KR101938276B1 - Appratus for displaying 3d image - Google Patents
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Abstract
본 발명의 실시예 따른 입체 영상 표시장치는 피사체에 광을 조사하고, 상기 피사체로부터 반사된 광을 수신하여 피사체의 움직임을 추적하는 움직임 추적부; 상기 피사체의 움직임의 위치를 나타내는 3차원 좌표를 생성하는 좌표 생성부; 및 상기 좌표 생성부로부터 3차원 좌표를 수신하여 상기 3차원 좌표상에 펄스 레이저를 연속적 또는 주기적으로 조사하여 상기 피사체의 움직임을 따라 에어 플라즈마를 생성하는 에어 플라즈마 생성부;를 포함하고, 상기 에어 플라즈마는 기 설정된 시간만큼 지속되어 상기 피사체의 움직임에 따른 입체 영상을 형성할 수 있다. The stereoscopic image display apparatus according to an embodiment of the present invention includes a motion tracking unit for irradiating light to a subject, receiving light reflected from the subject, and tracking the movement of the subject; A coordinate generator for generating a three-dimensional coordinate indicating a position of movement of the subject; And an air plasma generator configured to receive three-dimensional coordinates from the coordinate generator and to continuously or periodically irradiate a pulse laser on the three-dimensional coordinates to generate an air plasma along the movement of the subject, wherein the air plasma A stereoscopic image according to the motion of the subject may be formed for a predetermined time.
Description
본 발명은 입체 영상 표시장치에 관한 것으로, 구체적으로는 공간상에 피사체의 움직임을 따라 레이저를 조사하여 에어 플라즈마를 생성하여 공간상에 3차원 영상을 표시하는 입체 영상 표시장치에 관한 것이다.[0001] The present invention relates to a stereoscopic image display apparatus, and more particularly, to a stereoscopic image display apparatus in which a laser is irradiated along a movement of a subject in space to generate an air plasma to display a three-dimensional image on the space.
학교나 학원 등에서 강의는 주로 칠판에 판서를 하거나 디스플레이 기기를 활용한 교육위주로 교육이 이루어지고 있는 실정이다. In schools and academies, lectures are mainly conducted on the blackboard, or education is mainly conducted by using display devices.
칠판이나 디스플레이 기기 모두 2차원의 평면으로 구성되어 있기 때문에 일부 컨텐츠의 경우 표현하기 어려운 문제점이 있다. Since both the blackboard and the display device are composed of two-dimensional planes, there is a problem that it is difficult to express some contents.
예를 들어 3차원 도면을 표시하는 경우에는 평면에서 확인하기가 어렵다. 육면체와 같은 간단한 도형은 점선으로 표기하는 등의 방법으로 어느 정도 입체감을 표현할 수 있지만, 복잡한 도형의 경우에는 한계가 있다. For example, when a three-dimensional drawing is displayed, it is difficult to check in a plane. A simple figure such as a hexahedron can represent a degree of three-dimensional effect by a method such as a dotted line, but there is a limit in the case of a complex figure.
특히, 전자기학과 같이 3차원 공간 좌표를 기반으로 교육 커리큘럼이 구성된 경우 강의의 질을 높이고 수강생들의 이해를 높이기 위해서는 3차원 공간을 시각적으로 표현하는 것이 매우 중요하다. Especially, if educational curriculum is constructed based on three-dimensional space coordinates like electromagnetic theory, it is very important to visualize three-dimensional space in order to improve the quality of lecture and to enhance the understanding of the students.
본 발명은 강사의 움직임을 추적하여 강사의 움직임을 따라 3차원 공간상에 특정 형상을 표시할 수 있는 입체 영상 표시장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a stereoscopic image display device capable of tracking a movement of a lecturer and displaying a specific shape in a three-dimensional space along the movement of a lecturer.
또한, 본 발명은 3차원 공간상에 특정 형상을 표시하되, 미리 설정된 시간만큼 유지되는 입체 영상 표시장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. Another object of the present invention is to provide a stereoscopic image display apparatus which displays a specific shape on a three-dimensional space and is maintained for a preset time.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 이하에서 설명할 내용으로부터 통상의 기술자에게 자명한 범위 내에서 다양한 기술적 과제가 포함될 수 있다. The technical problem to be solved by the present invention is not limited to the above-mentioned technical problems, and various technical problems can be included within the scope of what is well known to a person skilled in the art from the following description.
위와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명에 따른 입체 영상 표시 장치는 피사체에 광을 조사하고, 상기 피사체에 광을 조사하고, 상기 피사체로부터 반사된 광을 수신하여 피사체의 움직임을 추적하는 움직임 추적부; 상기 피사체의 움직임의 위치를 나타내는 3차원 좌표를 생성하는 좌표 생성부; 및 상기 좌표 생성부로부터 3차원 좌표를 수신하여 상기 3차원 좌표상에 펄스 레이저를 연속적 또는 주기적으로 조사하여 상기 피사체의 움직임을 따라 에어 플라즈마를 생성하는 에어 플라즈마 생성부;를 포함하고, 상기 에어 플라즈마는 기 설정된 시간만큼 지속되어 상기 피사체의 움직임을 따라 입체 영상을 형성하며, 상기 에어 플라즈마는 충격파 및 전기장을 발생시키고, 상기 충격파 및 전기장은 영향이 미치는 영역 내에 존재하는 인체 피부의 체성감각을 유도할 수 있다. In order to solve the above problems, a stereoscopic image display apparatus according to the present invention includes a motion tracking unit for irradiating light to a subject, irradiating light to the subject, receiving light reflected from the subject, and tracking the movement of the subject, ; A coordinate generator for generating a three-dimensional coordinate indicating a position of movement of the subject; And an air plasma generator configured to receive three-dimensional coordinates from the coordinate generator and to continuously or periodically irradiate a pulse laser on the three-dimensional coordinates to generate an air plasma along the movement of the subject, wherein the air plasma The air plasma generates a shock wave and an electric field, and the shock wave and the electric field induce a somatic sensation of a human skin existing in an area affected by the shock wave and the electric field .
또한, 본 발명에 따른 입체 영상 표시 장치에서, 상기 에어 플라즈마 생성부로부터 조사된 레이저 빔을 일점으로 모아 에어 플라즈마 생성을 유도하는 렌즈;를 더 포함할 수 있다. The stereoscopic image display apparatus according to the present invention may further include a lens for collecting the laser beam irradiated from the air plasma generating unit at one point to induce air plasma generation.
또한, 본 발명에 따른 입체 영상 표시 장치에서, 상기 입체 영상 표시장치는 상기 펄스 레이저를 출력하는 레이저 출력부; 및 상기 펄스 레이저를 상기 3차원 좌표상에 출력하도록 제어하는 제어부;를 포함할 수 있다. Further, in the stereoscopic image display apparatus according to the present invention, the stereoscopic image display apparatus may further include: a laser output unit for outputting the pulse laser; And a controller for controlling the pulse laser to be output on the three-dimensional coordinate.
또한, 본 발명에 따른 입체 영상 표시 장치에서, 상기 제어부는, 상기 펄스 레이저의 단위 시간당 펄스 진동수를 제어하는 주파수 제어부; 상기 펄스 레이저의 에너지 세기를 제어하는 에너지 제어부; 및 상기 펄스 레이저의 직경을 조절하는 직경 제어부를 포함할 수 있다. In addition, in the stereoscopic image display apparatus according to the present invention, the controller may include: a frequency controller for controlling a pulse frequency per unit time of the pulse laser; An energy controller for controlling an energy intensity of the pulse laser; And a diameter control unit for controlling the diameter of the pulse laser.
또한, 본 발명에 따른 입체 영상 표시 장치에서, 상기 제어부는 레어저의 주파수, 에너지, 및 직경을 제어하여 에어 플라즈마의 크기 및 지속시간을 제어할 수 있다. In addition, in the stereoscopic image display apparatus according to the present invention, the controller can control the size and duration of the air plasma by controlling frequency, energy, and diameter of the rare gas.
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또한, 본 발명에 따른 입체 영상 표시 장치에서, 상기 충격파는 인체 피부 내 세부를 자극하여 말초신경으로 하여금 활동전위를 발생시킴으로써 인체 피부의 상태 변경을 유도할 수 있다. In addition, in the stereoscopic image display apparatus according to the present invention, the shock wave stimulates the details in the human skin to generate action potentials to the peripheral nerve, thereby inducing a change in the state of the human skin.
또한, 본 발명에 따른 입체 영상 표시 장치에서, 상기 전기장은 인체 피부의 세포 내 전위를 발생시키고, 상기 발생된 전위에 의해 자극된 말초신경으로 하여금 활동전위를 발생시킴으로써 인체 피부의 상태변경을 유도할 수 있다. In addition, in the stereoscopic image display apparatus according to the present invention, the electric field generates intracellular potential of the human skin and induces action potentials in the peripheral nerve stimulated by the generated potential to induce a change in the state of the human skin .
또한, 본 발명에 따른 입체 영상 표시 장치에서, 상기 펄스 레이저의 파장은 1064nm일 수 있다. In addition, in the stereoscopic image display apparatus according to the present invention, the wavelength of the pulse laser may be 1064 nm.
또한, 본 발명에 따른 입체 영상 표시 장치에서, 상기 펄스 레이저의 에너지 세기는 35mJ 내지 65mJ일 수 있다. Further, in the stereoscopic image display apparatus according to the present invention, the energy intensity of the pulse laser may be 35 mJ to 65 mJ.
본 발명에 따르면, 강사의 움직임을 따라 영상을 표시할 수 있어 3차원 공간 상에 입체 영상을 표시할 수 있다. According to the present invention, an image can be displayed along with the movement of a lecturer, and a stereoscopic image can be displayed on a three-dimensional space.
또한, 본 발명에 따르면 3차원 공간상에 입체 영상을 표시할 수 있고, 강의에 활용할 시 수강생들의 이해력 향상을 도모할 수 있다. In addition, according to the present invention, a stereoscopic image can be displayed on a three-dimensional space, and students can improve their comprehension ability when used in lectures.
또한, 본 발명에 따르면, 사용자의 피부조직에 직접 레이저를 가하지 않을 수 있으므로 피부조직에 대한 손상 없이 체성감각을 유도할 수 있는 효과가 있다.In addition, according to the present invention, since the laser is not directly applied to the skin tissue of the user, the somatic sensation can be induced without damaging the skin tissue.
또한 본 발명에 따르면, 에어 플라즈마에 의해 방출되는 상이한 종류의 에너지를 활용할 수 있으므로 서로 다른 메커니즘에 의해 체성감각을 유도할 수 있게 되는 효과가 있다.In addition, according to the present invention, since different kinds of energy emitted by the air plasma can be utilized, the body sensation can be induced by different mechanisms.
또한 본 발명에 따르면 에어 플라즈마가 생성된 지점을 중심으로 근접한 영역 내 존재하는 모든 매질에 체성감각을 유도할 수 있는 효과가 있다.Also, according to the present invention, it is possible to induce a somatosensitivity to all the medium existing in a region close to the point where the air plasma is generated.
도 1은 본 발명에 따른 입체 영상 표시장치의 블록도를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 에어 플라즈마의 대략적인 개념을 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 입체 영상 표시장치의 블록도를 나타낸 것이다.
도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 에어 플라즈마에 의해 사용자가 체성감각을 인지하는 과정을 나타낸 것이다.
도 6은 본 발명에 따른 입체 영상 표시장치가 3차원 좌표 상에 에어 플라즈마를 생성하는 예를 나타낸 것이다.
도 7은 마이크로폰을 이용하여 충격파를 측정한 결과를 나타낸 것이다.
도 8은 가속도센서를 이용하여 충격파를 측정한 결과를 나타낸 것이다.
도 9는 에어 플라즈마에 근접한 영역에서 충격파를 측정하기 위한 실험환경을 나타낸 것이다.
도 10은 도 9에서의 실험환경에서 마이크로폰을 통해 측정한 결과를 나타낸 것이다.
도 11은 도 9에서의 실험환경에서 가속도센서를 통해 측정한 결과를 나타낸 것이다.
도 12는 도 9에서의 실험환경에서 측정된 충격파의 세기 분포를 나타낸 것이다.
도 13은 전기장을 측정하기 위한 실험환경을 나타낸 것이다.
도 14는 레이저 빔의 에너지 세기에 따라 측정된 전기장을 나타낸 것이다.
도 15 및 도 16은 레이저 빔의 파라미터를 변경하며 살펴본 전기장의 측정 결과를 나타낸 것이다.
도 17은 에어 플라즈마로부터의 거리에 따라 사용자의 체성감각 인지 여부를 확인하기 위한 실험 결과를 나타낸 것이다. 1 is a block diagram of a stereoscopic image display apparatus according to the present invention.
2 shows a schematic concept of an air plasma according to the present invention.
3 is a block diagram of a stereoscopic image display apparatus according to the present invention.
4 and 5 illustrate a process in which a user recognizes a somatosensory sensation by an air plasma according to the present invention.
6 illustrates an example in which the stereoscopic image display apparatus according to the present invention generates air plasma on three-dimensional coordinates.
7 shows the result of measuring the shock wave using a microphone.
8 shows the result of measuring the shock wave using an acceleration sensor.
9 shows an experimental environment for measuring shock waves in an area close to the air plasma.
FIG. 10 shows a result of measurement through a microphone in the experimental environment of FIG. 9. FIG.
FIG. 11 shows the results of measurement by the acceleration sensor in the experimental environment of FIG.
FIG. 12 shows the intensity distribution of the shock wave measured in the experimental environment of FIG.
13 shows an experimental environment for measuring an electric field.
14 shows the electric field measured according to the energy intensity of the laser beam.
FIGS. 15 and 16 show the measurement results of the electric field by changing the parameters of the laser beam.
17 shows experimental results for confirming whether the user's sense of body is sensed according to the distance from the air plasma.
본 발명의 목적과 기술적 구성 및 그에 따른 작용 효과에 관한 자세한 사항은 본 발명의 명세서에 첨부된 도면에 의거한, 이하의 상세한 설명에 의해 보다 명확하게 이해될 것이다. 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세하게 설명한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Reference will now be made in detail to the preferred embodiments of the present invention, examples of which are illustrated in the accompanying drawings, wherein like reference numerals refer to the like elements throughout. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 명세서에서 개시되는 실시예들은 본 발명의 범위를 한정하는 것으로 해석되거나 이용되지 않아야 할 것이다. 이 분야의 통상의 기술자에게 본 명세서의 실시예를 포함한 설명은 다양한 응용을 갖는다는 것이 당연하다. 따라서, 본 발명의 상세한 설명에 기재된 임의의 실시예들은 본 발명을 보다 잘 설명하기 위한 예시적인 것이며 본 발명의 범위가 실시예들로 한정되는 것을 의도하지 않는다.The embodiments disclosed herein should not be construed or interpreted as limiting the scope of the present invention. It will be apparent to those of ordinary skill in the art that the description including the embodiments of the present specification has various applications. Accordingly, any embodiment described in the Detailed Description of the Invention is illustrative for a better understanding of the invention and is not intended to limit the scope of the invention to embodiments.
도면에 표시되고 아래에 설명되는 기능 블록들은 가능한 구현의 예들일 뿐이다. 다른 구현들에서는 상세한 설명의 사상 및 범위를 벗어나지 않는 범위에서 다른 기능 블록들이 사용될 수 있다. 또한, 본 발명의 하나 이상의 기능 블록이 개별 블록들로 표시되지만, 본 발명의 기능 블록들 중 하나 이상은 동일 기능을 실행하는 다양한 하드웨어 및 소프트웨어 구성들의 조합일 수 있다.The functional blocks shown in the drawings and described below are merely examples of possible implementations. In other implementations, other functional blocks may be used without departing from the spirit and scope of the following detailed description. Also, although one or more functional blocks of the present invention are represented as discrete blocks, one or more of the functional blocks of the present invention may be a combination of various hardware and software configurations that perform the same function.
또한, 어떤 구성요소들을 포함한다는 표현은 개방형의 표현으로서 해당 구성요소들이 존재하는 것을 단순히 지칭할 뿐이며, 추가적인 구성요소들을 배제하는 것으로 이해되어서는 안 된다.In addition, the expression "including any element" is merely an expression of an open-ended expression, and is not to be construed as excluding the additional elements.
나아가 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 연결되어 있다거나 접속되어 있다고 언급될 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 한다.Further, when a component is referred to as being connected or connected to another component, it may be directly connected or connected to the other component, but it should be understood that there may be other components in between.
도 1은 본 발명에 따른 입체 영상 표시장치의 구성을 간략히 나타낸 것이다.FIG. 1 schematically shows a configuration of a stereoscopic image display apparatus according to the present invention.
도 1에 따르면 본 발명의 입체 영상 표시장치는 움직임 추적부(10), 좌표 생성부(20), 및 에어 플라즈마(Air Plasma) 생성부(20)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 1, the stereoscopic image display apparatus of the present invention may include a
상기 움직임 추적부(10)는 피사체의 움직임을 추적하기 위한 것으로, 피사체에 광을 조사하여 피사체로부터 반사된 광을 수신하여 움직임을 검출할 수 있다. 예를 들어, 이미지 센서와 같은 수광 소자를 사용하면 이미지 센서에 포함된 픽셀 어레이 중이 반사된 광을 수광하는 픽셀을 검출하고 검출된 픽셀의 위치 이동에 기초하여 피사체의 움직임을 추적할 수 있다. 상기 이미지 센서는 CIS(CMOS image sensor)가 될 수 있으며, 2D-PSD(Position Sensitive Detector) 또는 2차원은 PD(Photo Diode)로 구성된 센서일 수 있다. 상기 피사체는 강사의 손가락이 될 수 있다. The
상기 좌표 생성부(20)는 상기 피사체의 움직임에 해당하는 3차원 공간 좌표를 생성한다. 상기 좌표 생성부(20)는 상기 피사체의 움직임이 검출되면, 실제 현실 공간에서의 움직임 영역에 해당하는 3차원 좌표를 생성할 수 있다. 피사체는 3차원 공간 상에서 움직이므로 3차원 좌표 축인 x, y, z 축 상에 표현될 수 있으므로, 좌표 생성부(20)는 움직임 추적부(10)로부터 움직임 추적 정보를 수신하여 이에 대응되는 3차원 좌표를 생성할 수 있다. The
상기 에어 플라즈마 생성부(30)는 상기 좌표 생성부 (20)로부터 3차원 좌표를 수신하고, 수신된 좌표에 레이저 빔을 조사하여 에어 플라즈마를 생성할 수 있다. 상기 에어 플라즈마는 기 설정된 시간만큼 지속되어 상기 피사체의 움직임을 따라 3차원 영상을 형성할 수 있다. 또한, 상기 에어 플라즈마는 사용자의 피부에 체성감각(體性感覺, somesthesis)을 유도할 수 있다. 체성감각에 대해서는 후술하기로 한다. The
도 2는 에어 플라즈마 생성부(30)가 에어 플라즈마를 생성하는 개념도를 나타낸 것이다. 2 shows a conceptual diagram of the air
에어 플라즈마 생성부(30)는 레이저 빔을 공기 중에 조사하여 플라즈마를 생성한다. 이때 레이저 빔의 다양한 파라미터를 제어하며 플라즈마의 강도, 크기, 및 지속시간 등을 제어할 수 있다. 상기 레이저 빔의 파장은 1064nm일 수 있으며, 레이저 빔의 에너지 세기는 35mJ 내지 65mJ일 수 있다. 레이저 빔의 세기가 35mJ미만이면 체성감각이 유도되지 않거나 약해 사람이 체감하지 못할 수 있으며, 65mJ을 초과하는 경우에는 인체에 유해할 수 있다. 특히 68mJ 이상일 경우 인체에 직접적인 손상을 가할 수 있다. The
에어 플라즈마 생성부(30)는 에어 플라즈마를 발생시키기 위한 렌즈(40)를 추가적으로 더 포함할 수 있다. 상기 렌즈(40)는 상기 에어 플라즈마 생성부(30)로부터 조사된 레이저 빔을 일점으로 모으는 기능을 하는데, 이러한 렌즈는 상기 에어 플라즈마 생성부(30) 내부에 존재하도록 구현할 수도 있으며 또는 상기 에어 플라즈마 생성부(30)와 독립된 형태로 구현할 수도 있다.The
플라즈마란 초고온에서 음전하를 가진 전자와 양전하를 띤 이온으로 분리된 기체 상태를 말한다. 플라즈마를 만들기 위해서는 직류, 초고주파, 레이저 등 전기적 방법이 이용되는데, 본 발명에서는 펄스 레이저를 공기 중 일점에 집중 조사하여 플라즈마를 생성하는 것을 전제로 한다. 또한 본 발명에서는 공기 중에 플라즈마를 생성시키는 것을 특징으로 하는데, 본 상세한 설명에서는 이를 에어 플라즈마(Air Plasma, AP)라 칭하기로 한다. Plasma refers to the state of gas separated by electrons and electrons having positive charges at ultra-high temperatures. In order to generate a plasma, an electric method such as a direct current, a very high frequency, or a laser is used. In the present invention, it is assumed that a pulsed laser is irradiated at one point in the air to generate plasma. In the present invention, plasma is generated in the air. In the present specification, it is referred to as an air plasma (AP).
도 3은 에어 플라즈마 생성부(30)의 상세 구성을 나타낸 블록도이다. 3 is a block diagram showing the detailed configuration of the
도 3을 참조하면, 에어 플라즈마 생성부(30)는 레이저 출력부(31) 전원부(32), 입력부(33), 디스플레이(34), 및 제어부(35)를 포함할 수 있다. 한편, 에어 플라즈마 생성부(30)를 구현하기 위해서는 레이저 출력부(31) 및 제어부(35)가 필수적으로 포함되며, 여타 기능부들은 사용자의 필요에 따라 포함 또는 배제가 가능하다. 3, the air
상기 레이저 출력부(31)는 펄스 레이저를 출력하는 구성으로서 레이저 드라이버(laser driver), 냉각 장치를 포함할 수 있다. 레이저 드라이버는 레이저 매질 (laser medium), 광 펌핑부(optical pumping), 광 공진기(optical resonator) 등의 서브장치를 포함할 수 있으며, 펄스 레이저를 구현하기 위한 광 신호를 생성한다. 또한 상기 냉각 장치는 상기 레이저 드라이버가 광 신호를 생성하는 과정에서 발생할 수 있는 열을 식히는 것으로서, 상기 레이저 드라이버의 과열로 인한 오작동을 예방하는 역할을 한다. The
또한, 상기 레이저 출력부(31)는 펄스 레이저를 생성하기 위해 다양한 방식으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 루비 레이저, 네오디뮴-야그 레이저, 네오디뮴-글래스 레이저, 레이저 다이오드, 엑시머 레이저, 색소 레이저 등의 방식으로 구현될 수 있다. 참고로, 아래 후술하게 될 실험예에서는 네오디뮴-야그 레이저를 사용하여 펄스 레이저를 생성하게 됨을 알아 둔다. The
상기 전원부(32)는 상기 입체 영상 표시장치(31)를 포함한 다른 구성에 전원을 공급할 수 있다. The
상기 입력부(33)는 상기 입체 영상 표시장치(31)의 구동에 필요한 설정입력을 사용자로부터 수신하는 구성이다. 본 입력부는 패드, 터치스크린, 마우스 등 다양한 종류의 입력 장치로 구현될 수 있다. The
상기 디스플레이(34)는 상기 에어 플라즈마 생성부(30)의 동작 상태 및 동작 결과를 표시하거나 레이저의 설정 파라미터 등 각종 정보를 사용자에게 보여주기 위한 구성이다. 본 디스플레이는 각종 메뉴를 비롯하여 사용자가 입력한 정보 및 사용자에게 제공하고자 하는 정보를 표시할 수 있으며, 액정 표시 장치(LCD), OLED, 음성 출력 장치 등으로 구현될 수 있다. The
상기 제어부(35)는 상기 좌표 생성부(20)로부터 3차원 좌표값을 수신하고, 상기 3차원 좌표에 해당하는 위치에 레이저를 출력하도록 레이저 출력부(31)를 제어할 수 있다. 제어부(35)는 적어도 하나의 연산 수단과 저장 수단을 포함할 수 있으며, 연산 수단은 범용의 중앙연산장치(CPU)일 수도 있고, 특정 목적에 적합하게 구현된 프로그래머블 디바이스 소자(CPLD, FPGA), 주문형 반도체 연산장치(ASIC) 또는 마이크로 컨트롤러 칩일 수도 있다. 또한, 저장 수단으로는 휘발성 메모리 소자, 비휘발성 메모리 소자 또는 비휘발성 전자기적 저장 소자가 활용될 수 있다.The
구체적으로, 상기 제어부(35)는 주파수 제어부, 에너지 제어부, 및 직경 제어부를 포함할 수 있으며, 상기 펄스 레이저가 연속적 또는 주기적으로 조사되도록 제어하여 에어 플라즈마의 크기 및 지속시간을 제어할 수 있다. 구체적으로 살펴보면, 상기 주파수 제어부는 조사되는 레이저의 단위 시간당 펄스 진동수를 제어하는 기능을 한다. 레이저의 출력이 하이(high)일 때와 로우(low)일 때가 각각 1회 진행될 때를 1싸이클이라 가정할 때, 상기 주파수 제어부는 단위 시간, 예를 들어 1초에 몇 번의 펄스 싸이클을 포함시킬 것인지 설정할 수 있으며, 사용자는 이와 같은 설정 작업을 통해 펄스 레이저의 주파수를 제어할 수 있다. The
한편, 본 발명에서의 펄스 레이저 주파수는 바람직하게는 1Hz부터 50Hz까지 자유롭게 제어가 가능한 것으로 이해하여야 할 것이며, 나아가 주파수가 0Hz인 경우, 즉 싸이클 반복 없이 1회의 레이저 출력만 하는 싱글샷(single shot)도 설정 가능한 것으로 이해하여야 한다.It should be understood that the pulse laser frequency in the present invention is freely controllable from 1 Hz to 50 Hz. Further, if the frequency is 0 Hz, that is, a single shot, Can be set.
다음으로 상기 에너지 제어부는 조사되는 레이저의 에너지 세기를 제어하는 기능을 한다. 에너지 세기는 밀리줄(mJ) 단위로 표현되는데, 본 발명에서의 에너지 세기는 바람직하게는 40mJ 이상으로 제어될 수 있다. 한편, 에너지 제어부는 실제로는 광필터에 의해 구현될 수 있는데, 이러한 광필터는 펄스 레이저의 세기를 감쇄시키기 위한 감쇄 장치(Attenuator)를 포함할 수 있다. Next, the energy control unit controls the energy intensity of the irradiated laser. The energy intensity is expressed in millijoules (mJ), and the energy intensity in the present invention can preferably be controlled to be 40 mJ or more. On the other hand, the energy control unit may be actually implemented by an optical filter, which may include an attenuator for attenuating the intensity of the pulsed laser.
다음으로 상기 직경 제어부는 조사되는 레이저의 직경을 조절하거나 상기 레이저를 조사하고자 하는 타겟점에 정확히 포커싱하기 위한 구성이다.Next, the diameter control unit controls the diameter of the irradiated laser or focuses the laser accurately on a target point to be irradiated.
직경 제어부는 레이저를 한 점으로 집속하기 위한 볼록렌즈 및 레이저를 확산시키기 위한 오목렌즈로 구현할 수 있으며, 상기 볼록렌즈와 오목렌즈의 거리를 선택적으로 조절함으로써 초점을 맞춤과 동시에 조사되는 레이저의 직경을 제어할 수 있다. The diameter control unit can be embodied as a convex lens for converging the laser to one point and a concave lens for diffusing the laser. By selectively adjusting the distance between the convex lens and the concave lens, Can be controlled.
이러한 구성에 의해 에어 플라즈마 생성부(30)는 홀로그램 상에 에어 플라즈마를 생성할 수 있다. 또한, 상기 에어 플라즈마의 크기, 모양, 및 지속시간을 조절할 수 있다. With this configuration, the air
다시 도 2를 참조할 때, 본 발명에 따른 에어 플라즈마 생성장치는 공기 중에 에어 플라즈마를 생성하고, 이에 의해 방출되는 에너지를 활용하여 매질(40), 즉 사용자의 피부에 체성감각(體性感覺, somesthesis)을 유도할 수 있다. Referring again to FIG. 2, the air plasma generating apparatus according to the present invention generates air plasma in the air, and utilizes the energy thus released to generate a medium 40, that is, a feeling of somatization, somesthesis).
한편 이렇게 생성된 에어 플라즈마에서는 충격파 및 전기장, 두 가지 태양으로 에너지가 방출된다. On the other hand, in the air plasma produced in this way, the energy is released into two kinds of sun, shock wave and electric field.
충격파는 유체속으로 음속보다 빠른 속도로 전달되는 강력한 압력파를 일컫는 것으로, 급격한 압력변화에 의해 파면이 중첩되어 발생하게 되며, 충격파가 통과할 때에는 압력, 밀도, 속도 등이 증가한다. 즉, 상기 에어 플라즈마에서 방출되는 에너지는 주변 유체, 즉 공기에 빠르게 에너지를 전달하고 공기는 이에 의해 중첩 영역이 반복적으로 생김으로써 외부로의 에너지 전달이 가능해진다. A shock wave is a strong pressure wave that is transmitted at a speed faster than a sonic velocity into a fluid. The shock wave is generated by superimposing a wave surface due to a sudden pressure change. When a shock wave passes through it, pressure, density and speed increase. That is, the energy emitted from the air plasma rapidly transfers energy to the surrounding fluid, that is, the air, and the air thereby repetitively generates the overlap region, thereby enabling energy transfer to the outside.
한편, 전기장은 전기를 띤 전하의 주위 공간에 생기는 장을 일컫는 것으로, 전기장 안에서 하전된 물체는 전기력을 받아 상태변경이 일어나게 된다. 에어 플라즈마 자체가 전하를 띤 기체인 이상 상기 에어 플라즈마 주변에는 전기장이 발생하며, 본 발명은 이를 활용하여 매질(40)에 상태변경을 유도하게 된다. On the other hand, an electric field refers to a field generated in an ambient space of an electric charge. In an electric field, a charged object receives an electric force and a state change occurs. Since the air plasma itself is a charged gas, an electric field is generated around the air plasma, and the present invention uses this to induce a state change in the medium 40.
이하에서는 도 4 및 도 5을 참조하여 본 발명에 따른 에어 플라즈마를 활용한 체성감각 유도 방법을 살펴보기로 한다.Hereinafter, a method of inducing somatosensory using air plasma according to the present invention will be described with reference to FIGS. 4 and 5. FIG.
도 4는 에어 플라즈마에 의해 충격파 및 전기장이 방출되는 경우 사용자의 피부에 상기 충격파 및 전기장의 에너지 전달이 미치고, 전달된 에너지가 피부에 상태변경을 일으키면 이것이 신경을 통해 뇌까지 전달되어 결과적으로 특정 체성감각을 인지하게 되는 과정을 간략히 도시한 것이다. FIG. 4 is a graph showing the relationship between the energy of the shock wave and the electric field transmitted to the user's skin when the shock waves and the electric field are emitted by the air plasma, and when the transmitted energy changes state to the skin, The process of recognizing the senses is briefly shown.
도 5는 도 4의 과정을 순서에 따라 단계별로 나타낸 것이다. 도 5에 따르면 에어 플라즈마를 활용한 체성감각 유도 방법은 가장 먼저 펄스 레이저를 조사하는 단계(S51)로부터 시작된다. 펄스 레이저는 도 2에 대한 설명에서 언급한 입체 영상 표시장치에 의해 조사되는 것으로, 상기 S51 단계 이전에 레이저 빔의 파라미터를 설정하는 단계가 더 포함될 수 있다. 레이저 빔의 파라미터를 설정하는 단계는, 상기 입체 영상 표시장치가 사용자로부터 입력을 수신하고, 상기 입력에 따라 공기 중에 조사될 레이저 빔의 파라미터를 설정하는 단계를 의미한다.FIG. 5 is a step-by-step representation of the procedure of FIG. Referring to FIG. 5, the somatosensory induction method using air plasma starts from the step S51 of irradiating the pulse laser first. The pulse laser is irradiated by the stereoscopic image display device described in the description of FIG. 2, and may further include a step of setting a parameter of the laser beam before the step S51. The step of setting the parameter of the laser beam means the step of the stereoscopic image display device receiving the input from the user and setting the parameter of the laser beam to be irradiated in the air according to the input.
S51단계 이후, 조사된 펄스 레이저는 공기 중에 에어 플라즈마를 생성하며(S52), 이렇게 생성된 에어 플라즈마에서는 충격파 및 전기장이 외부로 발생되도록 한다 (S53, S54).After the step S51, the irradiated pulse laser generates air plasma in the air (S52). In the air plasma thus generated, the shock wave and the electric field are generated outside (S53, S54).
발생된 충격파는 매질, 즉 사용자의 피부까지 닿아 피부를 구성하는 세포를 자극하는데, 이는 곧 세포 내 말초신경을 자극(S56)하는 것을 의미하며 이에 따라 활동전위 발생(S57) 및 신경전달 물질의 활성화(S58), 뇌의 체성감각 인지(S59)까지 단계가 이어지게 된다.The generated shock waves stimulate the skin, that is, the cells constituting the skin by touching the skin of the user, that is, stimulating the peripheral nerve in the cell (S56), and accordingly, the activation of the action potential (S57) (S58), and the brain senses the somatic sensation (S59).
한편, 에어 플라즈마로부터 발생된 전기장은 사용자의 피부를 구성하는 세포까지 그 영향을 미치게 되며, 상기 전기장은 세포 내 전위차를 발생(S55)시켜 세포의 말초신경을 자극(S56)한다. 말초신경 자극 이후 뇌에서의 체성감각 인지 단계까지 S56-S59 단계는 앞서 설명한 충격파에서의 단계와 동일하다. On the other hand, the electric field generated from the air plasma affects the cells constituting the skin of the user, and the electric field generates a potential difference in the cell (S55) to stimulate the peripheral nerve of the cell (S56). Steps S56-S59 from the peripheral nerve stimulation to the somatic sensory perception step in the brain are the same as those in the shock wave described above.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 입체 영상 표시장치(100)가 에어 플라즈마를 생성하는 예를 나타낸 것이다. 6 illustrates an example in which the stereoscopic
도 6을 참조하면, 입체 영상 표시장치(100)는 피사체(1)의 움직임을 추적하여 피사체의 움직임을 따라 레이저를 조사하여 공간상에 특정 형상의 영상(2)을 생성할 수 있다. 레이저 파라미터를 조절하여 상기 영상(2)의 지속 시간을 조절할 수도 있다. 따라서 교과서나 디스플레이 기기에 2차원으로 표현되어 있는 복잡한 형상의 3차원 도면을 3차원 공간상에 직접 표현할 수 있다. Referring to FIG. 6, the stereoscopic
도 7은 에어 플라즈마에서 발생되는 충격파를 측정한 결과를 나타낸 것이다.7 shows the results of measurement of the shock wave generated in the air plasma.
도 7의 (a)는 에어 플라즈마가 생성된 지점을 기준으로 반경 50mm 내의 임의 지점에 마이크로폰을 구비한 후 마이크로폰이 감지한 충격파를 전압신호로 바꾸어 측정한 결과를 나타낸 것이다. 이에 따르면, 0.3ms 시점에 에어 플라즈마가 생성된 후 0.5ms 시점부터 일정 크기의 전압신호가 반복적으로 감지됨을 확인할 수 있는데, 이러한 실험 결과는 에어 플라즈마에 의해 발생된 충격파가 시간 간격을 두고 연속적으로 마이크로폰에 닿고 있음을 확인해 주는 것으로 볼 수 있다. 나아가 도 7의 (a)를 살펴볼 때, 에어 플라즈마에 의해 발생된 충격파는 시간이 갈수록 그 세기가 약해짐도 확인할 수 있다.7 (a) shows a result of measuring a shock wave sensed by a microphone after converting a voltage signal into a voltage signal after providing a microphone at a certain point within a radius of 50 mm based on a point where the air plasma is generated. According to this, it can be confirmed that a voltage signal of a predetermined magnitude is repeatedly detected from 0.5 ms after the air plasma is generated at 0.3 ms. The experimental result shows that the shock waves generated by the air plasma are continuously As shown in FIG. Furthermore, referring to FIG. 7 (a), it can be seen that the intensity of the shock wave generated by the air plasma becomes weaker with time.
한편, 레이저 빔의 에너지 세기가 증가함에 따라 에어 플라즈마에 의해 발생되는 충격파 역시 비례하여 크기가 증가할 수 있음을 예측할 수 있는데, 이를 확인하기 위한 실험 결과는 (b), (c)에 나타나 있다. 즉, 레이저 빔의 파라미터 중 에너지 세기를 각각 32mJ, 60mJ로 설정하여 에어 플라즈마를 생성시킨 경우, 마이크로폰에 의해 감지되는 충격파는 도 7의 (b), (c)에서 볼 수 있듯 레이저 빔의 에너지 세기가 더 높을수록 강도가 더 높아짐을 알 수 있다. As the energy intensity of the laser beam increases, the shock wave generated by the air plasma can also be expected to increase in size. Experimental results are shown in (b) and (c). That is, when air plasmas are generated by setting the energy intensities of the parameters of the laser beam to 32 mJ and 60 mJ, respectively, the shock wave sensed by the microphone can be expressed as shown in FIGS. 7B and 7C, The higher the strength is, the higher the strength is.
한편, 에어 플라즈마에 의해 발생된 충격파는 마이크로폰뿐 아니라 가속도센서를 이용하여서도 측정할 수 있다. On the other hand, the shock wave generated by the air plasma can be measured not only by a microphone but also by using an acceleration sensor.
도 8는 충격파를 가속도센서 및 마이크로폰으로 측정한 결과를 그래프로 비교한 것이다. 해당 그래프를 살펴보면, 가속도센서에 의해 측정된 충격파의 전압신호 크기가 마이크로폰에 의해 측정된 것에 비해 비교적 작은 값을 가지나 각각의 결과 값은 유사한 패턴을 보임을 확인할 수 있다.8 is a graph comparing the results of measurement of shock waves with an acceleration sensor and a microphone. The graph shows that the magnitude of the voltage signal of the shock wave measured by the acceleration sensor is relatively small compared to that measured by the microphone, but the resultant values show a similar pattern.
한편, 본 발명에 따른 체성감각 유도 방법은 에어 플라즈마에 의해 발생된 충격파 및 전기장이 상기 에어 플라즈마의 생성 위치를 중심으로 모든 방향에 영향을 미칠 수 있으므로 매질, 즉 인체 피부가 상기 에어 플라즈마의 중심과 일정 수준 이하의 거리만 유지하는 경우 방향과 관계 없이 체성감각이 유도될 수 있다. 다시 말해 상기 에어 플라즈마로부터 발생한 충격파 및 전기장은 상기 에어 플라즈마의 생성 위치를 중심으로 한 가상의 구 내부 임의 점 상에 존재하는 매질의 상태변경을 유도할 수 있다.In the meantime, since the shock wave and the electric field generated by the air plasma can affect all directions around the generation position of the air plasma, the body sense, that is, the human skin, If the distance is kept below a certain level, somatic sensation can be induced regardless of the direction. In other words, the shock wave and the electric field generated from the air plasma can induce a state change of the medium existing on a certain point in the hypothetical center around the generation position of the air plasma.
도 9는 이와 같은 특성을 확인하기 위한 실험환경을 도시한 것이다. 실험환경은 상기 에어 플라즈마가 생성되는 점을 중심으로 8각형의 프레임을 구비시킨 후 하단을 제외한 모든 면에 각각 마이크로폰을 설치하여 구성된다. 이 때 마이크로폰의 위치는 중심으로부터 동일한 거리만큼 떨어지게 한다.FIG. 9 shows an experimental environment for confirming such a characteristic. In the experimental environment, an octagonal frame is provided around the point where the air plasma is generated, and a microphone is installed on all the surfaces except for the lower end. At this time, the position of the microphone is spaced the same distance from the center.
도 10은 도 9의 실험에서 측정된 결과를 나타낸 것으로, 도 10의 각 그래프들은 모든 방향에서 각각 측정된 충격파의 세기를 전압신호의 크기로 나타낸 것이다. 그래프에서도 볼 수 있듯 모든 방향에서 충격파가 측정되었으며 특히 각 방향에서의 충격파들은 레이저 빔의 에너지 크기가 클수록 더 측정되었고, 에어 플라즈마로부터의 중심에 가까울수록 더 강한 충격파가 측정되었다.FIG. 10 shows the results measured in the experiment of FIG. 9, and the graphs of FIG. 10 show the intensity of the shock wave measured in all directions in terms of the magnitude of the voltage signal. As can be seen from the graph, the shockwave was measured in all directions. Especially, the shock waves in each direction were measured more as the energy level of the laser beam was larger, and the stronger the shock wave was measured as closer to the center from the air plasma.
한편, 도 11은 도 9의 실험환경에서 마이크로폰을 가속도센서로 변경한 후 측정한 충격파의 세기들로, 도 11의 그래프들을 살펴볼 때에도 모든 방향에서의 충격파는 유사한 패턴으로 가속도센서에 영향을 미치고 있음을 알 수 있다.FIG. 11 is a graph showing intensity of shock waves measured after changing a microphone to an acceleration sensor in the experimental environment of FIG. 9, and shock waves in all directions affect the acceleration sensor in a similar pattern even when the graphs of FIG. 11 are viewed. .
또 다른 한편, 도 12는 각 방향에서 측정된 충격파의 거리에 따른 세기분포를 그래프로 나타낸 것이다. 도 10의 실험결과에서도 이미 확인하였듯 각 방향에서의 충격파 세기는 에어 플라즈마와의 거리에 반비례하는데, 도 12에 따를 때에도 충격파의 세기는 에어 플라즈마와의 거리가 짧을수록 더 강하게 측정됨을 알 수 있다.On the other hand, FIG. 12 is a graph showing the intensity distribution according to the distance of the shock wave measured in each direction. 10, the intensity of the shock wave in each direction is inversely proportional to the distance to the air plasma. As can be seen from FIG. 12, the intensity of the shock wave is more strongly measured as the distance from the air plasma is shorter .
도 10 내지 도 12의 실험 결과로부터 상기 에어 플라즈마에 의해 발생된 충격파는 모든 방향으로 영향을 미치며, 이에 따라 어느 임의의 점에 위치하는 매질, 즉 인체 피부에 대해서도 체성감각을 유도할 수 있음을 유추할 수 있고 나아가 에어 플라즈마의 거리에 따라 유도될 수 있는 체성감각의 정도, 즉 촉감의 세기가 달라질 수 있음을 알 수 있다.From the results of the experiments of FIGS. 10 to 12, it can be concluded that the shock wave generated by the air plasma affects all directions, and thus the somatic sensation can be induced to the medium located at any arbitrary point, And the degree of somatic sensation that can be induced according to the distance of the air plasma, that is, the intensity of the tactile sensation, can be changed.
한편 도 13은 상기 에어 플라즈마에 의해 발생되는 전기장을 측정하기 위한 실험환경을 나타낸 것이다. 실험환경은 에어 플라즈마가 생성되는 지점의 위아래로 전극판을 구비시키고, 상기 전극판을 전선으로 연결시키되 전압계와 직렬로 연결을 시킨 상태로 구성한다.13 shows an experimental environment for measuring an electric field generated by the air plasma. In the experimental environment, the electrode plate is provided above and below the point where the air plasma is generated, and the electrode plate is connected with a wire, but connected in series with a voltmeter.
도 14는 레이저 빔의 에너지 세기가 각각 32mJ, 60mJ일 때 측정된 전기장의 전압신호를 그래프로 나타낸 것인데, 이에 따르면 32mJ 환경에서는 peak-to-peak 전압이 약 20V, 60mJ 환경에서는 약 30V로 측정되었음을 알 수 있다. 즉, 레이저 빔의 에너지가 높은 값을 가질수록 에어 플라즈마에 의해 발생되는 전기장의 세기도 더 강함을 알 수 있다.FIG. 14 is a graph showing the voltage signals of the electric field measured when the energy intensities of the laser beams are 32 mJ and 60 mJ, respectively. According to this, the peak-to-peak voltage was measured at about 20 V in a 32 mJ environment and about 30 V in a 60 mJ environment Able to know. That is, the higher the energy of the laser beam is, the stronger the intensity of the electric field generated by the air plasma is.
도 15는 도 13의 전압(DC potential)을 일정하게 유지한 채 레이저 빔의 에너지 세기, 즉 플라즈마 에너지의 크기를 변화시키면서 측정한 전기장 전압신호의 최소 peak값, peak-to-peak값, power값을 측정한 결과이다. 에너지 세기의 값이 커질수록 peak-to-peak값, power값이 비례하여 증가함을 확인할 수 있으며, 최소 peak값은 그래프 상으로는 지속적으로 감소하고 있으나 이는 궁극적으로 전위차가 증가하는 모습을 나타내는 것이므로 결국 세 그래프 모두 레이저 빔의 에너지 증가에 따라 전기장의 세기가 강해진다는 사실을 나타내는 결과라 할 수 있다.FIG. 15 is a graph showing the minimum peak value, the peak-to-peak value, and the power value of the electric field voltage signal measured while varying the energy intensity of the laser beam, i.e., the plasma energy, while maintaining the DC potential of FIG. . As the energy value increases, the peak-to-peak value and the power value increase proportionally. The minimum peak value is continuously decreased in the graph, but this eventually indicates that the potential difference increases. The graph shows that the intensity of the electric field increases with increasing energy of the laser beam.
도 16은 포텐셜의 크기가 변할 때 전기장의 전압신호를 측정한 것이다. 구체적으로, 도 16은 도 14에서 표시된 플라즈마 발생 에너지를 일정하게 유지하고, 전극판(copper plate)에 인가되는 전압(DC potential)을 변화시켰을 때 측정된 전기장의 모습을 확인한 것이다. 이는 향후 에어 플라즈마를 사람을 대상으로 이용할 경우, 즉 피부에 일정 크기의 전위를 가지도록 하고 피부 근처에서 플라즈마를 발생시킬 경우 촉감이 유발되고 플라즈마의 발생 빈도 및 크기 조절에 따라 다양한 촉감이 유발될 수 있음을 유추할 수 있는 자료이다. FIG. 16 is a graph showing a voltage signal of an electric field when the magnitude of the potential changes. Specifically, FIG. 16 shows the state of the electric field measured when the plasma generation energy shown in FIG. 14 is kept constant and the DC potential applied to the copper plate is changed. In the future, when air plasma is used for humans, that is, a certain amount of electric potential is given to the skin and plasma is generated in the vicinity of the skin, tactile sensation is generated, and various tactile sensations may be caused by controlling the frequency and size of plasma It is the data that can be inferred that there is.
살펴보면 이 역시 앞선 도 15에서의 결과와 유사하게 포텐셜, 즉 전극판 사이의 전위차가 커질수록 최소 peak값이 선형적(linear)으로 감소되는 양상과 peak-to-peak값 및 power값이 증가되는 양상을 나타내었다.Similar to the result shown in FIG. 15, the peak, the peak-to-peak value, and the power value are increased as the potential difference between the electrode plates increases. Respectively.
도 17은 레이저 빔의 에너지 세기 값에 따라 사람이 체성감각을 느낄 수 있는 범위가 어디까지인지를 측정하기 위한 실험 결과를 나타낸 것이다.FIG. 17 shows experimental results for measuring the extent to which a person can sense a somatic sensation according to the energy intensity value of the laser beam.
이에 따르면 에어 플라즈마로부터 거리에 따라 복수의 피험자들이 체성감각, 즉 촉감을 느낄 수 있는지 여부를 모니터링 하여 결과 산출을 하였으며, 피험자들은 1mm 간격으로 손가락을 에어 플라즈마로부터 떨어지게 위치시킨 후 촉감이 느껴지는지 여부를 답하는 방식으로 실험이 이루어졌다. According to this, the results were obtained by monitoring whether or not a plurality of subjects could feel somatosensory or tactile sensation according to the distance from the air plasma. The subjects placed their fingers apart from the air plasma at intervals of 1 mm, The experiment was done in answering way.
살펴볼 때, 레이저 빔의 에너지 세기가 35mJ일 때에는 평균적으로 5mm 떨어진 지점까지, 50mJ일 때에는 약 8mm 떨어진 지점까지, 65mJ일 때에는 약 10mm 떨어진 지점까지 촉감을 느낄 수 있음을 확인할 수 있다.It can be seen that when the energy intensity of the laser beam is 35 mJ, the laser beam can feel a touch to the
즉, 레이저의 세기가 강해질수록 충격파 및 전기장이 미치는 영향이 더 넓은 영역에까지 미칠 수 있음을 알 수 있으며, 이는 즉 레이저의 세기를 제어함으로써 매질에 영향을 미칠 수 있는 영역을 조절할 수 있음을 의미하기도 한다.That is, as the intensity of the laser increases, the influence of the shock wave and the electric field can be extended to a wider region, which means that the region that can affect the medium can be controlled by controlling the intensity of the laser do.
이상 도면을 참조하여 본 발명에 따른 입체 영상 표시장치에 의해 다양한 촉감이 유도될 수 있는 환경에 대해 살펴보았다. 위에서 설명된 본 발명의 실시예들은 예시의 목적을 위해 개시된 것이며, 이들에 의하여 본 발명이 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명에 대한 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정 및 변경을 가할 수 있을 것이며, 이러한 수정 및 변경은 본 발명의 범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.With reference to the drawings, an environment in which various tactile sensations can be induced by the stereoscopic image display device according to the present invention has been described. The embodiments of the present invention described above are disclosed for the purpose of illustration, and the present invention is not limited thereto. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit and scope of the invention.
10: 움직임 추적부
20: 좌표 생성부
30: 에어 플라즈마 생성부
40: 렌즈
50 : 매질10:
20: Coordinate generator
30: air plasma generator
40: lens
50: medium
Claims (10)
상기 피사체의 움직임의 위치를 나타내는 3차원 좌표를 생성하는 좌표 생성부; 및
상기 좌표 생성부로부터 3차원 좌표를 수신하여 상기 3차원 좌표상에 펄스 레이저를 연속적 또는 주기적으로 조사하여 상기 피사체의 움직임을 따라 에어 플라즈마를 생성하는 에어 플라즈마 생성부;를 포함하고,
상기 에어 플라즈마는 기 설정된 시간만큼 지속되어 상기 피사체의 움직임을 따라 입체 영상을 형성하며,
상기 에어 플라즈마는 충격파 및 전기장을 발생시키고, 상기 충격파 및 전기장은 영향이 미치는 영역 내에 존재하는 인체 피부의 체성감각을 유도하는 입체 영상 표시장치.
A movement tracking unit for irradiating light to a subject, receiving light reflected from the subject, and tracking the movement of the subject;
A coordinate generator for generating a three-dimensional coordinate indicating a position of movement of the subject; And
And an air plasma generator for receiving the three-dimensional coordinates from the coordinate generator and irradiating the pulsed laser continuously or periodically on the three-dimensional coordinates to generate air plasma along the movement of the subject,
Wherein the air plasma continues for a predetermined time to form a stereoscopic image along with the motion of the subject,
Wherein the air plasma generates a shock wave and an electric field, and induces a somatosensory sensation of a human skin existing in a region affected by the shock wave and the electric field.
상기 에어 플라즈마 생성부로부터 조사된 레이저 빔을 일점으로 모아 에어 플라즈마 생성을 유도하는 렌즈;를 더 포함하는 입체 영상 표시장치.
The method according to claim 1,
And a lens for collecting the laser beam irradiated from the air plasma generating unit at one point to induce air plasma generation.
상기 펄스 레이저를 출력하는 레이저 출력부; 및
상기 펄스 레이저를 상기 3차원 좌표상에 출력하도록 제어하는 제어부;를 포함하는 입체 영상 표시장치.
2. The stereoscopic image display device according to claim 1,
A laser output unit for outputting the pulse laser; And
And a controller for controlling the pulse laser to output on the three-dimensional coordinate.
상기 펄스 레이저의 단위 시간당 펄스 진동수를 제어하는 주파수 제어부;
상기 펄스 레이저의 에너지 세기를 제어하는 에너지 제어부; 및
상기 펄스 레이저의 직경을 조절하는 직경 제어부를 포함하는 입체 영상 표시장치.
The apparatus of claim 3,
A frequency controller for controlling a pulse frequency per unit time of the pulse laser;
An energy controller for controlling an energy intensity of the pulse laser; And
And a diameter control unit for controlling the diameter of the pulse laser.
상기 제어부는 레어저의 주파수, 에너지, 및 직경을 제어하여 에어 플라즈마의 크기 및 지속시간을 제어하는 입체 영상 표시장치.
The method of claim 3,
Wherein the controller controls the frequency, energy, and diameter of the laser to control the size and duration of the air plasma.
상기 충격파는 인체 피부 내 세부를 자극하여 말초신경으로 하여금 활동전위를 발생시킴으로써 인체 피부의 상태 변경을 유도하는 입체 영상 표시장치.
The method according to claim 1,
Wherein the shock wave excites details in the human skin to induce an action potential in the peripheral nerve to induce a state change of the human skin.
상기 전기장은 인체 피부의 세포 내 전위를 발생시키고, 상기 발생된 전위에 의해 자극된 말초신경으로 하여금 활동전위를 발생시킴으로써 인체 피부의 상태변경을 유도하는 입체 영상 표시장치.
8. The method of claim 7,
Wherein the electric field generates intracellular potential of the human skin and induces an action potential in the peripheral nerve stimulated by the generated electric potential to induce a state change of the human skin.
상기 펄스 레이저의 파장은 1064nm인 입체 영상 표시장치.
The method according to claim 1,
Wherein the pulse laser has a wavelength of 1064 nm.
상기 펄스 레이저의 에너지 세기는 35mJ 내지 65mJ인 입체 영상 표시장치.
The method according to claim 1,
Wherein the pulse laser has an energy intensity ranging from 35 mJ to 65 mJ.
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