KR101796367B1 - 멀티-어퍼쳐 프로젝션 디스플레이 및 이를 위한 개별 이미지 생성기 - Google Patents

멀티-어퍼쳐 프로젝션 디스플레이 및 이를 위한 개별 이미지 생성기 Download PDF

Info

Publication number
KR101796367B1
KR101796367B1 KR1020157034990A KR20157034990A KR101796367B1 KR 101796367 B1 KR101796367 B1 KR 101796367B1 KR 1020157034990 A KR1020157034990 A KR 1020157034990A KR 20157034990 A KR20157034990 A KR 20157034990A KR 101796367 B1 KR101796367 B1 KR 101796367B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
projection
images
projected
channels
single image
Prior art date
Application number
KR1020157034990A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20160016848A (ko
Inventor
마르셀 자일러
피터 슈라이버
알프 리델
Original Assignee
프라운호퍼 게젤샤프트 쭈르 푀르데룽 데어 안겐반텐 포르슝 에. 베.
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 프라운호퍼 게젤샤프트 쭈르 푀르데룽 데어 안겐반텐 포르슝 에. 베. filed Critical 프라운호퍼 게젤샤프트 쭈르 푀르데룽 데어 안겐반텐 포르슝 에. 베.
Publication of KR20160016848A publication Critical patent/KR20160016848A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101796367B1 publication Critical patent/KR101796367B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N9/00—Details of colour television systems
    • H04N9/12—Picture reproducers
    • H04N9/31—Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM]
    • H04N9/3141—Constructional details thereof
    • H04N9/3147—Multi-projection systems
    • H04N13/0402—
    • 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
    • G02B27/017—Head mounted
    • G02B27/0172—Head mounted characterised by optical features
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
    • G03B21/00—Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
    • G03B21/001—Slide projectors
    • H04N13/0406—
    • H04N13/0459—
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N5/00—Details of television systems
    • H04N5/74—Projection arrangements for image reproduction, e.g. using eidophor
    • H04N5/7475—Constructional details of television projection apparatus
    • 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
    • G02B2027/0127—Head-up displays characterised by optical features comprising devices increasing the depth of field

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Projection Apparatus (AREA)
  • Transforming Electric Information Into Light Information (AREA)

Abstract

통계적으로 또는 임의의 변환 없이, 즉 기계적이지 않거나 또는 이미저에서가 아니라 멀티-어퍼쳐 프로젝션 디스플레이를 이용하여 상이한 프로젝션 거리들에서 프로젝팅될 이미지들을 생성하는 것은, 멀티-어퍼쳐 프로젝션 디스플레이의 단일 이미지들을 적절한 방식으로 설계함으로써, 즉 실제 또는 최종 단일 이미지들로 프로젝팅될 적어도 2개의 이미지들 각각, 즉 프로젝션 채널에 의한 프로젝션 채널에 대해 의도되는 멀티-어퍼쳐 프로젝션 디스플레이의 프로젝션 채널들에 대한 임시 단일 이미지들을 결합함으로써 가능하게 된다.

Description

멀티-어퍼쳐 프로젝션 디스플레이 및 이를 위한 개별 이미지 생성기{MULTI-APERTURE PROJECTION DISPLAY AND SINGLE IMAGE GENERATOR FOR THE SAME}
본 발명은 멀티-어퍼쳐 프로젝션 디스플레이들 및 이를 위한 단일 이미지 생성에 관한 것이다.
현재까지, 상이한 패턴들을 상이한 지오메트리들 또는 프로젝션 거리들 상으로 매핑하기 위한 어떠한 만족스러운 기술적 솔루션이 존재하지 않는다. 몇몇 솔루션들은, 예컨대 디지털 이미저의 형태로 오브젝트 구조들을 변경시킴으로써, 또는 매핑 수학식에 따라 매핑 옵틱스(optics)의 기계적인 조작에 의해, 예컨대 포커스 길이 또는 백 포커스 길이(back focal length)를 변경시킴으로써 이들 매핑 특징들을 가능하게 한다. 그러나, 그러한 솔루션들은 고가이다.
직전에 설명된 매핑 특징들의 특정한 경우는, 정의된 거리 범위에 걸쳐 고정된 광 패턴을 유지하고 있다. 이러한 특징은 옵틱스에서 포커스 깊이와 등등하다.
프로젝터(projector)의 스크린측 포커스 깊이(DoF)는, 다음의 관계에 의해 도 13에 따라 지오메트리 고려사항들에 따라, 프로젝션 거리 L, 동공(pupil) 확장 D 및 수용가능한 블러(blur) 각도 β로부터 초래된다(W.J. Smith, Modern Optical Engineering (McGraw-Hill, 2007)).
Figure 112015120520505-pct00001
따라서, (1) 및 (2)에 따른 주어진 거리 L 및 수용가능한 블러 각도 β에 대한 포커스 깊이를 증가시키는 것은 동공 사이즈 D를 감소시킴으로써만 가능하다. 투과된 광 플럭스가 평면 내의 각각의 오브젝트 포인트의 수용된 입체각에 비례하고 따라서, 동공 면적 D2를 감소시키는 경우에 또한 감소되므로, 이것은 프로젝션의 선명도(brightness) 손실이 수반된다(W.J. Smith, Modern Optical Engineering (McGraw-Hill, 2007)).
큰 프로젝터 포커스 깊이를 획득하기 위한 대안적인 접근법은, 스캐닝 이미지 구축을 사용하는 레이저-조명된 MEMS 미러들의 사용이다. 작은 미러 영역으로 인해, 그 접근법은 양호한 이미지 인상(impression)에 대해 큰 포커스 깊이를 고유하게 갖지만, 그 접근법은, 코히런트한(coherent) 광 소스들 및 신속하고 이동가능한 기계적인 부재들(MEMS 미러들) 둘 모두를 필요로 하며, 이는 그들의 강인성 및 애플리케이션의 잠재적인 분야들을 제한한다. 추가적으로, 이러한 방식으로 생성된 프로젝션 이미지는, 스페클(speckle)과 같이 코히런트한 효과들을 최소화시키기 위한 어떠한 추가적인 기술적 방책들이 취해지지 않는 한, 그 효과들에 의해 악영향을 받을 수 있다.
도 14는, 마이크로-프로젝터들의 멀티-어퍼쳐 어레인지먼트(arrangement), 즉 예를 들어, DE 102009024894 A1에서 설명된 어레이 프로젝터를 도시한다. 본 명세서에서 사용된 멀티-어퍼쳐 접근법은, 획득가능한 광 플럭스로부터 프로젝션 시스템의 시스템 설치 길이를 디커플링시키는 것을 허용하여, 컴팩트하고 동시에 선명한 프로젝션 시스템들을 허용한다. 이러한 옵틱스 접근법에 관한 이전의 공개공보들은, 필드 렌즈(902), 오브젝트 구조/슬라이드(903) 및 프로젝션 옵틱스(904)로 각각 이루어지는 마이크로-프로젝터들의 일반적인 2차원 어레인지먼트를 설명한다. 전체 어레인지먼트는, 확장된 또는 평면형 광 소스(901)에 의해 백리트(backlit)된다. 프로젝팅된 전체 이미지는, 정밀한 프로젝션 거리 L에서의 모든 단일 이미지들의 포커싱된 중첩으로부터 초래된다. 이것은, 수학식 (3)에 따른 대응하는 프로젝션 렌즈들(904)에 대한 개별 슬라이드들(903)의 매우 양호하게-정의된 어레인지먼트에 의해 수행된다.
Figure 112015120520505-pct00002
여기서, p는 개별 프로젝션 렌즈들(904) 사이의 중심 어퍼쳐 거리를 의미하고, p + Δp는 오브제트 구조와 단일 이미지들(903) 사이의 중심 거리를 의미한다. 공통 사이즈들에 대해, s가 이미지 거리, 즉 단일 이미지(903)와 각각의 프로젝션 옵틱스(904) 사이의 거리이고, F가 프로젝션 옵틱스(904)의 포커스 길이라는 것을 나타내는 도 15에 대한 참조가 행해진다.
각각의 개별적인 프로젝션 렌즈(904)의 작은 어퍼쳐들로 인해, 개별 프로젝터들의 포커스 깊이는 매우 크다(수학식 (2)와 비교). 본 명세서에서, 개별 프로젝션들의 하이퍼포커스 거리(hyperfocal distance)는 통상적으로, 상당히 거리 L 아래에 있다.
전체 이미지가 모든 단일 이미지들의 중첩에 의해 초래되는 세팅된 거리는 본질적으로, 개별 프로젝터들(904)의 포커스 길이/백 포커스 길이 및 렌즈들의 대응하는 프로젝션 렌즈 어레이(904)에 대한 오브젝트 구조들(903)의 중심 거리 차이 Δp에 의해 결정된다(Marcel Sieler, Peter Schreiber, Peter Dannberg, Andreas Brauer, and Andreas Tuunnermann, "Ultraslim fixed pattern projectors with inherent homogenization of illumination," Appl. Opt. 51, 64-74 (2012)와 비교).
따라서, 수학식 3에서, F는 포커스 길이에 대응하고, p는 프로젝터 렌즈들(904)의 서로에 대한 거리 또는 중심 거리에 대응하고, Δp는 슬라이드들(902)과 렌즈들(904) 사이의 중심 거리 차이에 대응하며, 여기서, s는 L과 F를 결합함으로써 근축(paraxial) 매핑 수학식에 따라 초래되는 백 포커스 길이를 규정한다. 수학식 3으로부터, 개별 마이크로-프로젝터들을 중첩함으로써 프로젝팅된 전체 이미지(905)의 포커스 깊이는 지오메트리 수차들을 무시함으로써, 마이크로-프로젝터 어레이의 측면 확장 D에 대응하는 동공 사이즈를 갖는 전통적인 단일 채널 프로젝션 중 하나에 대응한다는 것이 초래된다(Marcel Sieler, Peter Schreiber, Peter Dannberg, Andreas Brauer, and Andreas Tunnermann, "Ultraslim fixed pattern projectors with inherent homogenization of illumination," Appl. Opt. 51, 64-74 (2012)와 비교).
도 16은, 예를 들어, 도 13에 예시적으로 도시된 바와 같은, 즉 참조 번호(906)의 종래의 단일 채널 프로젝터, 및 (908)에서 도 14 및 도 15에 따른 단일 프로젝터 렌즈 및 어레이 프로젝터의 블러 거동을 도시한다. 모든 시스템들은 533mm의 세트 거리 상으로 포커싱된다. 개별적인 프로젝션 채널 및 어레이 프로젝터의 블러 거동은, 그들이 커브(908)에 의해 공통적으로 표현되는 한 서로에 대응한다. 이것은, 동일한 동공 사이즈의 종래의 어레이 프로젝터 및 단일 채널 프로젝터의 블러 거동이, 추가적인 수차들을 무시하고 데드 구역들에 의한 효과들을 비네팅(vignette)함으로써 서로에 대응한다는 것을 의미한다.
더 객관적인 방식으로 상이한 프로젝션 거리들 또는 지오메트리들 상에서의 상이한 이미지들의 디스플레이를 가능하게 하는 시스템을 갖는 것이 바람직할 것이다.
상기를 가능하게 하는 개념을 제공하는 것이 본 발명의 목적이다.
이러한 목적은 계류중인 독립 청구항들에 의해 해결된다.
본 발명의 핵심 아이디어는, 프로젝션 채널 단위로 실제 또는 최종 단일 이미지들로 프로젝팅될 적어도 2개의 이미지들 각각에 대해 의도되는 멀티-어퍼쳐 프로젝션 디스플레이의 단일 이미지들이 적절한 방식으로, 즉 멀티-어퍼쳐 프로젝션 디스플레이들의 프로젝션 채널들에 대한 임시 단일 이미지들을 결합함으로써 설계되는 경우, 통계적으로 또는 임의의 조정 없이, 기계적이지 않거나 이미저에서가 아니라 상이한 프로젝션 거리들에서 멀티-어퍼쳐 프로젝션 디스플레이를 이용하여 프로젝팅될 이미지들을 생성하는 것이 가능하다는 발견이다.
실시예들에 따르면, 이것은, 각각의 프로젝션 채널에 대해, 최종 단일 이미지가 프로젝팅될 이미지들에 대해 계산된 각각의 프로젝션 채널의 임시 단일 이미지들의 비-제로-값 부분들 모두가 중첩되는 위치들보다 － 투과성 또는 형광(luminous) 위치들과 같이 제로와 동일하지 않게 평가된 프로젝팅될 이미지들에 대해 의도되는 각각의 프로젝션 채널의 임시 단일 이미지들의 일부들이 적어도 부분적으로 상주하는, 즉 그들 모두가 아니라 프로젝팅될 적어도 하나의 이미지의 비-제로-값 부분이 중첩되는 위치들에서 － 각각의 프로젝션 채널의 임시 단일 이미지들의 포지티브 중첩에 대해 더 어둡게 되도록 수행된다. 결합에 대해, 예를 들어, 프로젝팅될 이미지들에 대해 의도된 임시 단일 이미지들 사이에서 로직 AND- 또는 OR-연산과 같은 로직 연산이 사용된다.
따라서, 일 실시예에 따르면, 복수의 프로젝션 채널들을 갖는 멀티-어퍼쳐 프로젝션 디스플레이에 대한 단일 이미지 생성에 대해, 상이한 프로젝션 거리들에서 프로젝팅될 적어도 2개의 이미지들을 표현하는 이미지 데이터가 사용되고, 프로젝팅될 적어도 2개의 이미지들 각각에 대해, 임시 단일 이미지는 멀티-어퍼쳐 프로젝션 디스플레이의 프로젝션 채널마다 계산되며, 여기서, 결합기는 각각의 프로젝션 채널에 대해, 각각의 프로젝션 채널에 대한 최종 단일 이미지로 프로젝팅될 적어도 2개의 이미지들에 대하여 계산된 각각의 프로젝션 채널의 임시 단일 이미지들을 결합시키도록 구현된다.
그러나, 실시예들은 멀티-어퍼쳐 프로젝션 디스플레이를 또한 제공하며, 여기서, 프로젝션 채널들의 단일 이미지들은, 프로젝션 채널들의 단일 이미지들의 매핑들이 적어도 2개의 상이한 프로젝션 거리들에서 하나의 프로젝팅된 이미지로 각각 중첩하도록 구현되고, 단일 이미지들은, 프로젝션 채널들의 옵틱스의 오브젝트 평면으로 프로젝션 채널의 옵틱스를 통해 백-프로젝팅되는 경우, 프로젝팅된 이미지들의 비-제로-값 부분들 모두가 서로 중첩되는 위치들보다, 그들 전체의 중첩이 아니라 적어도 부분적으로 프로젝션 채널들의 옵틱스의 오브젝트 평면으로 프로젝션 채널들의 옵틱스를 통해 백-프로젝팅되는 경우, 프로젝팅된 이미지들의 비-제로-값 부분들이 상주하는 위치들에서 포지티브 중첩에 대해 더 어둡게 된다.
본 발명의 유리한 구현들은 종속 청구항들의 요지이며, 여기서, 본 명세서의 바람직한 실시예들은 도면들을 참조하여 더 상세히 후술될 것이다.
도 1은 실제 프로젝션을 이용한 일 실시예에 따른 멀티-어퍼쳐 프로젝션 디스플레이의 개략적인 3차원 뷰를 도시한다.
도 2는 예시적인 예에 따른, 개별 채널들의 옵틱스 및 단일 이미지들의 상대적인 포지션들을 도시하기 위한 도 1의 멀티-어퍼쳐 프로젝션 디스플레이의 상면도를 도시한다.
도 3은 채널들의 옵틱스의 오브젝트 평면으로 프로젝팅될 2개의 이미지들의 백 프로젝션 및 마스크 데이터 또는 임시 단일 이미지들의 투과성 영역들의 AND-연산을 개략적으로 도시하며, 여기서, 프로젝팅될 이미지들 외부에 놓여있는 오브젝트 구조들은 더 짧은 프로젝션 거리에 할당된다.
도 4a는 최종 단일 이미지들을 도시한 도 3의 AND-연산으로부터 초래되는 오브젝트 구조의 상면도를 도시한다.
도 4b는 도 4a에 따른, 최종 단일 이미지들에 대한 더 짧은 프로젝트 거리에서 초래되는 바와 같은 프로젝팅된 이미지에서의 도 4a의 채널(12')의 프로젝팅된 부분을 도시한다.
도 4c는 도 4a에 따른, 최종 단일 이미지들에 대한 더 짧은 프로젝트 거리에서 초래되는 바와 같은 프로젝팅된 이미지에서의 도 4a의 채널(12'')의 프로젝팅된 부분을 도시한다.
도 4d는 도 4a에 따른, 최종 단일 이미지들에 대한 더 긴 프로젝트 거리에서 초래되는 바와 같은 프로젝팅된 이미지에서의 도 4a의 채널(12')의 프로젝팅된 부분을 도시한다.
도 4e는 도 4a에 따른, 최종 단일 이미지들에 대한 더 긴 프로젝트 거리에서 초래되는 바와 같은 프로젝팅된 이미지에서의 도 4a의 채널(12'')의 프로젝팅된 부분을 도시한다.
도 5는, 사각형으로 배열된 프로젝터 렌즈들의 어레이 뿐만 아니라 설명에서 사용되는 채널들을 인덱싱하기 위한 표시를 개략적으로 도시한다.
도 6은, 도 1의 멀티-어퍼쳐 프로젝션 디스플레이와 포커스 깊이의 확장(EDoF)에서 초래된 예시적으로 프로젝팅된 이미지들 사이의 예시적인 포지션 관계의 3차원 뷰를 도시하며, 여기서, 특히 둘 모두의 세트 거리들에서의 셋팅된 광 분포들은, 매핑 스캐일(scale)에 따라 확대된 직사각형의 형태로 예시적으로 여기에 도시된다.
도 7은, 영역 patternintersection을 갖는 최종 단일 이미지가 교차 시험에 의해 패턴 L1(1) 및 패턴 L2(2)의 형상으로 도 5의 프로젝터 채널(2, 4) 내의 오브젝트 구조들에 의해 어떻게 초래되는지를 도시한 개략도를 도시한다.
도 8은, 상이한 프로젝션 거리들에서 종래의 프로젝터 및 EDoF를 갖는 어레이 프로젝터에 의한 선명-어둠 에지의 매핑 특징의 비교를 도시한다.
도 9는 종래의 프로젝터 및 EDoF를 갖는 어레이 프로젝터의 에지 확장 거동을 개략적으로 도시한다.
도 10은 일 실시예에 따른 단일 이미지 생성기의 블록도를 개략적으로 도시한다.
도 11은 일 실시예에 따른, 가상 프로젝션 이미지들을 미러링하기 위한 단일 미러 시스템의 형태의 멀티-어퍼쳐 프로젝션 디스플레이의 개략적인 공간 뷰를 도시한다.
도 12는 일 실시예에 따른, 근접 눈 애플리케이션(close eye application) 및 가상 이미지 프로젝션들의 눈으로의 페이딩-인(fading-in)에 대한 멀티-어퍼쳐 프로젝션 디스플레이의 단면도를 도시한다.
도 13은, 단일 어퍼쳐 프로젝터 및 자신의 포커스 깊이를 도시하기 위한 개략도를 개략적으로 도시한다.
도 14는, 규칙적으로 배열된 프로젝션 채널들을 갖는 어레이 프로젝터, 예시적으로는, 평면형 백라이팅을 이용하여 사각형으로 단단히 패킹된 7x7 개별 프로젝터들의 어레인지먼트의 3차원 뷰를 개략적으로 도시한다.
도 15는, 포커싱된 이미지가 프로젝션 채널들을 중첩시킴으로써 초래되는 거리를 결정하기 위한 2D 레이아웃을 도시하기 위한 도 14의 어레인지먼트의 개략적인 단면도를 도시한다.
도 16은, 종래의 단일 채널 프로젝터, 단일 프로젝션 채널, 및 포커스 깊이 확장 없는 어레이 프로젝터의 블러 거동을 도시한다.
본 명세서의 특정한 실시예들이 후술되기 전에, 먼저, 후술되는 실시예들에 깔려있는(underly) 기본적인 아이디어를 설명하기 위한 시도가 행해진다. 후술되는 실시예들은, 예를 들어, 상이한 지오메트리들 또는 세트 거리들 상으로의 수 개의 광 패턴들의 매핑을 가능하게 하는데 적합하다. 그의 특정한 경우는 확대된 거리 범위에 걸친 매핑 스캐일에 따른 고유한 광 패턴을 유지하고 있다. 이것은 포커스 깊이를 확장시키는 것으로 지칭될 수 있다. 후술되는 실시예들에 깔려있는 원리들을 예시하기 위해, 이러한 특정한 경우가 먼저 설명될 것이다.
어레이 프로젝터 또는 멀티-어퍼쳐 프로젝션 디스플레이의 매핑 특징들이 기초이다. 어퍼쳐 Dsingle＜1 mm를 통상적으로 갖는 마이크로 프로젝터들 또는 프로젝션 옵틱스의 2차원 어레인지먼트로 인해, 어레이와 동등한 전체 어퍼쳐를 갖는 단일 채널 프로젝터와 비교하여, 비교적 큰 포커스 깊이가 개별 프로젝터, 즉 개별 프로젝션 채널에 대해 초래된다. 300mm 초과의 통상적인 프로젝션 거리들에 대해, 각각의 프로젝션 채널의 하이퍼포커스 매핑이 존재하며, 즉 포커스 깊이 범위의 어떠한 실제의 먼 거리 LF도 존재하지 않는다.
후속 실시예들의 시작 포인트는, 프로젝션 옵틱스의 오브젝트 평면 내의 특정한 오브젝트 구조들 또는 단일 이미지들의 생성이며, 모든 프로젝션 옵틱스의 광학적 매핑들로부터 초래되는 그 평면의 이미지측 중첩은 구조적으로, 원하는 포커스 깊이 범위에서 전체 이미지에 기여한다. 도 4b에 따른 멀티채널 프로젝션 디스플레이가 특정한 예로서 고려된다. 프로젝션 디스플레이는 400mm의 스크린 거리로 예시적으로 셋팅된다. 그 방식으로 셋팅되는 경우, 각각의 프로젝션 채널은, 예를 들어, 200mm으로부터 무한대까지 확장하는 포커스 깊이 범위를 갖는다. 상술된 바와 같이, 전체 어레이는, 입구 동공 사이즈 D를 갖는 단일 어퍼쳐 프로젝터와 유사하게(도 15와 비교), 전체 옵틱스 어레이의 확장, 즉 350mm 내지 450mm으로부터 확장하는 포커스 깊이만을 갖는다. 개별 채널들의 포커스 깊이를 더 양호하게 사용하고, 멀티채널 프로젝션 디스플레이의 선명도를 여전히 유지하는 것이 목적이다. 다음의 실시예들은 다음의 접근법을 사용하며; 프로젝팅될 이미지가 의도된 포커스 깊이 범위 내에서 뷰잉되고, 포커스 깊이 범위 내의 각각의 프로젝션 거리에 대해 트래이스 백(trace back)하는 경우(그 포커스 깊이 범위는 프로젝션 채널의 오브젝트 평면에서 오브젝트 구조에 대응함), 의도된 포커스 깊이 범위 내의 임의의 거리에서 프로젝팅될 이미지에 기여하는 프로젝션 채널들의 오브젝트 평면들에 영역들이 존재함이 관측될 수 있다. 다음의 실시예들은, 프로젝팅될 이미지에 대한 이미지 정보가 포커스 깊이 범위 내의 모든 원하는 거리들에 대해 유지되도록 전체 이미지로의 각각의 채널-특정 기여를 조작함으로써 이러한 사실을 이용한다. 이를 위해, 후술될 바와 같이, 프로젝팅될 이미지의 백 프로젝션의 오브젝트 구조들이 포커스 깊이 범위 내의 가변 거리들에 부분적으로만 존재하는, 즉 그들 모두가 중첩하지는 않는 프로젝션 채널들의 오브젝트 평면들 내의 위치들은 어둡게 되거나 심지어 제거되어, 즉 예를 들어, 쉐도우(shadow) 마스크가 그곳에서 음영지게 되어, 다음의 서술이 나타낼 바와 같이, 포커스 깊이 범위가 실제로 상당히 증가될 수 있게 한다. 그러나, AND-연산에 대응하는 이러한 엄격한 절차는 또한 변경될 수 있다.
다음의 실시예들이 나타낼 바와 같이, 상이한 거리들로 프로젝팅될 이미지들은, 자기-유사한(self-similar) 또는 광학 프로젝션에 따라 서로 변환될 수 있는 프로젝팅될 이미지들로 제한되지 않는다. 오히려, 임의의 이미지 콘텐츠는 상이한 프로젝션 거리들에서 획득될 수 있다. 먼저, 도 1 내지 2에 기초하여, 채널 의존적인 개별 오브젝트 구조들의 단일 이미지 콘텐츠에 대한 사고(thought) 또는 구조 명령의 트레인(train)은 확장된 포커스 깊이의 특정한 경우에 기초하여 설명될 것이다.
먼저, 선명한 오브젝트(여기서는, 2개의 수직 스크린 평면들 상으로의 문자 "F")의 프로젝션에 기초하여 설명이 행해진다. 임의의 수의 (중간) 거리들로의 확장은 명백하며, 또한 수학적으로 후술될 것이다.
따라서, 개별 오브젝트 구조들 또는 단일 이미지들의 이미지 콘텐츠는 채널-의존적이다. 그 콘텐츠의 구조 명령은, 먼저, 확장된 포커스 깊이의 특정한 경우에 기초하여 더 상세히 설명될 것이지만, 상이한 이미지 콘텐츠들이 상이한 프로젝션 거리들에서 생성될 수 있는 설명 및 표시가 후속할 것이다.
먼저, 도 1은 일 실시예에 따른 멀티-어퍼쳐 프로젝션 디스플레이의 구조를 도시한다. 멀티-어퍼쳐 프로젝션 디스플레이는, 복수의 측면으로 인접한 프로젝션 채널들(12), 즉 프로젝션 채널 어레이를 포함한다. 각각의 프로젝션 채널은, 각각의 단일 이미지를 생성하기 위한 단일 이미지 생성기(14), 및 옵틱스(16)의 오브젝트 평면(42)에 상주하는 각각의 단일 이미지를 멀티-어퍼쳐 프로젝션 디스플레이(10)의 프로젝션 방향(18)으로 매핑하기 위한 옵틱스(16)를 갖는다. 단일 이미지 생성기들(14)은, 예를 들어, 백리트될 수 있는 쉐도우 마스크들이다. 그 생성기들은, 예를 들어, 공통 음영 마스크의 일부들로 형성될 수 있다. 그러나, 단일 이미지 생성기들(14)은 또한, 각각의 채널(12)의 각각의 단일 이미지에 대응하는 조명 영역들을 갖는 OLED들과 같은 자체-형광 엘리먼트들일 수 있다. 더 상세히 후술될 바와 같이, 단일 이미지 생성기들은 또한, 예를 들어, 가변 이미지 콘텐츠를 디스플레이할 수 있는 디스플레이들일 수 있으며, 여기서, 이러한 경우, 단일 이미지 생성기들의 이미지 콘텐츠를 각각의 단일 이미지들로 조정하기 위한 제어(20)가 존재할 것이다. 백라이팅을 위해, 존재한다면, 도면에 예시적으로 도시된 바와 같은 평면형 광 소스(22)가 사용될 수 있거나, 채널(12) 당 하나의 광 소스가 사용될 수 있다. 평면형 광 소스(22)는, 예를 들어, OLED, LED 어레이 또는 그와 동일한 것이다. 평면형 광 소스(22)는 이미 사전-시준된(pre-collimated) 백라이팅 광을 방출하도록 구현될 수 있다. 더 상세히 또한 후술될 바와 같이, 프로젝션 방향(18)에서, 평면형 광 소스(22), 이미지 생성기(14) 및 옵틱스(16)는 직렬로 접속되어, 백라이팅이 단일 이미지 생성기(14)의 단일 이미지들의 투과성 부분들을 통과하고 단일 이미지들의 선명한 부분들이 옵틱스(16)에 의해 프로젝션 방향(18)으로 매핑되게 하며, 여기서, 그 선명한 부분들은 프로젝팅될 이미지를 초래하기 위해 적절한 방식으로 중첩된다. Kohler 백라이팅을 획득하기 위해, 선택적으로, 하나의 시준기(24)가 프로젝션 채널(12) 당 제공될 수 있으며; 이러한 방식으로, 채널들(12)을 통한 광 플럭스 및 그에 따른 광 수율이 증가될 수 있다.
도 2는 옵틱스(16)의 어레이를 갖는 채널들(12)의 어레이의 상면도를 도시하며, 그의 어퍼쳐들(26)은 사각형들로서 예시적으로 도 2에 되시되고, 그의 입구 동공 포지션들(28)은 별들에 의해 예시적으로 표시된다. 도 2에서 관측될 수 있는 바와 같이, 옵틱스는 행(row)들 및 열(column)들의 어레이에서 규칙적으로 배열될 수 있지만, 임의의 다른 어레인지먼트가 또한 가능하다. 부가적으로, 입구 동공들(28)은 각각의 어퍼쳐들(26)에 대해 중앙으로 배열될 수 있지만, 변경 옵션들이 또한 본 명세서에 존재한다. 도 2는 또한, 단일 이미지 생성기들의 단일 이미지들(30)의 어레이를 도시한다. 그 어레이는 측면 어레인지먼트를 또한 생성한다. 특히, 단일 이미지들(30)은, 입구 동공들(28)의 측면 어레인지먼트에 지오메트리적으로 유사한 측면 어레인지먼트에 포지셔닝된다. 도 1의 경우에서, 그 단일 이미지들은, 입구 동공들(28)의 어레인지먼트로부터 입구 동공들(28)의 어레이의 중심(32) 근방에서 중심 확장으로부터 초래된다. 선택적으로, 입구 동공들(28)의 어레이에 대한 병진운동(translatory) 오프셋이 부가될 수 있다. 여기서, 단일 이미지 어레이들의 중심 및 입구 동공 어레이의 중심은 일치한다. 도 1에 표시된 바와 같이, 멀티-어퍼쳐 프로젝션 디스플레이들(10)의 광학축(34)은 직전에 나타낸 중심들을 통과한다. 예를 들어, 커브된 스크린 지오메트리들로의 적응들을 수행하기 위해 지오메트리 유사성으로부터의 편차들이 또한 가능할 것이다. 이것은 도 2의 경우는 아니다.
추가적인 설명으로 계속되기 전에, 몇몇 일반적인 서술들이 행해질 것이다. 도 1에서, 단일 이미지 생성기들은 어두운 부분들 또는 차단 부분들 및 선명한 부분들 또는 투과성 부분들을 갖는 크롬 마스크들과 같은 쉐도우 마스크들(14)이라는 것이 예시적으로 가정된다. 그러나, 백라이팅 대신 마스크들의 반사를 사용하는 것이 또한 가능하다. 즉, 단일 이미지 생성기들(14)은 또한, 선명한 또는 반사 부분들 및 어두운 또는 비-반사 부분들을 갖는 반사형 마스크들일 수 있다. 전면 라이팅은, 옵틱스 어레이와 단일 이미지 생성기 어레이 사이에 배열되고, 측면으로부터 조명되며, 단일 이미지 생성기들(14)에 대면하는 자신의 측면 상의 마스크들(14)의 반사 부분들에서 반사 광을 옵틱스(16)로 투과하는 광 컨덕터 플레이트에 의해 실현될 수 있다. 자체-형광 단일 이미지 생성기들의 경우에서, 유사한 방식으로, 선명한 또는 자체-형광 부분들이 또한 존재하며, 어두운 또는 비-형광 부분들 및 후속하여 선명한 부분들은 종종, 비-제로-값 부분들 및 어두운 부분들의 제로-값 부분들로 지칭된다. OLED들은, LCD들 또는 그와 동일한 것과 같이 고정된 단일 이미지들 및 디스플레이들 또는 이미저들을 형성하기 위한 옵션, 즉, 자신의 각각의 이미지 콘텐츠를 변경시킬 수 있는 조정가능한 단일 이미지 생성기들에 대한 예들일 것이다. 언급된 바와 같이, 단일 이미지 생성기들(14)은 또한, 마스크의 부분들의 어레이, 이미저의 부분들의 어레이와 같은 개별적인 단일 이미지 어레이 생성기의 상이한 부분들을 표현할 수 있다.
단일 이미지들 또는 단일 이미지 생성기들(14)에 대한 프로젝션 옵틱스(16)의 거리 또는 옵틱스(16)의 어레이와 단일 이미지들(13)의 어레이 또는 단일 이미지 생성기들(14)의 어레이 사이의 거리(도 1에서 d에 의해 예시적으로 표시됨)는, 개별적인 프로젝션 옵틱스(16)의 포커스 길이 F에 대략적으로 대응한다. 따라서, 각각의 개별 채널(12)과 관련하여, 단일 이미지들(26)은, 무한대에 도달하는 매우 큰 포커스 깊이를 갖는 각각의 채널(12)에 특정한 광학축(36)을 따라 매핑된다. 모든 단일 이미지들(30)이 서로 동일한 경우에서, 포커싱된 이미지는, 상술된 바와 같이, 단일 이미지들(30)과 입구 동공들(28) 사이의 중심 거리 차이 Δp에 의존하는 프로젝션 거리 L1에서 초래될 것이다.
더 상세히 아래에서 정의될 바와 같이, 도 1의 실시예들에 따르면, 단일 이미지들(26)은 서로 동일한 것이 아니라 오히려 그 단일 이미지들은, 프로젝션 채널들(12)의 단일 이미지들(30)의 매핑들이 하나의 프로젝팅된 이미지(38 또는 40) 각각에 대한 적어도 2개의 상이한 프로젝션 거리들 L1 및 L2에서 중첩되도록 적절한 방식으로 설계되며, 여기서, 단일 이미지들은, 옵틱스(16)를 통해 오브젝트 평면(42)으로 백-프로젝팅되는 경우, 프로젝팅된 이미지들(38 및 40)의 비-제로-값 부분들 모두가 서로 중첩되는 위치들보다, 프로젝션 채널들(12)의 옵틱스(16)를 통해 오브젝트 평면(42)(단일 이미지들(30)이 놓여있지만 그들 모두가 중접되지는 않음)으로 백-프로젝팅되는 경우, 프로젝팅된 이미지들의 비-제로-값 부분들이 적어도 부분적으로 상주하는 위치들에서 포지티브 중첩에 비해 더 어두워진다. 다음으로, 이것은 더 상세히 설명될 것이지만, 얼마 동안, 스크린이 매핑 방향(18)으로 프로젝션 디스플레이(10) 아래에 배열되도록 스크린이 프로젝션 디스플레이(10)의 전면에 홀딩되면, 이러한 스크린 상으로 프로젝팅되는 이미지가 프로젝션 디스플레이(10)로부터의 거리들 L1 및 L2에서 최대 포커스를 갖는다는 것이 관측될 수 있다. 더 상세히 후술될 바와 같이, 단일 이미지들(30)은 이들 거리들에 대해 특정하게 설계된다. 이들은 세트 거리들이다. 이들 이미지들은 선명한 부분들(44) 및 어두운 부분들(46)을 갖는다. 도 1의 경우에서, 이것은 예시적인 포커스 깊이 확장의 경우, 및 그에 따른, 프로젝팅된 이미지들(38 및 40)이 포인트(32), 즉 광학축(34)과 입구 동동 사이의 교차점 상으로의 중심 확장 또는 프로젝션에 의해 서로로 변환될 수 있는 이미지들인 경우이지만, 다음에서 이것이 단지 일 예라는 것이 설명될 것이다. 이들 프로젝팅된 이미지들(38 및 40)의 백 프로젝션이 별개로 고려되면, 이들 프로젝팅된 이미지들(38 또는 40) 각각은, 단일 이미지들이 놓여있는 오브젝트 평면(42)에서 선명한 부분들 및 어두운 부분들, 즉 비-제로-값 및 제로-값 부분들을 생성할 것이다.
상이한 이미지들(38 및 40)의 백 프로젝션의 비-제로-값 부분들은 특정한 정도로만 중첩한다. 이미지들(38 및 40) 중 하나의 적어도 하나의 비-제로-값 부분이 백 프로젝션으로 인해 놓여있지만, 이들 비-제로-값 부분들이 완전히 중첩하지는 않는, 즉 모든 이미지들(38 및 40)로부터의 것은 아닌 위치들에서, 즉 이미지들(38 또는 40) 중 하나만의 선명한 부분(44)이 백-프로젝팅되는 위치들에서, 단일 이미지 생성기들(14)의 단일 이미지들(30)은 이제 어두워지며, 즉 백 프로젝션들이 포지티브 중첩을 획득하기 위해 부가적으로 또는 OR-연산에 의해 결합되었던 비교의 경우들과 비교하여 어두워진다.
상술된 사항은, 도 1에 도시된 바와 같은 특정한 예에 기초하여, 즉 선명한 오브젝트(여기서는, 다음에서 간략화의 이유들 때문에 종종 "스크린 평면들"로 지칭되는 거리들 L1 및 L2의 2개의 수직 평면들 상으로의 문자 "F")의 프로젝션에 기초하여 더 상세히 도시될 것이다. 그리고, 다른 이미지들에 의한 임의의 수의 (중간) 거리들에 대한 확장은 명백하다. 먼저, 세트 거리들 L1:L2 ＝ 1:2가 고려되며, 여기서, 원하는 중첩 도면들이 발생할 것이다. 수학식 (3)에 따르면, 임시 단일 이미지들의 어레이 또는 고유한 슬라이드 어레이가 세트 거리들 둘 모두에 대해 초래된다. 슬라이드 어레이들 둘 모두의 투과성 영역들의 로직 AND-연산(교차)으로 인해, 프로젝션 거리들 둘 모두에서 전체 이미지로의 구조적 기여를 제공하는 그 영역 엘리먼트들만이 유지된다. 도 3은, 오브젝트 평면(42) 상으로의 거리들 L1 및 L2에서 도 1에 도시된 2개의 프로젝팅된 이미지들(38 및 40)의 백 프로젝션의 결과의 상면도를 예시적으로 도시하며, 여기서, 도 3의 원들은 옵틱스 어퍼쳐들(26)의 포지션을 예시적으로 표시한다. 도 3에서, 그 원들은, 엄격하게 패킹된 6각형 어레인지먼트에서 서로 인접하게 놓여있는 것으로서 예시적으로 도시된다. 이것 위에, 도 3은, 어퍼쳐 중심 거리와 비교하여 더 작은 단일 이미지 중심 거리를 예시적으로 가정하며, 여기서, 그러한 실시예들은 후술될 것이다. 그러나, 도 3의 기본적인 아이디어는 또한, 도 1의 실시예에 적용되며, 즉 거리 L1을 갖는 더 가까운 이미지(38)의 선명한 부분들(44)의 백 프로젝션은 개별 채널들 내의 오브젝트 평면(42)에서 비-제로-값 또는 선명한 부분(48)을 초래하는 반면 － 그 부분들(48)은 우측 상단으로부터 좌측 하단으로 음영된 방식으로 도 3에 도시됨 －, 더 큰 거리 L2의 프로젝팅된 이미지(40)의 선명한 부분들(44)은 채널들(12) 내의 오브젝트 평면(42)에서 비-제로-값 또는 선명한 부분들(50)을 초래하며, 그 부분들은 좌측 상단으로부터 우측 하단으로 도 3에서 음영된 방식으로 도시된다. 더 큰 거리 L2로 인해, 이미지(40)의 백 프로젝션으로부터 초래되는 이미지들(50)은, 더 작은 거리 L1의 이미지(38)의 백 프로젝션으로부터 초래되는 이미지들(48)보다 서로에 대해 더 작은 중심 거리를 갖는다. 이러한 이유 때문에, 선명한 영역들(48 및 50)이 중첩하는 교차점 또는 중첩은 채널마다 상이하다. 도 3에서 관측될 수 있는 바와 같이, 중첩은 더 작은 영역을 갖고, 더 먼 각각의 채널은 멀티-어퍼쳐 프로젝션 디스플레이의 광학축(34)으로부터 떨어져 있다. 각각의 채널들 내의 비-제로-값 부분들(48 및 50) 둘 모두가 중첩하는 교차 영역들은 어두운 영역들(52)에 의해 도 3에 도시된다.
일 실시예에 따르면, 각각의 단일 이미지(30)는, 교차 영역들(52) 아래의 영역들(48 및 50)이 어두워지도록 선택된다. 따라서, 마스크 실시예에서, 마스크들은 그곳에서 투과성이 아니다. 그 마스크들은 중첩 영역(52)에서만 투과성이다. 이것은, 도 3과 같이, 오브젝트 평면(42)의 상면도, 즉 결과적인 단일 이미지들(30)의 상면도를 도시한 도 4a에서 다시 설명되며, 그 이미지들의 비-제로-값 부분들, 예를 들어, 투과성 부분들은 도 3의 교차 영역들(52)에 대응한다.
도 4b는, 기여 또는 선명한 영역(53)은 거리 L1에서 이미지(38) 내의 모든 채널들의 단일 이미지들 또는 선명한 부분들(52)의 중첩에 의해 초래되므로, 선명한 부분(44)과 관련하여 이러한 거리 L1에서 예시적으로 취해진 채널(12')에 의해 초래되는 그 기여 또는 선명한 영역(53)을 예시적으로 도시한다. 이미지(38) 내의 거리 L1의 영역(44)이 "정밀한" "F"를 여전히 형성하는 이유를 설명하려는 시도에서, 도 4c는, 임의의 다른 임의의 채널(12'')의 단일 이미지(30)의 투과성 영역으로부터 초래되는 기여를 도시하며, 여기서, 이러한 영역은 전체 영역(44) 내의 자신의 상대적인 포지션에서 (53)에 의해 다시 표시된다. 명백하게, 그 영역은 거리 L1으로 채널(12') 이외의 영역(44)의 다른 부분들을 커버한다. 도 4d 및 4e는, 거리 L2 내의 프로젝팅된 이미지(40)의 선명한 영역(44)에 대한 그들의 기여들(53)에 따른 예시적으로 선택된 채널들(12' 및 12'')에 대한 (도 4d에서는 채널(12')에 대한 및 도 4e에서는 채널(12'')에 대한) 기여(53)를 도시한다. 다시, 그들은, 이미지의 상이한 부분들 또는 이미지(40)의 선명한 영역(54)을 커버한다. 다시, 다른 채널들은, 원하는 영역들(44)에서 정확히 초래되는 이미지들(38 및 40) 내의 영역들(44)의 다른 구역들을 커버한다.
즉, 직전에 설명된 실시예들에 따르면, 도 4a의 마스크 어레이를 획득하기 위해, 먼저, 마스크들이 프로젝트 거리들 L1 및 L2에 속하는 모든 패턴들에 대한 투과성 부분을 제공하는지, 즉 마스크들이 중첩 영역(53) 내에 놓여있는지 여부는, 전체 오브젝트 구조의 모든 엘리먼트들에 대해, 즉 마스크들(14)의 마스크 어레이의 투과성 영역들에 대해 체크된다. 이러한 체크가 포지티브이면, 마스크들은 유지될 것이고, 그렇지 않으면 마스크들은 결과적인 오브젝트 구조 또는 마스크들로부터 제거될 것이며, 즉 그러한 위치들은 어두워지거나 또는 비-투과성이 된다. 수학적으로, 이것은 엘리먼트 또는 위치 선택적인 AND-연산, 즉 프로젝트 거리에 각각 할당되는 모든 오브젝트 구조들(48, 50)의 교차점(52)에 대응한다. 따라서, 도 4a는, 직전에 설명된 교차 체크에 따른 결과적인 마스크 구조를 도시한다.
즉, 상기 실시예에 따르면, 고유한 스탬프 또는 투과성 구조는, 둘 모두 또는 수 개의 세트 거리들에서 또는 심지어 연속되는 프로젝션 깊이 영역에서, 각각의 세트 이미지들 또는 세트 이미지의 윤곽들이 각각의 세트 거리들에서 유지되는 전체 중첩에 대한 그러한 기여를 제공하는 각각의 채널에서 생성된다.
거리에 따라 변경가능한 이미지 프로젝션 및 확장된 포커스 깊이 둘 모두의 일치된 설명이 후속할 것이다.
오브젝트 구조 평면이 고려되고, 좌표 원점이 그 평면의 중심에 배치된다.
Figure 112015120520505-pct00003
는, 렌슬렛(lenslet) 또는 채널(12)(j,j)에 대해 － 도 5에 도시된 바와 같이, (i,j)는 유닛들 p에서 측정된 광학축(38)에 대한 포지션으로부터 측정된 측면 포지션을 예시적으로 표시함 －, 거리 또는 지오메트리
Figure 112015120520505-pct00004
에 대해 매핑될 패턴을 설명한다. [2]의 어레이 프로젝터
Figure 112015120520505-pct00005
에 대해, 즉 매핑이 포커싱된 방식으로 수행될 하나의 지오메트리만이 존재한다. 본 발명은, 2개 또는 그 초과의 지오메트리들
Figure 112015120520505-pct00006
에 대한 포커싱된 이미지의 생성을 허용한다. 이것은, 항상 동일한 패턴(포커스 깊이 확장)일 수 있거나, 또한 상이한 거리들에 대한 상이한 패턴들일 수 있다.
원하는 이미지 imageLK가 특정한 프로젝션 거리 LK(여기서, 간략화되면, 수직 스크린)에 대해 주어진다. 자유형 스크린 지오메트리들에 대한 일반화는 [3]에 따라 가능하다. 매핑 법칙들(수학식(3))에 따르면, 다음의 슬라이드 또는 오브젝트 구조 patternLK(i,j)는, 개별 채널(i,j)에 대한 오브젝트 측면 상에서 사각형으로 배열된 어레이(이미지 13)에 대해 다음을 초래한다.
Figure 112015120520505-pct00007
여기서,
Figure 112015120520505-pct00008
는 이러한 어레이의 렌즈들의 거리의 k번째 프로젝션 거리
Figure 112015120520505-pct00009
에 대한 매핑 스캐일이고,
Figure 112015120520505-pct00010
는 프로젝션 거리 의존 중심 거리 차이이다. 이제, PatternIntersection(i,j)에 의해, 다음의 AND 연산에 의하여 채널(i,j)에서 초래된 그 영역(들)이 설명된다.
Figure 112015120520505-pct00011
그러한 프로젝션 시스템의 전체 투과는 개별 슬라이드들의 투과성 영역들의 합산에 비례한다. 여기서, 채널 APattern(i,j)의 조명된 영역 콘텐츠에 대해, 다음이 적용된다.
Figure 112015120520505-pct00012
여기서, I는 표시자 기능(또는 또한 특징 함수)이고, 다음과 같이 정의된다.
Figure 112015120520505-pct00013
다음과 같은 모든 프로젝션 채널들의 투과성의 전체 영역은 이러한 방법에 따라 생성된 프로젝터 어레인지먼트의 전체 투과에 대해 상당하다.
Figure 112015120520505-pct00014
예 1로서, 스크린 평면에서, (L1 ＝ 400mm 측정폭×높이 ＝ B1×H1 ＝ 5mm×20mm 및 스크린 거리 비율들 L2:L1 ＝ 2:1에 따른 L2 ＝ 800mm에서) B2×H2 ＝ 2·(B1×H1) ＝ 10mm×40mm(도 6)인 중앙에 있는 직사각형이 설명된다.
Figure 112015120520505-pct00015
다음의 직사각형에 대한 (도 5의 어레이 구조에 관한) (i,j)＝(2,4),
Figure 112015120520505-pct00016
및 p ＝ 0,8mm에 대해, 도 7과 유사한 오브젝트 구조들은 다음을 초래한다.
Figure 112015120520505-pct00017
이것은, 렌슬렛(2,4)에 대한 투과성 영역(도 7과 비교)을 설명한다. 이러한 예시적으로 선택된 프로젝터 렌슬렛의 투과성 영역에 대해, 다음이 초래된다.
Figure 112015120520505-pct00018
전체 어레이 프로젝터의 투과성 영역이 [2]에 따른 종래의 프로젝터의 영역에 대한 확장된 포커스 깊이와 비교되면, 26%의 상대적인 광 손실이 초래된다.
Figure 112015120520505-pct00019
본 발명에 따른 조작된 오브젝트 구조들을 갖는 어레이 프로젝터의 깊이 의존 매핑 특징들은, 프로젝팅될 광 패턴들에 매우 의존하며, 종래의 단일 채널 프로젝션 시스템들의 특징들과는 근본적으로 상이하다. 예시적으로, 간단한 선명-어둠 에지의 매핑이 상이한 광학 시스템들에 대해 거동하여, 2개의 동등한 시스템들을 후속하여 비교할 수 있는 한, 매우 간략화된 예가 아래에 도시될 것이다.
다음에서, 어레이 프로젝터의 광학 매핑이 종래의 단일 채널 프로젝터 또는 단일 세트 거리를 갖는 어레이 프로젝터의 매핑과 얼마나 상이한지가 선명-어둠 에지에 기초하여 조사된다. 여기서, 구별이 다음에서 행해질 것이다.
a) 프로젝션 옵틱스의 백 포커스 길이들에 의해 주어진 개별 채널들의 프로젝션 거리 Lfoc(예에서는 533mm); 및
b) 포커싱된 이미지가 상술된 어레인지먼트 또는 방법에 의해 생성될 세트 거리들(예에서는 400mm 및 800mm).
도 8은, 종래의 프로젝터(커브(60)) 및 확장된 포커스 깊이(EDoF)를 갖는 어레이 프로젝터에 대한 선명-어둠 에지의 매핑의 분석적인 시뮬레이션의 결과를 도시한다. 특히, 도 8은, 400mm, 533mm 및 800mm에서 종래의 프로젝터(커브(60)) 및 EDoF를 갖는 어레이 프로젝터(커브(62))에 의한 선명-어둠 에지의 매핑 특징들의 비교를 도시한다. 다이어그램 내의 가로좌표는 이미지 공간 내의 측면 좌표에 대응한다. 10mm의 확장을 갖는 영역이 도시된다. 단일 채널 프로젝터는 8,8×8,8mm(사각형 어퍼쳐)의 측면 확장을 갖는 반면, 11×11 개별 프로젝터 렌슬렛들의 어레이는 0,8×0,8mm의 단일 확장으로 이루어져 있다. 각각의 프로젝터 렌슬렛의 백 포커스 길이는 매핑 수학식에 따라 533mm으로 셋팅된다. EDoF를 갖는 어레이 프로젝터의 세트 거리들은 400mm 및 800mm이다.
분석으로부터, 제안된 어레인지먼트가 넓은 프로젝션 거리 범위에 걸쳐 이미지 에지들의 가시도를 개선시킬 수 있다는 것이 관측될 수 있다. 이미지들에서, 전통적인 단일 채널 프로젝터와는 대조적으로, 비-세트(non-set) 거리들에서 매핑할 경우의 비대칭 블러 거동 뿐만 아니라 에지 중심 Kcenter의 시프트 둘 모두가 발생한다는 것이 명확하게 된다.
이것은 다음과 같이 정의될 수 있다:
Figure 112015120520505-pct00020
이것은, 디포커싱(defocusing)으로 인해 발생하는 워시아웃(washout)을 고려함으로써 모든 채널들의 중첩의 (상대적인) 강도를 초래한다.
이미지 공간에서의 비대칭 에지 확장 거동으로 인해, 다음의 경우들을 구별하는 것이 필요하며: 조명된 영역들로 확장하는 에지의 마진은 Kbright로 지칭된다. 유사하게, Kdark는 어두운 이미지 영역들로의 에지의 마진을 특성화한다.
Figure 112015120520505-pct00021
이들 수학식들은, 예시적으로 선택된 선명-어둠 분포(좌측-어두움, 우측-선명함)를 위해 적용된다. 역의 경우가 유사하게 초래된다. 선택된 프로젝션 거리들, 여기서 예시적으로는 400mm, 533, 800mm에 대해, 도 9는 어두운 에지 영역(66) 및 선명한 에지 영역(68)의 영역을 상단에 도시한다. 하단에서, 종래의 프로젝터의 블러 거동은 점선들 및 EDoF(영역들)를 갖는 어레이 프로젝터를 이용하여 도시된다. 둘 모두의 시스템들은 8,8×8,8mm2의 동일한 전체 어퍼쳐를 갖는다. 비대칭 에지 워시아웃(커브들(70, 72)) 및 에지 시프트(커브(74)) 둘 모두는 명확하게 가시적이다.
에지 부분들의 도시된 시프트는 세트 거리들에서 광 패턴들을 적응시킴으로써 대응될 수 있다.
효과는 다음과 같으며, 즉 종래의 단일 채널 프로젝터는 다음의 파라미터들, 즉 어퍼쳐: D＝8,8mm(사각형), 포커스 길이: Lfoc＝533mm에 의해 정의되고, 다음으로, 자신의 동공이 400mm 및 800mm의 거리에서 제안된 어레인지먼트에 대해 동일한 블러 거동을 갖기 위해 얼마나 많이 감소되어야 할지가 조사될 것이다. 수학식 (3)의 평가는, 단일 채널 프로젝터의 동공이 1,46mm으로 제한되어야 할 것이라는 것을 나타내며, 이는 대략 3%로의 광 플럭스의 감소에 대응한다. 포커스 깊이의 확장(EDoF)에 대하여 본 명세서에서 제안된 어레인지먼트를 사용함으로써, 이러한 값은 대략 74%의 광 플럭스만큼 반대된다(예: 선명한 직사각형, 상기 참조). 본 명세서에서, 제안된 시스템의 이러한 송신 손실이 프로젝팅될 이미지 또는 선택된 세트 거리들에 매우 의존함을 유의해야 한다. 통상적인 이미지 콘텐츠들 및 프로젝션 거리들에 대해, ＞60%의 값들이 예상될 것이다.
상기 서술들을 참조하면, 도 10은, 복수의 프로젝션 채널들을 갖는 멀티-어퍼쳐 프로젝션 디스플레이에 대한 단일 이미지 생성기에 대한 일 실시예를 도시한다. 일반적으로, 단일 이미지 생성기는 참조 번호(80)에 의해 표시된다. 도 10의 단일 이미지 생성기(80)는, 거리들 L1 및 L2의 이미지들(38 및 40)과 같이 상이한 프로젝션 거리들에서 프로젝팅될 적어도 2개의 이미지들을 표현하는 이미지 데이터(84)를 수신하기 위한 이미지 데이터 입력(82)을 포함한다. 추가적으로, 단일 이미지 생성기(80)는, 프로젝팅될 적어도 2개의 이미지들 각각에 대해, 예를 들어, 정확히 그 이미지들(48 및 50)과 같이 멀티-어퍼쳐 프로젝션 디스플레이의 프로젝션 채널(12) 당 임시 단일 이미지를 계산하도록 구현된 단일 이미지 계산기(86)를 포함한다. 단일 이미지 생성기(80)의 결합기(88)는, 각각의 프로젝션 채널에 대해, 프로젝팅될 적어도 2개의 이미지들에 대해 계산된 각각의 프로젝션 채널의 임시 단일 이미지들을, 도 4a에 도시된 바와 같은 정확히 그 최종 단일 이미지들과 같은 각각의 프로젝션 채널에 대한 최종 단일 이미지로 결합시킨다. 언급된 바와 같이, 프로젝팅될 더 많은 이미지들로의 확장 등이 또한 가능하다.
기본적으로, 도 10은 또한, 각각의 단일 이미지 생성 방법의 단계들, 즉 (82)에서 이미지 데이터를 수신하는 단계, (86)에서 임시 단일 이미지들을 계산하는 단계, 및 (88)에서 임시 단일 이미지들을 결합하는 단계를 표현한다. 따라서, 다음의 상세한 기능 설명은 또한, 각각의 방법의 설명으로서 이해된다.
도 10에 따른 이미지 생성이 또한 더 상세히 설명되기 전에, 도 10에 따른 이미지 생성이 오프라인 또는 온라인으로 수행될 수 있음을 유의해야 한다. 이것은 다음을 의미한다. 예를 들어, 도 1의 실시예의 단일 이미지 생성은 제어(20) 내에서 수행될 수 있다. 그 후, 원하는 이미지들(38 및 40)을 표시하는 이미지 데이터(84)에서 공급하는 것이 가능할 것이며, 그 후, 단일 이미지 생성은, 그 이미지 데이터가 최종적으로 계산된 단일 이미지들을 표시하도록 도 1의 단일 이미지 생성기(14)를 그에 따라 제어한다. 그러나, 단일 이미지 생성기 또는 도 10의 단일 이미지 생성 방법은 또한, 단일 이미지 생성기들(14)이 마스크들로 형성되는 경우에서, 마스크들과 같은 단일 이미지 생성기들(14)을 생성하기 위한 순수한 설계 툴 또는 생성 방법의 일부일 수 있다. 후자의 대안들은 도 10의 점선 박스(90)에서 합산되며, 이는 "단일 이미지 생성"에 의해 표시된다. 따라서, 그 단일 이미지 생성기들은 마스크 생성기 또는 마스크 생성일 수 있다. 대안으로서, 결합(88)의 결과는 또한, 예를 들어, 적절한 데이터 캐리어 상의 저장된 형태로 데이터를 출력할 수 있으며, 그 데이터는, 그 결과가 결합으로부터 초래되는 바와 같은 단일 이미지들(30)의 어레인지먼트를 표현한다.
상술된 바와 같은 간단한 경우는, 이미지 데이터(84)가 바이너리 방식으로, 즉 선명한 영역들(44) 및 어두운 영역들(46)만을 배타적으로 포함하여 프로젝팅될 적어도 2개의 이미지들(38 및 40)을 표현한다. 이러한 경우, 계산기(86)에서의 단일 이미지 계산은, 예를 들어, 프로젝팅될 이미지들(38 또는 40) 각각에 대해, 임시 단일 이미지들(30)의 어레이를 계산하여, 프로젝팅될 각각의 이미지(38 또는 40)에 대해, 임시 단일 이미지들의 각각의 어레이 또는 임시 단일 이미지들 그 자체가 옵틱스(14)의 어레이를 통한 오브젝트 평면(42)으로의 백 프로젝션을 표현하게 한다. 결과는 (48 또는 50)에서 도 3에서 예시적으로 표시된 바와 같이, 바이너리 임시 단일 이미지들일 것이다. 이것은, 프로젝션 거리들 L1, L2, 어퍼쳐 중심 거리 p, 오브젝터 거리 d 및 가급적 선택적으로는 추가적인 파라미터들과 같은 광학 매핑 파라미터들과 같은 멀티-어퍼쳐 프로젝션 디스플레이(10)의 광학 파라미터들을 사용함으로써 계산이 수행될 것이라는 것을 의미한다. 그러나, 계산은 또한, 더 복잡할 수 있다. 특히, 계산은 고유할 필요는 없다. 예를 들어, 광학축(34)에 수직하지 않거나 심지어는 커브인 프로젝션 평면들에 대해 계산을 수행하는 것이 가능할 것이며, 이에 대한 참조는 [3]에 대해 예시적으로 행해진다. 이미지 부분들은 예컨대, 포커스를 증가시키기 위해 채널들에 상이하게 분포될 수 있다.
그 후, 결합기(88)는, 예컨대, 상기 언급된 로직 연산, 즉 로직 1이 선명한 부분들에 대응하는 경우에는 AND-연산 및 로직 1이 어두운 부분들에 대응하는 경우에는 로직 OR-연산에 의해, 바이너리 임시 단일 이미지들 또는 바이너리 값 임시 단일 이미지들의 어레인지먼트의 결합을 수행한다. 따라서, 결과는, 예를 들어, 상술된 바와 같이 투과성, 반사형 또는 자체-형광 부분들을 표현할 수 있는 어두운 또는 선명한 부분들을 갖는 그러한 최종 단일 이미지들의 채널 또는 어레인지먼트 당 최종 바이너리 단일 이미지일 것이다. 투과성 마스크들의 경우, 각각의 크롬 마스크들은, 또한 상술된 바와 같이 생성될 것이다. 그렇지 않으면, 픽셀화된(pixelated) 이미저는 선명한 또는 어두운 영역들을 표시하기 위해 적절한 방식으로 제어된다.
다른 옵션은, 프로젝팅될 이미지들(38 또는 40)이 이미지 데이터(84)에 의해 바이너리 방식으로 표현되지 않는 것이다. 따라서, 그 이미지들은 더 높은 값을 가질 수 있고, 그들은, 예를 들어 3가(trivalent)일 수 있다. 이러한 경우, 단일 이미지 계산기(86)는, 프로젝팅될 이미지(38) 당, 계산된 임시 단일 이미지들은 바이너리이지만, 이미지들이 중첩되는 경우, 각각의 프로젝션 거리에서 프로젝팅될 멀티-값 이미지(38)를 초래하도록, 예를 들어, 이미지들(38 또는 40)의 상이하게 값이 매겨진 부분들을 그의 계산에서 상이한 양의 채널들(12)로 분배한다. 그 후, 결합기(88)에서의 결합은, 프로젝팅될 순수하게 바이너리인 이미지들(38 또는 40)의 경우에서와 같이 정확히 다시 기능한다.
적어도 2개의 상이한 프로젝션 거리들 LK, 즉
Figure 112015120520505-pct00022
또는
Figure 112015120520505-pct00023
사이의 상이한 양의 최대값은, 예를 들어, 모든 프로젝션 거리들 LK의 평균 프로젝션 거리 L에 대한 프로젝션 디스플레이의 일반적으로 획득가능한 포커스 깊이보다 클 수 있다는 것, 즉
Figure 112015120520505-pct00024
보다 클 수 있다는 것이 본 발명의 실시예들의 이점임을 유의해야 하며, 여기서, D는 프로젝션 채널들의 옵틱스의 전체적인 동공 확장이고, L은 상이한 프로젝션 거리들의 평균값이며, β＝0.005이다. 따라서, 이것은, 포커스 깊이 확장으로서 상술되었던 광학축(34) 및 입구 동공 평면의 교차점에서의 중심 확장으로 인해 프로젝팅될 이미지들이 서로로부터 실제로 초래되도록 그 프로젝팅될 이미지들이 이미지 데이터(84)에 의해 표시되는 경우에 대해 특히 관심이 있다. 본 명세서에서, 예를 들어, 이미지 데이터(84)는, 그들이 포맷으로 존재하도록 이미 설계될 수 있으며, 그 포맷에 따라, 상이한 프로젝션의 이미지 데이터(84)에, 하나의 이미지만이 제한되고, 그로부터, 프로젝팅될 적어도 2개의 이미지들은 각각의 프로젝션 거리에 의존하여 중심 확장에 의해 초래된다.
단지 완성의 목적을 위해, 도 11 및 12는 또한, 다른 실시예들에 따라, 상술된 바와 같은 이점들을 갖는 멀티-어퍼쳐 프로젝션 디스플레이가, 차량의 윈도우 (92)와 같은 적절한 페이딩-인 영역을 통해 사람의 시야 내에서 가상 이미지들로서 이미지들(38 및 40)을 페이딩-인하기 위한 헤드-업-디스플레이(head-up-display)로서, 또는 전자 글래스(glass)들의 형태와 같이 뷰어의 눈(94)의 시야 내로 가상 이미지들로서 이미지들(38 또는 40)을 페이딩 인하기 위한 눈-근접(near-eye) 디스플레이로서 또한 구현될 수도 있다는 것을 도시한다. 도 11의 경우에서, 단일 이미지 생성기들(14)은, 예를 들어, 공통 마스크의 일부들 또는 공통 디스플레이의 일부들이다.
도 1과는 대조적으로, 입구 동공 중심 거리만이 도 11의 경우의 단일 이미지 중심 거리보다 크며, 여기서, 디스플레이, 즉 프로젝션 옵틱스 어퍼쳐에 의해 대체로(all-in-all) 커버된 영역의 확장은, 디스플레이가 이미지들(38 또는 40)을 사용자에게 표시할 수 있는 입체각 영역의 확장 D(도 15와 비교)에 의해 결정된다. 도 11의 경우에서, 개별 채널들(12)은, 페이딩-인이 수행되는 사람의 시야에서 그 사람의 눈 모션 박스를 커버하도록 서빙된다. 도 12의 경우에서, 예시적으로, 반사 마스크들과 같은 반사적으로 동작하는 단일 이미지 생성기들(14)이 제공된다. 옵틱스(16)와 단일 이미지 생성기들(14) 사이의 빔 분할기(94)를 통해 조명이 수행된다. 광 소스(22)는, 반사형 단일 이미지 생성기들(14)이 단일 이미지들에 의해 정의된 포지션들에서 조명되고 그 포지션에서 빔 분할기 및 옵틱스(16)에 의해 광을 눈(94)으로 반사하도록, 시준된 광을 빔 분할기(94)로 측면으로 도입하는 시준기(98) 및 발산 광 소스(96)에 의해 형성되며, 여기서, 단일 이미지들의 매핑들은 가상 이미지들(38 또는 40)을 형성하기 위해 망막에서 중첩된다.
상술된 바와 같은 실시예들이 확장 또는 수정될 수 없는 인상을 제거하기 위하여 다음의 리마크(remark)들이 상기 실시예들에 대해 행해진다.
1) 상기 실시예들이 바이너리 광 패턴들을 프로젝팅하기에 특히 적합하지만, 다음에 의해 그레이-레벨로 또한 확장될 수 있다:
○ 정의된 수를 갖는 상이한 바이너리 이미지들을 중첩하는 것,
○ 정의된 수를 갖는 적절한 그레이 값 슬라이드들을 중첩하는 것.
2) 컬러 이미지 콘텐츠들을 생성하는 것은 포인트 1)과 유사하게 수행될 수 있다. 가급적, 광 패턴은, 수학적인 연산들을 수행하기 전에 자신의 원색(primary color) 부분들로 분리될 것이다.
3) 드 모르간 법칙
Figure 112015120520505-pct00025
에 따르면, 설명된 연산은 또한, 모든 세트 거리들에 대해 각각 초래된 오브젝트 구조들의 흡수 부분들에 적용될 수 있다. AND-연산 대신, 로직 OR-연산이 초래된다.
상기 실시예들에서, 설명의 도입부에 설명된 바와 같은 종래 기술의 프로젝션 시스템과 비교하여, 추가적인 기계적인 의미들 없이 프로젝션 거리에 걸쳐 교변하는 광 패턴을 프로젝팅하는 고유한 옵션이 존재한다. 특정한 경우로서, 정의된 거리 범위에 걸쳐 광 패턴을 유지하는 것이 초래될 것이다. 이것에 대한 광학적 아날로곤(analogon)이 고려되면(포커스 깊이 확장), 전통적인 시스템들과 비교하여, 시스템 투과의 극적인 이득, 및 그에 따른 효율 증가가 초래될 것이다. 상기 실시예들은, 별도의 제어 또는 제어 회로의 필요성 없이, 이들 이점들, 또는 상이한 지오메트리들 또는 프로젝션 거리들 상에서 상이한 패턴들을 생성하는 매핑 특징을 제공한다.
따라서, 상기 실시예들은, 상이한 프로젝션 거리들 또는 스크린 지오메트리들에서 복수의 높은-콘트라스트(high-contrast)의 광 패턴들의 광학적 이미징을 허용한다. 설명된 예들에 의해 또한 커버되는 특정한 경우는, 가변 프로젝트 거리들 또는 지오메트리들에 걸친 고정된 광 패턴의 유지이다. 교변하는 이미지 콘텐츠를 생성하는 경우에 어떠한 기술적 솔루션도 알려지지 않았지만, 포커스 깊이를 증가시키는 상당한 기술적 이점은 유효한 시스템 투과의 극적인 증가이다. 설명된 매핑 특징들을 생성하기 위해, 렌즈들 또는 동공들의 어떠한 기계적 변화들로 필요하지 않다. 오브젝트 구조들만이 조작되며, 여기서, 정확한 기술적 설계가 상술되었다. 이미지 콘텐츠의 조작에 대한 제한은 간단하고 컴팩트하며 강인한 보호 시스템들의 실현을 허용한다.
상이한 이미지 콘텐츠들의 거리-의존적인 표현에 대한 그리고 포커스 깊이를 확장시키기 위한 상기 실시예들의 가능한 적용 분야들은, 예를 들어, 3D 측정 기술 뿐만 아니라 구조화된 조명 및 정보 디스플레이에 대한 것이다.
몇몇 양상들이 장치의 맥락에서 설명되었지만, 이들 양상들이 또한, 장치로부터의 블록 또는 디바이스가 각각의 방법 단계 또는 방법 단계의 특성으로서 또한 관측될 수 있도록 각각의 방법의 설명을 표현한다는 것은 명백하다. 유사하게, 방법 단계의 맥락에서 또는 방법 단계로서 설명된 양상들은 또한, 대응하는 장치의 대응하는 블록 또는 세부사항 또는 특성의 설명을 표현한다. 방법 단계들 중 몇몇 또는 모두는, 예를 들어, 마이크로프로세서, 프로그래밍가능 컴퓨터 또는 전자 회로와 같은 하드웨어 장치에 의해(또는 사용함으로써) 실행될 수도 있다. 몇몇 실시예들에서, 가장 중요한 방법 단계들 중 몇몇 또는 수개는 그러한 장치에 의해 실행될 수도 있다.
특정한 구현 요건들에 의존하면, 본 발명의 실시예들은 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현될 수 있다. 구현은, 각각의 방법이 수행되도록 프로그래밍가능한 컴퓨터 시스템과 협력하는(또는 협력할 수 있는), 전자적으로 판독가능한 제어 신호들이 저장된 디지털 저장 매체, 예를 들어, 플로피 디스크, DVD, 블루-레이, CD, ROM, PROM, EPROM, EEPROM 또는 FLASH 메모리, 하드 드라이브 또는 다른 자기 또는 광학 메모리를 사용하여 수행될 수 있다. 따라서, 디지털 저장 매체는 컴퓨터 판독가능할 수도 있다.
본 발명에 따른 몇몇 실시예들은, 본 명세서에 설명된 방법들 중 하나가 수행되도록 프로그래밍가능한 컴퓨터 시스템과 협력할 수 있는, 전자적으로 판독가능한 제어 신호들을 갖는 데이터 캐리어를 포함한다.
일반적으로, 본 발명의 실시예들은 프로그램 코드를 갖는 컴퓨터 프로그램 물건으로서 구현될 수 있으며, 프로그램 코드는, 컴퓨터 프로그램 물건이 컴퓨터 상에서 구동되는 경우 방법들 중 하나를 수행하기 위해 동작된다. 프로그램 코드는, 예를 들어, 머신 판독가능 캐리어 상에 저장될 수도 있다.
다른 실시예들은, 본 명세서에 설명된 방법들 중 하나를 수행하기 위한 컴퓨터 프로그램을 포함하며, 여기서, 컴퓨터 프로그램은 머신 판독가능 캐리어 상에 저장된다.
즉, 따라서, 본 발명의 방법의 실시예는, 컴퓨터 프로그램이 컴퓨터 상에서 구동되는 경우, 본 명세서에 설명된 방법들 중 하나를 수행하기 위한 프로그램 코드를 갖는 컴퓨터 프로그램이다.
따라서, 본 발명의 방법들의 추가적인 실시예는, 본 명세서에 설명된 방법들 중 하나를 수행하기 위한 컴퓨터 프로그램(상부에 기록됨)을 포함하는 데이터 캐리어(또는 디지털 저장 매체, 또는 컴퓨터-판독가능 매체)이다.
따라서, 본 발명의 방법의 추가적인 실시예는, 본 명세서에 설명된 방법들 중 하나를 수행하기 위한 컴퓨터 프로그램을 표현하는 데이터 스트림 또는 신호들의 시퀀스이다. 데이터 스트림 또는 신호들의 시퀀스는, 예를 들어, 데이터 통신 접속을 통해, 예를 들어, 인터넷을 통해 전달되도록 구성될 수도 있다.
추가적인 실시예는, 본 명세서에 설명된 방법들 중 하나를 수행하도록 구성 또는 적응되는 프로세싱 수단, 예를 들어, 컴퓨터, 또는 프로그래밍가능 로직 디바이스를 포함한다.
추가적인 실시예는, 본 명세서에 설명된 방법들 중 하나를 수행하기 위한 컴퓨터 프로그램이 인스톨된 컴퓨터를 포함한다.
본 발명에 따른 추가적인 실시예는, 본 명세서에 설명된 방법들 중 하나를 수행하기 위한 컴퓨터 프로그램을 수신기에 전달하도록 구성된 장치 또는 시스템을 포함한다. 송신은 전자적 또는 광학적일 수 있다. 수신기는, 예를 들어, 컴퓨터, 모바일 디바이스, 메모리 디바이스 등일 수도 있다. 장치 또는 시스템은, 예를 들어, 컴퓨터 프로그램을 수신기에 전달하기 위한 파일 서버를 포함할 수도 있다.
몇몇 실시예들에서, 프로그래밍가능 로직 디바이스(예를 들어, 필드 프로그래밍가능 게이트 어레이)는, 본 명세서에 설명된 방법들의 기능들 중 몇몇 또는 모두를 수행하기 위해 사용될 수도 있다. 몇몇 실시예들에서, 필드 프로그래밍가능 게이트 어레이는, 본 명세서에 설명된 방법들 중 하나를 수행하기 위해 마이크로프로세서와 협력할 수도 있다. 일반적으로, 몇몇 실시예들에서, 방법들은 바람직하게 임의의 하드웨어 장치에 의해 수행된다. 하드웨어 장치는, 컴퓨터 프로세서(CPU), 또는 ASIC와 같은 방법에 특정한 하드웨어와 같은 보편적으로 사용가능한 하드웨어일 수 있다.
상술된 실시예들은 단지, 본 발명의 원리들에 대해 예시적일 뿐이다. 본 명세서에 설명된 어레인지먼트(arrangement)들 및 세부사항들의 변형들 및 변경들이 당업자들에게는 명백할 것임을 이해한다. 따라서, 본 발명은, 본 명세서의 실시예들의 설명 및 해설에 의해 제시된 특정한 세부사항들이 아니라 다음의 특허 청구항들의 범위에 의해서만 제한된다는 것이 의도이다.
참고문헌
[1] W.J. Smith, Modern Optical Engineering (McGraw-Hill, 2007).
[2] DE102009024894A1
[3] DE102011076083A1
[4] Marcel Sieler, Peter Schreiber, Peter Dannberg, Andreas Brauer, and Andreas Tuunnermann, "Ultraslim fixed pattern projectors with inherent homogenization of illumination," Appl. Opt. 51, 64-74 (2012).

Claims (18)

  1. 복수의 프로젝션 채널들을 갖는 멀티-어퍼쳐 프로젝션(projection) 디스플레이에 대한 단일 이미지 생성기로서,
    상이한 프로젝션 거리들에서 프로젝팅될 적어도 2개의 이미지들(38, 40)을 표현하는 이미지 데이터(84)를 수신하도록 구현되는 입력(82);
    상기 멀티-어퍼쳐 프로젝션 디스플레이의 프로젝션 채널(12) 당 상기 프로젝팅될 적어도 2개의 이미지들 각각에 대해 임시(provisional) 단일 이미지(48, 50)를 계산하도록 구현되는 단일 이미지 계산기(86); 및
    각각의 프로젝션 채널에 대해, 상기 프로젝팅될 적어도 2개의 이미지들에 대해 계산된 상기 각각의 프로젝션 채널의 임시 단일 이미지들을 상기 각각의 프로젝션 채널에 대한 최종 단일 이미지(30)로 결합시키도록 구현되는 결합기(88)를 포함하는, 단일 이미지 생성기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 결합기(88)는, 상기 각각의 프로젝션 채널의 최종 단일 이미지(30)가, 상기 프로젝팅될 적어도 2개의 이미지들에 대해 계산된 상기 각각의 프로젝션 채널의 임시 단일 이미지들의 비-제로-값 부분들 모두가 중첩되는 위치들보다, 상기 프로젝팅될 적어도 2개의 이미지들에 대해 계산된 상기 각각의 프로젝션 채널의 임시 단일 이미지들의 비-제로-값 부분들(48, 50)이 적어도 부분적으로 상주하지만 그들 모두가 중첩하지는 않는 위치들에서 상기 각각의 프로젝션 채널의 임시 단일 이미지들의 포지티브 중첩에 대해 더 어두워지기 위해 결합을 수행하도록 구현되는, 단일 이미지 생성기.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 결합기(88)는, 상기 프로젝팅될 적어도 2개의 이미지들에 대해 계산된 상기 각각의 프로젝션 채널의 임시 단일 이미지들 사이에서 로직 연산을 사용함으로써 결합을 수행하도록 구현되는, 단일 이미지 생성기.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 결합기(88)는, 상기 로직 연산이 상기 각각의 프로젝션 채널의 임시 단일 이미지들의 로직 AND-연결(linkage) 또는 로직 OR-연결을 포함하도록 구현되는, 단일 이미지 생성기.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 단일 이미지 계산기(86)는, 상기 임시 단일 이미지들이 바이너리이도록 구현되는, 단일 이미지 생성기.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 이미지 데이터(84)는 상기 프로젝팅될 적어도 2개의 이미지들을 바이너리 방식으로 표현하거나,
    상기 단일 이미지 계산기(86)는, 상기 프로젝팅될 적어도 2개의 이미지들 각각에 대해, 상기 임시 단일 이미지들이 바이너리이지만, 3 또는 그 초과의-값(three- or higher-valued) 방식으로 프로젝팅될 각각의 이미지에 대한 각각의 프로젝션 거리에서 중첩되기 위해 계산을 수행하도록 구현되는, 단일 이미지 생성기.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 따른 단일 이미지 생성기를 포함하는 멀티-어퍼쳐 프로젝션 디스플레이.
  8. 멀티-어퍼쳐 프로젝션 디스플레이로서,
    복수의 측면으로 인접한 프로젝션 채널들(12)을 포함하며,
    상기 복수의 측면으로 인접한 프로젝션 채널들(12)은, 각각의 단일 이미지(30)를 생성하기 위한 하나의 단일 이미지 생성기(14)를 각각 포함하고, 옵틱스(optics)의 오브젝트 평면(42)에 놓여있는 각각의 단일 이미지를 상기 멀티-어퍼쳐 프로젝션 디스플레이의 프로젝션 방향(18)으로 매핑하기 위한 상기 옵틱스(16)를 포함하며,
    상기 프로젝션 채널들의 단일 이미지들은, 상기 프로젝션 채널들의 단일 이미지들의 매핑들이 하나의 각각의 프로젝팅된 이미지(38, 40)에 대한 적어도 2개의 상이한 프로젝션 거리들에서 각각 중첩되도록 구현되고,
    상기 단일 이미지들은, 프로젝팅된 이미지들(38, 40)의 비-제로-값 부분들(44) 모두가 상기 프로젝션 채널들의 옵틱스의 오브젝트 평면(42)으로 상기 프로젝션 채널들의 옵틱스를 통해 백-프로젝팅(back-project)되는 경우 서로 중첩되는 위치들(52)보다, 프로젝팅된 이미지들의 비-제로-값 부분들(44)이 상기 프로젝션 채널들의 옵틱스의 오브젝트 평면(42)으로 상기 프로젝션 채널들의 옵틱스를 통해 백-프로젝팅되는 경우 상주하고, 적어도 부분적으로 상주하지만 그들 모두가 중첩되지는 않는 위치들(48, 50)에서, 포지티브 중첩에 대해 더 어두워지는, 멀티-어퍼쳐 프로젝션 디스플레이.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 적어도 2개의 상이한 프로젝션 거리들 사이의 차이량의 최대값은
    Figure 112017034660281-pct00026
    보다 크며,
    상기 D는 복수의 측방향으로 인접한 프로젝션 채널들의 옵틱스의 전체적인 동공 확장이고, L은 상기 상이한 프로젝션 거리들의 평균값이며, 상기 β＝0.005인, 멀티-어퍼쳐 프로젝션 디스플레이.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 단일 이미지 생성기(14)는, 상기 복수의 프로젝션 채널들 각각에 대해 상기 단일 이미지(30)가 바이너리이도록 구현되는, 멀티-어퍼쳐 프로젝션 디스플레이.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 단일 이미지 생성기(14)는, 상기 프로젝팅된 이미지들(38, 40)이 상기 상이한 프로젝션 거리들에서 바이너리이며, 상기 복수의 프로젝션 채널들 각각에 대해, 상기 단일 이미지는, 상기 각각의 프로젝션 채널들의 옵틱스를 통한 상기 상이한 프로젝션 거리들에서의 상기 프로젝팅된 이미지들의, 상기 각각의 프로젝션 채널의 옵틱스의 오브젝트 평면 상으로의 백 프로젝션들의 로직 AND-연산 또는 OR-연산을 표현하도록 구현되는, 멀티-어퍼쳐 프로젝션 디스플레이.
  12. 제 8 항에 있어서,
    상기 단일 이미지 생성기는, 상기 프로젝팅된 이미지들이, 상기 멀티-어퍼쳐 프로젝션 디스플레이의 광학축(34)과 상기 멀티-어퍼쳐 프로젝션 디스플레이의 옵틱스의 입구 동공(entrance pupil)들(28)이 배열되는 평면 사이의 교차점 상으로의 중심 프로젝션에 의해 상기 상이한 프로젝션 거리들에서 서로 변환될 수 있도록 구현되는, 멀티-어퍼쳐 프로젝션 디스플레이.
  13. 제 8 항에 있어서,
    각각의 프로젝션 채널에 대해, 각각의 단일 이미지 생성기는, 백라이팅(backlighting) 및 쉐도우(shadow) 마스크 또는 전면 라이팅 및 반사 마스크의 직렬 접속을 포함하는, 멀티-어퍼쳐 프로젝션 디스플레이.
  14. 제 7 항에 있어서,
    상기 프로젝션 채널들은, 상기 프로젝션 채널들의 단일 이미지들의 매핑들이 상기 적어도 2개의 상이한 프로젝션 거리들에서 중첩되는 프로젝팅된 이미지들이 실제 이미지들이도록 구현되거나,
    상기 프로젝션 채널들은, 상기 프로젝션 채널들의 단일 이미지들의 매핑들이 상기 적어도 2개의 상이한 프로젝션 거리들에서 중첩되는 프로젝팅된 이미지들이 가상 이미지들이도록 구현되는, 멀티-어퍼쳐 프로젝션 디스플레이.
  15. 복수의 프로젝션 채널들을 포함하는 멀티-어퍼쳐 프로젝션 디스플레이에 대한 단일 이미지 생성을 위한 방법으로서,
    상이한 프로젝션 거리들에서 프로젝팅될 적어도 2개의 이미지들을 표현하는 이미지 데이터를 수신하는 단계;
    프로젝션 채널 당, 상기 프로젝팅될 적어도 2개의 이미지들 각각에 대해 임시 단일 이미지를 계산하는 단계; 및
    각각의 프로젝션 채널에 대해, 상기 프로젝팅될 적어도 2개의 이미지들에 대해 계산된 상기 각각의 프로젝션 채널의 임시 단일 이미지들을 상기 각각의 프로젝션 채널에 대한 최종 단일 이미지로 결합시키는 단계를 포함하는, 단일 이미지 생성을 위한 방법.
  16. 최종 단일 이미지들을 획득하기 위하여 제15항에 따른 단일 이미지 생성을 위한 방법; 및
    상기 최종 단일 이미지들에 대응하도록 하는 광학 마스크들의 어레이를 생성하는 단계;를 포함하는,
    제조 방법.
  17. 프로그램이 컴퓨터 상에서 구동하는 경우, 제 15 항에 따른 방법을 수행하기 위한 프로그램 코드를 갖는 컴퓨터 프로그램을 저장하는 컴퓨터 판독 가능 저장 매체.
  18. 삭제
KR1020157034990A 2013-05-10 2014-05-09 멀티-어퍼쳐 프로젝션 디스플레이 및 이를 위한 개별 이미지 생성기 KR101796367B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102013208625.3A DE102013208625A1 (de) 2013-05-10 2013-05-10 Multiapertur-projektionsdisplay und einzelbilderzeuger für ein solches
DE102013208625.3 2013-05-10
PCT/EP2014/059581 WO2014180991A1 (de) 2013-05-10 2014-05-09 Multiapertur-projektionsdisplay und einzelbilderzeuger für ein solches

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20160016848A KR20160016848A (ko) 2016-02-15
KR101796367B1 true KR101796367B1 (ko) 2017-11-10

Family

ID=50841750

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020157034990A KR101796367B1 (ko) 2013-05-10 2014-05-09 멀티-어퍼쳐 프로젝션 디스플레이 및 이를 위한 개별 이미지 생성기

Country Status (7)

Country Link
US (1) US9826204B2 (ko)
EP (2) EP2984819B1 (ko)
JP (1) JP6371377B2 (ko)
KR (1) KR101796367B1 (ko)
CN (1) CN105409209B (ko)
DE (1) DE102013208625A1 (ko)
WO (1) WO2014180991A1 (ko)

Families Citing this family (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10539791B2 (en) 2014-09-02 2020-01-21 Ostendo Technologies, Inc. Split exit pupil multiple virtual image heads-up display systems and methods
DE102014219371A1 (de) 2014-09-25 2016-03-31 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Kraftfahrzeug mit einer Beleuchtungseinrichtung
DE102015216985A1 (de) * 2015-09-04 2017-03-09 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Projektionsvorrichtung und Verfahren zur Projektion mit optischen Freiformflächen
WO2017041212A1 (zh) * 2015-09-07 2017-03-16 中国航空工业集团公司洛阳电光设备研究所 准直显示装置、车载或机载平视显示装置
DE102015218829B4 (de) 2015-09-30 2018-08-16 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Bilderzeugungsvorrichtung und Verfahren zur Herstellung eines Arrays bildgebender Elemente
DE102016204342A1 (de) * 2016-03-16 2017-09-21 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Scheinwerfer für ein Kraftfahrzeug
US10845591B2 (en) 2016-04-12 2020-11-24 Ostendo Technologies, Inc. Split exit pupil heads-up display systems and methods
US10401621B2 (en) * 2016-04-19 2019-09-03 Magna Electronics Inc. Display unit for vehicle head-up display system
KR20190119093A (ko) * 2017-03-03 2019-10-21 오스텐도 테크놀로지스 인코포레이티드 스플릿 사출 동공 헤드업 디스플레이 시스템 및 방법
EP3602181A4 (en) 2017-03-27 2020-05-13 Avegant Corp. STEERABLE FOVEA DISPLAY
DE102017206429A1 (de) * 2017-04-13 2018-10-18 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Multiaperturabbildungsvorrichtung, Abbildungssystem und Verfahren zum Bereitstellen einer Multiaperturabbildungsvorrichtung
DE102017108504A1 (de) * 2017-04-21 2018-10-25 HELLA GmbH & Co. KGaA Langgestreckte Leuchte für Fahrzeuge
DE102017108525A1 (de) * 2017-04-21 2018-10-25 HELLA GmbH & Co. KGaA Langgestreckte Leuchte für Fahrzeuge
DE102017111607B4 (de) 2017-05-29 2020-09-24 tooz technologies GmbH Abbildungsvorrichtung, Datenbrille und Verfahren zum Generieren eines Bildes aus einem Ausgangsbild in einer Datenbrille
DE102017210762A1 (de) * 2017-06-27 2018-12-27 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Beleuchtungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug
DE102017211586A1 (de) * 2017-07-06 2019-01-10 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Multiaperturabbildungsvorrichtung mit geringer falschlichtempfindlichkeit, abbildungssystem und verfahren zum bereitstellen einer multiaperturabbildungsvorrichtung
US10989921B2 (en) * 2017-12-29 2021-04-27 Letinar Co., Ltd. Augmented reality optics system with pinpoint mirror
EP3608586A1 (de) * 2018-08-07 2020-02-12 ZKW Group GmbH Projektionseinrichtung, lichtmodul und kraftfahrzeugscheinwerfer aus mikrooptiken
CN111045210B (zh) * 2018-10-15 2022-04-26 中强光电股份有限公司 近眼显示装置
US11169383B2 (en) 2018-12-07 2021-11-09 Avegant Corp. Steerable positioning element
DE102018132065A1 (de) 2018-12-13 2020-06-18 Automotive Lighting Reutlingen Gmbh Mikroprojektoren aufweisendes Projektionslichtmodul für einen Kraftfahrzeugscheinwerfer
JP7460637B2 (ja) 2019-01-07 2024-04-02 エイヴギャント コーポレイション 制御システムおよびレンダリングパイプライン
KR102649783B1 (ko) 2019-03-29 2024-03-20 아브간트 코포레이션 도파관을 사용한 조향 가능한 하이브리드 디스플레이
WO2021142486A1 (en) 2020-01-06 2021-07-15 Avegant Corp. A head mounted system with color specific modulation
DE102020107926A1 (de) 2020-03-23 2021-10-07 Marelli Automotive Lighting Reutlingen (Germany) GmbH Mikrolinsenprojektionsmodul mit an Ausleuchtdivergenz angepasster Bklende
CN111856852B (zh) * 2020-08-12 2021-03-30 广东烨嘉光电科技股份有限公司 一种微透镜阵列的光学投影系统
DE102020124546B4 (de) 2020-09-21 2024-03-28 Audi Aktiengesellschaft 3D-Druckverfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines 3D-Bauteils
DE102020132733A1 (de) 2020-12-09 2022-06-09 Audi Aktiengesellschaft Hinweisschild
DE102021202716B4 (de) 2021-03-19 2022-10-06 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung eingetragener Verein Multiapertur-Projektor
DE102022103302A1 (de) 2022-02-11 2023-08-17 Marcel Sieler Projektionsdisplay
WO2023151764A1 (de) 2022-02-11 2023-08-17 Marcel Sieler Projektionsdisplay

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100110385A1 (en) 2007-02-20 2010-05-06 Daegu Gyeongbuk Institute Of Science & Technology Multimedia player displaying 2 projection images
US20110228231A1 (en) 2009-06-15 2011-09-22 Peter Schreiber Projection display and use thereof

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5621500A (en) * 1995-05-25 1997-04-15 Nikon Corporation Method and apparatus for projection exposure
US6563567B1 (en) * 1998-12-17 2003-05-13 Nikon Corporation Method and apparatus for illuminating a surface using a projection imaging apparatus
JP3826659B2 (ja) * 2000-03-27 2006-09-27 セイコーエプソン株式会社 投写表示システムおよび投写型表示装置
US6939012B2 (en) * 2003-06-02 2005-09-06 Eastman Kodak Company Laser image projector
DE102010030138A1 (de) * 2010-06-15 2011-12-15 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Projektionsdisplay und Verfahren zum Anzeigen eines Gesamtbilds
JP2012208439A (ja) * 2011-03-30 2012-10-25 Sony Corp 投影装置、投影方法及び投影プログラム
DE102011076083A1 (de) 2011-05-18 2012-11-22 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Projektionsdisplay und Verfahren zum Anzeigen eines Gesamtbildes für Projektionsfreiformflächen oder verkippte Projektionsflächen

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100110385A1 (en) 2007-02-20 2010-05-06 Daegu Gyeongbuk Institute Of Science & Technology Multimedia player displaying 2 projection images
US20110228231A1 (en) 2009-06-15 2011-09-22 Peter Schreiber Projection display and use thereof

Also Published As

Publication number Publication date
EP2984819B1 (de) 2017-08-16
CN105409209B (zh) 2017-09-22
US9826204B2 (en) 2017-11-21
KR20160016848A (ko) 2016-02-15
DE102013208625A1 (de) 2014-11-13
EP3007439A1 (de) 2016-04-13
WO2014180991A1 (de) 2014-11-13
JP6371377B2 (ja) 2018-08-08
CN105409209A (zh) 2016-03-16
EP2984819A1 (de) 2016-02-17
JP2016520869A (ja) 2016-07-14
EP3007439B1 (de) 2020-07-22
US20160065921A1 (en) 2016-03-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101796367B1 (ko) 멀티-어퍼쳐 프로젝션 디스플레이 및 이를 위한 개별 이미지 생성기
JP6200491B2 (ja) 開口が全体として非円形なマルチチャンネル光学系を有する投影表示装置及び表示方法
CA3109811C (en) Light field display, adjusted pixel rendering method therefor, and vision correction system and method using same
US9971153B2 (en) Method and apparatus for displaying video data
JP3492251B2 (ja) 画像入力装置及び画像表示装置
US7224526B2 (en) Three-dimensional free space image projection employing Fresnel lenses
US20030063383A1 (en) Software out-of-focus 3D method, system, and apparatus
US20180299262A1 (en) Device for optical 3d measuring of an object
JP2015531081A (ja) 表示装置
EP3548955B1 (en) Display apparatus and method of displaying using image renderers and optical combiners
RU2013156243A (ru) Проекционное устройство отображения и способ отображения полного изображения для проекционных поверхностей произвольной формы или наклонных проекционных поверхностей
EP4052248A1 (en) Light field device, multi-depth pixel rendering method therefor, and multi-depth vision perception system and method using same
WO2019171342A1 (en) Vision correction system and method, light field display and microlens array therefor
CN109803133B (zh) 一种图像处理方法及装置、显示装置
JP2003234983A5 (ko)
WO2019073688A1 (ja) 画像表示装置
JP2019511012A (ja) 対象物の少なくとも１つの既定点の３ｄ座標を決定する方法および装置
JP2022533730A (ja) ピクセル化された光線を照射するために発光装置を制御する方法
JP2002182153A (ja) 立体画像表示装置
JPH0954281A (ja) ３次元立体表示装置および方法
JP2002182154A (ja) 立体画像表示装置
JP2005208602A (ja) 観察システムおよび観察方法
CN112585025A (zh) 头戴式显示器、头戴式显示器系统以及移动体
WO2019172074A1 (ja) ヘッドアップディスプレイ
JP2010015996A (ja) 照明装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant