KR101151069B1 - 3차원 볼록 디스플레이 표면을 구비한 디스플레이 시스템 - Google Patents

3차원 볼록 디스플레이 표면을 구비한 디스플레이 시스템 Download PDF

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마이클 에이. 푸디
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Abstract

디스플레이 시스템은 3차원 볼록 형상을 갖는 디스플레이 표면(5)을 구비한다. 프로젝션 시스템(7)은 객체 필드를 디스플레이 표면(5)의 내부 상에 위치한 연속적인 이미지 필드 상으로 투사한다. 디스플레이 표면(5)은 그 범위 면에서 광범위하여 예컨대, 반구의 범위보다 더 큰 범위를 제공하는 최소 240도의 각도에 대응한다.
디스플레이 시스템, 3차원 볼록 형상, 프로젝션 시스템, 객체 필드, 이미지 필드.

Description

3차원 볼록 디스플레이 표면을 구비한 디스플레이 시스템{DISPLAY SYSTEM HAVING A THREE-DIMENSIONAL CONVEX DISPLAY SURFACE}
본 발명은 일반적으로 프로젝션 디스플레이 시스템들에 관한 것이며, 좀 더 구체적으로는 반구보다 더 큰 3차원 볼록 디스플레이 표면으로 이미지들을 투사할 수 있는 프로젝션 디스플레이 시스템들에 관한 것이다.
다양한 연구 분야에서, 구 전체를 피복하는 이미지, 좀 더 일반적으로는 어떤 볼록 형상의 전체 표면을 피복하는 이미지를 생성할 수 있는 디스플레이 시스템을 제공하는 것을 오랫동안 목표로 추구해왔다. 그러한 디스플레이 시스템은 다양한 용도를 많이 가질 것이다. 예를 들면, 디스플레이 시스템은 행성 과학에서 행성의 날씨 및 기온과 같은 정보를 디스플레이하는데 사용될 수 있다. 제약 애플리케이션(pharmaceutical application)들은 분자들을 시각화하는 것을 포함한다. 건축 애플리케이션들은 건물들을 시각화하는 것을 포함한다. 기타 애플리케이션들도 명백해질 것이다.
다른 쪽에서는 그러한 디스플레이 시스템을 구축하고자 시도해 왔는데, 그러한 노력들은 수 개의 상이한 카테고리들로 분류될 수 있다. 카테고리 1에서, 디스플레이 시스템은 예컨대 미국 특허 제5,030,100호 "Environmental Display System" 에서 개시된 바와 같이, 개별적으로 빛을 전도하고 방출하는 다수의 소자들을 포함한다. 그러나, 이러한 시스템들은 통상 제작이 어렵고 비용이 많이 든다. 상기 시스템들은 종종 수천 개의 미세 소자들, 전형적으로 LED들이나 광섬유 도전체(fiber optic conductor)들을 요하며, 양질의 디스플레이를 얻으려면 일반적으로 소자들의 디스플레이 종단이 매우 정확하게 배치되어야 한다. 광섬유 도전체의 경우, 도전체의 양단이 일반적으로 정확하게 배치되어야 한다. 예로서, 지금의 컴퓨터 디스플레이 시스템들에 있어서 일반적인 해상도는 1024×768 픽셀이다. 유사한 해상도를 갖는 디스플레이 시스템을 구현하려면 750,000개 이상의 소자들을 필요로 할 것이다. 더욱이 그 디스플레이가 외부에서 시청되는 경우, 소자들의 비-디스플레이부들(예컨대, LED용 전선이나 소정 길이의 광섬유들)은 일반적으로 디스플레이 내부를 통해 연결된다. 너무나 많은 소자들이 디스플레이의 내부를 통해 연결되기 때문에, 그 디스플레이는 통상 후속적으로 함께 부착될 다수의 구획들로서 구축되어야 한다. 그러나 그 결과는 시청자들이 종종 쉽게 검출할 수 있는 결절(seam)로 나타나게 된다.
다른 접근 분류에서, 디스플레이 시스템은 다수의 개별적인 디스플레이들로부터 구축되는데, 이들은 이어져서 분할된 디스플레이(segmented display)를 형성한다. 이러한 접근의 예시들로 미국 특허 제5,023,725호의 "Method and Apparatus for Dodecaherdal Imaging System" 및 미국 특허 제5,703,604호의 "Immersive Dodecaherdal Video Viewing System"을 들 수 있다. 그러나, 이러한 접근 방식에서는 다수의 이미지 소스들(각 디스플레이 당 하나)을 요하게 되며, 소스들 각각은 전체 디스플레이의 일부로 투사된다. 시스템들은 임의의 결절, 중첩 또는 최종 합성 이미지에서의 등록 오류에 관해 교정하려고 시도한다. 이러한 시스템들은 하나의 프로젝터만을 사용하는 시스템에 비해서 제조, 조립, 정렬시키는데 상당한 정도로 비용이 더 들어갈 수 있다. 또한, 이러한 시스템들은 행성 디스플레이를 위한 돔이나 비행 시뮬레이션과 같이 시청자가 디스플레이 표면의 내부에 위치하는 상황에서 자주 사용된다. 이것은 왜냐하면, 다수의 이미지 소스들 및 프로젝션 광학품들이 디스플레이 표면의 외부, 좀 더 공간이 있는 곳에 위치할 수 있기 때문이다. 이러한 분류의 디스플레이 시스템들은 이미지 소스들 및 프로젝션 광학품들의 배치의 복잡도 및 크기로 인하여, 전송 디스플레이용(즉, 그 외부에서 보는 디스플레이) 또는 디스플레이 표면이 작은 경우 예컨대, 직경이 수 피트 이하인 경우에는 적당하지 않다.
미국 특허 제6,327,020호 "Full-Surround Spherical Screen Projection System And Recording Apparatus Therefor"에서 예시된 바와 같이, 볼록 반사기가 또 다른 카테고리의 기초를 형성한다. 그러나, 이러한 시스템들은 또한 다수의 제약들로 문제가 된다. 하나의 큰 단점은 이러한 시스템들은 일반적으로 빛이 보이지 않는 데드존(dead zones)을 갖는다는 것이다. 예를 들면, 하나의 일반적인 설계에서 프로젝터는 디스플레이 표면의 내부로 돌출된다. 이미지는 그 프로젝터에서 볼록 거울로, 반사기 거울로, 디스플레이 표면까지 투사된다. 볼록 거울은 디스플레이 표면의 내부 깊은 곳에 위치한다. 이러한 기하학적 배열에서는, 프로젝터의 위치, 볼록 거울의 앞이나 뒤, 반사 거울의 뒤, 및/또는 거울들의 지지대 뒤 에서 데드존들이 발생할 수 있다. 많은 경우, 예컨대 시청자가 각기 다른 모든 각도에서 디스플레이에 접근하여 시청할 수 있는 외부 시청(externally-viewed) 디스플레이라든가, 시청자가 우주로 둘러싸여 있는 플라네타륨(planetarium)과 같은 곳에 있어서 임의의 방향에서 바라볼 생각과 자유를 갖는 내부 시청(internally-viewed) 디스플레이에서라면 이러한 데드존들은 눈에 띌 것이다. 덧붙여, 볼록 거울은 프로젝터보다 상당히 커서 그 결과, 프로젝터 단독으로 야기한 데드존보다 훨씬 더 큰 데드존을 형성하게 된다.
체적 디스플레이(volumetric display)들이 또 다른 접근 분류가 되는데, 예컨대 미국 특허 제6,183,088호의 "Three-dimensional Display System"에 개시된 바와 같은 것이다. 이 접근 방식에서는 약간 복잡한 종류의 메커니즘이 복셀(voxel) 들의 집합으로서 기술(픽셀들이 비 평면 표면으로 투사되는 것과 대조적으로)될 수 있는 디스플레이를 형성하는데 사용된다. 그러나 이러한 디스플레이들은 통상적으로 외부 시청으로 제한된다. 또한, 이 디스플레이들은 일반적으로 비용이 많이 드는데, 왜냐하면 이들은 상당량의 소비자 전자장치들 및 복잡한 기계적 메커니즘들을 요하기 때문이다. 이들은 또한 신뢰도 문제를 야기할 수 있다. 이 일반적인 분류는 하나의 기술로서 또는 산업으로서 아직 성숙하지 않은 상태이다. 따라서 이 디스플레이들은 통상적으로 저해상도 및 제한된 범위의 색상들을 갖는다.
그러므로 3차원(즉 비 평면) 디스플레이 표면 상에 이미지를 형성할 수 있는 디스플레이 시스템으로서 상기한 단점들 전부 또는 일부를 극복하는 시스템에 대한 요구가 있다.
본 발명은 3차원 볼록 형상을 갖는 디스플레이 표면을 구비한 디스플레이 시스템을 제공함으로써 종래 기술의 제약들을 극복한다. 프로젝션 시스템은 디스플레이 표면과 동일한 형상을 갖는 연속적인 이미지 필드 상으로 객체 필드를 투사한다. 가장 긴 이미지 거리와 가장 짧은 이미지 거리의 비율은 적어도 1.75이다. 덧붙여 이미지 필드는 반구 범위보다 더 큰 범위를 제공하기 위한 최소 240도의 각도 또는 거의 완전 구의 범위를 제공하기 위한 최소 300도의 각도에 대응할 수 있다. 대안적 실시예에서, 디스플레이 표면은 예컨대, 구 형상, 회전 타원체 및 거의 직사각형 입방체를 포함하는 상이한 형상이 될 수 있다.
하나의 접근 방식에서, 프로젝션 시스템은 렌즈 시스템과 광학적으로 연결된 프로젝터를 포함한다. 프로젝터에 의해 형성된 이미지 필드는 렌즈 시스템을 위한 가상 객체 필드로서 이용된다. 프로젝터들의 예로서 디지털 비디오 프로젝터, 슬라이드 프로젝터, 영화 프로젝터 및 프로젝션 텔레비전을 들 수 있다. 일부 설계에서, 프로젝션 시스템은 프로젝터의 가변 포커스에 따라 크기가 변하는 디스플레이 표면을 수용할 수 있다. 다른 방식에서, 프로젝션 시스템은 통합형(integral) 프로젝션 렌즈 시스템을 포함한다.
일부 애플리케이션들에서, 디스플레이 표면은 그 외부에서 시청된다. 이러한 경우, 디스플레이 표면은 바람직하게는 반투명이거나 아니면 투명이 된다. 다른 애플리케이션들에서, 디스플레이 표면은 내부에서 시청되며, 이 경우 디스플레이 표면은 바람직하게는 반사성이 된다.
하나의 설계에서, 디스플레이 표면은 개구를 포함하는데, 이미지 필드는 그 개구를 제외한 디스플레이 표면의 내부 전체를 실질적으로 피복한다. 예컨대, 개구가 보이지 않도록 감추어 이미지가 전체 디스플레이 표면 상에 투사된 것과 같은 착시를 야기하도록, 디스플레이 표면에 대한 물리적 지지부(physical support)가 이용될 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징들로는 이들 프로젝션 시스템, 그러한 프로젝션 시스템에 관한 애플리케이션들, 그리고 대응 방법들에 있어서 이용하기 적합한 렌즈 설계가 포함된다.
본 발명은, 첨부 도면을 참조하여 다음의 상세한 설명과 청구범위에 의해서 더욱 명백해질 기타 이점 및 특징들을 포함한다.
도 1은 본 발명에 따른 예시적 디스플레이 시스템에 관한 단면도,
도 2a 및 도 2b는 예시적 디스플레이 시스템의 사시도 및 일부 절단도(cut-away view),
도 3a 및 도 3b는 도 1 내지 2에 도시된 디스플레이 시스템에서 이용하기 적합한 렌즈 시스템의 단면도,
도 3c는 도 3a 및 도 3b에 도시된 렌즈 시스템의 렌즈 데이터에 관한 표를 도시한 도면,
도 4a 내지 도 4c는 각기 상이한 직경의 디스플레이 표면에 관한 분수적 객체 높이의 함수로서 RMS 스팟 반경의 그래프를 도시한 도면,
도 5는 디스플레이 표면의 단면도,
도 6a 내지 도 6c는 프로젝션 시스템의 객체 필드와 이미지 필드 간의 관계를 도시한 도면,
도 7은 객체 필드가 직사각형이 아닌 경우 직사각형 디스플레이 상에서 화소들의 이용에 관하여 도시한 도면,
도 8은 광학적 좌표 변환을 도시한 도면,
도 9a 내지 도 9c는 프로젝션 시스템의 또 다른 실시예를 도시한 도면,
도 10은 본 발명에 따른 프로젝션 시스템의 입체적 버전을 도시한 도면,
도 11a 내지 도 11f는 또 다른 디스플레이 표면 형상들을 도시한 도면
도 12a 내지 도 12c는 디스플레이 시스템에 관한 또 다른 실시예들을 도시한 도면.
도 1은 본 발명에 따른 예시적 디스플레이 시스템의 단면도이며, 3차원 볼록 형상을 갖는 디스플레이 표면(5)과 프로젝션 시스템(7)을 포함하고 있다. 프로젝션 시스템은 객체 필드를 디스플레이 표면(5)과 동일한 형상을 갖는 연속 이미지 필드로 투사하여, 디스플레이 이미지를 형성한다.
도 1의 실시예에서는 컴퓨터 비디오 케이블(2)에 의하여 프로젝션 시스템(7)으로 연결된 컴퓨터 시스템(1)이 포함된다. 프로젝션 시스템(7)은 프로젝터(3)(이 경우에는 디지털 비디오 프로젝터)와 렌즈 시스템(4)을 포함한다. 컴퓨터 시스템(1)의 비디오 출력 포트는 케이블(2)에 의해서 디지털 비디오 프로젝터(3)로 연결 된다. 디지털 비디오 프로젝터(3)는 입력으로서 컴퓨터 시스템(1)으로부터의 비디오 신호를 취하여 그 비디오 신호를 전자 제어 디스플레이, 예컨대 액정 디스플레이 장치 상에 디스플레이한다. 나머지 시스템을 생략하면, 프로젝터(3)에 있어서의 광학이 평면 객체(즉, 전자 제어 디스플레이)를 평면 이미지 필드, 예컨대 스크린으로 투사할 것이다. 일반적으로 프로젝터(3)는 스크린까지의 거리가 가변적이 되도록 초점을 조정할 수 있다.
그러나, 프로젝션 시스템(7)에 있어서, 프로젝터(3)는 광학적으로 렌즈 시스템(4)에 결합(6)되어 있다. 그러므로, 프로젝터(3)로부터의 평면 이미지 필드가 전체 프로젝션 시스템(7)의 최종 이미지 필드는 아니다. 대신에, 이는 렌즈 시스템(4)에 대한 객체 필드로서 기능한다. 렌즈 시스템(4)의 위치로 인하여, 이러한 중간 객체 필드는 가상 필드가 된다. 렌즈 시스템(4)은 그 중간 객체 필드를 구형의 디스플레이 표면(5) 내부로 투사한다. 즉, 렌즈 시스템(4)에 관한 (그리고 전체 프로젝션 시스템(7)에 관한) 이미지 필드는 디스플레이 표면(5)의 볼록 형상에 부합하도록 설계된 볼록 형상을 갖는다. 본 실시예에서는, 디스플레이 표면(5)이 반투명이다. 디스플레이 표면(5)의 외부에서 보면, 그 투사된 이미지는 도 2b에 도시된 바와 같이 전체 디스플레이 표면(5)의 실질적 부분을 연속하여 피복하는 것으로 보인다. 프로젝터(3) 이미지가 실시간으로 변경되는 경우, 디스플레이 표면(5) 상에 디스플레이되는 이미지는 동적일 수 있다.
본 실시예에서는 디지털 비디오 프로젝터(3)를 이용하고 있지만, 또 다른 실시예에서는 다양한 애플리케이션에 합당하도록 기타 다른 프로젝터, 예컨대 슬라이 드 프로젝터, 영화 프로젝터 및 프로젝션 TV 등을 이용할 수 있다. 또한, 본 실시예에서는 구형의 디스플레이 표면(5)을 이용하고 있지만, 또 다른 실시예에서는 다양한 형상 및 크기의 디스플레이 표면, 예컨대 회전 타원체 디스플레이 표면 및 물리적 객체에 부합하는 형상을 갖춘 디스플레이 표면 등을 이용할 수 있다.
또한 개시된 디스플레이 시스템은 각기 다른 많은 애플리케이션들에서 이용할 수 있도록 설계될 수 있다. 일 애플리케이션에서, 디스플레이 시스템은 행성학 분야를 위하여 설계되어 그 목적이 지구 등의 행성의 이미지를 디스플레이하는 것이다. 이러한 경우 이미지는 많은 수의 아이템들, 예컨대 지리학, 지형학, 생물권, 판 구조론 및 기상학적 아이템 등을 도시할 수 있다. 이러한 애플리케이션에서는, 시청자에게 행성의 축척도라는 인상을 줄 수 있도록 디스플레이 표면(5)은 그 형상이 일반적으로 구형이다. 디스플레이 표면(5)은 각기 다른 크기일 수 있으며, 예컨대 탁상용, 즉 교실이나 실험실에 배치될 경우에는 보다 작은 크기이고, 회사 로비에 배치될 경우에는 좀더 큰 크기이며, 박물관 디스플레이에 이용될 경우에는 훨씬 더 큰 크기일 수 있다.
이미지의 해상도 및 이미지의 소스는 애플리케이션에 따라 변경될 수 있다. 예컨대, 디스플레이 시스템이 높은 해상도의 지구 위성 이미지를 디스플레이하고자 하는 경우, 프로젝션 시스템(7)은 매우 높은 해상도의 이미지를 디스플레이할 수 있는 슬라이드 또는 영화 프로젝터일 수 있다. 예컨대, 지구(또는 소정의 기타 행성)의 기상에 관한 낮은 해상도의 애니메이션을 디스플레이하고자 하는 경우에는, 프로젝션 시스템(7)이 보다 낮은 해상도의 디지털 비디오 프로젝터(3)일 수 있다. 프로젝션 시스템(7)은 불이 꺼진 교실에서 이용하기 위하여 작은 양의 빛을 투사할 수도 있고, 천문관에서 이용하기 위하여 많은 양의 빛을 투사할 수도 있다.
또 다른 애플리케이션의 분류에 있어서는, 디스플레이 표면이 물리적 객체에 부합하는 형상을 갖도록 디스플레이 시스템이 설계된다. 예컨대, 항공 애플리케이션에서는 대체적으로 조정실 형상을 취할 수 있고, 건축 애플리케이션에서는 대체적으로 직사각형(즉, 빌딩 형상)일 수 있으며, 자동차 애플리케이션에서는 대체로 차의 몸체 형상일 수 있다. 디스플레이 표면이 물리적 객체의 형상에 정확하게 부합할 필요는 없다. 또한, 디스플레이 표면은 실물 크기를 나타낼 수 있는 보다 작은 크기에서부터 더욱 사실적인, 즉, 보다 상세히 보여줄 수 있는 보다 큰 크기에 이르는 범위의 다양한 크기일 수 있다.
가상 현실 애플리케이션에서는, 디스플레이 시스템이, 시청자가 그 외부에서가 아니라 그 내부에서 디스플레이 표면을 보도록 설계될 수 있다. 디스플레이 표면의 구조는 시청자의 위치에 따라 변화할 수 있다. 예컨대, 외부에서 보기에는 반투명 디스플레이 표면이 바람직하고 내부에서 보기에는 반사적인 것이 바람직하다. 또한, 다양한 타입의 산광기가 이용되어 디스플레이 표면으로부터 시청자 위치로 빛을 집중(또는 분산)시킬 수 있다. 시청자(viewer)가 디스플레이 표면에 대하여 상대적으로 어디에 위치하느냐에 따라서, 프로젝션 시스템의 광축은 시청자보다 위, 아래 또는 일정 각도로 있을 수 있다. 예컨대, 일 실시예에서, 프로젝션 시스템은 시청자의 머리보다 뒤쪽 상에 위치하고, 따라서 시청자가 앞을 똑바로 바라볼 경우 시각으로부터 숨겨진다.
또한 디스플레이 시스템은, 예컨대 특수 효과를 보여주기 위하여, 엔터테인먼트 산업에서 사용되도록 설계될 수 있다. 이는 디스플레이 표면이 임의의 방식의 볼록한 형상(conceived shape)으로 될 필요가 있을 수 있다. 예컨대, 디스플레이 표면은 얼굴 및 두개골 형상의 모핑(morphing)을 보여주기 위하여, 머리 전체 (또는 머리의 거의 전체)의 형상일 수 있다.
생명 과학의 분야에서는, 지각된 3차원 이미지가 디스플레이되는 것이 바람직하며, 디스플레이 시스템이 입체적인 프로젝션 시스템을 이용할 수 있다. 나아가, 디스플레이 시스템이 입체적인 DNA 시각화를 구현하도록 설계된 경우, 시각화되어야 하는 분자들은 가늘고 긴 경향이 있기 때문에, 디스플레이 시스템은 구형보다는 회전 타원형(spheroidal) 디스플레이 표면을 사용할 수 있다.
또한 디스플레이 시스템은 소비자 시장에서 사용되도록 설계될 수 있다. 이러한 상황에서, 생산량(production volumes)은 높을 것이며, 제조 비용은 낮아야 할 필요가 있을 것이다. 그 결과, 디스플레이 시스템은 더 적은 수의 부분들을 사용하고 플라스틱, 아크릴 또는 기타 저가의 물질로 제조되도록 설계될 수 있다.
도 2a 및 도 2b는 예시적인 디스플레이 시스템의 투시도 및 절개도이다. 이 예에서, 프로젝터(3)는 하우징(housing; 21) 내에 장착된다. 렌즈 시스템(4)은 프로젝터(3) 상에 직접 장착된다. 일부 실시예들에서, 렌즈 시스템은 기계적으로 프로젝터(3)에 부착되도록 설계된다. 렌즈 시스템(4)은 하우징 내의 매칭 홀(matching hole; 22)을 통하여 빛을 투사한다. 렌즈 시스템(4)의 최종 광학 표면(23)은 대략 하우징(21)의 상단과 동일 평면이다. 디스플레이 표면(5)은 하우징 (21)의 상단에 직접 장착된다. 디스플레이 표면(5)은 렌즈 시스템(4)의 최종 광학 표면(23)의 크기에 부합하는 개구를 갖는다. 다른 실시예들에서는, 디스플레이 표면(5)은 렌즈 시스템(4) 상에 기계적으로 장착된다.
프로젝터(3)는 수직인 렌즈 시스템(4)으로 수직으로 투사한다. 프로젝터의 광축은 렌즈 시스템(4)의 광축과 정렬되어 있으며, 또한 이, 렌즈 시스템의 광축은 디스플레이 표면(5)의 축과 정렬되어 있다. 프로젝션 시스템(7)에 의해 생성된 이미지는 실질적으로 개구를 제외한 전체 디스플레이 표면(5)을 피복한다. 이미지 필드는 실질적으로 렌즈 시스템(4)의 최종 무결점 표면(last clear surface)에 의해 밀폐된다. 하우징(21)은 물리적으로 디스플레이 표면(5)을 지원한다. 또한 이것은 렌즈 시스템(4) 및 디스플레이 표면(5)의 개구를 숨긴다.
또한, 이 구성은 설계 및 제조하기에 더 단순하다. 이는 렌즈가 보이지 않으며, 디스플레이 표면의 작은 부분만이 장착에 사용되기 때문에, 시청자에게 매력적이다. 이는 투사된 이미지가 디스플레이 표면의 360도 전체에 이른다는 인상을 시청자에게 남긴다.
다른 실시예들에서, 다양한 애플리케이션에 적합하도록, 프로젝터는 수평으로 또는 일부 다른 방위를 따라 정렬될 수 있다. 이것은 렌즈 시스템과 동일한 광축을 공유하지 않아 그 사이에 추가적인 광학계를 필요로 할 수 있다. 마찬가지로, 렌즈 시스템의 광축은 수직일 필요가 없다. 예컨대, 한 변형에서, 하우징이 테이블탑(tabletop) 사용에 더 적합하게, 높고 폭이 좁은 것보다는 편평하고 넓을 수 있도록, 프로젝터(3)는 수평적으로 위치한다. 나아가, 지구의 이미지를 디스플 레이할 때, 지구가 태양에 대하여 적합한 각도에서 나타나도록, 렌즈 시스템(4)의 광축은 수직으로부터 23.5도 경사진다. 수평 프로젝터(3)의 빛을 기울어진 렌즈 시스템(4)으로 연결하는데에 거울 또는 기타 광학계들이 사용된다.
도 3a 및 도 3b는 도 1 내지 도 2의 디스플레이 시스템에서 사용하는데 적합한 하나의 렌즈 시스템(4)에 대한 단면도이다. 도 3c는 렌즈 시스템(4)에 대한 설계 파라미터 정보의 표이다. 첫 번째 표(331), "렌즈 데이터"는 소자 곡률, 두께, 공극, 개구 반경 및 글라스 타입들(glass types)을 정의한다. 두 번째 표(332), "비구면 표면 데이터"는 비구면 표면의 구형 및 정방형 계수들을 기록한다. 세 번째 표(333), "굴절률"은 렌즈 물질의 굴절률을 제공한다. 다섯 번째 표(334), "렌즈의 근축 설정(Paraxial Setup of Lens)"은 추가적인 관련 데이터를 제공한다.
도 3a는 렌즈 시스템(4)을 통하여 디스플레이 표면(5)까지 광선 추적을 도시하는 단면도이다. 정점 이미지 포인트(apex image point; 312A)를 향하는 광선 다발(310A)과 전체 필드 이미지 포인트(full field image point)를 향하는 광선 다발(310J)을 포함하여, 상이한 광선 다발들이 도시되어 있다. 이 예시적인 디스플레이 시스템에서, 렌즈 시스템(4)의 상류에 위치한 디지털 프로젝터(3)가 표준이다. 표준 상용 프로젝터는 몇 피트 앞에 있는 이미지 평면으로 빛을 투사하며, 전형적으로 이 곳에는 평면 디스플레이 표면이 위치한다. 그 결과, 프로젝터(3)로부터의 이미지는 렌즈 시스템(4)에 대한 가상 객체로서 사용된다. 렌즈 시스템(4)은 디스플레이 표면(5)의 형상과 부합하도록 3차원 연속 이미지 필드에 가상 평면 객체 필드를 투사한다.
도 3b를 참조하면, 렌즈 시스템(4)은 다음과 같이 동작한다. 처음 두 렌즈 소자들(322 및 323)은 색지움 이중 렌즈(achromatic doublet)를 형성한다. 이 렌즈 그룹은 렌즈 시스템의 개구에 근접하게 위치하여 수평의 색 수차(lateral chromatic aberration)에 대한 정정을 제공하는 기능을 한다.
제3 렌즈 소자(324)는 비구면 표면을 가지며 두 가지 목적으로 기능을 한다. 첫 번째로, 이것은 양의 배율(positive power)을 제공하며, 처음 렌즈 그룹(322-323)과 최종 렌즈 그룹(325-326-327) 간에 부분적 필드 렌즈로서 기능을 한다. 두 번째로, 비구면 표면은 필드 높이가 증가함에 따른 이미지 거리를 상당히 감소시키므로, 정점 이미지 포인트에서의 이미지 거리는 전체 필드 이미지 포인트에서의 이미지 거리보다 실질적으로 더 길다. 이는 부분적으로, 상이한 광선 다발들이 비구면 표면에서 물리적으로 분리되기 때문에 달성된다. 예컨대, 정점 이미지 포인트를 향하는 광선 다발(310A)은 비구면 표면의 총 무결점 개구(total clear aperture)의 일부인 예정 지점(footprint; 314A)을 갖는다. 전체 필드 이미지 포인트를 향하는 광선 다발(310J) 또한 작은 예정 지점(314J)을 갖는다. 두 예정 지점들(314A 및 314J)은 중첩되지 않는다. 따라서, 예정 지점(314J) 주위의 비구면 표면은 광선 다발(310A)에 영향을 주지 않으면서 광선 다발(310J)에 대한 이미지 거리를 줄이도록 설계될 수 있다.
디스플레이 표면이 상이한 형상을 갖는 경우, 비구면 표면은 특정 형상을 수용하도록 설계될 수 있다. 일부 경우에, 이미지 거리는 필드 높이가 증가함에 따라서 (감소하는 대신에) 증가할 것이다. 일반적으로 말하자면, 이미지 거리는 필 드 높이에 관한 함수로서 상당히 변화할 것이다. 일반적인 경험상, 최단 이미지 거리에 대한 최장 이미지 거리의 비율은 적어도 1.75가 될 것이다.
디스플레이 표면 크기의 또 다른 측정은 각도 범위(angular coverage)이다. 일반적인 경험상, 반구의 각도 범위가 180도이고, 완전 구형의 각도 범위가 360도일 때, 디스플레이 표면의 각도 범위는 적어도 240도가 될 것이다. 300도 또는 그 이상의 범위가 바람직하다.
제3 렌즈 그룹은 세 구형 소자들(325, 326 및 327)을 포함한다. 이것은 음의 배율(negative power)을 가지며, 필드 높이가 증가함에 따라 광선 다발의 출사각을 증가시키는 기능을 한다. 예컨대, 정점 이미지 포인트를 향하는 광선 다발(310A)은 광축에 대하여 0도의 각도에서 제3 렌즈 그룹으로 들어가며, 동일한 각도로 제3 렌즈 그룹에서 출사(exit)한다. 반면에, 전체 필드 이미지 포인트를 향하는 광선 다발(310J)은 어떤 일정 각도에서 제3 렌즈 그룹으로 들어가지만, 실질적으로 광축에 수직인 출사각으로 제3 렌즈 그룹을 떠난다. 이런 방식으로, 렌즈 시스템(4)은 볼록 디스플레이 표면(5)의 모든 부분을 실질적으로 피복하는 이미지 필드를 생성할 수 있다. 제3 렌즈 그룹이 이러한 효과를 달성하는 부분적인 이유는, 상이한 광선 다발의 예정 지점(footprints)이 물리적으로 분리되어 있기 때문이다. 따라서, 상이한 광적 효과(optical effect)가 광선 다발(ray bundle; 310A)에 영향을 미치지 않고 광선 다발(310J)에 적용될 수 있다.
이러한 구현에서, 제3 렌즈 그룹(325, 326 및 327)의 소자는 가장자리 주변에 평탄한 접지 표면(예컨대 316 및 317)을 갖고, 서로 직접적으로 적층된다. 이 로 인해, 제조상의 상당한 정밀함을 요구하는 스페이서(spacer)에 대한 필요를 제거함으로써 이러한 특정 디자인의 렌즈 통(lens barrel; 328)의 비용을 감소시킨다. 또한, 렌즈 시스템(4)이 초점 메커니즘을 구비하지 않는다는 점으로부터 비용이 절감된다. 프로젝터(3)는 키스톤 교정(keystone correction)을 포함하는 초점 메커니즘을 제공한다. 다른 실시예는 렌즈 시스템(4)내에 초점 메커니즘을 제공할 수 있다.
렌즈 시스템(4)은 가변 이미지 거리(variable image distance)를 가져서 거리를 디스플레이 표면에 정합한다. 전통적인 어안렌즈(fisheye lens)가 카메라에 통상적으로 사용되고, 이러한 애플리케이션에 사용되기에 부적합하도록 하는 무한 공액 거리(infinite conjugate distance)를 가정한다. 렌즈 시스템(4)은 필드 위치의 함수로서 스폿 크기(spot size)의 우수한 동질성(homogeneity)을 제공하여서, 모든 필드 높이에서 도 4a 내지 도 4c에 도시된 바와 같이 우수한 초점을 제공한다.
도 4a 내지 도 4c는 단편의 객체 높이(fractional object height)에 대한 RMS 스폿 반경(41) 및 RMS OPD(42)의 다이어그램이다. 도 4a는 12인치 직경 디스플레이 표면에 대한 것이고, 도 4b는 14인치 직경에 대한 것이며 도 4c는 18인치 직경에 대한 것이다. 단편의 객체 높이는 이미지 정점(image apex)에서 0.0이고, 적도에서 대략 0.4이며, 대략 남경 75도에서 1.0이다. 이러한 특정 예에서, 이미지 필드는 대략 330도의 각도에 대한다. 이러한 다이어그램은, 프로젝터의 초점의 변화 없이, 상이한 직경의 디스플레이 표면에 대해 모든 필드 높이에서 수용가능한 RMS 스폿 반경(41)이 존재함을 설명한다. 특정 디스플레이 표면 직경에 맞추기 위해서 프로젝터의 초점을 변경하고 키스톤 교정을 잠재적으로 수행함으로써, RMS 스폿 반경 곡선(RMS spot radius curve)이 더욱 향상된다.
도 3 및 도 4에 도시된 예시적인 렌즈 시스템(4)은, 12인치 내지 22인치의 직경의 구형 디스플레이 표면(5)의 범위 내에서 동작하도록 디자인된다. 그러나, 단순히 디지털 프로젝터(3)의 구형 디스플레이 표면(5)을 조절함으로써, 렌즈 시스템(4)은, 다양한 애플리케이션에 적합하도록, 20피트의 디스플레이 표면(5) 직경으로 초점이 맞추어지도록(focus out) 측정되었다.
바람직한 실시예에서, RMS 스폿 반경(41)은 디지털 비디오 프로젝터의 디스플레이 해상도에 대하여 충분히 최적화된다. 렌즈 디자인은 더욱 최적화되어서 슬라이드 프로젝터와 같은 더욱 높은 해상도 프로젝션 시스템에 적합해진다. 또한, 모두 비구면인(aspheric) 소수의 렌즈를 사용하는 렌즈 디자인을 사용함으로써 상당한 렌즈 성능이 달성될 수 있다. 예컨대, 네 개(또는 더 적은)의 비구면 렌즈가 도 3 및 도 4에 도시된 6개의 소자 디자인에 대해 유사한 성능을 달성할 수 있다.
도 5는 일 디스플레이 표면(5)의 단면도이다. 이러한 특정 예에서, 디스플레이 표면(5)은 반투명하도록 유리 미세-구슬(glass micro-beads)의 서스펜션(suspension)을 포함하는 투명 아크릴 페인트(52)의 다중 계층으로 내부 상에 피복된 투명한 아크릴 재료(52)의 단일 조각(piece)으로 구성된다. 반반사(antiglare) 코팅(53)이 외부에 입혀진다. 다른 실시예는, 유리, 폴리에틸렌, 고무 또는 재료(51)를 위한 다양한 플라스틱과 같은 상이한 재료를 사용할 수 있고, 내부 및 외부 표면 중 하나 또는 모두에 니스 및 염색을 포함하는 코팅 및 다양한 표면 처리를 사용하거나 또는 사용하지 않을 수 있다.
이러한 디스플레이 표면(5)의 하나의 장점은, 정렬되고 부착되어야 하는 결절없이 하나의 조각으로서 제조될 수 있다는 점이다. 예컨대, 송풍 몰딩 아크릴(blow molded acrylic) 또는 풍선일 수 있다. 이러한 상대적인 제조의 단순함으로 인해 제조 단가가 감소되고 디스플레이의 품질이 향상된다.
도 6a 내지 도 6c는 바람직한 실시예에서 프로젝션 시스템(7)의 객체 필드 및 이미지 필드 간의 관계를 도시한다. 도 6a에서, 객체 지점에 의해서 생성된 광선(614)이 프로젝션 시스템(7)(단순함을 위해서 단지 렌즈 시스템 4만이 도 6a에 도시됨)에 의해 디스플레이 표면(5) 상의 대응 위치(615)로 투사된다. 객체 지점의 위치는 반경(R) 및 경도 각(λ)에 의해서 정의될 수 있다. 디스플레이 표면 상의 대응 위치(615)가 위도 각(θ; 616)) 및 경도 각(λ)에 의해서 정의될 수 있다. 바람직한 실시예에서, 프로젝션 시스템(7) 및 디스플레이 표면(5)은 광축에 대하여 축대칭이다. 그 결과, 주어진 반경(R)에서의 모든 객체 지점이 동일한 위도 각(θ)에서 디스플레이 표면(5)으로 투사된다. 경도 각(λ)은 동일하게 잔류한다. 반경(R)과 위도(θ) 간에서 매핑하는 프로젝션 시스템을 특징화하는 연속 함수(continuous function)가 존재한다. 예컨대, 도 6a에서, R1은 θ1으로 매핑되고 R2는 θ2으로 매핑된다. 도 6b에 도시된 바와 같이, 이것은 (R, θ) 좌표 시스템에서의 연속 곡선이다. 컴퓨터 시뮬레이션(예컨대, 광선 추적) 또는 경험적 측정에 의 해서 함수가 결정될 수 있다.
대안적인 실시예에서, 예컨대 디스플레이 표면이 광축에 대하여 수직인 방향으로 직사각형인 경우에, 프로젝션 시스템(7) 및 디스플레이 표면(5)은 광축에 대해서 축대칭이 아니다. 따라서, 객체 지점을 이미지 지점으로 매핑하는 함수는 경도 각(λ)을 또한 포함한다. 이는 (R, λO) 및 (R, λI) 사이를 매핑하는 연속함수 이고, λO는 λI와 반드시 동일할 필요는 없다.
도 6c를 참조하면, 프로젝터에 입력되는 이차원 소스 이미지(632) 및 디스플레이 표면(5) 상에 나타나는 이미지(631) 사이에 일대일 대응이 존재한다. 결과적으로, 프로젝션 시스템(7)이 전술한 바와 같이 연속 함수에 의해 특징지어지면, 특정 이미지(631)를 디스플레이 표면에 투사하고자 하는 경우, 이미지(631)에 역 함수(inverse function)를 적용함으로써 대응 소스 이미지(632)가 결정될 수 있다.
축대칭인 예에서, (θ, λ) 좌표 공간에서의 이미지 정보로부터 전술한 도 6b의 연속 함수를 이용하여, 소스 이미지의 (R, λ) 좌표 공간에서의 대응 이미지 정보가 생성된다. 도 6c에서, 도시된 이미지(631)는 경도와 위도 선의 그리드(grid)이다. 경도 선이 원형 스포크(radial spoke)인 반면, 위도 선은 소스 이미지(632)에서의 동심원이 된다. 북극점은, 이미지 정점에서, 소스 이미지(632)의 중심에 매핑된다.
원래의 소스 이미지 정보의 이미지의 포맷, 좌표 시스템, 소스 이미지의 포맷 및 해상도 뿐만 아니라 디스플레이 좌표 시스템 및 해상도 요구사항을 포함하는 요인들에 따라, 이미지 정보 변환, 이미지 샘플링, 이미지 내삽 및 텍스처 매핑 또는 다른 컴퓨터 그래픽 동작을 포함하는 동작이 프로젝터(3) 상에서의 후속하는 표시를 위해 소스 이미지(632)를 생성하는데 사용될 수 있다.
도 7은, 프로젝션 시스템의 객체 필드가 사각형이 아닌 경우, PC 프로젝터 디스플레이 장치(71)상의 픽셀의 사용을 도시한다. 전형적으로, 디지털 비디오 프로젝터는, 1024×768 픽셀과 같은 수평 및 수직으로 상이한 해상도를 전형적으로 가지는, 사각형 디스플레이 장치를 이용한다. 그 반면에, 디스플레이 표면(5)이 축대칭인 경우, 이상적인 객체 필드는 x 및 y 방향으로 동일한 해상도는 갖는 원형이다. 따라서, 입력 디스플레이장치(71) 및 이상적인 객체 필드 사이에 부정합이 존재한다. 일 접근 방법에서는, 상당한 부분의 디스플레이장치(71)가 사용되지 않지만, 객체 필드(72)가 디스플레이 장치(71)의 작은 단상에 맞도록 시스템이 디자인된다. 대안적으로, 객체 필드(73)가 디스플레이 크기보다 클 수 있다. 디스플레이 장치(71)의 보다 많은 부분이 사용되고 해상도가 더 커지게 된다. 그러나, 객체 필드(73)의 일부가 디스플레이 영역(71)의 외부에 위치되고, 디스플레이 표면의 대응 부분에는 이미지가 없게 된다. 이것은 소정의 애플리케이션에서 장점이 될 수 있다. 예컨대, 디스플레이 표면의 하면(underside)인 시청자에게 보이지 않은 곳에서, 가시 이미지는 객체 필드(object field)(72)보다 더 큰 유효 해상도(effective resolution)를 가질 것이다.
도 8은 광학 좌표 변환을 도시하는 다이어그램이다. 어떻게 광학 기술이 프로젝트의 입력 디스플레이(83)의 더 큰 부분을 이용하기 위해 사용될 수 있는지를 도시하는 하나의 간단한 예이다. 예컨대, 디지털 비디오 프로젝터의 디스플레이(83) 내의 오벌(oval)(82)은 도 7의 객체 필드(72)와 같은 원보다 더 많은 정보를 포함한다. 그래서, 오벌(82)이 렌즈 시스템(4)으로의 입력에 관해 원형 형상(84)으로 매핑될 수 있다면, 결과적인 디스플레이는 또한 보다 큰 해상도를 가질 것이다. 이것은 렌즈 시스템의 개구(85)에서 광 경로에 45도 각도가 아닌 거울(86)을 이용해서 달성될 수 있다. 다른 광학 설계가 전기적으로 제어되는 직사각형 디스플레이 내의 이용가능한 픽셀을 더 이용하기 위해서 가능하다.
이 기술은 특정 애플리케이션에서 이득이 될 수 있는 것과 같이, 경도 대 위도를 따라 다른 성형 픽셀 밀도를 가지는 디스플레이 표면상의 이미지를 제작하는데 사용될 수도 있다. 예컨대, 회전 타원체 디스플레이 표면의 경우에, 장축을 따라 더 큰 픽셀 해상도를 가지는 것인 유리할 수 있다.
도 9a 내지 9c는 프로젝션 시스템의 다른 실시예를 도시하는 다이어그램이다. 이 접근방식에서, 프로젝션 시스템의 광학 트레인(optical train)은 앞에 존재하는 프로젝터(3)에 부가된 렌즈 시스템(4)을 가지지 않는다. 오히려, 프로젝션 시스템 내의 프로젝션 렌즈 시스템(91)은 단일, 통합 유닛으로 설계된다. 편평한 객체 필드가 3 차원 디스플레이 표면에 상이 맺힌다.
도 9a는 렌즈 시스템(91)의 단면이다. 왼쪽의 수직선(92)은 객체, 예컨대, LCD 디스플레이, 슬라이드 등을 나타낸다. 소자(911 및 912)는 이중렌즈(doublet)를 형성하기 위해 접합이 된다. 마찬가지로, 소자(913 및 914)는 제2 접합 이중렌즈, 소자(915 및 916)는 제3 접합 이중렌즈 및 소자(917 및 918)는 제4 접합 이중렌즈를 형성한다. 렌즈 시스템(91)의 개구 스탑은 소자(916)의 약간 오른쪽에 있다.
렌즈 소자는 기능에 따라 소자(911 및 912), 소자 (913 내지 918) 및 소자(919 내지 921)로 대략 세 그룹으로 나누질 수 있다. 중앙 렌즈 그룹(소자 913 내지 918)은 근접 대칭 기존 결상 렌즈를 형성한다. 즉, 왼쪽의 렌즈 그룹(911 및 912) 및 오른쪽의 렌즈 그룹(919 내지 921)이 없으면, 렌즈 그룹(913 내지 918)은 곡률, 두께 및 간격의 중요하지 않은 변화로 잘 모여진 이미지를 그들의 오른쪽에, 그들의 왼쪽의 객체 평면에 잘 교정된 이미지를 만든다. 이것은 개구 스탑의 각 면상에 배치된 일반적으로 포지티브 소자들을 가진 근접한 대칭 레이아웃 때문이다.
이중렌즈(911 및 912)는 입력광의 텔레센트리시티(telectentricity)를 보장하는 주기능을 가진다.
최종 렌즈 그룹(919 내지 921)은 강한 네거티브 메니스커스 렌즈 소자이다. 이 소자들의 역할은 투사된 광속(light pencil)을 넓게 휘게 해서, 구형 디스플레이 표면의 내부를 채우는 것이다. 그들은 도 3b의 렌즈(325 내지 327)와 유사한 역할을 한다. 둘 또는 하나보다 그런 네거티브 메니스커스 소자는 세 개가 있는데, 왜냐하면, 더 많은 소자의 사용은 소자들 각각에 필요한 광학파워를 감소시키고, 각 소자에서 이 감소한 파워는 소자에 의해 유도된 수차, 특히 구면 수차(spherical aberration)를 줄인다. 마찬가지로, 소자들은 깊게 메니스커스되어 있는데, 다양한 표면에서의 광선의 굴절 각도크기가 감소하고, 그런 감소는 관련 수차를 감소시키기 때문이다.
일련의 세 개의 강한 네거티브 메니스커스 렌즈 소자로부터 생기는 심각한 광학 수차 중 하나는 네거티브 구형 수차이다. 네거티브 구형 수차는 다른 소자들(911 내지 918)에 의해 제공되는 포지티브 광학 파워에 의해 큰 부분이 보상되었다. 임의의 렌즈 내에서 생기는 다른 심각한 광학 수차는 색수차이다. 전체로 렌즈의 색수차를 막기 위해서, 제1 여덟 개의 소자가 네거티브, 고분산 소자를 포지티브, 저분산 소자와 결합해 전체 렌즈의 색수차를 순수히 감소시키는 4개의 색지움 이중렌즈의 형태로 배열된다. 이 결과는 렌즈들의 색수차가 전체적으로 상당히 감소된 것이다.
렌즈 설계는 오직 구형 렌즈만 이용하고 그래서, 렌즈의 수도 상대적으로 많다. 하나 이상의 비구면 렌즈를 사용하면, 비교할만한 광학적 성능을 가지나 더 적은 수의 렌즈로 구성된 프로젝션 렌즈 시스템이 설계될 수 있다. 제조 부피가 큰 경우에 이것은 유용할 수 있다.
도 9b는 프로젝션 렌즈 시스템(91)의 렌즈 데이터 표이다. 도 9c는 프로젝션 렌즈(91) 및 18 인치 지름 디스플레이 표면에 대한 RMS 스폿 반지름(41) 및 부분적인 객체 높이의 함수인 RMS OPD(42)의 다이어그램이다.
통합 설계의 이용은 부분적으로 제조의 경제적인 면에 기반한다. 디스플레이 시스템의 제조부피가 작으면, 프로젝터 시작의 가격 경쟁뿐만 아니라 기성 프로젝터를 파는 상인들의 큰 생산 부피를 레버리지하기 위해 별개의 구성을 사용하는 것이 유리하다. 한편, 제조 부피가 클 때, 제조되고 조립되어야할 전체 부품이 더 작고 비용이 더 낮을 수 있으므로, 적은 수의 렌즈로 이루어진 통합 설계를 이용하 는 것이 유리할 수 있다.
도 10은 시청자를 위해 입체 이미지를 생성하기 위한 디스플레이 프로젝터(103)가 입체인 다른 실시예를 도시한다. 이 구성에서, 프로젝션 시스템(103)에 대한 하나 또는 둘 비디오 입력(101 및 102)이 있고, 프로젝션 시스템은 하나 또는 두 개의 프로젝터를 포함한다. 시청자가 디스플레이 표면(5)에 대해 상대적으로 고정된 위치에 있으면, 각 눈에 대해 하나씩 두 개의 고정된 원하는 이미지가 있다. 상술한 기술을 이용하여, 두 개의 다른 편평한 소스 이미지가 두 개의 다른 원하는 이미지로부터 생성될 수 있고, 컴퓨터 시스템에 의해 저장될 수 있다. 결과적인 편평한 소스 이미지는 입체 프로젝터에 의한 디스플레이를 위한 출력이다. 시청자는 편광 안경과 같은 프로젝터에 관해 적절한 시각 장치(eye-gear)를 쓴다.
시청자가 고정된 위치에 있지 않으면, 시청자(103)가 눈 추적장치(eye tracking device)(105)를 쓰고 있다면, 3차원 효과가 생성될 수 있다. 눈 추적장치(105)는 시청자의 위치 및 보는 방향 각각을 얻도록 사용된다. 잘 알려진 3차원 그래픽 기술이 각 눈에 대해 원하는 이미지를 생성하기 위해 사용된다. 상술한 바와 같이, 편평한 소스 이미지가 각 눈에 대해 생성되고, 이는 후속으로 입체 프로젝터(103)에 의한 디스플레이를 위해 컴퓨터 시스템(1)에 의한 출력이다.
도 11a 내지 11f는 디스플레이 표면(5)의 다른 실시예를 도시하는 다이어그램이다. 도 11a에서, 디스플레이 표면(111)은 회전 타원체이다. 이 형상의 디스플레이 표면이 선호될 수 있는 예시적인 애플리케이션은 (폭이 넓기보다는 더 길이가 긴) 분자(112)가 디스플레이되는 애플리케이션이다. 그런 경우에, 디스플레이 표면은 넓기보다는 더 긴 것이 선호될 수 있다. 도 11a에서, 소자(113)는 렌즈 시스템이다.
도 11b 및 11c에서, 디스플레이 표면은 시청자(124)가 상기 표면의 내부 상의 다른 부분에 있는 둠(domed) 디스플레이 표면(123)이다. 이 실시예에서, 디스플레이 표면(123)은 반투명보다는 반사적이다. 선호될 수 있는 디스플레이 표면의 이 형상 및 구성의 예시적인 애플리케이션은 행성 과학, 가상 현실 몰입 시스템 등을 포함한다.
도 11d에서, 디스플레이 표면은 대략 직육면체(145) 형태이다. 디스플레이 표면의 이러한 형태 및 설정이 바람직하게 될 수 있는 예시적인 애플리케이션은, 빌딩(146)에 대한 선택적인 정면을 구성 전에 비쥬얼화하거나, 또는 구성 후에 빌딩의 로비에서의 화면으로서 비쥬얼화하는 것이 바람직할 수 있는 건축 애플리케이션이다. 이러한 형태 및 설정은 디스플레이 표면이 물리적 객체에 부합하도록 형성되는 하나의 예에 불과하다.
도 11e에서, 디스플레이 표면은 사람의 머리(151) 형태이다. 디스플레이 표면의 이러한 형태 및 설정이 바람직할 수 있는 예시적인 애플리케이션은 엔터테인먼트 산업에서의 특수 효과 목적을 위한 것이다. 머리 형태는 디스플레이 표면이 볼록하게 되도록 약간 수정될 수 있음에 주목하자.
도 11f에서, 디스플레이 표면은 부분적으로는 반투명하고(161), 부분적으로는 투명하다(163). 또한, 제2의 반투명 디스플레이 표면(162)이 존재한다. 광은 디스플레이 표면의 투명 부(163)을 통과하여 반투명 디스플레이 표면(162)에 도달 한다. 이와 같은 설정이 사용될 수 있는 예는 행성인 토성에 관련된 정보의 디스플레이의 경우인데, 여기서 디스플레이 표면(162)은 토성의 고리에 대응한다.
도 4a 내지 도 4c에 도시된 바와 같이, 프로젝션 시스템은 시스템의 초점을 다시 맞추지 않고도 넓은 범위의 이미지 거리를 조절할 수 있음에 주목하자. 도 4a 내지 도 4c에서, 디스플레이 표면은 직경이 12 인치부터 18 인치이고, 모든 이들 직경은 프로젝션 시스템의 초점을 다시 맞출 필요 없이 용인할만한 초점에 있게 된다. 이에 대해 더 생각해보면, 12 인치 직경의 구 및 18 인치 직경의 구 사이에 위치하는 영역을 생각할 수 있다. 이 영역에 위치한 모든 포인트들은 용인할만한 초점에 있다. 따라서, 도 3의 프로젝션 시스템은, 초점을 다시 맞추지 않고도 이 영역 내에 있는 임의의 볼록 형태와 함께 사용될 수 있다. 더욱이, 프로젝터의 초점을 변경시킴으로써 "초점 내(in-focus)" 영역은 더욱 확장될 수 있고, 이를 통해 또한 사용될 수 있는 볼록 형태의 범위를 증가시킬 수 있다. 그 결과, 광범위하게 변하는 볼록 디스플레이 표면의 형태를 갖는 디스플레이 시스템이 설계될 수 있다.
도 12a 내지 도 12c는 디스플레이 시스템의 대체 실시예를 나타내는 다이어그램이다. 도 12a에서, 프로젝터(3)는 수직적이라기 보다는 수평적으로 투사하며, 디스플레이 표면(5)의 축(211)은 수직이 아니다. 이러한 설정의 애플리케이션의 단순한 예는, 디스플레이 시스템이 낮은 높이를 갖는 것이 바람직한 테이블 표면에서 사용하기 위한 것이거나, 디스플레이 표면의 축의 각도가 태양에 대한 지구의 각도와 일치하는 것이 바람직한 지구 과학(earth-sciences) 애플리케이션이다.
도 12b에서, 프로젝터(3)는 디스플레이 표면(221)에 대하여 상이한 각도에 있고, 설정은 잠기어 있으며(즉, 디스플레이 표면은 내부로부터 관찰됨), 다수의 잠재적인 관찰자 위치가 도시되어 있다. 관찰자(222)는 디스플레이 표면(221)보다 내부에 있으며, 디스플레이 표면(221)은 반투명이기보다는 반사적이다. 이러한 설정의 예시적인 애플리케이션은 가상 현실 시뮬레이션이다.
도 12c에서, 디스플레이 시스템은 수직이라기보다는 수평적인데, 이는 박물관 디스플레이에 사용될 수 있을 것이다.
당해 기술 분야의 당업자는, 프로젝터-렌즈 시스템 조합이 수평인지, 수직인지, 디스플레이 표면에 대하여 상이한 각도에 있는지 또는 위나 아래에 있는지 여부; 프로젝터가 슬라이드 프로젝터인지, 영화 프로젝터인지 또는 디지털 비디오 프로젝터인지 여부; 그것이 입체적(stereoscopic)인지 여부; 프로젝션 렌즈 시스템이 분리된 프로젝터를 구비한 렌즈 시스템이나 내부 유닛으로서 구현되는지 여부; 디스플레이 구의 반경이 작거나 큰지 여부; 디스플레이 표면이 반투명이거나 반사적인지, 그리고 어떤 재료로 제조되고 코팅되는지 여부; 관찰자는 디스플레이 표면의 내부에 있는지 여부; 디스플레이 표면은 구형인지 여부 등을 포함하여, 가능한 설정들의 다수의 구성소자들이 혼합되고 부합될 수 있다는 점을 잘 이해할 것이다.
또한, 상술한 내용에 비추어, 설계에 대한 많은 다른 수정 및 변경이 가능하다. 그러므로, 첨부된 특허청구범위의 범위 내에서 본 발명은 앞서 구체적으로 설명된 것과는 다르게 구현될 수도 있다는 점이 이해되어야 한다.

Claims (43)

  1. 3차원 볼록 형상(three-dimensional convex shape)을 갖는 디스플레이 표면; 및
    상기 디스플레이 표면의 내부 상의 연속적인 이미지 필드 상에, 객체 필드(object field)에서의 중간 이미지(intermediate image)를 투사(project)하기 위한 프로젝션 시스템 - 상기 중간 이미지는 렌즈 시스템을 통해 통과됨 - 을 포함하고,
    상기 연속적인 이미지 필드 상으로의 상기 중간 이미지의 상기 투사는 상기 디스플레이 표면의 상기 내부 상에 실질적으로 초점이 맞추어져 있으며,
    최단 이미지 거리에 대한 최장 이미지 거리의 비율은 적어도 1.75이고, 정점 이미지 포인트(apex image point)에서의 이미지 거리가 전체 필드 이미지 포인트(full field image point)에서의 이미지 거리보다 길고, 상기 렌즈 시스템의 이미지 거리는 상기 이미지 필드 상에서 가변인 디스플레이 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 이미지 필드는 상기 디스플레이 표면의 적어도 240도를 피복(cover)하는 디스플레이 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 이미지 필드는 상기 디스플레이 표면의 적어도 300도를 피복하는 디스플레이 시스템.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 디스플레이 표면은 구형(spherical)인 디스플레이 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 디스플레이 표면은 반투명(translucent)인 디스플레이 시스템.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 디스플레이 표면은 개구(aperture)를 포함하고, 상기 이미지 필드는 상기 개구를 제외한 상기 디스플레이 표면의 전체 내부를 실질적으로 피복하는 디스플레이 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 디스플레이 표면을 위한 물리적 지지부 - 상기 물리적 지지부는 시야(view)로부터 상기 개구를 숨김 -
    를 더 포함하는 디스플레이 시스템.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 프로젝션 시스템은 상기 개구를 통해 상기 디스플레이 표면의 상기 내부로 진입하는 광축(optical axis)을 포함하는 디스플레이 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 광축은 수직(vertical)에 대하여 경사진 디스플레이 시스템.
  10. 제2항에 있어서,
    상기 프로젝션 시스템은,
    상기 디스플레이 표면의 상기 내부 상의 상기 연속적인 이미지 필드 상에 가상 객체 필드(virtual object field)를 투사하기 위한 렌즈 시스템을 포함하는 디스플레이 시스템.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 프로젝션 시스템은,
    상기 렌즈 시스템에 광학적으로 결합되고, 평면 이미지 필드 상에 상기 객체 필드를 투사하기 위한 프로젝터 - 상기 프로젝터에 대한 상기 객체 필드는 평면이고, 상기 프로젝터에 대한 상기 평면 이미지 필드는 상기 렌즈 시스템에 대하여 상기 가상 객체 필드로서 기능함 -
    를 더 포함하는 디스플레이 시스템.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 프로젝터는 디지털 비디오 프로젝터를 포함하는 디스플레이 시스템.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 프로젝터는 슬라이드 프로젝터를 포함하는 디스플레이 시스템.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 프로젝터는 영화(movie) 프로젝터를 포함하는 디스플레이 시스템.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 프로젝터는 프로젝션 텔레비전을 포함하는 디스플레이 시스템.
  16. 제11항에 있어서,
    상기 가상 객체 필드는 프로젝터에 의해 생성되고, 상기 렌즈 시스템은 상기 프로젝터에 기계적으로 부착되도록 구성되는(adapted) 디스플레이 시스템.
  17. 제11항에 있어서,
    상기 프로젝션 시스템은 상기 프로젝터의 초점을 변화시킴으로써 변화하는 크기의 디스플레이 표면들을 수용할 수 있는 디스플레이 시스템.
  18. 제2항에 있어서,
    상기 디스플레이 표면은 다수의 재료(material)를 포함하는 디스플레이 시스템.
  19. 제2항에 있어서, 상기 디스플레이 표면은 무결절(seamless)인 디스플레이 시스템.
  20. 제2항에 있어서,
    상기 이미지 필드는 광축에 대하여 축 비대칭(axially asymmetric)인 디스플레이 시스템.
  21. 제2항에 있어서,
    상기 객체 필드는 비-원형인 디스플레이 시스템.
  22. 제2항에 있어서,
    상기 프로젝션 시스템은,
    상기 디스플레이 표면의 상기 내부 상의 상기 연속적인 이미지 필드 상에 평면인 상기 객체 필드를 투사하는 통합형 프로젝션 렌즈 시스템(integral projection lens system)을 더 포함하는 프로젝터
    를 포함하는 디스플레이 시스템.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 객체 필드는 평면이고, 상기 객체 필드 내의 객체는 전자적으로 제어되는 디스플레이를 포함하는 디스플레이 시스템.
  24. 제22항에 있어서,
    상기 객체 필드는 평면이고, 상기 객체 필드 내의 객체는 막-기반 디스플레이(film-based display)를 포함하는 디스플레이 시스템.
  25. 제2항에 있어서,
    상기 디스플레이 표면은 회전 타원체(spheroid) 형상인 디스플레이 시스템.
  26. 제2항에 있어서,
    상기 디스플레이 표면의 상기 내부는 반사성(reflective)인 디스플레이 시스템.
  27. 제2항에 있어서,
    상기 디스플레이 표면은 직육면체(rectangular solid)형상인 디스플레이 시스템.
  28. 제2항에 있어서,
    상기 프로젝션 시스템은 입체적인 디스플레이(stereoscopic display)를 위한 이미지를 생성하는 디스플레이 시스템.
  29. 제1항에 있어서,
    상기 프로젝션 시스템은,
    상기 객체 필드를 상기 연속적인 이미지 필드 상에 투사하기 위한 렌즈 시스템을 포함하고,
    상기 객체 필드는 가상의, 평면 객체 필드이고, 상기 이미지 필드는 최단 이미지 거리에 대한 최장 이미지 거리의 비율은 적어도 1.75인 3차원 볼록 형상을 갖는 연속적인 이미지 필드이며,
    정점 이미지 포인트에서의 이미지 거리가 전체 필드 이미지 포인트에서의 이미지 거리보다 긴 디스플레이 시스템.
  30. 제29항에 있어서,
    상기 이미지 필드는 상기 3차원 볼록 형상의 적어도 240도를 피복하는 디스플레이 시스템.
  31. 제30항에 있어서,
    상기 이미지 필드는 상기 3차원 볼록 형상의 적어도 300도를 피복하는 디스플레이 시스템.
  32. 제30항에 있어서,
    상기 이미지 필드는 상기 렌즈 시스템의 최종 무결점 표면(last clear surface) 부근에서 실질적으로 닫히는 디스플레이 시스템.
  33. 제30항에 있어서,
    상기 이미지 필드는 구형인 디스플레이 시스템.
  34. 제30항에 있어서,
    전체-필드 이미지 포인트(full-field image point)에 대해 예정된 광선 다발(ray bundle)은 상기 렌즈 시스템의 광축에 실질적으로 수직인 각도로 상기 렌즈 시스템의 최종 무결점 표면을 출사(exit)하는 디스플레이 시스템.
  35. 제30항에 있어서,
    상기 렌즈 시스템은 색수차(chromatic aberration)를 교정하기 위한 렌즈 그룹을 포함하는 디스플레이 시스템.
  36. 제30항에 있어서,
    상기 렌즈 시스템은 적어도 하나의 비구면 표면(aspheric surface)을 포함하는 디스플레이 시스템.
  37. 제36항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 비구면 표면은, 이미지 포인트에 대한 이미지 거리를, 상기 이미지 포인트의 필드 높이의 함수로서, 변화시키는 디스플레이 시스템.
  38. 제37항에 있어서,
    상기 비구면 표면 상에서, 상기 정점 이미지 포인트에 대해 예정된 광선 다발의 예정 지점(footprint)은, 상기 전체 필드 이미지 포인트에 대해 예정된 광선 다발의 예정 지점과 중첩되지 않는 디스플레이 시스템.
  39. 제30항에 있어서,
    상기 렌즈 시스템은, 이미지 포인트의 필드 높이가 증가함에 따라, 상기 렌즈 시스템의 광축과 상기 이미지 포인트에 대해 예정된 광선 간의 출사각(exit angle)을 증가시키기 위한 음의 배율(negative power)을 갖는 렌즈 그룹을 포함하는 디스플레이 시스템.
  40. 제39항에 있어서,
    상기 렌즈 그룹 내에서, 상기 정점 이미지 포인트에 대해 예정된 광선 다발의 예정 지점은 상기 전체 필드 이미지 포인트에 대해 예정된 광선 다발의 예정 지점과 중첩되지 않는 디스플레이 시스템.
  41. 제39항에 있어서,
    상기 렌즈 그룹 내의 렌즈들은 그 가장자리(rim) 부근에 평면 표면을 갖고, 상기 평면 표면들이 서로 접촉하는 경우에 상기 렌즈들은 서로 직접적으로 적층되는 디스플레이 시스템.
  42. 제30항에 있어서,
    상기 렌즈 시스템은, 광축을 따라 이하의 순서대로,
    상기 렌즈 시스템의 개구에 근접하여 위치하는 제1 렌즈 그룹 - 상기 제1 렌즈 그룹은 색수차를 교정함 -;
    이미지 포인트의 필드 높이의 함수로서, 상기 이미지 포인트에 대한 이미지 거리를 변화시키기 위해, 비구면 표면을 포함하는 제2 렌즈 그룹; 및
    상기 이미지 포인트의 필드 높이가 증가함에 따라, 이미지 포인트에 대해 예정된 광선과 상기 광축 사이의 출사각을 증가시키기 위한 음의 배율을 갖는 제3 렌즈 그룹 - 상기 제2 렌즈 그룹은 상기 제1 렌즈 그룹과 상기 제3 렌즈 그룹 사이에서 부분적인 필드 렌즈로서 기능함 -
    을 포함하는 디스플레이 시스템.
  43. 제30항에 있어서,
    상기 객체 필드는 상기 렌즈 시스템의 광축에 대해 비대칭인 디스플레이 시스템.
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Families Citing this family (68)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7480001B2 (en) * 2003-07-02 2009-01-20 Sony Corporation Digital camera with a spherical display
US20050001920A1 (en) * 2003-07-02 2005-01-06 Endler Sean Christopher Methods and apparatuses for managing and presenting content through a spherical display device
US20050037843A1 (en) * 2003-08-11 2005-02-17 William Wells Three-dimensional image display for a gaming apparatus
US7857700B2 (en) * 2003-09-12 2010-12-28 Igt Three-dimensional autostereoscopic image display for a gaming apparatus
US7304619B2 (en) * 2003-12-31 2007-12-04 Symbol Technologies, Inc. Method and apparatus for controllably compensating for distortions in a laser projection display
US7705877B2 (en) * 2004-01-28 2010-04-27 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Method and system for display of facial features on nonplanar surfaces
JP4049115B2 (ja) * 2004-03-15 2008-02-20 セイコーエプソン株式会社 プロジェクタ
TWI228840B (en) * 2004-04-16 2005-03-01 Dynascan Technology Corp Display device with photo-sensing functions
JP4583907B2 (ja) * 2004-12-17 2010-11-17 日本電信電話株式会社 映像描画装置及び映像描画方法
JP4919616B2 (ja) * 2005-05-13 2012-04-18 日立工機株式会社 レーザー墨出器
JP2006319147A (ja) * 2005-05-13 2006-11-24 Hitachi Koki Co Ltd レーザー墨出器
US7878910B2 (en) * 2005-09-13 2011-02-01 Igt Gaming machine with scanning 3-D display system
US8478386B2 (en) 2006-01-10 2013-07-02 Accuvein Inc. Practitioner-mounted micro vein enhancer
US8838210B2 (en) 2006-06-29 2014-09-16 AccuView, Inc. Scanned laser vein contrast enhancer using a single laser
US11278240B2 (en) 2006-01-10 2022-03-22 Accuvein, Inc. Trigger-actuated laser vein contrast enhancer
US10813588B2 (en) 2006-01-10 2020-10-27 Accuvein, Inc. Micro vein enhancer
US8255040B2 (en) 2006-06-29 2012-08-28 Accuvein, Llc Micro vein enhancer
US8489178B2 (en) 2006-06-29 2013-07-16 Accuvein Inc. Enhanced laser vein contrast enhancer with projection of analyzed vein data
US11253198B2 (en) 2006-01-10 2022-02-22 Accuvein, Inc. Stand-mounted scanned laser vein contrast enhancer
US9492117B2 (en) 2006-01-10 2016-11-15 Accuvein, Inc. Practitioner-mounted micro vein enhancer
US9854977B2 (en) 2006-01-10 2018-01-02 Accuvein, Inc. Scanned laser vein contrast enhancer using a single laser, and modulation circuitry
JP2007272642A (ja) * 2006-03-31 2007-10-18 Nec Corp 管制塔用レーダ表示装置及び表示方法
US8665507B2 (en) * 2006-06-29 2014-03-04 Accuvein, Inc. Module mounting mirror endoscopy
US8594770B2 (en) 2006-06-29 2013-11-26 Accuvein, Inc. Multispectral detection and presentation of an object's characteristics
US8463364B2 (en) 2009-07-22 2013-06-11 Accuvein Inc. Vein scanner
US8730321B2 (en) 2007-06-28 2014-05-20 Accuvein, Inc. Automatic alignment of a contrast enhancement system
US10238294B2 (en) 2006-06-29 2019-03-26 Accuvein, Inc. Scanned laser vein contrast enhancer using one laser
US20120008103A1 (en) * 2006-10-06 2012-01-12 Iglobe Inc. Ray Casting for Coherent Light Internal Projection Systems
AU2007305216A1 (en) * 2006-10-06 2008-04-10 Lalley Brothers Scientific, Llc Three-dimensional internal back-projection system and method for using the same
US9185374B2 (en) * 2006-10-26 2015-11-10 Honeywell International Inc. Method and system for producing full motion media to display on a spherical surface
US8328368B2 (en) * 2007-04-26 2012-12-11 Accuvein Inc. Projection system
US7857461B2 (en) * 2007-11-06 2010-12-28 Panasonic Corporation Projector and projection method
US8403502B2 (en) * 2008-11-18 2013-03-26 Barco N.V. Collimated visual display with elliptical front projection screen
US8646918B2 (en) 2009-01-30 2014-02-11 Old Dominion University Research Foundation Projection system
US8210686B2 (en) * 2009-01-30 2012-07-03 Old Dominion University Research Foundation Projection system
WO2010102288A2 (en) 2009-03-06 2010-09-10 The University Of North Carolina At Chapel Hill Methods, systems, and computer readable media for shader-lamps based physical avatars of real and virtual people
US9069242B2 (en) 2009-06-11 2015-06-30 Pufferfish Limited Three-dimensional display and method of installing a three-dimensional display
US9061109B2 (en) 2009-07-22 2015-06-23 Accuvein, Inc. Vein scanner with user interface
JP5504833B2 (ja) * 2009-11-11 2014-05-28 株式会社ニコン プロジェクタ
JP2011237682A (ja) * 2010-05-12 2011-11-24 Olympus Corp 表示装置
US8860688B2 (en) 2011-03-02 2014-10-14 Smart Technologies Ulc 3D interactive input system and method
KR101104827B1 (ko) * 2011-06-16 2012-01-16 대한민국 지구환경 3차원 구면영상 표시장치
US8964008B2 (en) 2011-06-17 2015-02-24 Microsoft Technology Licensing, Llc Volumetric video presentation
JP5823258B2 (ja) * 2011-11-02 2015-11-25 日東光学株式会社 投射用レンズシステムおよび投影装置
FR2984571B1 (fr) 2011-12-16 2014-01-10 Commissariat Energie Atomique Procede de reglage d'un systeme de projection d'une image sur une surface de projection en relief
WO2013173724A1 (en) * 2012-05-17 2013-11-21 The University Of North Carolina At Chapel Hill Methods, systems, and computer readable media for utilizing synthetic animatronics
US9072426B2 (en) 2012-08-02 2015-07-07 AccuVein, Inc Device for detecting and illuminating vasculature using an FPGA
US9265458B2 (en) 2012-12-04 2016-02-23 Sync-Think, Inc. Application of smooth pursuit cognitive testing paradigms to clinical drug development
US10376147B2 (en) 2012-12-05 2019-08-13 AccuVeiw, Inc. System and method for multi-color laser imaging and ablation of cancer cells using fluorescence
US11327626B1 (en) 2013-01-25 2022-05-10 Steelcase Inc. Emissive surfaces and workspaces method and apparatus
US9261262B1 (en) 2013-01-25 2016-02-16 Steelcase Inc. Emissive shapes and control systems
US9759420B1 (en) 2013-01-25 2017-09-12 Steelcase Inc. Curved display and curved display support
US9380976B2 (en) 2013-03-11 2016-07-05 Sync-Think, Inc. Optical neuroinformatics
WO2015070258A1 (en) 2013-11-11 2015-05-14 The University Of North Carolina At Chapel Hill Methods, systems, and computer readable media for improved illumination of spatial augmented reality objects
KR102230300B1 (ko) * 2014-04-08 2021-03-22 삼성디스플레이 주식회사 지구본 표시장치
JP6397655B2 (ja) * 2014-05-16 2018-09-26 株式会社 オルタステクノロジー 球面投影表示装置
DE202014005793U1 (de) * 2014-07-17 2015-10-23 Hendrik Middelhoff 360 Grad Dome Projektor für die 360°Realbild-Wiedergabe von 360°Domekamera Aufnahmen
US20160070356A1 (en) * 2014-09-07 2016-03-10 Microsoft Corporation Physically interactive manifestation of a volumetric space
WO2016136067A1 (ja) * 2015-02-27 2016-09-01 日本電気株式会社 展示装置及び展示方法
US9541817B2 (en) * 2015-03-01 2017-01-10 Midea Development, Llc Device and method for the transfer of patterns to an object
US10921523B2 (en) 2016-09-23 2021-02-16 L-3 Technologies, Inc. Display system and components
US10264213B1 (en) 2016-12-15 2019-04-16 Steelcase Inc. Content amplification system and method
CN106997144B (zh) * 2017-05-23 2019-09-17 海信集团有限公司 一种投影屏幕及投影系统
USD898225S1 (en) 2018-08-21 2020-10-06 Nanolumens Acquisition, Inc. Hemispherical shaped light emitting digital display
CN110095868A (zh) * 2019-03-19 2019-08-06 北京灵犀微光科技有限公司 消除场曲的投影系统和可穿戴设备
RU192582U1 (ru) * 2019-06-11 2019-09-23 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Геофизический центр Российской академии наук (ГЦ РАН) Цифровое демонстрационное устройство
US11614636B2 (en) 2020-02-21 2023-03-28 Universal City Studios Llc Systems and methods for a lensed display
KR102636562B1 (ko) * 2023-12-01 2024-02-14 주식회사라이브아레나 구형 디스플레이를 통한 컨텐츠 제공 장치

Family Cites Families (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3366436A (en) * 1964-08-17 1968-01-30 Bausch & Lomb Ultrawide angle and high resolution projection objective
DE2147776C3 (de) * 1970-09-30 1974-07-11 Nippon Kogaku K.K., Tokio Weitwinkel-(Fischaugen-)Objektiv
US4070098A (en) * 1976-04-28 1978-01-24 The University Of Arizona Foundation Fisheye projection lens system for 35mm motion pictures
US4246603A (en) * 1976-06-23 1981-01-20 Wolff Hanns H Wide angle television display system
FR2404243A1 (fr) * 1977-09-21 1979-04-20 Jaulmes Philippe Procede de projection et de prise de vue pour simulateur de vol, et salle de projection permettant sa mise en oeuvre
US4240721A (en) * 1979-04-19 1980-12-23 Drop Paul A Sr Cooking with recipes through improved viewing machine or wall screen projection
FR2588684B1 (fr) * 1985-10-10 1988-01-08 Nicolas Pierre Appareil de projection a ecran spherique plus specialement pour usages publicitaires
US5030100A (en) * 1989-09-05 1991-07-09 Hilderman Garry M Environmental display system
JPH07117646B2 (ja) * 1989-09-12 1995-12-18 ミノルタ株式会社 走査用レンズ
US5023725A (en) * 1989-10-23 1991-06-11 Mccutchen David Method and apparatus for dodecahedral imaging system
US5546139A (en) * 1993-06-28 1996-08-13 Bacs, Jr.; Aron Moving imagery projection system
JPH08314401A (ja) * 1995-05-16 1996-11-29 Sony Corp ディスプレイ装置
US5703604A (en) * 1995-05-22 1997-12-30 Dodeca Llc Immersive dodecaherdral video viewing system
US5762413A (en) * 1996-01-29 1998-06-09 Alternate Realities Corporation Tiltable hemispherical optical projection systems and methods having constant angular separation of projected pixels
US6191759B1 (en) * 1997-12-02 2001-02-20 Gregory J. Kintz Virtual reality system with a static light emitting surface and magnifying optical system
WO1999054863A1 (en) 1998-04-23 1999-10-28 Moo Lauk Lee Image display balloon device
US6183088B1 (en) * 1998-05-27 2001-02-06 Actuality Systems, Inc. Three-dimensional display system
JP2916142B1 (ja) * 1998-08-10 1999-07-05 洋夫 岩田 全周球面スクリーン投影装置
FR2785397B1 (fr) 1998-11-04 2003-06-13 Patrick Joseph Systeme de projection d'images
US6698900B1 (en) * 1999-09-21 2004-03-02 Audio Visual Imagineering, Inc. Reverse projection system for moving imagery
US6176584B1 (en) * 2000-01-28 2001-01-23 Raytheon Company Curved surface, real image dome display system, using laser-based rear projection
US6530667B1 (en) * 2000-02-08 2003-03-11 Elumens Corporation Optical projection system including projection dome
JP4016576B2 (ja) * 2000-07-14 2007-12-05 株式会社日立製作所 投射用レンズ装置および投射型画像表示装置
US6409351B1 (en) * 2001-02-12 2002-06-25 Thomas R. Ligon Spherical image projection system using a convex reflecting image dispersing element
JP2002258396A (ja) * 2001-03-01 2002-09-11 Ace Kogaku Kk 超広角コンバージョンレンズ装置
EP1373965A2 (en) * 2001-03-29 2004-01-02 Elumens Corporation Method and system for projecting images at projection angles greater than 180 degrees
US6905218B2 (en) * 2001-04-12 2005-06-14 Luc Courchesne Panoramic and horizontally immersive image display system and method
AU2002322038A1 (en) 2001-06-06 2002-12-16 Spitz, Inc. Video-based immersive theater
JP2003035933A (ja) * 2001-07-24 2003-02-07 Vstone Kk 映像表示装置
JP2004012477A (ja) * 2002-06-03 2004-01-15 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 全周映像描画装置およびその方法

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