WO2010087584A2 - 시선 결합장치 - Google Patents

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WO2010087584A2
WO2010087584A2 PCT/KR2009/007825 KR2009007825W WO2010087584A2 WO 2010087584 A2 WO2010087584 A2 WO 2010087584A2 KR 2009007825 W KR2009007825 W KR 2009007825W WO 2010087584 A2 WO2010087584 A2 WO 2010087584A2
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light
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coupling device
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임춘택
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한국과학기술원
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    • H04N13/282—Image signal generators for generating image signals corresponding to three or more geometrical viewpoints, e.g. multi-view systems

Definitions

  • the present invention relates to a gaze combiner that can make an opaque object transparent to an observer's eye in a visible light region, or can output a subject with a sense of presence through an output unit.
  • 'metamaterial' is a synthetic material made by precisely arranging two or more materials in a special way and has a 'negative refractive index' which is bent in the opposite direction to the direction of refraction when light or sound waves pass through ordinary materials in nature. Therefore, the effect of light or sound waves hitting the object, not reflecting it, and detouring around it prevents microwaves from being scattered or absorbed, making it impossible for the observer to detect.
  • the transparent cloak using meta-materials was not transparent in the visible light region visible to the human eye, and thus there was a limit to the human eye.
  • the University of Berkeley in 2008 developed a nanostructure with optically negative refractive index. It is a meta-material that is seeded in visible and infrared rays by inserting magnesium fluoride into a silver atom mesh.
  • the transparency technology using meta-materials shows that it is possible to have negative direction refraction of light in basic science, which is far from practical use.
  • the metamaterial is effective only at a certain angle and a specific wavelength, and thus does not exhibit a property of being transparent to any angle and all visible wavelengths.
  • the present invention has been made to solve the above problems, it is an object of the present invention to provide a gaze coupling device that prevents the object is detected in the visible light region visible to the human eye.
  • Still another object of the present invention is to provide a gaze coupling device in which an object becomes transparent even if an observer views the object at an arbitrary angle.
  • Still another object of the present invention is to provide a gaze combining apparatus capable of outputting an image output from an output unit with a sense of presence.
  • the gaze combiner an input unit to which light emitted from a subject is input in a predetermined direction, and outputs the light received from the input unit to be output in a predetermined direction.
  • a connection unit configured to transmit light input to the input unit to the output unit such that light emitted from the subject and input to the input unit is matched to the predetermined direction and transmitted to an observer who observes the subject.
  • a gaze combiner includes a first input / output unit in which light emitted from a subject is input or output in a predetermined direction, and receives light input from the first input / output unit in a predetermined direction, or a subject
  • a second input / output unit in which light emitted from the second input unit is input in a predetermined direction, and a light emitted from the subject and input from any one of the first input / output unit and the second input / output unit matches the input direction of the first input / output unit It may be provided with a connection for transmitting light to be output to the other one of the unit and the second input and output unit.
  • an opaque object in the visible light region can be made invisible to the viewer.
  • the gaze coupling device even if the viewer sees the object from any angle, the object becomes transparent.
  • the observer when an observer views an image output from an output unit, the observer can feel not only the perspective but also the angle change of the subject according to the change in the position and angle of the observer, thereby providing a viewer with a sense of presence.
  • a screen with a sense of presence a video conference room, a TV having a sense of presence, a dome-type performance hall, and the like can be realized.
  • FIG. 1 is a view showing the concept of a gaze coupling device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 to 4 are views showing an embodiment of forming a unit optical body used in the gaze coupling device of FIG.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating an embodiment in which a focus forming unit of a unit optical body is formed as a pin-hole.
  • FIG. 6 is a view showing an embodiment in which the input unit of the gaze combiner is formed of one unit optical body.
  • a unit optical body forming an input unit of a gaze coupling device includes an optical sensor and an amplifying device.
  • FIG. 8 is a view illustrating an embodiment in which an input unit and an output unit of a gaze coupling device are connected to a communication bus.
  • the input unit of the gaze combiner is formed of a plurality of photographing cameras
  • the connection unit is formed of a stereoscopic image generating computer and a stereoscopic image signal as an output unit.
  • FIG. 10 is a view showing an embodiment in which the output unit of the gaze coupling device is formed of a flexible display.
  • FIG. 11 is a view showing an example in which the gaze combining device is used as a TV capable of implementing a sense of presence.
  • FIG. 12 is a view showing an example in which the above-described eye coupling device is installed on an upper support beam of a vehicle.
  • FIG. 13 is a view showing an example in which the above-described gaze coupling device is used in a pillar of a building, and the like.
  • FIG 14 and 15 are views showing an example in which the gaze coupling device is used in the dome-type performance hall.
  • FIG. 16 is a view showing an example in which the above-described gaze coupling device is used in a closed space on all sides.
  • 17 is a view showing an example in which the above-described eye coupling device is used as a transparent garment.
  • FIG. 18 is a view showing an example in which the above-described gaze coupling apparatus is used in a video conference room.
  • the gaze combiner extends a light emitted from a subject and obscured by an opaque object so that the observer extends along the path of light propagation on the opposite side of the opaque object to be delivered to the viewer. It has the same effect as seeing a subject that has been placed.
  • FIG. 1 is a view illustrating a concept of a gaze coupling device according to an embodiment of the present invention as described above.
  • the gaze combiner includes an input unit 100 in which light emitted from a subject is input in a predetermined direction, and receives light input from the input unit 100. It is provided with an output unit 200 to discharge in the direction of. The light emitted from the subjects 10, 20, 30 and input to the input unit 100 is transmitted to the eye 51 of the observer who observes the subjects 10, 20, 30 in accordance with the predetermined direction. It is provided with a connection unit 300 for transmitting the light input to the input unit 100 to the output unit 200.
  • the input unit 100 and the output unit 200 may be installed with the opaque object 60 therebetween.
  • the opaque object 60 positioned between the input unit 100 and the output unit 200 is not visible, and the subjects 10, 20, and 30 positioned behind the opaque object 60 are visible.
  • the line of sights refers to a line connecting the observer's eye 51 and the subjects 10, 20, 30 when the observer 50 looks at the subjects 10, 20, 30.
  • the observer 50 looks at the first subject 10 as L1
  • the observer 50 looks at the second subject 20 as L2
  • the observer 50 looks at the third subject.
  • the gaze facing the subject 30 becomes L3.
  • the connection of line of sights means that when the light emitted from the subjects 10, 20, 30 and going straight toward the observer's eye 51 is obscured by the opaque object 60, the light moves during that time. It means to diverge from the opposite side of an opaque object along an extension of a path. In this way, when the eyes are combined, the light emitted from the subjects 10, 20, and 30 passes through the opaque object 60 and goes straight toward the observer's eye 51. The same effect as seeing the subjects 10, 20, and 30 located at the rear of the 60 is obtained.
  • the input unit 100 and the output unit 200 of the gaze combiner include a plurality of unit optics 110 and 210, respectively.
  • the input unit 100 and the output unit 200 of the gaze combiner have five unit optical bodies 110 and 210, respectively, but the input unit 100 and the output unit 200 are each N.
  • FIG. And M unit optics 110 and 210 In this case, the number of unit optics constituting the input unit 100 and the output unit 200 may be the same as or different from each other.
  • the structure of the unit optics 110 constituting the input unit 100 and the unit optics 210 constituting the output unit 200 are the same.
  • the unit optical body 110 constituting the input unit 100 includes a light receiving unit 111 for receiving light emitted from a subject and light emitted from the subjects 10, 20, and 30 to form the light receiving unit 111.
  • the focus forming unit 112 is provided.
  • the light receiver 111 and the focus forming unit 112 are surrounded by a barrel 113.
  • the unit optical body 210 constituting the output unit 200 receives the light transmitted from the input unit 100 and emits light after condensing the light emitted from the light emitting unit 211 and emits light.
  • the focus forming unit 212 is provided. The light emitting portion 211 and the focus forming portion 212 are surrounded by the barrel 213.
  • the light receiving unit and the light emitting unit 111 and 211 of the unit optics 110 and 210 constituting the input unit 100 and the output unit 200 have a plurality of micro-pixels.
  • the unit optics 110 and 210 forming the input unit 100 and the output unit 200 have five micropixels, but the present invention is not limited thereto and may have more or less micropixels.
  • the light receiving unit 111 or the light emitting unit 211 having the plurality of micro pixels may include optical sensors or light emitting elements.
  • the focus forming units 112 and 212 which emit light after condensing light from the light receiving unit 111 or collect light emitted from the light emitting unit 211 may be formed of at least one lens.
  • the focus forming unit 112 of the input unit 100 may include a lens group formed of a plurality of lenses having a variable focal length in order to focus the light flowing into the input unit 100 on the light receiving unit 111.
  • Each lens forming the lens group may be formed as a chromatic aberration correcting lens capable of correcting chromatic aberration.
  • FIG. 2 to 4 illustrate embodiments of forming the unit optics 110 and 210 when the focus forming units 112 and 212 of the unit optics 110 and 210 are formed of at least one lens.
  • the unit optics 110 and 210 may be formed by using circular lenses 112 and 212 in the cylindrical barrels 113 and 213.
  • the unit optical bodies 110 and 210 may be formed by using circular lenses 112 and 212 on the hexagonal barrels 113 and 213.
  • the unit optics 110 and 210 may be formed by using hexagonal lenses 112 and 212 on the hexagonal barrels 113 and 213.
  • the focus forming units 112 and 212 of the unit optics 110 and 210 may be formed as pin-holes instead of being formed as lenses.
  • the focus forming units 112 and 212 may be simply formed to reduce manufacturing costs of the unit optics 110 and 210, but the amount of light may be reduced.
  • the barrels 113 and 213 surrounding the light receiving portion 111, the light emitting portion 211 and the focus forming portions 112 and 212 hold the light receiving portion 111, the light emitting portion 211 and the focus forming portions 112 and 212. It serves to prevent the light existing between the light receiving part 111 or the light emitting part 211 and the focus forming parts 112 and 212 from being emitted to the outside of the barrels 113 and 213.
  • connection unit 300 for transmitting the light input to the input unit 100 to the output unit 200 may include a light receiving unit 111 of the unit optical body 110 forming the input unit 100.
  • the light emitting parts 211 of the unit optical body 210 forming the output part 200 are connected to each other. In this case, when the light emitted from the subjects 10, 20, 30 and going straight toward the observer's eye 51 is obscured by the opaque object 60, the connection part 300 travels toward the opaque object 60.
  • the light emitting parts 211 of the sieve 210 are connected to each other. More specifically, the connection part 300 may include the light receiving part 111 of the unit optical body 110 forming the input unit 100 and the light emitting unit 211 of the unit optical body 210 forming the output unit 200. It is provided with a plurality of optical fibers 310 to connect.
  • connection unit 300 may include the light receiving unit 111 of the unit optical body 110 forming the input unit 100 and the light emitting unit 211 of the unit optical body 210 forming the output unit 200.
  • five unit optical bodies constituting the input unit 100 and the output unit 200 are named first to fifth unit optical bodies 110a to 110e and 210a to 210e in order from top to bottom.
  • the five micro pixels included in each of the unit optical bodies 110 and 210 constituting the input unit 100 and the output unit 200 are referred to as first to fifth micro pixels sequentially from top to bottom.
  • the first micro pixel of the third unit optical body 110c of the input unit 100 is connected to the fifth micro pixel of the first unit optical body 210a of the output unit 200, and the third micro pixel of the input unit 100 is connected.
  • the second micro pixel is connected to the fourth micro pixel of the second unit optical body 210b of the output unit 200.
  • the above-described gaze coupling device may be modified in various ways.
  • various embodiments of the gaze coupling device will be described.
  • the same components as those described in the above-described embodiments will be denoted by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted for the same components as those described above.
  • the input unit 100 of the gaze combiner is formed of one unit optical body 110, and the output unit 200 is formed of N unit optical bodies 210. It differs from an Example.
  • the input unit 100 of the gaze combiner is formed of one unit optical body 110, the number of optical fibers 310 constituting the connection unit 300 connecting the input unit 100 and the output unit 200 may be reduced. Has the effect.
  • the gaze coupling device shown in FIG. 6 is used for an opaque object such as an airplane far from the observer 50, the opaque object such as an airplane can be seen to be transparent.
  • Figure 7 shows a gaze coupling device according to another embodiment of the present invention.
  • the light receiving unit for receiving light from the unit optical body 110 of the input unit 100 is formed of the optical sensor 121.
  • a focus forming unit 122 allowing light emitted from the subjects 10, 20, and 30 to form the optical sensor 121, and a barrel surrounding the optical sensor 121 and the focus forming unit 122.
  • an amplifier 124 for amplifying the light received by the optical sensor 121 is provided.
  • a light emitting device such as an LED emitting light may be used as an LED emitting light.
  • the unit optical body 110 forming the input unit 100 includes an optical sensor 121 and an amplifying element 124 to amplify the light sensed by the optical sensor 121 to the amplifying element 124 and then output it. Since it can transmit to the unit 200, the size of the input unit 100 can be reduced, and when the observer 50 sees the output unit 200 side, the opaque object 60 can be made to be nearly 100% transparent.
  • the unit optical body 110 of the input unit 100 may include an optical sensor 131 for receiving light emitted from a subject 40, and light emitted from the subject 40.
  • a focus forming unit 132 to be formed at 131 and a barrel 133 surrounding the optical sensor 131 and the focus forming unit 132 are provided.
  • the unit optical body 210 of the output unit 200 includes a light emitting unit 231 that receives and emits light received by the optical sensor 131 of the input unit 100, such as at least one LED, plasma, or OLED. It is formed as a light emitting plate for display.
  • connection unit 300 connecting the optical sensor 131 of the input unit 100 and the LED light emitting plate 231 of the output unit 200 is formed as a communication bus 330. Therefore, the number of lines connecting the input unit 100 and the output unit 200 can be significantly reduced compared to when the input unit 100 and the output unit 200 are connected by using an optical fiber.
  • the input unit 100 includes a plurality of photographing cameras 140 instead of the unit optics.
  • the connection unit 300 is a stereoscopic image generation computer 340 for synthesizing the images taken by the plurality of photographing cameras 140 to generate a stereoscopic image, and a stereoscopic image signal generated by the stereoscopic image generating computer 340.
  • a distribution device 341 for distributing to the output unit 200. Since generating a stereoscopic image using the plurality of photographing cameras 140 is a well-known technique, description thereof will be omitted.
  • the output unit 200 for outputting the 3D image signal distributed by the distribution apparatus 341 may be configured of the plurality of unit optical bodies 210 described above.
  • a virtual gaze L ′ connecting the subject 40 captured by the photographing camera 140 and the eyes 51 of the observer 50 may be set.
  • the distribution device 341 distributes the 3D image signal to the plurality of unit optical bodies 210 forming the output unit 200, the micro of each unit optical body 210 forming the output unit 200.
  • the stereoscopic image signal corresponding to the virtual line of sight L ' is applied to the pixel.
  • the observer 50 may not only feel the perspective of the subject 40 but also the angle at which the subject 40 is viewed depending on the angle at which the observer 50 views the subject 40. As a result, the subject 40 may feel as if the subject 40 is near the observer 50.
  • 10 is a view showing a gaze coupling device according to another embodiment of the present invention.
  • the same reference numerals are used for the same components as those of FIG. 9, and description thereof will be omitted.
  • 10 differs from the gaze combiner shown in FIG. 9 in that the output unit 200 is formed of a flexible display 240 instead of a plurality of unit optical bodies.
  • the person 65 wears the flexible display 240, the person 65 may give a transparent effect to the observer 50 who views the person 65 from the rear of the flexible display 240. Will act as a transparent cloak.
  • the input unit 100 includes millions of micro cameras or two or more stereoscopic cameras
  • the output unit 200 includes a display formed of millions of micro TVs.
  • the input unit 100 and the output unit 200 are connected to each other by a connection unit 300 formed of an image processing apparatus and a distribution apparatus so that the line of sight is coupled.
  • the observer 50 occupies a larger display area A than at a short distance, but the observation angle ⁇ is small. You lose.
  • the image of the subject 40 also shows the effect of moving along the same direction as the observer 50 moves. Therefore, when the observer 50 sees the output unit 200, the observer 50 may not only feel the perspective of the subject 40 but also the angle at which the subject 40 is viewed depending on the angle at which the observer 50 views the subject 40. As a result, the subject 40 may feel as if the subject 40 is near the observer 50. This is a different feature from the conventional stereoscopic TV that provides only a perspective by the difference in binocular vision, and provides a complete stereoscopic feeling as when viewing a real subject.
  • FIG. 12 shows an example in which the above-described gaze coupling device is installed in the upper support beam of a vehicle.
  • the input unit 100 and the output unit 200 of the gaze coupling device according to an embodiment of the present invention are installed with the upper support beam 400 of the vehicle interposed therebetween, the driver supports the upper portion of the vehicle when looking outside of the vehicle. Even the invisible angle can be seen by the beam 400, which is convenient for driving.
  • FIG. 13 shows an example in which the above-described gaze coupling device is used in a pillar of a building, and the like.
  • the audience 70 has a wide space without pillars so that the gaze of the viewer 410 is not hidden.
  • it is difficult to create a large space without pillars so expensive construction costs are required to create a large space without pillars during construction.
  • the gaze coupling device according to the embodiment of the present invention is used, it is not necessary to make a wide space without a pillar in a large concert hall.
  • the input unit 100 and the output unit 200 of the gaze coupling device are installed with the pillars 420 of a large concert hall interposed therebetween, and the audience sees the output unit 200 of the gaze coupling device.
  • the audience 70 can look at the stage 410 as if there were no pillars 420. Therefore, it is possible to prevent the use of expensive construction costs to create a large space without pillars in a large performance hall.
  • the input unit 100 of the gaze combiner is formed as a dome-shaped performance hall played by actors
  • the output unit 200 of the gaze combiner is formed as a dome-shaped display viewed by an audience.
  • the connection unit 300 of the gaze coupling device connects the input unit 100 and the output unit 200 by wire or the input unit 100 and the output unit 200 as shown in FIG. 15.
  • Wireless communication equipment 350 may be provided to be connected wirelessly.
  • FIG. 16 shows an example in which the gaze coupling device shown in FIG. 9 is installed on a wall and a ceiling of an obstructed space.
  • the input unit 100 of the gaze coupling device is installed outside the wall and the ceiling
  • the output unit 200 of the gaze coupling device is installed on the wall and the ceiling of the space where all sides are blocked.
  • the input unit 100 and the output unit 200 are connected to the connection unit 300.
  • the gaze coupling device is installed on the wall and ceiling of the space where all sides are blocked, the outside scene can be observed with a sense of presence within the space.
  • such a sight coupling device can be used for military purposes because it can have the effect of observing outside.
  • a gaze combiner may include a first input / output unit 500 in which light emitted from a subject is input or output in a predetermined direction, and a light input or output in which the light emitted from the subject is output in a predetermined direction. It includes a two input and output unit 600. The first input / output unit 500 and the second input / output unit 600 are connected by the connection unit 700.
  • the connection part 700 corresponds to a direction in which the light input from one of the first input / output unit 500 and the second input / output unit 600 is input, so that the first input / output unit 500 and the second input / output unit ( 600) to transmit the light to the other.
  • the first input / output unit 500 and the second input / output unit 600 each include a plurality of optical sensors and a plurality of input sensors such that light is input and output from the first input / output unit 500 and the second input / output unit 600, respectively. It may be formed as a display (510, 610) having two light emitting elements.
  • the connection unit 700 connecting the display 510 of the first input / output unit 500 and the display 610 of the second input / output unit 600 is formed of an image processing computer 710 and a communication bus 720.
  • the first input / output unit 500 and the second input / output unit 600 may be configured by the displays 610 and 710 having the plurality of light sensors and the plurality of light emitting devices, and may be used by the image processing computer 710 and the communication bus 720.
  • FIG. 18 illustrates a modified example of the gaze coupling device shown in FIG. 17 and is used in a video conference room.
  • the first input / output unit 500 and the second input / output unit 600 include stereoscopic cameras 550 and 650 and displays 560 and 660, respectively.
  • the connection unit 700 is formed of a wireless communication device 710 for connecting the first input / output unit 500 and the second input / output unit 600 by wireless communication. In this case, the connection unit 700 is connected to the first input and output unit 500 and the second input and output unit 600 are visually coupled.
  • video conferencing is possible from a long distance, and when the other party is viewed through the displays 560 and 660, a sense of presence as well as a sense of presence can be felt.

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Abstract

본 발명에 따른 시선 결합장치는 피사체에서 발산되는 빛이 소정의 방향을 가지고 입력되는 입력부와, 상기 입력부에서 입력된 빛을 받아 소정의 방향으로 내보내는 내보내는 출력부와, 상기 피사체에서 발산되어 상기 입력부로 입력된 빛이 상기 소정의 방향과 일치되어 상기 피사체를 관측하는 관측자에게 전달되도록 상기 입력부에 입력된 빛을 상기 출력부로 전달하는 연결부를 구비한다. 따라서 가시광선 영역에서 불투명물체가 관측자의 눈에 투명하게 보이게 하거나, 출력부를 통해 피사체를 임장감(臨場感) 있게 출력할 수 있는 장점을 가진다.

Description

시선 결합장치
본 발명은 가시광선 영역에서 불투명물체가 관측자의 눈에 투명하게 보이게 하거나, 출력부를 통해 피사체를 임장감(臨場感) 있게 출력할 수 있는 시선 결합장치에 관한 것이다.
최근 빛이나 마이크로파와 같은 전자기파 및 음파로부터 물체를 은폐시키는 물질에 대한 연구가 활발해지고 있다. 이는 물리학적으로도 흥미로운 주제이지만 군사적, 경제적 용도로의 응용 가능성 때문에 학계와 산업계의 주목을 받고 있다.
2004년 일본의 도쿄대학에서는 빛을 반사하는 작은 구슬로 코팅된 역반사 물질로 이루어진 옷과, 착용자의 뒷 배경을 촬영하는 카메라와, 상기 카메라로 촬영한 영상을 역반사 물질로 이루어진 옷에 비추는 프로젝터(projector)를 사용하여 역반사 물질로 이루어진 옷을 입고 있는 사람이 시야에서 사라지는 효과를 나타내도록 한 일명 ‘투명 망토’(transparent mantle)를 개발하였다. 그러나 이와 같은 기술은 반투명 효과밖에는 구현할 수 없었으며 실제 상기 투명 망토가 제 기능을 발휘하려면 투영 망토 안에 전원으로 움직이는 초고속 컴퓨터가 설치되어야 하고 입체 카메라6대와 1160만 화소의 투영판 등이 추가로 필요한 문제점이 있었다.
또한 지난 2006년에는 미국 듀크 대학의 데이비드 스미스 교수팀이 메타물질(metamaterials)을 이용하여 일부 레이더 시스템에서 이용되는 가시광선보다 파장이 긴 10GHz의 마이크로파 복사 영역에서 물체가 검출되지 않도록 해주는 장치인 투명망토를 처음으로 만들었다. 여기서 ‘메타물질’은 두 가지 이상의 물질을 특별한 방식으로 정교하게 배열해 만든 합성물질로 자연계에서 빛이나 음파가 보통 물질을 통과할 때 굴절되는 방향과 반대 방향으로 꺾이는 '음의 굴절률'을 갖는다. 따라서 빛이나 음파가 물체에 부딪혀 반사되지 않고 주위로 우회하는 효과를 냄으로써 마이크로파가 산란되거나 흡수되는 것을 막아 관측자가 감지할 수 없도록 만든다. 그러나 이와 같이 메타물질을 이용한 투명망토의 경우 사람의 눈이 볼 수 있는 가시 광선 영역에서는 투명하지 못하여 사람의 눈에는 보이는 한계가 있었다.
이를 극복하기 위해 2008년 미국의 버클리대학에서는 광학적으로 마이너스 굴절률을 가진 나노구조를 개발하였는데. 이는 은(silver)원자 그물망에 불화마그네슘을 넣어 가시광선 및 적외선에서 작종하는 메타물질이다. 하지만, 메타물질을 이용한 투명화 기술은 기초과학적으로 빛의 마이너스방향 굴절이 가능하다는 것을 보여줄 뿐 실용화와는 거리가 매우 멀다. 예컨대 상기 메타물질은 특정한 각도 및 특정한 파장에 대해서만 효과가 있어 임의의 각도 및 모든 가시광선 파장에 대해 투명화되는 특성을 보이지 못하고 있다.
한편, 영국 퀴네티큐(QinetiQ)사는 2007년에 투명 탱크 원천기술을 개발했다고 발표했는데, 이는 특수 카메라로 촬영한 주변 경관을 프로젝터를 사용하여 탱크에 씌워진 반사물질에 투영하는 원리로, 특정한 방향의 관측자에게만 탱크가 투명화되는 효과가 있다. 하지만 임의의 모든 방향에서 주변 경관과 프로젝터의 영상이 일치하지 않아, 투명 탱크로서의 실효성은 없다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 사람의 눈이 볼 수 있는 가시 광선 영역에서 물체가 검출되지 않도록 해주는 시선 결합장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 임의의 각도에서 관측자가 물체를 보더라도 물체가 투명화되는 시선 결합장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 출력부에서 출력되는 영상이 임장감(臨場感) 있게 출력되도록 할 수 있는 시선 결합장치를 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일측면에 따른 시선 결합장치는, 피사체에서 발산되는 빛이 소정의 방향을 가지고 입력되는 입력부와, 상기 입력부에서 입력된 빛을 받아 소정의 방향으로 내보내는 출력부와, 상기 피사체에서 발산되어 상기 입력부로 입력된 빛이 상기 소정의 방향과 일치되어 상기 피사체를 관측하는 관측자에게 전달되도록 상기 입력부에 입력된 빛을 상기 출력부로 전달하는 연결부를 구비할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따른 시선 결합장치는 피사체에서 발산되는 빛이 소정의 방향으로 입력되거나 출력되는 제1 입출력부와, 상기 제1 입출력부에서 입력된 빛을 받아 소정의 방향으로 내보내거나, 피사체에서 발산되는 빛이 소정의 방향으로 입력되는 제2 입출력부와, 상기 피사체에서 발산되어 상기 제1 입출력부와 제2 입출력부 중 어느 하나에서 입력된 빛이 입력된 방향과 일치되어 상기 제1 입출력부와 제2 입출력부 중 다른 하나로 출력되도록 빛을 전달하는 연결부를 구비할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 시선 결합장치에 의하면 시선 결합(connection of line of sights)의 원리를 이용함으로써 가시 광선 영역에서 불투명한 물체가 관측자에게 보이지 않도록 하는 효과를 나타낼 수 있게 된다.
또한 본 발명의 실시예에 따른 시선 결합장치에 의하면 임의의 각도에서 관측자가 물체를 보더라도 물체가 투명화되는 효과를 나타낼 수 있게 된다.
또한 관측자가 출력부에서 출력되는 영상을 볼 때 관측자의 위치 및 각도 변화에 따라 관측자는 원근감뿐만 아니라 피사체의 각도 변화도 함께 느낄 수 있기 때문에 임장감 있는 화면을 관측자에 제공할 수 있는 효과가 있다. 이러한 임장감 있는 화면을 이용하여 화상 회의장, 임장감을 가지는 TV, 돔형 공연장 등을 구현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 시선 결합장치의 개념을 나타낸 도면.
도 2 내지 4는 도 1의 시선 결합장치에 사용되는 단위 광학체를 형성하는 실시예를 보인 도면.
도 5은 단위 광학체의 초점 형성부가 핀홀(pin-hole)로 형성되는 실시예를 보인 도면.
도 6는 시선 결합장치의 입력부가 하나의 단위 광학체로 형성되는 실시예를 보인 도면.
도 7는 시선 결합장치의 입력부를 형성하는 단위 광학체가 광학센서 및 증폭소자를 구비하는 실시예를 보인 도면.
도 8은 시선 결합장치의 입력부와 출력부가 통신버스로 연결된 실시예를 보인 도면.
도 9은 시선 결합장치의 입력부가 복수개의 촬영용 카메라로 형성되고, 연결부가 입체영상생성 컴퓨터 및 입체 영상신호를 출력부로 형성되는 실시예를 보인 도면.
도 10는 시선 결합장치의 출력부가 플렉서블 디스플레이로 형성되는 실시예를 보인 도면.
도 11는 시선 시선 결합장치가 임장감 구현이 가능한 TV로 사용된 예를 보인 도면.
도 12은 상술한 시선 결합장치가 자동차의 상부 지지빔에 설치된 예를 보인 도면.
도 13은 상술한 시선 결합장치가 건물의 기둥 등에 사용된 예를 보인 도면.
도 14 및 15는 상기 시선 결합장치가 돔형 공연장에 사용된 예를 보인 도면.
도 16은 상술한 시선 결합장치가 사방이 막힌 공간에 사용된 예를 보인 도면.
도 17는 상술한 시선 결합장치가 투명 옷으로 사용된 예를 보인 도면.
도 18는 상술한 시선 결합장치가 화상 회의장에 사용된 예를 보인 도면.
일반적으로 관측자의 눈과 피사체 사이에 불투명 물체가 놓이게 되면 피사체에서 발산되는 빛이 불투명 물체에 가려져 관측자의 눈으로 들어올 수 없기 때문에 관측자는 피사체를 볼 수 없게 된다. 그러나 본 발명의 일 실시예에 따른 시선 결합장치는 피사체에서 발산되어 불투명 물체에 가려지는 빛을 불투명 물체의 반대측에서 빛이 진행한 경로를 따라 연장되어 관측자에게 전달되도록 함으로써 관측자가 불투명 물체의 후면에 놓인 피사체를 보는 것과 같은 효과를 가지게 한다.
도 1은 상기와 같은 개념을 본 발명의 실시예에 따른 시선 결합장치의 개념이 도시된 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 시선 결합장치는 피사체에서 발산되는 빛이 소정의 방향을 가지고 입력되는 입력부(100)와, 상기 입력부(100)에서 입력된 빛을 받아 소정의 방향으로 내보내는 출력부(200)를 구비한다. 그리고 피사체(10,20,30)에서 발산되어 상기 입력부(100)로 입력된 빛이 상기 소정의 방향과 일치되어 상기 피사체(10,20,30)를 관측하는 관측자의 눈(51)에 전달되도록 상기 입력부(100)에 입력된 빛을 상기 출력부(200)로 전달하는 연결부(300)를 구비한다.
이때 상기 입력부(100)와 상기 출력부(200)는 불투명 물체(60)를 사이에 두고 설치될 수 있다. 이와 같이 입력부(100)와 출력부(200) 사이에 위치하는 불투명 물체(60)가 보이지 않고 불투명 물체(60)의 후면에 위치하는 피사체(10,20,30)가 보이도록 하는 것은 시선 결합(connection of line of sights)이라는 원리를 통해 달성될 수 있다. 여기서 시선(line of sights)이란 관측자(50)가 피사체(10,20,30)를 바라볼 때 관측자의 눈(51)과 피사체(10,20,30)를 연결하는 선을 말한다.
도 1에서 관측자(50)가 제1피사체(10)를 바라보는 시선은 L1이 되고, 관측자(50)가 제2피사체(20)를 바라보는 시선은 L2가 되고, 관측자(50)가 제3피사체(30)를 바라보는 시선은 L3가 된다. 그리고 시선 결합(connection of line of sights)이란 피사체(10,20,30)에서 발산되어 관측자의 눈(51)을 향해 직진하는 빛이 불투명 물체(60)에 의해 가려질 때, 빛이 그 동안 이동한 경로의 연장선을 따라 불투명 물체의 반대측 면에서 발산되도록 하는 것을 말한다. 이와 같이 시선을 결합하게 되면 피사체(10,20,30)에서 발산된 빛이 불투명 물체(60)를 통과하여 관측자의 눈(51)을 향해 직진하는 효과를 나타내므로 관측자(50)가 불투명 물체(60)의 후면에 위치하는 피사체(10,20,30)를 보는 것과 같은 효과를 나타내게 된다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 시선 결합장치 및 상기 시선 결합장치가 시선을 결합하는 원리에 대해 좀더 상세히 설명한다.
시선 결합장치의 입력부(100) 및 출력부(200)는 각각 복수개의 단위 광학체(110, 210)를 구비한다.
도 1에서는 시선 결합장치의 입력부(100) 및 출력부(200)가 각각 5개의 단위 광학체(110, 210)를 구비하여 형성된 것을 보였으나 상기 입력부(100) 및 출력부(200)는 각각 N개 및 M개의 단위 광학체(110, 210)로 형성될 수 있다. 이때 상기 입력부(100)와 출력부(200)를 구성하는 단위 광학체의 개수는 서로 동일할 수도 있으며 서로 달라질 수도 있다. 상기 예에서 입력부(100)를 구성하는 단위 광학체(110)와 출력부(200)를 구성하는 단위 광학체(210)의 구조가 동일하다. 입력부(100)를 구성하는 단위 광학체(110)는 피사체에서 발산되는 빛을 수광하는 수광부(111)와, 상기 피사체(10,20,30)에서 발산되는 빛이 상기 수광부(111)에 맺히도록 하는 초점 형성부(112)를 구비한다. 그리고 상기 수광부(111)와 상기 초점 형성부(112)는 경통(113)에 의해 둘러싸여 있다.
출력부(200)를 구성하는 단위 광학체(210)는 상기 입력부(100)에서 전달된 빛을 받아 발광하는 발광부(211)와, 상기 발광부(211)에서 나오는 빛을 집광한 후 발산시키는 초점 형성부(212)을 구비한다. 그리고 상기 발광부(211) 및 초점 형성부(212)는 경통(213)에 의해 둘러싸여 있다.
이하에서는 입력부(100) 및 출력부(200)를 구성하는 하나의 단위 광학체(110,210)의 구조에 대해 설명한다.
입력부(100) 및 출력부(200)를 구성하는 단위 광학체(110,210)의 수광부 및 발광부(111,211)는 복수개의 마이크로 픽셀(micro-pixel)을 가진다. 도 1에서는 입력부(100)와 출력부(200)를 형성하는 단위 광학체(110,210)가 5개씩의 마이크로 픽셀을 가지는 것을 예로 들었으나 이에 한정되지 않으며 그 이상 또는 이하의 마이크로 픽셀을 가질 수 있다. 이와 같이 복수개의 마이크로 픽셀을 가지는 수광부(111)나 발광부(211)는 광학센서(Optical Sensors) 또는 발광소자(Luminous Elements) 등이 사용될 수 있다.
한편 상기 수광부(111)에 빛이 맺히도록 하거나 상기 발광부(211)에서 나오는 빛을 집광한 후 발산시키는 초점 형성부(112,212)는 적어도 하나의 렌즈로 형성될 수 있다. 예를 들어 입력부(100)의 초점 형성부(112)는 입력부(100)로 유입되는 빛을 수광부(111)에 잘 집광하기 위해 초점거리가 가변되는 복수개의 렌즈로 형성된 렌즈군을 구비할 수 있다. 그리고 상기 렌즈군을 형성하는 각 렌즈는 색수차를 보정할 수 있는 색수차 보정 렌즈로 형성될 수 있다.
도 2 내지 4는 단위 광학체(110,210)의 초점 형성부(112,212)가 적어도 하나의 렌즈로 형성되는 경우 단위 광학체(110,210)를 형성하는 실시예를 보인 것이다.
도 2에 도시된 바와 같이 상기 단위 광학체(110,210)는 사각 형상의 경통(113,213)에 원형의 렌즈(112,212)가 사용되어 형성될 수 있다. 또는 도 3에 도시된 바와 같이 상기 단위 광학체(110,210)는 육각 형상의 경통(113,213)에 원형의 렌즈(112,212)가 사용되어 형성될 수 있다. 또는 도 4에 도시된 바와 같이 상기 단위 광학체(110,210)는 육각 형상의 경통(113,213)에 육각형의 렌즈(112,212)가 사용되어 형성될 수 있다.
한편 도 5에 도시된 바와 같이 단위 광학체(110,210)의 초점 형성부(112,212)가 렌즈로 형성되는 대신에 핀홀(pin-hole)로 형성될 수도 있다. 상기 초점 형성부(112,212)가 핀홀로 형성되면 간단하게 초점 형성부(112,212)를 형성할 수 있어 단위 광학체(110,210)의 제조 비용을 줄일 수 있으나 광량이 줄어드는 단점이 있다.
한편 상기 수광부(111)나 발광부(211) 및 초점 형성부(112,212)를 둘러싸고 있는 경통(113,213)은 상기 수광부(111)나 발광부(211) 및 초점 형성부(112,212)를 고정하고 있는 동시에 수광부(111)나 발광부(211)와 초점 형성부(112,212) 사이에 존재하는 빛이 경통(113,213) 외부로 발산되는 것을 막는 역할을 하게 된다.
다시 도 1을 참조하면 상기 입력부(100)에 입력된 빛을 상기 출력부(200)로 전달하는 연결부(300)는 상기 입력부(100)를 형성하는 단위 광학체(110)의 수광부(111)와 상기 출력부(200)를 형성하는 단위 광학체(210)의 발광부(211)를 서로 연결한다. 이때 상기 연결부(300)는 피사체(10,20,30)에서 발산되어 관측자의 눈(51)을 향해 직진하는 빛이 불투명 물체(60)에 의해 가려질 때, 불투명 물체(60)를 향해 진행한 빛이 진행한 경로를 따라 불투명 물체(60)의 반대측에서 발산되어 시선이 결합되도록 입력부(100)를 형성하는 단위 광학체(110)의 수광부(111)와 출력부(200)를 형성하는 단위 광학체(210)의 발광부(211)를 서로 연결한다. 더 구체적으로 상기 연결부(300)는 입력부(100)를 형성하는 단위 광학체(110)의 수광부(111)와 상기 출력부(200)를 형성하는 단위 광학체(210)의 발광부(211)를 연결하는 복수개의 광섬유(310)를 구비한다.
이하에서는 상기 연결부(300)가 상기 입력부(100)를 형성하는 단위 광학체(110)의 수광부(111)와 상기 출력부(200)를 형성하는 단위 광학체(210)의 발광부(211)를 연결하는 방법에 대해 설명한다. 도 1에서 입력부(100)와 출력부(200)를 각각 구성하는 5개의 단위 광학체를 위쪽에서 아래쪽으로 순차적으로 제1 내지 제5단위 광학체(110a~110e, 210a~210e)라고 명명한다. 그리고 입력부(100) 및 출력부(200)를 구성하는 각 단위 광학체(110,210)에 구비되는 5개의 마이크로 픽셀을 위쪽에서 아래쪽으로 순차적으로 제1 내지 제5마이크로 픽셀이라 한다.
이때 입력부(100)의 제3단위 광학체(110c)에서 제1마이크로 픽셀은 출력부(200)의 제1단위 광학체(210a)의 제5마이크로 픽셀과 연결하고, 입력부(100)의 제3단위 광학체(110c)에서 제2마이크로 픽셀은 출력부(200)의 제2단위 광학체(210b)의 제4마이크로 픽셀과 연결한다. 이런 방식으로 입력부(100)의 단위 광학체(110)의 마이크로 픽셀과 출력부(200)의 단위 광학체(210)의 마이크로 픽셀을 각각 광섬유(310)로 연결하게 되면 관측자(50)가 어느 위치에서 출력부(200) 측을 바라보더라도 출력부(200) 측에서 발산되는 빛이 마치 불투명 물체(60)를 통과한 것처럼 된다. 따라서 관측자는 불투명 물체(60)가 투명한 것처럼 보이게 되고 불투명 물체(60)의 후면에 존재하는 피사체(10,20,30)를 보는 것과 같은 효과를 가지게 된다.
한편 상술한 시선 결합장치는 다양한 방식으로 변형될 수 있는데 이하에서는 시선 결합장치의 다양한 실시예에 대해 설명한다. 이하에서 다른 실시예를 설명함에 있어 상술한 실시예에서 설명한 구성과 동일한 구성은 동일 참조번호를 사용하며 상술한 구성과 동일한 구성에 대해서는 그 설명을 생략한다.
도 6에 도시된 실시예에 따른 시선 결합장치의 입력부(100)는 하나의 단위 광학체(110)로 형성되고, 출력부(200)는 N개의 단위 광학체(210)로 형성되는 점이 상술한 실시예와 다르다. 이와 같이 시선 결합장치의 입력부(100)를 하나의 단위 광학체(110)로 형성하면 입력부(100)와 출력부(200)를 연결하는 연결부(300)를 구성하는 광섬유(310)의 개수를 줄일 수 있는 효과를 가진다. 도 6에 도시된 시선 결합장치를 관측자(50)로부터 거리가 먼 비행기와 같은 불투명 물체에 사용할 경우 비행기와 같은 불투명 물체는 투명하게 보일 수 있게 된다.
도 7에는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 시선 결합장치가 도시되어 있다.
도 7에 도시된 시선 결합장치에서 입력부(100)의 단위 광학체(110)에서 빛을 수광하는 수광부가 광학센서(121)로 형성된다. 그리고 상기 피사체(10,20,30)에서 발산되는 빛이 상기 광학센서(121)에 맺히도록 하는 초점 형성부(122)와, 상기 광학센서(121)와 상기 초점 형성부(122)를 감싸는 경통(123)을 구비한다. 그리고 상기 광학센서(121)에 수광된 빛을 증폭시키는 증폭소자(124)를 구비한다. 상기 광학센서(121)에 수광된 빛을 증폭시키는 증폭소자(124)로는 빛을 발광하는 LED와 같은 발광소자가 사용될 수 있다. 이와 같이 입력부(100)를 형성하는 단위 광학체(110)가 광학센서(121) 및 증폭소자(124)를 구비함으로써 광학센서(121)에서 감지된 빛을 증폭소자(124)로 증폭시킨 후 출력부(200)로 전송할 수 있으므로 입력부(100)의 크기를 줄일 수 있으며 관측자(50)가 출력부(200) 측을 볼 때 불투명 물체(60)를 거의 100%에 가깝게 투명하게 할 수 있다.
도 8에는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 시선 결합장치가 도시되어 있다. 도 8에 도시된 바와 같이 입력부(100)의 단위 광학체(110)는 피사체(40)에서 발산되는 빛을 수광하는 광학센서(131)와, 상기 피사체(40)에서 발산되는 빛이 상기 광학센서(131)에 맺히도록 하는 초점 형성부(132)와, 상기 광학센서(131)와 상기 초점 형성부(132)를 감싸는 경통(133)을 구비한다. 그리고 출력부(200)의 단위 광학체(210)는 상기 입력부(100)의 광학센서(131)에 수광된 빛을 전달 받아 발산하는 발광부(231)가 적어도 하나의 LED, 플라즈마 또는 OLED 등의 디스플레이용 발광판으로 형성된다. 그리고 상기 발광부(231)에서 발산되는 빛을 집광한 후 발산시키는 초점 형성부(232)와, 상기 LED 발광판(231)과 초점 형성부(232)를 감싸는 경통(233)을 구비한다. 한편 상기 입력부(100)의 광학센서(131)와 출력부(200)의 LED 발광판(231)을 연결하는 연결부(300)는 통신버스(330)로 형성된다. 따라서 입력부(100)와 출력부(200)를 광섬유를 이용하여 연결할 때에 비해 상기 입력부(100)와 출력부(200)를 연결하는 선의 개수를 대폭 줄일 수 있다.
도 9은 본 발명의 다른 실시예에 따른 시선 결합장치를 도시한 도면이다. 본 실시예에 따른 입력부(100)는 단위 광학체를 구비하는 대신에 복수개의 촬영용 카메라(140)를 구비한다. 그리고 연결부(300)는 상기 복수개의 촬영용 카메라(140)에서 촬영한 영상을 합성하여 입체 영상을 생성하는 입체영상생성 컴퓨터(340)와, 상기 입체영상생성 컴퓨터(340)에서 생성된 입체 영상신호를 출력부(200)로 분배하는 분배장치(341)를 구비한다. 복수개의 촬영용 카메라(140)를 이용하여 입체영상을 생성하는 것은 공지의 기술이므로 이에 대한 설명은 생략한다. 한편 분배장치(341)에 의해 분배된 입체 영상신호가 출력되는 출력부(200)는 상술한 복수개의 단위 광학체(210)로 구성될 수 있다. 이때 촬영용 카메라(140)가 촬영한 피사체(40)와 관측자(50)의 눈(51)을 연결하는 가상의 시선(L’)을 설정할 수 있다. 상기 분배장치(341)가 상기 출력부(200)를 형성하는 복수개의 단위 광학체(210)로 입체 영상신호를 분배할 때, 출력부(200)를 형성하는 각 단위 광학체(210)의 마이크로픽셀에 가상의 시선(L’)에 대응하는 입체 영상신호를 인가하여 주게 된다. 따라서 관측자(50)가 출력부(200)를 볼 때 피사체(40)에 대해 원근감을 느낄 수 있을 뿐만 아니라 관측자(50)가 피사체(40)를 보는 각도에 따라 피사체(40)가 보이는 각도도 달라지게 되어 피사체(40)가 관측자(50) 가까이서 실재하는 듯한 느낌을 가질 수 있게 된다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 시선 결합장치를 도시한 도면이다. 도 10에서는 도 9과 동일한 구성은 동일 참조번호를 사용하였으며 도 9과 동일한 구성에 대해서는 그 설명을 생략한다. 도 10에 도시된 시선 결합장치가 도 9에 도시된 시선 결합장치와 다른 점은 출력부(200)를 복수개의 단위 광학체로 형성하는 대신에 플렉서블 디스플레이(flexible display: 240)로 형성한 점이다. 상기 플레서블 디스플레이(240)를 사람(65)이 착용하는 경우 상기 플렉서블 디스플레이(240)의 후면에서 사람(65)을 보는 관측자(50)에게 사람(65)이 투명한 효과를 줄 수 있어 시선 결합장치가 투명 망토와 같은 역할을 하게 된다.
도 11는 상술한 시선 결합장치가 임장감 구현이 가능한 TV로 사용된 예를 보인 것이다. 도 9에서 설명한 시선 결합장치를 이용하면 임장감 있는 영상을 제공하는 TV를 제공할 수 있다. 예를 들어 입력부(100)를 수백만 개의 마이크로 카메라로 구성하거나 2대 이상의 입체카메라로 구성하고, 출력부(200)를 수백만 개의 마이크로 TV로 형성된 디스플레이로 구성한다. 그리고 입력부(100)와 출력부(200)를 시선 결합이 되도록 영상처리장치와 분배장치로 형성된 연결부(300)로 서로 연결한다. 상기와 같이 구성된 시선결합장치에서 관측자(50)가 원거리에서 피사체(40)를 관측 시 동일한 피사체(40)라고 하여도 근거리에서보다 더 큰 디스플레이 면적(A)을 차지하나 관측각(θ)은 작아지게 된다. 또한 관측자(50)가 움직이면 피사체(40)의 영상도 관측자(50)가 움직이는 방향과 동일한 방향을 따라 움직이는 효과를 나타내게 된다. 따라서 관측자(50)가 출력부(200)를 볼 때 피사체(40)에 대해 원근감을 느낄 수 있을 뿐만 아니라 관측자(50)가 피사체(40)를 보는 각도에 따라 피사체(40)가 보이는 각도도 달라지게 되어 피사체(40)가 관측자(50) 가까이에 실재하는 듯한 느낌을 가질 수 있게 된다. 이는 기존의 입체 TV가 양안간 시각차에 의해 단순히 원근감만 제공하는 것과는 다른 특징으로서, 실제 피사체를 볼 때와 같은 완전한 입체감을 제공하게 된다.
이하에서는 상술한 실시예에 따른 시선 결합장치가 사용될 수 있는 예를 도 12 내지 도 15를 참조하여 설명한다.
도 12은 상술한 시선 결합장치가 자동차의 상부 지지빔에 설치된 예를 보인 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 시선 결합장치의 입력부(100)와 출력부(200)가 자동차의 상부 지지빔(400)을 사이에 두고 설치되면 운전자가 자동차의 외부를 바라볼 때 자동차의 상부 지지빔(400)에 의해 보이지 않는 시각(invisual angle)까지도 볼 수 있게 되어 운전을 하는데 있어 편리하게 된다.
도 13은 상술한 시선 결합장치가 건물의 기둥 등에 사용된 예를 보인 것이다. 일반적으로 대형 공연장과 같은 경우 관객(70)이 무대(410)를 바라보는 시선이 가려지지 않도록 기둥이 없는 넓은 공간을 가지게 된다. 그러나 기둥이 없는 넓은 공간을 만들기 힘들기 때문에 건축 시공 시에 기둥이 없는 넓은 공간을 만들기 위해서는 고가의 건축비가 소요된다. 그러나 본 발명의 실시예에 따른 시선 결합장치를 사용하게 되면 대형 공연장과 같은 곳에 기둥이 없는 넓은 공간을 만들지 않아도 된다. 본 발명의 실시예에 따른 시선 결합장치의 입력부(100)와 출력부(200)를 각각 대형 공연장의 기둥(420)을 사이에 두고 설치하고 관객이 시선 결합장치의 출력부(200)를 보게 되면 관객(70)은 기둥(420)이 없는 것 같이 무대(410)를 바라볼 수 있다. 따라서 대형 공연장 등에서 기둥이 없는 넓은 공간을 만들기 위해 고가의 건축비를 사용하는 것을 방지할 수 있다.
도 14 및 15는 상술한 시선 결합장치가 돔형 공연장에 사용되는 예를 보인 것이다. 상술한 시선 결합장치의 입력부(100)를 배우들이 연기하는 돔 형태의 공연장으로 형성하고, 시선 결합장치의 출력부(200)를 관객들이 관람하는 돔 형태의 디스플레이로 형성한다. 이때 시선 결합장치의 연결부(300)는 도 14에 도시된 바와 같이 입력부(100)와 출력부(200)를 유선으로 연결하거나 도 15에 도시된 바와 같이 입력부(100)와 출력부(200)가 무선으로 연결되도록 무선통신장비(350)를 구비할 수 있다.
도 16은 도 9에 도시된 시선 결합장치가 사방이 막힌 공간의 벽 및 천정에 설치된 예를 보인 것이다. 이와 같이 벽 및 천정의 외부에 시선 결합장치의 입력부(100)를 설치하고, 사방이 막힌 공간의 벽 및 천정에 시선 결합장치의 출력부(200)를 설치한다. 그리고 상기 입력부(100)와 출력부(200)를 연결부(300)로 연결한다. 이와 같이 사방이 막힌 공간의 벽 및 천정에 시선 결합장치를 설치하면 상기 공간 내부에서도 공간 외부의 정경 등을 임장감 있게 관측할 수 있는 효과를 가지게 된다. 이와 같은 시선 결합장치를 탱크나 지하 지휘시설 같은 곳에 설치하게 되면 밖을 관측하는 듯한 효과를 나타낼 수 있으므로 군사적 용도로도 활용될 수 있다.
도 17는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 시선 결합장치를 도시한 도면이다. 본 발명의 다른 실시예에 따른 시선 결합장치는 피사체에서 발산되는 빛이 소정의 방향으로 입력되거나 출력되는 제1입출력부(500)와, 피사체에서 발산되는 빛이 소정의 방향으로 입력되거나 출력되는 제2입출력부(600)를 구비한다. 그리고 상기 제1입출력부(500)와 제2입출력부(600)는 연결부(700)에 의해 연결된다. 상기 연결부(700)는 상기 제1입출력부(500)와 제2입출력부(600) 중 어느 하나에서 입력된 빛이 입력된 방향과 일치되어 상기 제1입출력부(500)와 제2입출력부(600) 중 다른 하나로 출력되도록 빛을 전달한다. 이와 같이 제1입출력부(500) 및 제2입출력부(600)에서 각각 빛이 입력 및 출력이 되도록 상기 제1입출력부(500) 및 제2입출력부(600)는 각각 복수개의 광센서와 복수개의 발광소자를 구비한 디스플레이(510,610)로 형성될 수 있다. 그리고 상기 제1입출력부(500)의 디스플레이(510)와 제2입출력부(600)의 디스플레이(610)를 연결하는 연결부(700)는 영상처리 컴퓨터(710)와 통신버스(720)로 형성된다. 이와 같이 복수개의 광센서와 복수개의 발광소자를 구비하는 디스플레이(610,710)로 제1입출력부(500) 및 제2입출력부(600)를 구성하고 영상처리 컴퓨터(710) 및 통신버스(720)로 제1입출력부(500)와 제2입출력부(600)를 서로 연결하여 주면 관측자(50)가 모든 방향에서 시선 결합장치를 보더라도 시선 결합장치가 감싸고 있는 사람(65)은 투명하게 되므로 상기 시선 결합장치는 투명 옷과 같은 역할을 하게 된다.
도 18는 도 17에 도시된 시선 결합장치의 변형례를 도시한 것으로 화상 회의장에 사용된 것을 도시하였다. 도 18에서는 제1입출력부(500)와 제2입출력부(600)가 각각 입체카메라(550,650)와 디스플레이(560,660)를 구비하도록 하였다. 그리고 연결부(700)는 제1입출력부(500)와 제2입출력부(600)를 무선 통신으로 연결하는 무선통신장비(710)로 형성된다. 이때 연결부(700)는 제1입출력부(500)와 제2입출력부(600)가 시선 결합되도록 연결하게 된다. 이와 같은 구성을 통해 원거리에서 화상 회의가 가능하게 되며, 상기 디스플레이(560,660)를 통해 상대방을 볼 때 원근감뿐만 아니라 임장감도 느낄 수 있게 된다.
이상에서 본 발명의 일 실시예에 따른 시선 결합장치에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.

Claims (20)

  1. 피사체에서 발산되는 빛이 소정의 방향을 가지고 입력되는 입력부와,
    상기 입력부에서 입력된 빛을 받아 소정의 방향으로 내보내는 출력부와,
    상기 피사체에서 발산되어 상기 입력부로 입력된 빛이 상기 소정의 방향과 일치되어 상기 피사체를 관측하는 관측자에게 전달되도록 상기 입력부에 입력된 빛을 상기 출력부로 전달하는 연결부를 포함하는 시선(Line Of Sights) 결합장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 입력부는 상기 피사체에서 발산되는 빛을 수광하는 수광부와,
    상기 피사체에서 발산되는 빛이 상기 수광부에 맺히도록 하는 초점 형성부와,
    상기 수광부와 상기 초점 형성부를 감싸는 경통을 포함하는 단위 광학체를 구비하는 시선 결합장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 수광부는 적어도 하나의 광센서로 형성되는 것을 특징으로 하는 시선 결합장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 광센서에서 수광된 빛을 증폭시키는 증폭소자를 더 구비하는 시선 결합장치.
  5. 청구항 2에 있어서,
    상기 초점 형성부는 적어도 하나의 렌즈를 포함하는 시선 결합장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 렌즈는 원형인 것을 특징으로 하는 시선 결합장치.
  7. 청구항 5에 있어서,
    상기 렌즈는 다각형인 것을 특징으로 하는 시선 결합장치.
  8. 청구항 2에 있어서,
    상기 경통은 원형인 것을 특징으로 하는 시선 결합장치.
  9. 청구항 2에 있어서,
    상기 경통은 다각형인 것을 특징으로 하는 시선 결합장치.
  10. 청구항 2에 있어서,
    상기 초점 형성부는 핀홀을 포함하는 시선 결합장치.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 입력부는 입체영상 촬영용 카메라로 형성되는 것을 특징으로 하는 시선 결합장치.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 연결부는 상기 촬영용 카메라에서 촬영된 영상에 의해 입체 영상을 생성하는 컴퓨터와, 상기 컴퓨터에서 생성된 영상신호를 상기 출력부로 분배하는 분배장치를 포함하는 시선 결합장치.
  13. 청구항 1에 있어서,
    상기 연결부는 광섬유 또는 통신버스로 형성되는 시선 결합장치.
  14. 청구항 1에 있어서,
    상기 출력부는 상기 입력부에서 전달된 빛을 발광하는 발광부와, 상기 발광부에서 나오는 빛을 집광한 후 발산시키는 초점 형성부와, 상기 수광부 및 초점 형성부를 감싸는 경통을 포함하는 단위 광학체를 구비하는 시선 결합장치.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 발광부는 적어도 하나이상의 디스플레이용 발광판으로 형성되는 시선 결합장치.
  16. 청구항 1에 있어서,
    상기 출력부는 플렉서블 디스플레이(flexible display)로 형성되는 시선 결합장치.
  17. 청구항 1에 있어서,
    상기 입력부는 수백만 개의 마이크로 카메라를 구비하고, 상기 출력부는 수백만 개의 마이크로 TV를 구비하는 시선 결합장치.
  18. 피사체에서 발산되는 빛이 소정의 방향으로 입력되거나 출력되는 제1입출력부와,
    상기 제1입출력부에서 입력된 빛을 받아 소정의 방향으로 내보내거나, 피사체에서 발산되는 빛이 소정의 방향으로 입력되는 제2입출력부와,
    상기 피사체에서 발산되어 상기 제1입출력부와 제2입출력부 중 어느 하나에서 입력된 빛이 입력된 방향과 일치되어 상기 제1입출력부와 제2입출력부 중 다른 하나로 출력되도록 빛을 전달하는 연결부를 구비하는 시선(Line Of Sights) 결합장치.
  19. 청구항 18에 있어서,
    상기 제1입출력부와 상기 제2입출력부는 각각 복수개의 광센서와 복수개의 발광소자를 구비하는 시선 결합장치.
  20. 청구항 18에 있어서,
    상기 제1입출력부와 제2입출력부는 각각 입체카메라와 디스플레이를 구비하는 시선 결합장치.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2890701B2 (ja) * 1990-06-22 1999-05-17 松下電器産業株式会社 位置合わせ検出装置
JP2004289613A (ja) * 2003-03-24 2004-10-14 Olympus Corp ３次元撮像装置、投光ユニット及び３次元再構成システム、並びに、３次元撮像方法及び投光ユニットの投光方法

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0682682A (ja) * 1992-09-04 1994-03-25 Canon Inc 視線によるズーミング手段を有するカメラ
JPH06138369A (ja) * 1992-10-29 1994-05-20 Canon Inc 視線検出装置
JPH07311401A (ja) * 1994-05-18 1995-11-28 Nikon Corp 視線検出装置を備えるカメラシステム

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2890701B2 (ja) * 1990-06-22 1999-05-17 松下電器産業株式会社 位置合わせ検出装置
JP2004289613A (ja) * 2003-03-24 2004-10-14 Olympus Corp ３次元撮像装置、投光ユニット及び３次元再構成システム、並びに、３次元撮像方法及び投光ユニットの投光方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
'Proceedings of the 5th Virtual Reality International Conference, France:LavalVirtual, May 13-18, 2003', article SUSUMU TACHI.: 'Telexistence and Retro-reflective Projection Technology.', pages 69/1 - 69/9 *

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