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KR101410387B1 - 프로젝션 디스플레이 시스템 및 테이블 컴퓨터 - Google Patents

프로젝션 디스플레이 시스템 및 테이블 컴퓨터 Download PDF

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KR101410387B1
KR101410387B1 KR1020127019078A KR20127019078A KR101410387B1 KR 101410387 B1 KR101410387 B1 KR 101410387B1 KR 1020127019078 A KR1020127019078 A KR 1020127019078A KR 20127019078 A KR20127019078 A KR 20127019078A KR 101410387 B1 KR101410387 B1 KR 101410387B1
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KR
South Korea
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image
optical
screen
beam splitter
polarization beam
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다윈 후
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우한 스플렌디드 옵트로닉스 테크놀로지 컴퍼니 리미티드
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Abstract

일종의 프로젝션 디스플레이 시스템(500)은 스크린(580), 광학 엔진(540), 프로젝션 렌즈(560), 이미지 센서(510) 및 이미지 처리 모듈(530)를 포함한다. 광학 엔진(540)은 데이터 이미지를 바탕으로 광학 이미지를 생성한다. 프로젝션 렌즈(560)는 광학 엔진(540)이 생성한 광학 이미지를 스크린(580)에 투영하고, 스크린(580)으로부터 전송되는 적외광을 투과시킨다. 이미지 센서(510)는 프로젝션 렌즈(560)를 투과한 적외광을 감지하여 감지 이미지를 형성한다. 이미지 처리 모듈(530)은 이미지 센서(510)로부터 감지 이미지를 수신하고, 감지 이미지를 바탕으로 적외광의 좌표를 확정한다.

Description

프로젝션 디스플레이 시스템 및 테이블 컴퓨터{Projection display system and desktop computer}
본 발명은 프로젝션 디스플레이 분야에 관한 것으로서, 특히 하나 또는 다수의 접점 검출 기능을 수행할 수 있는 프로젝션 디스플레이 시스템 및 테이블 컴퓨터에 관한 것이다.
프로젝션 디스플레이 시스템은 외부 비디오장치의 이미지신호를 수신하고, 이미지를 확대하여 디스플레이 스크린에 투영하는 것으로서, 많은 관중에게 정보를 소개하기에 적합하다. 일반적으로, 프로젝션 디스플레이 시스템은 광원, 광학엔진(Light engine), 컨트롤러 및 디스플레이 스크린을 포함한다. 외부의 이미지신호가 프로젝션 디스플레이 시스템에 입력되면, 상기 컨트롤러는 상기 이미지신호의 화소 정보(예를 들어 색상 및 그레이 스케일)를 획득하여, 상기 광학엔진 내의 이미지부재의 운행을 제어함으로써 상기 이미지를 재현하거나 재구축한다. 상기 광학엔진 내의 이미지부재는 삼원색 이미지를 조합 또는 변조하여 풀컬러 이미지로 재구축한 다음, 상기 풀컬러 이미지를 상기 디스플레이 스크린에 투영한다.
현재 상용되는 것으로는 주로 3가지 프로젝션 디스플레이 시스템이 있는데, 첫번째는 액정 프로젝션 디스플레이 시스템(liquid-crystal-display projection display system, 약칭 LCD 프로젝션 디스플레이 시스템)이라 칭할 수 있다. 상기 LCD 프로젝션 디스플레이 시스템은 수많은 화소들을 포함하며, 각 화소들은 2개의 투명 패널 사이에 액정이 충진되어 형성된 것이다. 상기 액정은 광밸브 또는 광게이트 역할을 할 수 있으며, 각 화소를 투과하는 광량은 상기 화소의 액정에 인가되는 분극 전압(Polarization Voltage)에 의해 결정된다. 이러한 분극 전압의 변조를 통해, 이미지의 휘도 또는 그레이 스케일 등 이미지 파라미터를 제어할 수 있다. 컬러 이미지의 경우, 백색 광원으로부터 분리된 삼원색광이 각각 3개의 LCD 패널을 투과하도록 유도된다. 상기 컨트롤러가 획득한 이미지 정보를 바탕으로, 각 LCD 패널은 상기 이미지의 삼원색(적, 녹, 청) 중의 하나를 디스플레이한다. 이어서, 이러한 삼원색 이미지는 상기 광학 엔진에서 풀컬러 이미지로 재구축되거나 조합된 다음, 프로젝션 렌즈(Projection Lens)를 통해 상기 재구축 이미지가 교정 및 증폭되어 디스플레이 스크린에 직접 또는 간접적으로 투영된다.
두 번째 방식은 디지털 광처리 프로젝션 디스플레이 시스템(digital light processing projection display system, 약칭 DLP 프로젝션 디스플레이 시스템)이라 칭할 수 있다. 상기 DLP 프로젝션 디스플레이 시스템의 핵심 부재는 마이크로미러 어레이로 구성되는 디지털 마이크로미러 부재(Digital Micromirror Device, 약칭 DMD)로서, 상기 마이크로미러 어레이 중 각각의 마이크로미러는 모두 이미지에 대응하는 하나의 화소를 대표할 수 있다. LCD 프로젝션 디스플레이 시스템 중의 투사 프로젝션 기술과 달리, DLP 프로젝션 디스플레이 시스템은 반사 프로젝션 기술을 이용한다. 각 마이크로미러의 렌즈 각도 조절을 통해 빛을 상기 프로젝션 렌즈로 도입하거나 또는 도출하여, 상기 프로젝션 렌즈의 각 화소의 광량을 제어한다. 광원을 회전 컬러휠(Color wheel)에 투과시키면 이미지 색상을 획득할 수 있는데, 구체적으로 말하면, 상기 컬러휠은 적, 녹 및 청의 삼원색을 구비하여, 광선이 컬러휠의 적색 부분을 통과할 때, 투영되는 이미지는 한 프레임의 전적색(full red)의 그레이스케일 이미지이며, 청색 및 황색도 같은 원리이다. 컬러휠이 빠르게 회전할 때, 2차 삼원색 이미지를 획득할 수 있으며, 삼원색 이미지가 투영된 후, 사람의 눈에는 시각이 잔류되는 특성이 있기 때문에 적황청 삼원색에 누적되는 풀컬러 이미지를 관찰할 수 있다.
세 번째 방식은 실리카기 액정 프로젝션 디스플레이 시스템(Liquid Crystal On Silicon projection system, 약칭 LCOS 프로젝션 디스플레이 시스템)으로 칭할 수 있다. LCD 프로젝션 디스플레이 시스템의 투사 투영 및 DLP 프로젝션 시스템의 반사 투영과 달리, LCOS 프로젝션 디스플레이 시스템에서는 액정층이 투명 박막 트랜지스터(thin-film transistor, 약칭 TFT)층과 실리콘 반도체층 사이에 설치된다. 상기 실리콘 반도체층은 반사표면을 구비하여, 광선이 LCOS 소자로 조사될 때, 상기 액정이 광밸브 또는 광게이트 역할을 함으로써, 그 아래의 실리콘 반도체 반사 표면의 광량을 제어하게 되며, 상기 실리콘 반도체 반사표면은 즉 그 위에 조사되는 광선을 반사한다. 어떤 의미에서는 LCOS 프로젝션은 LCD 프로젝션 및 DLP 프로젝션의 결합과 유사하다.
LCOS 프로젝션 디스플레이 시스템 중의 색상 원리는 LCD 프로젝션 디스플레이 시스템에서와 유사하다. 백색 광원을 일련의 파장 선택 색선별 미러 또는 필터에 투과시켜 이를 삼원색 광으로 분리할 수 있다. 이러한 삼원색 광은 한 조의 분극빔 스플리터(polarized beam splitter, 약칭 PBS)를 통해 상기 원색을 담당하는 LCOS 소자로 전향된다. 예를 들어 청색광은 청색 LCOS 소자에 도입되고, 적색광은 적색 LCOS 소자에 도입되며, 녹색광은 녹색 LCOS 소자에 도입된다. 상기 LCOS 소자는 이미지 중의 각 화소에 정의된 그레이 스케일값을 근거로 각 화소의 액정의 분극전압을 변조하여 원색 이미지를 반사한다. 이후, 이 삼원색 이미지는 풀컬러 이미지로 재구축되거나 조합되며, 마지막으로 프로젝션 렌즈를 통해 상기 재구축 풀컬러 이미지가 교정 및 증폭되어 디스플레이 스크린에 직접 또는 간접적으로 투영된다.
이러한 프로젝션 시스템의 응용은, 특히 테이블 컴퓨터(table computer) 또는 평면 컴퓨터(surface computer) 분야에서 최근 많은 관심을 받고 있다. 상기 평면 컴퓨터는 전문 사용자 인터페이스를 사용하여 키보드와 마우스를 대체하였으며, 사용자가 직접 터치 스크린과 상호작용하여 디스플레이와 터치스크린 상의 목표물을 조작하도록 허용한다. 사용자가 디스플레이 스크린상의 목표물과 상호작용할 때, 핵심 부분 중 하나는 바로 다접점 검출 성능이다.
도 11은 서피스 컴퓨터(1100)의 다접점 검출 시스템의 일 구조를 나타낸 것이다. 이러한 구조에서, 프로젝션 디스플레이 시스템의 프로젝션 렌즈(1120)는 비디오 이미지를 디스플레이 표면(1110)에 투영한다. 상기 프로젝션 렌즈(1120)는 상기 디스플레이 표면(1110)을 향하는 후측패널의 중심에 위치한다. 근적외 LED 광원(1140)은 파장이 850나노인 광선을 상기 디스플레이 표면(1110)의 배면에 발사한다. 하나의 물체가 상기 디스플레이 표면(1110)에 터치될 때, 상기 디스플레이 표면(1110)의 터치 발생 위치는 상기 근적외광선을 반사하게 된다. 4개의 적외선 카메라(1130)는 디스플레이 표면(1110)으로부터 반사되는 상기 근적외광선을 검출하며, 각각 상기 디스플레이 표면(1110)의 대략 1/4의 영역을 커버한다. 프로세서(미도시)는 각 카메라(1130)로부터 전송되는 이미지를 함께 조합하고, 터치 입력 위치를 계산한다.
테이블 컴퓨터, 예를 들어 마이크로소프트 서피스(Microsoft Surface)는 직접 이미지를 디스플레이 표면에 투영하는데, 이는 통상적으로 상기 프로젝션 렌즈를 디스플레이 표면의 중심과 대응되는 위치에 설치하여 투영 이미지가 왜곡되는 것을 방지한다. 터치 입력을 검출하는 모든 카메라는 상기 프로젝션 렌즈의 중심에서 벗어나도록 설치될 수밖에 없다. 만약 중심에서 벗어난 하나의 카메라만으로 전체 디스플레이 영역에 대하여 터치 검출을 할 경우, 수집된 적외선 이미지는 왜곡된 것일 수 있다. 이러한 왜곡 이미지를 분석하고 정확한 터치 위치를 계산하기란 비교적 복잡하고 어려울 수 있기 때문에, 도 11에 도시된 마이크로소프트 서피스와 같은 이러한 프로젝션 디스플레이 시스템은 다수의 카메라를 이용하고 있으며, 각각의 카메라는 디스플레이 영역의 일부분만을 커버하고, 이어서, 각 카메라로부터 전송되는 왜곡되지 않은 이미지를 전체 디스플레이 표면을 커버할 수 있는 이미지로 조합한다. 이미지를 상기 디스플레이 표면에 간접적으로 투영하는 프로젝션 시스템의 경우, 광학부재, 예를 들어 상기 투영 이미지 방향을 변경하는 미러와 렌즈는, 마찬가지로 중심에 위치한 하나의 카메라를 사용하여 멀티 터치 입력 검출을 실시하는 데에 방해가 될 수 있다.
프로젝션 디스플레이 시스템에서 멀티 터치 입력을 정확하게 검출하기 위하여, 현재의 기술은 다수의 적외선 카메라와 각각의 독립된 카메라로부터 전송되는 이미지를 조합하는 리소스가 필요하다. 이러한 필요는 모두 프로젝션 디스플레이 시스템의 원가를 상승시키고, 프로젝션 디스플레이 시스템의 복잡성을 증가시킬 수 있다.
따라서, 프로젝션 디스플레이 시스템에 응용 가능한 멀티터치점 검출방안을 제시하고자 한다.
본 부분의 목적은 본 발명의 실시예 중의 일부를 개술하고 약간의 바람직한 실시예를 간단히 소개하고자 하는데 있다. 본 부분 및 본 출원의 명세서 요약 및 발명 명칭 중, 본 부분, 명세서 요약과 발명 명칭의 목적이 모호해지는 것을 방지하고자 약간의 축약 또는 생략을 하였으나, 이러한 축약 또는 생략은 본 발명의 범위를 제한하는데 사용될 수 없다.
본 발명은 다점 터치 검출 프로젝션 장치에 관한 것이다. 기타 종래의 터치 검출 스크린에 특수한 하드웨어를 내장해야 하는 것과 달리, 본 발명은 시스템 설계를 변경하지 않은 상태에서 종래의 LCOS 또는 LCD 프로젝션 시스템 내에 장착될 수 있다. 본 발명의 일 방면에 따르면, 프로젝션 시스템의 광학 어셈블리 중 적어도 하나의 표면에 하나의 이미지 센서를 설치한다. 상기 센서는 동일한 광학 어셈블리를 이용하여 디스플레이 스크린상의 상응하는 터치점으로부터 전송되는 신호를 감지한다. 이미지 처리 모듈은 상기 신호를 근거로 상기 터치점의 좌표를 확정한다.
하나의 물체(예를 들어 사용자의 손가락 또는 터치펜)가 스크린을 터치하면, 스크린상의 상기 터치 위치의 온도가 높아지게 된다. 온도가 높아지면 상기 터치 위치에 적외광 또는 근적외광이 발생된다. 상기 광학 엔진의 적어도 하나의 표면 부위에 적외광 또는 근적외광 센서를 설치하고, 프로젝션 시스템의 광학 엔진 내의 광학소자를 이용하여, 상기 터치 위치로부터 발사되는 적외광 또는 근적외광을 상기 센서를 통해 검출한다. 상기 적외광 또는 근적외광 센서는 이미지 처리 모듈에 접속되며, 상기 이미지 처리 모듈은 적외검출 신호가 포함된 이미지를 디지털 이미지로 전환하고, 상기 디지털 이미지를 증강 및 처리한다. 이 경우, 적외검출 신호의 위치 또는 좌표를 획득할 수 있다. 이어서 상기 이미지 처리 모듈은 터치 입력의 운동과 같은 터치 결과를 출력한다.
본 발명은 장치, 방법 또는 시스템으로 구현될 수 있다. 일 실시예에서, 본 발명은 프로젝션 시스템이다. 상기 프로젝션 시스템은 디스플레이 스크린과, 이미지를 디스플레이 스크린에 투영하는 광학 어셈블리 및 상기 광학 어셈블리를 통해 디스플레이 스크린상의 터치점을 감지하는 센서를 포함한다. 상기 광학 어셈블리는 3개의 이미지 소스로부터 전송되는 3종 원색 이미지를 조합하는 한 조의 프리즘을 포함한다. 구체적으로 실현할 경우, 상기 3개의 이미지 소스는 LCOS 소자와 LCD 소자를 포함하나 단 이에 국한되지 않는다.
일 실시예에서, 본 발명은 프로젝션 시스템이다. 상기 프로젝션 시스템은 테이블 몸체와, 상기 테이블 몸체 상부 표면을 사용하는 스크린과, 테이블 몸체 내부에 설치되는 광학 어셈블리와, 이미지 센서 및 이미지 처리 모듈을 포함한다. 상기 광학 어셈블리는 풀컬러 이미지를 디스플레이 스크린에 투영하는 동시에, 상기 이미지 센서가 상기 광학 어셈블리를 통해 회송하는 디스플레이 스크린의 터치점을 감지한다. 상기 이미지 처리 모듈은 캡쳐된 이미지를 증강 및 처리하여 적외검출 신호의 위치 또는 좌표를 획득한다.
참고도면 및 이어지는 실시예의 상세한 설명을 결합하면, 본 발명의 기타 목적, 특징과 장점이 자명해질 것이다.
본 발명 중, 상기 광학 엔진과 프로젝션 렌즈는 광학 어셈블리로 통칭될 수 있다. 본 발명 중 하나의 중요한 특징, 장점 또는 특색은, 상기 이미지 센서가 이미지를 투영하는데 사용되는 프로젝션 렌즈를 그 이미지를 채집하는 렌즈로 재사용하여 스크린 또는 스크린 방향 상의 적외선 이미지를 채집한 후, 광학 엔진 중에 이미 구비된 광학 소자 또는 기타 광학 소자를 통해 프로젝션 렌즈가 채집한 적외선 이미지를 이미지 센서로 유도한다는데 있다. 이럴 경우, 한편으로는 프로젝션 렌즈가 상기 스크린의 중심 위치에 위치하기 때문에 채집된 스크린 방향 상의 이미지는 일반적으로 왜곡이 발생하지 않으며, 후속 처리가 비교적 간편하고 용이하다. 다른 한편으로, 프로젝션 렌즈 자체는 즉 투영을 하기 위한 것이고, 투영 영역(즉 스크린의 디스플레이 영역)이 바로 이미지 센서가 커버하고자 하는 영역이기 때문에, 이 프로젝션 렌즈는 투영 영역 또는 디스플레이 영역 전체를 커버할 수 있고, 나아가 터치점 검출의 요구를 완벽히 만족시킬 수 있다. 다시 말해, 스크린의 모든 디스플레이 영역에 발생하는 적외선 신호는 모두 광투영 경로에 따라 상기 프로젝션 렌즈로 회송되며, 마지막으로 이미지 센서에 도달하게 되는데, 이러한 방식으로 상기 이미지 센서는 스크린상의 모든 영역의 터치를 검출할 수 있다. 또한, 광선은 일반적으로 매우 강한 항간섭성을 지니므로, 프로젝션 렌즈를 재사용하더라도 이를 통해 투영된 이미지 및 이를 통해 채집된 이미지는 모두 어떠한 영향도 초래하지 않는다. 또한, 적외선 검출을 위한 외부 카메라를 전문적으로 설치할 필요가 없는 동시에, 종래의 광학 엔진을 전혀 변경할 필요 없이, 렌즈를 이용하여 그와 대응되는 적외선을 채집할 수 있고, 나아가 멀티 터치점 검출을 실현할 수 있어 공간을 절약하고 원가를 절감할 수 있다.
참고 도면 및 이어지는 상세한 설명을 결합하면 본 발명이 더욱 쉽게 이해될 것이다. 그 중 동일한 부호표기를 동일한 부재에 대응시켰다.
도 1은 전형적인 LCD 프로젝션 디스플레이 시스템의 일 실시예이다.
도 2는 터치 검출 기능을 구비한 LCD 프로젝션 디스플레이 시스템의 일 실시예이다.
도 3은 터치 검출 기능을 구비한 LCD 프로젝션 디스플레이 시스템의 또 다른 일 실시예의 일부분이다.
도 4는 LCOS 프로젝션 디스플레이 시스템의 일 실시예이다.
도 5는 터치 검출 기능을 구비한 LCOS 프로젝션 디스플레이 시스템의 일 실시예이다.
도 6은 LCOS 프로젝션 디스플레이 시스템의 또 다른 일 실시예이다.
도 7은 터치 검출 기능을 구비한 LCOS 프로젝션 디스플레이 시스템의 또 다른 일 실시예이다.
도 8은 도 2, 3, 5 및 7 중의 이미지 처리 모듈의 일 예시이다.
도 9는 적외선 센서와 함께 사용하는 적외선 펜의 일 실시예이다.
도 10은 도 2, 3, 5 및 7 중의 프로젝션 디스플레이 시스템을 사용하는 테이블 컴퓨터의 일 실시예이다.
도 11은 종래의 테이블 컴퓨터 중 프로젝션 디스플레이 시스템의 일 구조이다.
본 발명의 상세한 설명은 주로 프로그램, 단계, 로직블록, 과정 또는 기타 상징적인 묘사를 통해 직접 또는 간접적으로 본 발명의 기술방안의 운용을 시뮬레이션하였다. 본 명세서 중 각기 다른 곳에 출현하는 "일 실시예에서"는 결코 모두 동일한 실시예를 지칭하는 것은 아니며, 또한 반드시 기타 실시예와 서로 배척되는 단독 또는 선택된 실시예도 아니다. 이밖에, 하나 또는 다수의 실시예를 표시하는 방법, 흐름도 또는 기능 블록도 중의 모듈 순서는 고정된 지시대명사가 아니며 모든 특정 순서 역시 본 발명에 대한 제한을 구성하지 않는다.
도 1은 LCD(liquid-crystal-display, 약칭 LCD) 프로젝션 디스플레이 시스템(100)의 일 실시예를 도시한 것이다. 상기 프로젝션 디스플레이 시스템(100)은 광원(120), 광학 엔진(140), 프로젝션 렌즈(160)와 스크린(또는 디스플레이 스크린)(180)을 포함한다.
상기 광원(120)은 백색광(101)을 생성하여, 상기 백색광(101)을 상기 광학 엔진(140) 내에 도입시킨다. 상기 광학 엔진(140)은 색선별 유도 미러 어셈블리, 3개의 액정 디스플레이 패널(146, 147, 148) 및 광학 프리즘 어셈블리(optical prism assembly)(149)를 포함한다. 상기 액정 디스플레이 패널(146, 147, 148)은 각각 스크린(180)에 투영되는 이미지의 3색 중 한 가지 색상을 담당한다. 상기 백색광(101)이 색선별 유도 미러 어셈블리로 진입하면, 상기 색선별 유도 미러 어셈블리는 상기 백색광(101)을 적색광, 녹색광과 청색광을 포함하는 삼원색 광으로 분리하고, 각 원색광을 대응하는 액정 디스플레이 패널로 유도한다. 입력 이미지(이때는 데이터 의미의 이미지로서, 데이터 이미지로 약칭한다)의 화소 정보를 바탕으로, 비디오 컨트롤러(미도시)는 각각 상기 액정 디스플레이 패널(146, 147, 148)을 변조하여 삼원색 이미지를 생성한다(이때는 광학 의미의 이미지로서, 광학 이미지로 약칭한다). 상기 광학 프리즘 어셈블리(149)는 상기 삼원색 이미지를 풀컬러 이미지(108)로 조합하고, 상기 풀컬러 이미지(108)를 상기 프로젝션 렌즈(160)로 투사한다. 상기 프로젝션 렌즈(160)는 상기 풀컬러 이미지(108)를 직접 또는 간접적으로 스크린(180)에 투영한다.
도 1에 도시된 실시예에서, 액정 디스플레이 패널(146)은 스크린(180)에 투영된 이미지의 녹색을 담당하고, 액정 디스플레이 패널(147)은 상기 이미지의 청색을 담당하며, 액정 디스플레이 패널(148)은 상기 이미지의 적색을 담당한다. 상기 색선별 유도 미러 어셈블리는 3개의 각기 다른 색선별 미러(141, 142, 143)와, 2개의 반사미러(144, 145)를 포함한다. 상기 색선별 미러(141)는 선택적으로 녹색광(102)을 투과하고, 적색과 청색을 포함하는 나머지(적자색)광(103)을 반사한다. 이후, 색선별 미러(141)를 관통한 녹색광(102)은 반사미러(144)를 거쳐 상기 액정 디스플레이 패널(146)로 반사된다. 이와 동시에, 상기 색선별 미러(142)는 상기 적자색광(103)을 차단하여, 선택적으로 적색광(104)과 기타 고파장광(예를 들어 적외광)을 투과시키고, 청색광(105)을 상기 액정 디스플레이 패널(147)로 반사한다. 또한, 상기 색선별 미러(143)는 적색광(106)을 분리하여, 상기 적색광(106)을 상기 반사미러(145)로 반사하며, 상기 반사미러(145)는 다시 상기 적색광(106)을 상기 액정 디스플레이 패널(148)로 반사한다. 입력된 이미지의 화소 정보를 바탕으로, 비디오 컨트롤러(미도시)는 상기 액정 디스플레이 패널(146)을 변조하여 녹색 이미지를 생성하고, 상기 액정 디스플레이 패널(147)을 변조하여 청색 이미지를 생성하며, 상기 액정 디스플레이 패널(148)을 변조하여 적색 이미지를 생성한다. 상기 광학 프리즘 어셈블리(149)는 상기 삼원색 이미지를 풀컬러 이미지(108)로 조합하여, 상기 풀컬러 이미지(108)를 상기 프로젝션 렌즈(160)로 투사한다.
기타 실시예에서, 임의로 3개의 각기 다른 색선별 미러(141, 142, 143)의 분광성능을 조절할 수 있으며, 이들을 통해 삼원색광을 발생시킬 수만 있으면 된다. 예를 들어 색선별 미러(141)는 청색광을 투과시키고, 색선별 미러(142)는 적색광을 반사하며, 색선별 미러(143)는 청색광을 반사하도록 할 수 있으며, 색선별 미러의 분광성능을 변경하면 상기 액정 디스플레이 패널(146, 147, 148)이 담당하는 상기 이미지의 원색 역시 따라서 변경된다.
도 2는 터치 검출 기능을 구비한 LCD 프로젝션 디스플레이 시스템(200)의 일 실시예를 도시한 것이다. 도 2에 도시된 상기 LCD 프로젝션 디스플레이 시스템(200)은 도 1에 도시된 LCD 프로젝션 디스플레이 시스템(100)의 구조와 대부분 유사하며, 양자의 차이점은, 전자는 후자에 포함된 유닛 이외에, 이미지 센서(210), 이미지 처리기(230)와 반사미러(250)를 더 포함한다는데 있으며, 전자에 포함된 후자와 동일한 유닛의 작동 방식 및 원리는 모두 후자와 동일하다.
상기 반사미러(250)는 프로젝션 렌즈(260)와 광학 프리즘 어셈블리(249) 사이에 위치하여, 프로젝션 렌즈(260)로부터 전송되는 적외광을 상기 이미지 센서(210)로 반사할 수 있으며, 광학 프리즘 어셈블리(249)로부터 전송되는 투영 이미지에 대해서는 어떠한 영향도 주지 않는다. 상기 이미지 센서(210)는 전하 커플링 장치인 CCD 또는 CMOS 센서일 수 있으며, 반사미러(250)로부터 전송되는 적외광을 감지하여 이미지를 형성하고, 상기 이미지를 이미지 처리 모듈(230)로 출력한다. 상기 이미지 센서(210), 적외선 반사미러(250), 프로젝션 렌즈(260) 및 이미지 처리 모듈(230)이 함께 협동하여 스크린(280) 상의 하나 또는 다수의 터치점의 검출 기능을 완수할 수 있다.
도 2는 하나의 구체적인 터치 검출 예시를 도시한 것이다. 하나의 물체(202)(예를 들어 손가락, 터치펜 또는 기타 물체)가 스크린(280)을 터치할 때 적외광(204)이 생성될 수 있는데, 상기 적외광(204)은 투영 경로를 따라 상기 프로젝션 렌즈(260)를 투과하여 상기 이미지 센서(210)로 반사된다. 마찬가지로, 물체(203)가 스크린(280)을 터치할 때 적외선광(205)이 생성될 수 있는데, 상기 적외선광(205)은 투영 경로를 따라 상기 프로젝션 렌즈(260)를 투과하여 상기 반사미러(250)에 도달하며, 상기 반사미러(250)는 상기 적외선광(205)을 상기 이미지 센서(210)로 반사한다. 상기 이미지 센서(210) 중의 각 화소점과 스크린(280) 상의 각 위치는 일일이 대응되기 때문에, 따라서 상기 이미지 센서(210)가 이미지를 출력하는 감광점을 분석하면 상기 물체(202, 203)가 터치하는 스크린(280)의 좌표를 획득할 수 있다. 결론적으로, 다수의 터치가 발생할 경우, 각각의 터치는 모두 하나의 적외광 신호를 형성하게 되며, 이러한 적외광 신호는 모두 투영 경로를 통해 프로젝션 렌즈로 진입하고, 최종적으로 이미지 센서에 의해 감지되며, 상기 이미지 처리 모듈(230)은 즉 각각의 터치 좌표를 계산할 수 있다. 상기 이미지 처리 모듈(230)의 작용은 바로 상기 이미지 센서(210)가 출력하는 이미지를 분석하고 처리함으로써 터치점의 좌표를 획득하는 것이며, 상기 이미지 처리 모듈(230)의 구체적인 작동 과정 및 실현 방식은 이하 문장에서 상세히 소개할 것이다.
일 실시예에서, 상기 반사미러(250)는 적외선 반사미러로서, 이는 프로젝션 렌즈(260)로부터 전송되는 적외광만 반사하고, 프로젝션 렌즈(260)로부터 전송되는 가시광은 반사하지 않으므로, 적외광이 이미지 센서(210)로 쉽게 도달할 수 있어, 이를 근거로 적외 감지점을 구비한 이미지를 생성할 수 있으며, 가시광과 자외광은 즉 적외선 반사미러에 의해 제한되어 상기 이미지 센서(210)로 도달할 수 없어 가시광 또는 자외광이 이미지 센서(210)의 적외광의 감지에 가져오는 간섭을 배제하거나 감소시킬 수 있다.
도 3은 터치 검출 기능을 구비한 LCD 프로젝션 디스플레이 시스템(300)의 또 다른 일 실시예를 도시한 것이다. 도 3에 도시된 상기 LCD 프로젝션 디스플레이 시스템(300)은 도 2에 도시된 LCD 프로젝션 디스플레이 시스템(200)의 구조와 대부분 유사하며, 양자의 차이는, 전자의 광학 프리즘 어셈블리(349)와 후자의 광학 프리즘 어셈블리(259)의 구조가 다르고, 전자는 후자에 구비되는 반사미러가 없다는데 있으며, 전자에 포함되는 후자와 동일한 유닛의 작동 방식 및 원리는 모두 후자와 동일하다. 상기 광학 프리즘 어셈블리(349)는 3개의 상대적으로 독립된 광학 프리즘(349A, 349B, 349C)를 포함하며, 상기 광학 프리즘 어셈블리(349)는 이 3개의 광학 프리즘을 통해 마찬가지로 액정 디스플레이 패널로부터 전송되는 삼원색 이미지를 풀컬러 이미지로 조합하고, 프로젝션 렌즈(360)를 통해 스크린(380)에 투영한다. 동시에, 본 실시예는 반사미러(250)의 도움없이, 상기 광학 프리즘 어셈블리(349)를 거쳐 직접 프로젝션 렌즈(360)로부터 전송되는 적외광을 이미지 센서(310)로 반사 유도할 수 있으며, 상기 이미지 센서(310)는 감지된 이미지를 이미지 처리모듈(330)로 전송한다. 도 3은 하나의 구체적인 터치 검출 예시를 도시한 것으로서, 하나의 물체(302)(예를 들어 손가락, 터치펜 또는 기타 물체)가 스크린(380)을 터치할 때 적외광(304)이 발생할 수 있는데, 상기 적외광(304)은 투영 경로를 따라 상기 프로젝션 렌즈(360)를 투과하여 상기 광학 프리즘(349B)에 도달하며, 상기 광학 프리즘(349B)은 상기 적외광(304)을 상기 광학 프리즘(349C)으로 반사하고, 상기 광학 프리즘(349C)은 상기 적외광(304)을 상기 이미지 센서(310)로 반사할 수 있다.
도 4는 LCOS(Liquid Crystal On Silicon, 약칭 LCOS) 프로젝션 디스플레이 시스템(400)의 일 실시예를 도시한 것이다. 상기 프로젝션 디스플레이 시스템(400)은 광원(420), 광학 엔진(440), 프로젝션 렌즈(460) 및 스크린(또는 디스플레이 스크린)(480)을 포함한다.
상기 광원(420)은 백색광(401)을 생성하여, 상기 백색광(401)을 상기 광학 엔진(440) 내로 도입시킨다. 상기 백색광(401)은 선격자 편광자(wire-grid polarizor)(441)를 투과하여 S편광(S-polarized) 백색광(402)으로 변환된다. 색선별 미러(442)는 상기 S편광 백색광(402) 중의 녹색광을 투과시키고, 적색광과 청색광을 포함하는 나머지(적자색)광은 반사한다. 상기 녹색광은 분극빔 스플리터(polarized beam splitter, 약칭 PBS)(443)로 전파되어, 상기 분극빔 스플리터(443)에 의해 프로젝션 이미지의 녹색을 담당하는 LCOS 소자(445)로 반사된다. 1/4 파장판(wave plate)(444)은 상기 녹색광의 입사율을 높이도록 상기 LCOS 소자(445)의 전면에 위치한다. 비디오 컨트롤러(미도시)로부터 전송되는 입력 이미지(이때는 데이터 의미의 이미지로서, 데이터 이미지라 약칭함)의 화소 정보를 바탕으로, 상기 LCOS 소자(445)는 입사된 상기 S편광 녹색광을 P편광(P-polarized) 녹색 이미지로 변조하고, 상기 P편광 녹색 이미지를 반사한다. 반사된 P편광 녹색 이미지는 상기 분극빔 스플리터(443)와 파장판(wave plate)(446)을 투과하여 분극빔 스플리터(447)에 도달하며, 상기 파장판(446)은 상기 P편광 녹색 이미지를 S편광 녹색 이미지로 변환한다.
상기 색선별 미러(442)로부터 전송되는 S편광 적자색광은 협대역 반파장 지연기(455)를 통해 분극빔 스플리터(449)로 진입한다. 상기 협대역 반파장 지연기(455)는 상기 적자색광 중의 적색 파장대의 빛에 대해서만 편광을 실시하기 때문에, 적색 파장대의 빛만 S편광에서 P편광으로 변환한다. 상기 P편광 적색광은 상기 분극빔 스플리터(449)와 1/4 파장판(450)을 투과하여 프로젝션 이미지의 적색을 담당하는 LCOS 소자(451)에 도달한다. 상기 분극빔 스플리터(449)가 S편광 청색광을 반사한 후, 상기 S편광 청색광은 1/4 파장판(453)을 투과하여 프로젝션 이미지의 청색을 담당하는 LCOS 소자(454)에 도달한다. 적색 이미지가 LCOS 소자(451)에서 반사되고, 청색 이미지가 LCOS 소자(454)에서 반사될 수 있기 때문에, 이들의 극성에는 변화가 발생하게 된다. LCOS 소자(451)가 반사한 적색 이미지는 S편광으로 변환된 후, 상기 S편광 적색 이미지는 상기 분극빔 스플리터(449)에 의해 반사된다. LCOS 소자(454)로부터 반사된 청색 이미지는 P편광으로 변환되며, 그 후 상기 P편광 청색 이미지는 상기 분극빔 스플리터(449)를 투과한다. 또 다른 하나의 협대역 반파장 지연기(448)는 상기 분극빔 스플리터(449)에 근접하게 설치되어, 상기 적외선 이미지를 S편광으로부터 P편광으로 변환하나, 청색 이미지의 극성에는 영향을 주지 않는다. 상기 분극빔 스플리터(447)는 상기 S편광 녹색 이미지를 반사하고, 이를 상기 P편광 적색 이미지 및 P편광 청색 이미지와 결합하여 풀컬러 이미지(403)를 형성한다. 상기 풀컬러 이미지(403)는 상기 프로젝션 렌즈(460)를 통해 직접 또는 간접적으로 상기 스크린(480)에 투영된다.
도 5는 터치 검출 기능을 구비한 LCOS 프로젝션 디스플레이 시스템(500)의 일 실시예를 도시한 것이다. 도 5에 도시된 상기 LCOS 프로젝션 디스플레이 시스템(500)은 도 4에 도시된 LCOS 프로젝션 디스플레이 시스템(400)의 구조와 대부분 유사하며, 양자의 차이는, 전자는 후가에 포함된 유닛 이외에, 이미지 센서(510) 및 이미지 처리기(530)를 더 포함한다는데 있으며, 그 중 전자에 포함되는 후자와 동일한 유닛의 작동 방식 및 원리는 모두 후자와 동일하다. 상기 이미지 센서(510)는 전하 커플링 장치 CCD 또는 CMOS 센서일 수 있으며, 프로젝션 렌즈(560)로부터 전송되는 적외선을 감지하여 감지 이미지를 형성하고, 상기 이미지를 이미지 처리 모듈(530)로 출력한다. 상기 이미지 센서(510), 광학 엔진(540), 프로젝션 렌즈(560) 및 이미지 처리 모듈(530)은 공동으로 작동되어 스크린(580) 상의 하나 또는 다수의 터치 포인트의 검출 기능을 완수할 수 있다.
도 5는 하나의 구체적인 터치 검출 예시를 도시한 것으로서, 하나의 물체(502)(예를 들어 손가락, 터치펜 또는 기타 물체)가 스크린(580)을 터치할 때, 상기 위치에 적외광(504)이 발생할 수 있는데, 상기 적외광(504)은 투영 경로를 따라 상기 프로젝션 렌즈(560)를 투과하여 광학 엔진(540)으로 진입하며, 상기 광학 엔진(540) 중의 분극빔 스플리터(547)와 분극빔 스플리터(543)는 상기 적외광(504) 중의 S편광 부분을 상기 이미지 센서(510)로 반사한다. 마찬가지로 하나의 물체(503)(예를 들어 손가락, 터치펜 또는 기타 물체)가 스크린(580)을 터치할 때, 상기 위치에 적외선(505)이 발생할 수 있는데, 상기 적외선(505)은 투영 경로를 따라 상기 프로젝션 렌즈(560)를 투과하여 광학 엔진(540)으로 진입하며, 상기 광학 엔진(540) 중의 분극빔 스플리터(547)와 분극빔 스플리터(543)는 상기 적외광(504) 중의 S편광부분을 상기 이미지 센서(510)로 반사한다. 상기 이미지 센서(510) 중의 각 화소점과 스크린(580) 상의 각 위치가 대응되기 때문에, 상기 이미지 센서(510)가 출력한 이미지의 감광점을 분석하면 상기 물체(502, 503)가 터치된 스크린(580)의 좌표를 획득할 수 있다. 결론적으로, 다수의 터치가 발생한 경우, 각각의 터치는 하나의 적외선 신호를 형성하게 되는데, 이러한 적외선 신호는 모두 투영 경로를 통해 프로젝션 렌즈로 진입하고, 최종적으로 이미지 센서에 의해 감지되며, 상기 이미지 처리 모듈(530)은 즉 각각의 터치 좌표를 계산할 수 있다. 상기 이미지 처리 모듈(530)의 작용은 바로 상기 이미지 센서(510)가 출력한 이미지를 분석하고 처리함으로써 터치점의 좌표를 획득하는 것이며, 상기 이미지 처리 모듈(530)의 구체적인 작업 과정 및 실현 방식은 아래 글에서 상세히 소개할 것이다.
도 6은 LCOS 프로젝션 디스플레이 시스템(600)의 또 다른 일 실시예를 도시한 것이다. 상기 LCOS 프로젝션 디스플레이 시스템(600)은 광원(620), 광학엔진(640), 프로젝션 렌즈(660)와 스크린(또는 디스플레이 스크린)(680)을 포함한다.
상기 광원(620)은 적색, 녹색 및 청색 발광다이오드를 포함하며, 상기 광원(622)은 순차적으로 신속하게 적색광, 녹색광 및 청색광을 반복적으로 발사하며, 상기 광원(620)은 매 시각마다 한 가지 색상의 빛만 발사한다. 상기 광원(620)이 발사하는 빛은 광학 엔진(640)으로 진입한다. 상기 광원(620)이 발사하는 빛은 S편광 필터와 조준렌즈를 구비하는 소자(641)를 투과한 후, 분극빔 스플리터(polarized beam splitter, 약칭 PBS)(642)로 진입한다. 상기 S편광은 상기 분극빔 스플리터(642)에 의해 반사된 후, 1/4 파장판(643)을 투과하여 LCOS 소자(644)에 도달한다. 입력된 이미지(이때는 데이터 의미의 이미지로서, 데이터 이미지라고 약칭한다)의 화소 정보를 바탕으로, 상기 LCOS 소자(644)는 한 가지 색상성분(예를 들어 적색성분)만 포함하는 단색 이미지를 생성한다. S편광이 LCOS 소자(644)에서 반사되기 때문에, 상기 반사된 빛의 극성 역시 따라서 변경되는데, 즉 S편광으로부터 P편광으로 변환된다. 상기 P편광 또는 이미지는 다시 상기 분극빔 스플리터(642)로 재진입하여 투과된다. 상기 프로젝션 렌즈(660)는 상기 분극빔 스플리터(642)로부터 전송되는 상기 단색 이미지를 상기 스크린(680)에 투영한다. 광원이 순차적으로 상기 삼원색(RGB)광을 신속하게 반복 발사하기 때문에, 이들에 대응되는 단색 이미지는 동일한 속도로 순차적으로 상기 스크린(680)에 투영될 수 있다. 따라서 사람의 눈의 시각 잔류 효과에 의해 컬러로 변조된 이미지를 형성할 수 있다.
도 7은 터치 검출 기능을 구비한 LCOS 프로젝션 디스플레이 시스템(700)의 일 실시예를 도시한 것이다. 도 7에 도시된 상기 LCOS 프로젝션 디스플레이 시스템(700)은 도 6에 도시된 LCOS 프로젝션 디스플레이 시스템(600)의 구조와 대부분 유사하며, 양자의 차이는, 전자는 후자에 포함된 유닛 이외에, 이미지 센서(710)와 이미지 처리기(730)를 더 포함한다는데 있으며, 그중 전자에 포함되는 후자와 동일한 유닛의 작동 방식 및 원리는 모두 후자와 동일하다. 상기 이미지 센서(710)는 전하 커플링 장치인 CCD 또는 CMOS 센서일 수 있으며, 이는 프로젝션 렌즈(760)로부터 전송되는 적외선을 감지하여 감지 이미지를 형성하고, 상기 이미지를 이미지 처리 모듈(730)로 출력할 수 있다. 상기 이미지 센서(710), 광학 엔진(740), 프로젝션 렌즈(760) 및 이미지 처리 모듈(730)은 함께 협동하여 스크린(780) 상의 하나 또는 다수의 터치 포인트의 검출 기능을 완수할 수 있다.
도 7은 하나의 구체적인 터치 검출 예시를 도시한 것으로서, 하나의 물체(702)(예를 들어 손가락, 터치펜 또는 기타 물체)가 스크린(780)을 터치할 때, 상기 위치에 적외광(704)이 발생할 수 있는데, 상기 적외광(704)은 투영 경로를 따라 상기 프로젝션 렌즈(760)를 투과하여 광학 엔진(740)에 진입하며, 상기 광학엔진(740) 중의 분극빔 스플리터(742)는 상기 적외광(704) 중의 S편광 부분을 상기 이미지 센서(710)로 반사한다. 마찬가지로 하나의 물체(703)(예를 들어 손가락, 터치펜 및 기타 물체)가 스크린(780)을 터치할 때, 상기 위치에 적외광(705)이 발생할 수 있는데, 상기 적외광(705)은 투영 경로를 따라 상기 프로젝션 렌즈(760)를 투과하여 광학 엔진(740)으로 진입하며, 상기 광학 엔진(740) 중의 분극빔 스플리터(742)는 상기 적외광(704) 중의 S편광부분을 상기 이미지 센서(710)로 반사한다. 상기 이미지 센서(710) 중의 각 화소점과 스크린(780) 상의 각 위치가 대응되기 때문에, 상기 이미지 센서(710)가 출력하는 이미지의 감광점을 분석하면 상기 물체(702, 703)가 터치한 스크린(780)의 좌표를 획득할 수 있다. 마찬가지로, 상기 이미지 처리 모듈(730)의 구체적인 작동 과정 및 실현 방식은 이하 글에서 상세히 소개할 것이다.
일 실시예에서, 상기 프로젝션 렌즈(260, 360, 560 또는 760)는 스크린 방향으로부터 그 내부로 진입하는 가시광 및 자외광을 필터링하여, 적외광만 스크린 방향으로부터 그 내부로 진입시킬 수 있는데, 이럴 경우 마찬가지로 가시광 또는 자외광이 이미지 센서(210, 310, 510, 또는 710)의 적외선의 감지에 가져오는 간섭을 배제하거나 감소시킬 수 있다.
본 발명 중, 상기 광학 엔진과 프로젝션 렌즈는 광학 어셈블리로 통칭될 수 있다. 본 발명 중 하나의 중요한 특징, 장점 또는 특색은, 상기 이미지 센서가 이미지를 투영하는데 사용되는 프로젝션 렌즈를 그 이미지를 채집하는 렌즈로 재사용하여 스크린 또는 스크린 방향 상의 적외선 이미지를 채집한 후, 광학 엔진 중에 이미 구비된 광학 소자 또는 기타 광학 소자를 통해 프로젝션 렌즈가 채집한 적외선 이미지를 이미지 센서로 유도한다는데 있다. 이럴 경우, 한편으로는 프로젝션 렌즈가 상기 스크린의 중심 위치에 위치하기 때문에 채집된 스크린 방향 상의 이미지는 일반적으로 왜곡이 발생하지 않으며, 후속 처리가 비교적 간편하고 용이하다. 다른 한편으로, 프로젝션 렌즈 자체는 즉 투영을 하기 위한 것이고, 투영 영역(즉 스크린의 디스플레이 영역)이 바로 이미지 센서가 커버하고자 하는 영역이기 때문에, 이 프로젝션 렌즈는 투영 영역 또는 디스플레이 영역 전체를 커버할 수 있고, 나아가 터치점 검출의 요구를 완벽히 만족시킬 수 있다. 다시 말해, 스크린의 모든 디스플레이 영역에 발생하는 적외선 신호는 모두 광투영 경로에 따라 상기 프로젝션 렌즈로 회송되며, 마지막으로 이미지 센서에 도달하게 되는데, 이러한 방식으로 상기 이미지 센서는 스크린상의 모든 영역의 터치를 검출할 수 있다. 또한, 광선은 일반적으로 매우 강한 항간섭성을 지니므로, 프로젝션 렌즈를 재사용하더라도 이를 통해 투영된 이미지 및 이를 통해 채집된 이미지는 모두 어떠한 영향도 초래하지 않는다. 또한, 적외선 검출을 위한 외부 카메라를 전문적으로 설치할 필요가 없는 동시에, 종래의 광학 엔진을 전혀 변경할 필요 없이, 렌즈를 이용하여 그와 대응되는 적외선을 채집할 수 있고, 나아가 멀티터치점 검출을 실현할 수 있어 공간을 절약하고 원가를 절감할 수 있다.
물체로 프로젝션 디스플레이 시스템의 스크린을 터치하여 적외선을 발생시키는 방식은 여러 종류가 있으며, 이하 몇 가지 비교적 실용적인 방식을 소개한다.
일 실시예에서, 도 11에 도시된 바와 같이, 스크린의 프로젝션 렌즈의 일측에 적외선 발사기(예를 들어 IR LED, 적외선 발광 다이오드)를 설치할 수 있으며, 상기 적외선 발사기는 적외광 또는 근적외광을 상기 스크린(예를 들어 도 2 중의 280) 배면에 발사하고, 전체 스크린을 커버한다. 하나의 바람직한 실시예에서, 상기 스크린의 디스플레이 영역을 완전히 커버할 수 있도록 다수의 IR LED를 사용할 수 있다. 또한, 다수의 영역이 동시에 터치된다고 가정할 경우, 예를 들어 도 2 중의 적외광(204와 205)과 같이, 각각의 터치 영역은 모두 적외광을 반사하게 된다. 상기 실시예에서, 터치 스크린의 물체는 손가락, 터치펜 또는 실리콘 등과 같이 일정한 인성과 반사성을 지닌 기타 재질일 수 있다.
또 다른 실시예에서, FTIR(Frustrated Total Internal Reflection, 내부 전반사 장애) 기술을 이용하여 적외선을 발생시킬 수 있는데, 상기 스크린은 적어도 하나의 아크릴판(Acrylic)층을 포함하며, 아크릴판층의 가장자리에 적외선 발사기(예를 들어 IRLED, 다수일 수 있다)가 설치된다. 상기 적외선 발사기가 발사하는 적외광은 아크릴판층 내부에서 끊임없이 반사되지만 밖으로는 빠져나오지 않기 때문에, 이를 내부 전반사(Total Internal Reflection)라 칭한다. 그러나 손가락(또는 기타 실리콘 등 일정한 인성과 반사성을 지닌 재질)이 아크릴 표면을 건드리면, 내부 전반사가 파괴되면서, 적외광이 손가락에 의해 반사되어 나오게 된다. 마찬가지로 다수의 영역이 터치되는 경우, 각각의 터치 영역에는 모두 적외광이 발생된다.
또 다른 일 실시예에서, 체온을 지닌 인체를 적외광의 발사원으로 사용하여, 손가락이 스크린을 터치할 때, 그 체온이 상기 손가락으로 하여금 외부로 적외광을 발사하도록 하는 방식으로서, 이러한 적외광은 스크린을 터치할 때 발생되는 적외광 역할을 할 수 있다. 또 다른 일 실시예에서, 적외선 펜(IR stylus)을 사용하여 스크린을 터치할 때 발사되는 적외광을 발생시킬 수 있으며, 이때는 심지어 스크린에 접촉시키지 않고 적외선 펜으로 적외광을 스크린에 발사하기만 하면 된다. 이러한 적외광은 스크린을 투과하거나(배면 투영되는 상황) 또는 스크린에 의해 반사(전면 투영되는 상황)됨으로써 프로젝션 렌즈의 시야로 진입할 수 있다. 이하 상기 적외선 펜의 구체적인 실현 예시를 열거하였으며, 구체적인 내용은 아래 글에서 상세히 설명할 것이다.
도 8은 프로젝션 스크린(또는 스크린)상에서 하나 또는 다수의 터치점 위치를 확정하기 위한 이미지 처리 모듈(800)의 일 실시예 중의 기능 블록도를 도시한 것으로서, 도 2 중의 이미지 처리모듈(230), 도 3 중의 이미지 처리모듈(330), 도 5 중의 이미지 처리모듈(530) 또는 도 7 중의 이미지 처리모듈(730)로 사용될 수 있다. 상기 적외선 이미지 센서(210, 310, 410 또는 510)가 검출한 이미지 신호는 상기 이미지 처리모듈(800)로 입력될 수 있다. 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 이미지 처리 모듈(800)은 아날로그 디지털 변환유닛(820), 저장유닛(822), 마이크로컨트롤유닛(824), 이미지 처리 및 증강 유닛(826) 및 터치점 좌표 계산 유닛(828)을 포함한다. 구체적으로 실현 시, 상기 저장유닛(822)에 저장되는 프로그램 코드는 캡쳐 이미지 상의 하나 또는 다수의 터치점을 계산하도록 상기 마이크로컨트롤유닛(824)을 모든 기타 유닛과 동기화시킨다. 조작 시, 상기 아날로그 디지털 변환유닛(820)은 수신된 이미지를 디지털 이미지로 변환하며, 상기 디지털 이미지는 상기 저장유닛(822)에 캐쉬(cache)될 수 있다. 상기 마이크로컨트롤유닛(824)은 상기 저장유닛(822)으로부터 전송되는 이미지 데이터를 취득하고, 상기 이미지 처리 및 증강유닛(826)에게 미리 설정된 알고리즘을 근거로 상기 이미지 데이터를 처리 및 증강시키도록 지시한다. 상기 터치점 좌표 계산 유닛(828)은 증강 및 처리 후의 이미지를 수신하여, 적외광 입력 또는 터치 좌표를 계산한다. 상기 결과(830)는 외부 장치로 입력되어 터치점의 운동 등의 확정과 같은 후속 조작을 실시한다.
도 9는 적외선 이미지 센서와 함께 사용되는 적외선 펜(900)의 일 예시를 도시한 것이다. 상기 적외선 펜(900)은 펜 본체(910)를 구비한다. 상기 펜 본체(910)의 일단에 투명 창구(920)가 구비되고, 타단에 탈거 가능한 뚜껑(980)이 구비된다. 상기 적외선 펜 내부에 배터리 공간(950)이 개설되며, 상기 뚜껑(980)을 탈거한 후에는 배터리 공간(950) 내부의 배터리를 꺼내거나 또는 배터리 공간(950) 내부의 배터리를 조작할 수 있다. 상기 배터리는 전원 제어 회로(940)와 펜 몸체(910) 상의 스위치(960)를 통해 적어도 하나의 적외 LED(930)와 전기적으로 접속된다. 상기 적외선 발광 다이오드(IR LED)(930)는 상기 투명 창구(920)의 후면에 위치하며, 상기 적외선 LED(930)가 적외선을 발사할 때, 상기 적외선은 상기 투명 창구(920)를 투과하여 외부로 발사될 수 있다. 상기 스위치(960)는 상기 적외 LED(930)의 개폐를 제어할 수 있다.
도 10은 멀티터치점 검출기능을 구비한 테이블 컴퓨터(table computer)(1000)의 일 실시예를 도시한 것이다. 상기 테이블 컴퓨터(1000)는 내부에 캐비티가 구비되는 테이블 몸체(1010)와, 테이블 몸체(1010) 상부 표면으로서의 디스플레이 스크린(1020) 및 테이블 몸체(1010) 캐비티 내부에 안치되는 프로젝션 시스템(1030)을 포함한다. 상기 프로젝션 시스템(1030)은 도 2, 도 3, 도 5 또는 도 7 중의 프로젝션 시스템의 스크린을 제외한 모든 기타 부분일 수 있다. 이와 같이 상기 테이블 컴퓨터는 적외선 카메라를 설치하지 않고도 멀티터치점 검출 기능을 구비할 수 있다. 또 다른 일 실시예에서, 상기 테이블 컴퓨터(1000)는 캐비티 내에 설치되어 적외선을 발사하는 적외 LED(1040)를 더 포함한다.
윗글에서 본 발명에 대하여 일정한 특수성을 가지고 충분히 상세하게 설명하였다. 소속 분야의 보통 기술자라면, 실시예 중의 묘사는 단지 예시적인 것일 뿐이며, 본 발명의 진정한 정신과 범위를 벗어나지 않는다는 전제 하에 실시되는 모든 변경은 본 발명의 보호범위에 속하여야 함을 이해하여야 한다. 본 발명에서 보호받고자 하는 범위는 실시예 중의 상기 묘사를 통해 한정되는 것이 아니라, 상기 청구항에 의해 한정된다.

Claims (20)

  1. 스크린과;
    데이터 이미지를 바탕으로 광학 이미지를 생성하기 위한 광학 엔진과;
    상기 광학 엔진이 생성한 광학 이미지를 상기 스크린에 투영하고, 상기 스크린으로부터의 적외광을 투과시키는 프로젝션 렌즈; 및
    상기 프로젝션 렌즈를 투과한 적외광을 감지하여 감지 이미지를 형성하는 이미지 센서;를 포함하고,
    상기 광학 엔진은, 광원이 발사하는 백색광을 적색광, 녹색광과 청색광의 삼원색광으로 분리하여 각 원색광을 대응하는 액정 디스플레이 패널로 유도하는 색선별 유도 미러 어셈블리와, 데이터 이미지의 화소 정보 및 입사된 원색광을 바탕으로 일종의 원색 광학 이미지를 변조 생성하는 3개의 액정 디스플레이 패널과, 3가지 원색 이미지를 풀컬러 광학 이미지로 조합하는 광학 프리즘 어셈블리를 포함하며,
    상기 프로젝션 렌즈를 투과한 후의 적외광은 상기 광학 프리즘 어셈블리로 진입하여, 상기 광학 프리즘 어셈블리에 의해 직접 이미지 센서로 유도되는 것을 특징으로 하는 프로젝션 디스플레이 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    이미지 센서로부터의 감지 이미지를 수신하여, 상기 감지 이미지를 바탕으로 적외광의 좌표를 확정하는 이미지 처리 모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 프로젝션 디스플레이 시스템.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 스크린과;
    데이터 이미지를 바탕으로 광학 이미지를 생성하기 위한 광학 엔진과;
    상기 광학 엔진이 생성한 광학 이미지를 상기 스크린에 투영하고, 상기 스크린으로부터의 적외광을 투과시키는 프로젝션 렌즈; 및
    상기 프로젝션 렌즈를 투과한 적외광을 감지하여 감지 이미지를 형성하는 이미지 센서;를 포함하고,
    상기 광학 엔진은 제1 LCOS 소자, 제2 LCOS 소자, 제3 LCOS 소자, 제1 LCOS 소자에 한 가지 원색광을 제공하는 제1 분극빔 스플리터, 각각 제2 LCOS 소자와 제3 LCOS 소자에게 한 가지의 원색광을 제공하여, 각각의 LCOS 소자가 입사된 원색광과 데이터 이미지의 화소정보를 바탕으로 일종의 원색 광학 이미지를 변조 생성하는 제2 분극빔 스플리터, 및 삼원색 광학 이미지를 풀컬러 광학 이미지로 조합하는 제3 분극빔 스플리터를 포함하며,
    상기 제1 LCOS 소자는 제1 분극빔 스플리터의 일측에 설치되며,
    상기 제2 LCOS 소자는 제2 분극빔 스플리터의 일측에 설치되고, 상기 제3 LCOS 소자는 제2 분극빔 스플리터의 다른 일면에 설치되며,
    상기 이미지 센서는 제1 분극빔 스플리터의 다른 일측에 설치되어, 상기 프로젝션 렌즈로부터 전송되는 적외광이 제3 분극빔 스플리터 및 제1 분극빔 스플리터를 거쳐 상기 이미지 센서로 유도되는 것을 특징으로 하는 프로젝션 디스플레이 시스템.
  7. 삭제
  8. 스크린과;
    데이터 이미지를 바탕으로 광학 이미지를 생성하기 위한 광학 엔진과;
    상기 광학 엔진이 생성한 광학 이미지를 상기 스크린에 투영하고, 상기 스크린으로부터의 적외광을 투과시키는 프로젝션 렌즈; 및
    상기 프로젝션 렌즈를 투과한 적외광을 감지하여 감지 이미지를 형성하는 이미지 센서;를 포함하고,
    상기 광학 엔진은 분극빔 스플리터와 상기 분극빔 스플리터의 일측에 위치한 LCOS 소자를 포함하여, 상기 분극빔 스플리터가 입사광을 상기 LCOS 소자로 반사하며, 상기 LCOS 소자는 상기 데이터 이미지의 화소정보와 입사광을 바탕으로 광학 이미지를 변조 생성하며,
    상기 이미지 센서가 상기 LCOS 소자의 다른 일측에 설치되어, 상기 프로젝션 렌즈로부터 전송되는 적외광이 상기 분극빔 스플리터에 의해 상기 이미지 센서로 반사되는 것을 특징으로 하는 프로젝션 디스플레이 시스템.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 테이블 몸체와;
    상기 테이블 몸체 표면으로서의 스크린과;
    테이블 몸체 내에 설치되어, 이미지를 상기 스크린으로 투영하기 위한 광학 어셈블리와;
    상기 광학 어셈블리를 이용하여 상기 스크린상의 적어도 하나의 터치점을 감지하기 위한 이미지 센서; 및
    이미지 센서가 획득한 이미지를 이용하여 터치점의 위치를 확정하는 이미지 처리 모듈;을 포함하고,
    상기 광학 어셈블리는, 데이터 이미지를 바탕으로 광학 이미지를 생성하기 위한 광학 엔진과, 상기 광학 엔진이 생성한 광학 이미지가 자신을 투과하여 상기 스크린으로 투영되도록 하고, 또한 상기 스크린으로부터 전송되는 적외광이 투과되도록 하는 프로젝션 렌즈를 포함하며,
    상기 광학 엔진은 분극빔 스플리터와 상기 분극빔 스플리터의 일측에 위치한 LCOS 소자를 포함하여, 상기 분극빔 스플리터가 입사광을 상기 LCOS 소자로 반사하며, 상기 LCOS 소자는 상기 데이터 이미지의 화소정보와 입사광을 바탕으로 광학 이미지를 변조 생성하고, 상기 이미지 센서가 상기 LCOS 소자의 다른 일측에 설치되어, 상기 프로젝션 렌즈로부터 전송되는 적외광이 상기 분극빔 스플리터에 의해 상기 이미지 센서로 반사되는 것을 특징으로 하는 테이블 컴퓨터.
  14. 스크린과;
    이미지를 상기 스크린에 투영하기 위한 광학 어셈블리; 및
    상기 광학 어셈블리를 이용하여 스크린상의 적어도 하나의 터치점을 감지하기 위한 이미지 센서;를 포함하고,
    상기 광학 어셈블리는 데이터 이미지를 바탕으로 광학 이미지를 생성하기 위한 광학 엔진과, 상기 광학 엔진이 생성한 광학 이미지를 상기 스크린으로 투영하고, 상기 스크린으로부터 전송되는 적외광을 투과시키는 프로젝션 렌즈를 포함하며,
    상기 광학 엔진은 분극빔 스플리터와 상기 분극빔 스플리터의 일측에 위치한 LCOS 소자를 포함하여, 상기 분극빔 스플리터가 입사광을 상기 LCOS 소자로 반사하며, 상기 LCOS 소자는 상기 데이터 이미지의 화소정보와 입사광을 바탕으로 광학 이미지를 변조 생성하고, 상기 이미지 센서가 상기 LCOS 소자의 다른 일측에 설치되어, 상기 프로젝션 렌즈로부터 전송되는 적외광이 상기 분극빔 스플리터에 의해 상기 이미지 센서로 반사되는 것을 특징으로 하는 프로젝션 디스플레이 시스템.
  15. 제 14 항에 있어서,
    이미지 센서로부터 전송되는 감지 이미지를 수신하여, 상기 감지 이미지를 바탕으로 상기 터치점의 위치를 확정하는 이미지 처리 모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 프로젝션 디스플레이 시스템.
  16. 삭제
  17. 제 14 항에 있어서,
    상기 프로젝션 렌즈는 스크린으로부터 전송되는 가시광 및 자외광을 필터링하거나 감쇄시키는 것을 특징으로 하는 프로젝션 디스플레이 시스템.
  18. 삭제
  19. 삭제
  20. 삭제
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