KR20220002965U - 영상 병합에 기반한 공중 영상형성 장치 - Google Patents

영상 병합에 기반한 공중 영상형성 장치 Download PDF

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싱푸 쥬
시엔츄 펑
페이잉 지앙
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저장 프리즘 홀로그래픽 테크놀로지 씨오., 엘티디.
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Abstract

본 고안은 두 개의 영상 소스, 후방 렌즈 및 전방 렌즈를 포함하는, 영상 병합에 기반한 공중 영상형성 장치를 공개한다. 2개의 영상 소스는 일부 디스플레이 내용이 겹치고, 후방 렌즈는 영상 소스와 일일이 대응하며 양의 초점 거리이고, 전방 렌즈는 후방 렌즈를 거친 광선을 실상으로 모으는 데 사용된다. 2개의 영상 소스는 각각 전방 렌즈 주 광축의 평면 양측에 위치하며, 2개의 영상 소스가 디스플레이하는 화면은 각각 후방 렌즈 및 전방 렌즈를 거친 후 완전한 영상의 실상으로 병합된다. 영상 병합에 기반한 공중 영상형성 장치는 영상 소스를 2개로 분할해 단일 영상 소스의 크기를 줄일 수 있고, 각각의 영상 소스에 후방 렌즈를 별도로 배치함으로써 수직축의 색차를 교정하는 동시에 깊이 방향의 크기를 축소할 수 있어, 장치 전체의 깊이 방향 크기가 축소되므로 작은 크기의 환경에 장착하기에 보다 적합하다는 장점이 있다. 또한, 본 장치는 양산을 구현해 상업에 응용하기가 훨씬 용이하다.

Description

영상 병합에 기반한 공중 영상형성 장치 {AERIAL IMAGING EQUIPMENT BASED ON IMAGE STITCHING}
본 고안은 영상 병합에 기반한 공중 영상형성 장치에 관한 것이다.
종래의 공중 영상형성 장치는 주로 영상 소스로 영상을 생성한 후 렌즈 그룹 또는 이면각 반사기 등의 광학 소자를 통해 공기 중에 실상을 형성한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 공중 영상형성 장치는 일반적으로 영상 소스(1)가 화면에 나타나면 후방 렌즈(3) 및 전방 렌즈(4)을 통해 색차를 없앤 후, 반사경을 통해 각도를 조절하고 실상(5)의 위치를 잡는다. 공중 영상형성 장치가 점점 발전하면서 손짓 인식 장치를 조합해 응용할 수 있는 분야가 넓어지고 있으나, 종래의 공중 영상형성 장치는 자동차 안과 같이 일부 좁은 구역에서는 깊이 관련 요건이 많아 자동차의 센터 콘솔 안에 설치할 수 없다. 자동차 센터 콘솔 안에 무리하게 설치할 경우 디스플레이 화면 크기도 영향을 받게 되는데, 이는 후방 렌즈에서 일반적으로 전방 렌즈의 색차를 보정해야 하고, 같은 시야를 필요로 하는 광선이 전방 렌즈 및 후방 렌즈의 높이에서 광축의 서로 다른 측에 분포하므로, 깊이 방향에서 공중 영상형성 장치의 크기가 압축되지 않기 때문이다.
본 고안의 목적은, 종래의 공중 영상형성 장치를 깊이가 제한된 공간 안에 설치할 수 없는 문제를 효과적으로 해결할 수 있는 공중 영상형성 장치 및 영상 소스 디스플레이 내용 확정 방법을 제공하는 것이다.
상기 기술과제를 해결하기 위해 본 고안은 이하 기술방안을 통해 구현된다. 영상 병합에 기반한 공중 영상형성 장치로서, 광로를 따라 순차적으로 영상 소스, 후방 렌즈 및 전방 렌즈를 포함한다.
영상 소스는 2개이며, 2개의 영상 소스는 일부 디스플레이 내용이 겹친다.
후방 렌즈는 영상 소스와 일일이 대응하고, 등가 초점 거리는 양의 초점 거리이며, 수직 축 색차를 보정하는 데 사용된다.
전방 렌즈는 후방 렌즈를 거친 광선을 실상으로 모으는 데 사용된다.
2개의 영상 소스는 각각 전방 렌즈 주 광축의 평면 양측에 위치하며, 2개의 영상 소스가 디스플레이하는 화면은 각각 후방 렌즈 및 전방 렌즈를 거친 후 완전한 영상의 실상으로 병합된다.
바람직하게는, 상기 후방 렌즈와 전방 렌즈 사이에는 후방 렌즈를 거친 광선 각도를 변경하는 데 사용되는 제1 반사경이 더 설치되어 있다.
바람직하게는, 상기 전방 렌즈와 실상 사이에는 실상 위치를 변경하는 데 사용되는 제2 반사경이 더 설치되어 있다.
바람직하게는, 상기 후방 렌즈는 단일 렌즈 또는 다중 렌즈로 구성되고, 상기 전방 렌즈는 단일 렌즈 또는 다중 렌즈로 구성된다.
바람직하게는, 각각의 상기 영상 소스는 적어도 2개의 서브 영상 소스를 포함하고, 인접한 2개의 상기 서브 영상 소스는 일부 디스플레이 내용이 겹친다. 나아가, 영상 소스를 적어도 2개의 서브 영상 소스로 분해해 단일 광원의 크기를 줄이므로, 서브 영상 소스를 설치하기에 편리하며 가능한 공간을 충분히 이용할 수 있다.
바람직하게는, 상기 서브 영상 소스와 후방 렌즈 사이에 제3 반사경이 설치되어 제3 반사경을 통해 서브 영상 소스의 위치를 조정할 수 있으며, 서브 영상 소스에서 나오는 광선이 후방 렌즈를 통과할 수 있도록 한다.
바람직하게는, 각각의 상기 후방 렌즈는 모두 서브 영상 소스 수량에 대응하는 서브 후방 렌즈를 포함하고, 각각의 서브 영상 소스는 하나의 서브 후방 렌즈에 대응하며, 후방 렌즈도 적어도 2개의 서브 후방 렌즈로 분할한다. 나아가 전방 렌즈 앞 광로상의 부재의 분포 방식 및 유연성을 확대했으므로, 가능한 위치 공간을 충분히 이용할 수 있다.
본 고안은 선행기술에 비해 다음과 같은 장점이 있다. 영상 병합에 기반한 공중 영상형성 장치는 영상 소스를 2개로 분할해 단일 영상 소스의 크기를 줄일 수 있고, 각각의 영상 소스에 후방 렌즈를 별도로 배치함으로써 수직축의 색차를 교정하는 동시에 깊이 방향의 크기를 축소할 수 있어, 장치 전체의 깊이 방향 크기가 축소되므로 작은 크기의 환경에 장착하기에 보다 적합하다. 또한, 본 장치는 양산을 구현해 상업에 응용하기가 훨씬 용이하다.
도 1은 종래의 공중 영상형성 장치에 대한 구조도이다.
도 2는 본 고안에 따른 공중 영상형성 장치에 대한 구조도이다.
도 3은 본 고안에 따른 공중 영상형성 장치를 이용한 영상 소스 디스플레이 내용 확정 방법의 실시예 1 중 영상 소스 병합 광로를 나타낸 도면이다.
이하 본 고안의 실시예에 대해 상세히 설명하며, 상기 실시예의 예시는 첨부도면에 도시했다. 이하 첨부도면을 참고해 설명하는 실시예는 예시적인 것으로서 본 고안을 해석하기 위한 것이지, 본 고안을 한정하는 것으로 이해해서는 안 된다.
본 고안의 설명에서, "중심", "세로 방향", "가로 방향", "길이", "폭", "두께", "상", "하", "전", "후", "좌", "우", "수직", "수평", "꼭대기", "바닥", "안", "밖" 등의 용어가 가리키는 방위 또는 위치 관계는 첨부도면에 도시된 방위 또는 위치 관계로서, 단지 본 고안을 간략히 설명하기 위한 것이지 가리키거나 암시하는 장치 또는 소자가 반드시 특정한 방위를 가지거나, 특정한 방위로 조립되고 작동해야 한다는 것이 아님을 이해해야 한다. 따라서, 본 고안에 대한 제한으로 이해해서는 안 된다.
또한, "제1" 및 "제2" 라는 용어는 단지 설명을 위한 목적으로만 사용되며, 상대적인 중요성을 지시 또는 암시하거나 지시한 기술특징의 수량을 은연 중에 지명하는 것으로 이해해서는 안 된다. 따라서, "제1", "제2"를 한정하는 특징은 해당 특징 중 적어도 하나를 명시하거나 은연중에 포함할 수 있다. 본 고안의 설명에서, "복수"는 명확한 한정이 없는 한 2개, 3개 등 적어도 2개를 의미한다.
본 고안에서, 별도의 명확한 규정 및 한정이 있는 경우를 제외하고는 "장착", "서로 연결", "연결", "고정" 등의 용어는 광범위하게 이해해야 한다. 예를 들어, 고정적 연결일 수도 있고 분리적 연결일 수도 있으며, 일체로 형성될 수도 있다. 기계적 연결이거나 전기적 연결일 수 있으며, 서로 통신할 수도 있다. 별다른 명확한 한정이 없는 한 직접적 연결일 수도 있고 중간 매체를 통한 간접적 연결일 수 있으며, 두 소자 내부의 연결이거나 두 소자 간의 상호작용 관계일 수도 있다. 당업자라면 구체적인 상황에 따라 상술한 용어가 본 고안에서 가지는 구체적인 함의를 이해할 수 있을 것이다.
실시예 1:
도 2는 본 고안에 따른 영상 병합에 기반한 공중 영상형성 장치의 실시예이다. 공중 영상형성 장치는 하나의 공중 영상형성 유닛을 포함하며, 공중 영상형성 유닛은 광로 방향을 따라 순차적으로 영상 소스(1), 후방 렌즈(3) 및 전방 렌즈(4)를 포함한다.
영상 소스(1)는 2개이며, 2개의 영상 소스는 일부 디스플레이 내용이 겹친다. 일부 내용이 겹치는 것은 2개의 영상 소스(1)에서 나오는 광선이 후속 렌즈 그룹을 거쳐 완전한 실상(5)으로 병합될 수 있도록 하기 위한 것이다. 본 실시예의 영상 소스(1)는 LCD이다. 물론, 영상 소스(1)는 LED, OLED 또는 LCOS 중 하나일 수도 있다.
후방 렌즈(3)는 영상 소스(1)와 일일이 대응하고, 등가 초점 거리는 양의 초점 거리이며, 수직 축의 색차를 보정하는 데 사용된다.
전방 렌즈(4)는 후방 렌즈(3)를 거친 광선을 실상(5)으로 모으는 데 사용된다.
2개의 영상 소스(1)는 각각 전방 렌즈(4) 주 광축의 평면 양측에 위치하며, 2개의 영상 소스(1)가 디스플레이하는 화면은 각각 후방 렌즈(3) 및 전방 렌즈(4)를 거친 후 완전한 영상의 실상(5)으로 병합된다.
깊이 방향 공간을 더욱 압축하기 위해, 후방 렌즈(3)와 전방 렌즈(4) 사이에는 제1 반사경(2)이 설치되어 있다. 제1 반사경(2)은 일반적으로 평면경을 사용하는데, 후방 렌즈(3)와 전방 렌즈(4) 사이의 각도를 변경해 영상 소스(1)를 수직 위치에서 수평 위치로 전환함으로써 깊이 방향 공간을 압축해 가로 방향 공간을 활용할 수 있다.
전방 렌즈(4)와 실상(5) 사이에는 제2 반사경(6)이 더 설치되어 있다. 제2 반사경(6)은 별도의 렌즈일 수 있고, 본 장치를 자동차에 장착할 때 자동차 앞 바람막이 유리를 제2 반사경(6)으로 이용할 수도 있는데, 이로써 실상(5)의 영상형성 위치를 변경할 수 있어 눈 관찰 각도에 보다 적합하다.
본 실시예에 따른 후방 렌즈(3) 및 전방 렌즈(4)는 실제 사용 상황 및 원가 제어에 따라 단일 렌즈 또는 다중 렌즈로 구성된 렌즈 그룹을 채택할 수 있으며, 렌즈 그룹을 채택할 때 축 방향 색차를 보다 잘 없앰으로써 보다 선명한 화질을 제공할 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 실시예에서 형성된 실상(5)은 2개의 영상 소스(1)의 화면을 병합해 구성한 것이므로 각각의 영상 소스(1)가 디스플레이하는 화면 내용을 확정해야 하며, 구체적인 방법은 이하 단계를 포함한다.
단계 1: 관찰자의 거리 및 범위를 확정한다. 관찰자 범위의 두 끝점은 E 1, E 3이고, 가운데점은 E 2이다. 공중 영상형성 유닛 중 각 부재의 위치를 확정하고, 실상(5)의 위치를 확정한다. 실상(5)의 두 끝점은 P 1, P 3이고, 가운데점은 P 2이다. 전방 렌즈(4)의 중심 위치 O 1를 확정한다.
단계 2: E 1 및 O 1과 P 1 P 3를 P 5점과 교차하도록 연결하고, E 3 및 O 1과 P 1 P 3를 P 4점과 교차하도록 연결하면 P 2 P 4=P 2 P 5=E 1 E 2×O 1 P 2÷O 1 E 2이 된다. P 4, P 5의 위치를 구하면, P 1 P 5는 좌측 영상 소스(1)가 디스플레이하는 공중 영상 영역의 내용에 대응하고, P 3 P 4는 우측 영상 소스(1)가 디스플레이하는 공중 영상 영역의 내용에 대응한다.
전방 렌즈(4)와 실상(5) 사이에 제2 반사경(6)이 있고 제2 반사경(6)이 평면경일 경우, 단계 1에서 먼저 전방 렌즈(4) 중심 위치 O 1을 제2 반사경(6)에 대해 미러링해 O 1’를 얻고, 단계 2에서는 O 1’로 O 1를 대체해 계산한다.
공중 영상형성 장치에 제1 반사경(2)과 제2 반사경(6)이 모두 있고 제2 반사경(6)에 곡면 반사경을 채택할 경우 각각의 영상 소스(1) 디스플레이 화면 내용을 확정하며, 구체적인 방법은 이하 단계를 포함한다.
단계 1: 관찰자의 거리 및 범위를 확정한다. 관찰자 범위의 두 끝점은 E 1, E 3이고, 가운데점은 E 2이다. 공중 영상형성 유닛 중 각 부재의 위치를 확정하고, 실상(5)의 위치를 확정한다. 실상(5)의 두 끝점은 P 1, P 3이고, 가운데점은 P 2이다. 좌측 제1 반사경은 M 1이고, 우측 제1 반사경은 M 2이다.
단계 2: P 1, P 3상에서 P 4, P 5점의 위치를 어림잡는다.
단계 3: 광로 역추적을 진행한다. 광선은 P 4, P 5에서 나오고, 광속 구경은 E 1, E 2의 크기에 따라 결정된다. P 4의 위치를 조절하면, P 4에서 나오는 광선이 M 2를 막 지났을 때 P 3 P 4는 우측 영상 소스(1)가 디스플레이하는 공중 영상 영역의 내용에 대응한다. P 5의 위치를 조절하면, P 5에서 나오는 광선이 M 1을 막 지났을 때 P 1 P 5는 좌측 영상 소스(1)가 디스플레이하는 공중 영상 영역의 내용에 대응한다.
영상 병합에 기반한 공중 영상형성 장치는 영상 소스를 2개로 분할해 단일 영상 소스의 크기를 줄일 수 있고, 각각의 영상 소스에 후방 렌즈를 별도로 배치함으로써 수직축의 색차를 교정하는 동시에 깊이 방향의 크기를 축소할 수 있어, 장치 전체의 깊이 방향 크기가 축소되므로 작은 크기의 환경에 장착하기에 보다 적합하다. 또한, 본 장치는 양산을 구현해 상업에 응용하기가 훨씬 용이하다.
영상 소스 디스플레이의 내용 확정 방법은 간단하고 조작이 쉬우며, 관찰자의 거리 및 가시 범위에 따라 각각의 영상이 디스플레이하는 내용이 얼마인지를 확정해, 각각의 영상 소스에 형성된 실상을 중첩시켜 보다 완전한 영상을 형성한다.
실시예 2:
본 실시예와 실시예 1의 차이는 실시예 1의 영상 소스를 적어도 2개의 서브 영상 소스로 나누는 것이다. 여기에서는 하나의 영상 소스를 2개의 서브 영상 소스로 분해한다. 즉, 전방 렌즈 주 광축 좌측에 있는 영상 소스는 2개의 서브 영상 소스로 구성되고, 전방 렌즈 주 광축 우측의 영상 소스 역시 2개의 서브 영상 소스로 구성된다. 영상 병합에 기반한 공중 영상형성 장치 전체에서, 영상 소스 이외의 다른 부분은 일정하게 유지하고 서브 영상 소스가 디스플레이하는 화면 내용만 일부 겹치게 함으로써 영상 병합 시 틈이 생기지 않도록 한다. 이로써 단일 서브 영상 소스의 크기를 줄이고 좁은 공간을 충분히 이용할 수 있다.
나아가, 각각의 서브 영상 소스에 제3 반사경을 배치할 수 있다. 제3 반사경은 서브 영상 소스와 후방 렌즈 사이에 장착되어, 서브 영상 소스가 설치될 수 있는 각도 및 위치를 더욱 확장할 수 있다.
후방 렌즈도 복수의 서브 후방 렌즈로 나눌 수 있다. 각각의 서브 후방 렌즈 구조를 동일하게 유지함으로써 전방 렌즈 광로 상류의 소자를 더욱 넓게 배치할 수 있고, 서로 다른 서브 영상 소스, 서브 후방 렌즈 및/또는 제3 반사경을 통해 전체 공간의 크기를 충분히 이용할 수 있다.
서브 영상 소스 디스플레이 화면의 내용에 대해 구체적으로 그 부분을 겹치고자 할 경우, 실시예 1의 방법을 참고해 확정할 수 있다.
영상 소스(1)를 2개의 서브 영상 소스로 분할해 단일 서브 영상 소스 크기를 줄인 후, 각각의 서브 영상 소스에 서브 후방 렌즈를 별도로 배치함으로써 수직축의 색차를 교정하는 동시에 깊이 방향의 크기를 축소할 수 있어, 장치 전체의 깊이 방향 크기가 축소되므로 작은 크기의 환경에 장착하기에 보다 적합하다. 또한, 본 장치는 양산을 구현해 상업에 응용하기가 훨씬 용이하다.
이상 서술한 내용은 단지 본 고안의 구체적인 실시예일 뿐, 본 고안의 기술특징은 이에 한정되지 않는다. 당업자가 본 고안의 분야 내에서 실시한 변경 또는 수정 모두 본 고안의 보호범위에 포함된다.

Claims (7)

  1. 영상 병합에 기반한 공중 영상형성 장치에 있어서,
    광로를 따라 순차적으로 영상 소스(1), 후방 렌즈(3) 및 전방 렌즈(4)를 포함하고,
    상기 영상 소스(1)는 2개이며, 2개의 영상 소스(1)는 일부 디스플레이 내용이 겹치고;
    상기 후방 렌즈(3)는 영상 소스(1)와 일일이 대응하고, 등가 초점 거리는 양의 초점 거리이며, 수직 축 색차를 보정하는 데 사용되고;
    상기 전방 렌즈(4)는 후방 렌즈(3)를 거친 광선을 실상(5)으로 모으는 데 사용되고;
    2개의 영상 소스(1)는 각각 전방 렌즈(4) 주 광축의 평면 양측에 위치하며, 2개의 영상 소스(1)가 디스플레이하는 화면은 각각 후방 렌즈(3) 및 전방 렌즈(4)를 거친 후 완전한 영상의 실상(5)으로 병합되는 것을 특징으로 하는 영상 병합에 기반한 공중 영상형성 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 후방 렌즈(3)와 전방 렌즈(4) 사이에는 후방 렌즈(3)를 거친 광선 각도를 변경하는 데 사용되는 제1 반사경(2)이 더 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 영상 병합에 기반한 공중 영상형성 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 전방 렌즈(4)와 실상(5) 사이에는 실상(5) 위치를 변경하는 데 사용되는 제2 반사경(6)이 더 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 영상 병합에 기반한 공중 영상형성 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 후방 렌즈(3)는 단일 렌즈 또는 다중 렌즈로 구성되고; 상기 전방 렌즈(4)는 단일 렌즈 또는 다중 렌즈로 구성되는 것을 특징으로 하는 영상 병합에 기반한 공중 영상형성 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    각각의 상기 영상 소스(1)는 적어도 2개의 서브 영상 소스를 포함하고, 인접한 2개의 상기 서브 영상 소스는 일부 디스플레이 내용이 겹치는 것을 특징으로 하는 영상 병합에 기반한 공중 영상형성 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 서브 영상 소스와 후방 렌즈(3) 사이에 제3 반사경이 설치되는 것을 특징으로 하는 영상 병합에 기반한 공중 영상형성 장치.
  7. 제5항 또는 제6항에 있어서,
    각각의 상기 후방 렌즈(3)는 모두 서브 영상 소스 수량에 대응하는 서브 후방 렌즈를 포함하고, 각각의 서브 영상 소스는 하나의 서브 후방 렌즈에 대응하는 것을 특징으로 하는 영상 병합에 기반한 공중 영상형성 장치.
KR2020220001406U 2021-06-10 2022-06-08 영상 병합에 기반한 공중 영상형성 장치 KR20220002965U (ko)

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