KR20140144617A - 공간 영상 투영 장치 - Google Patents

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Abstract

공간 영상 투영 장치는 영상을 디스플레이하는 디스플레이부, 복수의 프리즘이 연결되어 상기 각 프리즘의 일 측면이 하나의 면을 이루는 형상이고, 상기 프리즘을 통해 사용자가 영상을 인식할 수 있는 미리 지정된 위치로 상기 영상에 상응하는 빛을 굴절시키는 프리즘 어레이를 포함한다.

Description

공간 영상 투영 장치{APPARATUS FOR PROJECTING SPACE IMAGE}
본 발명은 공간 영상 투영 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 공간 영상을 투영부를 통해 공간 상에 투영하는 기술에 관한 것이다.
공간 영상이란 2차원 평면 영상과는 달리 깊이를 표현한다. 공간 영상을 사람의 양안이 인식할 경우, 사람은 입체감을 느낄 수 있다.공간 영상 투영 장치는 상술한 바와 같은 공간 영상을 투영하여 사람에게 실물을 보는 것 같은 입체감을 제공한다.공간 영상 투영을 위한 방법으로는 편광 방식, 셔터글래스 방식, 시차 장벽(parallax barrier), 렌티큘러(lenticular) 등을 이용한 3D 디스플레이 기술이 적용되고 있으나 이러한 방법은 입체 영상을 보기 위해 특수 안경을 써야 하거나 안경을 쓰지 않더라도 시야각이 제한되는 문제가 있다.공간 영상 투영을 위한 다른 방법으로 볼록렌즈, 오목거울, 반투과 거울 등을 이용하는 방법이 적용되고 있다. 하지만 볼록렌즈, 오목 거울을 사용하는 경우 영상이 화면 밖으로 나와 손으로 만질 수 있다는 장점이 있지만 시야각이 제한되는 문제가 발생한다. 다른 접근 방법으로 반투과 거울을 사용하는 방법이 사용되고 있지만 이 방법은 사용자의 방향에 공간영상을 투사하는 모니터가 존재하여 사용자가 이 모니터를 보게 되면 효과가 떨어지게 되고, 반투과 거울도 45도 각도로 구성하여야 하는 등 구조상 많은 제약을 가지고 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 공간상에 투영된 영상을 볼 수 있는 장치 및 방법을 제공하는데 있다.
또한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 수직으로 배치되어 공간 활용도를 높인 스크린에 의해 공간상에 투영된 영상을 볼 수 있는 장치 및 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 영상을 디스플레이하는 디스플레이부; 및 복수의 프리즘이 연결되어 상기 각 프리즘의 일 측면이 하나의 면을 이루는 형상이고, 상기 프리즘을 통해 사용자가 영상을 인식할 수 있는 미리 지정된 위치로 상기 영상에 상응하는 빛을 굴절시키는 프리즘 어레이를 포함하는 공간 영상 투영 장치가 제공된다.
상기 각 프리즘의 일 측면이 연결되어 이루는 하나의 면은 상기 디스플레이부의 평면과 수직일 수 있다.
상기 프리즘 어레이는 상기 디스플레이부와 사용자가 영상을 인식할 수 있는 미리 지정된 위치의 사이에 위치할 수 있다.
상기 사용자가 영상을 인식할 수 있는 미리 지정된 위치는 복수로 존재하고, 상기 사용자가 영상을 인식하도록 미리 지정된 위치 별 하나 이상의 상기 프리즘 어레이를 포함할 수 있다.
상기 프리즘 어레이는 투명막 상에 동일한 크기 및 모양을 가지는 복수의 프리즘이 연속적으로 인접하게 배치된 것일 수 있다.
상기 프리즘 어레이는 상기 디스플레이부의 측면에 접하거나 상기 디스플레이부 상에 위치하거나, 상기 디스플레이부와 이격되어 위치할 수 있다.
상기 프리즘 어레이는 상기 각 프리즘의 일 측면이 연결되어 이루는 하나의 면의 일측 모서리와 타측 모서리를 연결한 원통형 형상일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 공간에 투영된 영상을 볼 수 있도록 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 전방향에서 공간 영상을 볼 수 있도록 할 수 있다.
도 1은 종래의 공간 영상 투영 장치를 예시한 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 공간 영상 투영 장치를 예시한 도면.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 공간 영상 투영 장치의 프리즘 어레이를 예시한 도면.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 공간 영상 투영 장치의 프리즘을 제조하는 과정을 예시한 도면.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 프리즘 어레이를 포함하는 공간 영상 투영 장치를 예시한 도면.
그림 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 프리즘 어레이를 포함하는 공간 영상 투영 장치를 예시한 도면.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시 형태에 대하여 구체적으로 설명한다. 본 명세서의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 명세서의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한 본 발명의 실시예에 나타나는 구성부들은 서로 다른 특징적인 기능들을 나타내기 위해 독립적으로 도시되는 것으로, 각 구성부들이 분리된 하드웨어나 하나의 소프트웨어 구성단위로 이루어짐을 의미하지 않는다. 즉, 각 구성부는 설명의 편의상 각각의 구성부로 나열하여 포함한 것으로 각 구성부 중 적어도 두 개의 구성부가 합쳐져 하나의 구성부로 이루어지거나, 하나의 구성부가 복수 개의 구성부로 나뉘어져 기능을 수행할 수 있고 이러한 각 구성부의 통합된 실시예 및 분리된 실시예도 본 발명의 본질에서 벗어나지 않는 한 본 발명의 권리범위에 포함된다.
또한, 일부의 구성 요소는 본 발명에서 본질적인 기능을 수행하는 필수적인 구성 요소는 아니고 단지 성능을 향상시키기 위한 선택적 구성 요소일 수 있다. 본 발명은 단지 성능 향상을 위해 사용되는 구성 요소를 제외한 본 발명의 본질을 구현하는데 필수적인 구성부만을 포함하여 구현될 수 있고, 단지 성능 향상을 위해 사용되는 선택적 구성 요소를 제외한 필수 구성 요소만을 포함한 구조도 본 발명의 권리범위에 포함된다.
도 1은 종래의 공간 영상 투영 장치를 예시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 종래의 공간 영상 투영 장치는 반투과 거울 기반의 공간 영상 투영 장치이다. 공간 영상 투영 장치의 디스플레이 패널(110)은 영상(120)을 디스플레이한다. 영상(120)은 경로 A(130)와 같이 반투과 거울(160)을 통하여 반사되고 사용자의 눈(180)으로 투사된다. 사용자는 직선으로 들어오는 빛을 경로 B(140)로부터 온 것으로 인식을 하게 되어 영상이 공간상에 투영된 것처럼 인식한다. 이하, 사용자가 인식하는 위치의 영상을 공간 영상(150)이라 지칭하도록 한다. 상술한 종래의 공간 영상 투영 장치는 사용자가 경로 C(170)를 통하여 디스플레이 패널(110)에서 투사되는 빛을 직접 볼 수 있게 되고 이로 인해 공간영상(150)에 대한 사실감이 떨어진다. 또한 구조적인 이유로 종래의 공간 영상 투영 장치의 디스플레이 패널(110)의 크기(d)가 사용자와 공간 영상간의 거리에 영향을 미친다. 또한 종래의 공간 영상 투영 장치는 반투과 거울(160)을 사용하기 때문에 투영된 공간영상(150) 이외에 반투과 거울 뒤의 배경이 그대로 비쳐서 보이게 된다. 이로 인하여 실 공간상에 영상이 떠 있는 효과가 발생할 수 있지만, 배경이 너무 밝아지거나 디스플레이 패널의 밝기가 떨어지게 되면, 디스플레이 패널로부터 투사되는 영상의 밝기가 상대적으로 떨어져 영상이 잘 보이지 않는 문제가 발생한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 공간 영상 투영 장치를 예시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 공간 영상 투영 장치는 디스플레이부(210) 및 프리즘 어레이(220)를 포함한다.
디스플레이부(210)는 영상을 디스플레이하여 상부로 빛을 투사한다. 이 때, 상부로 투사된 빛은 디스플레이부(210)의 시야각에 따라 여러 방향으로 직진한다. 투사된 빛 중 프리즘 어레이(220)를 향하는 빛은 경로 D(230)와 같이 프리즘 어레이(220)에서 굴절되어 사용자의 방향으로 향한다. 이 때, 사용자는 경로 D(230)를 통해 투사된 빛을 경로 C(240)를 통해 투사된 것 과 같이 인식한다.
디스플레이부(210)는 일반적인 2D 디스플레이를 비롯하여 각 방향의 영상을 투사할 수 있는 디스플레이 패널을 포함하거나, 체적 영상을 표현할 수 있는 체적 영상 디스플레이 기기일 수 있다.
프리즘 어레이(220)는 복수의 동일한 형상을 가지는 프리즘이 서로 연결되어, 연결된 프리즘의 각 일 측면이 하나의 면(이하, 어레이 면이라 지칭)을 형성하는 형상의 구조물이다. 프리즘 어레이(220)는 사용자가 공간 영상을 볼 수 있는 위치(180)와 디스플레이부(210)의 사이에 위치한다. 또한 프리즘 어레이(220)의 어레이 면은 디스플레이부(210)의 평면과 수직인 방향일 수 있다. 이 때, 프리즘 어레이(220)는 디스플레이부(210)의 측면에 접하거나 디스플레이부(210) 상에 위치하거나, 디스플레이부(210)와 이격되어 위치할 수 있다.
이 때, 프리즘 어레이(220)의 형상 및 배치되는 위치는 다양하게 변형될 수 있으며, 이하 도 3 내지 도 6을 참조하여 프리즘 어레이(220)의 형상 및 제조 과정을 설명하도록 한다.
또한, 프리즘 어레이(220)는 단일 프리즘으로 대체될 수 있으나 프리즘의 크기가 커지게 되면 프리즘의 두께가 두꺼워 지고 무게가 무거워 지는 문제가 발생하게 된다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 공간 영상 투영 장치의 프리즘 어레이를 예시한 도면이고, 도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 공간 영상 투영 장치의 프리즘을 제조하는 과정을 예시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 따른 프리즘 어레이(220)는 평면의 투명막(310) 및 동일한 크기와 모양을 가진 복수의 프리즘(320)을 포함한다. 이 때, 복수의 프리즘(320)은 투명막(310) 상에 서로 연속적으로 인접하게 배치되도록 연결될 수 있다.
도 4 를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 프리즘 어레이(220)는 도 4a의 단일 프리즘의 빗면의 내부에 계단층이 형성되도록 도 4b와 같이 단일 프리즘의 내부를 절삭하여 도 4c에 예시된 복수의 소형 프리즘을 제조할 수 있다.
또한 프리즘 어레이(220)는 당해 프리즘 어레이(220)와 동일한 광학 특성을 가지는 홀로그램 광학 소자, 회절 광학 소자 등으로 대체될 수 있음은 당업자에게 자명하다.
따라서, 프리즘 어레이(220)는 단일 프리즘에 비해 부피가 작고 가벼워 설치 공간의 제약이 적다. 또한, 프리즘 어레이(220)는 무게가 가벼워 공간 영상 투영 장치 전체의 무게를 줄이고, 소형화시킬 수 있다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 프리즘 어레이를 포함하는 공간 영상 투영 장치를 예시한 도면이다.
그림 5를 참조하면, 본 발명의 제2 실시예에 따른 프리즘 어레이는 도 1내지 도 4를 참조하여 상술한 본 발명의 제1 실시예에 따른 공간 영상 투영 장치에서 프리즘 어레이(220)를 디스플레이부(210)의 4개의 측면에 배치한 장치이다. 따라서 사용자는 서로 다른 방향에서 공간 영상을 인식할 수 있다. 또한, 도 5와는 달리 프리즘 어레이(220)의 수가 3개 또는 5개 이상으로 디스플레이부(210)의 측면 또는 상측면에 배치되도록 변경될 수 있음은 당업자에게 자명하다.
그림 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 프리즘 어레이를 포함하는 공간 영상 투영 장치를 예시한 도면이다.
본 발명의 제3 실시예에 따른 프리즘 어레이는 도 3 및 도 4를 참조하여 상술한 프리즘 어레이의 일측 모서리와 타측 모서리가 연결되어 원통형이 되는 형상의 프리즘 어레이이다.
도 5를 참조하여 전술한 본 발명의 제2 실시예에 따른 공간 영상 투영 장치는 프리즘 어레이 간의 경계 부분에서 영상이 꺽여 보이는 현상이 나타나게 되지만 본 발명의 제3 실시예에 따른 프리즘 어레이(220)는 원통형이기 때문에 꺽여 보이는 현상이 없는 장점이 있다.
상술한 실시예는 다양한 양태의 예시들을 포함한다. 다양한 양태들을 나타내기 위한 모든 가능한 조합을 기술할 수는 없지만, 해당 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자는 다른 조합이 가능함을 인식할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명은 이하의 특허청구범위 내에 속하는 모든 다른 교체, 수정 및 변경을 포함한다고 할 것이다.

Claims (7)

  1. 영상을 디스플레이하는 디스플레이부; 및
    복수의 프리즘이 연결되어 상기 각 프리즘의 일 측면이 하나의 면을 이루는 형상이고, 상기 프리즘을 통해 사용자가 영상을 인식할 수 있는 미리 지정된 위치로 상기 영상에 상응하는 빛을 굴절시키는 프리즘 어레이
    를 포함하는 공간 영상 투영 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 각 프리즘의 일 측면이 연결되어 이루는 하나의 면은 상기 디스플레이부의 평면과 수직인 것을 특징으로 하는 공간 영상 투영 장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 프리즘 어레이는 상기 디스플레이부와 사용자가 영상을 인식할 수 있는 미리 지정된 위치의 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 공간 영상 투영 장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 사용자가 영상을 인식할 수 있는 미리 지정된 위치는 복수로 존재하고,
    상기 사용자가 영상을 인식하도록 미리 지정된 위치 별 하나 이상의 상기 프리즘 어레이를 포함하는 것을 특징으로 하는 공간 영상 투영 장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 프리즘 어레이는 투명막 상에 동일한 크기 및 모양을 가지는 복수의 프리즘이 연속적으로 인접하게 배치된 것을 특징으로 하는 공간 영상 투영 장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 프리즘 어레이는 상기 디스플레이부의 측면에 접하거나 상기 디스플레이부 상에 위치하거나, 상기 디스플레이부와 이격되어 위치하는 것을 특징으로 하는 공간 영상 투영 장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 프리즘 어레이는 상기 각 프리즘의 일 측면이 연결되어 이루는 하나의 면의 일측 모서리와 타측 모서리를 연결한 원통형 형상인 것을 특징으로 하는 공간 영상 투영 장치.
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