KR20190080590A - 공간 영상 투영 장치 - Google Patents

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Abstract

공간 영상 투영 장치는 내부에 영상 출력 공간 및 영상 투영 공간을 가지는 케이스, 영상 출력 공간에 배치되어 영상을 출력하는 영상 출력부, 영상 출력 공간에 배치되어 영상을 영상 투영 공간을 향해 반사시키는 미러부 및 영상 투영 공간에 배치되어 반사된 영상을 케이스의 전방으로 산란 또는 회절시켜 공간 영상을 투영하는 투명 스크린부를 포함하고, 투명 스크린부는 산란 또는 회절된 영상의 광선 중 소정 범위의 각도의 광선을 차단하는 제 1 시역 조절 필터를 포함할 수 있다.

Description

공간 영상 투영 장치{THREE-DIMENSIONAL IMAGE PROJECTION APPARATUS}
본 발명은 공간 영상 투영 장치에 관한 것이다.
3차원 공간 영상 디스플레이 기술은 2차원 영상에 일정한 깊이 정보를 부가함으로써 3차원 영상을 재구성하는 기술이다.
이러한 3차원 공간 영상 디스플레이 기술은 사람의 양안 시차(binocular disparity) 원리를 이용하여 3차원 영상을 제공하고 있다. 이러한 3차원 공간 영상의 구현 방법에 따르면, 좌안과 우안에 비치는 상이 서로 다르기 때문에 관찰자의 양안에 의한 시차의 지각을 통하여 영상의 입체감 및 돌출감을 제공할 수 있다.
양안 시차를 이용한 좌우 영상을 분리하는 방식에는 안경 방식과 무안경 방식이 있다. 안경 방식은 애너글리프(anaglyph) 방식, 편광 안경 방식, 셔터 안경 방식 등을 포함하고, 무안경 방식에는 렌티큘러(lenticular) 방식, 패럴랙스 배리어(parallax barrier) 방식 및 광학판 방식 등을 포함할 수 있다. 여기서, 안경 방식 중 편광 안경 방식 및 셔터 안경 방식은 가장 오래된 3차원 디스플레이 방식으로 입체 영화, 3D TV 등에 널리 사용되고 있다. 하지만, 편광 안경 방식 및 셔터 안경 방식은 공간 영상용 특수 안경을 착용해야 하는 불편함과 눈의 피로감을 증대시키는 문제점을 갖고 있다. 무안경 방식 중 렌티큘러 방식 및 패럴랙스 배리어 방식은 낮은 휘도와 저해상도의 영상으로 관찰자의 관찰 지점이 고정되어 있으며 관찰자의 지속적인 관찰 시, 두통이나 어지러움을 유발하는 단점을 가지고 있다.
한편, 완전 입체 방식에는 홀로그램 및 체적형 3차원 디스플레이 방식이 있다. 이러한 완전 입체 방식은 고가의 레이저 및 정밀한 광학적 장치를 통해 정지 상태의 공간 영상만이 구현되며 실시간 고화질의 공간 영상은 제공하지 못하고 있다.
최근 들어, 하프 미러, 오목 거울, 프레넬 렌즈, 프리즘 어레이 등을 이용하여 저렴한 비용으로 실시간 공간 영상을 구현하는 방식들이 제안되고 있다.
이와 관련하여, 한국공개특허 제2017-0057713호에는 복수의 플로팅 미러를 이용한 플로팅 홀로그램 장치 및 플로팅 홀로그램 구현 방법이 개시되어 있습니다.
공간 영상 투영 장치의 투명 스크린부에 시역 조절 필터를 설치함으로써 내부 및 외부의 바닥에 형성되는 공간 영상을 제거하는 공간 영상 투영 장치를 제공하고자 한다. 다만, 본 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제들로 한정되지 않으며, 또 다른 기술적 과제들이 존재할 수 있다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본 발명의 제 1 측면에 따른 공간 영상 투영 장치는 내부에 영상 출력 공간 및 영상 투영 공간을 가지는 케이스; 상기 영상 출력 공간에 배치되어 영상을 출력하는 영상 출력부; 상기 영상 출력 공간에 배치되어 상기 영상을 상기 영상 투영 공간을 향해 반사시키는 미러부; 및 상기 영상 투영 공간에 배치되어 상기 반사된 영상을 상기 케이스의 전방으로 산란 또는 회절시켜 공간 영상을 투영하는 투명 스크린부를 포함하고, 상기 투명 스크린부는 상기 산란 또는 회절된 영상의 광선 중 소정 범위의 각도의 광선을 차단하는 제 1 시역 조절 필터를 포함할 수 있다.
본 발명의 제 2 측면에 따른 공간 영상 투영 장치는 공간 영상 투영 장치의 상부에 형성된 영상 출력 공간에서 영상을 출력하는 영상 출력부; 상기 영상을 반사시키는 미러부; 및 상기 영상 출력 공간보다 하부에 위치하는 영상 투영 공간에서 상기 반사된 영상을 상기 공간 영상 투영 장치의 전방으로 산란 또는 회절시켜 공간 영상을 투영하는 투명 스크린부를 포함하고, 상기 투명 스크린부는 상기 산란 또는 회절된 영상의 광선 중 소정 범위의 각도의 광선을 차단하는 제 1 시역 조절 필터를 포함할 수 있다.
상술한 과제 해결 수단은 단지 예시적인 것으로서, 본 발명을 제한하려는 의도로 해석되지 않아야 한다. 상술한 예시적인 실시예 외에도, 도면 및 발명의 상세한 설명에 기재된 추가적인 실시예가 존재할 수 있다.
전술한 본 발명의 과제 해결 수단 중 어느 하나에 의하면, 본 발명은 공간 영상 투영 장치의 투명 스크린부에 시역 조절 필터를 설치함으로써 내부 및 외부의 바닥에 형성되는 공간 영상을 제거할 수 있고, 공간감을 향상시킬 수 있는 공간 영상 투영 장치를 제공할 수 있다. 이를 통해 홀로그램 효과를 높일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른, 공간 영상 투영 장치의 예시 도면이다.
도 2a 내지 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른, 공간 영상 투영 장치의 투명 스크린 일부를 확대한 도면이다.
도 3a 내지 3c는 본 발명의 일 실시예에 따른, 시역 조절 필터에 사용되는 복수의 배리어를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 기존의 공간 영상 투영 장치를 통해 투영된 공간 영상과 본 발명의 공간 영상 투영 장치를 통해 투영된 공간 영상을 비교하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른, 공간 영상 투영 장치의 예시 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른, 공간 영상 투영 장치의 예시 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른, 시역 조절 필터로 입사된 광선의 각도에 따른 광 경로를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른, 공간 영상 투영 장치를 통해 투영된 공간 영상을 나타낸 도면이다.
도 9는 기존의 공간 영상 투영 장치를 통해 투영된 공간 영상과 본 발명의 다른 실시예의 공간 영상 투영 장치를 통해 투영된 공간 영상을 비교하기 위한 도면이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 명세서에 있어서 '부(部)'란, 하드웨어에 의해 실현되는 유닛(unit), 소프트웨어에 의해 실현되는 유닛, 양방을 이용하여 실현되는 유닛을 포함한다. 또한, 1 개의 유닛이 2 개 이상의 하드웨어를 이용하여 실현되어도 되고, 2 개 이상의 유닛이 1 개의 하드웨어에 의해 실현되어도 된다.
이하, 첨부된 구성도 또는 처리 흐름도를 참고하여, 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른, 공간 영상 투영 장치의 예시 도면이다.
도 1을 참조하면, 공간 영상 투영 장치(10)는 케이스(100), 영상 출력부(110), 미러부(120) 및 투명 스크린부(130)를 포함할 수 있다. 다만, 이러한 도 1의 공간 영상 투영 장치(10)는 본 발명의 일 실시예에 불과하므로 도 1을 통해 본 발명이 한정 해석되는 것은 아니며, 본 발명의 다양한 실시예들에 따라 도 1과 다르게 구성될 수도 있다.
케이스(100)는 케이스(100)의 내부에 영상 출력 공간을 갖는 제 1 케이스(102)와 영상 투영 공간을 갖는 제 2 케이스(104)로 분리되어 구성될 수 있다. 이 때, 제 1 케이스(102)는 제 2 케이스(102)의 상부에 배치되어 있다.
제 1 케이스(102)는 예를 들어, 투광성을 가지지 않는 재질로 이루어져 있고, 제 2 케이스(104)는 투광성을 가지는 재질로 이루어져 있다. 이에 따라, 관찰자는 제 1 케이스(102)의 내부는 확인할 수 없고, 제 2 케이스(104)를 통해 투영된 공간 영상을 시청할 수 있다.
케이스(100)는 예를 들면, 원통형 형태로 형성될 수 있다. 예를 들면, 제 1 케이스(102)는 원통 형태의 불투명한 재질로 구성되지만, 제 2 케이스(104)는 원통 형태의 투명 곡면 유리로 구성될 수 있다.
제 1 케이스(102)는 제 2 케이스(104)의 내부에 공간 영상이 투영되도록 제 1 케이스(102)의 내부에 영상 출력부(110) 및 미러부(120)가 설치되어 있다.
영상 출력부(110)는 영상 출력 공간의 전방(즉, 시청자의 방향)에 배치되어 후방으로 영상을 출력할 수 있다. 예를 들어, 영상 출력부(110)는 미러부(120)가 배치된 제 1 케이스(102)의 후방으로 영상을 출력할 수 있다. 이러한, 영상 출력부(110)는 예를 들면, 프로젝터일 수 있다.
미러부(120)는 소정의 각도로 기울어진 상태로 제 1 케이스(102)의 후방에 배치되어 영상 출력부(110)에서 출력한 영상을 영상 투영 공간을 향해 반사시킬 수 있다.
투명 스크린부(130)는 제 2 케이스(104)의 영상 투영 공간에 배치되어 미러부(120)에 의해 반사된 영상을 케이스(100)의 전방으로 산란 또는 회절시켜 공간 영상을 투영할 수 있다.
투명 스크린부(130)는 제 2 케이스(104) 내부에서 영상 투영 공간의 중앙에 배치될 수 있다. 투명 스크린부는 투사된 영상을 산란 시키는 스크린 또는 영상을 회절 시키는 HOE (Holographic Optical Element) 기반의 홀로그램 회절 스크린일 수 있다. 아래는 산란 스크린의 경우로 설명한다.
미러부(120)에 의해 반사된 영상은 제 2 케이스(104)에 배치된 투명 스크린부(130)로 향하게 되다. 이 때, 투명 스크린부(130)로 향한 영상의 일부는 투명 스크린부(130)에서 산란되어 관찰자 측에서 관찰 가능한 영역으로 향하게 되고, 산란되지 않은 영상은 그대로 직진하여 공간 영상 투영 장치(10)의 하단부로 향하게 되어 공간 영상 투영 장치(10)의 내부 또는 외부의 바닥에 노이즈로 맺히게 된다.
도 2a는 투명 스크린부(130)의 일부 영역(140)을 확대한 도면이다.
도 2a를 함께 참조하면, 미러부(120)에 의해 반사된 영상의 복수의 광선 중 제 1 광선(L0, 200)은 투명 스크린부(130)를 지나면서 산란되어 복수의 광선(L01~L06, 202)으로 퍼지게 된다. 여기서, 복수의 광선(L01~L06, 202)이 퍼지는 각도는 투명 스크린부(130)의 특성에 따라 다를 수 있다. 일반적으로 투과율이 높으면 산란이 적게 되어 퍼지는 각도가 좁아지고 투과율이 낮으면 산란이 많이 되어 퍼지는 각도가 넓어지게 된다. 이렇게 산란된 광선 중에서 일부 광선(L01~L03)은 관찰자의 위치에 따라 관찰자에 의해 관측되고, 나머지 광선(L04~L06)은 공간 영상 투영 장치(10)의 내부 또는 외부의 바닥으로 향하게 된다.
일반적인 투명 스크린의 경우 미러부(120)에 의해 반사된 영상의 광선 중 많은 광선을 그대로 투과한다. 즉, 반사된 영상의 광선 중 공간 영상 투영 장치(10)의 바닥으로 직진하는 광선(L05)이 가장 밝은 광선이 되고 위쪽 또는 아래쪽으로 갈수록 광선이 어두워지게 된다. 따라서 바닥에 맺히는 공간 영상이 영상 투영 공간에 투영되는 공간 영상보다 밝기 때문에 홀로그램 효과가 떨어지게 된다.
이러한, 문제를 개선하기 위한 방법으로 도 2b와 같이 투명 스크린부(130)에 제 1 시역 조절 필터(150)를 설치함으로써 소정 범위의 각도를 갖는 광선을 차단하여 홀로그램 효과를 높일 수 있다. 도 2b를 참조하면, 투명 스크린부(130)로 입사한 제 1 광선(L0, 200)은 산란되어 복수의 광선(L01~L06)으로 퍼지게 된다. 이 중에서 제 2 광선(L02) 및 제 3 광선(L03)만 제 1 시역 조절 필터(150)를 통과하여 관찰자에게 향하게 되고, 나머지 광선(L01, L04, L05, L06)은 제 1 시역 조절 필터(150)에서 차단된다. 즉, 공간 영상 투영 장치(10)의 내부 및 외부의 바닥으로 직접 투사되는 광선(L04, L05, L06)이 차단되므로 바닥에 공간 영상이 투영되지 않는다.
잠시, 도 3a 내지 도 3c를 참조하여 제 1 시역 조절 필터(150)를 설명하기로 한다.
도 3a를 참조하면, 제 1 시역 조절 필터(150)는 하면(301), 상면(311)을 포함하고, 공간 영상 투영 장치(10)의 전방에서 볼 때 횡방향으로 연장된 복수의 배리어(303)를 포함할 수 있다.
복수의 배리어(303)는 하면(303)으로부터 상면(311)을 향해 수직 방향으로 돌출되어 있으며, 관찰자가 공간 영상 투영 장치(10)를 바라볼 때 종방향을 따라 간격을 두고 배치될 수 있다.
복수의 배리어(303)의 높이(305)가 Ph이고, 복수의 배리어(303) 간의 배치 간격(307)이 Pw라고 할 때, 제 1 시역 조절 필터(150)를 통과할 수 있는 반사된 영상의 광선의 통과 각도(309)는 수학식 1과 같다.
Figure pat00001
도 3b를 참조하면, 제 1 시역 조절 필터(150)는 복수의 배리어(303)의 높이(305) 및 배치 간격(307) 중 적어도 하나를 변경함으로써 광선이 차단되는 각도를 조절할 수 있다. 예를 들면, 도면 부호 315은 복수의 배리어(303)의 제 1 배치 형태로서, 광선의 특정 각도 이내의 광선만을 통과시켜 특정 방향에서만 공간 영상을 볼 수 있다.
또한, 도면 부호 317는 복수의 배리어(303)의 제 2 배치 형태로서, 배리어(303)의 높이를 비교적 높게 설정함으로써 광선의 통과 각도를 좁게 조절할 수 있다.
또한, 도면 부호 319은 복수의 배리어(303)의 제 3 배치 형태로서, 배리어(303)의 높이를 낮게 설정함으로써 광선의 통과 각도를 넓게 조절할 수도 있다. 또한, 도면 부호 321 및 323와 같이, 복수의 배리어(303)의 배치 간격을 넓게 또는 좁게 설정함으로써 광선의 통과 각도를 넓게 또는 좁게 조절할 수도 있다.
한편, 도 3a와 같은 형태의 제 1 시역 조절 필터(150)를 사용하면, 관찰자에게 향하는 광선의 밝기가 저하될 수 있다.
다시 말해, 투명 스크린부(130)를 통과한 영상의 광선의 밝기 저하가 최소화 될 수 있도록 제 1 시역 조절 필터(150)를 설계할 필요가 있다.
도 3c를 참조하면, 복수의 배리어(303)가 소정 각도(
Figure pat00002
, 313)로 기울어진 제 1 시역 조절 필터(150)를 사용할 수 있다. 여기서, 복수의 배리어(303)는 소정 각도(
Figure pat00003
, 313)로 기울어져 돌출되어 있으며, 관찰자가 공간 영상 투영 장치(10)를 바라볼 때 종방향을 따라 간격을 두고 배치될 수 있다.
복수의 배리어(303)가 경사진 상태로 배치되기 때문에 각 배리어(303)와 대략 평행을 이루는 광선만이 제 1 시역 조절 필터(150)를 통과할 수 있다.
복수의 배리어(303)의 배치 간격(307)이 Pw이고, 높이(305)가 Ph이고, 각 배리어(303)의 기울어진 각도가
Figure pat00004
라고 하면, 제 1 시역 조절 필터(150)를 통과하는 광선의 통과 각도 (309)는 수학식 2와 같다.
Figure pat00005
따라서 제 1 시역 조절 필터(150)는 복수의 배리어(303)의 높이(305), 배치 간격(307) 및 하면(301)과 복수의 배리어(303)가 이루는 각도(배리어(303)의 기울어진 정도, 313) 중 적어도 하나를 변경함으로써 소정의 범위의 각도를 제어할 수 있고, 이에 따라 광선의 출력 방향 및 통과 각도를 조절할 수 있게 된다. 이를 통해, 관찰자에게 향하는 광선의 손실을 최소화할 수 있다.
한편, 케이스(100)의 일면에 편광 필터를 부착함으로써 내부 반사 노이즈 영상을 제거할 수도 있다.
도 4는 기존의 공간 영상 투영 장치를 통해 투영된 공간 영상과 본 발명의 공간 영상 투영 장치(10)를 통해 투영된 공간 영상을 비교하기 위한 도면이다.
도 4를 참조하면, 도면 부호 40과 같이, 제 1 시역 조절 필터(150)가 없는 기존의 투명 스크린을 통해 영상을 굴절시키면, 공간 영상 투영 장치의 바닥에 투사 영상이 노이즈로 맺히는 것을 확인할 수 있다.
도면 부호 42와 같이, 제 1 시역 조절 필터(150)가 설치된 투명 스크린을 통해 영상을 굴절시키게 되면, 공간 영상 투영 장치(10)의 바닥에 맺히는 노이즈가 상당히 저하된 것을 확인할 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른, 공간 영상 투영 장치(10)의 예시 도면이다.
도 5를 참조하면, 투명 스크린부(130)와 대향하는 케이스(100)의 일면의 외부에 제 1 시역 조절 필터(500)를 설치할 수 있다. 예를 들어, 제 1 시역 조절 필터(500)는 제 2 케이스(104)에만 설치될 수 있다.
이 때, 미러부(120)에 의해 반사된 영상의 광선은 투명 스크린부(130)로 입사되고, 입사된 복수의 광선은 투명 스크린부(130)에 의해 굴절되어 퍼지게 된다.
반사된 복수의 광선 중 제 1 광선(L0, 502)은 투명 스크린부(130)에서 산란되어 복수의 방향으로 퍼지게 된다. 이 중, 공간 영상 투영 장치(10)의 전방으로 향하는 일부 광선들(L01, L02, L03)은 관찰자에게로 향하게 되지만 아래쪽으로 향하는 일부 광선들(L04 내지 L09)은 관찰자에게 도달하지 못하고, 공간 영상 투영 장치(10)의 내부 및 외부의 바닥으로 향하여 노이즈로 맺히게 된다. 공간 영상 투영 장치(10)의 바닥으로 향하는 광선 중 일부 광선(L04~L07)은 제 1 시역 조절 필터(500)에 의해 차단되므로 해당 일부 광선(L04~L07)에 의해 형성되는 노이즈가 제거된다.
제 1 시역 조절 필터(500)로 향하지 않고, 공간 영상 투영 장치(10)의 내부 바닥으로 향하는 다른 일부 광선(L08, L09)은 제거가 되지 않기 때문에 내부 바닥에 여전히 노이즈가 맺히게 된다. 이러한, 공간 영상 투영 장치(10)의 내부 바닥에 형성되는 노이즈를 제거하기 위하여, 도 6과 같이, 케이스(100) 내부의 바닥에 제 2 시역 조절 필터(600)를 설치할 수 있다.
도 6을 참조하면, 제 2 시역 조절 필터(600)는 케이스(100) 내부의 바닥에 배치되고, 투명 스크린부(130)에서 굴절되어 바닥으로 향하는 광선 중 소정 범위의 각도를 갖는 광선을 차단할 수 있다.
제 2 시역 조절 필터(600)는 케이스(100) 내부의 바닥으로 향하는 광선이 바닥에서 굴절되어 케이스(100)의 전방으로 향하는 것을 추가로 차단할 수 있다.
제 2 시역 조절 필터(600)는 도 3a 내지 3c에서 설명한 제 1 시역 조절 필터(150)와 같이 하면으로부터 상면을 향해 돌출되고 상기 공간 영상 투영 장치의 전방에서 볼 때 횡방향으로 연장된 복수의 배리어를 포함하고, 복수의 배리어의 높이, 배치 간격 및 하면과 복수의 배리어가 이루는 각도 중 적어도 하나를 변경함으로써 소정의 범위의 각도를 제어할 수 있다.
투명 스크린부(130)의 일부 영역을 확대하여 미러부(120)에 의해 반사된 영상의 광선의 경로를 살펴보면, 투명 스크린부(130)에서 굴절되어 바닥으로 향하는 복수의 광선(L11, L12, L13, L14) 중 일부 광선(610)은 제 2 시역 조절 필터(600)에 의해 반사되고, 일부 광선(620)은 제 2 시역 조절 필터(600)의 내부로 들어가게 된다.
제 2 시역 조절 필터(600)의 내부로 들어간 광선은 입사각에 따라 도 7과 같은 광의 경로를 갖게 된다.
구체적으로, 도 7을 참조하면, 제 2 시역 조절 필터(600)를 구성하는 복수의 배리어 간의 간격을 Pw, 각 배리어의 높이를 Ph라고 할 때, 제 2 시역 조절 필터(600)를 향해 제 1 각도(
Figure pat00006
)로 입사되는 제 1 광선(L21, 700)의 경우, 제 1 광선(700)에 대한 입사광의 일부는 제 2 시역 조절 필터(600)의 표면에서 반사되고 나머지는 내부로 입사된다. 이 때, 제 2 시역 조절 필터(600)의 내부로 입사되는 광선은 제 2 시역 조절 필터(600)의 바닥으로 향하지 못하고, 배리어로 향하게 된다. 제 2 시역 조절 필터(600)의 배리어의 경우 난반사를 시키도록 구성되어 있기 때문에 제 2 시역 조절 필터(600)의 내부로 입사되는 광선은 제 2 시역 조절 필터(600)에 의해 차단된다.
제 2 시역 조절 필터(600)를 향해 제 2 각도(
Figure pat00007
, 제 1 각도보다 작은 각도)로 입사되는 제 2 광선(L22, 703)의 경우, 제 2 광선(703)에 대한 입사광의 일부는 제 2 시역 조절 필터(600)의 표면에서 반사되고 나머지는 내부로 입사된다. 제 2 시역 조절 필터(600)의 내부로 입사된 광선은 제 2 시역 조절 필터(600)의 하면으로 향하게 되고 하면을 투과하여 공간 영상 투영 장치(10)의 케이스(100)의 바닥으로 향하여 공간 영상을 형성하거나 하면에서 반사된다.
공간 영상 투영 장치(10)의 케이스(100)의 바닥에 형성된 공간 영상이나 제 2 시역 조절 필터(600)의 하면에서 반사된 광선은 제 2 시역 조절 필터(600)에 의해 차단되기 때문에 관찰자(707) 측에서는 관찰되지 않는다.
제 2 시역 조절 필터(600)를 향해 제 3 각도(
Figure pat00008
, 제 2 각도보다 작은 각도)로 입사되는 제 3 광선(L23, 705)의 경우, 제 2 시역 조절 필터(600)의 표면에서 생기는 일부 반사 외에 제 2 시역 조절 필터(600)의 내부로 입사되어 공간 영상 투영 장치(10)의 케이스의 바닥, 제 2 시역 조절 필터(600)의 바닥면에서 반사되어 제 2 시역 조절 필터(600)의 바깥으로 나오게 된다. 하지만, 이 경우, 제 2 시역 조절 필터(600)로부터 출사되는 제 3 광선(705)이 제 2 시역 조절 필터(600)를 구성하는 배리어의 높이(Ph)를 넘어서지 못하기 때문에 관찰자에게로 향하지 못한다.
제 2 시역 조절 필터(600)의 표면을 거울과 같은 반사 재질로 제작하여 반사율을 높이게 되면, 제 2 시역 조절 필터(600)의 표면에서 반사된 광선이 산란되지 않기 때문에 관찰자는 제 2 시역 조절 필터(600)의 표면에 영상이 있다고 느끼지 않는다. 다만, 관찰자는 투명 스크린부(130)에 형성된 공간 영상이 거울에 반사되는 것처럼 보이기 때문에 투명 스크린부(130)의 하부 공간에 거울에 비친 것처럼 느끼게 된다. 이 경우 공간 영상이 바닥에 비치는 것처럼 보여 공간감이 늘어나는 효과를 갖게 된다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른, 공간 영상 투영 장치(10)를 통해 투영된 공간 영상을 나타낸 도면이다.
도 8을 참조하면, 도면부호 80은, 공간 영상 투영 장치(10)의 내부 바닥에만 제 2 시역 조절 필터를 설치한 경우(제 1 시역 조절 필터는 설치하지 않음)에 투영된 공간 영상을 도시한 도면이다. 도면부호 80을 살펴보면, 공간 영상 투영 장치(10) 내부 바닥의 노이즈는 제거되었으나 공간 영상 투영 장치(10)의 외부 바닥에는 노이즈가 여전히 존재하는 것을 확인할 수 있다.
도면부호 82는, 공간 영상 투영 장치(10)의 케이스(100)의 일면에 제 1 시역 조절 필터를 설치하고, 공간 영상 투영 장치(10)의 케이스(100)의 내부 바닥에 제 2 시역 조절 필터를 설치한 경우에 투영된 공간 영상을 도시한 도면이다. 도면부호 82를 살펴보면, 공간 영상 투영 장치(10) 내부 바닥 및 외부 바닥의 노이즈가 모두 제거된 것을 확인할 수 있다.투명 스크린을 통과한 영상의 광선의 산란 정도를 감소시키기 위하여 투명 스크린의 일면(관찰자의 방향에 있는 일면)에 편광 필터(예컨대, 편광 필름, 틴팅(tinting) 필름 등 광량을 감소시킬 수 있는 필름)을 부착할 수도 있다.
이와 관련하여, 도면부호 90을 참조하면, 투명 스크린(130)이 산란 방식이므로 투명 스크린(130)에 공간 영상뿐만 아니라 후방의 배경도 함께 투과되어 보인다. 이때, 외부 조명이 설치되어 있으면, 외부 조명의 광선으로 인하여 투명 스크린(130)에서 굴절된 영상의 광선이 산란되기 대문에 투명 스크린(130)의 형상이 많이 보이고 투명도가 떨어지는 문제점이 있다. 또한, 공간 영상 투영 장치의 정면에 있는 모습이 투명 스크린(130)에서 반사되어 보이고 투영된 공간 영상도 흐리게 보이게 된다.
하지만, 도면부호 92와 같이 투명 스크린(130)의 일면(관찰자(900)의 방향에 있는 일면)에 편광 필터(150)을 부착함으로써 투명 스크린(130)에서 굴절된 영상의 광선의 산란 정도를 감소시킬 수 있다. 구체적으로, 외부의 조명에서 나온 광선은 편광 필터(150)를 통과하며 광량이 감소되고 투명 스크린(130)을 만나면서 산란된다. 산란된 광선은 다시 관찰자(900)의 방향으로 향하면서 편광 필터(150)를 한번 더 통과하게 되면서 광량이 현저히 감소하게 된다. 따라서 관찰자는 외부 조명으로 인한 산란광을 관측하지 못하게되고 이에 따라 투명 스크린(130)의 산란으로 인한 투명 스크린(130)의 투명도를 개선할 수 있게 된다.
하지만 편광 필터(150)로 인해 투명 스크린(130)의 후면에서 형성되는 공간 영상의 밝기가 저하될 수 있기 때문에 투명 스크린(130)의 투과율을 줄이거나 편광 필터(150)를 두 장 이상을 겹쳐서 부착함으로써 공간 영상의 밝기를 높일 수 있다.
투과율이 줄어들면서 투명 스크린(130)의 투명도가 떨어지는 문제는 편광 필터를 부착함으로써 향상되는 투명도로 인해 보정이 되기 때문에 결과적으로 향상된 투명도 및 밝기의 투명 스크린을 만들 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10: 공간 영상 투영 장치
100: 케이스
102: 제 1 케이스
104: 제 2 케이스
110: 영상 출력부
120: 미러부
130: 투명 스크린부
150, 500: 제 1 시역 조절 필터
600: 제 2 시역 조절 필터

Claims (18)

  1. 공간 영상 투영 장치에 있어서,
    내부에 영상 출력 공간 및 영상 투영 공간을 가지는 케이스;
    상기 영상 출력 공간에 배치되어 영상을 출력하는 영상 출력부;
    상기 영상 출력 공간에 배치되어 상기 영상을 상기 영상 투영 공간을 향해 반사시키는 미러부; 및
    상기 영상 투영 공간에 배치되어 상기 반사된 영상을 상기 케이스의 전방으로 산란 또는 회절시켜 공간 영상을 투영하는 투명 스크린부
    를 포함하고,
    상기 투명 스크린부는 상기 산란 또는 회절된 영상의 광선 중 소정 범위의 각도의 광선을 차단하는 제 1 시역 조절 필터를 포함하는 것인, 공간 영상 투영 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 케이스 내부의 바닥에 배치되고, 상기 투명 스크린부에서 굴절되어 상기 바닥으로 향하는 광선 중 소정 범위의 각도의 광선을 차단하는 제 2 시역 조절 필터
    를 더 포함하는 것인, 공간 영상 투영 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 2 시역 조절 필터는 상기 바닥으로 향하는 광선이 상기 바닥에서 굴절되어 상기 케이스의 전방으로 향하는 것을 추가로 차단하는 것인, 공간 영상 투영 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 시역 조절 필터는 하면으로부터 상면을 향해 돌출되고 상기 공간 영상 투영 장치의 전방에서 볼 때 횡방향으로 연장된 복수의 배리어를 포함하는 것인, 공간 영상 투영 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 시역 조절 필터는 상기 복수의 배리어의 높이, 배치 간격 및 상기 하면과 상기 복수의 배리어가 이루는 각도 중 적어도 하나를 변경함으로써 상기 소정의 범위의 각도를 제어하도록 구성된 것인, 공간 영상 투영 장치.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 2 시역 조절 필터는 하면으로부터 상면을 향해 돌출되고 상기 공간 영상 투영 장치의 전방에서 볼 때 횡방향으로 연장된 복수의 배리어를 포함하는 것인, 공간 영상 투영 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 2 시역 조절 필터는 상기 복수의 배리어의 높이, 배치 간격 및 상기 하면과 상기 복수의 배리어가 이루는 각도 중 적어도 하나를 변경함으로써 상기 소정의 범위의 각도를 제어하도록 구성된 것인, 공간 영상 투영 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 케이스의 일면에 위치하고 내부 반사 노이즈 영상을 제거하기 위한 편광 필터
    를 더 포함하는 것인, 공간 영상 투영 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 케이스는 상기 영상 출력 공간을 가지고, 투광성을 가지지 않는 재질로 이루어진 제 1 케이스; 및
    상기 영상 투영 공간을 가지고, 투광성을 가지는 재질로 이루어진 제 2 케이스
    를 포함하는 것인, 공간 영상 투영 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제 2 케이스의 상부에 상기 제 1 케이스가 배치되는 것인, 공간 영상 투영 장치.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 영상 출력부 및 상기 미러부는 상기 제 1 케이스 내부에 배치되고,
    상기 영상 출력부는 상기 제 1 케이스의 후방으로 상기 영상을 출력하고,
    상기 미러부는 상기 제 1 케이스의 후방에 배치되어 상기 영상을 반사시키는 것인, 공간 영상 투영 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 영상 출력부는 프로젝터인 것인, 공간 영상 투영 장치.
  13. 제 9 항에 있어서,
    상기 투명 스크린부는 상기 제 2 케이스 내부에서 상기 영상 투영 공간의 중앙에 배치되는 것인, 공간 영상 투영 장치.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 케이스는 원통형인 것인, 공간 영상 투영 장치.
  15. 공간 영상 투영 장치에 있어서,
    공간 영상 투영 장치의 상부에 형성된 영상 출력 공간에서 영상을 출력하는 영상 출력부;
    상기 영상을 반사시키는 미러부; 및
    상기 영상 출력 공간보다 하부에 위치하는 영상 투영 공간에서 상기 반사된 영상을 상기 공간 영상 투영 장치의 전방으로 산란 또는 회절시켜 공간 영상을 투영하는 투명 스크린부
    를 포함하고,
    상기 투명 스크린부는 상기 산란 또는 회절된 영상의 광선 중 소정 범위의 각도의 광선을 차단하는 제 1 시역 조절 필터를 포함하는 것인, 공간 영상 투영 장치.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 공간 영상 투영 장치의 바닥에 배치되고, 상기 투명 스크린부에서 굴절되어 상기 바닥으로 향하는 광선 중 소정 범위의 각도의 광선을 차단하는 제 2 시역 조절 필터
    를 더 포함하는 것인, 공간 영상 투영 장치.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 영상 출력부, 미러부 및 투명 스크린부를 수용하는 케이스
    를 더 포함하는 것인, 공간 영상 투영 장치.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 케이스의 일면에 위치하고 내부 반사 노이즈 영상을 제거하기 위한 편광 필터
    를 더 포함하는 것인, 공간 영상 투영 장치.
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