KR102043389B1 - 아이박스의 공액면에서 영상을 분리해 양안시차를 생성하는 3차원 헤드업 디스플레이 장치 및 그 동작 방법 - Google Patents

아이박스의 공액면에서 영상을 분리해 양안시차를 생성하는 3차원 헤드업 디스플레이 장치 및 그 동작 방법 Download PDF

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Abstract

아이박스의 공액면에서 영상을 분리해 양안시차를 생성하는 3차원 헤드업 디스플레이 장치 및 그 동작 방법이 제시된다. 일 실시예에 따른 3차원 헤드업 디스플레이 장치는 영상을 송출하는 광원; 상기 광원으로부터 송출된 영상을 좌안 영상 및 우안 영상으로 분리하는 디바이더; 및 상기 디바이더에 의해 분리된 상기 좌안 영상 및 우안 영상을 투영하는 컴바이너를 포함하여 이루어질 수 있다.

Description

아이박스의 공액면에서 영상을 분리해 양안시차를 생성하는 3차원 헤드업 디스플레이 장치 및 그 동작 방법{THREE DIMENTIONAL HEAD-UP DISPLAY USING BINOCULAR PARALLAX GENERATED BY IMAGE SEPARATION AT THE CONJUGATE PLANE OF THE EYE-BOX LOCATION AND ITS OPERATION METHOD}
아래의 실시예들은 3차원 헤드업 디스플레이(Head-Up Display)에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 아이박스(Eye-box, 눈동자의 위치)의 공액면(Conjugate Plane)에서 영상을 분리해 양안시차를 생성함으로써 거리감을 나타내는 3차원 헤드업 디스플레이 장치 및 그 동작 방법에 관한 것이다.
도 1은 일반적인 헤드업 디스플레이 장치의 정보 확인을 위한 초점 조절을 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 일반적인 차량용 헤드업 디스플레이(Head-Up Display, HUD) 장치는 디스플레이(10)로부터 차량의 현재 속도, 연료 잔량, 내비게이션(Navigation) 길 안내 정보 등의 영상을 송출하여 광학계(11, 12)를 통해 운전자가 바로 앞 윈드실드(Wind Shield, 13)에 그래픽 이미지(14)로 투영함으로써 운전자가 불필요하게 시선을 다른 곳으로 옮기는 것을 최소화시켜 주는 차량 디스플레이 장치이다. 여기서, 광학계(11, 12)는 디스플레이(10)로부터 송출된 영상의 광 경로를 변경하기 위해 복수의 미러로 이루어질 수 있다. 이와 같은 차량용 헤드업 디스플레이 장치는 운전자의 즉각적인 반응을 유도함과 동시에 편의성을 제공하는 장점이 있다.
일반적인 차량용 헤드업 디스플레이(HUD) 장치에서 영상은 사용자의 전방 약 2~3 m에 고정되어 위치한다. 반면, 운전 시 운전자의 주시 거리는 근거리~약 300 m이다. 이에 따라 운전자는 원거리를 주시하며 운전하며, 운전 중 헤드업 디스플레이(HUD) 장치의 정보를 확인하기 위해서는 눈의 초점을 큰 폭으로 조정해야 하는 불편함이 존재한다. 즉, 주된 시야가 위치하는 원거리와 영상이 맺힌 ~3 m 사이에서 운전자의 반복적인 초점 조절이 이루어진다.
따라서 운전 중 주시하고 있는 시점에서 눈의 초점의 변화 없이 운전자가 원하는 정보를 획득할 수 있도록 운전 환경에 증강현실을 구현하여 영상 표현 거리의 제약이 없는 3차원 헤드업 디스플레이(Three Dimentional Head-Up Display, 3D HUD) 장치의 개발이 요구된다.
한국등록특허 10-1409846호는 이러한 3차원 증강현실 기반 헤드업 디스플레이 장치에 관한 것으로, 3차원 이미지로 증강된 이미지 정보를 실제 거리정보를 기반으로 입체적으로 표시함으로써 운전자에게 사실적인 정보를 제공할 수 있는 헤드업 디스플레이 장치에 관한 기술을 기재하고 있다.
한국등록특허 10-1409846호
실시예들은 아이박스의 공액면에서 영상을 분리해 양안시차를 생성하는 3차원 헤드업 디스플레이 장치 및 그 동작 방법에 관하여 기술하며, 보다 구체적으로 사용자의 양쪽 눈에 각각 다른 영상을 보여줌으로써 양안시차를 조정하여 다양한 거리를 제약 없이 표현 가능한 3차원 헤드업 디스플레이(HUD) 기술을 제공한다.
실시예들은 아이박스의 공액면을 생성하고, 공액면에서 영상을 각각 분리해 양안시차를 생성하여 거리감을 나타냄으로써, 운전 중 주시하고 있는 시점에서 운전자가 원하는 정보를 눈의 초점의 변화 없이 획득할 수 있는 3차원 헤드업 디스플레이 장치 및 그 동작 방법을 제공하는데 있다.
일 실시예에 따른 3차원 헤드업 디스플레이 장치는, 영상을 송출하는 광원; 상기 광원으로부터 송출된 영상을 좌안 영상 및 우안 영상으로 분리하는 디바이더; 및 상기 디바이더에 의해 분리된 상기 좌안 영상 및 우안 영상을 투영하는 컴바이너를 포함하여 이루어질 수 있다.
여기서, 사용자의 안구 동공에 위치되어, 상기 컴바이너로부터 전달된 상기 좌안 영상 및 우안 영상을 통해 양안시차 영상을 획득하는 아이박스를 더 포함할 수 있다.
상기 광원은 양안 분리 가능한 영상을 송출하는 단일 광원일 수 있다.
그리고 상기 아이박스의 공액면을 생성하고, 상기 공액면에서 영상을 각각 분리해 양안시차를 생성하여 거리감을 나타낼 수 있다.
상기 디바이더는 상기 공액면에 위치될 수 있다.
상기 디바이더는 편광 필터를 포함하여 구성되며, 상기 편광 필터에 의해 상기 좌안 영상 및 우안 영상이 수직 또는 수평 편광으로 분리되어 양안시차를 생성할 수 있다.
또한, 상기 디바이더는 전자 셔터(Electronic Shutter)를 포함하여 구성되며, 상기 전자 셔터에 의해 상기 좌안 영상 및 우안 영상을 순차적으로 온오프(on-off)하여 양안시차를 생성할 수 있다.
상기 아이박스는 좌안 및 우안 부분으로 분리되어 서로 다른 영상을 전달 받을 수 있다.
그리고, 상기 아이박스는 가로 길이가 동공 간 거리보다 작거나 같게 설정될 수 있다.
상기 아이박스의 위치를 조정하기 위한 조정 가능한 미러(steerable mirror) 를 더 포함하고, 상기 조정 가능한 미러는 미러; 및 상기 미러에 1축 또는 2축으로 틸트(tilt) 가능하도록 구성된 액추에이터를 포함하여 이루어질 수 있다.
상기 아이박스의 위치를 조정하기 위한 아이 추적 시스템(eye-tracking system)을 더 포함할 수도 있다.
상기 광원과 상기 디바이더 사이에 배치되어 상기 광원에서 송출된 영상을 상기 디바이더로 전달하는 제1 광학계; 및 상기 디바이더와 상기 컴바이너 사이에 배치되어 상기 디바이더에서 분리된 영상을 상기 컴바이너로 전달하는 제2 광학계를 더 포함할 수 있다.
다른 실시예에 따른 3차원 헤드업 디스플레이 장치는 영상을 송출하는 광원; 상기 광원으로부터 송출된 영상의 광 경로를 변경하는 광학계; 상기 광학계로부터 생성되어, 영상을 좌안 영상 및 우안 영상으로 분리하는 공액면; 상기 광학계로부터 전달 받은 상기 좌안 영상 및 우안 영상을 투영하는 컴바이너; 및 사용자의 안구 동공에 위치되어, 상기 컴바이너로부터 전달된 상기 좌안 영상 및 우안 영상을 통해 양안시차 영상을 획득하는 아이박스를 포함하여 이루어질 수 있다.
여기서, 상기 광원은 양안 분리 가능한 영상을 송출하는 단일 광원일 수 있다.
그리고 상기 공액면에 위치되어 영상을 좌안 영상 및 우안 영상으로 분리하는 디바이더를 더 포함할 수 있다. 이 때 상기 광학계는, 상기 광원과 상기 디바이더 사이에 배치되어 상기 광원에서 송출된 영상의 광 경로를 변경하여 상기 디바이더로 전달하는 제1 광학계; 및 상기 디바이더와 상기 컴바이너 사이에 배치되어 상기 디바이더에서 분리된 영상의 광 경로를 변경하여 상기 컴바이너로 전달하는 제2 광학계를 포함할 수 있다.
상기 디바이더는 편광 필터를 포함하여 구성되며, 상기 편광 필터에 의해 상기 좌안 영상 및 우안 영상이 수직 또는 수평 편광으로 분리되어 양안시차를 생성할 수 있다.
또한, 상기 디바이더는 전자 셔터(Electronic Shutter)를 포함하여 구성되며, 상기 전자 셔터에 의해 상기 좌안 영상 및 우안 영상을 순차적으로 온오프(on-off)하여 양안시차를 생성할 수 있다.
또 다른 실시예에 따른 3차원 헤드업 디스플레이 장치의 동작 방법은, 광원에서 영상을 송출하는 단계; 제1 광학계를 통해 상기 광원으로부터 송출된 영상의 광 경로를 변경하는 단계; 상기 제1 광학계로부터 공액면이 생성되어, 영상을 좌안 영상 및 우안 영상으로 분리하는 단계; 제2 광학계를 통해 상기 공액면에서 분리된 영상의 광 경로를 변경하는 단계; 상기 제2 광학계로부터 전달 받은 상기 좌안 영상 및 우안 영상을 컴바이너에 투영하는 단계; 및 사용자의 안구 동공에 위치된 아이박스에서 상기 컴바이너로부터 전달된 상기 좌안 영상 및 우안 영상을 통해 양안시차 영상을 획득하는 단계를 포함하여 이루어질 수 있다.
여기서, 상기 광원은 양안 분리 가능한 영상을 송출하는 단일 광원일 수 있다.
상기 제1 광학계로부터 공액면이 생성되어, 영상을 좌안 영상 및 우안 영상으로 분리하는 단계는, 상기 공액면에 위치된 디바이더를 이용하여 영상을 좌안 영상 및 우안 영상으로 분리할 수 있다.
실시예들에 따르면 사용자의 양쪽 눈에 각각 다른 영상을 보여줌으로써 양안시차를 조정하여 다양한 거리를 제약 없이 표현 가능한 아이박스의 공액면에서 영상을 분리해 양안시차를 생성하는 3차원 헤드업 디스플레이 장치 및 그 동작 방법을 제공할 수 있다.
또한, 실시예들에 따르면 운전 중 주시하고 있는 시점에서 운전자가 원하는 정보를 눈의 초점의 변화 없이 획득할 수 있도록 운전 환경에 증강현실을 구현하여 영상 표현 거리의 제약이 없다.
도 1은 일반적인 헤드업 디스플레이 장치의 정보 확인을 위한 초점 조절을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 일반적인 원근조절(Accommodation)과 양안수렴(Vergence)의 안락지대를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 일 실시예에 따른 양안시차를 이용한 영상의 입체감 표현을 설명하는 도면이다.
도 4는 일 실시예에 따른 단일 광원을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 일 실시예에 따른 3차원 헤드업 디스플레이 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 일 실시예에 따른 3차원 헤드업 디스플레이 장치의 개략도를 나타내는 도면이다.
도 7은 일 실시예에 따른 3차원 헤드업 디스플레이 장치의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 일 실시예에 따른 편광 필터를 이용한 영상 분리를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 일 실시예에 따른 전자 셔터를 이용한 영상 분리를 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 일 실시예에 따른 디바이더가 포함된 3차원 헤드업 디스플레이 장치의 개략도를 나타내는 도면이다.
도 11은 일 실시예에 따른 3차원 헤드업 디스플레이 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 도 11의 A부분 확대도를 나타내는 도면이다.
도 13은 일 실시예에 따른 아이박스의 위치를 조정하기 위한 조정 가능한 미러를 나타내는 도면이다.
도 14는 일 실시예에 따른 3차원 헤드업 디스플레이 장치의 동작 방법을 나타내는 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 설명한다. 그러나, 기술되는 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명되는 실시예들에 의하여 한정되는 것은 아니다. 또한, 여러 실시예들은 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
도 2는 일반적인 원근조절과 양안수렴의 안락지대를 설명하기 위한 도면이다.
사람은 원근조절(accommodation)과 양안수렴(vergence)을 통해 거리를 인지한다. 여기서 원근조절(accommodation)은 각 안구의 초점에 의한 것이고, 양안수렴(vergence)은 양안시차(binocular parallax)에 의한 것이며, 이를 통해 3D 거리를 인지할 수 있는 것이다. 자연 환경에서 일반적으로는 원근조절(accommodation)과 양안수렴(vergence)이 항상 일치하며, 특수한 경우 원근조절(accommodation)과 양안수렴(vergence)의 차이(즉, A/V mismatch)가 발생하면 사용자의 인지 시스템에 혼동을 준다. 예를 들어, VR(Virtual Reality)에서 느껴지는 어지러움과 멀미감은 원근조절(accommodation)과 양안수렴(vergence)의 차이에 의한 것이다.
하지만 차량용 헤드업 디스플레이(HUD)와 같은 경우, 도 2에 도시된 바와 같이, 운전시에는 전방 3 m 이상의 원거리를 주시하므로 각 안구의 초점에 의한 원근조절(accommodation)을 무한대(또는 3 m 이상의 원거리)에 고정하고, 양안시차에 의한 양안수렴(vergence)만 조정해도 사용자가 큰 혼동 없이 거리감을 느낄 수 있다. 즉, 무한대 초점에서 양안시차를 통해 거리감을 구현할 수 있다.
아래의 실시예들은 아이박스(Eye-box)의 공액면(Conjugate Plane)에서 영상을 분리해 양안시차를 생성하는 3차원 헤드업 디스플레이 장치 및 그 동작 방법에 관한 것으로, 3차원 헤드업 디스플레이(HUD) 장치를 구현함에 있어 아이박스의 공액면을 생성하고 공액면에서 양안의 영상을 각각 분리해 양안시차를 생성함으로써 거리감을 나타낼 수 있다.
도 3은 일 실시예에 따른 양안시차를 이용한 영상의 입체감 표현을 설명하는 도면이다.
도 3의 (a)를 참조하면, 사용자의 양쪽 눈(e)에 동일한 영상을 보여주는 것으로, 사용자의 양쪽 눈(e)에서 스크린까지의 거리와 양쪽 눈(e)에서 물체(20)까지의 거리가 동일하게 표현되어 사용자는 디스플레이(10) 상에 물체(20)가 위치하는 것으로 인식할 수 있다.
도 3의 (b)를 참조하면, 사용자의 양쪽 눈(e)에 서로 다른 영상을 보여주는 것으로, 좌안을 통해 디스플레이(10)의 우측에 배치된 물체를 보여주고 우안을 통해 디스플레이(10)의 좌측에 배치된 물체를 보여줌으로써 사용자는 좌안과 우안 시선의 교차점에 물체(20)가 위치하는 것으로 인식할 수 있다. 이 때, 사용자의 양쪽 눈(e)에서 스크린까지의 거리보다 양쪽 눈(e)에서 물체(20)까지의 거리가 더 가깝게 표현됨으로써 가상 물체(20) 위치가 디스플레이(10)의 앞쪽에 위치할 수 있다.
도 3의 (c)를 참조하면, 사용자의 양쪽 눈(e)에 서로 다른 영상을 보여주는 것으로, 좌안을 통해 디스플레이(10)의 좌측에 배치된 물체를 보여주고 우안을 통해 디스플레이(10)의 우측에 배치된 물체를 보여줌으로써 사용자는 좌안과 우안 시선의 교차점에 물체(20)가 위치하는 것으로 인식할 수 있다. 이 때, 사용자의 양쪽 눈(e)에서 스크린까지의 거리보다 양쪽 눈(e)에서 물체(20)까지의 거리가 더 멀게 표현됨으로써 가상 물체(20) 위치가 디스플레이(10)의 뒤쪽에 위치할 수 있다.
일 실시예에 따른 3차원 헤드업 디스플레이(HUD) 장치는 사용자의 양쪽 눈(e)에 각각 다른 영상을 보여줌으로써 양안시차를 조정할 수 있다. 이와 같이 사용자의 양쪽 눈(e)에 다른 영상을 보여줄 수 있다면 시차를 이용해 다양한 거리를 제약 없이 표현할 수 있다.
도 4는 일 실시예에 따른 단일 광원을 설명하기 위한 도면이다.
도 4의 (a)를 참조하면, 일 실시예에 따른 3차원 헤드업 디스플레이 장치는 단일 광원을 통해 양안 영상을 분리하는 형식의 광원을 사용할 수 있으며, 디스플레이(10)의 물체(20)를 단일 광원을 통해 넓은 시야각으로 인식할 수 있다.
이와 같이 단일 광원을 통해 양안 영상을 분리하는 경우, 각각의 좌안 및 우안 모두 충분한 시야각을 확보할 수 있으며, 3차원 헤드업 디스플레이 장치의 설계 및 제작이 용이하다.
한편, 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이, 분리 광원을 통해 양안 영상을 분리하는 경우, 3차원 헤드업 디스플레이 장치를 구현할 수 있으나 좌안 및 우안의 시야각이 제한된다.
도 5는 일 실시예에 따른 3차원 헤드업 디스플레이 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 5를 참조하면, 일 실시예에 따른 3차원 헤드업 디스플레이 장치는 광원(110), 광학계, 공액면(Conjugate Plane, 130), 컴바이너(Combiner, 140) 및 아이박스(Eye-box, 120)를 포함하여 이루어질 수 있다. 실시예에 따라 3차원 헤드업 디스플레이 장치는 디바이더(Divider, 150)를 더 포함할 수 있다.
광원(110)은 영상(화상)을 제공하는 것으로, 별도의 제어부로부터 가상 영상의 화상 광을 수신하여 출사하기 위해 사용될 수 있으며, 광원과 디스플레이가 결합된 형태로 이루어질 수도 있다. 특히, 광원(110)은 양안 분리 가능한 영상을 송출하는 단일 광원이 사용될 수 있다.
광학계는 미러 등으로 구성되며 광원(110)으로부터 송출된 영상의 광 경로를 변경할 수 있다. 그리고 공액면(130)은 광학계로부터 생성되어, 영상을 좌안 영상 및 우안 영상으로 분리할 수 있다. 컴바이너(140)는 광학계로부터 전달 받은 좌안 영상 및 우안 영상을 투영할 수 있고, 아이박스(120)는 사용자의 안구 동공에 위치되어, 컴바이너(140)로부터 전달된 좌안 영상 및 우안 영상을 통해 양안시차 영상을 획득할 수 있다.
여기서, 광학계는 제1 광학계(160) 및 제2 광학계(170)로 구성될 수 있다. 다시 말하면, 제1 광학계(160)는 광원(110)과 공액면(130) 사이에 배치되어 광원(110)에서 송출된 영상의 광 경로를 변경하여 공액면(130)으로 전달할 수 있고, 공액면(130)은 제1 광학계(160)로부터 생성되어, 영상을 좌안 영상 및 우안 영상으로 분리할 수 있다. 그리고 제2 광학계(170)는 공액면(130)과 컴바이너(140) 사이에 배치되어 공액면(130)에서 분리된 영상의 광 경로를 변경하여 컴바이너(140)로 전달할 수 있고, 컴바이너(140)는 광학계로부터 전달 받은 좌안 영상 및 우안 영상을 투영할 수 있다.
그리고 3차원 헤드업 디스플레이 장치는 공액면(130)에 위치되어 영상을 좌안 영상 및 우안 영상으로 분리하는 디바이더(150)를 더 포함할 수 있다.
이러한 디바이더(150)는 편광 필터 또는 전자 셔터(Electronic Shutter)를 포함하여 구성될 수 있다. 일례로, 디바이더(150)는 편광 필터를 포함하여 구성되며, 편광 필터에 의해 좌안 영상 및 우안 영상이 수직 또는 수평 편광으로 분리되어 양안시차를 생성할 수 있다. 다른 예로, 디바이더(150)는 전자 셔터(Electronic Shutter)를 포함하여 구성되며, 전자 셔터에 의해 좌안 영상 및 우안 영상을 순차적으로 온오프(on-off)하여 양안시차를 생성할 수 있다.
일 실시예에 따른 3차원 헤드업 디스플레이 장치의 각 구성에 대해 아래에서 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
도 6은 일 실시예에 따른 3차원 헤드업 디스플레이 장치의 개략도를 나타내는 도면이다.
도 6을 참조하면, 사용자의 눈이 위치할 평면인 아이박스(120)와 공액면(130)을 생성함으로써, 공액면(130)에서 양쪽 눈에 해당하는 영상을 분리해 아이박스(120)에서 각각의 눈 별 양안시차 영상을 획득할 수 있도록 한다.
특히, 단일 광원에서 좌안 영상 및 우안 영상이 구분될 수 있으며, 이는 디바이더(150)에 의해 좌안 영상 및 우안 영상으로 분리될 수 있다.
도 7은 일 실시예에 따른 3차원 헤드업 디스플레이 장치의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 7을 참조하면, 3차원 헤드업 디스플레이 장치는 광원(110), 디바이더(150) 및 컴바이너(140)를 포함하여 이루어질 수 있다. 실시예에 따라 3차원 헤드업 디스플레이 장치는 아이박스, 제1 광학계(160) 및 제2 광학계(170)를 더 포함할 수 있다.
광원(110)은 영상을 제공하는 것으로, 별도의 제어부로부터 가상 영상의 화상 광을 수신하여 출사하기 위해 사용될 수 있으며, 광원과 디스플레이가 결합된 형태로 이루어질 수도 있다.
예를 들어, 광원(110)은 LCD(Liquid Crystal Display), OLED(Organic Light Emitting Diodes), LCoS(Liquid Crystal on Display), DLP(Digital Light Processing) 프로젝터 등과 같은 다양한 장치 또는 소자로 구현될 수 있다. 3차원 헤드업 디스플레이 장치를 최적화하기 위해 소형화 및 경량화가 이루어진 다양한 장치 또는 소자를 광원(110)으로 사용할 수 있다.
특히, 광원(110)은 양안 분리 가능한 영상을 송출하는 단일 광원이 사용될 수 있으며, 단일 광원을 통해 양안 영상을 분리하는 경우 각각의 좌안 및 우안 모두 충분한 시야각을 확보할 수 있으며, 설계 및 제작이 용이하다.
한편, 분리 광원을 통해 양안 영상을 분리하는 경우, 3차원 헤드업 디스플레이 장치를 구현할 수 있으나 좌안 및 우안의 시야각이 제한될 뿐 아니라, 설계 및 제작이 복잡하다.
디바이더(150)는 양안 영상 분리를 위한 것으로, 광원(110)으로부터 송출된 영상을 좌안 영상 및 우안 영상으로 분리할 수 있다.
한편, 아이박스의 공액면을 생성하고, 공액면에서 영상을 각각 분리해 양안시차를 생성하여 거리감을 나타낼 수 있다. 여기서 공액면은 광원(110)과 컴바이너(140) 사이에 위치될 수 있으며, 보다 구체적으로 광원(110)과 컴바이너(140) 사이에 배치된 제1 광학계(160) 및 제2 광학계(170) 내에 배치될 수 있다.
공액면은 아이박스와 같은 광학적 특성을 가진 면이다. 공액면에 디바이더(150)를 구성하는 경우, 아이박스에서의 빛의 특성을 아이박스의 공액면에서 원격으로 조정함으로써 사용자가 3D 안경(Glass)을 착용한 것과 같은 효과를 얻을 수 있다.
디바이더(150)는 공액면에 위치되어 영상을 좌안 영상 및 우안 영상으로 분리할 수 있다. 즉, 디바이더(150)는 공액면에서 양쪽 눈에 해당하는 영상을 분리함으로써 아이박스에서 각각의 눈 별 양안시차 영상을 획득할 수 있도록 한다.
이러한 디바이더(150)는 편광 필터 또는 전자 셔터(Electronic Shutter)를 포함하여 구성될 수 있다.
일례로, 디바이더(150)는 편광 필터를 포함하여 구성되며, 편광 필터에 의해 좌안 영상 및 우안 영상이 수직 또는 수평 편광으로 분리되어 양안시차를 생성할 수 있다.
다른 예로, 디바이더(150)는 전자 셔터를 포함하여 구성되며, 전자 셔터에 의해 좌안 영상 및 우안 영상을 순차적으로 온오프(on-off)하여 양안시차를 생성할 수 있다. 이러한 디바이더(150)의 구성은 아래에서 보다 상세히 설명하기로 한다.
컴바이너(140)는 디바이더(150)에 의해 분리된 좌안 영상 및 우안 영상을 투영할 수 있다. 예컨대, 컴바이너(140)는 차량용 3차원 헤드업 디스플레이 장치에서 윈드실드가 될 수 있다.
실시예에 따라 3차원 헤드업 디스플레이 장치는 아이박스를 더 포함할 수 있다.
아이박스는 사용자의 안구 동공에 위치되어, 컴바이너(140)로부터 전달된 좌안 영상 및 우안 영상을 통해 양안시차 영상을 획득할 수 있다. 이러한 아이박스는 좌안 및 우안 부분으로 분리되어 서로 다른 영상을 전달 받을 수 있다.
아이박스의 크기는 일반적인 헤드업 디스플레이 장치와 다르게 무조건 크게 설정해서는 안된다. 즉, 아이박스의 크기는 사용자의 동공 간 거리를 고려하여 설정해야 한다. 여기서, 아이박스의 가로 길이는 동공 간 거리보다 작거나 같게 설정될 수 있다.
단안 아이박스의 가로 크기가 동공 간 거리에 비해 지나치게 큰 경우 사용자가 한쪽 눈의 영상을 양쪽 눈으로 보는 경우가 발생할 수 있다. 이 경우, 사용자는 양쪽 눈에 한쪽 눈의 영상이 보이는지, 각각의 눈에 맞는 영상이 보이는지 인지하기 어렵다. 따라서 동공 간 거리보다 단안 아이박스의 가로 길이를 더 작거나 같게 제작하여 사용자의 혼동을 최소화하는 것이 바람직하다.
3차원 헤드업 디스플레이 장치의 설계에 있어서 아이박스의 크기는 컴바이너(140)의 곡률과 위치를 변경해 조정할 수 있다. 다만, 아이박스는 화각(Field of View, FOV)과 서로 반비례 관계를 가지고 있어, 화각의 변화 없이 아이박스의 크기만을 조정하기 위해서는 다른 광학계의 곡률과 위치도 적절하게 변경해야 한다.
3차원 헤드업 디스플레이 장치의 아이박스는 상술한 이유로 크기가 제한될 수밖에 없다. 운전 중에는 사용자의 눈의 위치가 크게 변하지 않아 아이박스가 고정되어 있어도 큰 문제가 없지만, 사용자별 아이박스 위치의 초기 세팅을 용이하게 하고 사용자가 머리를 크게 움직이는 경우에 대응하기 위해 아이박스의 위치를 쉽게 조정하는 시스템의 구성이 요구될 수 있다.
아이박스의 위치를 조정하기 위한 방법으로는 3차원 헤드업 디스플레이 장치에서 광학계의 광학 요소 중 하나를 조정(steering)하는 방법이 있다. 이 때, 조정을 위해 조정 가능한 미러(steerable mirror), 아이 추적 시스템(eye-tracking system) 등이 추가 구성될 수 있다.
도 13은 일 실시예에 따른 아이박스의 위치를 조정하기 위한 조정 가능한 미러를 나타내는 도면이다.
3차원 헤드업 디스플레이 장치는 아이박스의 위치를 조정하기 위한 조정 가능한 미러를 더 포함할 수 있다.
예컨대, 도 13에 도시된 바와 같이, 조정 가능한 미러(1300)는 미러(1310) 뒤에 액추에이터(Actuator, 1320)를 장착하여 미러(1310)가 1축 또는 2축으로 틸트(tilt) 가능하도록 구성될 수 있다. 특히, 이러한 조정 가능한 미러(1300)는 2축 이하로 틸트 가능하도록 구성되는 것이 좋다.
한편, 3차원 헤드업 디스플레이 장치는 아이박스의 위치를 조정하기 위한 아이 추적 시스템을 더 포함하는 것도 가능하다.
또한, 실시예에 따라 3차원 헤드업 디스플레이 장치는 제1 광학계(160) 및 제2 광학계(170)를 더 포함할 수 있다.
제1 광학계(160)는 광원(110)과 디바이더(150) 사이에 배치되어 광원(110)에서 송출된 영상을 디바이더(150)로 전달할 수 있다. 예컨대 제1 광학계(160)는 릴레이(Relay) 광학계로 이루어질 수 있다. 제2 광학계(170)는 디바이더(150)와 컴바이너(140) 사이에 배치되어 디바이더(150)에서 분리된 영상을 컴바이너(140)로 전달할 수 있다. 예컨대 제2 광학계(170)는 릴레이(Relay) 광학계로 이루어질 수 있다. 이러한 제1 및 제2 광학계(170)는 미러 등으로 구성되며 광원(110)으로부터 송출된 영상의 광 경로를 변경할 수 있다.
상술한 바와 같이 디바이더를 통해 영상을 분리할 수 있으며, 디바이더는 편광 필터 또는 전자 셔터로 이루어질 수 있다.
아래의 광원은 LCD, LCOS, OLED 등이 될 수 있으며, 이에 제한되지 않고 다른 종류의 광원도 적용 가능하다. 광원에서 양안의 영상이 같은 광 경로로 각각 다른 물리적 특성을 가지고 전파된다. 그리고 디바이더를 통해 양안의 영상은 각각이 가진 물리적 특성에 따라 나뉜다.
아래에서는 디바이더를 3D TV 등에서 사용되는 3D 안경을 하나의 예로써 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
도 8은 일 실시예에 따른 편광 필터를 이용한 영상 분리를 설명하기 위한 도면이다.
도 8을 참조하면, 편광 필터에 의해 좌, 우 영상이 수직 또는 수평 편광(polarization)으로 분리되어 양안시차를 구분할 수 있다.
보다 구체적으로, 편광 필터는 좌안 및 우안 영상이 화면 내에서 위치에 따라 각각 출력된 영상을 X축 선편광판(90도) 및 각 영상을 출력하는 광원 내 위치에 따라 다른 방향의 위상지연필름(45도, -45도)을 통과시킨 후, 좌안 및 우안에 각각 서로 다른 위상지연필름(45도, -45도) 및 Y축 선편광판(180도)을 통과시킴으로써, 좌안 및 우안에 제공되는 각각의 좌, 우 영상을 수직 또는 수평 편광으로 분리하여 양안시차를 생성할 수 있다.
도 9는 일 실시예에 따른 전자 셔터를 이용한 영상 분리를 설명하기 위한 도면이다.
도 9를 참조하면, 전자 셔터가 좌, 우 영상을 순차적으로 온오프(on-off) 함으로써 양안시차를 구분할 수 있다.
보다 구체적으로, 전자 셔터는 좌안 및 우안 영상이 순차적으로 출력된 영상을 X축 선편광판(90도)을 통과시킨 후, 좌안 및 우안에 각각 두 개의 X축 선편광판(90도) 사이에 액정이 배치된 3D 안경을 통과시키고, 좌안 및 우안에 제공되는 각각의 좌, 우 영상을 순차적으로 온오프(on-off) 하여 양안시차를 생성할 수 있다.
이러한 편광 필터 또는 전자 셔터는 공액면에 위치되어 원격으로 아이박스의 좌, 우 영상을 분리함으로써 아이박스에서 3D 안경 없이 좌, 우 영상을 구분할 수 있다.
도 10은 일 실시예에 따른 디바이더가 포함된 3차원 헤드업 디스플레이 장치의 개략도를 나타내는 도면이다.
도 10을 참조하면, 아이박스(120)의 공액면에서 편광 필터 또는 전자 셔터를 이용하여 양안시차 생성함으로써 3차원 헤드업 디스플레이 장치를 구현할 수 있다. 여기서, 확대도는 아이박스(120)와 결합(Conjugate)되는 공액면 영역을 나타낸다.
도 11은 일 실시예에 따른 3차원 헤드업 디스플레이 장치를 설명하기 위한 도면이다. 그리고 도 12는 도 11의 A부분 확대도를 나타내는 도면이다.
도 11을 참조하면, 편광 필터 방식 또는 전자 셔터 방식을 적용하여 3차원 헤드업 디스플레이 장치를 구현할 수 있다.
상술한 바와 같이, 3차원 헤드업 디스플레이 장치는 광원(110)으로부터 송출된 영상을 디바이더(150)를 통해 좌안 영상 및 우안 영상으로 분리하여 컴바이너(140)에 투영할 수 있다. 이에 따라 아이박스(120)에서 좌안 영상 및 우안 영상을 통해 양안시차 영상을 획득할 수 있다. 아이박스(120)는 좌안 및 우안 부분으로 분리되어 양안에 각각 서로 다른 영상을 전달하며, 이 때 3D 안경 없이 양안에 각각 다른 영상의 전달이 가능하다.
그리고 디바이더(150)는 릴레이 광학계 사이에 구성될 수 있으며, 예컨대 제1 광학계(160)와 제2 광학계(170) 사이에 구성될 수 있다. 이러한 디바이더(150)는 아이박스(120)의 공액면에 위치될 수 있으며, 공액면에서 영상을 각각 분리해 양안시차를 생성하여 거리감을 나타낼 수 있다.
도 12에 도시된 바와 같이, 디바이더(150)(편광 필터 또는 전자 셔터)를 통해 각각의 눈에 맞는 영상만이 분리되어 전송된다. 즉, 디바이더(150)는 영상을 좌안 대응 영상과 우안 대응 영상으로 분리하여 양안시차를 생성할 수 있다.
도 14는 일 실시예에 따른 3차원 헤드업 디스플레이 장치의 동작 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 14를 참조하면, 일 실시예에 따른 3차원 헤드업 디스플레이 장치의 동작 방법은, 광원에서 영상을 송출하는 단계(S110), 제1 광학계를 통해 광원으로부터 송출된 영상의 광 경로를 변경하는 단계(S120), 제1 광학계로부터 공액면이 생성되어, 영상을 좌안 영상 및 우안 영상으로 분리하는 단계(S130), 제2 광학계를 통해 공액면에서 분리된 영상의 광 경로를 변경하는 단계(S140), 제2 광학계로부터 전달 받은 좌안 영상 및 우안 영상을 컴바이너에 투영하는 단계(S150) 및 사용자의 안구 동공에 위치된 아이박스에서 컴바이너로부터 전달된 좌안 영상 및 우안 영상을 통해 양안시차 영상을 획득하는 단계(S160)를 포함하여 이루어질 수 있다.
실시예들에 따르면 사용자의 양쪽 눈에 각각 다른 영상을 보여줌으로써 양안시차를 조정하여 다양한 거리를 제약 없이 표현 가능하다.
아래에서는 일 실시예에 따른 3차원 헤드업 디스플레이 장치의 동작 방법을 도 5 내지 도 13에서 설명한 일 실시예에 따른 3차원 헤드업 디스플레이 장치를 이용하여 보다 구체적으로 설명한다.
단계(S110)에서, 광원은 영상을 송출할 수 있다. 여기서, 광원은 양안 분리 가능한 영상을 송출하는 단일 광원으로 구성되어 좌안 및 우안 모두 충분한 시야각을 확보할 수 있다.
단계(S120)에서, 제1 광학계는 광원으로부터 송출된 영상의 광 경로를 변경할 수 있다.
단계(S130)에서, 제1 광학계로부터 아이박스의 공액면이 생성되어, 공액면에서 영상을 좌안 영상 및 우안 영상으로 분리할 수 있다. 여기서, 공액면에 위치된 디바이더를 이용하여 영상을 좌안 영상 및 우안 영상으로 분리할 수 있다. 예컨대 디바이더는 편광 필터 또는 전자 셔터가 사용될 수 있다.
단계(S140)에서, 제2 광학계는 공액면에서 분리된 영상의 광 경로를 변경할 수 있다.
단계(S150)에서, 컴바이너는 제2 광학계로부터 전달 받은 좌안 영상 및 우안 영상을 투영할 수 있으며, 단계(S160)에서, 사용자의 안구 동공에 위치된 아이박스는 컴바이너로부터 전달된 좌안 영상 및 우안 영상을 통해 양안시차 영상을 획득함으로써 거리감을 나타낼 수 있다. 아이박스는 좌안 및 우안 부분으로 분리되어 양안에 각각 서로 다른 영상을 전달할 수 있다.
이상과 같이, 실시예들은 양안시차를 이용해 운전자가 운전 중 주시하는 시점에 필요한 시각적 정보를 제공하는 3차원 헤드업 디스플레이(HUD)를 제공할 수 있다. 실시예들에 따르면 영상이 운전자 전방의 일정한 거리에 고정되어 있던 기존 헤드업 디스플레이(HUD)의 한계를 개선하여 다양한 거리에 영상 구현 가능하다. 즉, 운전자가 바라보는 시점과 동일한 위치에 영상을 출력할 수 있기 때문에 해당 영상의 확인을 위해 운전자가 운전 중 눈의 초점 조절을 할 필요 없이 자연스럽게 정보를 획득할 수 있다. 운전 중에는 보통 원거리를 주시하기 때문에 A/V 미스매치(mismatch)에 의한 어지러움, 멀미감 등의 불편 없이 편안한 시야를 획득할 수 있다. 이를 이용해 차량 안에서 운전자를 위한 증강현실을 구현할 수 있다.
이상에서 설명된 장치는 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 컨트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPA(field programmable array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 컨트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치에 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.

Claims (20)

  1. 영상을 송출하는 광원;
    상기 광원으로부터 송출된 영상을 좌안 영상 및 우안 영상으로 분리하는 디바이더; 및
    상기 디바이더에 의해 분리된 상기 좌안 영상 및 우안 영상을 투영하는 컴바이너
    를 포함하고,
    상기 광원과 상기 디바이더 사이에 배치되어 상기 광원에서 송출된 영상의 광 경로를 변경하여 상기 디바이더로 전달하는 릴레이(Relay) 광학계로 이루어진 제1 광학계; 및
    상기 디바이더와 상기 컴바이너 사이에 배치되어 상기 디바이더에 의해 분리된 상기 좌안 영상 및 우안 영상을 상기 컴바이너로 전달하는 릴레이(Relay) 광학계로 이루어진 제2 광학계를 더 포함하며,
    상기 제1 광학계로부터 아이박스(Eye-box)의 공액면(Conjugate Plane)이 생성되고, 상기 디바이더는 상기 공액면에 배치되어 아이박스에서의 빛의 특성을 아이박스의 공액면에서 원격으로 상기 광원으로부터 송출된 영상을 좌안 영상 및 우안 영상으로 분리하며, 상기 제2 광학계를 통해 상기 공액면에서 분리된 상기 좌안 영상 및 우안 영상의 광 경로를 변경하여 상기 컴바이너로 전달하고, 상기 컴바이너에서 상기 제2 광학계로부터 전달 받은 좌안 영상 및 우안 영상을 투영하여 사용자가 운전 중 주시하는 시점과 동일한 위치에 시각적 정보를 제공하는 영상을 출력하는, 3차원 헤드업 디스플레이 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    사용자의 안구 동공에 위치되어, 상기 컴바이너로부터 전달된 상기 좌안 영상 및 우안 영상을 통해 양안시차 영상을 획득하는 아이박스(Eye-box)
    를 더 포함하는, 3차원 헤드업 디스플레이 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 광원은,
    양안 분리 가능한 영상을 송출하는 단일 광원인 것
    을 특징으로 하는, 3차원 헤드업 디스플레이 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제1 광학계로부터 상기 아이박스의 공액면(Conjugate Plane)을 생성하고, 상기 공액면에서 영상을 각각 분리해 양안시차를 생성하여 거리감을 나타내는 것
    을 특징으로 하는, 3차원 헤드업 디스플레이 장치.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 디바이더는,
    편광 필터를 포함하여 구성되며, 상기 편광 필터에 의해 상기 좌안 영상 및 우안 영상이 수직 또는 수평 편광으로 분리되어 양안시차를 생성하는 것
    을 특징으로 하는, 3차원 헤드업 디스플레이 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 디바이더는,
    전자 셔터(Electronic Shutter)를 포함하여 구성되며, 상기 전자 셔터에 의해 상기 좌안 영상 및 우안 영상을 순차적으로 온오프(on-off)하여 양안시차를 생성하는 것
    을 특징으로 하는, 3차원 헤드업 디스플레이 장치.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 아이박스는,
    좌안 및 우안 부분으로 분리되어 서로 다른 영상을 전달 받는 것
    을 특징으로 하는, 3차원 헤드업 디스플레이 장치.
  9. 제2항에 있어서,
    상기 아이박스는,
    가로 길이가 동공 간 거리보다 작거나 같게 설정되는 것
    을 특징으로 하는, 3차원 헤드업 디스플레이 장치.
  10. 제2항에 있어서,
    상기 아이박스의 위치를 조정하기 위한 조정 가능한 미러(steerable mirror)를 더 포함하고,
    상기 조정 가능한 미러는,
    미러; 및
    상기 미러에 1축 또는 2축으로 틸트(tilt) 가능하도록 구성된 액추에이터
    를 포함하는, 3차원 헤드업 디스플레이 장치.
  11. 제2항에 있어서,
    상기 아이박스의 위치를 조정하기 위한 아이 추적 시스템(eye-tracking system)
    을 더 포함하는, 3차원 헤드업 디스플레이 장치.
  12. 삭제
  13. 영상을 송출하는 광원;
    상기 광원으로부터 송출된 영상의 광 경로를 변경하는 릴레이(Relay) 광학계로 이루어진 제1 광학계;
    상기 제1 광학계로부터 생성되어, 영상을 좌안 영상 및 우안 영상으로 분리하는 공액면(Conjugate Plane);
    상기 공액면에서 분리된 상기 좌안 영상 및 우안 영상의 광 경로를 변경하는 릴레이(Relay) 광학계로 이루어진 제2 광학계;
    상기 제2 광학계로부터 전달 받은 상기 좌안 영상 및 우안 영상을 투영하는 컴바이너; 및
    사용자의 안구 동공에 위치되어, 상기 컴바이너로부터 전달된 상기 좌안 영상 및 우안 영상을 통해 양안시차 영상을 획득하는 아이박스(Eye-box)
    를 포함하고,
    아이박스(Eye-box)의 상기 공액면(Conjugate Plane)에 배치되어 영상을 상기 좌안 영상 및 우안 영상으로 분리하는 디바이더
    를 더 포함하고,
    상기 디바이더는 상기 공액면에 배치되어 아이박스에서의 빛의 특성을 아이박스의 공액면에서 원격으로 상기 광원으로부터 송출된 영상을 좌안 영상 및 우안 영상으로 분리하며, 상기 제2 광학계를 통해 상기 공액면에서 분리된 상기 좌안 영상 및 우안 영상의 광 경로를 변경하여 상기 컴바이너로 전달하고, 상기 컴바이너에서 상기 제2 광학계로부터 전달 받은 좌안 영상 및 우안 영상을 투영하여 사용자가 운전 중 주시하는 시점과 동일한 위치에 시각적 정보를 제공하는 영상을 출력하는, 3차원 헤드업 디스플레이 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 광원은,
    양안 분리 가능한 영상을 송출하는 단일 광원인 것
    을 특징으로 하는, 3차원 헤드업 디스플레이 장치.
  15. 삭제
  16. 제13항에 있어서,
    상기 디바이더는,
    편광 필터를 포함하여 구성되며, 상기 편광 필터에 의해 상기 좌안 영상 및 우안 영상이 수직 또는 수평 편광으로 분리되어 양안시차를 생성하는 것
    을 특징으로 하는, 3차원 헤드업 디스플레이 장치.
  17. 제13항에 있어서,
    상기 디바이더는,
    전자 셔터(Electronic Shutter)를 포함하여 구성되며, 상기 전자 셔터에 의해 상기 좌안 영상 및 우안 영상을 순차적으로 온오프(on-off)하여 양안시차를 생성하는 것
    을 특징으로 하는, 3차원 헤드업 디스플레이 장치.
  18. 광원에서 영상을 송출하는 단계;
    릴레이(Relay) 광학계로 이루어진 제1 광학계를 통해 상기 광원으로부터 송출된 영상의 광 경로를 변경하는 단계;
    상기 제1 광학계로부터 공액면(Conjugate Plane)이 생성되어, 영상을 좌안 영상 및 우안 영상으로 분리하는 단계;
    릴레이(Relay) 광학계로 이루어진 제2 광학계를 통해 상기 공액면에서 분리된 영상의 광 경로를 변경하는 단계;
    상기 제2 광학계로부터 전달 받은 상기 좌안 영상 및 우안 영상을 컴바이너에 투영하는 단계; 및
    사용자의 안구 동공에 위치된 아이박스(Eye-box)에서 상기 컴바이너로부터 전달된 상기 좌안 영상 및 우안 영상을 통해 양안시차 영상을 획득하는 단계
    를 포함하고,
    상기 제1 광학계로부터 공액면이 생성되어, 영상을 좌안 영상 및 우안 영상으로 분리하는 단계는,
    아이박스(Eye-box)의 상기 공액면에 디바이더를 배치하여 아이박스에서의 빛의 특성을 아이박스의 공액면에서 원격으로 상기 광원으로부터 송출된 영상을 좌안 영상 및 우안 영상으로 분리하며,
    상기 사용자의 안구 동공에 위치된 아이박스(Eye-box)에서 상기 컴바이너로부터 전달된 상기 좌안 영상 및 우안 영상을 통해 양안시차 영상을 획득하는 단계는,
    상기 사용자가 운전 중 주시하는 시점과 동일한 위치에 시각적 정보를 제공하는 영상을 출력하는, 3차원 헤드업 디스플레이 장치의 동작 방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 광원은,
    양안 분리 가능한 영상을 송출하는 단일 광원인 것
    을 특징으로 하는, 3차원 헤드업 디스플레이 장치의 동작 방법.
  20. 삭제
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113219655A (zh) * 2020-01-21 2021-08-06 未来（北京）黑科技有限公司 一种多视角显示的车辆显示系统

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20120011228A (ko) * 2010-07-28 2012-02-07 안희경 차량속도에 따라 가상 영상정보 이미지의 투영위치를 변화시키는 차량용 헤드업 디스플레이 장치
KR20120059846A (ko) * 2010-12-01 2012-06-11 현대자동차주식회사 헤드업 디스플레이 장치
KR101409846B1 (ko) 2012-12-18 2014-06-19 전자부품연구원 3차원 증강현실 기반 헤드 업 디스플레이 장치

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20120011228A (ko) * 2010-07-28 2012-02-07 안희경 차량속도에 따라 가상 영상정보 이미지의 투영위치를 변화시키는 차량용 헤드업 디스플레이 장치
KR20120059846A (ko) * 2010-12-01 2012-06-11 현대자동차주식회사 헤드업 디스플레이 장치
KR101409846B1 (ko) 2012-12-18 2014-06-19 전자부품연구원 3차원 증강현실 기반 헤드 업 디스플레이 장치

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113219655A (zh) * 2020-01-21 2021-08-06 未来（北京）黑科技有限公司 一种多视角显示的车辆显示系统
CN113219655B (zh) * 2020-01-21 2022-10-11 未来（北京）黑科技有限公司 一种多视角显示的车辆显示系统

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