KR100787606B1 - screen structure for rear projection-type and multi-display apparatus for rear projection-type using the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 후면 투사 방식의 다중 영상 장치와 이에 사용되는 스크린 구조에 관한 것으로서, 가상현실과 컴퓨터를 이용한 조종시뮬레이션 등의 응용분야에서 관찰자(4)의 모든 시야를 커버할 수 있도록 후면투사 방식의 프로젝터와 다면체 구조의 스크린을 이용하여 입체적인 커다란 하나의 구형의 영상을 생성함으로써 가상 시뮬레이션 등의 응용분야에서 관찰자(4)들에게 컴퓨터가 제공하는 가상환경에 몰입할 수 있는 선명하고 실감적인 시각정보를 제공할 수 있다.The present invention relates to a rear-projection multiple imaging device and a screen structure used therein. The present invention relates to a rear-projection type projector that can cover all fields of view of an observer (4) in applications such as virtual reality and computer controlled steering simulation. By creating a three-dimensional large spherical image using a polyhedral and polyhedral screen, it provides observers 4 with vivid and realistic visual information that can be immersed in the virtual environment provided by the computer in applications such as virtual simulation. can do.
후면투사용 스크린, 다면체 구조, 구형의 영상 Rear projection screen, polyhedron structure, spherical image
Description
도 1은 종래의 정사각형의 스크린 조각들을 정육면체로 이어 붙여 각각의 스크린에 프로젝터를 후면 투사하는 구조도,1 is a structural diagram of rear projection of a projector on each screen by connecting conventional square screen pieces to a cube;
도 2는 본 발명에 사용되는 스크린 구조 중 정오각형과 정육각형의 스크린 조각들을 축구공 형태로 이어 붙여 각각의 스크린에 프로젝터를 후면 투사하는 구조도,2 is a structure diagram of projecting the projector on the back of each screen by connecting the screen pieces of the regular pentagon and the hexagon of the screen structure used in the present invention in the form of a soccer ball,
도 3은 도 2의 축구공 형태의 스크린 구조 일부를 나타내는 구조도,3 is a structural diagram showing a part of a screen structure in the form of a soccer ball of FIG.
도 4는 본 발명에 사용되는 스크린 구조 중 사각형의 스크린 조각들을 deltoidal hexecontahedron 형태로 이어 붙여 각각의 스크린에 프로젝터를 후면 투사하는 구조도,4 is a structural diagram of rear projection of the projector on each screen by connecting rectangular screen pieces of the screen structure used in the present invention in the form of deltoidal hexecontahedron;
도 5은 본 발명에 사용되는 스크린 구조 중 오각형의 스크린 조각들을 pentagonal hexecontahedron 형태로 이어 붙여 각각의 스크린에 프로젝터를 후면 투사하는 구조도,5 is a structural diagram of rear projection of the projector on each screen by connecting pentagonal screen fragments in the form of pentagonal hexecontahedron among the screen structures used in the present invention;
도 6에서 (a)는 정사각형 스크린조각과 4:3비율의 직사각형 스크린 조각의 비교도, (b)는 정육각형 스크린조각과 4:3 비율의 직사각형 스크린 조각의 비교도, (c)는 정오각형 스크린조각과 4:3비율의 직사각형 스크린 조각의 비교도, (d)는 도 4와 같은 deltoidal hexecontahedron에 사용되는 사각형 스크린조각과 4:3비율의 직사각형 스크린 조각의 비교도, (e)는 도 5와 같은 pentagonal hexecontahedron에 사용되는 오각형 스크린조각과 4:3비율의 직사각형 스크린 조각의 비교도,In Figure 6 (a) is a comparison of the square screen pieces and 4: 3 ratio rectangular screen pieces, (b) is a comparison of the square screen pieces and 4: 3 ratio rectangular screen pieces, (c) is a regular screen Fig. 4 shows a comparison between the pieces and 4: 3 ratio rectangular screen pieces, and (d) shows the comparison of the rectangular screen pieces used in the deltoidal hexecontahedron as shown in Fig. 4 with the 4: 3 ratio rectangle screen pieces. Comparison of pentagonal screen pieces and 4: 3 ratio rectangular screen pieces used in the same pentagonal hexecontahedron,
도 7은 본 발명에 따른 후면투사용 다중 영상 장치에 있어서 프로젝터에서 빔이 스크린과 스커트(9)에 투사되는 모습을 보여주는 단면도이다.FIG. 7 is a cross-sectional view of a projector projecting a beam onto a screen and a
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
1: 프로젝터 2: 프로젝터에서 나가는 투사 빔1: Projector 2: Projection beam exiting the projector
3: 정사각형 스크린 조각 4: 관찰자3: square screen piece 4: observer
5: 정오각형 스크린 조각 6: 정육각형 스크린 조각5: regular hexagonal screen engraving 6: regular hexagonal screen engraving
7: deltoidal hexecontahedron에 사용되는 사각형 스크린 조각7: square screen piece used for deltoidal hexecontahedron
8: pentagonal hexecontahedron에 사용되는 사각형 스크린 조각8: rectangular screen pieces used in pentagonal hexecontahedron
9: 스커트 10: 스크린 조각9: skirt 10: screen piece
본 발명은 후면투사용 스크린 구조와 이를 이용한 후면투사 방식의 다중 영 상 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 평면형태가 아닌 관찰자의 전 시야를 커버할 수 있도록 오목한 형태의 입체적인 스크린 구조를 갖고, 이 스크린 위에 커다란 하나의 화면을 형성하기 위해 후면투사방식의 디스플레이 장치들이 입체적으로 배열된 다중 영상 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a rear projection screen structure and a rear projection type multi-image apparatus using the same, and more particularly, to have a concave three-dimensional screen structure to cover the entire field of view of the observer, not a planar form, The present invention relates to a multi-imaging device in which rear projection display devices are three-dimensionally arranged to form a large screen on the screen.
프로젝터를 이용한 최근의 영상장치들에 있어서 다음 두 가지 방향의 개발내용이 중요시되고 있다. 첫째는 대규모이면서 고화질의 영상을 만들어 내려는 노력이다. 하나의 영상을 다수의 관찰자들에게 제공하고자 할 때, 필연적으로 화면이 커져야한다. 그런데 프로젝터를 이용한 영상장치에서 화면이 커지면 두 가지 문제점이 발생한다. 하나는 화면을 크게 하려면 프로젝터에서 스크린을 멀리 놓아야하는데 이때 스크린에 투사되는 단위면적당 빛의 양이 줄어들어 전체적으로 화면이 어두워진다. 다른 하나는 프로젝터의 해상도가 고정되어있기 때문에 화면이 커질수록 적정 관찰거리는 멀어져야한다. 만일 커다란 화면에 가까이 간다면 굵은 크기의 픽셀들이 구별되어 화면이 선명하게 보이지 않을 것이다. 이러한 문제들을 해결하기 위하여, 프로젝터들을 격자형태로 쌓아서 각 프로젝터들이 만드는 영상조각을 모아서 커다란 하나의 화면을 구성하게 하는 방법들이 제시되고 있다.In recent imaging devices using projectors, the development of two directions has been important. First is the effort to produce large-scale, high-quality images. When you want to provide a single image to multiple observers, the screen must inevitably be larger. However, two problems occur when the screen is enlarged in the image device using the projector. One is to keep the screen away from the projector in order to enlarge the screen, which reduces the amount of light per unit area projected on the screen, resulting in an overall dark screen. On the other hand, because the projector's resolution is fixed, the larger the screen, the farther the viewing distance should be. If you get close to a big screen, the bold pixels will be distinguished and the screen won't look clear. In order to solve these problems, a method of stacking projectors in a grid form and collecting pieces of images made by each projector to form a large screen is proposed.
둘째는 관찰자를 컴퓨터에서 만들어낸 가상의 시뮬레이션 환경에 몰입시키기 위해 인간이 볼 수 있는 모든 시야를 커버하는 커다란 화면을 만들어 내려는 노력이다. 인간의 시야각은 180°를 넘어가기 때문에 평면형태의 화면으로 목적달성이 불가능하다. 평면형태를 아무리 넓힌다 하더라도 시야각이 180°를 넘어갈 수 없으며, 관찰자로부터 가까운 곳의 화면과 먼 곳의 화면 사이의 왜곡이 심하기 때문이다. 결국 모든 시야를 커버하기 위해서는 관찰자의 시점을 중심으로 영상을 굽히는 것이 좋을 것이다. Second, to immerse the observer into a virtual simulation environment created by a computer, an effort is made to create a large screen that covers all human vision. Since the human viewing angle exceeds 180 °, it is impossible to achieve its purpose with a flat screen. No matter how wide the planar view is, the viewing angle cannot exceed 180 ° and the distortion between the screen near and far away from the viewer is severe. In the end, it would be better to bend the image around the viewer's point of view to cover the entire field of view.
그런데 관찰자가 한명일 경우 시야를 커버하는 최적의 방법은 고글과 같이 두 눈보다 조금 큰 화면을 만들어 두 눈을 감싸면 되지만, 관찰자가 여럿이거나 비행기 콕핏내 조종 시뮬레이션과 같은 경우 커다란 화면이 필요해진다. 큰 화면이 필요할 경우 프로젝터를 사용하여 큰 화면을 만들어 낼 수 있는데 이때 하나의 프로젝터는 단순히 평면영상을 만들어 내므로 굽혀진 영상을 만들어 내는데 어려움이 있다. 따라서 굽혀진 영상을 만들기 위해서는 여러 대의 프로젝터를 이용해야만 한다. 또한 굽혀진 영상을 구성할 때 관찰자의 시점이 고정되어 있는지 자유스러운가에 따라 두 가지 방식이 있다. 고정 시점인 경우 인간의 한계 시야각인 수평 180°+α정도와 수직 120°+α정도를 커버하는 영상만으로 충분하다. 그러나 관찰자가 자유시점인 경우 거의 모든 방향을 커버하는 구와 같은 형태의 영상화면이 필요하게 된다.However, the best way to cover a field of view if you have only one observer is to create a slightly larger screen than goggles, such as goggles, to cover the two eyes, but if you have multiple observers or a pilot simulation in an airplane cockpit, you need a large screen. If a large screen is required, a projector can be used to produce a large screen. At this time, one projector produces a flat image, which makes it difficult to produce a bent image. Therefore, to produce bent images, several projectors must be used. In addition, there are two methods depending on whether the observer's viewpoint is fixed or free when constructing a bent image. In the case of a fixed point of view, an image that covers about 180 ° + α horizontal and 120 ° + α vertical, which is the limit viewing angle of a human, is sufficient. However, when the observer is in the free view, a video image like a sphere covering almost all directions is required.
위에서 소개한 두 가지 방향 모두 프로젝터들을 입체적으로 쌓아올려 구성하는 방법을 요구하고 있다. 그런데 프로젝터를 스크린의 전면부에, 즉 관찰자와 같은 위치에서 스크린을 향해 투사한다면 프로젝터들이 스크린의 영상을 관찰하는 것 이 방해하는 문제가 발생하므로 후면투사 방식이 선호될 것이다.Both directions require a method of three-dimensional stacking of projectors. However, if the projector is projected toward the screen in front of the screen, that is, at the same position as the observer, the rear projection method will be preferred because there is a problem that prevents the projectors from observing the image on the screen.
프로젝터는 프로젝터로부터 나오는 영상이 4:3 또는 16:9 비율의 직사각형 형태라는 특징을 갖는다. 이러한 직사각형 영상은 격자형태로 쌓아올려 대규모 영상을 쉽게 구성할 수 있지만, 입체적으로 굽혀있는 오목한 형태의 영상을 빈 공간 없이 구성하는 것은 어렵다.The projector is characterized in that the image coming from the projector is rectangular in the form of 4: 3 or 16: 9. Such rectangular images can be easily stacked in a grid to form a large-scale image, but it is difficult to construct a concave-shaped image that is three-dimensionally curved without empty space.
입체적으로 굽혀있는 오목한 영상을 구성하는 종래의 방법 중 가장 보편적인 것은, 도 1과 같이 정사각형의 스크린조각(3) 6개를 서로 이어 붙여 정육면체를 만드는 방법이다. 직사각형(9) 영상에서 정사각형의 영상으로 잘라낸 다음 이를 정사각형 스크린 조각(3)에 투사하는 것이 필요하다. 이러한 정육면체 스크린 구조 내에 보통 성인 한, 두 명이 관찰자(4)로 들어가게 되면 화면의 크기가 너무 커져 영상의 선명도가 떨어지는 단점이 있다. The most common method of constructing a concave image that is three-dimensionally curved is a method of making a cube by connecting six
미국특허(US 5949576)를 살펴보면, 입체적인 영상을 구성하기 위해 스크린을 직사각형의 모양에서 사다리꼴(Trapezoid)형태로 축소하여 이들을 이어붙인 이글루와 같은 입체적인 격자구조를 사용하는 방법을 제시하였다. 그러나 사다리꼴 조각만으로 고정시점 관찰자의 시야를 커버하는 것이 일부 가능하지만 모든 시야를 완벽히 감쌀 수 있는 입체 구조물을 만들어 낼 수 없다.Looking at the US patent (US 5949576), a method of using a three-dimensional lattice structure, such as an igloo that is connected to them by reducing the screen from a rectangular shape to a trapezoid shape in order to construct a three-dimensional image. However, it is possible to cover the field of view of a fixed-point observer only with trapezoidal pieces, but it is not possible to create a three-dimensional structure that can completely cover all fields of view.
따라서 본 발명의 목적은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 본 발명의 목적은 입체적인 영상 화면을 구성하기 위해 여러 가지 다각형들로 구성된 완전 구형의 다면체 구조들을 도입하여 스크린을 구성함으로써 관찰자의 시야를 모두 커버할 수 있는 효율적인 스크린 구조를 제공하는 것이다. Accordingly, an object of the present invention is to solve the above-described problems of the prior art, an object of the present invention is to observe the viewer by constructing a screen by introducing a fully spherical polyhedral structure consisting of a variety of polygons to construct a three-dimensional image screen It is to provide an efficient screen structure that can cover all of the field of view.
한편, 본 발명의 다른 목적은 고정시점이나 자유시점 관찰자의 시야를 모두 커버하는 입체적인 영상 화면을 구성하기 위해 구형 입체구조물을 구성할 수 있도록 스크린을 구성한 후면 투사방식의 다중 영상 장치를 제공하는 것이다.On the other hand, another object of the present invention is to provide a rear projection multi-imaging device in which the screen is configured to form a spherical three-dimensional structure in order to configure a three-dimensional image screen covering both the fixed point or free view observer's field of view.
한편, 본 발명의 또 다른 목적은 하나의 구형 화면의 경우 화면을 보다 크게 할 경우 선명도가 떨어질 수 있는데, 이러한 화면의 크기에 따른 구형 화면의 선명도를 유지하는 후면 투사방식의 다중 영상 장치를 제공하는 것이다.On the other hand, another object of the present invention is to reduce the sharpness when the screen is larger than one spherical screen, to provide a multi-projection image of the rear projection method to maintain the sharpness of the spherical screen according to the size of the screen will be.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 후면투사용 스크린 구조체의 스크린 구조는 완전 구형의 Cube, Truncated icosahedron, Deltoidal hexecontahedron 및 pentagonal hexecontahedron 다면체 중 하나인 것을 특징으로 한다.The screen structure of the rear projection screen structure of the present invention for achieving the above object is characterized in that one of the fully spherical Cube, Truncated icosahedron, Deltoidal hexecontahedron and pentagonal hexecontahedron polyhedron.
한편, 본 발명의 후면 투사방식의 다중 영상 장치는 구형 입체 구조물로 형성되어 관찰자의 시야를 모두 커버하는 다수 개의 후면투사용 스크린과, 상기 후면투사용 스크린의 후면부위에 영상을 투사하는 다수 개의 프로젝터를 포함한다.On the other hand, the multi-projection apparatus of the rear projection method of the present invention is formed of a spherical three-dimensional structure to cover a plurality of rear projection screen covering the viewer's field of view, and a plurality of projectors for projecting the image on the rear portion of the rear projection screen Include.
또한, 후면 투사방식의 다중영상 장치는 후면투사용 스크린을 구성하는 각 스크린 조각들 사이에 삽입되어 스크린을 지지하고, 스크린에 투사되는 영상 중 필요 없는 부분을 차단하는 스커트를 더 포함한다.In addition, the multi-projection apparatus of the rear projection method further includes a skirt inserted between the screen pieces constituting the rear projection screen to support the screen and to block unnecessary portions of the image projected on the screen.
또한, 후면투사용 스크린의 구조는 출입이 가능하도록 평면 다각형 스크린 조각들이 서로 이어 붙여 형성된 완전 구형태의 Cube, Truncated icosahedron, Deltoidal hexecontahedron, pentagonal hexecontahedron를 포함하는 다면체인 것을 특징으로 한다. In addition, the structure of the rear projection screen is characterized by being a polyhedron including a fully spherical Cube, Truncated icosahedron, Deltoidal hexecontahedron, pentagonal hexecontahedron formed by joining flat polygon screen pieces to each other to allow access.
또한, 다수 개의 프로젝터는 후면투사용 스크린에 영상을 투사하기 위해 후면투사용 스크린구조와 동일한 Cube, Truncated icosahedron, Deltoidal hexecontahedron, pentagonal hexecontahedron의 다면체 형태를 가진다.In addition, many projectors have the same polyhedron as Cube, Truncated icosahedron, Deltoidal hexecontahedron, and pentagonal hexecontahedron, in order to project images onto the rear projection screen.
또한, 영상의 선명도를 위해서 다면체 형태의 후면투사용 스크린은 투사되는 영상과 같은 크기의 평면 다각형 스크린 조각들을 서로 이어 붙여 형성하거나, 하나의 영상을 분할하여 여러 대의 프로젝터로 투사하도록 구성한다.In addition, for the clarity of the image, the rear projection screen in the form of a polyhedron is formed by connecting pieces of flat polygonal screens having the same size as the projected image to be connected to each other, or by dividing one image and projecting it to several projectors.
우선, 본 발명에 따른 후면 투사 방식의 다중 영상 장치에 있어서, 관찰자의 모든 시야를 커버하기 위한 스크린을 구성하기 위해 기하학적 영상 배열 방법에 대해 설명한다. First, in the rear projection type multi-imaging device according to the present invention, a geometric image arranging method will be described in order to configure a screen for covering all views of an observer.
관찰자의 시야를 커버할 수 있는 방법에는 기하학적 영상 배열 방법이 있다. 그러나 관찰자의 모든 시야를 커버하는데 적당하고 다양한 기하학적 영상 배열 방법들이 모두 구형태의 입체적인 화면을 구현하는데 적당한 것은 아니다. 따라서 구형태의 입체적인 화면을 구현하는 보다 적당한 방법을 찾는 기준을 제시하면 다음과 같다. There is a geometric image arrangement method that can cover the viewer's field of view. However, various geometric image arrangement methods suitable for covering all the viewer's fields of view are not suitable for realizing a spherical three-dimensional screen. Therefore, the criteria for finding a more suitable way to implement a three-dimensional screen in the form of a sphere are as follows.
첫째 기하학적 구조를 구성하는데 필요한 다각형의 개수가 적을수록 좋다. 예를 들어, 삼각형, 사각형, 오각형의 3가지 종류의 다각형으로 이루어지는 rhombicosidodecahedron 보다는 오각형 한 종류로 이루어지는 pentagonal hexecontahedron 형태가 스크린 조각을 쉽게 얻어내고 구성하기 편리하다. 둘째, 기하학적 구조를 이루는 다각형의 모양이 프로젝터에서 투사되는 4:3 또는 16:9 비율의 직사각형 모양에 가까울수록 좋다. First, the fewer polygons needed to construct the geometry, the better. For example, the pentagonal hexecontahedron form, which is a pentagonal type rather than the rhombicosidodecahedron, which consists of three types of polygons: triangles, squares, and pentagons, is easier to obtain and construct screen fragments. Secondly, it is better if the geometric shape of the polygon is closer to the 4: 3 or 16: 9 rectangular shape projected from the projector.
앞서 언급했듯이, 직사각형만으로는 구형의 입체적인 기하학적 구조를 얻을 수 없으므로 직사각형 모양에서 약간의 희생이 필요하다. 투사되는 영상 중 실제로 사용되는 부분이 많을수록 효율적이므로 직사각형의 모양에 좀더 근접한 다각형의 기하하적 구조체가 필요하다. 삼각형 모양은 직사각형 모양과 비교시 유효면적이 매우 낮아 투사되는 영상의 손실이 크므로, 삼각형을 구성 다각형으로 포함하는 많은 구형의 기하학적 구조들은 적당하지 않은 형태로 분류된다. As mentioned earlier, rectangles alone do not provide a spherical three-dimensional geometry, so some sacrifice is necessary in the rectangular shape. Since the more parts actually used in the projected images, the more efficient they are. Therefore, a geometric structure of polygons is required that is closer to the shape of the rectangle. Compared with the rectangular shape, the triangular shape has a very low effective area, resulting in a large loss of the projected image. Therefore, many spherical geometries including triangles as constituent polygons are classified as inappropriate.
위와 같은 기준을 고려하여 몇 가지 다면체를 구성하는 다각형들을 4:3 비율의 직사각형과 유효면적을 비교하여 선별하면 표-1과 같다.In consideration of the above criteria, the polygons constituting some polyhedrons are selected by comparing 4: 3 ratio rectangles and effective areas.
[표-1] 4:3 비율의 직사각형과의 유효면적 비교[Table-1] Effective area comparison with 4: 3 ratio rectangle
상세하게, 도 6에서 (a)는 정사각형 스크린조각과 4:3비율의 직사각형 스크린 조각을 비교하고, (b)는 정육각형 스크린조각과 4:3 비율의 직사각형 스크린 조각을 비교하고, (c)는 정오각형 스크린조각과 4:3비율의 직사각형 스크린 조각을 비교하고, (d)는 도 4와 같은 deltoidal hexecontahedron에 사용되는 사각형 스크린조각과 4:3비율의 직사각형 스크린 조각을 비교하고, (e)는 도 5와 같은 pentagonal hexecontahedron에 사용되는 오각형 스크린조각과 4:3비율의 직사각형 스크린 조각을 비교하여 나타낸 것을 참조하여 표-1에 나타낸 유효면적 비율을 비교해보면, Cube를 이루는 정사각형의 유효면적 비율은 도 6(a)에서 볼 수 있듯이 4:3 직사각형 모양에서 3/4 만큼의 유효면적을 갖기 때문에 75%가 되고, 이는 다른 다각형들에 비해 가장 높은 수치이다. 정오각형과 정육각형으로 구성된 Truncated icosahedron(축구공 형태)는 구성이 복잡하지만 도 6(b)의 정육각형과 도 6(c)의 정오각형에 나타낸 바와 같이 정오각형과 정육각형과 4:3 직사각형 모양에 대해 유효면적 비율이 다른 다면체들보다 매우 높은 편이다. In detail, in FIG. 6, (a) compares a square screen piece to a 4: 3 ratio rectangular screen piece, (b) compares a square screen piece to a 4: 3 ratio rectangular screen piece, and (c) Comparing the pentagonal screen fragment and the 4: 3 ratio rectangular screen fragment, (d) compares the rectangular screen fragment used in the deltoidal hexecontahedron as shown in FIG. 4 with the 4: 3 ratio rectangular screen fragment, and (e) When comparing the pentagonal screen pieces used in the pentagonal hexecontahedron as shown in FIG. 5 and the rectangular screen pieces having a 4: 3 ratio, and comparing the effective area ratios shown in Table-1, the effective area ratios of the squares forming the cube are shown in FIG. As can be seen from 6 (a), it has 75% of the effective area in a 4: 3 rectangular shape, which is 75%, which is the highest value compared to other polygons. Truncated icosahedrons, which consist of regular and regular hexagons, are complex in construction, but for regular and hexagonal and 4: 3 rectangular shapes as shown in the regular hexagons of FIG. 6 (b) and the regular hexagons of FIG. 6 (c). The effective area ratio is much higher than that of other polyhedra.
좀더 복잡한 형태의 다면체 중에서 구형태의 입체적인 화면을 구현하는 기준에 적합한 Deltoidal hexecontahedron과 Pentagonal hexecontahedron은, 둘 중에서 도 6(e)에 나타낸 바와 같이 Pentagonal hexecontahedron을 구성하는 오각형의 유효면적 비율이 도 6(d)에 나타낸 Deltoidal hexecontahedron을 구성하는 사각형의 유효면적 비율보다 더 높아서 Pentagonal hexecontahedron이 Deltoidal hexecontahedron 보다 구형태의 화면 구현에 적합한 것임을 알 수 있다.Among the more complex polyhedrons, Deltoidal hexecontahedron and Pentagonal hexecontahedron, which are suitable for the standard for implementing a spherical three-dimensional image, have the effective area ratio of the pentagons constituting the Pentagonal hexecontahedron as shown in FIG. 6 (e). Pentagonal hexecontahedron is more suitable for the spherical screen than Deltoidal hexecontahedron because it is higher than the effective area ratio of the rectangle constituting Deltoidal hexecontahedron.
한 가지 더 고려될 사항은 영상의 선명도를 높이는 것이다. 일반적으로 관찰자가 들어갈 수 있는 다면체에서 구성하는 다각형의 수가 작은 경우 다각형 영상의 선명도가 떨어질 수 있다. 왜냐하면, 예를 들어, 6개의 다각형으로 구성된 정육면체는 관찰자가 들어가기 위해서는 한 변의 크기가 최소 2m 이상이 되어야하는데 하나의 프로젝터에 의해서 투사되는 가로세로 2m의 화면을 정육면체의 반경인 1m거리에서 보게 된다면 화면의 선명도가 매우 낮게 된다. 따라서 본 발명에서는 선명도를 높이기 위해 다면체를 구성하는 각 다각형 스크린을 분할하여 분할된 면을 각각 다른 프로젝터로 투사하도록 구성된다. One more consideration is to increase the sharpness of the image. In general, when the number of polygons constituting a polyhedron into which an observer can enter is small, the sharpness of the polygon image may be reduced. For example, a cube consisting of six polygons requires at least 2m of one side to enter the observer. If you see a 2m wide screen projected by one projector at a distance of 1m, the radius of the cube, The sharpness of is very low. Therefore, in the present invention, each polygonal screen constituting the polyhedron is divided to project the divided surfaces to different projectors in order to increase the sharpness.
이하, 본 발명에 따른 후면투사용 다중 영상 장치에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, a rear projection multiple imaging apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1과 같이 입체적으로 굽혀있는 오목한 영상을 구성하는 종래의 방법 중 가장 보편적인 방법은 정사각형의 스크린 조각(3) 6개를 서로 이어 붙여 정육면체(Cube)를 만드는 것이다. 이 Cube를 이루는 정사각형(도 6(a) 참조)은 많은 장점들과 단점들을 갖고 있다. 우선 장점으로 유효면적 비율이 가장 높은 편이며, 스크린과 프로젝터들을 각 면에 대해 평면형태로 배치할 수 있으므로 실제 구현도 용이하다. 그러나 단점으로 실제 스크린을 구성할 때 사각형의 스크린 조각들의 크기를 한계 이상으로 크게 구성하면 앞서 언급했듯이 관찰자의 시점으로부터 사각형 스크린의 가운데와 가장자리까지의 거리차가 심해서 화면의 왜곡이 심해 선명도가 떨어지는 한계가 있다. 이러한 한계는 본 발명에서 제시하는 정사각형 모양의 스크린을 격자형태로 나누어 각 나눠진 스크린 각각에 프로젝터로 영상을 투사하는 방법으로 선명도를 높일 수 있다.The most common method of constructing a concave image that is three-dimensionally curved as shown in FIG. 1 is to connect six pieces of
도 2와 같은 본 발명에서 제시하는 스크린 구조 중 Truncated icosahedron(축구공 형태)을 이루는 오각형과 육각형(도 6(b), (c) 참조)은 나열된 다각형 중에서 가장 유효면적 비율이 떨어지고 두 가지의 다각형 종류를 요구하는 까다로움을 갖고 있지만 비슷한 크기의 규모를 갖는 다른 다면체에 비하여 매우 효율적인 구성형태를 갖는다.In the screen structure proposed in the present invention as shown in FIG. 2, the pentagon and hexagon (see FIGS. 6 (b) and (c)) forming a truncated icosahedron (soccer ball shape) have the lowest effective area ratio among the listed polygons and two polygons. Although difficult to demand, it has a very efficient configuration compared to other polyhedrons of similar size.
관찰자(4)의 시점에서 스크린과의 거리가 비교적 가까울 경우, 대략 성인 남자 키의 한배반 정도 이내일 경우는, 상술한 도 1 및 도 2와 같이 Cube나 Truncated icosahedron(축구공형태)의 형태로 스크린을 구성한다. 스크린을 구성하는 각 조각 다각형면의 후면에 하나 또는 다수 개(입체영상 구현시)의 프로젝터로부터 영상을 투사하는데, 도 1의 Cube를 선택한다면 선명도를 높이기 위해서 큰 사각형 스크린 조각 면을 격자형태로 분할하여 각 분할 면에 프로젝터로 영상을 투사하는 방법을 사용하며, 관찰자가 한 사람 내지 두 사람일 경우 적합한 형태로 사용된다.When the distance to the screen is relatively close at the viewpoint of the
관찰자(4)의 시점에서 스크린의 사이의 거리가 비교적 먼 경우, 대략 성인 남자 키의 한배반정도 이상일 경우는, 도 3 및 도 4와 같이 Deltoidal hexecontahedron 이나 Pentagonal hexecontahedron의 형태로 스크린을 구성한다. 역시 스크린을 구성하는 각 조각 다각형면의 후면에 하나 또는 다수 개(입체영상 구현시)의 프로젝터로부터 영상을 투사한다. 관찰자가 여러 명일 경우 적합한 형태로 사용된다.When the distance between the screens is relatively far from the viewpoint of the
도 4 및 도 5는 Deltoidal hexecontahedron 이나 Pentagonal hexecontahedron의 형태로 구성한 스크린 구조를 나타낸 것으로, 다수의 다각형들을 포함하는 다면체 중에서 4:3 직사각형 영상에 대한 유효면적 비율을 비교했을 경우(표-1 참조), 가장 적합한 형태는 Deltoidal hexecontahedron(도 6(d)의 사각형 참조)과 Pentagonal hexecontahedron(도 6(e)의 오각형 참조)을 들 수 있다. 이들은 구성 다각형의 개수가 같지만 다각형의 유효면적 비율에서 Pentagonal hexecontahedron이 Deltoidal hexecontahedron보다 높아 스크린 구조에 보다 적합함을 알 수 있다. 따라서 규모가 큰 구형의 스크린을 구성하는데 도 5에 나타낸 Pentagonal hexecontahedron가 가장 적합하다.4 and 5 show a screen structure configured in the form of Deltoidal hexecontahedron or Pentagonal hexecontahedron, when comparing the effective area ratio of a 4: 3 rectangular image among polyhedrons including a plurality of polygons (see Table-1). The most suitable forms include Deltoidal hexecontahedron (see square in FIG. 6 (d)) and Pentagonal hexecontahedron (see pentagon in FIG. 6 (e)). They have the same number of constituent polygons, but the Pentagonal hexecontahedron is higher than Deltoidal hexecontahedron in terms of the effective area ratio of the polygon. Therefore, the Pentagonal hexecontahedron shown in FIG. 5 is most suitable for constructing a large spherical screen.
도 7과 같이 본 발명에 따른 후면투사용 다중 영상 장치는 다양한 형태의 다수 개의 후면투사용 스크린 조각(5, 6, 7, 8, 10)과 후면투사용 스크린 조각의 수만큼 후면투사용 스크린 조각들의 후면에 영상을 투사하는 다수 개의 프로젝터(1)와 스크린 조각들을 입체적으로 맞물리게 하는 다수 개의 스커트(9)를 포함한다. 도 7에 나타낸 바와 같이 스커트(9)는 각 스크린 조각(10)의 각 변들 사이에 끼워놓고 접착한다. 스커트(9)는 불투명소재로 각 스크린 조각들을 지지하는 역할과 함께 각 프로젝터로부터 스크린에 투사되는 영상 중에서 스크린에서 사용되지 않는 즉, 유효하지 않은 부분을 차단하는 역할을 수행한다.As shown in FIG. 7, the rear projection multi-imaging device according to the present invention has a plurality of rear projection screen fragments (5, 6, 7, 8, 10) of various types and rear projection screen fragments as many as the number of rear projection screen fragments. It includes a plurality of
따라서 도 1, 도 2, 도 4 및 도 5와 같이 관찰자의 시점이 자유로울 경우 평면의 각 다각형 면들을 이어 붙여 전체적으로 관찰자(4)를 완전히 에워싸는 완전 구형 형태의 스크린 다면체를 구성 할 수 있다. 물론 이중 일부 스크린 조각 면들은 관찰자(4)의 출입을 위해 개/폐가 가능한 형태로 이동이 가능해야한다. 완전 구형 형태의 스크린 형태와 달리 도 3과 같이 관찰자의 시점이 비교적 제한되어 있을 경우 관찰자의 시점이 향하는 전면부위만을 커버할 수 있도록 다면체 중 일부 면들로만 스크린을 구성할 수 있다.Therefore, when the observer's viewpoint is free as shown in FIGS. 1, 2, 4, and 5, the polygons of the plane may be connected to each other to form a completely spherical screen polyhedron completely surrounding the
이상에서 몇 가지 실시예를 들어 본 발명을 더욱 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 실시예로 국한되는 것이 아니고 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형 실시될 수 있다.Although the present invention has been described in more detail with reference to some embodiments, the present invention is not necessarily limited to these embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
상술한 바와 같이, 본 발명에 의한 후면투사용 스크린 구조와 이를 이용한 후면투사용 다중영상 장치는 가상현실과 컴퓨터를 이용한 조종시뮬레이션 등의 응용분야에서 관찰자(4)의 모든 시야를 커버할 수 있도록 프로젝터와 스크린을 다면체 구조를 이용하여 입체적인 커다란 하나의 구형의 영상을 생성함으로써 관찰자(4)들에게 컴퓨터가 제공하는 가상환경에 몰입할 수 있는 선명하고 실감적인 시각정보를 제공하는 효과를 갖는다.As described above, the rear projection screen structure according to the present invention and the rear projection multi-imaging device using the projector can cover the entire view of the
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