controller 200. [ The display unit 310 displays the horizontal image 12, And the virtual image area 20 is displayed on the lower side of the vertical image display part 310 in accordance with the refraction of the lower inclined side s1 of the prism cell 413a, The vertical virtual image area 21 in which the virtual image of the horizontal image 12 is formed and the vertical slope surface s2 of the prism cell 413a, A virtual space image output device comprising a virtual image area (22), or

수직영상(11)과 수평영상(12)으로 구분된 3D공간영상(10)을 생성하는 공간영상생성부(100); 수직영상(11)을 출력하는 제1디스플레이(610)와 수평영상(12)을 출력하는 제2디스플레이(620)로 구성된 디스플레이부(300); 공간영상생성부(100)에서 생성된 수직영상(11)을 제1디스플레이(610)로, 공간영상생성부(100)에서 생성된 수평영상(12)을 제2디스플레이(620)로 전달하는 영상제어부(200); 허상영역(20)을 형성하는 하는 프리즘시트(410)로 구성된 영상합성부(630);를 포함하고, 상기 허상영역(20)은 관측자(1)로 하여금 3D공간영상(10)이 입체적으로 보이도록 디스플레이부(300)에서 출력되는 3D공간영상(10)의 허상이 맺히는 영역이며, 제1디스플레이(610), 제2디스플레이(620) 및 프리즘시트(410)는 대응되는 크기의 직사각형으로 형성되며, 제1디스플레이(610)의 디스플레이면, 제2디스플레이(620)의 디스플레이면 및 프리즘시트(410)의 평평한면이 같은 방향을 향하도록 나란히 배열될 때, 각 구성은 결합부위를 접을 수 있게 결합되며, 상기 프리즘시트(410)는 가로로 긴 프리즘셀(413a)이 세로방향으로 배열된 마이크로프리즘시트(413), 상기 프리즘셀(413a)의 단면은 삼각형으로서, 삼각형의 밑변이 디스플레이부(300)를 향할 때 두 밑각은 예각으로 형성된 것을 특징으로 하는 3D 공간영상 출력용 폴더블 장치를 제시한다.A spatial image generation unit (100) for generating a 3D spatial image (10) divided into a vertical image (11) and a horizontal image (12); A display unit 300 including a first display 610 for outputting a vertical image 11 and a second display 620 for outputting a horizontal image 12; The first display 610 transmits the vertical image 11 generated by the spatial image generating unit 100 and the horizontal image 12 generated by the spatial image generating unit 100 to the second display 620 A control unit 200; And an image synthesizing unit 630 composed of a prism sheet 410 forming a virtual image area 20. The virtual image area 20 allows the observer 1 to view the 3D space image 10 in a three- The first display 610, the second display 620, and the prism sheet 410 are formed in rectangular shapes corresponding to the sizes of the 3D images 10, When the display surface of the first display 610, the display surface of the second display 620, and the flat surface of the prism sheet 410 are arranged side by side so as to face in the same direction, The prism sheet 410 has a triangular prism sheet 413a having a long prism cell 413a arranged in the longitudinal direction and a triangular bottom surface of the triangular prism cell 413a. ), The two base angles are formed at an acute angle The present invention provides a 3D space video outputable folder device.

본 발명은 다음과 같은 효과를 발휘한다.The present invention has the following effects.

즉, 공간에 투영되는 수직영상과 수평영상의 상호 중첩 영역을 통하여 수평영상을 통해 바닥을 생성하여 수직영상이 바닥의 위에 있는 것처럼 보여지는 고해상도 3D 홀로그램을 구현하고, 어지러움 증상 등의 3D 휴먼팩터 문제가 없는 3D 공간영상 출력장치를 제공할 수 있다.In other words, a 3D hologram is created that creates a floor through the horizontal image through the overlapping area of the vertical image and the horizontal image projected in the space, so that the vertical image appears to be on the floor, and a 3D human factor problem such as dizziness It is possible to provide a 3D spatial image output apparatus without a 3D space.

도 1은 본 발명인 3D　공간영상　출력장치의 전체 구성에 대한 개념도.
도 2는 영상합성광학계에 의해 구현되는 3D공간영상의 예시도.
도 3은 프리즘시트에 의한 영상 굴절 과정을 기하학적으로 나타낸 도면.
도 4는 프리즘시트에 의해 관측자가 보게 되는 허상물체와 실상물체 간의 위치관계를 나타낸 도면.
도 5는 역방향직각삼각형프리즘시트에 의한 수직허상영역 형성과정을 나타낸 도면.
도 6은 직각삼각형프리즘시트에 의한 수평허상영역 형성과정을 나타낸 도면.
도 7은 마이크로프리즘시트에 의한 수직 및 수평 허상영역 형성과정을 나타낸 도면.
도 8은 3D공간영상의 구현 예시 도면.
도 9는 마이크로프리즘시트를 통한 실제 관측 사진.
도 10은 본 발명인　3D　공간영상　출력용　폴더블　장치에　대한　예시도．
도 11은 도 10의 폴더블장치를 접은 상태를 나타낸 도면.
도 12는 도 10의 폴더블장치에서 허상영역이 형성되는 과정을 나타낸 도면.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a conceptual diagram of an overall configuration of a 3D spatial image output apparatus according to the present invention. FIG.
2 is an exemplary view of a 3D space image implemented by an image combining optical system;
FIG. 3 is a view showing geometrically the image refraction process by the prism sheet; FIG.
4 is a view showing a positional relationship between a virtual image and a real image viewed by an observer through a prism sheet;
5 is a view illustrating a process of forming a vertical virtual image area by a reverse right triangular prism sheet;
6 is a view showing a process of forming a horizontal virtual image area by a right triangular prism sheet;
7 is a view illustrating a process of forming vertical and horizontal virtual image areas by a micro prism sheet;
FIG. 8 is an exemplary view of an implementation of a 3D space image. FIG.
9 is a photograph of an actual observation through a microprism sheet;
10 is an exemplary view of a 3D spatial image outputting apparatus according to the present invention;
11 is a view showing a state in which the foldable device of Fig. 10 is folded. Fig.
12 is a view showing a process of forming a virtual image area in the foldable device of FIG.

이하 첨부된 도면을 바탕으로 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 설명한다. 다만 본 발명의 권리범위는 특허청구범위 기재에 의하여 파악되어야 한다. 또한 본 발명의 요지를 모호하게 하는 공지기술의 설명은 생략한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the scope of the present invention should be understood from the description of the claims. Further, the description of known technology which obscures the gist of the present invention is omitted.

본 발명의 3D 공간영상 출력장치는 공간영상생성부(100)를 통해 수평 또는 수직하는 3D공간영상(10)을 생성하고, 생성된 3D공간영상(10)을 영상합성광학계(400)에 의해 허상영역(20)에 있는 것처럼 관측자(1)에게 보여주는 것이다(도 4 참고).The 3D spatial image output apparatus of the present invention generates a horizontal or vertical 3D spatial image 10 through the spatial image generation unit 100 and outputs the generated 3D spatial image 10 to a virtual image Is shown to the observer (1) as if it were in the region (20).

공간영상생성부(100)는 3D공간영상(10)에 수직영상디스플레이부(310)의 수직영상(11)과 수평영상디스플레이부(320)의 수평영상(12)으로 구분하여 생성하는 것이다.The spatial image generation unit 100 divides the vertical image 11 of the vertical image display unit 310 and the horizontal image 12 of the horizontal image display unit 320 into a 3D spatial image 10.

수평영상(12)은 사용자가 수평방향에서 관측하여야 하는 3D공간영상(10)으로서, 바람직하게는 바닥에 위치한 수평영상디스플레이부(320)에 디스플레이되는 영상이다.The horizontal image 12 is a 3D spatial image 10 to be viewed by the user in the horizontal direction, and is preferably displayed on the horizontal image display unit 320 located at the bottom.

수직영상(11)은 사용자가 수직방향에서 관측하여야 하는 3D공간영상(10)으로서, 바람직하게는 바닥영상으로부터 수직으로 서 있는 수직영상디스플레이부(310)에 디스플레이되는 영상이다.The vertical image 11 is a 3D spatial image 10 to be viewed by the user in the vertical direction, and is preferably displayed on the vertical image display unit 310 standing vertically from the floor image.

영상합성광학계(400)는 수직영상디스플레이부(310)의 수직영상(11)과 수평영상디스플레이부(320)의 수평영상(12)이 허상영역(20)에서 중첩되어 보이도록 디스플레이부(300)와 관측자(1) 사이에 설치된 프리즘시트(410)로 구성된다. 다시 말해 프리즘시트(410)에 의해 허상영역(20)이 형성되는데, 이러한 허상영역(20)은 관측자(1)로 하여금 3D공간영상(10)이 입체적으로 보이도록 디스플레이부(300)에서 출력되는 3D공간영상(10)의 허상이 맺히는 영역인 것이다.The image synthesizing optical system 400 may be configured such that the vertical image 11 of the vertical image display unit 310 and the horizontal image 12 of the horizontal image display unit 320 are overlapped in the virtual image area 20, And a prism sheet 410 installed between the observer 1 and the observer 1. In other words, the virtual image area 20 is formed by the prism sheet 410. This virtual image area 20 allows the observer 1 to output the 3D space image 10 in a stereoscopic manner on the display unit 300 And is an area where the virtual image of the 3D spatial image 10 is formed.

디스플레이부(300)는 3D공간영상(10)을 출력하는 디스플레이장치로 구성되며, 구체적으로는 도 7 및 도 9와 같이 하부영역에서 디스플레이가 위를 향하도록 설치된 수직영상디스플레이부(310)와, 상부영역에서 디스플레이가 아래를 향하도록 설치된 수평영상디스플레이부(320)로 구성된다.The display unit 300 includes a display device for outputting the 3D spatial image 10, and more specifically, as shown in FIGS. 7 and 9, the vertical image display unit 310 is provided with the display facing upward, And a horizontal image display unit 320 in which the display is directed downward in the upper area.

즉, 공간영상생성부(100)에서 3D공간영상(10)을 수직영상(11)과 수평영상(12)으로 구분하여 생성하고, 영상제어부(200)는 수직영상(11)을 수직영상디스플레이부(310)로, 수평영상(12)을 수평영상디스플레이부(320)로 각각 출력하며, 영상합성광학계(400)를 통해 관측자(1)로 하여금 수직영상(11)과 수평영상(12)이 허상영역(20)에서 중첩되어 3D공간영상(10)으로 보이도록 하는 것이다.In other words, the spatial image generation unit 100 divides the 3D spatial image 10 into a vertical image 11 and a horizontal image 12, and the image control unit 200 generates a vertical image 11, And outputs the horizontal image 12 to the horizontal image display unit 320 and the vertical image 11 and the horizontal image 12 to the observer 1 through the image synthesizing optical system 400, Area 20 so as to be seen as a 3D space image 10. [

이 때, 수직영상(11)은 움직이는 객체로, 수평영상(12)은 바닥을 구성하는 배경으로 구현하게 되면, 수직영상(11)과 수평영상(12)이 어우러져 자연스럽고 실감있는 3D공간영상(10)을 구현할 수 있게 된다.In this case, if the vertical image 11 is a moving object and the horizontal image 12 is a background constituting the bottom, the vertical image 11 and the horizontal image 12 are combined to form a natural and realistic 3D space image 10).

영상합성광학계(400)에 의해 관측자(1)가 3D공간영상(10)을 볼 수 있는 것은 3D공간영상(10)이 영상합성광학계(400)를 거치면서 굴절각이 형성되기 때문이다.The reason why the observer 1 can see the 3D space image 10 by the image synthesizing optical system 400 is that the refraction angle is formed as the 3D space image 10 passes through the image synthesizing optical system 400. [

도 3은 프리즘시트에 의한 영상 굴절 과정을 기하학적으로 나타낸 것으로서, 영상은 왼쪽의 공기영역(ⓞ)에서 프리즘을 이루는 유리영역(①)으로 입사하여 1차 굴절되고 유리영역(①)에서 오른쪽의 공기영역(②)으로 진행하면서 2차굴절된다. 이를 참고하여 3D공간영상(10)의 굴절각에 대한 수식을 정리하면 다음과 같다.FIG. 3 is a geometric representation of the image refraction process by the prism sheet. The image is incident on a glass region (1) forming a prism in the left air region (1) and refracted first, And proceeds to the region (2) to be refracted secondarily. The formula for the refraction angle of the 3D spatial image 10 is summarized as follows.

Figure pat00001
Figure pat00001

수학식 1의

Figure pat00002
는 1차 입사각으로서, 디스플레이부(300)에서 출력되는 공기 중의 영상이 프리즘시트 평면의 1번째로 영상이 닿는 위치인 A점 에 입사하는 영상(파동)의 방향과, A점을 포함하는 프리즘시트 평면의 공기방향 종법선(공기방향인 A의 종법선)이 이루는 각도, 즉 A점에 입사하는 영상과 A의 종법선이 이루는 각 중 예각에 해당된다.In Equation (1)
Figure pat00002
(Wave) incident on the point A which is the position at which the image in the air outputted from the display unit 300 touches the first image of the plane of the prism sheet and the direction of the image (wave) It corresponds to the acute angle between the angle formed by the air direction vertical normal of the plane (the air vertical direction normal line A), that is, the image incident on the point A and the vertical normal line of A.

또한,

Figure pat00003
는 프리즘 왼쪽 공기영역(ⓞ)의 굴절률이고,
Figure pat00004
은 프리즘을 이루는 유리영역(①)의 굴절률이다.Also,
Figure pat00003
Is the refractive index of the prism left air region (x)
Figure pat00004
Is the refractive index of the glass region (1) forming the prism.

수학식 1의

Figure pat00005
는 1차 굴절각으로서, A점에서 영상이 굴절된 방향과, A점을 포함하는 프리즘시트 평면의 유리방향 종법선(유리방향인 A의 종법선)이 이루는 각도, 즉 A점에서 굴절된 영상과 A의 종법선이 이루는 각 중 예각을 의미한다.In Equation (1)
Figure pat00005
Is an angle formed by the direction in which the image is refracted at the point A and the normal direction of the glass direction of the prism sheet plane including the point A (the normal line of the glass direction A), that is, the image refracted at the point A A is the acute angle of the angle formed by the normal line of A.

이 때 종법선이란 평면상의 임의의 점에서 수직인 직선이다.In this case, the normal line is a straight line perpendicular to an arbitrary point on the plane.

Figure pat00006
Figure pat00006

수학식 2의

Figure pat00007
는 프리즘시트 내부각으로서, A점의 평면과 2번째로 영상이 닿는 위치인 B점의 평면이 이루는 각을 의미한다.In Equation (2)
Figure pat00007
Refers to an angle formed by the plane of the point A and the plane of the point B, which is the position at which the image touches the second image, as the angle inside the prism sheet.

수학식 2의

Figure pat00008
은 2차 입사각으로서, B점에서 A점까지의 방향과, B점을 포함하는 프리즘시트 평면의 유리방향 종법선(유리방향인 B의 종법선)이 이루는 각도, 즉 B점으로 입사하는 영상과 B의 종법선이 이루는 각 중 예각에 해당된다. 이는 프리즘시트 내부각
Figure pat00009
에서 1차 굴절각
Figure pat00010
를 뺀 각도이다.In Equation (2)
Figure pat00008
Is an angle formed by the direction from the point B to the point A and the normal direction of the glass direction of the prism sheet plane including the point B (the normal line of the glass direction B), that is, B is the acute angle of the angle formed by the normal line. This is because the angle
Figure pat00009
The first refraction angle
Figure pat00010
.

Figure pat00011
Figure pat00011

수학식 3의

Figure pat00012
은 2차 굴절각으로서, B점에서 영상이 굴절된 방향과, B점을 포함하는 평면의 공기방향 종법선(공기방향인 B의 종법선)이 이루는 각도, 즉 B점에서 굴절된 영상과 B의 종법선이 이루는 각 중 예각을 의미한다.In Equation (3)
Figure pat00012
Is an angle formed between the direction in which the image is refracted at the point B and the normal direction of the air direction vertical direction (the normal direction of the air direction B), that is, the image refracted at the point B and the angle It means the acute angle of the angle formed by the normal line.

또한,

Figure pat00013
는 프리즘 오른쪽 공기영역(②)의 굴절률이며, 통상
Figure pat00014
일 것이다.Also,
Figure pat00013
Is the refractive index of the prism right air region (2)
Figure pat00014
would.

Figure pat00015
Figure pat00015

수학식 4의

Figure pat00016
는 A의 종법선과 B점에서 프리즘시트의 외부로 굴절된 방향이루는 각 중 예각을 의미한다. 이는 2차 굴절각
Figure pat00017
에서 프리즘시트 내부각
Figure pat00018
를 뺀 각도이다.In Equation (4)
Figure pat00016
Means an acute angle between angles formed by the reference line of A and the point of refraction toward the outside of the prism sheet at point B. This is because the second refraction angle
Figure pat00017
Inside the prism sheet at each angle
Figure pat00018
.

상기 3D공간영상(10)은 영상합성광학계(400)인 프리즘시트를 통하여 A점(1번째로 영상이 닿는 위치)과 B점(2번째로 영상이 닿는 위치)에서 두 번 굴절되어 관측자(1)의 눈에 보이게 되며, 이로써 관측자(1)의 눈에는 영상의 원래 위치가 아닌 다른 위치, 즉 허상영역(20)에 영상이 맺혀있는 것으로 보이게 된다.The 3D spatial image 10 is refracted twice at point A (position where the first image touches) and point B (position where the image touches the second time) through the prism sheet as the image synthesizing optical system 400, So that the image of the observer 1 appears to be formed at a position other than the original position of the image, that is, the virtual image area 20. [

영상합성광학계(400)를 구성하는 프리즘시트(410)는 역방향직각삼각형프리즘시트(411) 또는 직각삼각형프리즘시트(412)일 수 있고, 역방향직각삼각형프리즘시트(411)와 직각삼각형프리즘시트(412)가 연속적으로 반복배치된 마이크로프리즘시트(413)일 수도 있다.The prism sheet 410 constituting the image synthesizing optical system 400 may be a reverse triangle prism sheet 411 or a right triangle prism sheet 412 and may be a reverse triangle prism sheet 411 and a right triangle prism sheet 412 May be a micro prism sheet 413 which is continuously and repeatedly arranged.

역방향직각삼각형프리즘시트(411)는 도 5와 같이 거꾸로 세운 직각삼각형의 프리즘이 세로로 나열된 것으로서, 이를 사용하면 수직허상영역(21)의 상부에 설치된 수직영상디스플레이부(310)의 수직영상(11)이 관측자(1)에게는 수직허상영역(21)에 맺혀있는 것처럼 보이게 된다.5, vertically arranged triangular prisms are vertically arranged. The vertical triangular prism sheet 411 is provided with vertical images 11 (see FIG. 5) of the vertical image display unit 310 provided on the upper portion of the vertical virtual image area 21, To the observer 1 appears to be stuck in the vertical virtual image area 21. [

직각삼각형프리즘시트(412)는 도 6과 같이 바로 세운 직각삼각형의 프리즘이 세로로 나열된 것으로서, 이를 사용하면 수평허상영역(22)의 하부에 설치된 수평영상디스플레이부(320)의 수평영상(12)이 관측자(1)에게는 수평허상영역(22)에 맺혀있는 것처럼 보이게 된다.The right triangle prism sheet 412 is a vertically arranged triangular prism with straight triangular prisms as shown in FIG. 6, and when used, the horizontal image 12 of the horizontal image display unit 320, which is provided below the horizontal virtual image area 22, It appears to the observer 1 to be in the horizontal virtual image area 22.

이 때 수직허상영역(21) 및 수평허상영역(22)은 관측자(1)의 시선이 프리즘시트(410)를 바라보는 직선 상에 존재한다.At this time, the vertical virtual image area 21 and the horizontal virtual image area 22 exist on a line where the line of sight of the observer 1 is facing the prism sheet 410.

한편 마이크로프리즘시트(413)는 직각삼각형프리즘시트(412)와 역방향직각삼각형프리즘시트(411)를 합성한 것으로서, 도 7과 같이 직각 아닌 모든 각이 예각을 이루는 삼각형이 배열된 시트이며, 수직영상디스플레이부(310)의 수직영상(11)과 수평영상디스플레이부(320)의 수평영상(12)이 동시에 허상영역(20)에 출력되어 관측자(1)에게는 3D공간영상(10)이 공간에 합성된 것처럼 보이게 된다.The micro prism sheet 413 is a combination of a right triangular prism sheet 412 and a reverse right triangular prism sheet 411. The micro prism sheet 413 is a sheet in which all angles are not perpendicular to each other, The vertical image 11 of the display unit 310 and the horizontal image 12 of the horizontal image display unit 320 are simultaneously output to the virtual image area 20 so that the 3D spatial image 10 is synthesized .

마이크로프리즘시트(413)는 구체적으로 가로로 긴 프리즘셀(413a)이 세로방향으로 배열되는데, 도 7과 같이 상기 프리즘셀(413a)의 단면은 삼각형으로서, 삼각형의 밑변이 디스플레이부(300)를 향할 때 두 밑각은 예각으로 형성된다.7, the cross section of the prism cell 413a is a triangle, and the base of the triangle is the same as that of the display unit 300. The prism cells 413a, The two base angles are formed at an acute angle.

마이크로프리즘시트(413)에 의한 허상영역(20)은 도 7을 참고하면, 프리즘셀(413a)의 하부경사변(s1)에 의한 굴절에 따라 수직영상디스플레이부(310)의 하부에 수직영상(11)의 허상이 형성되는 수직허상영역(21)과 프리즘셀(413a)의 상부경사면(s2)에 의한 굴절에 따라 수평영상디스플레이부(320)의 상부에 수평영상(12)의 허상이 형성되는 수평허상영역(22)으로 구성된다. 7, in the virtual image area 20 by the micro prism sheet 413, in accordance with the refraction by the lower inclined side s1 of the prism cell 413a, The virtual image of the horizontal image 12 is formed on the upper part of the horizontal image display part 320 in accordance with the refraction caused by the vertical virtual image area 21 where the virtual image of the image 11 is formed and the upper slope surface s2 of the prism cell 413a And a horizontal virtual image area 22.

도면에서는 수직허상영역(21)은 마이크로프리즘시트(413)에 평행하게, 수평허상영역(22)은 마이크로프리즘시트(413)에 수직으로 형성된 것을 제시하나, 이는 수직영상디스플레이부(310)와 수평영상디스플레이부(320)의 설치각도 및 마이크로프리즘시트(413)를 구성하는 프리즘셀(413a)의 밑각의 각도, 프리즘셀(413a)의 굴절률 등에 따라 다양하게 조절할 수 있다.The vertical virtual image area 21 is parallel to the micro prism sheet 413 and the horizontal virtual image area 22 is formed perpendicular to the micro prism sheet 413, The angle of the base of the prism cell 413a constituting the micro prism sheet 413, the refractive index of the prism cell 413a, and the like.

또한 본 발명은 영상을 바로 보이지 않고 영상합성광학계(400)에 의해 허상영역에서 관측자(1)가 영상을 볼 수 있게 되어 거리감각에 차이가 발생하지 않는다.In addition, according to the present invention, the observer 1 can view the image in the virtual image area by the image synthesizing optical system 400 without directly viewing the image, so that there is no difference in the distance sense.

그래서 기존의 3D영상에서 사람이 보는 거리와 영상의 실제거리 간의 차이에 의해 발생되는 관찰자의 시각적인 피로가 발생하지 않게 되고, 상기 관찰자의 시각적인 피로를 줄일 수 있어 장시간 보는 것에도 피로가 누적되지 않게 되고 어지러움이 발생하지 않는다.Therefore, the visual fatigue of the observer caused by the difference between the distance seen by the person and the actual distance of the image in the existing 3D image does not occur, the visual fatigue of the observer can be reduced, and fatigue is accumulated even for a long time And no dizziness occurs.

따라서 본 발명의 3D 공간영상 출력장치는 공간에 투영되는 수직영상(11)과 수평영상(12)의 상호 중첩 영역을 통하여 고해상도 3D 홀로그램을 구현할 수 있게 되고, 도 9와 같이 수평영상(12)을 통해 바닥을 생성하여 수직영상(11)이 바닥 위에 있는 것과 같은 영상 효과를 발휘할 수 있으며, 어지러움과 같은 3D 휴먼팩터 문제가 없는 3D 공간영상 출력장치를 제공할 수 있게 된다.Therefore, the 3D spatial image output apparatus of the present invention can realize a high-resolution 3D hologram through the mutually overlapping regions of the vertical image 11 and the horizontal image 12 projected in the space, It is possible to provide a 3D spatial image output apparatus which can generate a floor through the vertical image 11 so that the vertical image 11 can be displayed on the floor and does not have a 3D human factor problem such as dizziness.

본 발명의 3D 공간영상 출력용 폴더블장치(600)의 하드웨어는 도 10에 도시된 바와 같이 제1디스플레이(610)와 제2디스플레이(620)로 구성되는 디스플레이부(300), 프리즘시트(410)로 구성되는 영상합성부(630)를 포함하고, 여기에 공간영상생성부(100), 영상제어부(200)가 더 포함된다. 공간영상생성부(100) 및 영상제어부(200)는 스마트폰 등으로 구현할 수 있는 제1디스플레이(610) 또는 제2디스플레이(620)에 탑재될 것이다.10, the hardware of the 3D spatial image outputting apparatus 600 of the present invention includes a display unit 300 including a first display 610 and a second display 620, a prism sheet 410, And an image synthesizer 630. The spatial image generator 100 and the image controller 200 are further included. The spatial image generation unit 100 and the image control unit 200 may be mounted on a first display 610 or a second display 620 that can be implemented as a smart phone or the like.

도시된 형태를 기준으로 폴더블장치의 제1디스플레이(610)는 상술한 3D 공간영상 출력장치에서 수직영상디스플레이부(310)에 대응되고, 제2디스플레이(620)는 수평영상디스플레이부(320), 영상합성부(630)는 영상합성광학계(400)에 대응된다.The first display 610 of the foldable device corresponds to the vertical image display unit 310 in the 3D spatial image output apparatus described above and the second display 620 corresponds to the horizontal image display unit 320, , And the image synthesizing unit 630 corresponds to the image synthesizing optical system 400.

즉, 제1디스플레이(610)에서 수직영상(11)이 재생되고, 제2디스플레이(620)에서 수평영상(12)이 재생되는 것이다. 다만 제1디스플레이(610)와 제2디스플레이(620)는 이웃하여 결합되되, 결합부가 접을 수 있게 구성되고, 영상합성부(630)가 제1디스플레이(610) 또는 제2디스플레이(620)에 접을 수 있게 부착되어 도 10과 같이 이를 접어 삼각형의 스탠드 디스플레이 장치로 활용할 수 있다. 이런 구조를 구현하기 위해서는 제1디스플레이(610), 제2디스플레이(620) 및 프리즘시트(410)는 대응되는 크기의 직사각형으로 형성되며, 제1디스플레이(610)의 디스플레이면, 제2디스플레이(620)의 디스플레이면 및 프리즘시트(410)의 평평한면이 같은 방향을 향하도록 나란히 배열될 때, 각 구성은 결합부위를 접을 수 있게 결합되어야 한다. 여기서 디스플레이면은 영상이 출력되는 화면을 의미한다.That is, the vertical image 11 is reproduced on the first display 610 and the horizontal image 12 is reproduced on the second display 620. The first display 610 and the second display 620 are connected to each other so that the coupling portion is configured to be collapsible and the image synthesizing portion 630 is folded to the first display 610 or the second display 620, So that it can be folded as shown in FIG. 10 and used as a stand display device of a triangle. In order to realize such a structure, the first display 610, the second display 620, and the prism sheet 410 are formed in a rectangular shape of a corresponding size, and the display surface of the first display 610, And the flat surfaces of the prism sheet 410 are arranged side by side so as to face in the same direction, each structure must be foldably coupled to the joint portion. Here, the display surface means a screen on which an image is output.

한편 도 11과 같이 이를 모두 접어 납작한 형태로 만들 수 있는데, 영상합성부(630)와 제1디스플레이(610) 및 제2디스플레이(620)의 부착위치, 회전방향 등에 따라 영상합성부(630)가 제1디스플레이(610) 또는 제2디스플레이(620)의 화면 또는 뒷면을 덮는 커버(케이스)로 활용할 수 있고, 제1디스플레이(610) 또는 제2디스플레이(620)의 화면이 최상단에 노출되는 경우 단일 디스플레이로서 일반 스마트폰과 같이 활용할 수도 있다.11, the image combining unit 630 may be formed by folding the image combining unit 630, the attachment position of the first display 610 and the second display 620, The first display 610 or the second display 620 may be used as a cover covering a screen or a back surface of the first display 610 or the second display 620. When a screen of the first display 610 or the second display 620 is exposed at the top, As a display, it can be used like a normal smartphone.

도 12를 참고하면, 영상합성부(630)는 영상합성부(630)는 마이크로프리즘시트(413)로 구성되어 관측자(1)로 하여금 제1디스플레이(610)에서 재생되는 수직영상(11)이 수직허상영역(21)에 보이도록 하고, 제2디스플레이(620)에서 재생되는 수평영상(12)이 수평허상영역(22)에 보이도록 하는 것이다. 따라서 관측자(1)는 폴더블장치(600)를 도 10과 같이 삼각형으로 간편하게 세운 상태에서 별도의 거치대 없이 폴더블장치(600)에서 재생되는 3D공간영상(10)을 관측할 수 있게 된다.12, the image synthesizing unit 630 includes an image synthesizing unit 630 and a micro prism sheet 413 to allow the observer 1 to observe the vertical image 11 reproduced from the first display 610 So that the horizontal image 12 reproduced in the second display 620 is visible in the horizontal virtual image area 22. [ Accordingly, the observer 1 can observe the 3D space image 10 reproduced by the foldable apparatus 600 without a stand, in a state in which the observer 1 can easily set the 3D display apparatus 100 as a triangle as shown in FIG.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 명백할 것이다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, It will be clear to those who have knowledge.

1 : 관측자
10 : 3D공간영상
11 : 수직영상
12 : 수평영상
20 : 허상영역
21 : 수직허상영역
22 : 수평허상영역
100 : 공간영상생성부
200 : 영상제어부
300 : 디스플레이부
310 : 수직영상디스플레이부
320 : 수평영상디스플레이부
400 : 영상합성광학계
410 : 프리즘시트
411 : 역방향직각삼각형프리즘시트
412 : 직각삼각형프리즘시트
413 : 마이크로프리즘시트
413a : 프리즘셀
A : 1번째로 영상이 닿는 위치
B : 2번째로 영상이 닿는 위치
600 : 폴더블장치
610 : 제1디스플레이
620 : 제2디스플레이
630 : 영상합성부1: Observer
10: 3D spatial image
11: Vertical image
12: Horizontal imaging
20: virtual image area
21: vertical virtual image area
22: horizontal virtual image area
100: spatial image generation unit
200:
300:
310: Vertical image display unit
320: horizontal image display unit
400: image synthesis optical system
410: prism sheet
411: Reverse right angle triangular prism sheet
412: Right triangular prism sheet
413: Micro prism sheet
413a: prism cell
A: Position at which the image reaches first
B: Position at which the image reaches second
600: Foldable device
610: First display
620: Second display
630:

Claims (3)

3D공간영상(10)을 생성하는 공간영상생성부(100);
3D공간영상(10)을 출력하는 디스플레이부(300);
공간영상생성부(100)에서 생성된 3D공간영상(10)을 디스플레이부(300)로 전달하는 영상제어부(200);
허상영역(20)을 형성시키는 프리즘시트(410)로 구성된 영상합성광학계(400);를 포함하고,

상기 프리즘시트(410)는 관측자(1)와 디스플레이부(300)의 사이에 설치되며,

상기 허상영역(20)은
관측자(1)로 하여금 3D공간영상(10)이 입체적으로 보이도록 디스플레이부(300)에서 출력되는 3D공간영상(10)의 허상이 맺히는 영역인 것을 특징으로 하는
3D 공간영상 출력장치.
A spatial image generation unit (100) for generating a 3D spatial image (10);
A display unit 300 for outputting the 3D spatial image 10;
An image control unit 200 for transmitting the 3D space image 10 generated by the spatial image generation unit 100 to the display unit 300;
And a prism sheet (410) for forming a virtual image area (20)

The prism sheet 410 is installed between the observer 1 and the display unit 300,

The virtual image area 20
And a virtual image of the 3D space image 10 output from the display unit 300 is formed so that the observer 1 can see the 3D space image 10 in three dimensions.
3D spatial image output device.
제 1 항에 있어서,
상기 프리즘시트(410)는
가로로 긴 프리즘셀(413a)이 세로방향으로 배열된 마이크로프리즘시트(413)로 구성되되,
상기 프리즘셀(413a)의 단면은 삼각형으로서,
삼각형의 밑변이 디스플레이부(300)를 향할 때 두 밑각은 예각으로 형성되고,

상기 디스플레이부(300)는
하부영역에서 디스플레이가 위를 향하도록 설치된 수직영상디스플레이부(310),
상부영역에서 디스플레이가 아래를 향하도록 설치된 수평영상디스플레이부(320)를 포함하고,

상기 3D공간영상(10)은
수직영상디스플레이부(310)에서 재생되는 수직영상(11),
수평영상디스플레이부(320)에서 재생되는 수평영상(12)으로 구성되며,

상기 공간영상생성부(100)에서 수직영상(11)과 수평영상(12)로 구분된 3D공간영상(10)을 생성하고,
상기 영상제어부(200)에서 수직영상(11)을 수직영상디스플레이부(310)로, 수평영상(12)을 수평영상디스플레이부(320)로 출력하며,

상기 허상영역(20)은
프리즘셀(413a)의 하부경사변(s1)에 의한 굴절에 따라 수직영상디스플레이부(310)의 하부에 수직영상(11)의 허상이 형성되는 수직허상영역(21),
프리즘셀(413a)의 상부경사면(s2)에 의한 굴절에 따라 수평영상디스플레이부(320)의 상부에 수평영상(12)의 허상이 형성되는 수평허상영역(22)을 포함하는 것을 특징으로 하는
3D 공간영상 출력장치.
The method according to claim 1,
The prism sheet 410
Prism sheet 413 in which longitudinal long prism cells 413a are arranged in the longitudinal direction,
The cross section of the prism cell 413a is triangular,
When the base of the triangle is directed to the display unit 300, the two base angles are formed at an acute angle,

The display unit 300 includes:
A vertical image display unit 310 provided with a display facing upward in a lower region,
And a horizontal image display unit (320) provided with the display facing downward in an upper area,

The 3D space image 10 is
The vertical image 11 reproduced by the vertical image display unit 310,
And a horizontal image 12 reproduced by the horizontal image display unit 320,

The spatial image generation unit 100 generates a 3D spatial image 10 divided into a vertical image 11 and a horizontal image 12,
The image controller 200 outputs the vertical image 11 to the vertical image display unit 310 and the horizontal image 12 to the horizontal image display unit 320,

The virtual image area 20
A vertical virtual image area 21 in which a virtual image of the vertical image 11 is formed under the vertical image display part 310 in accordance with the refraction by the lower inclined side s1 of the prism cell 413a,
And a horizontal virtual image area 22 in which a virtual image of the horizontal image 12 is formed on the upper part of the horizontal image display part 320 according to the refraction of the prism cell 413a by the upper inclined plane s2.
3D spatial image output device.
수직영상(11)과 수평영상(12)으로 구분된 3D공간영상(10)을 생성하는 공간영상생성부(100);
수직영상(11)을 출력하는 제1디스플레이(610)와 수평영상(12)을 출력하는 제2디스플레이(620)로 구성된 디스플레이부(300);
공간영상생성부(100)에서 생성된 수직영상(11)을 제1디스플레이(610)로, 공간영상생성부(100)에서 생성된 수평영상(12)을 제2디스플레이(620)로 전달하는 영상제어부(200);
허상영역(20)을 형성하는 하는 프리즘시트(410)로 구성된 영상합성부(630);를 포함하고,

상기 허상영역(20)은
관측자(1)로 하여금 3D공간영상(10)이 입체적으로 보이도록 디스플레이부(300)에서 출력되는 3D공간영상(10)의 허상이 맺히는 영역이며,

제1디스플레이(610), 제2디스플레이(620) 및 프리즘시트(410)는 대응되는 크기의 직사각형으로 형성되며,
제1디스플레이(610)의 디스플레이면, 제2디스플레이(620)의 디스플레이면 및 프리즘시트(410)의 평평한면이 같은 방향을 향하도록 나란히 배열될 때,
각 구성은 결합부위를 접을 수 있게 결합되며,

상기 프리즘시트(410)는
가로로 긴 프리즘셀(413a)이 세로방향으로 배열된 마이크로프리즘시트(413),
상기 프리즘셀(413a)의 단면은 삼각형으로서,
삼각형의 밑변이 디스플레이부(300)를 향할 때 두 밑각은 예각으로 형성된 것을 특징으로 하는
3D 공간영상 출력용 폴더블 장치.


A spatial image generation unit (100) for generating a 3D spatial image (10) divided into a vertical image (11) and a horizontal image (12);
A display unit 300 including a first display 610 for outputting a vertical image 11 and a second display 620 for outputting a horizontal image 12;
The first display 610 transmits the vertical image 11 generated by the spatial image generating unit 100 and the horizontal image 12 generated by the spatial image generating unit 100 to the second display 620 A control unit 200;
And an image synthesizer (630) composed of a prism sheet (410) forming the virtual image area (20)

The virtual image area 20
A virtual image of the 3D space image 10 outputted from the display unit 300 is formed so that the observer 1 can see the 3D space image 10 in three dimensions,

The first display 610, the second display 620, and the prism sheet 410 are formed in a rectangular shape of a corresponding size,
When the display surface of the first display 610, the display surface of the second display 620, and the flat surface of the prism sheet 410 are arranged side by side in the same direction,
Each component is foldably coupled to the joint,

The prism sheet 410
A micro prism sheet 413 in which long prism cells 413a are arranged in the longitudinal direction,
The cross section of the prism cell 413a is triangular,
And two base angles are formed at an acute angle when the base of the triangle is directed toward the display unit 300
Foldable device for 3D spatial video output.


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