KR20130121526A - 착용형 프로젝션 장치 - Google Patents

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KR20130121526A
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정현태
이동우
허기수
박준석
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한국전자통신연구원
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Abstract

본 발명은 사용자의 신체에 착용 가능하게 하는 착용형 프로젝션 장치에 관한 것이다. 착용형 프로젝션 장치는 프로젝션 컴퓨터의 특정 영상을 출력하는 프로젝터부, 특정 영상이 출력되는 투사 영역에 적외선 패턴광을 출력하는 투사부, 투사 영역을 촬영하여 영상을 획득하는 카메라부, 카메라부에서 획득한 영상을 토대로 초점 거리를 연산하고, 초점 거리에 대응하는 초점 조절 신호를 생성하는 연산 제어부 및 초점 조절 신호에 대응하게 초점의 위치값을 변환하는 자동 초점 제어부를 포함한다.

Description

착용형 프로젝션 장치{WEARABLE PROJECTION APPARATUS}
본 발명은 착용형 프로젝션 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는 사용자의 신체에 착용 가능하게 하는 착용형 프로젝션 장치에 관한 것이다.
프로젝션 컴퓨터는 Light Blue Optics사의 Light Touch 시스템과 MIT의 sixthsense 프로젝터 등에서 알 수 있듯이, 프로젝터를 이용하여 결과물을 출력하는 컴퓨터이다. 이러한 프로젝션 컴퓨터는 결과물의 출력을 위해 프로젝터를 이용하기 때문에 테이블이나 벽면 등과 같은 곳이나 실제 사물이나 손바닥과 같은 곳에 영상을 투사할 수 있는 장점이 있다. 이러한 장점으로 인해 프로젝션 컴퓨터는 혼합현실 서비스, 증강현실 서비스 등을 제공하는 시스템에 사용된다.
이와 같은, 프로젝션 컴퓨터는 착용형 형태로 사용자에게 제공함으로써, 사용자로 하여금 언제, 어디서나 손쉽게 사용할 수 있게 하는 것이 바람직하다. 따라서, 착용형 프로젝션 컴퓨터는 다양한 환경과 사용 상태에 따라 사용자가 편하게 사용할 수 있도록 해야 한다(예를 들어, 특허출원 2005-0065919 "프로젝터 영상을 다양한 방향으로 주사하는 이동통신단말기" 등).
착용형 프로젝션 컴퓨터와 다르게 중대형 프로젝션 컴퓨터는 다수의 렌즈와 특정 기구들을 통해 자동초점 기능을 지원하고 있다.
최근에는 소형 프로젝터(예를 들어, 피코 프로젝터 등)가 출시되고 있으며, 이와 같은 소형 프로젝터를 내장하고 있는 모바일폰, 카메라, 캠코더 등과 같은 제품들이 선보이고 있다. 이러한 제품들은 대부분 수동 조절레버를 이용하여 초점을 맞추고 있다.
중대형 프로젝션 컴퓨터에서 지원하고 있는 자동초점 기능은 제품의 크기, 전력소모 등과 같은 문제로 다른 프로젝션 컴퓨터에 그대로 적용할 수 없으므로, 저전력, 저소음이면서 빠르게 초점을 맞출 수 있는 초점 조절 기능이 필요하다. 특히, 착용형 프로젝션 컴퓨터는 자동초점 기능을 가지는 제품으로 소개된 바가 없어, 사용자의 편의성을 높이기 위해서 일반적인 모바일 단말에서 보다 더 조용하고 빠른 초점 조절 기능을 필요로 한다.
본 발명의 목적은, 프로젝션 컴퓨터를 사용자로 하여금 착용 가능하게 하는 착용형 프로젝션 장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 투사할 대상에 따라 프로젝션 화면을 이동할 수 있도록 상하, 좌우, 회전이 가능한 착용형 프로젝션 장치를 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시예에 따른, 착용형 프로젝션 장치는
프로젝션 컴퓨터의 특정 영상을 출력하는 프로젝터부; 상기 특정 영상이 출력되는 투사 영역에 적외선 패턴광을 출력하는 투사부; 상기 투사 영역을 촬영하여 영상을 획득하는 카메라부; 상기 카메라부에서 획득한 영상을 토대로 초점 거리를 연산하고, 상기 초점 거리에 대응하는 초점 조절 신호를 생성하는 연산 제어부; 및 상기 초점 조절 신호에 대응하게 초점의 위치값을 변환하는 자동 초점 제어부를 포함한다.
상기 착용형 프로젝션 장치는 상기 프로젝터부, 투사부 및 카메라부를 일체형 모듈로 구성하는 것을 특징으로 한다.
상기 일체형 모듈은 상기 착용형 프로젝션 장치의 전면에 위치하는 근접 센서를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 근접 센서는 사용자의 손의 근접 여부를 감지하여, 감지 결과에 따라 상기 착용형 프로젝션 장치의 전원 공급 상태를 제어하는 것을 특징으로 한다.
상기 자동 초점 제어부는 상기 연산 제어부로부터 전달받은 초점 조절 신호에 따라 렌즈부 이동자를 선형으로 운동시키는 초소형 모터; 상기 렌즈부 이동자의 양쪽 끝에 위치하는 리미트 센서; 및 상기 초소형 모터, 렌즈부 이동자 및 리미트 센서를 결합하는 하우징을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 연산 제어부는 상기 자동 초점 제어부의 리미트 센서에서 센싱값이 검출되는 경우에 상기 초점 조절 신호를 상기 자동 초점 제어부로 전달하지 못하도록 제어한다.
상기 프로젝터부, 투사부 및 카메라부를 포함하는 일체형 모듈은 세로 방향으로 중심을 관통하는 축을 중심으로 회전하고, 상기 초점 제어부는 좌우 방향으로 중심을 관통하는 축을 중심으로 회전하고, 상기 연산 제어부는 상하 방향으로 중심을 관통하는 축을 중심으로 회전하는 것을 특징으로 한다.
상기 착용형 프로젝션 장치는 사용자가 수동으로 초점을 조절할 수 있도록 하는 수동 초점 조절 조작부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 착용형 프로젝션 장치는 투사체의 위치의 변화에 따라 투사체의 추적이 가능한 구조를 제공함으로써, 사용자가 편리하게 사용할 수 있게 한다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면 착용형 프로젝션 장치는 프로젝터의 초점을 조절함으로써, 투사체와의 잦은 거리 변화에 대응하여 저소음, 저전력으로 초점을 조절할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 착용형 프로젝션 장치를 개략적으로 나타내는 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 착용형 프로젝션 장치의 인식부를 나타내는 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 착용형 프로젝션 장치의 기능을 설명하기 위한 참고도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 투사체의 위치에 따라 투사 방향을 변경하는 착용형 프로젝션 장치를 나타내는 도면이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 초점 제어 장치를 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 프로젝터부의 렌즈 이동 레버를 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 프로젝터부와 초점 제어 장치의 결합 상태를 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 수동 초점 조절 조작부를 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 착용형 프로젝션 장치의 내부 구성을 나타내는 블록도이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 착용형 프로젝션 장치 내 전원 동작 상태를 설명하기 위한 참고도이다.
본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서, 반복되는 설명, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능, 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 본 발명의 실시형태는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 착용형 프로젝션 장치에 대하여 첨부한 도면을 참고로 하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 착용형 프로젝션 장치를 개략적으로 나타내는 구성도이다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 착용형 프로젝션 장치의 인식부를 나타내는 구성도이다.
도 1을 참고하면, 착용형 프로젝션 장치는 인식부(100), 초점 제어부(200) 및 연산 제어부(300)를 포함한다. 또한, 착용형 프로젝션 장치는 사용자의 신체에 착용하는 형태이므로, 독립 전원 역할을 수행하는 배터리부(400)를 더 포함한다.
도 2를 참고하면, 본 발명의 실시예에 따른 인식부(100)는 착용형 프로젝션 장치의 주변 환경과 사용자 인터페이스를 위한 인식에 사용되는 구성요소 예를 들어, 카메라부(110), 프로젝터부(120), 투사부(130) 및 센서부(140)를 모두 포함하는 일체형 모듈의 형태로 이루어져 있다.
카메라부(110)는 투사부(130)에서 적외선 패턴광을 출력한 경우에 프로젝터부(120)에 의해 투사체에 출력된 특정 영상을 촬영한다.
프로젝터부(120)는 특정 영상을 투사체에 출력한다. 즉, 프로젝터부(120)는 프로젝터로 구성되며, 프로젝션 컴퓨터를 통해 제공되는 특정 영상을 프로젝터를 통해 투사체에 출력한다.
투사부(130)는 특정 패턴의 적외선 패턴광을 프로젝터부(120)에 의해 특정 영상이 출력된 영역인 투사 영역으로 출력한다.
본 발명의 실시예에 따른 인식부(100), 초점 제어부(200) 및 연산 제어부(300)는 투사체의 위치에 따라 투사 방향을 변경할 수 있도록, 도 3과 같이 롤링(rolling), 피칭(pitching) 및 요잉(yawing) 기능을 지원하는 구조를 가진다.
여기서, 착용형 프로젝션 장치가 3축 좌표계의 중심에 위치하고 있다고 가정하는 경우, 착용형 프로젝션 장치의 세로 방향으로 중심을 관통하는 축을 x축, 좌우 방향으로 중심을 관통하는 축을 y축, 상하 방향으로 중심을 관통하는 축을 z축이라고 정의한다. 이때, 롤링 기능은 착용형 프로젝션 장치가 x축을 중심으로 회전하는 기능이고, 피칭 기능은 착용형 프로젝션 장치가 y축을 중심으로 회전하는 기능이며, 요잉 기능은 z축을 중심으로 회전하는 기능이다.
착용형 프로젝션 장치는 예를 들어, 투사체가 사용자의 손바닥인 경우에 도 4와 같이, 투사체의 위치에 따라 투사 방향을 변경할 수 있다.
이와 같이, 착용형 프로젝션 장치에서 투사체의 위치에 따라 투사 방향을 변경할 수 있도록 하는 구조는 수동으로 조작이 가능한 구조이고, 특정 모터를 이용하여 "카메라부(110)를 통해 투사체를 인식하여 투사체를 추적하는 분야"에도 적용할 수 있다. 여기서, 특정 모터는 초소형 모터일 수 있으며, 이에 한정되지 않는다.
본 발명의 실시예에 따른, 착용형 프로젝션 장치는 초소형 모터를 이용하여 초점을 조절하는 초점 제어 장치(500)를 더 포함할 수 있다.
도 5를 참고하면, 초점 제어 장치(500)는 초소형 모터(550), 렌즈부 이동자(540), 리미트 센서(530 및 520) 및 하우징(510)을 포함한다.
초소형 모터(550)는 연산 제어부(300)로부터 전달받은 초점 조절 신호에 따라 렌즈부 이동자(540)를 선형으로 운동시킨다.
리미트 센서(530 및 520)는 렌즈부 이동자(540)의 양쪽 끝에 위치함으로써, 과부하 및 오류를 감소시킬 수 있다.
하우징(510)은 초소형 모터(550), 렌즈부 이동자(540) 및 리미트 센서(530 및 520)를 결합하여, 도 6과 같이 초점 제어 장치(500)를 일체형 구조로 형성한다.
렌즈부 이동자(540)의 돌출된 홈(540A)은 프로젝터부(120)의 렌즈 이동 레버(120A)(도 7 참고)와 연결되어 있으며, 미세한 움직임까지 제어한다.
도 8은 프로젝터부(120)와 초점 제어 장치(500)가 결합된 형태를 나타낸다.
다음, 착용형 프로젝션 장치의 내부 구성을 도 10을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 착용형 프로젝션 장치의 내부 구성을 나타내는 블록도이다.
도 10을 참고하면, 착용형 프로젝션 장치는 인식부(100), 초점 제어부(200), 연산 제어부(300) 및 초점 제어 장치(500)을 포함한다. 여기서, 인식부(100)는 카메라부(110), 프로젝터부(120), 투사부(도 2의 130) 및 센서부(140)를 포함한다.
먼저, 프로젝터부(120)는 특정 영상을 투사체에 출력한다. 이때, 투사부(130)는 특정 패턴의 적외선 패턴광을 프로젝터부(120)에 의해 특정 영상이 출력된 영역인 투사 영역으로 출력한다.
카메라부(110)는 투사부(130)에서 적외선 패턴광을 출력한 경우에 프로젝터부(120)에 의해 투사체에 출력된 특정 영상을 촬영한다.
연산 제어부(300)는 카메라부(110)에서 촬영한 결과를 토대로 초점 거리를 연산하고, 연산 결과에 대응하는 초점 조절 신호를 초점 제어 장치(500)로 전달한다. 여기서, 초점 제어 장치(500)는 자동으로 초점을 제어하는 자동 초점 제어부에 해당할 수 있다.
초점 제어 장치(500)는 초점 조절 신호에 대응하게 초점의 위치값을 변환한다. 다음, 초점 제어 장치(500)는 변환한 위치값을 연산 제어부(300)에 제공한다.
착용형 프로젝션 장치의 초점은 연산 제어부(300)에서 초점 조절 신호를 초점 제어 장치(500)로 전달함으로써 초점을 제어할 뿐만 아니라, 초점 제어부(200)에 의해 수동으로 조절할 수 있다. 예를 들어, 사용자가 버튼(예를 들어, 도 9의 초점 제어부(200)가 포함하는 수동 초점 조절 조작부(210 및 220)) 조작 등을 통해 수동으로 초점을 조절할 수 있다.
또한, 연산 제어부(300)는 초점 제어 장치(500)의 리미트 센서(530 및 520) 에서 센싱값이 검출되는 경우에 초점 조절 신호를 초점 제어 장치(500)로 전달하지 못하도록 제어함으로써, 과부하 및 오류 발생을 방지할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 착용형 프로젝션 장치는 사용자의 신체에 착용하는 형태이므로 배터리부(400)의 전원을 효율적으로 관리할 필요가 있다. 따라서, 본 발명의 실시예에 따른 센서부(140)는 착용형 프로젝션 장치의 전면에 위치하여 사용자의 손을 감지한다.
배터리부(400)는 센서부(140)의 감지 결과에 따라 절전상태에서 정상상태로 또는 정상상태에서 절전상태로 동작 상태를 전환한다. 여기서, 절전상태는 배터리부(400)에서 전원을 공급하지 않는 상태이고, 정상상태는 배터리부(400)에서 전원을 정상적으로 공급하는 상태이다.
도 11과 같이, 사용자가 손을 착용형 프로젝션 장치의 전면에 가까이 댔다가 떼면 배터리부(400)가 절전상태에서 정상상태로 전환한다. 다음, 사용자가 다시 손을 착용형 프로젝션 장치의 전면에 가까이 댔다가 떼면 배터리부(400)가 정상상태에서 절전상태로 전환한다.
이와 같은, 본 발명의 실시예에 따른 센서부(140)는 근접센서(proximity sensor)일 수 있으며, 이에 한정되지 않는다.
이상에서와 같이 도면과 명세서에서 최적의 실시예가 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
100; 인식부 110; 카메라부
120; 프로젝터부 120A; 렌즈 이동 레버
130; 투사부 140; 센서부
200; 초점 제어부 210 및 220; 수동 초점 조절 조작부
300; 연산 제어부 400; 배터리부
500; 초점 제어 장치 510; 하우징
520 및 530; 리미트 센서 540; 렌즈부 이동자
540A; 렌즈부 이동자의 돌출된 홈 550; 초소형 모터

Claims (8)

  1. 프로젝션 컴퓨터의 특정 영상을 출력하는 프로젝터부;
    상기 특정 영상이 출력되는 투사 영역에 적외선 패턴광을 출력하는 투사부;
    상기 투사 영역을 촬영하여 영상을 획득하는 카메라부;
    상기 카메라부에서 획득한 영상을 토대로 초점 거리를 연산하고, 상기 초점 거리에 대응하는 초점 조절 신호를 생성하는 연산 제어부; 및
    상기 초점 조절 신호에 대응하게 초점의 위치값을 변환하는 자동 초점 제어부
    를 포함하는 착용형 프로젝션 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 프로젝터부, 투사부 및 카메라부를 일체형 모듈로 구성하는 것을 특징으로 하는 착용형 프로젝션 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 일체형 모듈은
    상기 착용형 프로젝션 장치의 전면에 위치하는 근접 센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 착용형 프로젝션 장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 근접 센서는
    근접 여부를 감지하여, 감지 결과에 따라 상기 착용형 프로젝션 장치의 전원 공급 상태를 제어하는 것을 특징으로 하는 착용형 프로젝션 장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 자동 초점 제어부는
    상기 연산 제어부로부터 전달받은 초점 조절 신호에 따라 렌즈부 이동자를 선형으로 운동시키는 초소형 모터;
    상기 렌즈부 이동자의 양쪽 끝에 위치하는 리미트 센서; 및
    상기 초소형 모터, 렌즈부 이동자 및 리미트 센서를 결합하는 하우징
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 착용형 프로젝션 장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 연산 제어부는
    상기 자동 초점 제어부의 리미트 센서에서 센싱값이 검출되는 경우에 상기 초점 조절 신호를 상기 자동 초점 제어부로 전달하지 못하도록 제어하는 착용형 프로젝션 장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 프로젝터부, 투사부 및 카메라부를 포함하는 일체형 모듈은 세로 방향으로 중심을 관통하는 축을 중심으로 회전하고,
    상기 초점 제어부는 좌우 방향으로 중심을 관통하는 축을 중심으로 회전하고,
    상기 연산 제어부는 상하 방향으로 중심을 관통하는 축을 중심으로 회전하는 것을 특징으로 하는 착용형 프로젝션 장치.
  8. 청구항 1에 있어서,
    사용자가 수동으로 초점을 조절할 수 있도록 하는 수동 초점 조절 조작부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 착용형 프로젝션 장치.
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