KR101195653B1 - 표시 장치, 표시 방법 및 헤드-업 디스플레이 - Google Patents

표시 장치, 표시 방법 및 헤드-업 디스플레이 Download PDF

Info

Publication number
KR101195653B1
KR101195653B1 KR1020107011161A KR20107011161A KR101195653B1 KR 101195653 B1 KR101195653 B1 KR 101195653B1 KR 1020107011161 A KR1020107011161 A KR 1020107011161A KR 20107011161 A KR20107011161 A KR 20107011161A KR 101195653 B1 KR101195653 B1 KR 101195653B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
image
eye
display device
observer
display
Prior art date
Application number
KR1020107011161A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20100076039A (ko
Inventor
다까시 사사끼
아이라 홋따
하루히꼬 오꾸무라
나오따다 오까다
가즈오 호리우찌
Original Assignee
가부시끼가이샤 도시바
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 가부시끼가이샤 도시바 filed Critical 가부시끼가이샤 도시바
Publication of KR20100076039A publication Critical patent/KR20100076039A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101195653B1 publication Critical patent/KR101195653B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01—Head-up displays
    • G02B27/017—Head mounted
    • G02B27/0172—Head mounted characterised by optical features
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01—Head-up displays
    • G02B27/0101—Head-up displays characterised by optical features
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01—Head-up displays
    • G02B27/0101—Head-up displays characterised by optical features
    • G02B27/0103—Head-up displays characterised by optical features comprising holographic elements
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01—Head-up displays
    • G02B27/0101—Head-up displays characterised by optical features
    • G02B2027/0132—Head-up displays characterised by optical features comprising binocular systems
    • G02B2027/0134—Head-up displays characterised by optical features comprising binocular systems of stereoscopic type
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01—Head-up displays
    • G02B27/0101—Head-up displays characterised by optical features
    • G02B2027/0138—Head-up displays characterised by optical features comprising image capture systems, e.g. camera
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01—Head-up displays
    • G02B27/017—Head mounted
    • G02B27/0172—Head mounted characterised by optical features
    • G02B2027/0174—Head mounted characterised by optical features holographic
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/01—Head-up displays
    • G02B27/0179—Display position adjusting means not related to the information to be displayed
    • G02B2027/0187—Display position adjusting means not related to the information to be displayed slaved to motion of at least a part of the body of the user, e.g. head, eye
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B3/00—Simple or compound lenses
    • G02B3/0087—Simple or compound lenses with index gradient
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)

Abstract

영상 정보를 포함한 광속(light flux)을 발생하고, 이 광속의 발산각(angle of divergence)을 제어함으로써, 이 광속을 상 관찰자(image viewer)의 한쪽 눈에 입사되게 하는 표시 장치 또는 영상 정보를 포함한 광속을 발생하도록 구성된 광속 발생부(light flux generation unit), 광속이 상 관찰자의 한쪽 눈에 입사되게 하도록 구성되어 있는 시야 제어부(field of view control unit) 및 구성 광학 소자들 중 한쪽 눈에 가장 가까운 광학 소자 - 이 광학 소자가 한쪽 눈으로부터 21.7 cm 이상 떨어지게 배치되어 있음 - 를 포함하는, 광속에 기초하여 상을 형성하도록 구성되어 있는 상 형성부(image formation unit)를 포함하는 표시 장치가 제공된다.

Description

표시 장치, 표시 방법 및 헤드-업 디스플레이{DISPLAY DEVICE, DISPLAY METHOD AND HEAD-UP DISPLAY}
본 발명은 표시 장치, 표시 방법 및 헤드-업 디스플레이에 관한 것이다.
사람의 시각에 대해 시각적 현실감(visual reality)을 재현하는 고품질의 표시 장치가 개발되어 왔다. 깊이감(sense of depth)은 시각적 현실감의 하나로서 매우 중요하고, 깊이감을 지각하기 위한 기술 개발이 중요한 과제이다.
종래에, 사람의 시각에 대한 깊이감은 양안 시차(binocular parallax)에 의해 가장 많은 영향을 받는 것으로 생각되어 왔다. 즉, 사람이 관찰 대상(object of view)을 주시할 때 수렴(convergence)에 의해 양안 간에 서로 다른 영상이 생성되고 이 양안 시차에 의해 깊이감의 지각이 가능하게 된다고 말해지고 있다.
이 양안 시차의 효과에 기초하여 제안된 방법들로는 일례로서 적색 필터 및 청색 필터를 사용하는 애너글리프(anaglyph) 방법, 편광 필터 안경(polarized filter glasses)을 사용하는 방법, 액정 셔터(liquid crystal shutter)를 사용하는 방법, 좌우의 눈에 대한 인터레이스 화상(interlace image)을 렌티큘러판(lenticular plate)을 통해 시각적으로 인식하는 방법 및 인식자의 머리 또는 기타 부분에 장착되는 HMD(Head Mounted Display)를 통해 좌우의 눈에 독립적인 투영 영상(projected image)을 제시하는 방법 등이 있다. 이 양안 시차 효과들에 기초한 다양한 방법들은 좌우의 눈에 대한 복수의 투영 영상들을 생성하기 위한 영상 처리에 엄청난 작업을 필요로 하고 또 표시 장치를 복잡하게 만든다.
한편, HMD에서는 한쪽 눈(단안)에 투영 영상이 제시될 수는 있지만, 눈에 아주 가깝게 배치된 표시부(display unit)에 의해 제시되는 작은 투영 영상을 지각하는 것으로 제한되고, 깊이감을 갖는 높은 현실감이 제공될 수 없다.
또한, 전면 유리(windscreen)에 투영된 차량 속도 등의 운행 정보를 관찰할 수 있게 해주고 외부 정보와 차량 정보를 동시에 시각적으로 인식할 수 있게 해주는 헤드-업 디스플레이(Head-Up Display)(HUD)가 있다. 이 HUD에 깊이감을 부가하는 기술이 보다 안전한 차량의 운행을 위해 아주 요망되고 있다. 유의할 점은, HUD에서 한쪽 눈에만 표시 영상(display image)을 제시하는 기술이 개시되어 있지만(특허 문헌 1), 이 기술이 양안에 의한 시각적 인식에서 2중 영상(double image)을 방지하는 데 목표를 두고 있기 때문에, 깊이의 지각을 향상시키는 효과는 없다는 것이다.
게다가, 인식자의 머리의 위치를 특정하기 위한 사람의 인증에 관한 기술이 특허 문헌 2에 개시되어 있다.
특허 문헌 1: 특개평 7-228172호 공보
특허 문헌 2: 특허 제3279913호 공보
본 발명의 목적은, 복잡한 장치 구성 및 영상 처리를 필요로 하지 않고, 향상된 깊이감의 지각가능한 투영 영상이 쉽게 실현될 수 있게 해주고 또 높은 현실감이 표시될 수 있게 해주어 차량 등의 보다 안전한 운행을 지원하는 표시 장치, 표시 방법 및 헤드-업 디스플레이를 제공하는 데 있다.
본 발명의 한 측면에 따르면, 영상 정보(image information)를 포함한 광속(light flux)을 발생하고, 이 광속의 발산각(angle of divergence)을 제어함으로써, 이 광속을 상 관찰자(image viewer)의 한쪽 눈에 입사되게 하는 표시 장치가 제공된다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 영상 정보를 포함한 광속을 발생하도록 구성되어 있는 광속 발생부(light flux generation unit), 이 광속을 상 관찰자의 한쪽 눈에 입사되게 하도록 구성되어 있는 시야 제어부(field of view control unit) 및 구성 광학 소자들 중 한쪽 눈에 가장 가까운 광학 소자 - 이 광학 소자가 한쪽 눈으로부터 21.7 cm 이상 떨어지게 배치되어 있음 - 를 포함하는, 광속에 기초하여 상을 형성하도록 구성되어 있는 상 형성부(image formation unit)를 포함하는 표시 장치가 제공된다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 영상 정보를 포함한 광속을 발생하고, 이 광속의 발산각을 제어함으로써, 이 광속을 상 관찰자의 한쪽 눈에 입사되게 하는 표시 방법이 제공된다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 영상 정보를 포함한 광속을 발생하고, 상 관찰자의 한쪽 눈에 가장 가까운 광학 소자를 한쪽 눈으로부터 21.7 cm 이상 떨어지게 배치함으로써, 이 광속을 한쪽 눈에 입사되게 하는 표시 방법이 제공된다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 운전자의 한쪽 눈에 입사되도록 구성된 영상 정보를 포함한 광속을 출사하도록 구성되어 있는 광속 투사부(light flux projection unit), 광속의 발산각을 제어하도록 구성되어 있는 발산각 제어 메카니즘(angle of divergence control mechanism), 이 발산각 제어 메카니즘에 의해 제어된 발산각을 갖는 광속이 투사되는 반사층(reflective layer)을 구비한 투명판(transparent plate)을 포함하는 헤드-업 디스플레이(head-up display)가 제공된다.
도 1a 내지 도 1c는 본 발명의 제1 실시예에 따른 표시 장치의 구성을 나타낸 개략도.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 표시 장치의 특성들에 대한 실험 결과를 나타낸 그래프.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 표시 장치의 특성들을 평가하는 실험 광학계(experimental optical system)를 나타낸 개략도.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 표시 장치의 특성 평가에 대한 실험 결과를 나타낸 그래프.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 표시 장치의 구성을 나타낸 개략 측단면도.
도 6의 (a) 내지 도 6의 (h)는 본 발명의 제2 실시예에 따른 표시 장치의 광속의 형상을 나타낸 개략도.
도 7의 (a) 내지 도 7의 (e)는 본 발명의 제2 실시예에 따른 표시 장치의 발산각 제어부를 나타낸 개략도.
도 8의 (a) 내지 도 8의 (d)는 본 발명의 제2 실시예에 따른 표시 장치의 발산각 제어부를 나타낸 개략도.
도 9의 (a) 내지 도 9의 (t)는 본 발명의 제2 실시예에 따른 표시 장치의 상 형성부를 나타낸 개략도.
도 10은 본 발명의 제3 실시예에 따른 표시 장치의 구성을 나타낸 개략도.
도 11은 본 발명의 제4 실시예에 따른 표시 장치의 구성을 나타낸 개략도.
도 12는 본 발명의 제5 실시예에 따른 표시 장치의 구성을 나타낸 개략도.
도 13은 본 발명의 제6 실시예에 따른 표시 장치의 구성을 나타낸 개략도.
도 14는 본 발명의 제7 실시예에 따른 표시 장치의 구성을 나타낸 개략도.
도 15는 본 발명의 제8 실시예에 따른 표시 장치의 구성을 나타낸 개략도.
도 16은 본 발명의 제9 실시예에 따른 표시 장치의 구성을 나타낸 개략도.
도 17은 본 발명의 제10 실시예에 따른 표시 장치의 구성을 나타낸 개략도.
도 18는 본 발명의 제11 실시예에 따른 표시 장치의 구성을 나타낸 개략도.
도 19는 본 발명의 제12 실시예에 따른 표시 장치의 구성을 나타낸 개략도.
도 20은 본 발명의 제13 실시예에 따른 표시 방법을 나타낸 플로우차트.
도 21은 본 발명의 제14 실시예에 따른 표시 방법을 나타낸 플로우차트.
도 22는 본 발명의 제15 실시예에 따른 표시 방법을 나타낸 플로우차트.
도 23은 본 발명의 제16 실시예에 따른 표시 방법을 나타낸 개략도.
도 24는 본 발명의 실시예들에 따른 표시 장치, 표시 방법 및 헤드-업 디스플레이의 응용예들을 나타낸 개략도.
(제1 실시예)
도 1a 내지 도 1c는 본 발명의 제1 실시예에 따른 표시 장치의 구성을 나타낸 개략도이다.
도 1a, 도 1b 및 도 1c는 각각 개략 측단면도, 개략 측면도 및 개략 정면도이다.
도 1a에 도시된 바와 같이, 제1 실시예의 표시 장치(10)는 두부 탑재형 표시 장치(head mount type display device)(HMD)의 일종이며, 영상 정보를 포함한 광속(112)을 발생하는 광속 발생부(110), 광속(112)에 기초하여 상을 형성하는 상 형성부(130), 광속(112)을 제어하여 광속(112)을 상 관찰자(100)의 한쪽 눈(105)에 입사되게 하는 시야 제어부(150)를 가지고 있다.
광속 발생부(110)는 일례로서 프로젝터(111)일 수 있고, 투영 영상을 형성하는 광속(112)을 발생한다. 도 1a 내지 도 1c에서, 광속 발생부(110)는 일례로서 상 관찰자(100)의 머리의 윗쪽에 제공된다. 상 형성부(130)는, 예를 들면, 돔 형상의 스크린(131)이며, 상 관찰자(100)의 전면에 제공되고, 광속(112)을 반사해 상(461)을 형성한다. 또한, 시야 제어부(150)는 도 1a 내지 도 1c에서 일례로서 액정 셔터 안경(liquid crystal shutter glasses)(151)이며, 광속(112)을 상 관찰자(100)의 한쪽 눈에 입사되게 한다. 그에 부가하여, 액정 셔터 안경(151)은 상 관찰자(100)의 우위안측(ascendant eye side)의 눈에는 광속(112)이 입사되게 하고 비우위안측(non-ascendant eye side)의 눈에는 광속(112)이 입사되지 않게 하도록 구성되어 있을 수 있다.
도 1a 내지 도 1c에 예시된 표시 장치(10)에서, 상 형성부(130)와 상 관찰자(100)의 눈[관찰하는 한쪽 눈(105)] 사이의 거리는 27 cm로 설정되어 있다. 즉, 상 형성부(130)를 구성하는 광학 소자(190)는 스크린(131)이고, 상 관찰자(100)의 한쪽 눈(105)에 가장 가까운 광학 소자(190)는 스크린(131)이며, 상 관찰자(100)의 한쪽 눈(105)에 가장 가까운 광학 소자(190)와 관찰하는 한쪽 눈(105) 사이의 거리가 27 cm로 설정되어 있다.
이상에서 기술한 바와 같이, 표시 장치(10)를 사용하여 관찰하는 한쪽 눈(105)에 투영 영상을 제시하는 것에 의해, 향상된 깊이감을 갖는 표시 영상이 제공될 수 있다. 이것에 의해, 복잡한 장치 구성 및 영상 처리를 필요로 하지 않고, 향상된 깊이감의 지각가능한 투영 영상이 쉽게 실현될 수 있고 또 높은 현실감이 표시될 수 있게 된다.
이하에서, 자세하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 표시 장치의 특성들에 대한 실험 결과를 나타낸 그래프이다.
도 2는 한쪽 눈(단안)으로 관찰했을 때와 양쪽 눈으로 관찰했을 때의 깊이감의 주관적 평가에 대한 결과를 나타낸 것이다. 즉, 도 1a 내지 도 1c에 예시한 표시 장치(10)에서는, 액정 셔터 안경(151)이 사용되고 있으며, 따라서 이 셔터 동작에 의해 한쪽 눈의 상태와 양쪽 눈의 상태 사이를 전환함으로써 교대로 관찰을 할 수 있다. 게다가, 각종의 투영 테스트 영상들이 표시되고, 이 영상들을 양안시(binocular vision)로 관찰했을 때의 표시 성능과 비교한 단안시(monocular vision)로 관찰했을 때의 표시 성능에 관하여 주관적 평가가 수행되었다. 이 때, "깊이감을 준다", "입체 효과를 준다" 그리고 "현실감을 준다"라는 3가지 종류의 평가 항목들이 -3, -2, -1, 0, 1, 2 및 3의 값들로 이루어진 총 7개 순위의 평가 스케일(evaluation scale)을 사용하여 평가되었다. 게다가, 양안시에 의한 관찰의 주관적 평가를 0(기준)으로 가정하여, 단안시의 상태에서의 평가값이 구해졌다. 3가지 평가 항목들 전부에서 플러스 값이 얻어지며, 이는 양안시(기준)보다 단안시가 우수하다는 것을 나타내고 있다. 도 2에서의 수평축은 3가지 종류의 평가 항목들을 나타내고, 수직축은 평가 항목에 대한 각자의 평가값을 나타낸다. 유의할 점은, 상기의 평가 항목들에서, 「깊이감을 준다」는 관찰된 투영 영상 중에 나타나는 복수의 물체들 간의 깊이 관계를 지각하는 것에 대한 평가에 주로 관련되어 있고, 「입체 효과를 준다」는 투영 영상 중에 나타나는 하나의 물체의 형상의 입체 효과를 지각하는 것에 대한 평가에 주로 관련되어 있으며, 「현실감을 준다」는 이들 모두를 고려하여 영상 공간(image space)을 현실감있게 지각할 수 있는지에 주로 관련되어 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 모든 평가 항목들이 플러스 값을 나타내고 있다. 단안시로 관찰하는 것이 양안시에 비해 「깊이감을 주는」, 「입체 효과를 주는」, 「현실감을 주는」 표시를 실현할 수 있게 해준다는 것을 알았다.
상기의 단안시에 의해 실현되는 향상된 깊이감의 지각은 종래의 양안시에 의한 깊이감의 지각과 완전히 다른 원리를 갖는다.
이하에서, 단안시에 의해 깊이감을 지각하는 것의 향상된 효과에 관해 수행된 실험들에 대해 설명할 것이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 표시 장치의 특성들을 평가하는 실험 광학계를 나타낸 개략도이다.
도 3a는 실험 광학계의 개략 평면도이고, 도 3b는 실험에서의 상 관찰자의 상태를 나타내는 개략도이다. 도 3a에 도시된 바와 같이, LCD(liquid crystal display)(210)가 광속(112)을 발생하는 광속 발생부(110)로서 사용된다. 아크릴로 제조된 하프 미러(half mirror)(230)가 상 형성부(130)로서 사용된다. 또한, 좌우의 눈에서 편광 방향이 서로 다른 편광 필터를 갖는 편광 안경(152)이 시야 제어부(150)로서 사용된다. LCD(210)로부터 출사하는 광속(112)은 아크릴로 제조된 하프 미러(230)에서 반사되고, 상 관찰자(100)는 이 반사에 의해 얻어진 상(461)[허상(462)]을 관찰한다. 이 때, 하프 미러(230)에서 반사된 상에 대해, 편광 필터[251(A)]는 광 투과 상태(light transmission state)에 있고 또 하나의 편광 필터[252(B)]는 광 차단 상태(light blocking state)에 있도록 편광 안경(152)이 조정된다. 이것에 의해, 상 관찰자(100)는 관찰하는 한쪽 눈(105)만으로 상을 관찰할 수 있고 다른 한쪽 눈(101)으로는 상을 관찰할 수 없다. 또한, 영상 프로젝터(image projector)(250)를 사용하여 스크린(260)에 배경 투영 영상(262)이 투영된다.
게다가, 하프 미러(230)로부터 상 관찰자(100)의 관찰하는 한쪽 눈(105)까지의 거리(L)를 변화시키면서 LCD(210)로부터의 투영 영상에서 지각되는 깊이의 거리가 측정된다. 유의할 점은, LCD(210)와 하프 미러(230) 사이의 거리가 30 cm라는 것이다. 하프 미러(230)로부터 관찰하는 한쪽 눈(105)까지의 거리(L)가 10 cm 내지 100 cm의 범위에서 변화된다. 이 때, 하프 미러(230)와의 거리의 기준점이 광속(112)을 반사시키는 하프 미러(230)의 반사 영역에서의 중심점으로 설정된다.
게다가, 상 관찰자(100)의 관찰 시야의 측방에 깊이 방향(271)을 따라 레일(rail)(273)이 제공되고, 레일(273) 위에 소정의 기준 마크(reference mark)(270)를 배치하여 기준 마크(270)가 깊이 방향(271)을 따라 이동될 수 있도록 되어 있다. 그리고, 상 관찰자(100)가 상(461)[허상(462)]을 볼 때, 그 상(461)[허상(462)]에 관해 지각되는 깊이감과 동일한 깊이감을 주는 위치에 기준 마크(270)가 배치되고, 그 때의 상 관찰자(100)의 시점(eyepoint)으로부터 기준 마크(270)까지의 거리(L1)가 측정된다. 거리(L1)를 지각된 깊이 거리(Lp)로 본다. 그에 부가하여, 도 3b에 도시된 바와 같이, 편광 안경(152)의 테 부분의 상 관찰자(100)측의 면은 거의 상 관찰자(100)의 이마의 위치로 되고, 기준 마크(270)와 상 관찰자(100)의 시점 사이의 거리(L1)가 한쪽 눈(105)으로부터 측정된다.
그에 부가하여, 도 3a에 도시한 실험 광학계에서, LCD(210)에 기초한 광속 발생부(110), 하프 미러(230)에 기초한 상 형성부(130) 및 한쪽 눈에 광속이 입사되게 하는 편광 안경(152)에 기초한 시야 제어부(150)가 본 발명의 제1 실시예의 표시 장치를 구성할 수 있다. 그리고, 상 형성부(130)를 구성하는 광학 소자(190)는 하프 미러(230)이다. 즉, 상 형성부(130)를 구성하는 광학 소자들(190) 중에서, 상 관찰자(100)의 관찰하는 한쪽 눈(105)에 가장 가까운 광학 소자(190)는 하프 미러(230)이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 표시 장치의 특성 평가에 대한 실험 결과를 나타낸 그래프이다.
도 4의 수평축은 하프 미러(230)로부터 상 관찰자(100)의 관찰하는 한쪽 눈(105)까지의 거리(L)(광학 소자의 거리)를 나타낸다. 도 4의 수직축은 허상(462)의 형성 위치로부터 상 관찰자(100)의 한쪽 눈(105)까지의 거리(Lo)와 지각된 깊이 거리(Lp) 간의 차이(깊이 거리 차이)(dL)를 나타낸다. 즉, 지각된 깊이와 허상의 위치가 일치할 때, dL는 0이다. 플러스 dL 값은 지각된 깊이 거리(Lp)가 허상의 위치의 거리(Lo)보다 크다는 것을 나타낸다. 보다 구체적으로는, 깊이 거리 차이(dL)는 깊이감의 향상 정도를 나타낸다.
도 4의 실선은 실험 데이터를 나타내고, 광학 소자의 거리가 L인 경우의 dL의 평균 및 표준 편차를 나타내는 오차 바(error bar)가 표시되어 있다. 게다가, L이 30 cm 이상인 실험 데이터에 근거하여, 중심값과 표준 편차의 상한과 하한에 대한 근사 직선이 구해지고, 평균값의 근사 직선이 파선으로 표시되어 있으며, 표준 편차의 상한의 근사 직선이 일점 쇄선으로 표시되어 있고, 표준 편차의 하한의 근사 직선이 이점 쇄선으로 표시되어 있다.
도 4의 실선으로 나타낸 바와 같이, 광학 소자의 거리(L)가 작을 때는, 깊이 거리 차이(dL)가 0에 가깝고, 지각된 깊이감은 허상까지의 깊이와 거의 같다. 그렇지만, L이 약 20 cm를 넘으면, dL이 증가하고, 관찰된 상이 허상(461)보다 더 깊게 위치하는 것으로 지각된다는 것을 보여주고 있다.
즉, 한쪽 눈으로 상을 관찰할 때, 상을 형성하는 광학 소자의 거리(L)가 약 20 cm보다 길어지면, 깊이감이 향상된다는 것을 발견하였다.
이하에서, 자세하게 설명한다.
발명자는, 한쪽 눈의 투영 시스템(projection system)에 관한 조사를 계속한 결과, 표시 시스템(display system)의 특징들 중 큰 요인이 상 관찰자(100)에 가장 가까운 광학 소자(190), 즉, 최근접 광학 소자(nearest optical element)의 위치라는 것을 발견하였다. 즉, 눈앞에 배치되는 광학 소자(190)의 위치가 표시 장치에 의해 제시되는 투영 영상을 감지하는 사람의 깊이 지각의 중요한 큰 요인이다.
영상 투영 시스템의 표시면(display plane)은 지각가능한 깊이감의 위치들 중에서 가장 전방의 앵커 포인트(anchor point)로서 역할한다. 이 앵커 포인트를 특정의 값 이상으로 더 멀리 배치하고 한쪽 눈에 투영 영상을 제시하는 것에 의해, 투영 영상이 사람의 깊이감의 조정 여유(adjustment margin) 내에서 더 멀리에서 지각될 수 있다는 것을 발견하였다.
본 발명은 도 4에 예시된 사람의 단안시에 관한 새로운 발견에 근거해 이루어진 것이다.
예를 들면, 종래의 단안 방식 HMD에서, 표시부(상 형성부)는 상 관찰자의 눈 바로 앞에 배치되고, 상 형성부와 눈 사이의 거리는 수 cm 이하이다. 이 때문에, 사람의 조정 한계(adjustment limit)보다 더 가까이 배치된 상 형성부는 앵커 포인트가 될 수 없다. 따라서, 사람은 투영 영상이 지각하기 쉬운 위치에 있는 것으로 가정하여 그 영상을 관찰하기 때문에, 사람은 작은 표시면(디스플레이)이 눈의 바로 앞에 위치해 있다는 것을 지각할 뿐이며, 깊이감을 지각하는 것이 불가능하다.
이것과 달리, 본 발명의 실시예의 표시 장치에서는, 관찰하는 한쪽 눈(105)에 가장 가까운 광학 소자(190)(최근접 광학 소자)가 특정의 위치보다 더 멀리 떨어져(더 멀리 배치되어) 한쪽 눈(105)에 영상을 제시하고 있기 때문에, 깊이감이 향상될 수 있다.
사람의 시각이 지각될 물리적 물체와 기존의 배정 위치 사이의 유한한 차이를 이용함으로써 보다 명확하게 깊이 거리를 판단하는 것으로 생각된다. 도 3a 및 도 3b에 예시된 광학계에서, 상 관찰자에게 가장 가까운 광학 소자(190)[일례로서 도 3a 및 도 3b의 하프 미러(230)]의 면이 깊이감의 판단에서 최근접 배정 위치(nearest assigned position)(최근접 광학 소자)로서 이용되는 것으로 생각된다. 최근접 배정 위치가 아주 가까운 경우, 허상(462)의 위치가 최근접 배정 위치로 끌려가기 때문에, 지각되는 깊이감이 가깝게 배치된다. 따라서, 허상(462)까지의 거리(Lo)와 지각된 깊이감(Lp) 간의 차이가 작다. 그렇지만, 최근접 배정 위치[하프 미러(230)]가 특정의 값 이상으로 더 멀리 배치되어 있는 경우, 주관적인 허상의 깊이 위치가 지각의 오차로 인해 보다 쉽게 지각되도록 더 멀리 배치되는 것으로 생각된다.
게다가, 도 4에 대해 기술한다.
도 4에 일점 쇄선으로 나타낸 바와 같이, 실험 데이터의 표준 편차의 상한의 근사 특성이 dL = 3. 7614 × L － 81.619(R2 = 0. 9624)이고, 21.7 cm 이상의 L에서 지각된 깊이 거리가 허상의 위치보다 깊게 되기 시작한다는 것을 알았다.
또한, 도 4에 파선으로 나타낸 바와 같이, 중심값의 근사 특성이 dL = 2.2221 × L － 56.634(R2 = 0.9495)이고, 25.5 cm 이상의 L에서 지각된 깊이 거리가 허상의 위치보다 더 깊다.
게다가, 도 4에 이점 쇄선으로 나타낸 바와 같이, 표준 편차의 하한의 근사 특성이 dL = 1.2029 × L － 76.237(R2 = 0.8871)이고 거의 모든 상 관찰자가 허상 형성 위치보다 더 깊은 깊이감을 지각한다는 것을 알았다.
따라서, 본 발명의 제1 실시예의 표시 장치(10)에서, 구성 광학 소자들(190) 중에 상 관찰자(100)의 한쪽 눈(105)에 가장 가까운 광학 소자(190)(최근접 광학 소자)와 한쪽 눈(105) 사이의 거리가 바람직하게는 21.7 cm 이상이고, 보다 바람직하게는 25.5 cm 이상이며, 한층 더 바람직하게는 63.4 cm 이상이도록 배치가 이루어진다. 그에 부가하여, 도 1a 내지 도 1c에 예시된 표시 장치(10)와 같이, 외부 배경 영상 및 상(461)[허상(462)]이 동시에 관찰될 수 있도록 스크린(131)의 일부에 반투명 영역(semi-transparent area)(159)이 제공될 수 있다.
(제2 실시예)
그 다음에, 제2 실시예에 대해 기술할 것이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 표시 장치의 구성을 나타낸 개략 측단면도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예의 표시 장치(20)는 HMD의 일종이며, 영상 정보를 포함한 광속(112)을 발생하는 광속 발생부(110), 광속(112)에 기초하여 상을 형성하는 상 형성부(160) 및 발산각을 제어함으로써 상 관찰자의 한쪽 눈에 광속(112)이 입사되게 하는 발산각 제어부(170)를 포함하고 있다. 유의할 점은, "제어"가 능동 제어(active control) 뿐만 아니라, 광속(112)이 발산각 제어부(170)에 입사될 때, 특정의 발산각을 갖도록 광속이 발산하게 하는 수동 제어(passive control)도 포함한다는 것이다. 표시 장치(20)는 일례로서 발산각 제어부(170)에 기초하는 시야 제어부를 포함한다.
광속 발생부(110)는 일례로서 투영 영상을 형성하는 광속(112)을 발생하는 프로젝터(111)에 기초할 수 있다. 상 형성부(160)는 일례로서 돔 형상의 스크린(161)에 기초할 수 있으며, 상 관찰자(100)의 전면에 제공되고, 광속(112)을 반사시켜 상(463)을 형성한다. 게다가, 발산각 제어부(170)는 렌즈(171) 등에 기초할 수 있으며, 광속(112)의 발산각이 제어될 수 있게 해주어, 상 관찰자(100)의 한쪽 눈(105)에 광속(112)이 입사되게 할 수 있다. 스크린(161)은, 발산각 제어부(170)에 의해 발산각이 제어된 광속(112)이 한쪽 눈에 입사되도록, 광확산성(light diffusivity)이 어느 정도 감소된 것이 바람직하고, 확산성이 거의 없는 아크릴 수지 등에 기초할 수 있다.
이와 같이, 도 5에 예시한 표시 장치(20)는 발산각을 제어하여 상 관찰자(100)의 한쪽 눈에 광속(112)이 입사되게 하며, 이에 따라 양쪽 눈에 입사되는 것과 같이 넓은 영역의 광속을 관찰자(100)에게 제시하는 것보다 고휘도의 투영 영상을 저소비 전력으로 제공할 수 있다.
게다가, 도 5에 예시된 표시 장치(20)에서, 스크린(161)과 관찰자(100)의 관찰하는 한쪽 눈(105) 사이의 거리는 27 cm로 설정되어 있다. 이것에 의해, 이상에서 설명한 바와 같이, 깊이감을 지각하는 효과의 향상이 실현된다. 즉, 도 5에 예시된 표시 장치(20)에서, 광속 발생부(110), 상 형성부(160) 및 발산각 제어부(170)를 구성하는 광학 소자들 중에, 관찰하는 한쪽 눈(105)에 가장 가까운 광학 소자(190)(최근접 광학 소자)는 상 형성부(160)[스크린(161)]이며, 이것과 관찰하는 한쪽 눈(105) 사이의 거리가 27 cm이다.
이것에 의해, 복잡한 장치 구성 및 영상 처리를 필요로 하지 않고, 깊이감이 향상된 지각을 가능하게 해주는 표시가 쉽게 실현되고, 높은 현실감을 주는 표시가 실현될 수 있다.
이상에서 기술한 표시 장치(20)에서, 상 관찰자(100)의 한쪽 눈(105)에 투영 영상을 제시하도록 광속(112)의 발산각이 제어된다. 이 때의 상 관찰자(100)에 대한 광속(112)의 조사 상태에 대해 설명할 것이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 표시 장치의 광속의 형상을 나타낸 개략도이다.
도 6의 (a) 내지 도 6의 (f)는 본 실시예의 표시 장치에서의 양호한 광속(112)의 상태들을 나타낸 것이다. 그리고, 도 6의 (g) 및 도 6의 (h)는 양호하지 않은 광속(112)의 상태들을 나타낸 것이다.
도 6의 (a) 내지 도 6의 (f)에 도시된 바와 같이, 상 관찰자(100)에의 광속(112)의 조사 영역(112a)이 상 관찰자(100)의 관찰하는 데 사용되지 않는 한쪽 눈(101)과 겹쳐지지 않고, 관찰하는 한쪽 눈(105)과 겹쳐져야 하며, 그 영역이 임의의 형상을 가질 수 있다. 보다 구체적으로는, 도 6의 (a) 내지 도 6의 (d)에 예시한 바와 같이 형상들이 수평으로 넓을 수 있고, 도 6의 (c) 및 도 6의 (d)에 예시한 바와 같이 수직으로 길거나, 도 6의 (e) 및 도 6의 (f)에 예시한 바와 같이 비스듬하게 경사져 있을 수 있다. 이와 반대로, 도 6의 (g) 및 도 6의 (h)에 예시한 바와 같이, 양쪽 눈에 광속이 입사되지 않도록 해야 한다.
상 관찰자(100)에의 광속(112)의 조사 영역(112a)의 제어는 광속(112)의 발산각을 제어함으로써 실현될 수 있다. 즉, 이는 도 5에 예시한 렌즈(171) 등으로 실현될 수 있다. 또한, 이는 각종의 광학 소자들(190)에 의해 실현될 수 있다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 표시 장치의 발산각 제어부를 나타낸 개략도들이다.
도 7의 (a)에 도시된 바와 같이, 발산각 제어부[170(370)]는, 예를 들어, 제1 렌즈(371), 개구부(aperture)(373) 및 제2 렌즈(372)의 광학 소자들에 기초할 수 있다. 또한, 제1 렌즈의 초점 거리(focal length)가 f1이고 제2 렌즈의 초점 거리가 f2인 경우, 개구부(373)는 제1 렌즈(371)로부터 f1의 거리의 위치에 배치되고 제2 렌즈(372)로부터 f2의 거리의 위치에 배치된다. 이 구성에서 발산각 제어부(370)는, 예를 들어, 광원(374), 콜리메이트부(collimator unit)(375) 및, 일례로서 투영 영상을 형성하는 액정 표시 소자(liquid crystal display element)에 기초한 화상 장치(image device)(376)를 조합하여 사용될 수 있다. 게다가, 제1 렌즈(371)는 콜리메이트부(375)의 출사 위치(exit position)로부터 제1 렌즈(371)까지의 거리가 f1이 되도록 배치되고 또 제2 렌즈는 제2 렌즈(372)로부터 화상 장치(376)까지의 거리가 f2가 되도록 배치한다. 이것에 의해, 광원(374)으로부터의 광속이 개구부(373)에 의해 집속되고, 제2 렌즈(372)에 의해 발산각이 추가로 제어된 상태에서 화상 장치(376)에 입사된다. 화상 장치(376)에 입사되는 광속은 확산각이 제어된 광속으로서 상 관찰자에 도달한다. 이 때, 화상 장치(376)의 직경을 변화시킴으로써 광속(112)의 조사 영역(112a)이 쉽게 제어될 수 있고, 광속이 상 관찰자(100)의 한쪽 눈에 입사될 수 있다.
또한, 도 7의 (b)에 도시된 바와 같이, 발산각 제어부(170)는, 예를 들어, 렌티큘러판(lenticular plate)(172)에 기초할 수 있다. 도 7의 (c)에 도시된 바와 같이, 발산각이 일례로서 렌티큘러판(lenticular plate)(172)의 반원통형 렌즈(semi-cylindrical lens)(172a)의 곡률을 변화시킴으로써 제어될 수 있다. 예를 들어, 도 6의 (c) 내지 도 6의 (f)에 나타낸 바와 같이, 세로 방향(한 방향)으로 집속된 발산각을 실현하기 위해 이 렌티큘러판이 사용될 수 있다.
또한, 도 7의 (d)에 도시된 바와 같이, 발산각 제어부(170)가 홀로그래픽 확산판(holographic diffuser)(173)에 기초할 수 있다. 도 7의 (e)에 도시된 바와 같이, 홀로그래픽 확산판(173)은 그의 표면에 미소 요철(micro irregularity)(173a)을 가지고 있고, 이 미소 요철(173a)의 형상, 크기 및 분포 밀도(distribution density) 등을 변화시킴으로써 발산각이 제어될 수 있다.
게다가, 발산각 제어부는 각종의 광학 소자들에 기초할 수 있다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 표시 장치의 발산각 제어부를 나타낸 개략도들이다.
도 8의 (a)에 도시된 바와 같이, 발산각 제어부(170)는 각각의 반원통형 렌즈(172a)의 연장 방향들이 실질적으로 직교하도록 또 반원통형 렌즈(172a)가 서로 마주하도록 배열된 광학 소자에 기초할 수 있다.
또한, 도 8의 (b)에 도시된 바와 같이, 돔 형상의 마이크로렌즈(174)가 평판 위에 직선으로 배열되어 있는 마이크로렌즈 어레이를 갖는 광학 소자도 사용될 수 있다.
또한, 도 8의 (c)에 도시된 바와 같이, 돔 형상의 마이크로렌즈(174)가 평판 위에 육방 조밀 구조(hexagonal closed packing)로 배열되어 있는 마이크로렌즈 어레이를 갖는 광학 소자도 역시 사용될 수 있다.
또한, 도 8의 (d)에 도시된 바와 같이, 거의 원형인 굴절률 분포를 갖는 굴절률 분포형 마이크로렌즈(grated index type microlens)(175)가 평판 위에 2 차원적으로 분포되어 있는 마이크로렌즈 어레이를 갖는 광학 소자도 역시 사용될 수 있다.
이것과 같은 각종의 광학 소자들(190)로 이루어진 발산각 제어부(170)에서, 반원통형 렌즈(172a) 및 돔 형상의 마이크로렌즈(174)의 형상과 사용되는 재료의 굴절률 및 굴절률 분포형 마이크로렌즈(175)의 굴절률 분포를 제어하는 것으로써 광속(112)의 발산각이 제어될 수 있다. 그에 부가하여, 상기한 것들 이외에, 예를 들어, 복수의 삼각 기둥 형상의 마루(crest)와 골(groove)이 평행으로 배열된 프리즘 시트(prism sheet), 각종의 루버 시트(louver sheet), 복수의 절두 삼각뿔(top truncated triangular pyramid) 형상의 도파관을 배열시킨 것 등의 각종의 광학 소자들이 발산각 제어부(170)에 이용될 수 있다.
한편, 본 실시예의 표시 장치(20)에서, 각종의 구성들을 갖는 광학 소자들이 상 형성부(160)에 이용될 수 있다.
도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 표시 장치의 상 형성부(image formation unit)를 나타낸 개략도이다.
도 9의 (a) 내지 도 9의 (d)에 나타낸 바와 같이, 상 형성부(160)는 평판 거울(flat plate mirror)(162a), 오목 거울(concave mirror)(163a), 프리즘(164a) 및 확산 스크린(diffusion screen)(165a) 등의 광학 소자들에 기초할 수 있다. 게다가, 도 9의 (e) 내지 도 9의 (g)에 나타낸 바와 같이, 상 형성부(160)가 반투명 평판 거울(semi-transparent flat mirror)(162b), 오목 거울(163b) 및 프리즘(164b) 등의 광학 소자들에 기초할 수 있다.
또한, 도 9의 (h)에 나타낸 바와 같이, 완만한 곡선의 광 투과판(light transmission plate)(166b) 및 그 위에 제공된 고반사층(highly reflective layer)(167)으로 이루어진 적층 광학체(laminated optical body)(168) 등의 광학 소자들도 이용될 수 있다. 또한, 상기의 평판 거울(162a), 오목 거울(163a), 프리즘(164a), 확산 스크린(165a), 반투명 평판 거울(162b), 오목 거울(163b) 및 프리즘(164b)의 각자의 표면들에 고반사층(167)을 구비한 구조도 사용될 수 있다. 고반사층(167)은 각종의 무기 화합물 및 유기 화합물로 이루어진 막(film) 및 적층막(laminated film)으로 구성될 수 있다.
이상에서 기술한 바와 같이, 반투명성(semi-transparency)을 갖는 광학 소자들을 이용하는 것은 일례로서 배경의 영상과 투영 영상을 동시에 관찰할 수 있게 해주고, 예를 들어, HUD 등에 응용하기 쉽다.
게다가, 상 형성부(160)는 복수의 상기 각종의 광학 소자들의 조합으로 이루어져 있을 수 있다.
보다 구체적으로는, 도 9의 (i) 내지 도 9의 (l)에 나타낸 바와 같이, 평판 거울(162a), 오목 거울(163a), 프리즘(164a), 확산 스크린(165a) 및 평판 거울(162a)을 조합한 구조가 사용될 수 있다.
또한, 도 9의 (m) 내지 도 9의 (p)에 나타낸 바와 같이, 평판 거울(162a), 오목 거울(163a), 프리즘(164a), 확산 스크린(165a) 및 오목 거울(163a)을 조합한 구조도 사용될 수 있다.
또한, 도 9의 (q) 내지 도 9의 (t)에 나타낸 바와 같이, 반투명 평판 거울(162b), 오목 거울(163b), 프리즘(164b), 광 투과판(166b) 및 고반사층(167)의 적층 광학체(laminated optical body)(168) 그리고 오목 거울(264a)을 조합한 구조도 사용될 수 있다.
게다가, 광학 소자들은 다면 거울(polyhedral mirror), 오각형 프리즘(pentagonal prism), 오각형 거울(pentagonal mirror), 다각형 프리즘 및 다각형 거울 등의 광로(light path)를 편향시키는 각종 메카니즘들에 기초할 수 있다. 복수의 미소 평판 거울(micro flat plate mirror)을 배열하여 구성된 오목 형상의 거울 등이 사용될 수 있다. 그에 부가하여, 상 형성부(160)가 이러한 광학 소자들과, 예를 들면, 비구면 프레넬 렌즈(aspheric Fresnel lens) 등의 집광 광학 소자(light collection optical element)를 조합한 것에 기초할 수 있다.
또한, 발산각 제어부(170)가 상 형성부(160)로서 역할할 수 있다. 발산각 제어부(170)를 구성하는 광학 소자는 상 형성부(160)를 구성하는 광학 소자들의 일부로서 역할할 수 있다. 발산각 제어부(170)가 복수의 광학 소자들(A1 내지 An)로 구성되어 있고 상 형성부(160)가 복수의 광학 소자들(B1 내지 Bn)로 구성되어 있을 때, 광학 소자들(A1 내지 An, B1 내지 Bn)은, 그 성능이 발휘되는 한, 임의적으로 배열될 수 있다. 예를 들어, 광학 소자들은 또한 광속(112)의 진행 방향(traveling direction)에 대해, A1, A2, A3,..., An, B1, B2, B3, ..., Bn의 순서로 배열될 수 있고 또한, 예를 들어, A1, B1, B2, A2, B3, A3, ...와 같이 혼합된 순서로 배열될 수 있다. 즉, 발산각 제어부(170) 및 상 형성부(160)를 구성하는 광학 소자들이 서로 혼합된 상태로 배열될 수 있다.
한편, 본 실시예의 표시 장치(20)에서, 광 발생부(110)도 역시 각종의 구성들에 기초할 수 있다. 예를 들어, 레이저, LED(Light Emitting Diode) 및 할로겐 램프 등의 각종의 광원들과 이 광원에 의해 발생된 광속을 주사하는 거울들 등의 광학 소자들을 조합한 구조가 사용될 수 있다. 또한, 각종 유형의 광원들과 LCD 및 MEMS 등의 각종의 광 스위치들로 이루어진 광학 소자들을 조합한 구조 등도 사용될 수 있다. 즉, 영상 정보를 포함한 광속(112)이 발생되는 한, 어떤 구성이라도 가능하다.
유의할 점은, 광속 발생부(110)가 광학 소자들을 포함하는 경우, 발산각 제어부(170)가 상 형성부(160)를 구성하는 광학 소자들로서 역할할 수 있다는 것이다. 광속 발생부(110)를 구성하는 광학 소자들과 발산각 제어부(170) 및 상 형성부(160)를 구성하는 광학 소자들이 서로 혼합된 상태로 배열될 수 있다.
본 실시예의 표시 장치(20)에서, 광속 발생부(110), 상 형성부(160) 및 발산각 제어부(170)를 구성하는 광학 소자들 중에, 상 관찰자(100)의 관찰하는 한쪽 눈(105)에 가장 가까운 광학 소자(최근접 광학 소자)와 관찰하는 한쪽 눈(105) 사이의 거리가 21.7 cm 이상으로 설정될 수 있다. 이것에 의해, 도 4에 기술한 깊이감을 지각하는 효과의 향상이 제공될 수 있다.
즉, 도 4에 기술한 바와 같이, 최근접 광학 소자와 관찰하는 한쪽 눈(105) 사이의 거리가 양호하게는 21.7 cm, 보다 양호하게는 25.5 cm 이상 그리고 한층 더 양호하게는 63.4 cm 이상이도록 배치가 이루어진다. 이것에 의해, 깊이감을 지각하는 효과의 향상이 제공될 수 있다.
이것과 같이, 본 실시예의 표시 장치(20)에 의해, 복잡한 장치 구성 및 영상 처리를 필요로 하지 않고, 깊이감이 향상된 지각을 가능하게 해주는 표시가 실현될 수 있고, 높은 현실감을 주는 표시가 실현될 수 있다.
유의할 점은, 예를 들어, 상 관찰자(100)가 착용하고 있는 시력 등을 교정하기 위한 안경 및 선글라스는 광속 발생부(110), 상 형성부(160) 및 발산각 제어부(170)를 구성하는 광학 소자들이라고 간주되지 않고, 상 관찰자(100)의 일부라고 간주된다.
(제3 실시예)
그 다음에, 제3 실시예에 대해 기술할 것이다.
도 10은 본 발명의 제3 실시예에 따른 표시 장치의 구성을 나타낸 개략 단면도이다.
도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제3 실시예에 따른 표시 장치(23)는 광속 발생부(110)인 영상 정보를 포함한 광속(112)을 발생하는 프로젝터(111)에 기초할 수 있다. 광속(112)은 투영 렌즈(projection lens)(378)를 거쳐 렌티큘러판(401)에 투사되고, 렌티큘러판(401) 상에 상이 형성되어 실상이 형성된다. 이 상은 반투명의 구면상 오목 거울(163b)에 의해 반사되고 허상화된 상(virtualized image)이 상 관찰자(100)에 투영된다. 구면상 오목 거울(spherical concave mirror)(163b)에 의해 허상이 확대되어 주어진다. 또한, 상 관찰자(100)에 대해 실현가능한 투영 영상의 시야가 오목 거울(163b)의 곡률에 의해 변화될 수 있다. 그에 부가하여, 입사측에서 0.03의 개구수(NA)(Numerical Aperture)를 갖고 출사측에서 0.1의 개구수(NA)를 갖는(그렇지만, 이들 값으로 제한되지 않음) 렌티큘러판(401)이 예시되어 있다.
도 10의 표시 장치에서, 광속 발생부(110)는 프로젝터(111), 투영 렌즈(378) 및 렌티큘러판(401)을 포함한다. 그에 부가하여, 상 형성부(160) 및 발산각 제어부(170)는 렌티큘러판(401) 및 오목 거울(163b)로 구성되어 있다. 보다 구체적으로는, 오목 거울(163b)은 렌티큘러판(401) 상에 형성된 실상(real image)의 광속(112)에 기초하여 허상(virtual image)(462)을 형성한다. 렌티큘러판(401)의 발산각 및 오목 거울(163b)의 곡률에 의해, 광속(112)의 발산각이 제어될 수 있고, 상 관찰자(100)의 위치에서 광속(112)의 조사 영역(112a)이 직경 6 cm의 거의 원형으로 될 수 있다. 이것에 의해, 상 관찰자(100)의 한쪽 눈에 광속(112)이 입사되어 한쪽 눈에 투영 영상을 제시할 수 있다.
또한, 표시 장치(23)에서, 광속 발생부(110), 상 형성부(160) 및 발산각 제어부(170)를 구성하는 광학 소자들(190) 중에, 상 관찰자(100)의 관찰하는 한쪽 눈(105)에 가까운 광학 소자 190(최근접 광학 소자)는 오목 거울(163b)이며, 오목 거울(163b)과 관찰하는 한쪽 눈(105) 사이의 거리(L)는 100 cm로 설정되어 있다.
이것과 같이 구성된 표시 장치(23)에서, 광속(112)이 상 관찰자(100)의 한쪽 눈(105)에 입사되고 또 가장 가까운 광학 소자와 관찰하는 한쪽 눈 사이의 거리가 21.7 cm 이상이기 때문에, 깊이감을 지각하는 효과의 향상이 실현될 수 있다. 예를 들어, 도 10에 예시한 표시 장치(23)에서 허상(462)의 형성 위치와 한쪽 눈(105) 사이의 거리(Lo)가 300 cm인 반면, 그것보다 더 먼 방향으로 상이 배치되어 있는 것처럼 상이 지각된다, 예를 들면, 350 cm 내지 600 cm의 거리에서 지각된다.
이것과 같이, 본 실시예의 표시 장치(23)에 의해, 깊이감이 향상된 지각을 가능하게 해주는 표시가 실현될 수 있고, 높은 현실감을 주는 표시가 실현될 수 있다.
(제4 실시예)
그 다음에, 제4 실시예에 대해 기술할 것이다.
도 11은 본 발명의 제4 실시예에 따른 표시 장치의 구성을 나타낸 개략도이다.
도 11에 도시된 바와 같이, 제4 실시예의 표시 장치(24)에서, 도 10에 예시한 표시 장치(23)의 오목 거울(163b) 대신에, 평판 거울(162a) 및 적층 광학체(168)가 사용되고, 그에 부가하여 집광 광학 소자로서 역할하는 비구면 프레넬 렌즈(402)가 이들 사이에 배치되어 있다. 적층 광학체(168)는 광투과판(166b) 및 반투명의 고반사층(167)으로 구성되어 있다.
도 11에 예시된 표시 장치(24)에서, 렌티큘러판(401)의 광학 특성에 의해, 광속(112)의 발산각이 제어될 수 있고, 상 관찰자(100)의 위치에서 광속(112)의 조사 영역(112a)이 직경 6 cm의 거의 원형으로 될 수 있다. 이것에 의해, 상 관찰자(100)의 한쪽 눈에 광속(112)이 입사되어 한쪽 눈에 투영 영상을 제시할 수 있다.
또한, 최근접 광학 소자는 적층 광학체(168)이다. 이 적층 광학체(168)와 관찰하는 한쪽 눈(105) 사이의 거리가 100 cm로 설정되어 있다. 이것에 의해, 표시 장치(24)는 깊이감이 향상된 지각을 가능하게 해주는 표시를 쉽게 실현할 수 있고 높은 현실감을 주는 표시가 실현될 수 있다.
그에 부가하여, 도 11에 예시한 표시 장치(24)는, 상 관찰자(100)의 관찰 시야(403)의 하부에 평판 거울(162a)이 배치되어 있기 때문에, 도 10에 예시한 표시 장치(23)에 비해 장치 구성을 소형으로 할 수 있다고 하는 이점이 있다. 또한, 평판 거울(162a)의 각도의 조정에 의해, 출사하는 광속(112)의 방향을 제어할 수 있고, 상 관찰자(100)의 위치의 변화에 따라 광속(112)의 출사 방향을 조정하는 것에 의해, 상 관찰자(100)의 한쪽 눈(105)에 투영 영상을 제시할 수 있다.
그에 부가하여, 집광 광학 소자는 또한 상기의 비구면 프레넬 렌즈(402) 이외에 통상의 구면 렌즈 및 오목 거울 등에도 기초할 수 있다. 평판 거울(162a)이 오목 거울(163a)로 교체될 수 있다.
도 11에 예시된 표시 장치(24)는 광투과판(166b)을 차량 등의 전면 유리로 설정함으로써 HUD에 사용될 수 있다.
보다 구체적으로는, HUD에서, 차량 정보 등의 투영 영상이 전면 유리 상에 허상으로서 제시된다. 이 때, 통상의 HUD에서, 허상의 형성 위치가 상 관찰자로부터 대략 1.5 내지 2.5 m(차량의 선단 위치와 대략 동일한 위치)에 있지만, 통상의 운전 상태에서, 운전자는 운전하는 차량의 전방에 있는 차량 및 도로 상황을 주시하고, 종종 운전하는 차량의 선단보다 먼 곳을 시각적으로 인식하며, 이는 허상의 형성 위치와 다르다. 이에 따라, 종래의 HUD에서는, 투영 영상의 시인성(visibility)이 나쁘다. 이와 반대로, 본 실시예의 표시 장치(24)가 HUD에 적용되면, 허상의 형성 위치보다 더 멀리에서 허상이 지각될 수 있으며, 이에 따라 시인성이 우수한 HUD가 실현될 수 있어 차량 등의 보다 안전한 운행을 지원할 수 있다.
그에 부가하여, 평판 거울(162a)의 배치 위치 및 각도 이외에, 예를 들어, 프로젝터(111), 투영 렌즈(378) 및 렌티큘러판(401) 등의 배치 위치 및 각도를 제어하는 제어부(601)를 제공하는 것에 의해 상 관찰자(100)에게 양호한 투영 영상을 제시할 수 있다.
(제5 실시예)
그 다음에, 제5 실시예에 대해 기술할 것이다.
도 12는 본 발명의 제5 실시예에 따른 표시 장치의 구성을 나타낸 개략도이다.
도 12에 도시된 바와 같이, 제5 실시예의 표시 장치(25)에서는, 도 11에 예시한 표시 장치(24)의 광속 발생부(110)로서 백 라이트를 갖는 LCD(404)가 사용된다. 또한, LCD의 전면에는, 발산각 제어부(170)로서 렌티큘러판(401)이 배치되어 있다.
도 12에 예시된 표시 장치(25)에서, 렌티큘러판(401)의 광학 특성에 의해, 광속(112)의 발산각이 제어될 수 있고, 상 관찰자(100)의 위치에서 광속(112)의 조사 영역(112a)이 직경 6 cm의 거의 원형으로 될 수 있다. 이것에 의해, 상 관찰자(100)의 한쪽 눈에 광속(112)이 입사되어 한쪽 눈에 투영 영상을 제시할 수 있다.
또한, 최근접 광학 소자는 적층 광학체(168)이다. 이 적층 광학체(168)와 관찰하는 한쪽 눈(105) 사이의 거리가 100 cm로 설정되어 있다. 이것에 의해, 표시 장치(25)는 깊이감이 향상된 지각을 가능하게 해주는 표시를 쉽게 실현할 수 있고 높은 현실감을 주는 표시가 실현될 수 있다.
그에 부가하여, 도 12에 예시한 표시 장치(25)는, LCD(404)가 광속 발생부(110)로서 사용되기 때문에, 도 10에 예시한 표시 장치(23)에 비해 장치 구성을 소형으로 할 수 있다고 하는 이점이 있다. 또한, LCD(404) 대신에, CRT(Cathode Ray Tube), 형광 표시관(fluorescent display tube)(VFD：Vacuum Fluorescent Display), PDP(Plasma Display Panel), EL(Electro Luminescence) 표시 장치, 유기 EL 표시 장치 등의 각종의 유형의 디스플레이를 사용할 수 있다.
(제6 실시예)
그 다음에, 제6 실시예에 대해 기술할 것이다.
도 13은 본 발명의 제6 실시예에 따른 표시 장치의 구성을 나타낸 개략도이다.
도 13에 도시된 바와 같이, 제6 실시예의 표시 장치(26)에서는, 도 11에 예시한 표시 장치(24)의 적층 광학체(168) 대신에 제2 평판 거울(162a2)이 사용된다.
표시 장치(24)에서와 같이, 표시 장치(26)에 의해, 깊이감이 향상된 지각을 가능하게 해주는 표시가 실현될 수 있고, 높은 현실감을 주는 표시가 실현될 수 있다.
또한, 도 11에 예시된 표시 장치(24)의 경우, 발생된 투영 영상과 관찰 시야(403)의 배경 정보 둘다가 관찰될 수 있지만, 도 13에 예시한 표시 장치(26)에서는, 발생된 투영 영상이 관찰되고, 이에 따라 보다 높은 현실감이 있는 투영 영상을 지각하는 것이 가능하고, 감상용 및 게임용 또한 소정의 환경 상황들을 발생하는 각종의 목적들에 더 적절한 표시가 제공될 수 있다.
(제7 실시예)
그 다음에, 제7 실시예에 대해 기술할 것이다.
도 14는 본 발명의 제7 실시예에 따른 표시 장치의 구성을 나타낸 개략도이다.
도 14에 도시된 바와 같이, 제7의 실시예의 표시 장치(27)에서는, 도 13에 예시한 표시 장치(26)의 비구면 프레넬 렌즈(402)의 배치 위치가 평판 거울(162a)과 제2 평판 거울(162a2) 사이로부터 제2 평판 거울(162a2)과 상 관찰자(100) 사이로 변경되어 있다. 이 경우에, 최근접 광학 소자는 비구면 프레넬 렌즈(402)이고, 비구면 프레넬 렌즈(402)와 상 관찰자의 관찰하는 한쪽 눈 사이의 거리가 70 cm로 되어 있다.
도 14에 예시된 표시 장치는 상 관찰자(100)의 한쪽 눈에 투영 영상을 제시하고 또 최근접 광학 소자와 관찰하는 한쪽 눈(105) 사이의 거리(L)가 21.7 cm 이상이며, 이에 따라 깊이감이 향상된 지각을 가능하게 해주는 표시가 쉽게 실현될 수 있고, 높은 현실감을 주는 표시가 실현될 수 있다.
(제8 실시예)
그 다음에, 제8 실시예에 대해 기술할 것이다.
도 15는 본 발명의 제8 실시예에 따른 표시 장치의 구성을 나타낸 개략도이다.
도 15에 도시된 바와 같이, 제8 실시예의 표시 장치(28)에서는, 도 13에 예시한 표시 장치(26)의 제2 평판 거울(162a2) 대신에 프리즘(164a)이 사용된다. 최근접 광학 소자는 이 프리즘(164a)이며, 프리즘(164a)과 상 관찰자(100)의 관찰하는 한쪽 눈(105) 사이의 거리는 90 cm로 되어 있다.
표시 장치(26)에서와 같이, 표시 장치(28)는 상 관찰자(100)의 한쪽 눈에 투영 영상을 제시하고 또 최근접 광학 소자와 관찰하는 한쪽 눈(105) 사이의 거리(L)가 21.7 cm 이상이며, 이에 따라 깊이감이 향상된 지각을 가능하게 해주는 표시가 쉽게 실현될 수 있고, 높은 현실감을 주는 표시가 실현될 수 있다.
(제9 실시예)
그 다음에, 제9 실시예에 대해 기술할 것이다.
도 16은 본 발명의 제9 실시예에 따른 표시 장치의 구성을 나타낸 개략도이다.
도 16에 도시된 바와 같이, 제9 실시예의 표시 장치(29)는 프리즘(164a)의 상 관찰자(100) 쪽에 있는 면에 광속을 보정하는 비구면 프레넬 렌즈(402a)를 더 구비한 구조를 갖는다. 이것에 의해, 프리즘(164a)으로부터의 출사광이 정형되어 표시 균일성(display uniformity)을 개선시킬 수 있다. 그에 부가하여, 이 표시 장치에서의 최근접 광학 소자는 이 비구면 프레넬 렌즈(402a)이고, 비구면 프레넬 렌즈(402a)와 상 관찰자(100)의 관찰하는 한쪽 눈(105) 사이의 거리가 89 cm로 되어 있다.
표시 장치(26)에서와 같이, 표시 장치(29)는 상 관찰자(100)의 한쪽 눈에 투영 영상을 제시하고 또 최근접 광학 소자와 관찰하는 한쪽 눈(105) 사이의 거리(L)가 21.7 cm 이상이며, 이에 따라 깊이감이 향상된 지각을 가능하게 해주는 표시가 쉽게 실현될 수 있고, 높은 현실감을 주는 표시가 실현될 수 있다.
(제10 실시예)
그 다음에, 제10 실시예에 대해 기술할 것이다.
도 17은 본 발명의 제10 실시예에 따른 표시 장치의 구성을 나타낸 개략도이다.
도 17에 도시된 바와 같이, 제10 실시예의 표시 장치(30)에서는, 도 11에 예시한 표시 장치(24)의 발산각 제어부(170)로서 도 7의 (a)에 기술된 발산각 제어부(370)가 사용된다. 또한, 발산각 제어부(370)는 광원(374) 및 콜리메이트부(375) 그리고 투영 영상을 형성하는 화상 장치(LCD)(376)와 결합되어 있다. 그에 부가하여, 도 11에 예시한 표시 장치(24)에서의 평판 거울(162a)이 오목 거울(163a)로 대체되어 있다.
표시 장치(23)에서와 같이, 도 17에 도시된 표시 장치(30)는 상 관찰자(100)의 한쪽 눈에 투영 영상을 제시하고 또 최근접 광학 소자와 관찰하는 한쪽 눈(105) 사이의 거리(L)가 21.7 cm 이상이며, 이에 따라 깊이감이 향상된 지각을 가능하게 해주는 표시가 쉽게 실현될 수 있고, 높은 현실감을 주는 표시가 실현될 수 있다.
(제11 실시예)
그 다음에, 제11 실시예에 대해 기술할 것이다.
도 18는 본 발명의 제11 실시예에 따른 표시 장치의 구성을 나타낸 개략도이다.
도 18에 도시된 바와 같이, 제11 실시예의 표시 장치(31)에서는, 도 12에 예시한 표시 장치(25)에서와 같이, 백라이트(backlight)를 갖는 LCD(404)와 그 전면에 배치된 렌티큘러판(401)이 사용되고, 상 형성부(160)에 확산 스크린(165a)이 사용되고 있다. 확산 스크린(165a)의 확산성(diffusivity)(발산각)이 제어되고, 상 관찰자(100)의 한쪽 눈(105)에 상이 제시되게 되어 있다. 또한, 최근접 광학 소자로서 역할하는 확산 스크린(165a)과 상 관찰자의 관찰하는 한쪽 눈(105) 사이의 거리(L)가 60 cm로 설정되어 있다.
도 18에 예시된 표시 장치(31)는 상 관찰자(100)의 한쪽 눈에 투영 영상을 제시하고 또 최근접 광학 소자와 관찰하는 한쪽 눈(105) 사이의 거리(L)가 21.7 cm 이상이며, 이에 따라 깊이감이 향상된 지각을 가능하게 해주는 표시가 쉽게 실현될 수 있고, 높은 현실감을 주는 표시가 실현될 수 있다.
이상에서 기술한 바와 같이, 광속 발생부(110), 상 형성부(160) 및 발산각 제어부(170)는 각각 여러 가지의 광학 부품들 및 광학 소자들에 기초할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 표시 장치에서, 광속 발생부(110), 상 형성부(160) 및 발산각 제어부(170)의 구성 요소들은 기술적으로 가능한 범위에서 겸용으로 사용되고 교환될 수 있으며, 광학 부품들 및 광학 소자들 중 일부가 생략될 수 있다.
또한, 각종의 실시예들의 표시 장치들에서, 도 11에 예시한 표시 장치에서와 같이, 광속 발생부(110), 상 형성부(160) 및 발산각 제어부(170)를 구성하는 각종의 광학 소자들의 위치 및 각도와 광학 특성들을 제어하는 제어부(control unit)(601)가 제공되어 있을 수 있다. 이것에 의해, 광속(112)의 조사 영역(112a)이 상 관찰자(100)의 한쪽 눈(105)에 대응하게 효과적으로 설정될 수 있고 정확한 초점을 갖는 상이 효과적으로 제시될 수 있다.
(제12 실시예)
그 다음에, 제12 실시예에 대해 기술할 것이다. 제12 실시예의 표시 장치는 상 관찰자(머리)의 위치를 추종함으로써 광속의 조사 위치(irradiation position)를 제어한다
도 19는 본 발명의 제12 실시예에 따른 표시 장치의 구성을 나타낸 개략도이다.
도 19에 도시된 바와 같이, 제12 실시예의 표시 장치(40)는, 도 11에 예시한 표시 장치(24)에 부가하여, 상 관찰자(100)(머리)를 촬상하는 촬상부(image pickup unit)(602) 및 촬상부(602)에 의해 촬상된 화상을 처리하여 상 관찰자(100)의 눈의 위치를 도출하는 화상 판단부(image judgment unit)(603)를 더 포함하고 있다. 그리고, 평판 거울(162a)은 이동가능하게 설정되고 또 평판 거울(162a)의 각도 및 위치가 제어부(601)에 의해 제어될 수 있도록 구성되어 있다. 그에 부가하여, 화상 신호부(image signal unit)(604)로부터의 화상 신호가 프로젝터(111)에 입력된다.
화상 판단부(603)는 촬상 데이터(imaging data)에 기초하여, 예를 들면, 특허 문헌 2에 기재된 방법을 사용하여, 상 관찰자(100)의 얼굴의 특징점들로서 역할하는 양쪽 안구, 코 및 입의 위치 등을 식별할 수 있다. 이것에 의해, 상 관찰자(100)의 눈의 위치가 식별되고 도출될 수 있다.
화상 판단부(603)에 의해 도출된 상 관찰자(100)의 눈의 위치에 대한 데이터 에 기초하여, 제어부(601)는, 예를 들어, 이동가능한 평판 거울(162a)의 위치 및 각도를 변화시키고, 이어서 상 관찰자(100)의 관찰하는 한쪽 눈(105)에 투영 영상이 제시될 수 있다. 이것에 의해, 상 관찰자(100)의 머리의 움직임이 자동적으로 추종되고, 투영 영상의 제공 위치를 제어하는 것이 가능해진다. 상 관찰자(100)의 머리의 움직임에 의한 제시 위치(presentation position)의 오정렬이 일어나지 않게 되고, 실용적인 관찰 범위를 넓게 취하는 것이 가능해진다. 이것에 의해, 깊이감이 향상된 지각이 안정적으로 제공될 수 있고, 안정된 현실감을 주는 표시가 실현될 수 있다.
덧붙여 말하면, 상 관찰자(100)의 머리를 촬상하는 것은 직접 촬상(direct imaging)에 의해 수행되거나, 표시 장치를 구성하는 광학 소자들 중 임의의 광학 소자로부터 출사하는 광을 촬상하는 것에 의해 수행될 수 있다. 또한, 도 19에 예시된 표시 장치(40)에서는, 상 관찰자(100)에게 투영 영상을 제시하는 위치가 이동가능한 평판 거울(162a)에 의해 제어되지만, 이것에 한정되지 않으며, 표시 장치를 구성하는 각종의 광학 소자들 중에서 기술적으로 이용가능한 광학 소자들 모두가 조정 대상으로 될 수 있다.
또한, 이와 같이 상 관찰자(100)의 눈의 위치를 자동적으로 추종함으로써 광속(112)의 위치를 바꾸는 본 실시예의 표시 장치(40)는, 예를 들어, HUD에 적용될 수 있고, 깊이감이 향상된 지각을 가능하게 해주는 표시를 안정적으로 제공하여 차량 등의 보다 안전한 운행을 지원할 수 있다.
(제13 실시예)
그 다음에, 제13 실시예의 표시 방법에 대해 기술할 것이다.
도 20은 본 발명의 제13 실시예에 따른 표시 방법을 나타낸 플로우차트이다.
도 20에 도시된 바와 같이, 제13 실시예의 표시 방법에서, 우선, 투영 영상 정보(projected image information)를 포함한 광속(112)이 발생된다(단계 S110). 광속의 발생은 이미 설명한 레이저, LED 및 할로겐 램프 등의 각종의 광원들과 광원에 의해 발생된 광속을 주사하는 거울 등의 광학 소자(190)를 조합한 구조에 기초할 수 있다. 또한, LCD 및 MEMS 등의 각종의 광 스위치들로 이루어진 광학 소자(190)를 각종의 광원들과 조합한 구조 등이 사용될 수 있다.
그 다음에, 광속(112)에 기초하여 상이 형성된다(단계 S120). 반투명이나 반사성의 평판 거울, 오목 거울, 프리즘, 확산 스크린 그리고 광투과판 및 고반사층의 적층 광학체 등을 사용하여 상이 형성될 수 있다.
그 다음에, 광속(112)의 발산각을 제어함으로써 상 관찰자(100)의 한쪽 눈에 광속(112)이 입사되게 한다(단계 S130). 이미 설명한 렌즈와 개구부의 결합, 렌티큘러판, 홀로그래픽 확산판, 마이크로렌즈 어레이, 굴절률 분포형 마이크로렌즈(grated index type micro lens), 각종의 프리즘 시트, 루버 시트 및 절두 삼각뿔 형상의 복수의 도파관의 배열 등을 사용하여 광속(112)의 발산각이 제어될 수 있다.
이것에 의해, 고휘도이고 낮은 소비 전력의 표시가 실현될 수 있고, 또 최근접 광학 소자와 상 관찰자(100)의 관찰하는 한쪽 눈 사이의 거리를 21.7 cm 이상으로 설정하는 것에 의해, 깊이감이 향상된 지각을 가능하게 해주는 표시가 쉽게 실현될 수 있고 높은 현실감을 주는 표시가 실현될 수 있으며, 게다가 차량 등의 안전한 운행을 지원하는 표시가 실현될 수 있다.
(제14 실시예)
그 다음에, 제14 실시예의 표시 방법에 대해 기술할 것이다.
도 21은 본 발명의 제14 실시예에 따른 표시 방법을 나타낸 플로우차트이다.
도 21에 도시된 바와 같이, 제14 실시예의 표시 방법에서, 우선, 투영 영상 정보를 포함한 광속(112)이 발생된다(단계 S210).
그 다음에, 광속(112)에 기초하여 상이 형성된다(단계 S220). 반투명이나 반사성의 평판 거울, 오목 거울, 프리즘, 확산 스크린 그리고 광투과판 및 고반사층의 적층 광학체 등을 사용하여 상이 형성될 수 있다.
그 다음에, 상 관찰자(100)의 관찰하는 한쪽 눈에 가장 가까운 광학 소자(최근접 광학 소자)가 관찰하는 한쪽 눈으로부터 21.7 cm 이상 떨어지게 배치되고, 광속이 상 관찰자(100)의 한쪽 눈에 입사된다(단계 S230).
이것에 의해, 깊이감이 향상된 지각을 가능하게 해주는 표시가 쉽게 실현될 수 있고 높은 현실감을 주는 표시가 실현될 수 있다.
(제15 실시예)
그 다음에, 제15 실시예의 표시 방법에 대해 기술할 것이다.
도 22는 본 발명의 제15 실시예에 따른 표시 방법을 나타낸 플로우차트이다.
제15 실시예의 표시 방법은 제13 실시예와 제14 실시예의 표시 방법에 부가하여 이하의 단계들을 포함한다.
보다 구체적으로는, 도 22에 도시된 바와 같이, 우선, 상 관찰자가 촬상된다(단계 S310). 촬상은 CCD 카메라 및 CMOS 센서 등에 기초할 수 있다.
그 다음에, 촬상된 화상을 처리하여, 관찰자의 한쪽 눈의 위치를 도출한다(단계 S320). 이 경우에, 화상 처리 및 인식의 방법은 일례로서, 예를 들어, 특허 문헌 2에 기재되어 있는 바와 같은, 상 관찰자(100)의 얼굴의 특징점들로서 역할하는 양안 안구, 코 및 입의 위치 등을 식별함으로써, 상 관찰자(100)의 한쪽 눈의 위치를 식별하는 방법을 포함한다(단계 S320).
그 다음에, 도출된 한쪽 눈의 위치에 대한 정보에 기초하여, 광속의 상 관찰자 상의 조사 위치가 제어된다(단계 S330). 이것에 의해, 상 관찰자(100)의 머리의 움직임이 자동적으로 추종되고, 투영 영상의 제시 위치를 제어하는 것이 가능해진다. 이것에 의해, 안정된 깊이감의 지각을 가능하게 해주는 투영 영상이 쉽게 실현될 수 있고 높은 현실감을 주는 표시가 실현될 수 있다. 또한, HUD 등에 응용하는 것은 차량 등의 보다 안전한 운행을 효과적으로 지원할 수 있다.
(제16 실시예)
본 발명의 제16 실시예의 헤드-업 디스플레이(HUD)는 상기한 표시 장치 및 표시 방법이 사용되는 자동차용 헤드-업 디스플레이이다.
도 23은 본 발명의 제16 실시예에 따른 헤드-업 디스플레이의 구성을 나타낸 개략도이다.
도 23에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제16 실시예의 헤드-업 디스플레이(HUD)(70)는, 운전자(700)[상 관찰자(100)]로부터 볼 때 자동차(차량)(730)의 대시보드(720)의 후방에, 상기한 프로젝터(111), 투영 렌즈(378), 렌티큘러판(401) 및 오목 거울(163a)을 구비하고 있다. 프로젝터(111)는 광속(112)을 발생한다. 투영 렌즈(378), 렌티큘러판(401) 및 오목 거울(163a)에 의해 제어되는 발산각을 갖는 출사 광속(112)은 운전자(700)[상 관찰자(100)]의 한쪽 눈(105)에 입사되도록 구성되어 있다. 즉, 이것이 광속 투사부(750)가 프로젝터(111)에 기초하고 있고 발산각 제어 메카니즘(740)이 렌티큘러판(401) 및 오목 거울(163a)에 기초하고 있는 일례이다.
또한, 광속(112)을 반사하는 반사층(하프 미러)(711)이 자동차(730)의 전면 유리(윈드 쉴드, 투명판)(710)의 일부 상에 제공되어 있다. 즉, 전면 유리(710) 및 반사층(711)이 도 9의 (h)에 예시한 광투과판(166b) 및 고반사층(167)의 각각의 기능을 수행한다. 반사층(711)이 HUD의 컴바이너(combiner)로서 기능한다. 발산각 제어 메카니즘(740)에 의해 발산각이 제어된 광속(112)이 반사층(711)에 투영되고, 이 투영 영상이 운전자(700)[상 관찰자(100)]의 한쪽 눈(105)에 제시된다. 운전자(700)[상 관찰자(100)]는 한쪽 눈으로 허상(762)을 관찰한다. 이것에 의해, 본 실시예의 HUD는 깊이감이 향상된 지각을 가능하게 해주는 표시를 운전자(700)에게 제공할 수 있어, 차량 등의 보다 안전한 운행을 지원할 수 있다.
도 24는 본 발명의 실시예들에 따른 표시 장치, 표시 방법 및 헤드-업 디스플레이의 응용예들을 설명하는 개략도이다.
상기한 표시 장치, 표시 방법 및 헤드-업 디스플레이는 자동차 등의 차량 이외에, 열차, 비행기, 헬리콥터 및 선박 등 각종의 이동체(movable body)에 적용할 수 있다.
본 발명의 실시예들이 일례들을 참조하여 기술되었다. 그렇지만, 본 발명이 상기 일례들로 제한되지 않는다. 예를 들어, 당업자가 공지의 범위로부터 적절히 선택함으로써 본 발명을 실시하여 유사한 효과를 얻을 수 있는 한, 표시 장치, 표시 방법 및 헤드-업 디스플레이를 구성하는 각각의 요소들의 특정의 구성이 본 발명의 범위에 포함된다.
또한, 각각의 일례에서의 요소들 중 2개 이상의 요소가 기술적으로 실현가능한 한 조합될 수 있고, 이러한 조합들도 역시, 본 발명의 특징들을 포함하는 한, 본 발명의 범위에 포함된다.
그에 부가하여, 본 발명의 실시예들로서 이상에서 설명한 표시 장치, 표시 방법 및 헤드-업 디스플레이에 기초한 설계 변동의 범위 내에서 당업자가 발명할 수 있는 모든 표시 장치, 표시 방법 및 헤드-업 디스플레이도, 본 발명의 특징들을 포함하는 한, 본 발명의 범위에 속한다.
그에 부가하여, 당업자라면 본 발명의 사상의 범주 내에서 각종의 변경예 및 수정예를 제조할 수 있으며, 이러한 변경예 및 수정예가 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주된다.
산업상 이용가능성
본 발명은, 복잡한 장치 구성 및 영상 처리를 필요로 하지 않고, 향상된 깊이감의 지각가능한 투영 영상이 쉽게 실현될 수 있게 해주고 또 높은 현실감이 표시될 수 있게 해주어 차량 등의 보다 안전한 운행을 지원하는 표시 장치, 표시 방법 및 헤드-업 디스플레이를 제공한다.
10, 20, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 40 표시 장치
70 헤드-업 디스플레이(HUD)
100 상 관찰자
101, 105 한쪽 눈
110 광속 발생부
111 프로젝터
112 광속
112a 조사 영역
130 상 형성부
131 스크린
150 시야 제어부
151 액정 셔터 안경
152 편광 안경
160 상 형성부
162a, 162b 평판 거울
163a, 163b 오목 거울
164a, 164b 프리즘
165a 확산 스크린
166b 광 투과판
167 고반사층
168 적층 광학체
170, 370 발산각 제어부
171 렌즈
172, 401 렌티큘러판
172a 반원통형 렌즈
173 홀로그래픽 확산판
173a 미세 요철
174 마이크로렌즈
175 굴절률 분포형 마이크로렌즈
190 광학 소자
230 하프 미러
250 영상 프로젝터
251, 252 편광 필터
260 스크린
262 배경 투영 영상
270 특정의 기준 마크
271 깊이 방향
371, 372 렌즈
373 개구부
374 광원
375 콜리메이트부
378 투영 렌즈
402, 402a 비구면 프레넬 렌즈
403 관찰 시야
461, 463 상
462, 762 허상
601 제어부
602 촬상부
603 화상 판단부
604 화상 신호부
700 운전자
710 전면 유리(윈드 쉴드, 투명판)
711 반사층(하프 미러)
720 대시보드
730 자동차(차량)
740 발산각 제어 메카니즘
750 광속 투사부

Claims (19)

  1. 영상 정보를 포함한 광속(light flux)을 발생하고, 상기 광속의 발산각(divergence angle)을 제어함으로써, 상기 광속이 상 관찰자(image viewer)의 한쪽 눈에 입사되게 하는 표시 장치로서,
    제1 집광 광학 장치, 제2 집광 광학 장치 및 상기 제1 집광 광학 장치와 상기 제2 집광 광학 장치 사이에 구비된 개구부(aperture)를 포함하는 발산각 제어 장치를 포함하고,
    상기 표시 장치에 포함되어 있는 광학 소자들 중 상기 한쪽 눈에 가장 가까운 광학 소자와 상기 한쪽 눈 사이의 거리가 21.7 cm 이상이고,
    상기 발산각 제어 장치는 상기 광속이 상기 상 관찰자의 양쪽 눈에 입사되지 않고 상기 상 관찰자의 한쪽 눈에 입사되도록 상기 광속의 상기 발산각을 제어하도록 구성되고,
    상기 제1 집광 광학 장치는 제1 초점 거리를 갖고, 상기 제2 집광 광학 장치는 제2 초점 거리를 갖고, 상기 개구부는, 상기 제1 집광 광학 장치로부터 상기 제1 초점 거리의 간격을 갖고 상기 제2 집광 광학 장치로부터 상기 제2 초점 거리의 간격을 갖는 위치에 배치되어 있고,
    상기 상 관찰자에게, 상기 한쪽 눈으로 상기 영상 정보 및 배경 영상을 동시에 관찰시키고, 상기 한쪽 눈이 아닌 다른쪽 눈으로 상기 배경 영상을 관찰시키며, 상기 다른쪽 눈으로는 상기 영상 정보를 관찰시키지 않음으로써, 상기 한쪽 눈에 입사되는 영상의 깊이감을 증강하여 인식시키는 표시 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 표시 장치에 포함되어 있는 광학 소자들 중 상기 한쪽 눈에 가장 가까운 광학 소자와 상기 한쪽 눈 사이의 거리가 25.5 cm 이상인 것인 표시 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 표시 장치에 포함되어 있는 광학 소자들 중 상기 한쪽 눈에 가장 가까운 광학 소자와 상기 한쪽 눈 사이의 거리가 63.4 cm 이상인 것인 표시 장치.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서,
    영상 정보를 포함한 광속을 생성하도록 구성되며, 광원, 및 상기 광원에서 발생된 상기 광속을 주사하는 광학 소자와 상기 광속을 변조하는 광 스위치(light switch) 중 어느 하나를 포함하는 광속 발생부를 더 포함하는 것인 표시 장치.
  10. 제1항에 있어서, 상기 상 관찰자를 촬상하도록 구성되어 있는 촬상부(image pickup unit),
    상기 촬상부에 의해 촬상된 화상을 처리하여 상기 상 관찰자의 상기 한쪽 눈의 위치를 도출하도록 구성되어 있는 화상 판단부(image judgment unit) 및
    상기 화상 판단부에 의해 도출된 상기 한쪽 눈의 위치에 관한 정보에 기초하여, 상기 광속의 방향을 제어하도록 구성되어 있는 제어부(control unit)를 더 포함하는 표시 장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 제어부가 상기 광속 발생부와 상기 발산각 제어 장치에 포함되어 있는 광학 소자들의 위치 및 각도 중 적어도 어느 하나를 제어하는 것인 표시 장치.
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 영상 정보를 포함한 광속(light flux)을 발생하는 단계, 및
    제1 집광 광학 장치, 제2 집광 광학 장치 및 상기 제1 집광 광학 장치와 상기 제2 집광 광학 장치 사이에 구비된 개구부를 포함하는 발산각 제어 장치를 사용하여, 상 관찰자의 한쪽 눈에 가장 가까운 광학 소자를 상기 한쪽 눈으로부터 21.7 cm 이상 떨어지게 배치함으로써, 상기 광속이 상기 상 관찰자의 양쪽 눈에 입사되지 않고 상기 상 관찰자의 한쪽 눈에 입사되게 하는 단계를 포함하며,
    상기 발산각 제어 장치는 상기 광속이 상기 상 관찰자의 양쪽 눈에 입사되지 않고 상기 상 관찰자의 한쪽 눈에 입사되도록 상기 광속의 발산각을 제어하도록 구성되어 있고,
    상기 제1 집광 광학 장치는 제1 초점 거리를 갖고, 상기 제2 집광 광학 장치는 제2 초점 거리를 갖고, 상기 개구부는, 상기 제1 집광 광학 장치로부터 상기 제1 초점 거리의 간격을 갖고 상기 제2 집광 광학 장치로부터 상기 제2 초점 거리의 간격을 갖는 위치에 배치되어 있고,
    상기 상 관찰자에게, 상기 한쪽 눈으로 상기 영상 정보 및 배경 영상을 동시에 관찰시키고, 상기 한쪽 눈이 아닌 다른쪽 눈으로 상기 배경 영상을 관찰시키며, 상기 다른쪽 눈으로는 상기 영상 정보를 관찰시키지 않음으로써, 상기 한쪽 눈에 입사되는 영상의 깊이감을 증강하여 인식시키는 표시 방법.
  15. 제14항에 있어서, 상기 상 관찰자의 한쪽 눈에 가장 가까운 광학 소자를 상기 한쪽 눈으로부터 25.5 cm 이상 떨어지게 배치함으로써, 상기 광속이 상기 한쪽 눈에 입사되게 하는 것인 표시 방법.
  16. 제14항에 있어서, 상기 상 관찰자의 한쪽 눈에 가장 가까운 광학 소자를 상기 한쪽 눈으로부터 63.4 cm 이상 떨어지게 배치함으로써, 상기 광속이 상기 한쪽 눈에 입사되게 하는 것인 표시 방법.
  17. 삭제
  18. 제14항에 있어서, 상기 상 관찰자가 촬상되고,
    상기 촬상된 화상이 처리되어, 상기 상 관찰자의 상기 한쪽 눈의 위치가 도출되고,
    상기 광속의 방향이 또한 상기 도출된 한쪽 눈의 위치 정보에 기초하여 제어되는 표시 방법.
  19. 헤드-업 디스플레이(head-up display)로서,
    광속의 발산각을 제어함으로써 운전자의 한쪽 눈에 입사되도록 구성된 영상 정보를 포함한 상기 광속을 출사하도록 구성되어 있는 광속 투사부(light flux projection unit),
    상기 광속의 상기 발산각을 제어하도록 구성되어 있는 발산각 제어 메카니즘(divergence angle control mechanism) - 상기 발산각 제어 메카니즘은,
    제1 집광 광학 장치, 제2 집광 광학 장치 및 상기 제1 집광 광학 장치와 상기 제2 집광 광학 장치 사이에 구비된 개구부를 포함하며, 상기 광속이 상 관찰자의 양쪽 눈에 입사되지 않고 상기 상 관찰자의 한쪽 눈에 입사되도록 상기 광속의 발산각을 제어하도록 구성되어 있음 - 및
    상기 발산각 제어 메카니즘에 의해 발산각이 제어된 상기 광속이 투영되는 반사층을 구비한 투명판(transparent plate)을 포함하고,
    상기 제1 집광 광학 장치는 제1 초점 거리를 갖고, 상기 제2 집광 광학 장치는 제2 초점 거리를 갖고, 상기 개구부는, 상기 제1 집광 광학 장치로부터 상기 제1 초점 거리의 간격을 갖고 상기 제2 집광 광학 장치로부터 상기 제2 초점 거리의 간격을 갖는 위치에 배치되어 있고,
    상기 상 관찰자에게, 상기 한쪽 눈으로 상기 영상 정보 및 배경 영상을 동시에 관찰시키고, 상기 한쪽 눈이 아닌 다른쪽 눈으로 상기 배경 영상을 관찰시키며, 상기 다른쪽 눈으로는 상기 영상 정보를 관찰시키지 않음으로써, 상기 한쪽 눈에 입사되는 영상의 깊이감을 증강하여 인식시키는 헤드-업 디스플레이.
KR1020107011161A 2007-11-22 2008-09-29 표시 장치, 표시 방법 및 헤드-업 디스플레이 KR101195653B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JPJP-P-2007-302584 2007-11-22
JP2007302584A JP2009128565A (ja) 2007-11-22 2007-11-22 表示装置、表示方法及びヘッドアップディスプレイ
PCT/JP2008/002720 WO2009066408A1 (en) 2007-11-22 2008-09-29 Display device, display method and head-up display

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20100076039A KR20100076039A (ko) 2010-07-05
KR101195653B1 true KR101195653B1 (ko) 2012-10-30

Family

ID=40568456

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020107011161A KR101195653B1 (ko) 2007-11-22 2008-09-29 표시 장치, 표시 방법 및 헤드-업 디스플레이

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20100214635A1 (ko)
EP (1) EP2212737A1 (ko)
JP (1) JP2009128565A (ko)
KR (1) KR101195653B1 (ko)
CN (1) CN101868750B (ko)
WO (1) WO2009066408A1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11980054B2 (en) 2020-12-29 2024-05-07 Lg Display Co., Ltd. Display apparatus having heteromorphy lens

Families Citing this family (113)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10073264B2 (en) 2007-08-03 2018-09-11 Lumus Ltd. Substrate-guide optical device
US10261321B2 (en) 2005-11-08 2019-04-16 Lumus Ltd. Polarizing optical system
JP4852062B2 (ja) 2008-03-28 2012-01-11 株式会社東芝 単眼用画像表示装置及び単眼用画像表示方法
EP2351668A4 (en) * 2008-09-12 2013-03-13 Toshiba Kk IMAGE RADIATION SYSTEM AND IMAGE RADIATION PROCESS
JP4686586B2 (ja) 2008-09-19 2011-05-25 株式会社東芝 車載用表示装置及び表示方法
JP2010143520A (ja) * 2008-12-22 2010-07-01 Toshiba Corp 車載用表示システム及び表示方法
EP2278382A1 (en) * 2009-07-20 2011-01-26 Delphi Technologies, Inc. A head-up display system including a coherence increasing device
WO2011033549A1 (ja) 2009-09-15 2011-03-24 株式会社 東芝 表示装置およびその制御方法
JP2011064902A (ja) * 2009-09-16 2011-03-31 Toshiba Corp 表示装置及び表示方法
JP5173031B2 (ja) * 2009-09-28 2013-03-27 株式会社東芝 表示装置及び表示方法
JP5170072B2 (ja) * 2009-12-03 2013-03-27 株式会社島津製作所 頭部装着型表示装置
JP2011121402A (ja) * 2009-12-08 2011-06-23 Toshiba Corp 表示装置、表示方法及び移動体
JP5275963B2 (ja) 2009-12-08 2013-08-28 株式会社東芝 表示装置、表示方法及び移動体
JP2011188218A (ja) * 2010-03-08 2011-09-22 Toshiba Corp 表示装置
EP2405404A2 (en) * 2010-07-09 2012-01-11 Kabushiki Kaisha Toshiba Display device, image data generating device, image data generating program, and display method
JP5211120B2 (ja) 2010-07-30 2013-06-12 株式会社東芝 情報表示装置及び情報表示方法
US10359545B2 (en) 2010-10-21 2019-07-23 Lockheed Martin Corporation Fresnel lens with reduced draft facet visibility
US9632315B2 (en) 2010-10-21 2017-04-25 Lockheed Martin Corporation Head-mounted display apparatus employing one or more fresnel lenses
US8781794B2 (en) 2010-10-21 2014-07-15 Lockheed Martin Corporation Methods and systems for creating free space reflective optical surfaces
US9720228B2 (en) * 2010-12-16 2017-08-01 Lockheed Martin Corporation Collimating display with pixel lenses
JP5331146B2 (ja) 2011-03-22 2013-10-30 株式会社東芝 単眼ヘッドマウントディスプレイ
JP2012220742A (ja) * 2011-04-08 2012-11-12 Sony Corp 撮像装置および表示装置
CN102243373B (zh) * 2011-06-24 2014-06-25 南京英田光学工程有限公司 远距离特大出瞳直径透镜式检测仪光学系统
TWI446001B (zh) * 2011-10-04 2014-07-21 Automotive Res & Testing Ct Multi-optical head development device
CN103048786B (zh) * 2011-10-17 2015-07-01 财团法人车辆研究测试中心 多光路抬头显像装置
JP5734888B2 (ja) 2012-01-31 2015-06-17 株式会社東芝 表示装置、移動体、及び、表示装置の設置方法
RU2646360C2 (ru) * 2012-11-13 2018-03-02 Сони Корпорейшн Устройство и способ отображения изображения, мобильное устройство, система отображения изображения и компьютерная программа
FR2999730B1 (fr) * 2012-12-18 2018-07-06 Valeo Comfort And Driving Assistance Afficheur pour afficher dans le champ de vision d'un conducteur une image virtuelle et dispositif de generation d'images pour ledit afficheur
TWI465965B (zh) * 2012-12-19 2014-12-21 Primax Electronics Ltd 發光觸控鍵盤
FR3000570B1 (fr) * 2012-12-28 2016-04-29 Valeo Etudes Electroniques Afficheur pour afficher dans le champ de vision d'un conducteur de vehicule une image virtuelle et dispositif de generation d'images pour ledit afficheur
CN104057890B (zh) * 2013-03-18 2018-09-11 比亚迪股份有限公司 汽车平视显示系统和具有其的汽车
CN104583842B (zh) 2013-04-11 2019-02-15 索尼公司 图像显示装置和显示设备
EP2985651B1 (en) * 2013-04-11 2020-07-15 Sony Corporation Image display device and display device
JP2015007734A (ja) * 2013-06-26 2015-01-15 ソニー株式会社 画像投影装置、画像投影システム、画像投影方法及び表示装置
US9952435B2 (en) 2013-07-16 2018-04-24 Sony Corporation Display apparatus having curved image forming apparatus
JP6311714B2 (ja) 2013-07-16 2018-04-18 ソニー株式会社 表示装置
FR3013461B1 (fr) * 2013-11-18 2017-06-09 Commissariat Energie Atomique Systeme d'affichage d'une image sur un pare-brise
KR20150100452A (ko) * 2014-02-25 2015-09-02 최해용 고광도 헤드-업 디스플레이 장치
JP2015194709A (ja) * 2014-03-28 2015-11-05 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 画像表示装置
IL232197B (en) 2014-04-23 2018-04-30 Lumus Ltd Compact head-up display system
GB2526159B (en) * 2014-05-16 2017-12-20 Two Trees Photonics Ltd Diffuser for head-up display
JP2016029426A (ja) 2014-07-25 2016-03-03 株式会社東芝 光学装置
FR3026196B1 (fr) * 2014-09-22 2016-12-02 Thales Sa Systeme de visualisation semi-transparent monoculaire
US10459224B2 (en) * 2014-09-29 2019-10-29 Honeywell International Inc. High transmittance eyewear for head-up displays
WO2016060293A1 (ko) * 2014-10-15 2016-04-21 엘지전자 주식회사 화상 정보 표시 장치 및 그 장치의 제어 방법
WO2016061447A1 (en) 2014-10-17 2016-04-21 Lockheed Martin Corporation Head-wearable ultra-wide field of view display device
JP6535456B2 (ja) * 2014-11-10 2019-06-26 株式会社日立エルジーデータストレージ 映像投射装置及びヘッドマウントディスプレイ
IL235642B (en) 2014-11-11 2021-08-31 Lumus Ltd A compact head-up display system is protected by an element with a super-thin structure
TWI578085B (zh) * 2014-12-24 2017-04-11 財團法人工業技術研究院 投影裝置
CN104570350B (zh) * 2014-12-24 2017-04-19 青岛歌尔声学科技有限公司 一种车窗显示系统和方法
JP6797799B2 (ja) * 2015-01-06 2020-12-09 ビュージックス コーポレーションＶｕｚｉｘ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ 湾曲した小レンズ配列を有する頭部装着型画像装置
US9857594B2 (en) 2015-01-29 2018-01-02 Kabushiki Kaisha Toshiba Optical device and head-mounted display device and imaging device equipped with the same
US9939650B2 (en) 2015-03-02 2018-04-10 Lockheed Martin Corporation Wearable display system
DE102016203185A1 (de) * 2015-03-11 2016-09-15 Hyundai Mobis Co., Ltd. Head-Up-Display und Steuerverfahren dafür
TWI604222B (zh) * 2015-03-13 2017-11-01 財團法人工業技術研究院 光學元件及投影裝置
NZ773814A (en) 2015-03-16 2023-03-31 Magic Leap Inc Methods and systems for diagnosing and treating health ailments
JP6532744B2 (ja) 2015-04-21 2019-06-19 キヤノンメディカルシステムズ株式会社 表示装置、および医用画像診断装置
WO2016209030A1 (ko) * 2015-06-24 2016-12-29 (주)브이터치 복시를 해소한 양안시차 기반 3차원 디스플레이 장치의 증강정보 표시 방법
US20190011697A1 (en) * 2015-08-07 2019-01-10 Sharp Kabushiki Kaisha Transmission-type screen and head-up display
JP2017049762A (ja) 2015-09-01 2017-03-09 株式会社東芝 システム及び方法
CN108027508B (zh) * 2015-09-30 2020-10-20 麦克赛尔株式会社 显示装置和显示像投影方法以及平视显示器
WO2017064797A1 (ja) * 2015-10-15 2017-04-20 日立マクセル株式会社 情報表示装置
US10754156B2 (en) 2015-10-20 2020-08-25 Lockheed Martin Corporation Multiple-eye, single-display, ultrawide-field-of-view optical see-through augmented reality system
CN106896496B (zh) * 2015-10-30 2019-11-08 洪维毅 场曲型虚像显示系统
US10761327B2 (en) 2015-11-18 2020-09-01 Facebook Technologies, Llc Directed display architecture
US20170178288A1 (en) * 2015-12-21 2017-06-22 Stanislaw Adaszewski Two-dimensional piecewise approximation to compress image warping fields
JP6107996B2 (ja) * 2016-03-14 2017-04-05 株式会社リコー 画像形成装置、画像形成装置を搭載した車両
KR20220040511A (ko) 2016-04-08 2022-03-30 매직 립, 인코포레이티드 가변 포커스 렌즈 엘리먼트들을 가진 증강 현실 시스템들 및 방법들
US9995936B1 (en) 2016-04-29 2018-06-12 Lockheed Martin Corporation Augmented reality systems having a virtual image overlaying an infrared portion of a live scene
AU2017264780B2 (en) * 2016-05-12 2022-05-12 Magic Leap, Inc. Distributed light manipulation over imaging waveguide
US10288884B1 (en) 2016-05-31 2019-05-14 Facebook Technologies, Llc Directed display architecture
CN105785394A (zh) * 2016-05-31 2016-07-20 山东船舶技术研究院 一种线激光非扫描汽车防撞雷达
TWI609199B (zh) * 2016-06-30 2017-12-21 葉天守 反射式虛像顯示裝置
CN106226909A (zh) * 2016-09-05 2016-12-14 浙江舜通智能科技有限公司 显示装置及头戴式显示系统
KR102482528B1 (ko) 2016-10-09 2022-12-28 루머스 리미티드 직사각형 도파관을 사용하는 개구 배율기
CN106444032A (zh) * 2016-10-18 2017-02-22 浙江舜通智能科技有限公司 头戴式显示装置
AU2017356702B2 (en) 2016-11-08 2021-04-15 Lumus Ltd Light-guide device with optical cutoff edge and corresponding production methods
CN110431467A (zh) 2017-01-28 2019-11-08 鲁姆斯有限公司 增强现实成像系统
IL292456B (en) 2017-02-22 2022-08-01 Lumus Ltd Optical assembly of a light guide
CA3053571A1 (en) 2017-02-23 2018-08-30 Magic Leap, Inc. Display system with variable power reflector
JP6797049B2 (ja) * 2017-03-09 2020-12-09 株式会社リコー 画像形成装置、画像形成装置を搭載した車両
CN117572644A (zh) 2017-03-22 2024-02-20 鲁姆斯有限公司 用于生产光导光学元件的方法和光学系统
IL251645B (en) 2017-04-06 2018-08-30 Lumus Ltd Waveguide and method of production
EP4215980A1 (en) 2017-07-19 2023-07-26 Lumus Ltd. Lcos illumination via loe
CN107479199B (zh) * 2017-08-04 2021-01-26 京东方科技集团股份有限公司 抬头显示装置及系统
CN107390366B (zh) * 2017-08-30 2020-10-09 厦门天马微电子有限公司 一种显示系统、显示方法及交通工具
US11656472B2 (en) 2017-10-22 2023-05-23 Lumus Ltd. Head-mounted augmented reality device employing an optical bench
BR112020010057A2 (pt) 2017-11-21 2020-11-03 Lumus Ltd. dispositivo óptico
CN111417883B (zh) 2017-12-03 2022-06-17 鲁姆斯有限公司 光学设备对准方法
WO2019106636A1 (en) 2017-12-03 2019-06-06 Lumus Ltd. Optical device testing method and apparatus
WO2019111237A1 (en) * 2017-12-10 2019-06-13 Lumus Ltd. Image projector
CN108508607A (zh) * 2018-03-30 2018-09-07 京东方科技集团股份有限公司 车载显示设备
JP2021112219A (ja) * 2018-04-11 2021-08-05 ソニーグループ株式会社 医療用システム、医療用光源装置及び医療用光源装置における方法
IL259518B2 (en) 2018-05-22 2023-04-01 Lumus Ltd Optical system and method for improving light field uniformity
US11526003B2 (en) 2018-05-23 2022-12-13 Lumus Ltd. Optical system including light-guide optical element with partially-reflective internal surfaces
US11422764B1 (en) 2018-06-03 2022-08-23 Epic Optix, Inc. Multi-platform integrated display
TWI819008B (zh) 2018-06-21 2023-10-21 以色列商魯姆斯有限公司 光導光學元件（ｌｏｅ）的板之間折射率不均勻性的測量技術
US11415812B2 (en) 2018-06-26 2022-08-16 Lumus Ltd. Compact collimating optical device and system
WO2020016772A1 (en) 2018-07-16 2020-01-23 Lumus Ltd. Light-guide optical element employing polarized internal reflectors
TWM642752U (zh) * 2018-11-08 2023-06-21 以色列商魯姆斯有限公司 用於將圖像顯示到觀察者的眼睛中的顯示器
JP7398131B2 (ja) 2019-03-12 2023-12-14 ルムス エルティーディー． 画像プロジェクタ
US10768442B1 (en) 2019-03-18 2020-09-08 Brelyon Inc. Display system providing concentric light field and monocular-to-binocular hybridization
IL270991B (en) 2019-11-27 2020-07-30 Lumus Ltd A light guide with an optical element to perform polarization mixing
TW202124997A (zh) 2019-12-05 2021-07-01 以色列商魯姆斯有限公司 採用互補塗覆的部分反射器的光導光學元件，以及具有減少的光散射的光導光學元件
IL290719B2 (en) 2019-12-08 2023-09-01 Lumus Ltd Optical systems with a compact image projector
CN111736350A (zh) * 2020-08-02 2020-10-02 关春东 一种近眼显示装置
US11906736B1 (en) * 2020-08-03 2024-02-20 Raytrx, Llc Wearable pupil-forming display apparatus
US11353711B1 (en) * 2020-08-03 2022-06-07 Raytrx, Llc Wearable pupil-forming display apparatus
JP7421839B2 (ja) 2020-11-09 2024-01-25 ルーマス リミテッド Ａｒシステムにおける色補正された後方反射
KR20230106584A (ko) 2020-11-18 2023-07-13 루머스 리미티드 내부 패싯의 배향의 광학 기반 검증
FR3117221B1 (fr) 2020-12-04 2023-01-06 Socialdream dispositif immersif
EP4162314A4 (en) 2021-02-25 2023-11-22 Lumus Ltd. MULTIPLER WITH OPTICAL APERTURE AND RECTANGULAR WAVEGUIDE
CN113866989A (zh) * 2021-10-17 2021-12-31 深圳市典典科技有限公司 一种可调节成像距离的头戴式显示装置

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4220400A (en) * 1977-02-22 1980-09-02 Honeywell Inc. Display apparatus with reflective separated structure
US4649425A (en) * 1983-07-25 1987-03-10 Pund Marvin L Stereoscopic display
JPS61188236A (ja) * 1985-02-18 1986-08-21 Nissan Motor Co Ltd 車両用表示装置
US5037166A (en) * 1985-10-07 1991-08-06 Astronautics Corporation Of America Holographic optical element for instrument panel displays
US4757714A (en) * 1986-09-25 1988-07-19 Insight, Inc. Speed sensor and head-mounted data display
US4761056A (en) * 1987-03-27 1988-08-02 Kaiser Aerospace And Electronics Corporation Compact helmet mounted display
US4952031A (en) * 1987-06-19 1990-08-28 Victor Company Of Japan, Ltd. Liquid crystal display device
EP0443025A1 (en) * 1989-09-14 1991-08-28 General Electric Company Helmet mounted display
EP0422583A3 (en) * 1989-10-09 1991-12-11 Asahi Glass Company Ltd. Combiner for head-up display and glass with durable reflective coating
TW367048U (en) * 1992-05-29 1999-08-11 Sega Enterprises Kk Head-up display device
CA2100520A1 (en) * 1992-07-17 1994-01-18 Brett J. Bryars Biocular helmet-mounted display optical system with interpupillar distance adjustment
US5977935A (en) * 1993-08-12 1999-11-02 Seiko Epson Corporation Head-mounted image display device and data processing apparatus including the same
JPH07228172A (ja) * 1994-02-21 1995-08-29 Nippondenso Co Ltd 車両用表示装置
JPH0868630A (ja) * 1994-08-29 1996-03-12 Nissan Motor Co Ltd 車両用視線方向計測装置およびこれに用いる画像入力装置
JPH08146348A (ja) * 1994-11-22 1996-06-07 Hitachi Ltd 単眼観視距離感調節式ディスプレイ装置
US6310733B1 (en) * 1996-08-16 2001-10-30 Eugene Dolgoff Optical elements and methods for their manufacture
JPH10206790A (ja) * 1996-11-19 1998-08-07 Sony Corp 表示装置
JP4089071B2 (ja) * 1999-03-10 2008-05-21 ブラザー工業株式会社 ヘッドマウントカメラ
US6339498B1 (en) * 1999-04-27 2002-01-15 Olympus Optical Co., Ltd. Ultraviolet microscope optical system and optical filter used in the same optical system
JP2005070255A (ja) * 2003-08-22 2005-03-17 Denso Corp 虚像表示装置
JP4857563B2 (ja) * 2005-01-17 2012-01-18 日産自動車株式会社 車載情報提供装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11980054B2 (en) 2020-12-29 2024-05-07 Lg Display Co., Ltd. Display apparatus having heteromorphy lens

Also Published As

Publication number Publication date
KR20100076039A (ko) 2010-07-05
CN101868750B (zh) 2013-01-23
JP2009128565A (ja) 2009-06-11
CN101868750A (zh) 2010-10-20
WO2009066408A1 (en) 2009-05-28
US20100214635A1 (en) 2010-08-26
WO2009066408A4 (en) 2009-09-24
EP2212737A1 (en) 2010-08-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101195653B1 (ko) 표시 장치, 표시 방법 및 헤드-업 디스플레이
JP3576521B2 (ja) 立体表示方法及びその装置
JP6791058B2 (ja) 立体表示装置
JP4404311B2 (ja) マルチビュー指向性ディスプレイ
JP5649936B2 (ja) 画像表示装置
CN107247333B (zh) 可切换显示模式的显示系统
WO2008094427A1 (en) Aperature correction for lenticular screens
JP7003925B2 (ja) 反射板、情報表示装置および移動体
WO2001059508A1 (fr) Systeme d'afficheur sans lunettes de vue
CN108761802A (zh) 一种裸眼3d-hud显示装置
JP4945691B2 (ja) 表示装置、表示方法及びヘッドアップディスプレイ
JP2019512109A (ja) 裸眼光学立体スクリーン
JP2011064902A (ja) 表示装置及び表示方法
CN108885344A (zh) 平视显示装置
WO2011077688A1 (ja) レンズ光学系、画像表示装置およびヘッドアップディスプレイ
JP2007179059A (ja) 携帯機器
JP2009020251A (ja) 立体ディスプレイ
JP7424823B2 (ja) 画像表示装置
JP7127415B2 (ja) 虚像表示装置
CN112526748A (zh) 一种抬头显示设备、成像系统和车辆
JP6516161B2 (ja) 浮遊像表示装置および表示方法
CN210666207U (zh) 一种抬头显示设备、成像系统和车辆
KR101346035B1 (ko) 입체 영상 디스플레이 장치와 미러 및 미러의 제조 방법
JP7111071B2 (ja) ヘッドアップディスプレイ装置
JP7111070B2 (ja) ヘッドアップディスプレイ装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
AMND Amendment
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
J201 Request for trial against refusal decision
AMND Amendment
B701 Decision to grant
GRNT Written decision to grant
LAPS Lapse due to unpaid annual fee